双角部顶部闸道模制的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明针对用于包封半导体芯片的双角部顶部闸道(gate)模制，以及利用双角部顶部闸道模制包封半导体芯片的方法。
【背景技术】
[0002]利用模制化合物包封半导体芯片是一种要求非常仔细的工艺，尤其在经由导线接合将半导体芯片连接到下面的基板的情况下。模制化合物的流动会导致导线扫动，即，接合线相对于彼此横向移动。导线扫动可能导致接合线变得彼此太接近，导致传导干扰或者在接合线形成物理接触的情况下甚至导致短接。
[0003]所谓的中心闸道模制减轻了许多的导线扫动问题。在中心闸道模制中，模制模具置于半导体芯片之上，并且其包括位于模具的顶壁中并且与半导体芯片的中心大体对准的闸道。模制化合物通过中心闸道注入并径向地向外流动在半导体芯片之上。可以在模具的顶壁中设置气孔，一般与中心闸道分隔开，并且可以与半导体芯片的角部对准。这样的模制设计还消除了对于浇道(gate runner)的需要，所述浇道是以前将模制化合物从闸道传导到模制模具内的空腔必要的通道。
[0004]然而，中心闸道模制遇到“筛漏效应(sieve effect)”。也就是说，在模制化合物在半导体芯片的诸面之上流动并且流过导线接合时，导线接合会作为对于模制化合物的筛漏。模制化合物中的填充物被保持并且汇集在导线接合上方，同时在导线接合下面以及在半导体管芯的边沿下，模制化合物具有低得多的填充物浓度，并因此是“树脂富余的”。模制化合物中填充物的非均匀散布呈现出封装可靠性风险。例如，“树脂富余的”模制化合物具有比均质模制化合物高得多的热膨胀系数(CTE)。由于该不均匀的散布也可能导致芯片层脱。
[0005]已经尝试解决“筛漏效应”，诸如，降低模制化合物中填充物的尺寸。然而，尺寸降低是有限制的，增加了成本，并且是一种供应驱动的效应。
[0006]因此，期望提供一种降低“筛漏效应”同时保持中心闸道模制的优点的模制模具。
【发明内容】
[0007]根据本公开的一个实施例，提供了一种用于将模制化合物应用到半导体芯片的模制模具，所述模制模具包括:侧墙，其形成用于容纳所述半导体芯片的空腔，并具有相反的第一和第二轴向末端，所述侧墙具有在所述第一轴向末端处的第一开口和在所述第二轴向末端处的第二开口，所述第一开口和第二开口中的每一个接入所述空腔；主墙，在其所述第一轴向末端处耦接到所述侧墙，并且跨所述第一开口，所述主墙的中心与所述侧墙的纵轴对准，所述主墙限定相对于所述侧墙的纵轴基本垂直取向的平面；以及第一和第二闸道，其被形成穿过所述主墙以接入所述空腔，所述第一和第二闸道限定位于所述主墙的所述平面中的第一线，所述主墙的中心位于所述第一和第二闸道之间在所述第一线上。
[0008]根据本公开的另一个实施例，提供了一种用于包封利用多个导线接合连接到基板的半导体芯片的方法，所述方法包括:提供模制模具，其具有:(i)侧墙，其形成空腔并且具有相反的第一轴向末端和第二轴向末端，所述侧墙具有在所述第一轴向末端处的第一开口和在所述第二轴向末端处的第二开口，所述第一开口和第二开口中的每一个接入所述空腔，(ii)主墙，在其所述第一端处耦接到所述侧墙，并跨所述第一开口，所述主墙的中心与所述侧墙的纵轴对准，所述主墙限定相对于所述侧墙的纵轴基本垂直取向的平面，以及(iii)第一和第二闸道，其被形成穿过所述主墙以接入所述空腔，所述第一和第二闸道限定位于所述主墙的所述平面中的第一线，所述主墙的中心位于所述第一和第二闸道之间在所述第一线上；将所述模制模具的所述第二轴向末端置于所述基板上，以使得所述半导体芯片和所述导线接合被容纳在所述模制模具的所述空腔中；通过所述第一和第二闸道两者将模制化合物注入到所述空腔中，以包封所述半导体芯片和所述多个导线接合。
【附图说明】
[0009]本发明通过示例的方式示出，并且本发明不受附图中示出的其实施例的限制，在附图中，相同的附图标记表示类似的元件。图中的元件出于简化和清楚的目的而示出，并且并不必然按比例绘制。显然，某些垂直尺寸已经被相对于某些水平尺寸放大。
[0010]在附图中:
[0011]图1是根据本发明第一实施例的模制模具的顶部平面图；
[0012]图2是通过被使用来包封半导体芯片的图1的模制模具的线2-2截取的截面图；
[0013]图3是通过图1的模具模制来包封半导体芯片的树脂流的示意透视图；以及
[0014]图4是根据本发明第二实施例的模制模具的截面图。
