CN1060559A - 用带有倾斜浇口的设备将半导体器件密封在模制物料中 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高度可靠的在模制物料中密 封半导体器件的密封设备。该密封设备包括一模腔、 一浇道和一浇口。模腔由上模具与下模具固定在一 起形成。浇道用以输送模制物料。浇口则用以将浇 道与模腔连通起来。该密封设备的特点在于，浇口 (47a)有一个向模腔倾斜的部分(48a)。模制物料在模 腔内的流率可通过调节倾斜部分的斜度妥善加以控 制。倾斜部分的斜度最好在20度与35度之间。

Description

本发明涉及制造半导体器件的设备，更具体地说，涉及在封装过程中将半导体器件密封在模制物料中用的一种设备。

半导体器件制造工艺通常可分为两部分：电路设计过程和装配过程。装配过程是把电路设计已借助薄膜技术完成的芯片诸如晶体管、存储器件等之类的芯片封装或密封起来，然后就可以把这些密封好的器件装配入印刷电路板（PCB）中。

从圆片中分割开的芯片先经过管芯焊接和丝焊的工序，然后密封在塑料树脂的模制物料中。

图1A和1B分别说明密封半导体器件常规过程的程序和常规模具。按照常规工艺，经过管芯焊接和丝焊工序的芯片被固定到相应的配置在一带状引线框架上。焊丝把引线框架与各芯片连接起来。然后在程序1a中预热包括各芯片、引线框架和焊丝在内的带状物，在程序1b中将它们固定在模子中。在程序1c中，通过铸压模制加料室将预热过的环氧树脂之类的模制物料注入模子中。在程序1d中，通过送料压头的操作将凝胶状态的模制物料输送到图1B所示的容器1，然后将其通过浇道2注入多个模腔C1-C48。输送到各模腔的经预热的模制物料在程序1f中固化。这之后，在程序1g中将上下模子分开、卸下模制好的器件。在程序1h中，从模制好的器件上切除各引线框架多余的部分，然后对器件进行测试。

在这种密封半导体器件的常规工艺中，必须考虑到模制物料的流动性能可能在密封好的器件中形成空隙，焊丝被冲走，芯片垫歪斜等等。空隙的形成会降低防潮的可靠性，焊丝被冲走可能使各焊丝之间产生短路。焊丝被冲走对于象晶体管之类的焊丝和插脚数目较少的器件的影响虽不太大，但对插脚和焊丝数目较多的大容量LVSI（超大规模集成电路）存储器件就可能造成严重的损坏。这个问题可以通过控制模制物料流入模具空腔中的流率加以解决，而这个流率在很大程度上取决于将模制物料从图1B中所示的浇道2输送到空腔C6的浇口的几何形状。

专利权授与Birchler等人的美国专利4，043，027公开了一种普通的密封设备和方法，如图2所示。图2A和2B分别说明密封具有三个插脚的简单晶体管用的模具的平面图和剖面图。

参看图2A，引线框架22上附有焊接区24，还连接有晶体管芯片25，这芯片通过焊丝26和27而连接到引线框架21和23上。虚线表示模腔20。参看图2B，模腔是通过将上模腔模具28和辅助的下模腔模具29固定在一起形成的，下模腔模具29中设有浇口31与浇道32连通。因此，通过浇口31进入模腔20的模制物料33是从模腔的下半部流到模腔的上半部（箭头表示流动的方向）的。这样，模腔下半部中的流率从而流体的压强比模腔上半部的大，因而在各引线框架21、22和23的下界面上可能会形成空隙，而且焊片可能会向上歪斜。此外，模制物料在模腔下半部的温度比在模腔上半部的温度高，因而模制物料在模腔下半部的粘度比在模腔上半部的粘度低（流体的粘度与温度成反比），这样就使模制好的器件不完善。另外所公开的上述现有技术中模制物料的流率不均匀，可能会使焊丝被冲走，因此该现有技术本身固有的局限性使它不适用于细焊丝数量多的大容量VLSI半导体器件。

本发明的目的是提供一种将半导体器件密封在模制物料中用的高度可靠的设备。

本发明的另一个目的是妥善控制模制物料在模腔中的流率。

本发明的将半导体器件密封在模制物料中的设备包括一模腔、一浇道和一浇口;模腔系统通过将上模具与辅助的下模具固定在一起形成的，浇道用以运送模制物料，浇口则用以将浇道与模腔连通，且具有朝向模腔的倾斜部分，从而通过调节该倾斜部分的坡度可以妥善调节模制物料在模腔中的流率。

现以参照附图详细说明本发明的实施例以便使读者更清楚了解本发明的上述目的和其它优点。附图中：

图1A说明了将半导体器件密封在模制物料中的工艺程序;

图1B说明密封中使用的模具的布局图;

