集成電路晶片承載盤及其製造方法
2023-04-23 06:17:41 4
專利名稱：集成電路晶片承載盤及其製造方法
技術領域：
本發明涉及一種電子集成電路晶片承載盤及其製造方法，特別是一種以氣體輔助射出成型技術製造的集成電路(IC)晶片承載盤，以及利用氣體輔助射出成型技術製造集成電路晶片承載盤的方法。
傳統的集成電路晶片承載盤(IC Tray)是利用傳統的射出成型方法，設計出多點針狀澆口，再以設計好的熱澆道將熔融狀塑料射入模穴中而成形，但因集成電路晶片承載盤本身較薄，故利用傳統射出成型方式製造承載盤的過程中，易造成熔融塑料流動性不佳，導致塑料短射不良，不僅影響外觀，亦影響其結構強度；再者，由於晶片承載盤的整體斷面厚度非常不均勻，故所射出的成品易於翹曲及變形；因此，所製成的產品若欲商品化，必定需事先經過熱加工的二次處理，以彌補或矯正產生的變形，以獲得較為完整的最終產品。
為克服此一傳統射出成型技術所帶來之不便，後來引進一種射出壓縮成形法(Injection Compression Moulding)，利用關閉模具的壓擠動作，以展延塑料達到模具預設的最終厚度，改善傳統技術短射(shortshot)的缺點。但此技術是在模具初期開閉位置時，依所預先設定的訊號開啟澆口，射出達模具容量100～300％的塑料後，開閉模具，壓縮塑料使均勻分布於模穴內，故擠出的多餘塑料必須設排出模槽排出，不但浪費塑料，又因加設排出模槽及溢出塑料回收機構所生的高額成本；況且，此一開模的控制機構極為複雜，故應付厚度變化多的IC晶片承載盤開模後的壓擠機械控制機不易，所產制出來的成品易生遲滯痕跡(Hesitation Mark)，同樣仍必需施行後加熱工序以求改善。
為求完美，進一步技術改良再繼續，其試圖將前述射出壓縮成形法加入空氣注入過程，即在模具呈半開狀態下將塑料射入模穴內，將模具關閉至第一開模狀態，以擠壓塑料流向遠端，再瞬間微開模具，並將低壓氮氣打入模穴內，最後將模具關閉至第二開模狀態而成形。此種射出成型技術所導入的低壓氣體，必須配合多段且複雜的控制，例如模具打開量，開模以擠壓塑料開始的時間，速度及壓力，模具第二次微開量控制，以及第二段開模時間，速度及壓力等，造成工作參數可選範圍(window)非常狹小，故產品的合格率極低。
因此，一件IC晶片承載盤產品，特別是需搭載IC晶片經過極高溫的乾燥及檢測設備的承載盤，若需要兼具高結構強度，抗撓曲，重量輕及美觀而不翹曲的外形，在現代產品的開發設計上，非得受限於後加工的高成本程序，否則幾乎無法完成。
本發明的主要目的，在於提供一種以氣體輔助射出成型製造集成電路晶片承載盤的方法，藉由其中將熔融塑料以對稱位置射入模穴中，並以例如電腦輔助工程(CAE)預測及分析塑料於模穴中流動的情況，最後將預設壓力值的氮氣以對稱的位置注入模穴中並進行保壓等簡易實施步驟，即可獲得一表面美觀(不會收縮凹陷)，尺寸精確，外觀無任何缺陷的產品。
本發明的次要目的，在於提供一種以氣體輔助射出成型技術製造的集成電路晶片承載盤，藉由其中縱向，橫向肋條及/或外框架包含的氣道所造成有如補強肋的功能，可防止IC晶片承載盤產生任何凹陷，翹曲及變形，使產品的抗撓曲結構強度大大提高，對於承載IC晶片通過精密度以及耐溫性能要求甚高的半導體集成電路(IC)設備中的加熱乾燥，檢查測試及封裝等過程，毫無問題。
