專利名稱：具有成型底部的模壓箱的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及模壓裝置，特別是涉及一種其模壓箱具有一成形底部的模壓裝置。
用模壓裝置封裝半導(dǎo)體器件已有一些時間。一個典型的模壓裝置具有許多型腔，被封裝的器件就放置在這些型腔中。一個通常稱之為箱體的容器位于該模壓裝置之中，用以容納封裝材料。某些模壓裝置具有一個以上的箱體。一些流道將型腔與模壓箱相連。一個模沖或壓實(shí)器用來擠壓箱內(nèi)的封裝材料，使其進(jìn)入流道和型腔中。該模壓裝置一般要加熱到使封裝材料固化的溫度。封裝材料通常為一種熱固性的還氧樹脂，在大約170℃固化。
雖然這種模壓設(shè)備工作得還不錯，但也存在著某些缺點(diǎn)。一個例子是，在封裝過程中，封裝材料可能使半導(dǎo)體器件上很細(xì)的連接導(dǎo)線挪動，這通常叫做導(dǎo)線偏移。此外，密封材料本身可能出現(xiàn)空隙，因而不能提供理想的封裝。看來該細(xì)導(dǎo)線的挪動是由于封裝材料在注入型腔的過程中沒有充分地流體化而造成的。另一個原因可能是封裝材料注入時的壓力過高。一般認(rèn)為空隙的產(chǎn)生有時是由于封裝材料的流體化不夠，或是由凹槽或流道的堵塞機(jī)理所引起的，這種現(xiàn)象出現(xiàn)在封裝材料達(dá)到型腔中期望填滿的空隙之前就開始固化的時候。當(dāng)更多的封裝材料被擠壓向下進(jìn)入流道時。這部分固化的材料進(jìn)入型腔，但已不能完全充滿型腔。使用多箱模壓試圖克服單箱模壓的某些問題;然而，為了獲得良好的封裝。又需要很高的壓力。至此，應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到希望能有一種改進(jìn)的模壓裝置和封裝方法。
因此，本發(fā)明的一個目的是提供一種改進(jìn)的模壓裝置和使用方法。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種其模壓箱具有一成形底部的模壓裝置。
本發(fā)明還有一個目的是提供一種能在較低壓力下產(chǎn)生優(yōu)良封裝效果的模壓裝置。
本發(fā)明還有另一個目的是提供一種改進(jìn)的模壓箱，它能導(dǎo)致未加熱的封裝材料顆粒較好的流體化。
借助于一種具有成形底部的模壓箱可提供本發(fā)明的上述目標(biāo)以及其它的有利因素。該模壓箱的成形底部增大了箱體底部的表面積并提供了較大的剪切面積。這個剪切面積大大有助于封裝材料顆粒的流體化。此外，該模壓箱的成形底部防止了這些顆粒堵塞該模壓箱底部連往流道的部分。該流道又連接到型腔。該模壓箱的成形底部至少有一個突出部，它向上延伸到箱內(nèi)，并附加提供了對顆粒的剪切表面，這也有助于吸住這些顆粒，以防止顆粒堵塞上述部分。封裝材料流體化的改善防止了在被封裝物件中產(chǎn)生空隙，也防止了導(dǎo)線偏移的出現(xiàn)。


圖1是一個模壓裝置平面圖的圖示;
圖2是圖1的模壓裝置一部分的平面圖，表示出本發(fā)明;
圖3是圖2的模壓箱成形底部的立體圖。
圖1是一個多箱模壓裝置10的示意圖。如圖所示，模壓裝置10有8個型腔11。被封裝的物件一般位于或放置于型腔11中。圖中示出了4個模壓箱12。每個箱12由凹槽式流道13連接到兩個型腔11。應(yīng)當(dāng)理解，模壓裝置10只是作為一個例子示出的，它并不是本發(fā)明的一個限制。換句話說，本發(fā)明可用在只有一個模壓箱由多個流道連到所有型腔的模壓裝置中，也可以用于每個型腔連到一個單獨(dú)模壓箱的模壓裝置中。一個模壓裝置的型腔或模壓箱的數(shù)目不受本發(fā)明所限。
