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CN1868048B - 使用柔性压力元件来密封电子部件的方法和装置 - Google Patents

使用柔性压力元件来密封电子部件的方法和装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用密封剂来部分地密封具有连接的电子部件的载体组件的方法，包括下列各步骤：A)在模具部件和相对模具部件之间，包围载体的至少一部分和在其上安装的电子部件，B)把液态密封剂引入模具腔中，以及C)在至少部分固化密封剂之后，从模具部件中取出具有密封的电子部件的载体。本发明还涉及一种采用这种方法的装置。

Description

使用柔性压力元件来密封电子部件的方法和装置
技术领域
本发明涉及一种用密封剂来部分密封具有连接的电子部件的载体组件的方法。本发明还涉及采用本方法的装置。
背景技术
借助于密封剂来密封安装在载体上的电子部件是一种通用技术。在这里，具有尚未被密封的电子部件的载体通常以下述方式被夹持在两个模具部件之间，使得在用于密封的电子部件(特别是，但不是排他地，半导体器件)周围形成模具腔。然后，已加热的(液态)密封剂借助于柱塞系统，通过浇口以通常的方式被输送到模具腔，使得模具腔被密封剂填充。在至少部分固化密封剂之后，所述模具部件将被移开，使得具有现在已被密封剂覆盖的电子部件的载体可以从模具部件取出。这样一种工艺也被称为转移模铸。
还存在这样的需求：借助于转移模铸来实现置于载体上的电子部件的仅部分密封，即，将其嵌入到密封剂中，使得电子部件的一部分仍然保持不密封。由此，有可能例如仅部分地密封电子部件，其中，保持不密封的电子部件部分形成传感器(例如，对光、压力、温度和/或化学物质敏感的传感器)，形成热交换器，或者可以用于光学数据的输入或输出。在专利文献WO 03/028086中，公开了一种用密封剂来密封芯片的方法与装置，所述芯片表面的一部分必须保持没有密封剂。所述芯片必须保持没有密封剂的表面部分被一种材料覆盖，在已经合拢所述模具之后，所述材料将被夹持在芯片的所述部分和模具的一部分之间。这种部分覆盖所述芯片表面的材料最好由一种相当软的耐热材料制成。通过施加于与部分覆盖所述表面的材料相接触的侧面的相反芯片侧面的密封剂，获得用于实现从所述芯片到部分覆盖所述表面的材料的适当压力的压力。所公开的方法的问题在于，它仅为必须保留自由的芯片表面相反的侧面上用密封剂覆盖的芯片提供解决方案。然而，这种类型的产品并不是经常被市场需求。
在专利文献WO 03/05865中公开了用密封剂来密封芯片的另一种已知方法与装置。其中所公开的方法提供对载体和芯片的组件的密封，同时防止芯片和载体之间(即，在焊料突块的高度上)的气孔形成。为此目的，WO 03/05865提出了调节模具腔的尺寸。所述模具还可以具有弹性缓冲器，以避免通过上模具部件损坏所述芯片和基底的表面。并没有公开部分地密封电子部件的可能性，并且，也不可能用WO 03/05865所述的方法，在高速度和压力下注入密封树脂而不引起损坏焊料突块的危险。
在专利文献EP-A-1220309中，公开了密封使用引线框的类型的芯片的另一种方法。所公开的方法通过仅部分地密封所述芯片，提供一种具有进入所述芯片表面的窗口的芯片封装。通过在所述上模具中提供一个腔，它被部分地覆盖所述芯片表面的柔性膜密封。当注入密封树脂时，通过加压膜后面的腔体来避免所述膜塌陷。这个系统难以操作，并需要用于加压的单独部件。
发明内容
本发明的目的就是以简单的方式来提供一种方法与装置，用于使具有连接的电子部件的载体组件保留部分无密封剂，其中，远离电子部件的侧面保留无密封剂，并且由此，损坏芯片和载体之间的电连接的风险被最小化。