本發明的又一目的，在於提供一種以氣體輔助射出成型技術製造的電子集成電路(IC)晶片承載盤，藉由其中肋條內氣道的設計，使IC晶片承載盤的肋條形成「中空」狀，以減輕整體重量；並可藉此降低射壓，鎖模力及縮短生產周期。
為實現上述目的，本發明採取如下方案本發明的集成電路晶片承載盤的製造方法，其特徵在於，包括下列步驟(1)將熔融塑料以對稱位置射入晶片承載盤的模穴中；(2)預設至少二段壓力數值；(3)將一種氣體增壓至其中之一的預設壓力值，並控制其體積；(4)預測或分析出熔融塑料於該模穴中所形成的波前分布；(5)將預設壓力值的氣體以對稱位置，並參考所述波前分布，而將其射入已充填塑料的模穴中，經一定時間而停止；(6)將該具預設壓力值的氣體排放至已預先調整的下一次壓力值，再將具有下一次壓力值的氣體與所述模穴連成為通路，經一定時間而停止，以進行保壓；(7)排放氣體直至與大氣壓力相同而停止；(8)打開模具，形成IC晶片承載盤。
本發明的集成電路晶片承載盤，包括一封閉的外框架；肋條，相互間隔開且呈縱橫交錯地設於封閉的外框架內，沿肋條長度方向，設有封閉於其內的第一氣道；至少二個容置區，由外框架與互呈交錯的肋條所界定，沿各容置區的周緣下方，向內設有一支撐板，用以容置並支持晶片。
結合附圖及實施例對本發明的特點說明如下附圖簡單說明
圖1本發明最佳實施例的集成電路晶片承載盤的平面圖；圖2由圖1中的2-2線所取的剖面示意圖。
圖3A-D為本發明承載盤模穴內的熔膠狀態示意圖。
本發明的以氣體輔助射出成型技術製造集成電路晶片承載盤的方法，包括以下步驟(配合參閱圖1)(1)將一熔融塑料以相對於一IC晶片承載盤1的對稱位置(如圖1的11、12、13、14、15、16、17及18)射入一模穴中達約1-3秒，該熔融塑料可為添加大量導電碳黑及纖維(Carbon Black andCarbon Fiber)的PPE樹脂，A-B-A』型嵌段共聚物或烯烴系接技共聚物等其他合宜的塑料；(2)以例如邏輯化控制電路(PLC)預設出數段壓力數值，以本實施例中，先預設出100～200公斤/平方釐米及30-80公斤/平方釐米二段壓力數值；(3)將一氣體(最佳的氣體為氮氣)增壓至100～200公斤/平方釐米間的一適當壓力數值，並控制該氮氣的體積；(4)預測或分析出熔融塑料於模穴中所形成的各種參數分布，此一預測及分析工作，可由電腦輔助工程(CAE)來完成；如圖3所示，即以本發明圖1所示的IC晶片承載盤3A中所取第一象限(右上方)內的部分結構進行CAE分析，其中圖3A為塑料由位置11及12射入模穴中塑料波前對時間的變化圖；圖3B及圖3C分別為塑料射出後1.18秒壓力及溫度的分布圖，圖3D則為塑料射出後第8.237秒時氮氣在充滿塑料本體內掏空的情況；藉由如上分析，可獲知塑料於模穴內流動的情況，並預測出氮氣的注入位置及時間，以及確認前所設定的氣體射入壓力是否適當；(5)將步驟(3)中預設的壓力數值的氮氣，參考前述分析的結論，以如圖1所示的對稱位置21、22、23、24射入已充填塑料的模穴中經過約25～45秒而停止，其中所述氮氣的射入時機，可在熔融塑料射入模穴內達70％～90％的量時，亦可在熔融塑料恰完全射入模穴內時，另也可在熔融塑料完全射入模穴內後延遲0.5～3秒後，再將氮氣射入(如圖3B-3D中所示即為塑料恰完全射入模穴內即進行氮氣射入的實例)達約25～45秒而停止；(6)將100-200公斤/平方釐米的氮氣壓力排放至已於步驟(2)中預先設定的30～80公斤/平方釐米的壓力值，而與模穴成通路達約5～15秒而停止，以進行模穴內氮氣的第二段保壓過程；
