封装半导体装置的设备的制作方法

本实用新型涉及用于封装半导体装置的设备。

背景技术：

将电子组件安装在衬底的两侧上可增加衬底的利用率，这会减小衬底的总面积。在具可比性的双侧模制技术中，将待模制的晶片的边缘放置在模制机上，并且接着施用模制材料以囊封所述晶片。然而，归因于晶片的大的大小和薄的厚度(例如，具有小于300 微米(μm)的厚度的12英寸晶片)，可发生晶片翘曲，这可在模制工艺期间导致问题或甚至可能损坏晶片。

技术实现要素：

在根据一些实施例的一些方面中，一种用于封装半导体装置的设备包含第一模具、第二模具和支撑元件。所述第一模具包含板。所述第二模具包含安置成对应于所述板的载具。所述载具界定穿透所述载具的孔洞。所述支撑元件与所述孔洞接合以用于支撑待模制物件。

在根据一些实施例的一些方面中，一种用于封装半导体装置的设备包含第一模具、第二模具和支撑元件。第一模具包含板和围绕所述板的第一框架。第二模具包含载具和围绕所述载具的第二框架。所述支撑元件安置于所述载具上并且从所述第二框架的侧壁延伸到所述第二框架的另一侧壁以将所述载具划分成两个区域。

在根据一些实施例的一些方面中，一种模制物件的方法包含：提供包含顶部模具和底部模具的模制设备，所述底部模具界定腔并且在所述腔的底部表面上包含至少一个支撑元件；将模制材料注入到所述腔中；将所述物件放置于所述支撑元件上；以及封闭所述顶部模具和所述底部模具，使得所述模制材料覆盖所述物件的顶部表面和底部表面。

附图说明

图1说明根据本实用新型的一些实施例的封装设备的横截面图。

图2A说明根据本实用新型的一些实施例的封装设备的横截面图。

图2B说明根据本实用新型的一些实施例的封装设备的透视图。

图2C说明根据本实用新型的一些实施例的支撑元件的透视图。

图3说明根据本实用新型的一些实施例的封装设备的透视图。

图4A、图4B、图4C和图4D说明根据本实用新型的一些实施例的用于双侧模制的方法。

图5A、图5B、图5C和图5D说明根据本实用新型的一些实施例的用于双侧模制的方法。

贯穿图式和详细描述使用共同元件符号来指示相同或相似组件。根据以下结合附图进行的详细描述可最好地理解本实用新型。

具体实施方式

图1说明根据本实用新型的一些实施例的封装设备1的横截面图。封装设备1包含上部模具10和底部模具15。

上部模具10包含板11和围绕板11的框架12。板11可相对于框架12上下移动。举例来说，板11可沿着图1中示出的箭头A指示的方向移动。在一些实施例中，板11 可连接到至少一个弹性部件11f以控制板11的移动。在一些实施例中，板11的表面111 和框架12的侧壁123界定一空间。

在一些实施例中，释放膜13安置于板11的表面111、框架12的侧壁123和框架 12的表面121上。释放膜13有益于在模制工艺之后释放模制化合物。

底部模具15包含板(例如，载具)16和围绕板16的框架17。板16安置于对应于上部模具10的板11或与其对准的位置处。举例来说，板16的表面161面对板11的表面 111。板16可相对于框架17上下移动。举例来说，板16可沿着图1中示出的箭头B指示的方向移动。作为另一实例，板16可朝向板11移动。在一些实施例中，板16可连接到至少一个弹性部件16f以控制板16的移动。

板16界定穿透板16的至少一个孔洞16h。孔洞16h从板16的顶部表面161到板 16的底部表面162而形成。支撑元件18与孔洞16h接合以用于支撑待模制的物件。在一些实施例中，支撑元件18包含三个部分18a、18b和18c。部分18a安置于孔洞16h 内。部分18b在板16的表面161上方并且连接到部分18a。部分18c在部分18b上并且连接到部分18b。从俯视或仰视角度，部分18b的面积大于部分18a或18c的面积。举例来说，部分18b比部分18a或部分18c宽。在一些实施例中，孔洞16h可连接到真空装置以通过施加在箭头C的方向上的吸力紧固支撑元件18。部分18b的直径大于孔洞 16h的直径以防止支撑元件18通过吸力降落到孔洞16h中。另外，部分18b可防止模制材料在模制工艺期间降落或流入到孔洞16h中。

