專利名稱：用于密封半導(dǎo)體裸片的系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于密封半導(dǎo)體裸片的系統(tǒng)，其省去了與噴射模塑法或傳遞模塑法相關(guān)聯(lián)的型腔模具(cavity mould)。特別是，本發(fā)明涉及一種將密封劑排入由設(shè)置在相關(guān)聯(lián)的襯底或載體上的密封隔離體限定的型腔中的系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的用于半導(dǎo)體裸片封裝的方法涉及粘片過程、打線過程、密封模塑過程、打磨過程和切割過程。傳遞模塑法典型地用于密封一組半導(dǎo)體裸片以及相應(yīng)的與導(dǎo)電襯底的打線互連以形成半導(dǎo)體封裝體。在所述過程中，導(dǎo)電襯底與打線的裸片一起被放置在分裂型腔(split cavity)的下模板中。通過在襯底的周界處于分裂模板的中間時(shí)將上模板夾持到下模板上、將液化的密封劑注入到型腔中并允許密封劑固化，裸片被物理密封并不受外部環(huán)境的影響。通過切割半導(dǎo)體封裝體，得到單獨(dú)的半導(dǎo)體芯片。由于在輸送密封劑時(shí)所使用的高壓，打線中的一些可能被移位或移動(dòng)為與鄰近的打線接觸。其它問題在于將貯存池、流槽、澆口和通氣口設(shè)計(jì)為給出足以符合無空隙密封的密封劑流動(dòng)特性。這些模具是昂貴的且需要不斷的清潔以從模具內(nèi)的通道中移除密封劑。因此可見，存在對(duì)克服現(xiàn)有技術(shù)缺點(diǎn)的新的用于密封半導(dǎo)體裸片的系統(tǒng)和方法的需求。

發(fā)明內(nèi)容
下文提出簡單總結(jié)以提供對(duì)本發(fā)明的基本理解。該總結(jié)不是本發(fā)明的廣義概述， 并不致力于確定本發(fā)明的關(guān)鍵特征。而是以概括的形式提出本發(fā)明的一些發(fā)明概念，作為隨后的詳細(xì)描述的前序。本發(fā)明通過去除與噴射模塑法或傳遞模塑法相關(guān)聯(lián)的型腔模具而尋求一種簡單且成本低廉的用于密封半導(dǎo)體裸片的系統(tǒng)；實(shí)際上，制造用于密封隔離體的工具的成本低于用于制造傳統(tǒng)的型腔模具的成本。在本發(fā)明中，具有簡單的滾筒(platen)和壓盤 (pressure plate)的小巧簡單的壓機(jī)(press)(例如4柱壓機(jī))足以用于本發(fā)明。在型腔模具的情況下，這些工具通常為簡單且平坦的金屬部件并避免對(duì)不斷清潔的需要，并且在使用本發(fā)明時(shí)這轉(zhuǎn)變到更高的生產(chǎn)力。在另一實(shí)施例中，本發(fā)明提供一種用于半導(dǎo)體封裝的系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括密封隔離體(102，302)，其形狀和尺寸適于與襯底/載體(150)匹配；其中，所述密封隔離體(102， 302)具有一個(gè)或多于一個(gè)孔(104，304)，從而當(dāng)所述密封隔離體(102,30 附接到所述襯底/載體(150)時(shí)，所述襯底/載體(150)上的半導(dǎo)體裸片(160)被設(shè)置在相關(guān)聯(lián)的孔內(nèi)，并且由所述一個(gè)或多于一個(gè)孔(104，304)中的每一個(gè)和所述襯底/載體限定的容積能用以被填充密封劑(103)。在一個(gè)實(shí)施例中，具有多個(gè)孔的所述密封隔離體為板的形式；在另一實(shí)施例中，具有單個(gè)孔的所述密封隔離體為環(huán)的形式。在另一實(shí)施例中，所述密封隔離體由單層構(gòu)成；在另一實(shí)施例中，所述密封隔離體包括兩個(gè)或多于兩個(gè)層。


