專利名稱:層疊封裝件的固定模具的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本實(shí)用新型涉及半導(dǎo)體封裝領(lǐng)域,更具體地講,涉及一種在半導(dǎo)體封裝 過程中使用的固定模具。
背景技術(shù):
隨著電子工業(yè)的發(fā)展,要求電子組件具有高性能、高密度并且需要小型 化。為了滿足這些要求,通過層疊至少兩個(gè)封裝件而制造的"層疊封裝件
(Package-on-Package )"正備受關(guān)注。層疊封裝件克服了晶粒堆疊的主要缺 點(diǎn),如供應(yīng)鏈問題、產(chǎn)量損耗、晶粒利潤低以及其它一些問題。因?yàn)檫@種技 術(shù)具有成本低、封裝尺寸較小、多存儲器的混合和匹配邏輯以及組裝的靈活 性等優(yōu)點(diǎn),所以行業(yè)內(nèi)對層疊封裝件的需求在不斷增長。
如圖1所示,在包含兩個(gè)封裝件的層疊封裝件10的制造過程中,在頂部 封裝件11和底部封裝件12分別封裝結(jié)束而且通過電測試后,用設(shè)備直接將 頂部封裝件11和底部封裝件12對準(zhǔn),將頂部封裝件11的焊球111通過焊劑 (flux)貼裝在底部封裝件12的焊盤1221上,然后進(jìn)行回流焊,從而將頂部 封裝件11的焊球111焊接到底部封裝件12的焊盤1221上。
如果頂部封裝件或底部封裝件非常薄,則回流焊過程中的高溫使整個(gè)層 疊封裝件產(chǎn)生翹曲變形。頂部封裝件或底部封裝件越薄,翹曲形變越大,這 會(huì)造成悍點(diǎn)接合不牢固,從而影響產(chǎn)品良率和可靠性。
US2007/0052081A1公開了一種層疊封裝件,在該層疊封裝件中,頂部封 裝件的焊球被設(shè)置在底部封裝件的包封層的凹穴中,用于防止在回流焊過程 中層疊封裝件產(chǎn)生翹曲變形。然而,在該層疊封裝件的制造過程中,需要在 底部封裝件的整個(gè)表面上形成包封層,然后對應(yīng)于頂部封裝件的焊球局部地 去除包封層,形成錐形空穴,因此增加了制作工序、材料和成本。
實(shí)用新型內(nèi)容
為了解決上述問題中的 一個(gè)或多個(gè),本實(shí)用新型提供了 一種層疊封裝件的固定模具,該固定模具能夠防止層疊封裝件在回流焊過程中翹曲變形。
層疊封裝件包括頂部封裝件和底部封裝件,頂部封裝件和底部封裝件均 包括塑封體、印刷電路板和焊球。該模具包括上???、下??蛞约爸糜谏夏?框和下模框之間的鎖扣裝置,層疊封裝件設(shè)置在上??蚝拖履?蛑g,下模 框具有容納底部封裝件的焊球的四槽,凹槽的底部支撐底部封裝件的焊球; 上??蚝拖履?蛲ㄟ^鎖扣裝置連接在一起,鎖扣裝置固定上??蚝拖履?蜓?水平方向的相對位置,上??蛳蛳履?虬磯喉敳糠庋b件的塑封體,并且下模
框支撐底部封裝件的印刷電路板。
根據(jù)本實(shí)用新型的一方面,凹槽的深度等于底部封裝件的焊球的高度,
上??虻呐c頂部封裝件的塑封體接觸的表面和凹槽的底部之間的距離等于層 疊封裝件的總高度。
根據(jù)本實(shí)用新型的一方面,鎖扣裝置為定位銷,上??蚝拖履?蚓哂?定位槽,定位銷與上??虻亩ㄎ徊酆拖履?虻亩ㄎ徊劢雍?。
根據(jù)本實(shí)用新型的一方面,鎖扣裝置包括定位突起,上??蚝拖履?蚓?具有定位槽,定位突起與上模框的定位槽和下??虻亩ㄎ徊劢雍稀?br>
根據(jù)本實(shí)用新型的一方面,鎖扣裝置為定位銷并與上模框和下??蛑械?一個(gè)形成為一體,上??蚝拖履?蛑械牧硪粋€(gè)具有定位槽,定位銷與定位槽 接合。