封裝材料一般以顆粒狀放在模壓箱12中。模壓裝置10保持能使封裝材料凝固的溫度。然后，這些顆粒被一個壓實(shí)器或模沖擠壓到箱12的底部，并成為可壓制的或流體化的形狀，因而所產(chǎn)生的封裝材料通過流道13流入型腔11中。在一個常規(guī)的多箱模壓裝置中，業(yè)已發(fā)現(xiàn)，為了使封裝材料壓入型腔11，需要80公斤/平方厘米的壓力。這個過程需4.5秒。采用本發(fā)明，可使用大約28公斤/平方厘米的壓力，封裝過程在1.2秒內(nèi)即可完成。作為一個例子，模壓裝置10被加熱到大約160℃至190℃，被封裝材料是一種熱固性的環(huán)氧樹脂。本發(fā)明容許采用降低了的操作壓力，從而增加了流道、壓實(shí)器頂部密封裝置、模壓型腔、以及導(dǎo)入該型腔的澆口或開口的使用壽命。此外，較低的壓力允許對模沖或壓實(shí)器使用一種塑料密封墊，這將使模壓箱本身的壽命期延長。
圖2作為一個平面圖示出了兩個型腔11連到一個模壓箱12上。模壓箱12的底部結(jié)構(gòu)表示得比圖1中更詳細(xì)的多。導(dǎo)線偏移似乎是在充滿型腔的過程中封裝材料粘性的作用。因此，封裝材料必須要完全地流體化。在圖2中，上述澆口是型腔11的開口，它連到流道13。最大切變流動稀釋或最大的封裝材料流體化將出現(xiàn)在接近最大可能的流速下。這將導(dǎo)致封裝材料處在最小粘性下，并且由于封裝材料在箱體12和型腔11之間的快速流動，當(dāng)它到達(dá)型腔11中時，將處在可能的最接近的溫度下。這對于放置在型腔11內(nèi)的半導(dǎo)體器件的封裝質(zhì)量具有重要的作用，特別是在封裝材料是一種快速反應(yīng)的混合物時更是如此。
過去曾有人認(rèn)為，為了減少導(dǎo)線偏移，封裝材料的移動速度應(yīng)該減小。這是由下述想法產(chǎn)生的封裝材料的較高壓力或移動速率引起導(dǎo)線偏移。如果該移動過程減慢下來，導(dǎo)線偏移的問題仍不會改變或者會更為惡化，這是因?yàn)楸患訜岬牧鞯缹⑹孤倭鲃拥幕旌衔镩_始凝固。在采用本發(fā)明的過程中業(yè)已發(fā)現(xiàn)，增加封裝材料的移動速度減小了其粘性，并且降低了該封裝材料的溫度。如上所述，模壓裝置一般維持在一個較高的溫度，這是為了使封裝材料固化所需要的。
借助于模壓箱12的成形底部大大增加了封裝材料的流體化。模壓箱12有一個環(huán)形的突出部18，從箱底部向上延伸。環(huán)形突出部18被槽或縫隙19分為兩半。一個錐形突起21具有一個尖頂，在環(huán)形突出部18的中心向上延伸。突出部18有一最高點(diǎn)，它以大約60°角向箱12的底部傾斜。錐體21也同樣如此，它的頂點(diǎn)以60°角向箱12的底部傾斜。突出部18和21所提供的表面積大約等于兩倍的平坦底部模壓箱的表面積。突出部18和21也將封裝顆粒固定就位。箱12被表示為有兩個開口16，每個開口連到一個流道13，以便將流體化的封裝材料輸送到型腔11。注意到槽19定位在離開開口16的方向，因此只有基本上流體化的封裝材料才能到達(dá)開口16。這就防止了封裝材料顆粒的生成物阻擋或堵塞開口16。開口16的堵塞會導(dǎo)致型腔11的不均勻填充。槽19為存在或聚集在環(huán)形突出部分18內(nèi)部的封裝材料提供了一個通道。在正常操作時，一個壓實(shí)器或模沖迫使封裝材料顆粒向下擠壓到實(shí)出部分18和21，借此使顆粒流體化并使其通過開口16流出模壓箱12。