將參照附圖通過本發(fā)明的非限制性實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行描述，附圖中圖IA例示出根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的密封系統(tǒng)；圖IB例示出根據(jù)在圖IA中所示的密封系統(tǒng)的一實(shí)施例的密封隔離體；圖2A-2G例示出在使用圖IA中所示的密封系統(tǒng)時(shí)涉及的各個(gè)步驟；圖3A例示出根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的密封系統(tǒng)；圖;3B例示出根據(jù)在圖3A中所示的密封系統(tǒng)的一實(shí)施例的密封隔離體，圖3C例示出與圖;3B中所示的密封隔離體一起使用的密封劑輸送層；圖3D例示出根據(jù)圖3A中所示的密封系統(tǒng)的另一實(shí)施例的密封隔離體，圖3E例示出與圖3D中所示的密封隔離體一起使用的密封劑輸送層；圖4A-4F例示出在使用圖3A中所示的密封系統(tǒng)時(shí)的各個(gè)步驟。
具體實(shí)施例方式現(xiàn)在將參照所附附圖描述本發(fā)明的一個(gè)或更多特定且可替換的實(shí)施例。然而，對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說明顯的是，本發(fā)明可在沒有這種特定細(xì)節(jié)的情況下實(shí)施。一些細(xì)節(jié)可能沒被詳細(xì)地描述以不會(huì)使本發(fā)明變得晦澀。為了易于參照，當(dāng)參照附圖中共有的相同或相似的特征時(shí)，在全部附圖中將使用共用的附圖標(biāo)記或成系列的附圖標(biāo)記。圖IA示出根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的密封系統(tǒng)100。如圖IA中所示，密封系統(tǒng)100 由附接到半導(dǎo)體襯底或載體150的密封隔離體102組成。一個(gè)或多于一個(gè)半導(dǎo)體裸片或芯片160根據(jù)襯底/載體上的導(dǎo)電圖案附接到襯底/載體150上。裸片/芯片160可為被打線的器件，襯底150為相關(guān)聯(lián)的布線板，比如QFN導(dǎo)線架、柔性襯底、球柵襯底等。密封隔離體102具有多個(gè)通孔104。為了描述簡單，圖IA示出簡單的具有一排孔104的密封隔離體 102，其中，當(dāng)密封隔離體102附接到襯底/載體150時(shí)，一組裸片/芯片160位于每個(gè)孔 104內(nèi)。沿著每個(gè)孔104的一側(cè)或多側(cè)存在過流貯存池110?？?04的厚度根據(jù)待密封的裸片/芯片160的高度和裸片/芯片頂部的溢出物的量而預(yù)先確定。每個(gè)過流貯存池110 通過通氣口 114連接到相應(yīng)的孔104。通過用密封劑103填充孔104、對(duì)密封劑施加熱和壓力以最小化其中的任何空隙空間、允許密封劑固化然后將密封的裸片/芯片切割成單獨(dú)的封裝體，密封系統(tǒng)100提供一種簡單且成本低廉的用于形成半導(dǎo)體封裝體的方法。密封隔離體102不必為如圖IA中所示的板的形式。在另一實(shí)施例中，密封隔離體形成為單獨(dú)的密封環(huán)102的形式。圖IB示出密封環(huán)102形成為四邊形形狀，但其在形狀上不限于此。如在先前的實(shí)施例中，過流貯存池110通過通氣口 114連接到密封環(huán)102的內(nèi)部。在密封環(huán)102的另一實(shí)施例中，存在另外的過流貯存池110a。在一個(gè)實(shí)施例中，該另外的過流貯存池IlOa被定位為與過流貯存池110相對(duì)。在另一實(shí)施例中，該另外的過流貯存池IlOa為圓形形狀，并被定位在密封環(huán)的與過流貯存池110相對(duì)的角部。