封装半导体器件的方法和设备技术

本发明专利技术涉及使用丝网印刷术封装半导体模具的设备和方法，在模具由封装剂丝网印刷后和从模具上取走模板之前，封装剂的边缘被部分光固化以防止或者减少在取走模板与封装剂完全固化这段时间内封装剂的滑动。特别是，所述模板具有多个在孔隙边缘终止的光管，该孔隙中置有模具。紫外光或其它固化光穿过光管投射到封装材料的边缘。一些普通的或者固定的加热能够加强或者加速封装剂边缘的光固化，但是实际上并不固化剩下的封装材料。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体模具和其它器件的封装。尤其涉及一种通过丝网印刷术来封装半导体和其它器件的技术。
技术介绍
丝网印刷术最初被引入到半导体领域内是使用该技术将例如焊接块的小结构放置在半导体模具表面上。实际上，半导体模具设置在具有孔隙的模板或者丝网下面，该孔隙对应着模具表面上的例如将设置焊接块的地方。模板的高度或者深度要与相应的焊接块的期望高度相同。然后就在模板的上面按照一个锐角的方向挂擦或者滚涂一种粘性的焊剂。橡胶滚轴横贯模板，向前推动焊剂并且使其落入到孔隙中，这样在半导体模具表面上预定的焊接块位置处沉积焊剂。然后移开模板。有些人尝试将丝网印刷术用于半导体的其它应用中。尤其是封装半导体模具方面。封装半导体模具的丝网印刷过程包括将多个模具放置在一个标准的矩形基板上，在模具之间形成了限定空间的多个平行的垂直通道和多个平行的水平通道。应该理解，术语“垂直”和”水平”是任意方向的，并不是要将通道的任一特定方向定义为水平方向，而仅仅是指两组通道差不多是相互垂直的。文中使用水平和垂直两个术语是因为其在相关技术中通常被使用。最后将一个模板放置在基板上，使模具显现在模板的孔隙中。每一个模具可以与模板上的一个孔隙相对应，这样由模板上孔隙之间的间隔就限定了通道。然而，也可能模板上的每个孔可以容纳多个按照矩形模式排列的模具。模板可以含有多个这中按照矩形模式排列的孔隙。如上所述，用橡胶滚轴在模板上碾过，将环氧树脂压入到模板的空隙中，从而将封装剂施加到空隙中，覆盖除了与基板接触的底面外的模具的所有侧面。根据该特殊工艺，模具可以面朝上或者朝下的放置在基板上。无论这样或那样，朝着基板的那一面都不会被封装剂所覆盖。然而，其他的侧面都被覆盖了。基板自己将作为模具朝下的侧面的保护罩。在半导体制造中，典型的封装材料都是相关的高粘性流动性环氧树脂，其必须在丝网印刷后进行固化处理以使其硬化成最终的形态。因此，模板被取走后，工件(包括一个支撑有多个被未固化的环氧树脂锁住的模具的基板)被放入固化烘箱加热固化以硬化封装材料。典型地，多个这种工件可以同时在固化烘箱内固化。同时在烘箱内固化的工件的数量有赖于许多因素(包括烘箱的尺寸)，可以安排许多甚至好几万个。固化过后，将工件沿着水平和垂直通道切割开以使封装好的半导体芯片彼此分开。在封装应用中，模板上的孔隙明显地大于焊接应用中的空隙。在丝网印刷被用在半导体模具的封装上时，空隙可以设定每个边宽几英寸(例如假设空隙为正方形或者矩形)，可以容纳16到25个模具的两到六英寸的矩形空隙(例如4到36平方英寸)为典型示例。一般的尺寸为0.75”×0.75”和2”×2”。模板空隙具有一个等同于模具高度加上预期的在模具顶面的封装剂深度之和的高度。另一方面，用于焊接的丝网印刷的空隙一般是圆形而且直径从50-100微米，同时高度更加低。现在用于半导体模具的封装材料的粘性从50,000-1,000,000厘泊。然而由于多种环境条件，在从基板/模具上移走模板到最终固化两个步骤之间会有一个较长的延迟，在这个时间内粘性的环氧树脂流体封装材料会滑动和流动。例如，在许多制造设备中，大量的模板所提供的模具数量远少于固化烘箱中可以同时固化的模具数量。因此，模板被从第一套模具中取走并且在第一套模具进入烘箱内固化之前被再次使用。在从模具上取走模板到开始固化模具之间延迟有几个小时并不少见。所以，半导体制造商为了达到某种应用通常必须选择特别的封装材料(至少是部分地)以使其具有足够高的粘度从而使延迟期间内的滑动最小化。这个问题随着工件尺寸的增加(模板内孔隙尺寸的增加)或者封装高度的增加变得非常尖锐。因此，如果在从模具上取走模板到最终固化封装剂之间有很长的时间延迟，半导体制造商可能就需要选择一种粘性至少要达到300,000厘泊的封装材料以使滑动最小化。现在一些丝网印刷机器制造商提供的用于焊接的丝网印刷机器中，焊接剂被放置在一个压力管里以使焊接剂被强制注射到模板的空隙中。这样的一种生产线是由位于英国萨里的DEK公司制造的PRO-FLOW系列丝网印刷机器，其中包括水平(Horizon)265型号。这种丝网印刷机器，焊接剂就是容置在一个压力导管中以压迫焊接剂。在导管底部是一个印刷头，其包括了一个带有两个刮片或者橡胶滚轴的细长槽，每个刮片或者橡胶滚轴位于细长槽的每个纵向侧面。