圖3示出模壓箱12底部構(gòu)造的立體圖。盡管已經(jīng)發(fā)現(xiàn)這種結(jié)構(gòu)在使封裝材料快速流體化方面是特別成功的，但也找到了其它的結(jié)構(gòu)也能改善封裝材料的流體化。作為一個例子，可以把多個圓錐或棱錐體布置在箱12的底部。甚至于已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，一個具有平坦頂部的突出物比起完全平坦的底部來也可改善封裝材料的流體化，該突出部分的側(cè)壁向箱12的側(cè)壁傾斜，并帶有一個象槽19那樣的槽。切割貫通該基本上平坦的突出物。然而，該突出部分或箱12的成形底部應(yīng)以這樣的方式配置它能使這些顆粒固定就位并防止堵塞開口16。應(yīng)注意到突出部18的斜面終止于箱12的底部，雖然在圖3中該成形底部表示為似乎繼續(xù)向下延伸的樣子。
采用本發(fā)明時，不需要進(jìn)行封裝材料顆粒的預(yù)熱。一旦該顆粒放置在箱12中，上述壓實(shí)器或模沖就貼靠著從底部凸起的突出部分?jǐn)D壓這些顆粒，上述剪切力使得顆粒流體化，因而使封裝材料很容易流入型腔11中。由于封裝材料大部分已流體化，連接半導(dǎo)體器件的細(xì)導(dǎo)線的偏移或錯位就可避免。此外，由于封裝材料處于這樣一種流體狀態(tài)，它可完全和全部充滿型腔11，從而在已完成的封裝器件中消除了空隙。由于封裝材料顆粒被沿上述突出部分側(cè)面的剪切力迅速流體化，可以采用較低的壓力并獲得較短的封裝過程。應(yīng)該注意到，作用在突出部分頂端的壓力比起對著一平坦底部所施加的壓力來大為增加，因?yàn)樵撏怀霾糠痔峁┝艘粋€少得多的表面以對抗模沖所施加的壓力。因此，該模壓箱成形底部的功能可改善流體化機(jī)理、流體化速率、以及速率的均勻性。它也防止了開口16和從箱12到型腔澆口之間的流道13的堵塞或斷續(xù)堵塞。該突出部分不僅使顆粒固定就位，而且還提供了使顆粒分開的陡沿，顆粒沿突出物側(cè)面滑下，從而借助于剪切力或摩擦力使顆粒流體化。
在完成了對型腔11的填充時，某些封裝材料還存留在箱12的底部。這些剩余的材料通常稱之為沉積物(cull);該沉積物必須足夠多以避免模沖或壓實(shí)器與突出部分18和21相接觸。如果與突出部分相接觸，在型腔11中的最終壓力可能非常低，使得封裝過程失去控制。換句話說，將不能獲得預(yù)計(jì)的封裝質(zhì)量。這些沉積物從箱12底部的排出靠頂桿(未示出)來完成，該頂桿位于流道13中靠近箱12外徑處。如果需要在箱12本體增設(shè)頂桿，最佳位置是在槽19外側(cè)的平面處。業(yè)已發(fā)現(xiàn)，箱12的成形或構(gòu)形底部不必須進(jìn)行精加工，以便提供適當(dāng)?shù)牧黧w化作用。到目前為止，成形底部還沒有出現(xiàn)足夠大的磨損量以確定該底部的磨損壽命。然而，推薦采用氮化鈦涂層以增加磨損壽命來加強(qiáng)除去物從箱12底部的分離作用。
至此應(yīng)認(rèn)識到，已經(jīng)提供了一種用于模壓箱的改進(jìn)了的成形底部，它大大增加了封裝材料的流體化并且避免了阻塞在模壓箱底部的出口槽。該成形底部允許使用較低的壓力，從而增加了模壓箱、模沖、流道、以及型腔本身澆口的壽命。如上所述，該成形底部已使封裝過程能在28公斤/平方厘米壓力下在1.2秒內(nèi)完成。而采用平坦底部的模壓箱，封裝過程需在80公斤/平方厘米壓力下歷時4.5秒鐘。
