用於晶片區域裸露封裝的單元封裝體模具及精準成型模具的製作方法

2023-04-26 10:23:32

本發明屬於半導體晶片封裝技術領域，具體涉及一種用於晶片區域裸露封裝的單元封裝體模具及精準成型模具。

背景技術：

為實現特定功能，某些晶片需要局部區域裸露，並對裸露區域進行特殊處理，從而使處理過的裸露區域直接與使用環境中的相關介質直接接觸，發生各種物理和化學反應達到特定的效果，因此裸露區域不需要採用塑封料保護，而其他區域仍需要採用塑封料進行保護，塑封后的裸露區域相對其他區域便會以凹槽的形式出現，凹槽底部為晶片裸露區域，而側壁則為保護其他區域的塑封料，在封裝領域此種形式叫做開窗封裝，為實現局部的開窗，根據產品形狀與模具的對應關係，必須在封裝模具相應位置處設計凸臺，凸臺的尺寸根據開窗的尺寸決定。

為了保證晶片裸露區域完全裸露而不存在溢膠，塑封時必須保證模具上的凸臺與晶片裸露區域間緊密配合，無間隙，一旦兩者之間存在間隙，塑封料在注塑壓力的作用下進入兩者之間，從而形成溢料。由於以下原因，兩者之間並不能緊密配合，原因一：每個晶片厚度各不相同，都存在一定的誤差。原因二：晶片上片過程中由於上片膠水厚度不同而存在一定的誤差，導致上片後每個晶片的高度各不相同。原因三：模具頂部凸臺在加工過程中會有一定的加工誤差，從而導致每個凸臺自身的高度各不相同。

模具合模後，由於上述原因導致模具部分凸臺和晶片之間會存在配合間隙的現象，部分會出現過盈配合的現象。兩者配合存在間隙的，封裝過程中就會造成晶片裸露區域頂部存在溢料，從而影響晶片裸露區域的功能，而兩者過盈配合的，由於晶片承受不住模具頂部凸臺的壓力，存在被壓壞的風險。

技術實現要素：

本發明的目的是為克服上述現有技術的不足，提供一種用於晶片區域裸露封裝的單元封裝體模具，將凸臺設置於活動的成型組件上，可以實現對不同厚度的晶片的精準配合。

還提供一種用於晶片區域裸露封裝的精準成型模具，整個模具是由多個單元封裝體模具按設定的排列方式而拼接成的，能夠有效地降低加工難度，保證加工誤差，並解決塑封成型過程中的溢膠和晶片壓碎現象。

為實現上述目的，本發明採用下述技術方案：

一種用於晶片區域裸露封裝的單元封裝體模具，包括固定支撐體，所述固定支撐體內在設定位置處嵌設活動的成型組件，所述成型組件一端部設置壓緊晶片的凸臺，成型組件另一端部與活動元件接觸配合以使成型組件在固定支撐體內移動。將對應於晶片裸露區域的凸臺設置於成型組件上，且成型組件活動嵌設於固定支撐體內，由活動元件的配合可以使得成型組件帶動凸臺在固定支撐體內活動，凸臺可以凸出固定支撐體不同長度，也就可以實現對不同厚度的晶片的精準配合，不會發生溢膠或晶片壓碎現象。

優選的，所述成型組件與活動元件配合的一端部連接徑向擋塊，所述固定支撐體設置有與徑向擋塊相配合的槽形結構。設置徑向擋塊使得成型組件與固定支撐體有一定配合，既保證成型組件有一定的活動空間，又保證成型組件不會脫出固定支撐體。

所述固定支撐體設有至少一個通孔，所述成型組件嵌設於通孔內。將成型組件嵌設於固定支撐體的通孔內，固定支撐體既可以給成型組件以一定固定支持力，也不會給成型組件過多限制，使成型組件可以沿通孔順滑移動。

所述活動元件為與成型組件相連接的彈性元件，所述彈性元件底部連接於壓板上。設置彈性元件，使凸臺可以彈性的與晶片配合，既能保證凸臺與晶片精準配合，又不會給晶片帶來過多壓力。

