專利名稱：平面陣列貼片式低能耗環(huán)保型高精密集成電路封裝模具的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種平面陣列貼片式低能耗環(huán)保型高精密集成電路封裝模具，其屬于半導(dǎo)體存儲芯片封裝可采用綠色環(huán)保型環(huán)氧樹脂填充原料的技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
環(huán)氧樹脂塑封料，引線框架，芯片，金線是構(gòu)成半導(dǎo)體的4大基礎(chǔ)原材料。環(huán)氧樹脂塑封料的主要功能是1，保護(hù)芯片不受外界環(huán)境的影響，抵抗外部的濕氣，溶劑，以及沖擊的影響。2，良好的安裝性能，抵抗安裝時的熱沖擊，以及機(jī)械震動。3，使芯片和外界環(huán)境電絕緣。4，提高熱擴(kuò)散。所以說，環(huán)氧樹脂塑封料是半導(dǎo)體不可缺少的主材料。我國大陸環(huán)氧樹脂塑封料產(chǎn)能已超過7萬噸/年。隨著環(huán)氧塑封行業(yè)的快速發(fā)展，對環(huán)氧塑封材料提出了更高的要求，除了提高性能、控制成本等要求外，主要集中在環(huán)境保護(hù)方面。具體體現(xiàn)在三個發(fā)展趨勢上一是要化，來自阻燃方面的挑戰(zhàn)；二是要從非環(huán)保向綠色環(huán)保過渡， 要無溴、要經(jīng)得起260°C無鉛工藝條件考驗(yàn)。三是來自封裝工藝的挑戰(zhàn)。
首先是來自阻燃方面的挑戰(zhàn)，目前業(yè)內(nèi)所使用的阻燃劑絕大多數(shù)是鹵素衍生物或含銻阻燃劑等，鹵系阻燃劑的存在會導(dǎo)致很多問題，例如當(dāng)其燃燒時會產(chǎn)生對人體和環(huán)境危害的有毒氣體，如二嗯英(dioxin)、苯并呋喃(benzofuran)等,這些有毒氣體可能引起人體新陳代謝失常，從而造成緊張、失眠、頭痛、眼疾、動脈硬化、肝臟腫瘤等病狀，動物實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)會導(dǎo)致癌癥；另一方面處理或回收這些含鹵廢料也相當(dāng)困難。因此含鹵阻燃劑的使用受到了很大限制。3對無鹵環(huán)保電子材料加以規(guī)范，明確規(guī)定多溴聯(lián)苯(PBB)以及多溴聯(lián)苯醚(PBDE)等化學(xué)物質(zhì)2008年I月I日禁止使用。燃劑從含鹵型轉(zhuǎn)變到無鹵型，目前用在綠色環(huán)氧塑封料主要有磷型阻燃劑、金屬氫氧化物型阻燃劑、多芳烴環(huán)氧/固化體系阻燃劑。
其次是來自無鉛焊料的挑戰(zhàn)。自然界中的酸雨會把焊錫中的含鉛材質(zhì)溶解出來， 經(jīng)由食物及飲水鉛會在人體內(nèi)積累，引起重金屬污染、進(jìn)而危害到人體健康。因此含鉛助劑也成為歐盟WEEE嚴(yán)禁使用的品種。在符合環(huán)保需求下，無鉛焊料的開發(fā)已成為必然趨勢。 目前開發(fā)的無鉛焊料的熔點(diǎn)相對較高，因此再流焊峰值溫度也從目前含鉛焊料的230 245°C升高到250 265°C。無鉛化是電子封裝業(yè)的必然最后是來自封裝工藝的挑戰(zhàn)，近年來半導(dǎo)體封裝技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)正經(jīng)歷著2次重大變革， 并蘊(yùn)藏著第3次變革。