根據(jù)本實(shí)用新型的一方面,鎖扣裝置包括定位突起并與上??蚝拖履??中的一個(gè)形成為一體,上??蚝拖履?蛑械牧硪粋€(gè)具有定位槽,定位突起與 定位槽接合。
根據(jù)本實(shí)用新型的一方面,鎖扣裝置具有彈簧結(jié)構(gòu),使得鎖扣裝置能夠 沿豎直方向伸縮。
根據(jù)本實(shí)用新型的一方面,上??虬ū倔w、彈簧和壓板,本體和鎖扣 裝置形成為一體,壓板置于本體和下??蛑g并通過彈簧與本體連接,壓板 利用彈簧的彈力向下??虬磯喉敳糠庋b件的塑封體。
通過參照附圖詳細(xì)描述本實(shí)用新型的示例性實(shí)施例,本實(shí)用新型的以上
和其它特征及方面將變得更加清楚,在附圖中 圖1是常規(guī)的層疊封裝件的示意性剖視圖;圖2是根據(jù)本實(shí)用新型第 一 實(shí)施例在回流焊的過程中可使用的模具的俯
視圖3是圖2中示出的模具沿著圖2中的線A-A,截取的剖視圖4是4艮據(jù)本實(shí)用新型第二實(shí)施例在回流焊的過程中可使用的模具的剖
視圖5是根據(jù)本實(shí)用新型第三實(shí)施例在回流焊的過程中可使用的模具的剖視圖。
具體實(shí)施方式
在下文中,將參照附圖更加充分地描述本實(shí)用新型,本實(shí)用新型的優(yōu)選 實(shí)施例示出在附圖中。
圖2是根據(jù)本實(shí)用新型第一實(shí)施例在回流焊的過程中可使用的模具30 的俯視圖,圖3是圖2中示出的模具沿著圖2中的線A-A'截取的剖視圖。
參照圖2和圖3,根據(jù)本實(shí)用新型第一實(shí)施例的模具30可用于在層疊封 裝件的制造過程中固定層疊封裝件,具體地講,可用于在對頂部封裝件和底 部封裝件進(jìn)行回流焊的過程中固定頂部封裝件和底部封裝件,從而防止層疊 封裝件翹曲變形。
根據(jù)本實(shí)用新型的第一實(shí)施例,模具30包括多個(gè)上???1、下???2 以及置于多個(gè)上???1和下???2之間的鎖扣裝置33。雖然如圖l所示, 為了簡化下模框的制造工藝而使多個(gè)上???1設(shè)置在一個(gè)下???2上,但 是本實(shí)用新型不限于此,例如, 一個(gè)上模框M可對應(yīng)于一個(gè)下???2。
如上所述,模具30在回流焊的過程中固定層疊封裝件。這里,被模具 30固定的層疊封裝件20可以是常規(guī)的層疊封裝件。如圖3所示,層疊封裝 件20包括疊置的頂部封裝件21和底部封裝件22,頂部封裝件21包括焊球 211、印刷電路板(PCB) 212和塑封體213,底部封裝件22包括焊球221、 PCB 222和塑封體223。底部封裝件22的PCB 222包括與頂部封裝件21的 焊球211對準(zhǔn)的焊盤2221,在焊盤2221和焊球211之間設(shè)置有焊劑,通過回 流焊將焊球211焊接到焊盤2221。雖然圖3中示出的層疊封裝件20包括上 下兩個(gè)封裝件,但是層疊封裝件也可以由三個(gè)以上的封裝件堆疊而成。
下???2在凹槽321內(nèi)的上表面323可以支撐底部封裝件22的焊球221。下???2支撐底部封裝件22的PCB 222,具體地講,下模框32在凹槽321 之外的上表面322接觸并支撐PCB 222。因此,凹槽321的深度與底部封裝 件22的焊球221的高度相等。下???2的上表面322可以是粗糙的,以增 大與PCB 222之間的摩擦力。