【具体实施方式】
[0015]参考附图，其中在若干附图中使用相同附图标记来指示相同的部件，图1和图2示出了根据本发明第一实施例的模制模具10。使用模制模具10来将模制化合物12应用到半导体芯片14。半导体芯片14可以由常规的半导体材料或材料组合制成，诸如，砷化镓、硅锗、绝缘体上硅(SOI)、硅、单晶硅等，以及上述的组合，并且半导体芯片14可以经由一个或多个接合线18连接到基板16。与图1和2中的模制模具10 —起使用的装置优选是常规的球带格栅阵列(TBGA)封装件。然而，模制模具10也可以与其它配置一起使用(见，例如，图4)。
[0016]模制模具10包括侧墙20，其形成用于容纳半导体芯片14的空腔22。侧墙20具有第一和第二轴向末端20a、20b,其被布置为彼此相反，并且侧墙20包括在第一轴向末端20a处的第一开口 24a以及在第二轴向末端20b处的第二开口 24b。第一和第二开口 24a、24b中的每一个接入空腔22。优选地，半导体芯片14被通过第二开口 24b容纳在空腔22中。还优选的，在使用中，侧墙20的第二轴向末端20b靠在基板16的主表面上，但是也构思侧墙20的第二轴向末端20b可以替代地靠在其它表面上以容纳半导体芯片14，和/或也可以容纳基板的至少一部分。
[0017]优选的，侧墙20相对于在第一和第二轴向末端20a、20b之间延伸的纵轴A成角度，从而使得第二开口 24b大于第一开口 24a。然而，侧墙20也可以与纵轴A平行地延伸，从而使得第一和第二开口 24a、24b大小等同，或者，成角度以使得第一开口 24a大于第二开口 24b。
[0018]还优选地，侧墙20绕其周缘连续，即，在侧墙20中，没有除第一和第二轴向末端20a、20b处的第一和第二开口 24a、24b以外的开口或裂口。然而，也构思在对于工具放置、或通气等必要时，侧墙20可以包括形成在其中的另外的开口。
[0019]优选地，在沿着纵轴A在任何部分处从第一或第二轴向末端20a、20b中的一个观看时，侧墙20大体具有方形或矩形的形式。以这样的形式，侧墙20将具有至少四个不同的侧边，其可以全部由单件材料形成，或者可以是彼此焊接或以另外的方式附接的分立件以形式完整的侧墙20。然而，侧墙20也可以形成其它形状，以用于形成所完成的半导体芯片封装件(未示出)的期望的形状。
[0020]模制模具10还包括主墙26，其耦接侧墙20于其第一轴向末端20处。主墙26跨第一开口 24a，从而关闭侧墙20的第一轴向末端20a，除了在下面更详细描述的例外。优选地，主墙26的中心与纵轴A对准，并且主墙26限定相对于侧墙20的纵轴A基本垂直取向的平面。
[0021]主墙26和侧墙20可以由单件材料形成，诸如通过模制等，或者，主墙26可以机械地或化学地附接到侧墙20，通过焊接、胶粘、或紧固件等耦接。
[0022]优选地，主墙26与侧墙20在第一轴向末端20a处的形状大体匹配，例如，在优选实施例中为方形或矩形。因此，主墙26可以具有四个角部28a-28d。图1中四个角部28a_d被示出为被倒角，但是四个角部28a-28d也可以形成为直角或圆角的等等。根据主墙26的形状，可以采用更少或更多的角部28。
[0023]第一和第二闸道30、32被形成穿过主墙26以接入空腔22。可以，例如，作为主墙26的模制工艺的一部分，来形成模制闸道30、32，或者，可以后来从主墙26的材料切割或穿孔出模制闸道30、32。
[0024]不同于现有技术，第一和第二闸道30、32优选形成为偏离中心并且彼此对角线地相反，而不是形成在该主墙26的中心处。例如，优选地，第一和第二闸道30、32限定位于主墙26的所述平面中的第一线34，并且该主墙26的中心位于第一和第二闸道30、32之间在第一线34上。
[0025]优选地，第一和第二闸道30、32每一个与该主墙26的中心分隔开相等的距离，但是也可以使用不同的距离。
[0026]进一步优选地，第一和第二闸道30、32与主墙的相反的角部28对准，并且可以被形成为临近所述相反的角部28。例如，如图1中所示，第一线34优选与彼此对角线地相反的两个角部28a、28c相交。第一闸道30优选形成为临近第一角部28a，第二闸道32优选形成为临近相反的角部28c。然而，在需要时，第一和第二闸道30、32也可以形成为更接近于该主墙26的中心。优选地，主墙26被配置为使得在半导体芯片14被容纳在空腔22中时，半导体芯片14的第一角部14a和第二角部14b与第一线34对准(例如，见