如图1中所示，框架17具有阶梯式结构17s。阶梯式结构17s具有第一表面17s1 和第二表面17s2。第一表面17s1低于第二表面17s2。在一些实施例中，支撑元件18的从板16暴露的高度H1基本上与从板16的表面161到阶梯式结构17s的表面17s1的距离H2相同。在一些实施例中，从阶梯式结构17s的表面17s1到阶梯式结构17s的表面 17s2的距离H3基本上与待模制的物件的厚度相同。

在一些实施例中，释放膜是安置于板16的表面161上、框架17的阶梯式结构17s 的侧壁17s3、17s4上以及框架17的阶梯式结构17s的表面17s1、17s2上。释放膜19 安置于支撑元件18的部分18b与板16的表面161之间。释放膜19有益于在模制工艺之后释放模制化合物。释放膜19通过由真空装置提供的吸力紧固的支撑元件18的部分18b紧固到板16的表面161，这可缓解(例如，避免)由于释放膜19褶皱导致模制材料渗出的问题。

在模制工艺期间，模制材料注入到由板16的表面161、框架17的阶梯式结构17s 的侧壁17s3、17s4和框架17的阶梯式结构17s的表面17s1、17s2界定的空间中。模制材料可包含含有环氧树脂的填料、模制化合物(例如，环氧模制化合物或其它模制化合物)、聚酰亚胺、酚类化合物或材料、包含分散在其中的硅酮的材料、或其组合。待模制的物件(例如，晶片、衬底、载具等，其上安装或附接半导体装置或其它组件)放置在支撑元件18和框架17的阶梯式结构17s的表面17s1上。接着，上部模具10和底部模具 15移动到接近于彼此。

在具可比性的双侧模制技术中，待模制的晶片的边缘放置在模制机上；然而，归因于晶片的大的大小和薄的厚度(例如，具有小于300微米(μm)的厚度的12英寸晶片)，可发生晶片翘曲，这可在模制工艺期间导致问题或甚至可能损坏晶片。根据一些实施例，由于待模制的物件同时放置在支撑元件18和框架17的阶梯式结构17s的表面17s1上，因此物件的边缘可由框架的阶梯式结构的表面17s1支撑，且物件的中间部分可由支撑元件18支撑。因此，可缓解或防止待模制物件翘曲或损坏。

图2A说明根据本实用新型的一些实施例的封装设备2的横截面图。封装设备2类似于图1中示出的封装设备1，不同之处在于封装设备2的支撑元件28跨越框架17布置，且释放膜19安置于支撑元件28上以及支撑元件28和板16之间。

图2B说明根据本实用新型的一些实施例的封装设备2的透视图。如图2B中所示，支撑元件28从框架17的一侧壁延伸到框架17的相对侧壁。支撑元件28将板16划分成第一区域16A和第二区域16B。如图2A中所示，支撑元件28的高度H4基本上与从板16的表面161到阶梯式结构17s的表面17s1的距离H2相同。

图2C说明根据本实用新型的一些实施例的支撑元件28的详细结构。支撑元件28 包含多个凸出结构28b。支撑元件28在凸出结构28b中的任何两个(例如，邻近凸出结构28b)之间包含多个开口28o，以允许模制材料在板16的第一区域16A和板16的第二区域16B之间流动。因此，当模制材料注入到板16中时，第一区域16A处的模制材料的表面与第二区域16B处的模制材料的表面大体上共平面。

在一些实施例中，每一凸出结构28b界定从侧表面281到相对侧表面穿透凸出结构 28b的第一孔洞h21、从顶部表面282到相对底部表面穿透凸出结构28b的第二孔洞h22，以及从对应于开口28o的侧表面283到相对侧表面穿透凸出结构28b的第三孔洞h23。第一孔洞h21、第二孔洞h22和第三孔洞h23互连到彼此。释放膜19安置于支撑元件 28上，以覆盖孔洞h21、h22和h23。与顶部表面282相对的底部表面上的孔洞h22连接到如图2A中所示的板16的孔洞16h(或与其连通或与其对准)，且孔洞h22和16h一起连接到真空装置(或与其连通或与其对准)，以通过吸力紧固或固定释放膜19。

根据一些实施例，待模制的物件放置在支撑元件28和框架17的阶梯式结构17s的表面17s1上，且因此物件的边缘可由框架17的阶梯式结构17s的表面17s1支撑，且物件的中间部分可由支撑元件28支撑。因此，可缓解或防止待模制物件翘曲或损坏。

图3说明根据本实用新型的一些实施例的封装设备3的透视图。封装设备3类似于图2A-2B中示出的封装设备2，不同之处在于封装设备3另外包含支撑元件38。

支撑元件38安置于板16上并且跨越或穿越支撑元件28。在一些实施例中，支撑元件38定位成基本上垂直于支撑元件28延伸。支撑元件28和38将板16划分成四个区域16A1、16A2、16B1和16B2。支撑元件38的高度与支撑元件28的高度基本上相同。