在又一實(shí)施例中，密封環(huán)102具有兩種類型的這種另外的過流貯存池IlOa和相關(guān)聯(lián)的通氣口 114a。在一個(gè)實(shí)施例中，密封隔離體102由金屬制成。在另一實(shí)施例中，密封隔離體由熱塑性塑料制成。密封隔離體可通過傳統(tǒng)的機(jī)加工、模塑、蝕刻、激光切割或成形方法形成。例如，密封隔離體102可通過對(duì)金屬片(優(yōu)選由銅制成)蝕刻而制成。在另一示例中，密封隔離體102可通過掩飾處理一金屬片并利用金屬(比如銅)對(duì)該金屬片電鍍來形成暴露的金屬片而制成。密封隔離體的材料不限于此；可使用任何其他的低成本且易于通過傳統(tǒng)的機(jī)加工或成形而形成的材料。在圖IA和圖IB中，密封隔離體/環(huán)102被示出包括單層。在另一實(shí)施例中，密封隔離體/環(huán)102包括兩個(gè)或多于兩個(gè)層，其中相鄰的層可利用粘合劑結(jié)合。通氣口 114、 114a和過流貯存池IlOUlOa的深度可由組成密封隔離體/環(huán)10 的相關(guān)層的厚度限定。 本實(shí)施例的優(yōu)點(diǎn)在于，形成密封隔離體102的層或者為純實(shí)心的或具有孔104 ；由此，密封隔離體102的高度可根據(jù)待密封的裸片160而配置。在使用時(shí)，密封隔離體102、10 可利用粘合劑安裝在襯底150上。圖2A至圖2G 例示出使用上述密封隔離體/環(huán)102、10加密封半導(dǎo)體裸片/芯片的過程200。如圖2A中所示，裸片/芯片160的組根據(jù)襯底上的導(dǎo)電圖案被安裝210在襯底150上。在圖2B中， 密封隔離體/環(huán)102、10 利用粘合劑118被安裝220在襯底150上。然后，密封劑103被分配230到密封隔離體102、10 的每個(gè)孔104中或密封環(huán)102、10 的內(nèi)部，直到密封劑 103到達(dá)密封隔離體/環(huán)102、10 的頂部并將通過相應(yīng)的通氣口 114、114a過流到過流貯存池IlOUlOa中。密封劑的分配可手動(dòng)執(zhí)行或通過配量系統(tǒng)自動(dòng)地執(zhí)行。如圖2D中所示， 在孔被填充后，壓力可被施加240到密封劑的表面上。然后，覆蓋板130被施加250在密封隔離體/環(huán)102、10 的頂部上以覆蓋密封劑103。然后，整個(gè)組件被設(shè)置260在壓機(jī)內(nèi)，在該壓機(jī)中，根據(jù)密封環(huán)102、10 的孔104或密封環(huán)102、10 的內(nèi)部而確定形狀和尺寸的滾筒向密封劑103施加265熱和壓力。所述熱和壓力可保持預(yù)定時(shí)間以允許密封劑103至少部分地固化。圖2G示出在過程100的最后被密封到密封隔離體102、10 的孔104內(nèi)的在襯底150上的裸片160。然后，整個(gè)組件可被設(shè)置在烘爐內(nèi)以完全固化密封劑103。在密封劑103完全固化之后，密封的裸片/芯片被切割以形成單獨(dú)的半導(dǎo)體封裝體。圖3A示出根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的密封系統(tǒng)300。密封系統(tǒng)300由襯底/載體 150、密封隔離體302和密封劑輸送層350組成。如圖3A中所示，密封隔離體302附接到襯底/載體150，密封劑輸送層350相應(yīng)地附接到密封隔離體302 ；這種附接可利用粘合劑 118。當(dāng)描述密封系統(tǒng)300的各個(gè)部件時(shí)，本發(fā)明更加清楚。圖;3B示出根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的密封隔離體302。密封隔離體302被例示為細(xì)長帶，該細(xì)長帶具有多個(gè)孔304。在圖:3B中，為了更簡單的描述，孔304沿細(xì)長帶的較長尺寸方向排列成一排，但它們不限于此。