技术实现思路
本专利技术的目的就是提供一种改进的丝网印刷器材。本专利技术的另一个目的就是提供一种使用丝网印刷术封装半导体模具或者其他器件的改进方法。本专利技术的再一个目的就是提供一种用于封装半导体模具或者其他器件的改进的丝网印刷器材。本专利技术还有一个目的就是提供一种使用丝网印刷封装半导体的改进设备。根据本专利技术，使用丝网印刷技术封装半导体模具和其他器件，在模具由封装剂丝网印刷期间和/或丝网印刷后到从模具上取走模板之前，封装剂的边缘被部分光固化以防止或者减少在取走模板与封装剂固化这段时间内封装剂的滑动。特别是，所述模板具有多个光管，其端点止于限定孔隙的边缘壁，该孔隙中置有模具。紫外光或者其他固化光穿过光管射到封装材料的边缘。所述光仅仅固化封装材料的边缘所以模板能够在封装材料不滑动的情况下被取出。这样，由于封装材料的边缘被部分固化而使其不会滑动，从而使半导体芯片制造商能够灵活地选择低粘度的封装材料和/或增加从封装模具中取出模板到封装材料的固化之间的延迟时间。所述光管还包括模板本体内的带有光学纤维的沟槽。尽管在本专利技术的范围内，在模板的本体内具有自有光源以提供进入到光管的光，但在更多的实施例中，光管的相对一端终止或者靠近在模板的外边缘，在此它们与一个外部光源相接，例如紫外光。在其他的实施例中，光管可以由壁上带有高反射涂层的中空管道构成。在其他的实施例中，整个模板可以由一种材料构成，例如丙烯酸或者聚乙烯一对苯二酸乙二脂(PETG)，其透过紫外光，由此整个模板实际上就是一个大的光管。除了限定孔隙的垂直表面，所有表面上可以涂一种不透明的或者反射涂层(反射侧朝向模板的内部)，以防止光线从模板表面而非孔隙表面溢出。选择性地，一些普通的或者固定的加热能够加强或者加速封装剂边缘的光固化，但是实际上并不固化剩下的封装材料。附图说明图1是一个模板的平面图，该模板安装在支撑有多个准备通过丝网印刷封装的模具的基板上。图2是根据本专利技术在丝网印刷封装工艺中用于部分光固化封装材料边缘的器材的示意图。图3是根据本专利技术在丝网印刷封装工艺中用于部分光固化封装材料边缘的器材的侧剖图。图4、5、6是根据本专利技术的不同实施例，在丝网印刷封装工艺中用于部分光固化封装材料边缘的器材的示意图。具体实施例方式图1是安装在一块基板14上的多个半导体模具16的平面图，该基板上方有模板10。可以看到模板是一个限定了多个孔隙或者窗口12的框架。模具16设置在孔隙12中。在这个例子中，每个孔隙包围着按照5×5矩阵方式排列的25个模具。这种设置只是一种典型的模板设计的例子而非固定模式。每个孔隙中能够有任意数量的模具，包括一孔一模，而且每个模板可以有多个孔隙，也包括一个。穿过模具之间的通道中的孔隙12可以看到，这些模具被设置在基板14的上面。具有代表性的是，模板覆盖在整个基板上。然而基板的面积也可以大于模板。这种基板/模板/模具总成用于封装工艺。根据本专利技术，这些本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种封装器件的方法，所述方法包括如下步骤：（１）将所述器件置于基板上；（２）在所述基板和模具上设置一个带有孔隙的模板，所述孔隙确定了一个包围所述器件的容积；（３）将封装材料引入所述容积中；（４）至少部分固化所述封装材料的边缘，使当模板被取走时防止封装材料滑动。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：克莱尔鲁蒂瑟，
申请(专利权)人：库利克索法投资公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]