(7)排放氮氣直至與大氣壓力相同為止；(8)打開模具，以獲得成形的IC晶片承載盤。
依照上述步驟或相類似可等同替代的步驟，所製造的集成電路晶片承載盤1，可參閱圖1及2，其包括一封閉的外框架30，數個縱向肋條40，數個橫向肋條50及數個容置區60。此IC晶片承載盤1，是由四個設於縱向肋條4及橫向肋條50交會處的澆注口位置11、13、16、17，以及四個設於縱向肋條40上的澆注口位置12、14、15、18注入熔融塑料充滿模穴而完成。封閉的外框架30大致呈矩形，縱向肋條40及橫向肋條50皆呈等距離且相互間隔開，各縱向肋條40及橫向肋條50互呈交錯地設於外框架50內；而各容置區60，則由封閉的外框架30與各縱橫交錯的肋條40、50所界定而成為矩形晶片容置區，另沿各容置區60的周緣下方，向內設有一支撐板，自各肋條40、50下方區域，向容置區60內延伸，以構成具有矩形輪廓的環形凸緣61，各環形凸緣61則界定出一貫穿口62。藉由環形凸緣61，恰可使IC晶片支持於其上而不會掉出於貫穿口62之外。外框架30與各肋條40，50，最好設計成大致等高，而各環形凸緣61與肋條40、50，則形成一高度差，使得IC晶片置入容置區60內時，IC晶片上表面，恰不會凸出於外框架30及肋條40、50之上以便另一組相同尺寸及斷面的IC晶片承載盤可堆疊於其上而不致對IC晶片造成壓迫傷害。再者，此容置區60的尺寸，最好大致與欲容置的IC晶片相同，使IC晶片恰可容置於容置區60內，而不會因承載盤的移動造成晶片於容置區60內產生不固定的滑移。
參閱圖2，外框架30，縱向肋條40及橫向肋條50的材料厚度最好設計成3毫米以上，以使其至少部分沿長度方向得以容納自設於外框架30上的氣體射入口21、22、23、24注入的氮氣所形成的第一氣道41及第二氣道31。其中第一氣道41封閉於肋條40、50中，但自氣體射入口21、22、23、24注入氮氣所形成的通道未必完全互相導通；第二氣道31封閉於外框架30中，而自氣體射入口21、22、23、24注入氮氣所形成的通道亦未必完全互相導通。
藉由第一氣道41及第二氣道31儘量均勻地佔據大部分肋條40、50及外框架30，將使得IC晶片承載盤的整體產品達到較好的抗撓曲強度。
前文是針對本發明的較佳實施例的敘述，對熟悉此項技術者而言，可在不脫離本發明的技術方案的情況下做各種變化與修飾，例如改變容置區60的形狀以配合容納不同尺寸的IC晶片，因應不同需求設置不同位置的澆注口及氣體射入口，或任意改換承載盤30的斷面形狀等。但此等變化與修改皆應包括在本發明的保護範圍之內。
權利要求
1.一種集成電路晶片承載盤的製造方法，其特徵在於，包括下列步驟(1)將熔融塑料以對稱位置射入晶片承載盤的模穴中；(2)預設至少二段壓力數值；(3)將一種氣體增壓至其中之一的預設壓力值，並控制其體積；(4)預測或分析出熔融塑料於該模穴中所形成的波前分布；(5)將預設壓力值的氣體以對稱位置，並參考所述波前分布，而將其射入已充填塑料的模穴中，經一定時間而停止；(6)將該具預設壓力值的氣體排放至已預先調整的下一次壓力值，再將具有下一次壓力值的氣體與所述模穴連成為通路，經一定時間而停止，以進行保壓；(7)排放氣體直至與大氣壓力相同而停止；(8)打開模具，形成IC晶片承載盤。