如同在先前的實(shí)施例中，一組半導(dǎo)體裸片/芯片160附接到襯底/載體150，從而裸片/芯片在孔304中被看見，并且密封隔離體302的在孔處的厚度限定圍繞裸片/芯片160的密封劑的厚度。如圖;3B中所示，在細(xì)長帶的較短尺寸方向上有四個(gè)缺口(relief)320。缺口 320 的尺寸適于例如在密封劑固化后在密封隔離體302將從襯底/載體150剝離時(shí)或者在密封劑輸送層350將從密封隔離體302剝離時(shí)，提供供四指和拇指抓持的空間。如圖;3B中所見，密封隔離體302的右手側(cè)具有比左手側(cè)更大的邊緣。在右手邊緣中，封閉的假想線306示出在密封劑輸送層350附接到密封隔離體302時(shí)密封劑103貯存在密封劑輸送層350中的位置。如在圖:3B中所見的在密封隔離體302的后側(cè)的凹進(jìn)澆口 308從封閉的假想線306的內(nèi)部延伸到相關(guān)聯(lián)的孔304。由另一個(gè)假想線限定的平面309 穿過凹進(jìn)澆口 308。密封隔離體302的在平面309的右手側(cè)的區(qū)域可在密封劑被輸送到孔 304中且已至少部分地固化之后被斷開或切斷。如在圖:3B中所見，在每個(gè)孔304的左側(cè)和后側(cè)存在過流貯存池310。通氣口 314將每個(gè)過流貯存池310連接到相應(yīng)的孔304。在一個(gè)實(shí)施例中，密封隔離體302由單層制成。例如，當(dāng)密封隔離體302是金屬制時(shí)，形成的層可通過將金屬電鍍?cè)谝r底上而沉積而成，而凹陷或孔可通過掩飾處理和蝕刻暴露的金屬表面而形成。在另一實(shí)施例中，密封隔離體30 由兩個(gè)或多于兩個(gè)層組成；相鄰的層可利用粘合劑結(jié)合；在另一示例中，相鄰的層可層壓到一起；凹進(jìn)澆口 308、通氣口 314和過流貯存池310的深度可由組成密封隔離體30 的相關(guān)層的厚度限定。 圖3C示出與密封隔離體302、302a 一起使用的根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的密封劑輸送層350。如圖3A中所示，密封劑輸送層350的尺寸適于與密封隔離體302、30加匹配，其中密封劑貯存在貯存池352中。密封輸送層350由薄且柔性的塑料組成，但足夠堅(jiān)韌和有彈性以將密封劑保持在貯存池352中。在一示例中，可通過傳統(tǒng)的塑料模塑(比如噴射模塑法或傳遞模塑法)來制造密封劑輸送層350。在使用前，密封劑輸送層350可由一剝離層覆蓋；通過移除該剝離層，密封劑輸送層350上的粘合劑被暴露，然后密封劑輸送層350可附接到密封隔離體302、30加上。在使用時(shí)，密封系統(tǒng)300被放置在壓機(jī)內(nèi)，貯存池352上的壓力使貯存池塌縮以通過凹進(jìn)澆口 308將密封劑輸送到相關(guān)聯(lián)的孔304中，從而密封設(shè)置在襯底/載體150上的裸片/芯片160。在圍繞裸片/芯片的密封劑已固化之后，密封劑輸送層350可被剝離；可替換地，密封隔離體304、3(Ma與密封輸送層350 —起可在平面 309處被斷開或切斷。圖3D示出根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的密封隔離體302b。密封隔離體302b與密封隔離體302、30加相似，不同之處在于凹進(jìn)澆口 308起始于凹進(jìn)308a。每個(gè)凹進(jìn)308a對(duì)應(yīng)于在圖3E中所示的匹配的密封劑輸送層351上的分散的密封劑貯存池353。在另一實(shí)施例中， 圍繞凹進(jìn)308a的區(qū)域的形狀和尺寸可適于與相關(guān)聯(lián)的密封劑貯存池353重疊，并且圍繞凹進(jìn)澆口 308的區(qū)域足以依附到密封劑輸送層351以允許密封劑被輸送到孔304中，從而圍繞凹進(jìn)308a和凹進(jìn)澆口 308的材料是多余的；該多余的材料在被移除時(shí)形成開口 324。