为此目的，本发明提供用密封剂来部分密封连接有电子部件的载体组件的方法，包括下列各步骤：A)在模具部件和相对模具部件之间，包围载体的至少一部分和在其上安装的电子部件，使得形成至少一个包围所述电子部件的模具腔，B)把液态密封剂引入模具腔中，以及C)在至少部分固化密封剂之后，从模具部件中取出具有密封的电子部件的载体，其中，在根据工艺步骤B)向模具腔输送液态密封剂之前，将柔性压力分布体压向电子部件远离载体的侧面，其特征在于，载体远离电子部件的侧面被放置靠近模具部件，相对模具部件被压向载体承载电子部件的侧面，以及至少在工艺步骤B)中，位于载体和电子部件之间的空间被填充密封剂，其中，载体远离电子部件的侧面保持无密封剂。使用这样一种方法，对位于所述载体上的电子部件进行密封，而所述表面的一部分保留不密封，同时，所述载体远离电子部件的侧面仍然保留没有密封剂。由于电子部件与压力分布体的连接是通过容纳在所述部件和所述载体之间的密封剂部分地实现的，所以这是可能的。施加于密封剂上的压力仍然可以被用于电子部件与压力分布体的适应性连接力，而没有通常不希望出现在封装的最终产品中的载体远离电子部件的侧面上的密封剂。电子部件与载体之间的空间例如以所谓的“倒装芯片”出现。在这样的倒装芯片中，电子部件(芯片)经由焊料突块置于载体(板，引线框)上。在这里，焊料突块提供载体和电子部件之间的电连接，并且因此是重要的。当太大的载荷被施加到倒装芯片远离载体的侧面时，所述焊料突块将变形，并且这是不希望的/不可接受的。现在，根据本发明的方法在输送密封剂之前，提供一种可能性，将倒装芯片上的压力限制在焊料突块不(或难以)发生变形的水平，同时在输送密封剂期间，由于密封剂也施加到压力分布体上的压力，仍然防止在电子部件和载体之间流动的密封剂所施加的压力将电子部件从载体脱开(或受到挤压)。
压力分布体被理解为表示一个由可变形介质制成的物体，例如也被称为凝胶体，例如，市售的一种品牌为“Gel-Pak [注册商标]”。这样一种例如由凝胶层(或凝胶膜)制成的材料具有非常重要的优点，即，局部施加于电子部件和/或载体上的载荷可以因此保持受限。更具体地说，在开始向模具腔输送密封剂之前，该载荷可以保持受限。在位移模具部件的同时，柔性压力分布体可以压向电子部件远离载体的侧面。使用一个或多个压力分布体(至少一个压力分布体)的显著优点在于，用于密封的电子部件和/或在其上安装电子部件的载体的尺寸变化可以(并且将)由压力分布体来补偿。用于密封的电子部件和载体组件因此将获得良好的连接(施加于电子部件和载体组件的闭合力具有均匀分布)，其中，各部件(载体和电子部件二者)尺寸的相对大变化将不会导致干扰。
在根据本发明的方法的一个优选变化中，柔性压力分布体经由柔性材料层压向具有安装于其上的电子部件的载体组件。在这里，例如由塑料制成的薄片可以形成保护性中间层。由此可以避免具有安装于其上的电子部件的载体组件和压力分布体之间出现不希望的接触，以便防止例如对电子部件和/或载体产生负面影响，和/或延长压力分布体的使用期限。
必要时，柔性压力分布体可以可释放地放置在相对模具部件中。这可以通过把个别的压力分布体放置在模具中，也可以排列放置在薄片上的压力分布体，或者其中“薄片”全部或部分地被提供“凝胶层”或“凝胶体”。为了将压力分布体放置在模具中，例如可以利用已知的用于薄片材料的自动输送器。
在根据本发明的方法的另一个应用变化中，柔性压力分布体至少部分地压向组件载体，例如压向载体远离电子部件的侧面。本方法的这种应用提供了一种用于制造上述“无引线封装”的解决方案，不需要在其中使用覆盖薄片。取代在以上所述中使用的覆盖薄片，现在使用一个或多个柔性压力分布体，能使载体上的所需部分保持干净。