第I次變革出現(xiàn)在20世紀(jì)70年代初期，其典型特征在于封裝形式從插入式(如DIP)向表面貼裝式(如QFP)轉(zhuǎn)變；第2次變革出現(xiàn)在20世紀(jì)90年代中期， 其典型特征在于從四邊引腳型表面貼裝(如QFP)，向平面陣列型表面貼裝(如BGA)的轉(zhuǎn)變。而出現(xiàn)于21世紀(jì)初期的第3次變革已初露端倪，其以芯片尺寸封裝(CSP)、三維疊層封裝以及全硅圓片型封裝為典型特征。在這3次變革過程中，封裝材料所扮演的角色將越來越重要，其已被視為挖掘集成電路極限(最優(yōu))性能的決定性因素。新型封裝技術(shù)的發(fā)展對于環(huán)氧塑封料提出了如下基本性能要求高耐熱性、低吸潮性、低應(yīng)力以及低成本。
但使用綠色環(huán)氧塑封料這將對半導(dǎo)體封裝模具產(chǎn)生影響，其中包括流動長度、膠化時間、粘度、飛邊/溢料、硬度、玻璃化溫度、熱膨脹系數(shù)、彎曲模量及彎曲強(qiáng)度。
不同的封裝形式以及可靠性要求對綠色環(huán)氧模塑料也有不同的要求，對半導(dǎo)體封裝來講，按照封裝外形以及具體的應(yīng)用，可以將半導(dǎo)體封裝分為通孔式封裝、表面貼裝引線框架封裝和表面貼裝基板封裝三大類。其對綠色環(huán)氧塑封料的應(yīng)用也各不相同。( I)通孔式封裝
通孔式封裝主要適用于半導(dǎo)體分立器件的封裝，包括二極管、三極管、功率晶體管等，具體封裝形式有軸向二極管、T0、橋塊、SOT、DPAK, SMX等；還有部分簡單的集成電路如DIP和SIL。其主要的共性就是不需要經(jīng)過JEDEC的級別考核，從而對模塑料的性能要求不高。但是不同的封裝形式和應(yīng)用背景還是對環(huán)氧模塑料的性能提出了不同的要求，如高壓器件需要環(huán)氧模塑料具有良好的介電性能，全包封器件要求環(huán)氧模塑料具有很高的導(dǎo)熱性能等。針對這種通孔式半導(dǎo)體封裝市場很難適應(yīng)綠色環(huán)氧模塑料特性，將會被市場所淘汰。(2)表面貼裝引線框架封裝
為了滿足電子整機(jī)小型化的要求，要在更小的單位面積里引出更多的器件引腳和信號，向輕、薄、短、小方向發(fā)展。那些通孔插裝式安裝器件已無法滿足這種需要。代之而起的就是有引腳的表面貼裝技術(shù)(SMT)。具體的封裝形式主要有SOT、DPAK/D2PAK、SOIC、SSOP,TSSOP, QFP、T/LQFN、QFN等。由于表面貼裝工藝需要器件在向線路板焊接過程中經(jīng)過多次回流，因此要求表面貼裝的器件必須能通過一定溫度濕度條件下吸濕并回流的考核而沒有明顯的分層或其他問題，也就是所謂的Jedec級別考核。但對使用綠色環(huán)氧塑料而言，在填充的過程中產(chǎn)生的回流大于此封裝形式所要求的回流范圍。因此在通過高溫時會產(chǎn)生內(nèi)部分層或開裂等電特性失效問題。(3)表面貼裝式基板封裝
由于引腳框架生產(chǎn)工藝的局限性，其能實(shí)現(xiàn)的輸入輸出以及封裝密度和線距等都不能滿足日益發(fā)展的半導(dǎo)體工業(yè)的要求。利用基板材料(substrate)將連接電路預(yù)設(shè)于基板中的封裝形式已成為先進(jìn)封裝的主要發(fā)展方向。目前發(fā)展出來的主要的封裝形式有BGA、CSP、MCP、SIP等。這種封裝對綠色環(huán)氧塑料的耐熱性、吸濕性、應(yīng)力、翹曲控制有限，很難擺脫綠色環(huán)氧塑料的高粘度對此封裝形式影響，導(dǎo)致脫模時發(fā)生大面積粘膜現(xiàn)象。

發(fā)明內(nèi)容