或者，所述活動元件為與成型組件相連接的活塞體，所述活塞體與驅動裝置相配合。通過活塞體的設置，凸臺在與晶片配合時，若晶片高度較高，可以擠壓活塞體，進而使得凸臺向固定支撐體內縮入，不會給晶片造成過多壓力；若晶片高度較低，可通過驅動裝置使得凸臺向固定支撐體外伸出，以使得晶片與凸臺更精確配合。

所述活塞體配合設置於活塞缸體內，所述活塞缸體與固定支撐體相連接。活塞體沿活塞缸體活動，從而帶動凸臺的伸縮。

所述活塞體與活塞缸體之間配合設置密封元件。避免氣壓提供裝置的氣體發生洩露，而造成對活塞體的氣壓不能滿足要求，使氣壓提供裝置更好的與活塞體相配合。

優選的，所述成型組件在凸臺外部包覆設置薄膜。設置薄膜可以輔助凸臺與晶片更精確配合。

優選的，所述凸臺的端部設置避讓槽。設置避讓槽可以避免薄膜對整體塑封成型造成影響。

一種用於晶片區域裸露封裝的精準成型模具，包括多個如上所述的單元封裝體模具，多個所述單元封裝體模具成排成列布設，相鄰的單元封裝體模具拼接組合成一體。將多個單元封裝體模具成排成列拼接組合成一體，可以與多個裸露晶片相配合，以實現包含多個裸露晶片的封裝成型。

本發明的有益效果為：

本發明的成型模具設置多個單元封裝體模具，且多個單元封裝體模具相互拼接組合成一體，可以實現對含有多個裸露晶片的封裝成型。

本發明將每個單元封裝體模具設置成分體式，固定支撐體為整個單元封裝體模具的支撐定位部件，成型組件與晶片相配合，可以很好的降低單元封裝體模具的加工難度，保證加工精度。

本發明的成型組件一端設置與晶片裸露區域配合的凸臺，另一端設置活動元件，使得成型組件可沿固定支撐體滑動，進而使得凸臺凸出固定支撐體的長度發生變化，更好的與開窗部分晶片精準配合，不會出現溢膠或晶片壓碎的現象。

附圖說明

圖1為塑封成型前單元封裝體模具的示意圖；

圖2為圖1中A處局部放大圖；

圖3為塑封成型後單元封裝體模具的示意圖；

圖4為單元封裝體模具的剖面示意圖；

圖5為本發明成型模具的結構示意圖；

圖6為圖5中B-B剖面圖；

圖7為活動元件的一種實施結構示意圖；

圖8為活動元件的另一種實施結構示意圖；

圖中，1為單元封裝體模具，2為凸臺，3為薄膜，4為晶片，5為避讓槽，6為開窗部分，7為載板，8為金線，9為上片膠水，10為固定支撐體，11為成型組件，12為徑向擋塊，13為槽形結構，14為開槽，15為彈簧，16為彈簧槽，17為壓板，18為連接體，19為活塞體，20為密封元件，21活塞缸體。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例對本發明進一步說明。

如圖5-圖6所示，一種用於晶片區域裸露封裝的精準成型模具，包括相互拼接的多個單元封裝體模具1，多個單元封裝體模具1成排成列布設，相鄰的單元封裝體模具1拼接組合成一體。將多個單元封裝體模具1成排成列拼接組合成一體，可以與多個裸露晶片相配合，以實現包含多個裸露晶片的封裝成型。

如圖1-圖4所示，單元封裝體模具1包括固定支撐體10，固定支撐體10內在設定位置處嵌設活動的成型組件11，成型組件11一端部設置凸臺2，成型組件11另一端部與活動元件配合以實現凸臺2以不同長度凸出固定支撐體10。將對應於晶片裸露區域的凸臺設置於成型組件上，且成型組件活動嵌設於固定支撐體內，由活動元件的配合可以使得成型組件帶動凸臺在固定支撐體內活動，凸臺可以凸出固定支撐體不同長度，也就可以實現對不同厚度的晶片的精準配合，不會發生溢膠或晶片壓碎現象。

如圖1-圖3所示，成型組件11在凸臺2外部包覆設置薄膜3，厚度根據產品確定。塑封時凸臺2和晶片之間的薄膜起到緩衝層的作用，兩者之間存在間隙後，受壓的薄膜會恢復部分形變來填充兩者之間產生的間隙。凸臺2外的薄膜可以阻止塑封料進入開窗部分。由於薄膜在厚度方向有可壓縮性，填補了兩者之間的高度差，在兩者之間起到緩衝層的作用，能夠通過改變自身的厚度來調節兩者之間的間隙。設置薄膜可以輔助凸臺與晶片更精確配合。