圖4A至圖4F例示出使用密封隔離體302、3(^a、302b密封半導(dǎo)體裸片的過程400。 如圖4A中所示，裸片160的組根據(jù)襯底上的導(dǎo)電圖案被安裝410到襯底150上。在圖4B 中，密封隔離體302、3(^a、302b例如通過粘合劑被安裝420到襯底上。在圖4C中，密封劑輸送層350、351的貯存池或罐裝容器352、353被密封劑103填充430。然后在圖4D中，密封劑輸送層350、351附接到密封隔離體302、30h、302b。然后，整個(gè)組件或系統(tǒng)300被設(shè)置在壓機(jī)內(nèi)，在該壓機(jī)中，根據(jù)孔304確定形狀和尺寸的滾筒將熱和壓力施加440到密封劑 103。隨后，如圖4E中所示，例如通過使壓頭延伸在貯存池/罐裝容器上而使密封劑輸送層 350,351的貯存池或罐裝容器352、353塌縮450。如圖4F中所示，所述熱和壓力可保持預(yù)定時(shí)間以允許密封劑103至少部分地固化。在密封劑固化且組件從壓機(jī)移除之后，密封隔離體302、30h、302b和密封劑輸送層350、351在密封的裸片被切割以形成單獨(dú)的半導(dǎo)體封裝體之前沿平面309被斷開或切斷460?？商鎿Q地，密封劑輸送層350、351在切割以形成單獨(dú)的半導(dǎo)體封裝體之前被移除。 盡管已經(jīng)描述并例示出特定的實(shí)施例，但應(yīng)該理解，可在不脫離本發(fā)明的范圍的情況下作出本發(fā)明的許多改變、修改、變型和組合。例如，密封隔離體102、10加、302、302￡1、 302b可具有設(shè)置在每個(gè)過流貯存池110、110a、310旁邊的真空通道111、311。每個(gè)真空通道111、311可具有用于在需要時(shí)連接到真空系統(tǒng)的真空端口 312;然后，可在密封劑輸送層 350,351上提供對(duì)應(yīng)于真空端口 312的真空開口 362?？刂茲部?315將過流貯存池連接到相關(guān)聯(lián)的真空通道311。盡管已描述了密封系統(tǒng)300的板布置，但系統(tǒng)300同樣適用于與單獨(dú)的密封環(huán)和密封劑輸送層351 —起使用。
權(quán)利要求
1.一種用于半導(dǎo)體封裝的密封系統(tǒng)(100，300)，包括密封隔離體(102，302)，其形狀和尺寸適于與襯底/載體(150)匹配；其中，所述密封隔離體(102,30 具有一個(gè)或多于一個(gè)孔(104，304)，從而當(dāng)所述密封隔離體(102，302)附接到所述襯底/載體(150)時(shí)，在所述襯底/載體(150)上的半導(dǎo)體裸片(160)被設(shè)置在相關(guān)聯(lián)的孔內(nèi)，并且由所述一個(gè)或多于一個(gè)孔(104，304)中的每一個(gè)和所述襯底/載體限定的容積能用以被填充密封劑(103)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的密封系統(tǒng)，其中，所述一個(gè)或多于一個(gè)孔(104，304)的形狀和尺寸能根據(jù)所述襯底/載體上的導(dǎo)電元件的圖案來配置。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的密封系統(tǒng)，進(jìn)一步包括設(shè)置在相關(guān)聯(lián)的孔旁邊的過流貯存池，所述過流貯存池通過通氣口連接到所述相關(guān)聯(lián)的孔。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的密封系統(tǒng)，其中，具有多個(gè)孔的所述密封隔離體為板的形式。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的密封系統(tǒng)，其中，具有單個(gè)孔的所述密封隔離體為環(huán)的形式。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的密封系統(tǒng)，其中，所述密封劑被分配到所述一個(gè)或多于一個(gè)孔中以密封相關(guān)聯(lián)的半導(dǎo)體裸片。