本发明还提供用密封剂来部分密封安装在载体上的电子部件的装置，包括：多个模具部件，可互相置换并且适于在各模具部件之间至少部分地容纳载体，其中，第一模具部件具有连通到载体上的至少一个模具腔，以及连接到模具腔的密封剂供应部件，以及至少部分地在凹陷于模具腔壁中的空间中形成的夹持部件，用于容纳柔性压力分布体，其特征在于，所述装置具有第二模具部件，它适于承载载体远离电子部件的侧面，以及所述装置还具有位于模具部件的侧面的薄片材料供应部件。这种装置与现有密封装置仅有轻微的不同，因此，可以用十分简单的方法来实现将现有装置转换/修改为根据本发明的装置。采用根据本发明的装置，就能实现前面参照根据本发明的方法已经描述过的优点。在本装置的一个优选实施例中，在凹陷于模具腔壁中的空间中，至少部分地形成用于容纳柔性压力分布体的夹持部件。这样一来，可以用简单的方法来固定压力分布体的位置。还可以向本装置提供位于模具部件的侧面的用于压力分布体和/或薄片材料的供应部件和取出部件。如上所述，分别借助于这种供应和取出部件，可以将压力分布体放置到模具部件之间以及从模具部件中取出。
附图说明
下面将参照在附图中所表示的非限制性实施例来进一步说明本发明，这里：
图1A示出具有在模具中放置的倒装芯片的载体的截面，其中，在输送密封剂之前，由压力分布体来接合所述倒装芯片。
图1B表示在输送密封剂过程中，对应于图1A所示部分的截面。
图1C示出具有在模具中放置的倒装芯片的载体的截面，其中，在输送密封剂之前，由压力分布体的一个可替代的实施例变化来接合倒装芯片。
图2表示具有4个芯片的载体的顶视图，上述芯片被密封，使得所述芯片的一部分被保留没有密封剂。
图3A是与根据本发明的方法配合使用的压力分布体的透视图。
图3B是具有塑料薄片层的压力分布体的可替代的实施例变化的透视图。
图3C表示由塑料薄片层包覆的压力分布体的第二可替代的实施例变化的截面图。
图3D是具有多个压力分布体的薄片层的透视图。
具体实施方式
图1A表示(倒装的)芯片1，它经由焊料突块2连接到载体3。载体3被放置在模具部件4中，使得载体3的一个平面完全被模具部件4支撑。被放置连接到模具部件4上的是相对模具部件5，它明显地形成一个包围芯片1的模具腔6。凝胶体7(压力分布体)放置在相对模具部件5和芯片1之间，使得凝胶体7在芯片1上施加压力，然而，所述压力受限，使得在凝胶体7所施加的压力的影响下，焊料突块2基本上不变形。在相对模具部件5中设置了一个凹陷8，用于定位凝胶体。
在图1B中，由模具部件4和相对模具部件5围成的模具腔6被填充液态密封剂9。密封剂9上的相对高的压力也出现在也在其中设置了焊料突块2的芯片1和载体3之间的空间10中。然而，相同的压力也通过密封剂9施加到凝胶体7上，因此，在芯片1上仍然导致压力差(在直接朝向相对模具部件5的芯片1的侧面和与空间10毗连的芯片1的侧面之间)，所述压力差的大小在理论上与图1A所示情形中的压力差相同。虽然这个压力差将不准确地保持一样大，但是它所导致的有利效果是，即使芯片1在图1A所示情形受到有限的压力，在图1B所示的情形中，所述芯片1仍然通过足够大的合力而压向载体3。存在于模具腔6中的密封剂9包覆芯片1，使得芯片1保持没有密封剂9的侧面被定位于与固化密封剂9远离载体3的侧面差不多相同的水平上。在施加密封剂之后，就可以用简单的方式将例如一种冷却元件(未示出)固定到芯片1上。
图1C表示(倒装的)芯片1，它经由焊料突块2连接到载体3，如同在前面的附图中所示。载体3被放置在模具部件4中。被放置连接到模具部件4的是相对模具部件25，它明显地形成一个包围芯片1的模具腔26。不同于在图1A和1B中所示的模具腔6和凝胶体7，在图1C中，模具腔26和凝胶体27被这样形成，使得凝胶体27不仅仅接合芯片1的一个侧面。凝胶体27接合到芯片1上，使得稍后施加的密封剂不仅使芯片1的一个侧面保留无密封剂，而且芯片1还将突出于密封剂之外。
图2表示载体12的顶视图，该载体12部分地被密封剂11覆盖，并且在其上安装了4个部分地不被覆盖的芯片13。例如，在后继操作中，各芯片13可以被锯下来。