凸臺2的端部設置避讓槽5。設置避讓槽可以避免薄膜對整體塑封成型造成影響。設置避讓槽的作用是：薄膜在受到模具和晶片的壓力後，厚度方向會變薄，由於此處薄膜的體積不變，受壓後薄膜在厚度方向變薄，長度方向增長，變形後的薄膜勢必會向模具和晶片的其中一側變形，為防止薄膜向晶片方向變形影響晶片功能，在模具端部設置避讓槽，讓薄膜向避讓槽內變形。

晶片的封裝在載板7上用上片膠水9貼裝晶片4，晶片4通過金線8與電氣外接端子相連。在需要裸露的晶片區域則對應的是開窗部分6，單元體封裝模具1在對應於開窗部分6設置凸臺2，由凸臺2可以活動，凸臺2可以與晶片4精準配合，不會發生溢膠和晶片壓碎現象。在凸臺2和晶片4精準配合後，通過塑封成型出晶片裸露區域處的開窗部分6。凸臺2的位置和形狀可以根據晶片裸露區域的要求而改變。

成型組件11與活動元件配合的一端部連接徑向擋塊12，固定支撐體10設置有與徑向擋塊12相配合的槽形結構13。成型組件11在與活動元件配合的端部設置開槽14，在開槽14處固定安裝活動元件。設置徑向擋塊使得成型組件與固定支撐體有一定配合，既保證成型組件有一定的活動空間，又保證成型組件不會脫出固定支撐體。

固定支撐體10設有至少一個通孔，成型組件11嵌設於通孔內。將成型組件嵌設於固定支撐體的通孔內，固定支撐體既可以給成型組件以一定固定支持力，也不會給成型組件過多限制，使成型組件可以沿通孔順滑移動。

活動元件可以採用兩種方式，其一如圖7所示，活動元件包括與成型組件11相連接的彈性元件，本實施例中彈性元件採用彈簧15，彈簧15底部連接於壓板17上，成型組件11設置彈簧槽16，彈簧15嵌設在彈簧槽16內。設置彈性元件，使凸臺可以彈性的與晶片配合，既能保證凸臺與晶片精準配合，又不會給晶片帶來過多壓力。

活動元件可以採用兩種方式，其二如圖8所示，活動元件包括與成型組件11相連接的活塞體19，活塞體19與驅動裝置相配合，本實施例中驅動裝置採用氣壓提供裝置，也可以採用液壓提供裝置，活塞體19與成型組件11通過連接體18連接。通過活塞體的設置，凸臺在與晶片配合時，若晶片高度較高，可以擠壓活塞體，進而使得凸臺向固定支撐體內縮入，不會給晶片造成過多壓力；若晶片高度較低，可通過氣壓提供裝置使得凸臺向固定支撐體外伸出，以使得晶片與凸臺更精確配合。

活塞體19配合設置於活塞缸體21內，活塞缸體21與固定支撐體10相連接。活塞體沿活塞缸體活動，從而帶動凸臺的伸縮。氣體由外部的氣泵提供，活塞缸體內的氣體不足時，外部氣泵會及時打壓補充氣體。原理如下：當注塑壓力大於氣體壓力時，成型組件受到注塑壓力的作用，向活塞缸的方向移動。反之，則向凸臺側移動。若兩者相同，則不移動。

活塞體19與活塞缸體21之間配合設置密封元件20。避免氣壓提供裝置的氣體發生洩露，而造成對活塞體的氣壓不能滿足要求，使氣壓提供裝置更好的與活塞體相配合。

本發明的成型模具可以應用於單顆晶片裸露封裝、多顆晶片裸露封裝以及多顆晶片組合封裝中單顆、多顆晶片裸露。

上述雖然結合附圖對本發明的具體實施方式進行了描述，但並非對本發明保護範圍的限制，所屬領域技術人員應該明白，在本發明的技術方案的基礎上，本領域技術人員不需要付出創造性勞動即可做出的各種修改或變形仍在本發明的保護範圍以內。