為克服現(xiàn)有封裝形式的模具使用綠色環(huán)氧塑料所產(chǎn)生的問題，本發(fā)明提供一種平面陣列貼片式低能耗環(huán)保型高精密集成電路封裝模具。這種模具主要針對使用綠色環(huán)氧塑料所研制的，通過創(chuàng)造新的填充過程，來避免綠色環(huán)氧塑料產(chǎn)生回流，解決積氣、填充不滿、翹曲度大問題。通過改變脫模形式來解決綠色環(huán)氧塑料的高粘度對模具脫模的影響。消除產(chǎn)生內(nèi)部分層或開裂等電特性失效問題。真正實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品用料的綠色環(huán)保，可擴(kuò)大型腔提高生產(chǎn)量，使用穩(wěn)定性強(qiáng)。本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是一種平面陣列貼片式低能耗環(huán)保型高精密集成電路封裝模具，主要包括上模模盒和下模模盒，在上模模盒上安裝上模型腔、上模注料塊和上模定位塊，在下模模盒上安裝下模型腔、下模型腔擋塊、下模注料塊和下模定位塊；所述下模注料塊中安裝下模注料筒，工作合模時通過上模定位塊與下模定位塊精準(zhǔn)定位，使上模模盒與下模模盒閉合，用多個下模注料桿均勻推進(jìn)綠色環(huán)氧塑料，使綠色環(huán)氧塑料經(jīng)過下模注料筒和上模注料塊填充到上模型腔當(dāng)中；在所述上模模盒的下部固定連接上模模盒墊板與上模盒支撐柱，在所述下模模盒的下部固定連接下模模盒墊板與下模模盒支撐柱；上模脫料頂針通過上模脫料頂針固定板與上模脫料頂針墊板連接，并固定在上模脫料頂針固定板上，控制上模脫料頂針運(yùn)動的上模脫料墊板頂出彈簧固定在上模脫料頂針墊板上；下模脫料頂針通過下模脫料頂針固定板與下模脫料頂針墊板連接，把下模脫料頂針固定在下模脫料頂針固定板上，控制下模脫料頂針運(yùn)動的下模脫料墊板頂出彈簧固定在下模脫料頂針墊板上。所述上模型腔里安裝上模型腔鑲塊，兩部分配合公差為±0. OOlmm.上模型腔鑲塊與上模型腔鑲塊固定板連接固定在上模模盒上，通過上模型腔頂出彈片與上模型腔頂出限位柱控制上模型腔運(yùn)動，開模時使產(chǎn)品先與上模型腔鑲塊部位分離，實(shí)現(xiàn)第一步脫模。在模具脫料過程中，所述上模模盒與下模模盒進(jìn)行分離，上模脫料頂針回位止動柱控制彈簧驅(qū)動上模脫料頂針回位止動柱，作用在上模脫料頂針墊板回位柱上，使其在上模模盒與下模模盒進(jìn)行分離一定的距離內(nèi)保持不動，等第一步脫模結(jié)束后，停止對上模脫料頂針墊板回位柱控制；上模脫料墊板頂出彈簧驅(qū)動上模脫料頂針墊板帶動上模脫料頂 針，穿過上模型腔作用在上模型腔內(nèi)的產(chǎn)品上，使產(chǎn)品完全脫離上模型腔，實(shí)現(xiàn)第二步脫模。所述下模脫料墊板頂出彈簧驅(qū)動下模脫料頂針墊板帶動下模脫料頂針，穿過下模型腔作用在下模型腔內(nèi)的產(chǎn)品上，使產(chǎn)品在模具上完全脫離。采用上述的技術(shù)方案，對模具上模型腔用上模型腔鑲塊與上模型腔鑲塊固定板連接固定在上模模盒上，通過上模型腔頂出彈片與上模型腔頂出限位柱，控制上模型腔運(yùn)動，達(dá)到產(chǎn)品在上模型腔內(nèi)上模型腔鑲塊部位先脫模完成第一步脫模。再通過上模脫料頂針回位止動柱，在模具脫料過程中上模模盒與下模模盒進(jìn)行分離，在上模脫料頂針回位止動柱控制彈簧，驅(qū)動上模脫料頂針回位止動柱，作用在上模脫料頂針墊板回位柱上，使其在上模模盒與下模模盒進(jìn)行分離一定的距離內(nèi)保持不動，在第一步脫模結(jié)束后，停止對上模脫料頂針墊板回位柱控制。