图3A表示应用根据本发明的方法的凝胶体15。图3B表示凝胶体16，在其一个侧面上设置了薄片层17，用于将凝胶材料18保护于周围区域(的一部分)。图3C的截面表示凝胶体19，它的凝胶材料20在所有侧面上都用保护性薄片21包覆。取代凝胶材料20，在这个凝胶体19变化的实施例中，可以应用一种材料，它在把所述材料保持在一起的方面满足较不苛刻的要求。因此，可以用一种(可选地黏稠性)液体来取代凝胶材料20。图3D表示薄片层22，它例如可以用现有方法(在图中没有示出)容易地被放进模具中，并且从模具中取出。多个凝胶体23被放置在薄片层22上。

Claims (8)

1.用密封剂(9)来部分密封连接有电子部件(1)的载体(3)组件的方法，包括下列各步骤：
A)在模具部件和相对模具部件之间，包围载体(3)的至少一部分和在其上安装的电子部件(1)，使得形成至少一个包围所述电子部件(1)的模具腔(6)，
B)把液态密封剂(9)引入模具腔(6)中，以及
C)在至少部分固化密封剂(9)之后，从模具部件中取出具有密封的电子部件(1)的载体(3)，
其中，在根据工艺步骤B)向模具腔输送液态密封剂(9)之前，将柔性压力分布体(7)压向电子部件(1)远离载体(3)的侧面，以及
载体(3)远离电子部件(1)的侧面被放置靠近模具部件(4)，
相对模具部件(5)被压向载体(3)承载电子部件(1)的侧面，以及
至少在工艺步骤B)中，位于载体(3)和电子部件(1)之间的空间被填充密封剂(9)，其中，载体(3)远离电子部件(1)的侧面保持无密封剂，
其特征在于，
所述压力分布体(7)由可变形介质组成，并且所述压力分布体(7)被放置在所述相对模具部件(5)中的凹陷(8)内，使得由于液态密封剂(9)所施加的压力，所述压力分布体(7)对电子部件(1)的侧面施加压力。
2.根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述柔性压力分布体(7)被夹持在电子部件(1)远离载体(3)的侧面和相对模具部件(5)之间。
3.根据权利要求1或2所述方法，其特征在于，所述柔性压力分布体(7)经由薄片层压向在其上安装有电子部件(1)的载体(3) 组件。
4.根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述柔性压力分布体(7)被可释放地放置在相对模具部件(5)中。
5.根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述柔性压力分布体(7)被至少部分地压向载体(3)远离电子部件(1)的侧面。
6.用密封剂(9)来部分密封安装在载体(3)上的电子部件(1)的装置，包括：
-多个模具部件(4，5)，可互相置换并且适于在各模具部件(4，5)之间至少部分地容纳载体(3)，其中，第一模具部件(5)具有连通到载体(3)上的至少一个模具腔(6)，以及
-连接到模具腔(6)的密封剂(9)供应部件，以及
-至少部分地在凹陷于模具腔壁中的空间中形成的夹持部件，用于容纳柔性压力分布体(7)，
其特征在于，所述装置具有第二模具部件(4)，它适于承载载体(3)远离电子部件的侧面，以及所述装置还具有位于模具部件(4，5)的侧面的薄片材料(22)供应部件，
所述压力分布体(7)由可变形介质组成，并且所述压力分布体(7)被放置在所述第一模具部件(5)中的凹陷(8)内，使得由于密封剂(9)所施加的压力，所述压力分布体(7)对电子部件(1)的侧面施加压力。
7.根据权利要求6所述装置，其特征在于，所述装置还具有位于模具部件(4，5)的侧面的薄片材料(22)取出部件。
8.根据权利要求6或7所述装置，其特征在于，所述装置还具有压力分布体(7)供应部件。 
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