上???1具有面向?qū)盈B封裝件的表面311,該表面311與頂部封裝件21 的頂表面接觸,具體地講,與頂部封裝件21的塑封體213的頂表面接觸。上 ???1的表面311可以是粗糙的,以增大與塑封體213的頂表面之間的摩擦 力。由以上描述可知,上???1的表面311與下???2在凹槽321內(nèi)的上 表面323之間沿豎直方向(y方向)的距離與層疊封裝件20的總高度相等。
鎖扣裝置33固定上???1和下???2沿水平方向(x方向)的相對位 置,防止上???1和下模框32在回流焊過程中沿水平方向(x方向)移動(dòng)。 鎖扣裝置33可以形成為定位銷,上???1和下模框32均具有與該定位銷接 合的定位槽;或者,鎖扣裝置33在其端部具有定位突起(未示出),該定位 突起與上模框31和/或下???2中的定位槽接合??蛇x擇地,鎖扣裝置可以 與上??蚝拖履?蛑械囊粋€(gè)形成為一體,并與上??蚝拖履?蛑械牧硪粋€(gè)接 合。
這里,上???1、下???2和鎖扣裝置33由金屬、工程塑料等硬質(zhì)材 料制成。依靠上???1的重量,按壓已經(jīng)對準(zhǔn)的頂部封裝件21和底部封裝 件22,以防止頂部封裝件21和底部封裝件22在回流焊過程中沿豎直方向(y 方向)變形。此時(shí),底部封裝件22的焊球221被下???2在凹槽321內(nèi)的 上表面323支撐,底部封裝件22的PCB 222被下???2在凹槽321之外的 上表面322支撐。在對頂部封裝件21和底部封裝件22進(jìn)行回流焊的過程中, 頂部封裝件21和底部封裝件22因其與模具30之間的摩擦力而不會(huì)在水平方 向(x方向)上變形。因此,模具30可以防止由頂部封裝件21和底部封裝 件22組成的層疊封裝件20在回流焊過程中翹曲變形。
在進(jìn)行回流焊之前,將頂部封裝件堆疊在底部封裝件上,然后將頂部封 裝件和底部封裝件作為整體放置在下??蛏?,再用上??虬磯喉敳糠庋b件, 同時(shí)用鎖扣裝置固定上模框和下??虻南鄬ξ恢茫S后進(jìn)行回流焊。然而, 在將頂部封裝件和底部封裝件作為整體放置在下??蛏系倪^程中,頂部封裝 件和底部封裝件之間可能出現(xiàn)偏移。因此,優(yōu)選地采用以下使用方式在進(jìn) 行回流焊之前,將底部封裝件放在下??蛏?,然后堆疊頂部封裝件,再用上模框按壓頂部封裝件,同時(shí)用鎖扣裝置固定上模框和下模框的相對位置,隨 后進(jìn)4于回流焊。
圖4是根據(jù)本實(shí)用新型第二實(shí)施例在回流焊的過程中可使用的模具40 的剖視圖。除了置于上模框41和下???2之間的鎖扣裝置43沿著豎直方向 (y方向)可伸縮之外,根據(jù)本實(shí)用新型第二實(shí)施例的模具40與根據(jù)本實(shí)用 新型第一實(shí)施例的模具30基本上相同。例如,鎖扣裝置43可具有彈簧結(jié)構(gòu), 使得鎖扣裝置43可以沿著豎直方向伸縮。根據(jù)本實(shí)用新型第二實(shí)施例,與第 一實(shí)施例的具有恒定高度的模具30相比,模具40的高度可以變化,從而可 以應(yīng)用于不同高度的層疊封裝件。根據(jù)第二實(shí)施例的模具40可以按照與第一 實(shí)施例相同的方式防止由頂部封裝件21和底部封裝件22組成的層疊封裝件 20在回流焊過程中翹曲變形。此外,由于鎖扣裝置43可伸縮,因此可以適 當(dāng)?shù)蒯尫旁诨亓骱高^程中產(chǎn)生的層疊封裝件中的應(yīng)力,防止層疊封裝件在回 流焊過程中損壞。