在上模脫料墊板頂出彈簧，驅(qū)動上模頂針墊板帶動上模脫料頂針，通過上模型腔作用上模型腔內(nèi)的產(chǎn)品上，使產(chǎn)品未脫模的部分實(shí)現(xiàn)第二步脫模完全脫離上模型腔。從根本上解決現(xiàn)有形式封裝模具對綠色環(huán)氧塑料產(chǎn)生極大的粘性，而無法正常脫料產(chǎn)生分層或開裂等電特性失效問題。本發(fā)明的有益效果是這種平面陣列貼片式低能耗環(huán)保型高精密集成電路封裝模具，用多個下模注料桿均勻推進(jìn)綠色環(huán)氧塑料，使綠色環(huán)氧塑料經(jīng)過下模注料塊，流動到上模注料塊填充到上模型腔當(dāng)中新的填充形式，經(jīng)計算綠色環(huán)氧塑料流動性，嚴(yán)格控制進(jìn)料的部位、大小、速度與流量來符合綠色環(huán)氧塑料流動性，保證填充過程完整。解決現(xiàn)有模具針對綠色環(huán)氧塑料流動性不好，而產(chǎn)生的積氣、填充不滿、翹曲度大問題。通過模具的注料填充機(jī)構(gòu)與脫料機(jī)構(gòu)。來實(shí)現(xiàn)可用綠色環(huán)氧塑料進(jìn)行生產(chǎn)合格半導(dǎo)體元器件的模具。與現(xiàn)有封裝形式模具相比，對可達(dá)到保護(hù)環(huán)境，節(jié)約資源，生產(chǎn)產(chǎn)品可多樣化，穩(wěn)定性高，生產(chǎn)成本降低，生產(chǎn)效率高。


下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明。圖I是一種高精密集成電路封裝模具的上模模盒主視圖。
圖2是一種高精密集成電路封裝模具的上模模盒俯視圖。
圖3是一種高精密集成電路封裝模具的上模模盒側(cè)視圖。
圖4是一種高精密集成電路封裝模具的下模模盒主視圖。
圖5是一種高精密集成電路封裝模具的下模模盒俯視圖。
圖6是一種高精密集成電路封裝模具的下模模盒側(cè)視圖。
圖7是一種高精密集成電路封裝模具的上模盒與下模盒合模結(jié)構(gòu)圖。
圖8是一種高精密集成電路封裝模具的上模型腔主視圖。
圖9是一種高精密集成電路封裝模具的上模型腔俯視圖。
圖10是一種高精密集成電路封裝模具的上模型腔側(cè)視。
圖中1、上模型腔，la、上模型腔鑲塊，lb、上模型腔鑲塊固定板，lc、上模型腔頂出彈片，Id、上模型腔頂出限位柱，2、上模注料塊，3、上模定位塊，4、上模模盒，5、上模脫料頂針固定板，6、上模脫料頂針墊板，7、上模模盒墊板，8、上模模盒支撐柱，9、上模脫料頂針墊板限位柱，10、上模脫料頂針墊板回位柱，11、上模脫料頂針，12、上模脫料墊板頂出彈簧。 13、下模型腔，14、下模型腔擋塊，15、下模注料塊，16、下模注料頂桿，17、下模注料筒，18、下模定位塊，19、下模模盒，20、下模脫料頂針固定板，21、下模脫料頂針墊板，22、下模模盒墊板，23、下模模盒支撐柱，24、下模脫料頂針墊板限位柱，25、下模脫料頂針墊板回位柱，26、 下模脫料頂針，27、下模脫料墊板頂出彈簧，28、產(chǎn)品定位針，29、上模脫料頂出墊板回位止動柱，30、上模脫料頂出墊板回位柱止動柱控制彈簧。
具體實(shí)施方式
以下參照附圖對本發(fā)明的結(jié)構(gòu)做進(jìn)一步描述。
圖1、2、3示出了一種高精密集成電路封裝模具的上模模盒結(jié)構(gòu)圖。
圖4、5、6示出了一種高精密集成電路封裝模具的下模模盒結(jié)構(gòu)圖。
圖7示出了一種高精密集成電路封裝模具的上模盒與下模盒合模結(jié)構(gòu)圖。
圖8、9、10示出了一種高精密集成電路封裝模具的上模型腔結(jié)構(gòu)圖。