支撑元件38的结构类似于支撑元件28的结构。支撑元件38包含多个凸出结构，两个凸出结构(例如，两个邻近凸出结构)中的任一个通过开口部分地分隔开，以允许模制材料在板16的四个区域16A1、16A2、16B1和16B2当中流动。因此，当模制材料注入到板16中时，四个区域16A1、16A2、16B1和16B2处的模制材料的表面是基本上共平面的。在一些实施例中，支撑元件38的凸出结构包含连接到真空装置(或与其连通或与其对准)的凸出结构的底部表面上的孔洞，以通过吸力紧固或固定安置于支撑元件38 上的释放膜。

由于封装设备3包含额外支撑元件38，因此所述设备与图2A-2B中示出的封装设备2相比具有支撑其上的待模制物件的改进能力。

图4A、4B、4C和4D说明根据本实用新型的一些实施例的用于双侧模制物件40的方法。

参考图4A，提供图1中示出的封装设备1。在其它实施例中，封装设备1可替换为图2A和3中示出的封装设备2或3。模制材料41注入到由板16的表面161、框架17 的阶梯式结构17s的侧壁17s3、17s4以及框架17的阶梯式结构17s的表面17s1、17s2 界定的空间中。模制材料41可包含含有环氧树脂的填料、模制化合物(例如，环氧模制化合物或其它模制化合物)、聚酰亚胺、酚类化合物或材料、包含分散在其中的硅酮的材料、或其组合。

参考图4B，待模制的物件40接着放置在支撑元件18和框架17的阶梯式结构17s 的表面17s1上。物件40界定穿透物件40的至少一个开口40h。在一些实施例中，物件 40可为晶片、衬底、载具或其它待模制物件。开口40h形成于物件40的不包括电子组件或迹线的预定位置处。

在物件40放置在支撑元件18和框架17的阶梯式结构17s的表面17s1上之后，模制材料41从物件40的底部表面402流动到开口40h。在一些实施例中，模制材料41可进一步从开口40h流动到物件40的顶部表面401。

参考图4C，上部模具10和底部模具15移动到接近于彼此，使得物件40的侧向部分固定于阶梯式结构17s中，且模制材料41接着均匀地形成或安置于物件40的顶部表面401和底部表面402上。在一些实施例中，在使上部模具10和底部模具15移动到接近于彼此之前，支撑元件18的部分18c的顶部表面低于框架17的第一表面17s1并且支撑物件40的其中可发生弯曲的中间部分。在上部模具10和底部模具15封闭之后，板 16朝向板11移动，以便迫使模制材料41通过开口40h流动到物件40的顶部表面401 在一些实施例中，板16朝向板11移动，使得支撑元件18的部分18c的顶部表面与框架17的第一表面17s1大体上共平面。

在一些实施例中，模制材料41在引入到由板16的表面161、框架17的阶梯式结构 17s的侧壁17s3、17s4以及框架17的阶梯式结构17s的表面17s1、17s2界定的空间中之前处于液体状态。在其它实施例中，模制材料41在引入到由板16的表面161、框架 17的阶梯式结构17s的侧壁17s3、17s4以及框架17的阶梯式结构17s的表面17s1、17s2 界定的空间中之前处于固体状态(例如粉末)。在上部模具10和底部模具15封闭之后，热量施用于模制材料41以使模制材料41从固体状态转变成液体状态，使得模制材料41 可流动到物件40的顶部表面401和底部表面402。在朝向板11移动板16之后，通过将热量提供到模制材料41来使模制材料41固化或硬化。

在一些实施例中，液体状态下的模制材料41施用于物件40的顶部表面401，而非施用到由板16的表面161、框架17的阶梯式结构17s的侧壁17s3、17s4以及框架17 的阶梯式结构17s的表面17s1、17s2界定的空间中。物件40接着放置在底部模具15上 (例如，支撑元件18和框架17的阶梯式结构17s的表面17s1上)，并且将模制材料41 从物件40的顶部表面401通过开口40h引入到物件40的底部表面402。

参考图4D，在模制材料41硬化或固化之后，释放物件40和模制材料41以及支撑元件18。

根据一些实施例，可同时模制物件40的顶部表面401和底部表面402两者。举例来说，可在单个模制工艺中模制物件40的两侧，这可减少制造成本和时间。

图5A、5B、5C和5D说明根据本实用新型的一些实施例的用于双侧模制物件50的方法。图5A-5D中示出的操作分别类似于图4A-4D中示出的操作，不同之处在于待模制的物件50不同于物件40。