2.根據權利要求1所述的集成電路晶片承載盤的製造方法，其特徵在於，所述氣體為氮氣。
3.根據權利要求2所述的集成電路晶片承載盤的製造方法，其特徵在於，所述熔融塑料，未完全射入模穴中，即進行所述步驟(5)的動作。
4.根據權利要求2所述的集成電路晶片承載盤的製造方法，其特徵在於，所述熔融塑料，完全射入模穴中時，即進行所述步驟(5)。
5.根據權利要求2所述的集成電路晶片承載盤的製造方法，其特徵在於，所述熔融塑料，在完全射入模穴後一段時間，再進行所述步驟(5)。
6.根據權利要求5所述的集成電路晶片承載盤的製造方法，其特徵在於，所述熔融塑料，在完全射入模穴後0.5至3秒後，氣體即以100至200公斤/平方釐米的壓力射入模穴中，經歷25至45秒而停止；然後再將該氣體排放至30至80公斤/平方釐米的下一次壓力，以使模穴進行保壓。
7.根據權利要求2所述的集成電路晶片承載盤的製造方法，其特徵在於，所述步驟(4)是以電腦輔助工程(CAE)作分析及預測，以決定氣體射入模穴的適當時間及位置。
8.根據權利要求1所述的集成電路晶片承載盤的製造方法，其特徵在於，所述步驟(6)可依所需的壓力及次數重覆進行。
9.一種集成電路晶片承載盤，包括一封閉的外框架；肋條，相互間隔開且呈縱橫交錯地設於封閉的外框架內，沿肋條長度方向，設有封閉於其內的第一氣道；至少二個容置區，由外框架與互呈交錯的肋條所界定，沿各容置區的周緣下方，向內設有一支撐板，用以容置並支持晶片。
10.根據權利要求9所述的晶片承載盤，其特徵在於，所述部分封閉的外框架，沿其長度方向，設有封閉於其內的第二氣道。
11.根據權利要求9所述的晶片承載盤，其特徵在於，所述封閉的外框架大致呈矩形。
12.根據權利要求11所述的晶片承載盤，其特徵在於，所述肋條包括縱向肋條及橫向肋條，皆呈等距離相互間隔開，使其所界定的各容置區呈矩形。
13.根據權利要求12所述的晶片承載盤，其特徵在於，所述容置區，具有與欲容置的晶片相同的尺寸。
14.根據權利要求13所述的晶片承載盤，其特徵在於，所述支撐板，為自各肋條下方區域，向所述容置區內延伸且呈矩形輪廓的環形凸緣，各環形凸緣界定出一貫穿口。
15.根據權利要求10所述的晶片承載盤，其特徵在於，所述封閉的外框架的材料厚度，為至少3毫米。
16.根據權利要求14所述的晶片承載盤，其特徵在於，所述外框架與各肋條，呈等高，所述環形凸緣與肋條形成一高度差，使當晶片置入所述容置區時，不會凸出於外框架及肋條。
17.根據權利要求11所述的晶片承載盤，其特徵在於，還包括澆注口及氣體射入口，相對於承載盤呈對稱地設於部分縱向肋條，部分橫向肋條及所述外框架上。
全文摘要
一種集成電路晶片承載盤的製造方法,包括步驟:將熔融塑料射入承載盤的模穴中;預設壓力值;將氣體增壓至預設壓力值;預測熔融塑料的狀態;將氣體射入模穴中;將氣體排放至下一個壓力值,再將其與模穴形成通路,並進行保壓;排放氣體至大氣壓力。集成電路晶片承載盤包括:一封閉的外框架;相互間隔地設於外框架內的肋條,沿肋條長度方向設有封閉的第一氣道。至少二個容置區,由外框架與肋條界定,沿容置區下方,設有支持晶片的支撐板。
文檔編號B29C45/57GK1248512SQ9811935
公開日2000年3月29日 申請日期1998年9月21日 優先權日1998年9月21日
發明者王先毅, 陳永志, 鄭龍正, 劉文亮 申請人:財團法人工業技術研究院