圖中，在上模模盒4上安裝上模型腔I、上模注料塊2、上模定位塊3，下模模盒19 上安裝下模型腔13、下模型腔擋塊14、下模注料塊15、下模定位塊18。下模注料塊15中安裝下模注料筒17，工作合模時通過上模定位塊3與下模定位塊18精準(zhǔn)定位，使上模模盒4 與下模模盒19閉合，用多個下模注料桿16均勻推進(jìn)綠色環(huán)氧塑料，使綠色環(huán)氧塑料經(jīng)過下模注料筒17到上模注料塊2填充到上模型腔I當(dāng)中，上模模盒墊板7與上模盒支撐柱8連接固定在上模模盒4的下部，對上模模盒4起支撐作用。下模模盒墊板22與下模模盒支撐柱23連接固定在下模模盒19的下部，對下模模盒19起支撐作用。上模脫料頂針11是通過上模脫料頂針固定板5與上模脫料頂針墊板6連接把上模脫料頂針11固定在上模脫料頂針固定板5上。上模脫料墊板頂出彈簧12固定在上模脫料頂針墊板6，來控制上模脫料頂針11的運(yùn)動。下模脫料頂針26是通過下模脫料頂針固定板20，與下模脫料頂針墊板21 連接把下模脫料頂針26固定在下模脫料頂針固定板20上。下模脫料墊板頂出彈簧27固定在下模脫料頂針墊板21，來控制下模脫料頂針26的運(yùn)動。
其中上模型腔I里上模型腔鑲塊Ia與上模型腔鑲塊固定板Ib連接固定在上模模盒4上，通過上模型腔頂出彈片Ic與上模型腔頂出限位柱ld，控制上模型腔運(yùn)動，開模時使產(chǎn)品先與上模型腔鑲塊Ia部位分離，達(dá)到第一步脫模。
其中上模脫料頂針回位止動柱29與上模脫料頂針回位止動柱控制彈簧30相連接，在模具脫料過程中上模模盒4與下模模盒19進(jìn)行分離，在上模脫料頂針回位止動柱控制彈簧30，驅(qū)動上模脫料頂針回位止動柱29，作用在上模脫料頂針墊板回位柱10上，使其在上模模盒4與下模模盒19進(jìn)行分離一定的距離內(nèi)保持不動，等第一步脫模結(jié)束后，在停止對上模脫料頂針墊板回位柱10控制。在上模脫料墊板頂出彈簧12，驅(qū)動上模脫料頂針墊板6帶動上模脫料頂針11，穿過上模型腔I作用在上模型腔內(nèi)的產(chǎn)品上，使產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)第二步脫模完全脫離上模型腔I。
此時通過下模脫料墊板頂出彈簧27，驅(qū)動下模脫料頂針墊板21帶動下模脫料頂針26，穿過下模型腔13作用在下模型腔內(nèi)的產(chǎn)品上，使產(chǎn)品在模具上完全脫離。
權(quán)利要求
1.一種平面陣列貼片式低能耗環(huán)保型高精密集成電路封裝模具，主要包括上模模盒(4)和下模模盒(19)，在上模模盒(4)上安裝上模型腔(I)、上模注料塊(2)和上模定位塊(3)，在下模模盒(19)上安裝下模型腔(13)、下模型腔擋塊(14)、下模注料塊(15)和下模定位塊(18);其特征是所述下模注料塊(15)中安裝下模注料筒(17)，工作合模時通過上模定位塊(3)與下模定位塊(18)精準(zhǔn)定位，使上模模盒(4)與下模模盒(19)閉合，用多個下模注料桿(16)均勻推進(jìn)綠色環(huán)氧塑料，使綠色環(huán)氧塑料經(jīng)過下模注料筒(17)和上模注料塊(2 )填充到上模型腔(I)當(dāng)中；在所述上模模盒(4 )的下部固定連接上模模盒墊板(7 )與上模盒支撐柱(8 )，在所述下模模盒(19 )的下部固定連接下模模盒墊板(22 )與下模模盒支撐柱(23 );上模脫料頂針(11)通過上模脫料頂針固定板(5 )與上模脫料頂針墊板(6 )連接， 并固定在上模脫料頂針固定板(5)上，控制上模脫料頂針(11)運(yùn)動的上模脫料墊板頂出彈簧(12 )固定在上模脫料頂針墊板(6 )上；下模脫料頂針(26 )通過下模脫料頂針固定板(20 ) 與下模脫料頂針墊板(21)連接，把下模脫料頂針(26 )固定在下模脫料頂針固定板(20 )上， 控制下模脫料頂針(26)運(yùn)動的下模脫料墊板頂出彈簧(27)固定在下模脫料頂針墊板(21) 上。