圖5是根據(jù)本實(shí)用新型第三實(shí)施例在回流焊的過程中可使用的模具50 的剖視圖。除了上???1包括與鎖扣裝置53形成為一體的本體56、置于本 體56和下模框52之間的壓板55以及連接本體56和壓板55的彈簧54之外, 根據(jù)本實(shí)用新型第三實(shí)施例的模具50與根據(jù)本實(shí)用新型第一實(shí)施例的模具 30基本上相同。
鎖扣裝置53在其端部具有定位突起,該定位突起與下模框52中的定位 槽接合,以防止上???1和下模框52在回流焊過程中沿水平方向(x方向) 移動(dòng)??蛇x擇地,鎖扣裝置53形成為定位銷(未示出),該定位銷與下???52的定位槽結(jié)合。鎖扣裝置53的面向壓板55的內(nèi)壁上可設(shè)置有導(dǎo)軌(未示 出),使得壓板55的邊緣可以由于彈簧54的拉力和/或彈力而沿所述導(dǎo)軌上 下移動(dòng)。
壓板55的下表面與頂部封裝件21的頂表面接觸,具體地講,與頂部封 裝件21的塑封體213的頂表面接觸。壓板55的下表面可以是粗糙的,以增 大與塑封體213的頂表面之間的摩擦力。
這里,鎖扣裝置53、上???1的本體56和壓板55可由金屬、工程塑 料等硬質(zhì)材料制成。依靠彈簧54的彈力,壓板55按壓已經(jīng)對準(zhǔn)的頂部封裝 件21和底部封裝件22,以防止頂部封裝件11和底部封裝件22在回流焊過 程中沿豎直方向(y方向)變形。此時(shí),底部封裝件22的焊球221被下???2在凹槽521內(nèi)的上表面523支撐,底部封裝件22的PCB 222被下???2 在凹槽521之外的上表面支撐。在對頂部封裝件21和底部封裝件22進(jìn)行回 流焊的過程中,頂部封裝件21和底部封裝件22因其與才莫具50之間的摩擦力 而不會(huì)在水平方向(x方向)上變形。因此,才莫具50可以防止由頂部封裝件 21和底部封裝件22組成的層疊封裝件20的翹曲變形。
根據(jù)本實(shí)用新型第三實(shí)施例,與第一實(shí)施例的具有恒定高度的模具30 相比,壓板55與下???2之間的距離可以變化,從而可以應(yīng)用于不同高度 的層疊封裝件。此外,彈簧54允許壓板55在回流焊過程中具有小幅度的位 移區(qū)間,因此可以適當(dāng)?shù)蒯尫旁诨亓骱高^程中產(chǎn)生的層疊封裝件中的應(yīng)力, 防止層疊封裝件在回流焊過程中損壞。
根據(jù)本實(shí)用新型,通過在對層疊封裝件進(jìn)行回流焊的過程中使用模具來
固定頂部封裝件和底部封裝件,可以防止層疊封裝件在回流焊過程中翹曲變形。
此外,根據(jù)本實(shí)用新型的模具可以適用于不同高度的層疊封裝件,并且 可以適當(dāng)?shù)蒯尫艑盈B封裝件中的應(yīng)力,防止層疊封裝件在回流焊過程中損壞。
根據(jù)本實(shí)用新型,借助模具固定頂部封裝件和底部封裝件,不需要在頂 部封裝件和/或底部封裝件中形成固定兩者的部件,并且本實(shí)用新型的模具可 以重復(fù)使用,所以與現(xiàn)有技術(shù)相比具有工序簡單、封裝效率高、成本低的優(yōu) 點(diǎn)。
雖然以上參照示例性實(shí)施例示出并描述了本實(shí)用新型,但是本領(lǐng)域技術(shù) 人員將意識到,在不脫離本實(shí)用新型的精神或范圍的情況下,可以以各種不 同的方式修改所描述的實(shí)施例。例如,上??蚝?或壓板可具有容納頂部封裝 件的上部的定位槽,從而防止頂部封裝件沿水平方向發(fā)生位移。