图2展示将半导体器件密封在模制物料中用的常规设备;

图3说明本发明模具的平面图;

图4说明本发明模具的主要部分的剖面图;

图5说明本发明模具的另一个实施例;

图6说明模制物料在模腔中随浇口倾斜部分坡度的不同而不同的流动情况。

参看图3，图中展示了本发明一个实施例的模具的平面图，在模具中密封着一个具16个插脚和引线框架LF1-LF16的半导体芯片41。模具的这个部分详细显示了图1B中所示模具的任一个模腔C4（40）。毗邻模腔C4（40）配置有另外的模腔C3和C5。半导体芯片41固定在下焊接区42上，芯片的16个焊接点43通过16个焊丝44连接到16个引线框架LF1-LF16上。模腔C4（40）配备有一个浇口47与浇道2连通。多个这种模腔配置在一起形成图1B中所示的模具。模腔的数目按需要而定。

参看图4，图中说明图3所示的模腔40和浇口47a沿X-Y线截取的剖视图，模腔40是由上模腔模具45和辅助下模腔模具46固定在一起形成的，半导体芯片41则固定到焊接区42上。半导体芯片41还分别通过焊丝44a和44b连接到第一和第十六引线框架LF1和LF16上。

按照本发明，上模腔模具45配备有一个浇口47a。浇口47a毗邻模腔40的上部分形成倾斜角为θ的倾斜部分48a。倾斜部分48a只在模腔40的入口部分形成，因而它对模制物料流入模腔40的流率起控制作用，该流率取决于浇口47a的深度和倾斜部分48a的倾斜角θ。

参看图5，图中说明本发明的另一个实施例。浇口47b设在下模腔模具46中，它有一个倾斜角为θ的倾斜部分48b与模腔40的毗邻。浇口47a和47b无论是设在上模腔模具45中还是设在下模腔模具46中，都不影响模制物料的流率，因为该流率只受到倾斜部分48a、48b的倾斜角θ的大小的影响。

根据实验，模制物料在模腔40中的流动状态受浇口47a和47b的倾斜角θ的影响，如图6中所示。参看图6A，若倾斜角θ小于20度，则上流率61大于下流率62，模制物料进入芯片下部的部分受模塑料进入芯片上部的部分的推力的作用。此外，由于上部的流率61大，因而使焊丝被冲向图6A中所示的上部流动的方向。结果，各焊丝可能会彼此接触，从而使芯片失灵。

参看图6B，若倾斜角θ大于35度，则下流率62大于上流率61，从而将焊片42往上推。因此为使模制物料的流率均匀，倾斜角θ应满足不等式20°＜θ＜35°的要求。

如上所述，浇口的倾斜部分通过使模塑料流率均匀来提高半导体器件在模制物料中密封的可靠性。

尽管本发明是就其一些最佳实施例具体例示和说明的，但熟悉本技术领域的人士都不难理解，在不脱离本发明精神实质和范围的前提下是可以就本发明的形式和细节方面进行上述和其它修改的。

Claims (5)

1、一种用模制物料密封半导体芯片成品的设备，该设备具有一模腔、一浇道和一浇口，模腔系通过将上模具与下模具固定在一起形成的，浇道用以输送模制物料，浇口则用以通过在所述上模具或下模具给定位置形成的通路将所述浇道与所述模腔连通起来，其特征在于，给所述通路在所述模腔附近配置了一个倾斜部分，所述倾斜部分从所述通路最上部表面上的某一给定中间位置延伸到所述模腔内部，且呈一定的倾斜角。

2、如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述浇口设在所述上模具中或所述下模具中。

3、如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述倾斜角基本上在20度与35度之间。

4、一种用模制物料密封半导体芯片成品用的密封设备，该密封设备具有一模腔和一浇道，模腔系通过将上模具与下模具固定在一起形成的，浇道则用以传送模制物料，其特征在于，所作的改进还包括一个由下列部分组成的浇口;

浇口的第一部分，设在所述上模具内，且与所述浇道连通，该第一部分内径不变;和

浇口的第二部分，设在所述上模具内，且将浇口的所述第一部分与所述模腔连通，所述浇口的第二部分其内径朝接近所述模腔的方向逐渐减小。

5、一种用模制物料密封半导体芯片成品用的密封设备，该密封设备有一模腔和一浇道，模腔系通过将上模具与下模具彼此固定在一起形成的，浇道用以输送模制物料，制，其特征在于，它包括一个由下列部分组成的浇口：

浇口的第一部分，设在所述下模具内，且与所述浇道连通，所述浇口的第一部分的内径不变;和

浇口的第二部分，设在所述下模具内，用以将所述浇口的第一部分与所述模腔连起来，所述浇口的第二部分其内径朝接近所述模腔的方向逐渐减小。

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