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述一種平面陣列貼片式低能耗環(huán)保型高精密集成電路封裝模具， 其特征是所述上模型腔(I)里安裝上模型腔鑲塊(la)，兩部分配合公差為±0. OOlmm.上模型腔鑲塊(Ia)與上模型腔鑲塊固定板(Ib )連接固定在上模模盒(4 )上，通過上模型腔頂出彈片(Ic)與上模型腔頂出限位柱(Id)控制上模型腔(I)運(yùn)動，開模時使產(chǎn)品先與上模型腔鑲塊(Ia)部位分離，實(shí)現(xiàn)第一步脫模。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述一種平面陣列貼片式低能耗環(huán)保型高精密集成電路封裝模具， 其特征是在模具脫料過程中，所述上模模盒(4)與下模模盒(19)進(jìn)行分離，上模脫料頂針回位止動柱控制彈簧(30)驅(qū)動上模脫料頂針回位止動柱(29)，作用在上模脫料頂針墊板回位柱(10)上，使其在上模模盒(4)與下模模盒(19)進(jìn)行分離一定的距離內(nèi)保持不動， 等第一步脫模結(jié)束后，停止對上模脫料頂針墊板回位柱(10)控制；上模脫料墊板頂出彈簧 (12)驅(qū)動上模脫料頂針墊板(6)帶動上模脫料頂針(11)，穿過上模型腔(I)作用在上模型腔內(nèi)的產(chǎn)品上，使產(chǎn)品完全脫離上模型腔(1)，實(shí)現(xiàn)第二步脫模。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述一種平面陣列貼片式低能耗環(huán)保型高精密集成電路封裝模具， 其特征是所述下模脫料墊板頂出彈簧(27)驅(qū)動下模脫料頂針墊板(21)帶動下模脫料頂針(26)，穿過下模型腔(13)作用在下模型腔內(nèi)的產(chǎn)品上，使產(chǎn)品在模具上完全脫離。
全文摘要
一種平面陣列貼片式低能耗環(huán)保型高精密集成電路封裝模具，其屬于半導(dǎo)體存儲芯片封裝技術(shù)領(lǐng)域，可采用綠色環(huán)保型環(huán)氧樹脂填充原料類別。該類型模具是由多個下模注料桿由壓力機(jī)臺油缸為動力均勻注料，使綠色環(huán)氧塑料經(jīng)過下模注料塊流動到上模注料塊填充到上模型腔內(nèi)的一種新的填充形式，嚴(yán)格控制進(jìn)料的位置，澆口的大小，進(jìn)料的速度與流量來保證填充過程的完整。解決現(xiàn)有模具針對綠色環(huán)氧塑料流動性不好，而產(chǎn)生的積氣、填充不滿、翹曲度大問題。通過模具的脫料機(jī)構(gòu)來解決綠色環(huán)氧塑料的高粘度對模具脫模的影響，而產(chǎn)生的分層或開裂等電特性失效問題。與現(xiàn)有封裝形式模具相比，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品多樣化，提高穩(wěn)定性，在世界性節(jié)能降耗大背景下有特殊意義。
文檔編號B29C45/40GK102983086SQ20121053854
公開日2013年3月20日 申請日期2012年12月14日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月14日
發(fā)明者宋巖 申請人:大連泰一精密模具有限公司