權(quán)利要求1、一種層疊封裝件的固定模具,所述層疊封裝件包括頂部封裝件和底部封裝件,頂部封裝件和底部封裝件均包括塑封體、印刷電路板和焊球,其特征在于所述模具包括上???、下??蛞约爸糜谏夏?蚝拖履?蛑g的鎖扣裝置,所述層疊封裝件設(shè)置在上模框和下??蛑g,下??蚓哂腥菁{底部封裝件的焊球的凹槽,所述凹槽的底部支撐底部封裝件的焊球,上模框和下??蛲ㄟ^鎖扣裝置連接在一起,鎖扣裝置固定上??蚝拖履?蜓厮椒较虻南鄬ξ恢?,上模框向下??虬磯喉敳糠庋b件的塑封體,并且下??蛑蔚撞糠庋b件的印刷電路板。
2、 如權(quán)利要求1所述的模具,其特征在于所述凹槽的深度等于底部封裝 件的焊球的高度,上??虻呐c頂部封裝件的塑封體接觸的表面和所述凹槽的 底部之間的距離等于層疊封裝件的總高度。
3、 如權(quán)利要求2所述的模具,其特征在于鎖扣裝置為定位銷,上模框和 下??蚓哂卸ㄎ徊?,定位銷與上模框的定位槽和下??虻亩ㄎ徊劢雍稀?br>
4、 如權(quán)利要求2所述的模具,其特征在于鎖扣裝置包括定位突起,上模 框和下??蚓哂卸ㄎ徊?,定位突起與上??虻亩ㄎ徊酆拖履?虻亩ㄎ徊劢?合。
5、 如權(quán)利要求2所述的模具,其特征在于鎖扣裝置為定位銷并與上??蚝拖履?蛑械囊粋€(gè)形成為一體,上??蚝拖履?蛑械牧硪粋€(gè)具有定位槽,定 位銷與所述定位槽接合。
6、 如權(quán)利要求2所述的模具,其特征在于鎖扣裝置包括定位突起并與上 ??蚝拖履?蛑械囊粋€(gè)形成為一體,上??蚝拖履?蛑械牧?一個(gè)具有定位槽, 定位突起與所述定位槽接合。
7、 如權(quán)利要求2至6中的任意一項(xiàng)權(quán)利要求所述的模具,其特征在于鎖 扣裝置具有彈簧結(jié)構(gòu),使得鎖扣裝置能夠沿豎直方向伸縮。
8、 如權(quán)利要求2所述的模具,其特征在于上??虬ū倔w、彈簧和壓板, 本體和鎖扣裝置形成為一體,壓板置于本體和下??蛑g并通過所述彈簧與 本體連接,壓板利用彈簧的彈力向下??虬磯喉敳糠庋b件的塑封體。
9、 如權(quán)利要求8所述的模具,其特征在于鎖扣裝置為定位銷,下??蚓?有定位槽,定位銷與所述定位槽接合。
10、如權(quán)利要求8所述的模具,其特征在于鎖扣裝置包括定位突起,下 模框具有定位槽,定位突起與所述定位槽接合。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種層疊封裝件的固定模具,該層疊封裝件包括頂部封裝件和底部封裝件,頂部封裝件和底部封裝件均包括塑封體、印刷電路板和焊球,該模具包括上??颉⑾履?蛞约爸糜谏夏?蚝拖履?蛑g的鎖扣裝置,層疊封裝件設(shè)置在上??蚝拖履?蛑g,下??蚓哂腥菁{底部封裝件的焊球的凹槽,凹槽的底部支撐底部封裝件的焊球,上模框和下??蛲ㄟ^鎖扣裝置連接在一起,鎖扣裝置固定上??蚝拖履?蜓厮椒较虻南鄬ξ恢?,上??蛳蛳履?虬磯喉敳糠庋b件的塑封體,并且下??蛑蔚撞糠庋b件的印刷電路板。通過使用該模具,可以防止層疊封裝件在回流焊過程中翹曲變形。
文檔編號H01L21/60GK201298543SQ20082018214
公開日2009年8月26日 申請日期2008年12月5日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月5日
發(fā)明者強(qiáng) 陳 申請人:三星電子株式會(huì)社;三星半導(dǎo)體(中國)研究開發(fā)有限公司