權(quán)利要求
1.一種用于封裝半導(dǎo)體器件的多箱模壓裝置具有多個模壓箱；每個箱體通過流道至少連到一個模壓型腔；其中每個箱體包括一個底部，具有一個通往流道的開口；該底部具有一成形的結(jié)構(gòu)，對模壓材料產(chǎn)生一剪切作用；模壓材料被一個模沖擠壓到該箱體的底部。
2.權(quán)利要求1的多箱模壓裝置，其中上述模壓材料是一種熱固性環(huán)氧樹脂。
3.權(quán)利要求2的多箱模壓裝置，其中上述成形結(jié)構(gòu)也用來防止上述開口被模壓材料阻塞。
4.權(quán)利要求1的多箱模壓裝置，其中上述成形結(jié)構(gòu)至少有一個向上延伸的突出部分用來產(chǎn)生上述剪切作用。
5.一種用于封裝半導(dǎo)體器件的設(shè)備，其特征在于至少有一個模壓箱用來容納一種封裝材料;該箱體具有一個底部和靠近箱底部的一個出口槽;這樣，流體化的封裝材料可流出該箱;該箱體具有一頂部并在頂部有一開口，用來接受封裝材料;一個模沖用來對著箱體底部擠壓上述封裝材料;該箱體的底部至少有一個從底部向上延伸的突出部分以產(chǎn)生對該封裝材料的剪切作用;這樣該封裝材料將流體化并從出口槽流出。
6.權(quán)利要求5的設(shè)備中，該箱體的底部有一個成形表面，包含至少一個突出部分，并且配置得用來防止未流體化的封裝材料堵塞該出口槽。
7.封裝半導(dǎo)體器件的一種方法，其特征在于提供了一種至少具有一個箱體的模壓裝置，在一個型腔用來容納半導(dǎo)體器件，以及一個將該箱體連到該型腔的流道;提供了至少一個從該箱底部向上延伸的突出部分;在該箱中放置一種封裝材料;向下推壓該封裝材料，對著至少一個突出部分產(chǎn)生一種對該封裝材料的剪切作用，以便使該封裝材料流體化;于是它將通過上述流道流向上述型腔。
8.權(quán)利要求7的方法還包括在該箱的底部提供一個開口，它連到上述流道，并且在該箱底部提供有一個半圓形突出部分，從其頂部到其底部有一個傾斜側(cè)面，該傾斜側(cè)面朝向該箱底部處的開口，以防止非流體化的封裝材料堵塞該開口。
9.權(quán)利要求7的方法進(jìn)一步包括在該箱底部留有一些足夠多的沉積物，以防止一個模沖與至少一個突出部分相接觸。
10.一個用在一種模壓裝置中的模壓箱，該模壓箱具有一個頂部和一個底部，該底部有一個開口以使流體化的封裝材料外流;該底部具有一個從其上延伸的環(huán)形突出部，帶有一個橫切該環(huán)形突出部的槽，該槽定位于離開上述開口、因而只有流體化的封裝材料能到上述開口;還包括一個錐形突出物，從該箱底部延伸到上述環(huán)形突出部分中。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種封裝器件用的模壓設(shè)備，它具有至少一個模壓箱，該箱有一個成型底部。該成型底部起著對封裝材料顆粒提供一剪切力的作用；這些顆粒被一個模沖擠壓到該成型底部。上述剪切力增加了顆粒的流體化作用，從而降低了該封裝材料的粘度；因此它容易進(jìn)入模壓裝置中的型腔內(nèi)并完全充滿該型腔；它封裝了上述器件而不會損壞這些器件。
文檔編號H01L21/56GK1054030SQ9110008
公開日1991年8月28日 申請日期1991年1月9日 優(yōu)先權(quán)日1990年2月13日
發(fā)明者約翰·貝爾德 申請人:莫托羅拉公司