7.根據(jù)權(quán)利要求3至6中任一項(xiàng)所述的密封系統(tǒng)，進(jìn)一步包括設(shè)置在相關(guān)聯(lián)的過流貯存池旁邊的真空通道，并且所述真空通道通過控制澆口連接到所述相關(guān)聯(lián)的過流貯存池。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的密封系統(tǒng)，其中，真空通道進(jìn)一步包括用于連接到外部真空系統(tǒng)的真空端口。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至8中任一項(xiàng)所述的密封系統(tǒng)，其中，所述密封隔離體由單層構(gòu)成。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的密封系統(tǒng)，其中，所述密封隔離體與所述襯底整體形成。
11.根據(jù)權(quán)利要求1至9中任一項(xiàng)所述的密封系統(tǒng)，其中，所述密封隔離體包括兩個(gè)或多于一個(gè)層，并且相鄰的層利用粘合劑結(jié)合。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的密封系統(tǒng)，其中，所述過流貯存池、通氣口、真空通道或控制澆口的深度能通過選擇所述密封隔離體的相關(guān)層的厚度來配置。
13.根據(jù)權(quán)利要求1至12中任一項(xiàng)所述的密封系統(tǒng)，進(jìn)一步包括能附接到所述密封隔離體上的密封劑輸送層。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的密封系統(tǒng)，其中，所述密封劑輸送層由柔性塑料制成，并具有用于貯存所述密封劑的貯存池/罐狀容器。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的密封系統(tǒng)，其中，所述貯存池/罐狀容器在施加力以輸送所述密封劑時(shí)能塌縮。
16.根據(jù)權(quán)利要求14或15所述的密封系統(tǒng)，進(jìn)一步包括在所述密封隔離體上的凹進(jìn)澆口，用于將所述密封劑從在所述密封劑輸送層上的所述貯存池/罐狀容器輸送到相關(guān)聯(lián)的孔。
17.根據(jù)權(quán)利要求13至16中任一項(xiàng)所述的密封系統(tǒng)，其中，所述密封隔離體進(jìn)一步包括沿著周界的缺口，所述缺口允許人抓持所述襯底/載體或密封劑輸送層。
全文摘要
本發(fā)明描述用于密封半導(dǎo)體裸片的兩個(gè)系統(tǒng)(100，300)。兩個(gè)系統(tǒng)(100，300)涉及將具有一個(gè)或多于一個(gè)孔(104，304)的密封隔離體(102，302，302a，302b)附接在相關(guān)聯(lián)的襯底(150)上，從而一組芯片被定位在所述孔(104，304)中。第一系統(tǒng)(100)涉及將密封劑(103)直接分配到孔中。第二系統(tǒng)(300)涉及將密封劑輸送層(350，351)附接到所述密封隔離體上，并通過凹進(jìn)澆口(308)將密封劑排入孔中。
文檔編號(hào)H01L21/00GK102246261SQ200980149327
公開日2011年11月16日 申請(qǐng)日期2009年11月17日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月17日
發(fā)明者許振源, 阿蒙蘭森 申請(qǐng)人:先進(jìn)封裝技術(shù)私人有限公司