如图5B中所示，物件50的宽度D51小于框架17的阶梯式结构17s的侧壁17s4之间的距离D52。物件50放置在支撑元件18和框架17的一部分的阶梯式结构17s的表面 17s1上。换句话说，框架17的表面17s1的一部分不支撑物件50。在放置物件50之后，在物件50的侧表面503与框架17的侧壁17s3之间形成间隙50g，且因此模制材料41 从物件50的底部表面502通过间隙50g流动到物件50的顶部表面501。

参考图5C，上部模具10和底部模具15移动到接近于彼此，并且模制材料41接着同时均匀地形成或安置于物件50的顶部表面501和底部表面502上。

参考图5D，在模制材料41硬化或固化之后，释放物件50和模制材料51以及支撑元件18。

根据一些实施例，可同时模制物件50的顶部表面501和底部表面502两者。举例来说，可在单个模制工艺中模制物件50的两侧，这可减少制造成本和时间。

如本文中所使用，术语“大致”、“基本上”、“大体上”以及“约”用以描述和考量小的变化。当与事件或情形结合使用时，所述术语可以指其中事件或情形明确发生的情况以及其中事件或情形极接近于发生的情况。举例来说，当结合数值使用时，术语可指代小于或等于所述数值的±10％(例如小于或等于±5％、小于或等于±4％、小于或等于±3％、小于或等于±2％、小于或等于±1％、小于或等于±0.5％、小于或等于±0.1％、或小于或等于±0.05％)的变化范围。举例来说，如果两个数值之间的差值小于或等于所述值的平均值的±10％(例如，小于或等于±5％、小于或等于±4％、小于或等于±3％、小于或等于±2％、小于或等于±1％、小于或等于±0.5％、小于或等于±0.1％，或小于或等于±0.05％)，那么可认为所述两个数值“大体上”相同。举例来说，“基本上”平行可能是指相对于0°的小于或等于±10°(例如小于或等于±5°、小于或等于±4°、小于或等于±3°、小于或等于±2°、小于或等于±1°、小于或等于±0.5°、小于或等于±0.1°、或小于或等于±0.05°)的角度变化范围。举例来说，“基本上”垂直可指相对于90°的小于或等于±10°(例如小于或等于±5°、小于或等于±4°、小于或等于±3°、小于或等于±2°、小于或等于±1°、小于或等于±0.5°、小于或等于±0.1°、或小于或等于±0.05°)的角度变化范围。

如果两个表面之间的位移不大于5μm、不大于2μm、不大于1μm或不大于0.5μm，那么可认为所述两个表面是共平面的或基本上共平面的。

另外，有时在本文中按范围格式呈现量、比率和其它数值。此类范围格式是为便利和简洁起见而使用，且应灵活地理解为不仅包含明确地指定为范围限制的数值，且还包含涵盖于所述范围内的所有个别数值或子范围，如同明确地指定每一数值和子范围一般。

如本文所使用，术语“导电”、“导电性”和“导电率”指代输送电流的能力。导电材料通常指示展现对于电流流动的极少或零对抗的那些材料。导电率的一个量度为西门子/米(S/m)。通常，导电材料是导电率大于约10⁴S/m(例如至少10⁵S/m或至少10⁶S/m) 的一种材料。材料的导电率有时可以随温度而变化。除非另外规定，否则在室温下测量材料的导电性。

在一些实施例的描述中，提供于另一组件“上”或“上方”的组件可涵盖前一组件直接在后一组件上(例如，与后一组件物理接触)的情况，以及一或多个中间组件位于前一组件与后一组件之间的情况。

尽管已参考本实用新型的特定实施例描述并说明本实用新型，但这些描述和说明并不限制本实用新型。所属领域的技术人员可清晰地理解，在不脱离如由所附权利要求书定义的本实用新型的真实精神和范围的情况下，可进行各种改变，且可在实施例内取代等效组件。所述图示可能未必按比例绘制。归因于制造过程中的变量等等，本实用新型中的艺术再现与实际设备之间可能存在区别。可存在并未特定说明的本实用新型的其它实施例。应将所述说明书和图式视为说明性的，而非限制性的。可做出修改，以使特定情况、材料、物质组成、方法或工艺适应于本实用新型的目标、精神和范围。所有此类修改意图在所附权利要求书的范围内。虽然已参考按特定次序执行的特定操作描述本文中所揭示的方法，但应理解，可在不脱离本实用新型的教示的情况下组合、细分或重新排序这些操作以形成等效方法。因此，除非本文中特别指示，否则操作的次序和分组不是对本实用新型的限制。