專利名稱：芯片插接模塊的封裝方法及實施該方法所用的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及據(jù)權(quán)利要求1中前序部分的方法，以及據(jù)權(quán)利要求7中前序部分的設(shè)備。
包含至少一個存儲器芯片和/或微處理機芯片的無源和有源芯片插件的需用量日益激增。典型的例子就是所謂的電話卡。在制造芯片插件時，要制成一個芯片插件模塊，將其插入芯片插件體的凹槽內(nèi)，并在其中固定。為了避免因外界影響所造成的數(shù)據(jù)資料損耗或毀壞，必須使制成的芯片插件經(jīng)受嚴格的檢驗。例如進行機械強度試驗，包括沿長度方向與沿寬度方向偏轉(zhuǎn)的彎曲試驗，以及扭轉(zhuǎn)試驗。典型的損傷為集成電路組件的載體斷裂；芯片插件模塊從與其結(jié)合的芯片插件插座體中脫落出來；或者集成電路組件斷裂。因此，芯片插件的機械負載能力還取決于構(gòu)成封裝的澆鑄材料，以及在芯片插件模塊與集成電路芯片插件之間的連接區(qū)的質(zhì)量。對于連接區(qū)的質(zhì)量來說，重要的是，芯片插件模塊絕不能超過預(yù)定的最高厚度，從而在封裝時，芯片插件模塊可以精確地配合在芯片插件體的凹槽中，并可以按規(guī)定固定，而不會使接觸表面相對于相鄰表面突出或后退。因此，封裝體必須具有確定的形狀，確定的大小和較好的附著性，而且，在大規(guī)模生產(chǎn)中，也能按穩(wěn)定不變的形狀及大小制出。
在美國專利US4962415(圖6)所描述的已知方法中，把一個預(yù)先放置在由多個相互連接的載體所組成的載體帶上的集成電路組件用導(dǎo)線使其與接觸表面相連，然后，分別用一滴液體澆鑄材料將其覆蓋。該澆鑄材料展開并封住導(dǎo)線、所謂的焊接島，可能還有集成電路組件。為了保證模塊有預(yù)先規(guī)定的厚度，有時需將固化的澆鑄材料進行附加的切削加工。載體必須具有結(jié)構(gòu)上所需要的通孔(以達到連通接觸)或者加工時所需要的孔洞和小孔(根據(jù)加工和根據(jù)加工時的誤差)，使?jié)茶T材料能在封裝區(qū)域內(nèi)不受控制地流入上述孔洞中，甚至從其流過。從多方面考慮，這是不利的。為了能形成一定形狀和大小的封裝體，澆鑄材料必須以預(yù)定的劑量供入。如果澆鑄材料不受控制地流入，有時不受控制地流過，則會根據(jù)各自的具體情況，形成不同大小和不同形狀的封裝件。此外，還存在這樣的危險，即由于澆鑄材料在某些地方過多流失，會使實際上被埋入的元件在模件上不受約束。最后，由于接觸表面被流過的澆鑄材料弄臟，需要有事后的清潔工作，或者會導(dǎo)致高的廢品。還有，如果模塊在其中封裝的設(shè)備被弄臟，就會影響工作過程。
本發(fā)明的任務(wù)是提供開始時所述的那種方法，以及實施該方法所用的設(shè)備。根據(jù)本發(fā)明的方法和設(shè)備，能夠用簡單的方式達到所希望的芯片插件模塊尺寸及高質(zhì)量的封裝體，而且能避免接觸表面被澆鑄材料弄臟。根據(jù)本發(fā)明權(quán)利要求1的方法和權(quán)利要求7的設(shè)備，可以完成本發(fā)明所提出的任務(wù)。
根據(jù)本方法，可以以對成本有利的方式，即使在大量生產(chǎn)中，也可以不需要后續(xù)加工保持芯片插件模塊的預(yù)先規(guī)定的尺寸，并做出相同形狀和大小的高質(zhì)量的封裝體。由于澆鑄材料受到阻止，不會以無控制的方式通過載體中的孔洞流失，不會發(fā)生接觸表面以及設(shè)備被弄臟的情況。當(dāng)孔洞中的澆鑄材料通過輻射處理固化到一定程度時，就封住該孔洞。最好采用能通過紫外線光固化的澆鑄材料，因為它幾乎是自發(fā)地激化的，這樣，在連接區(qū)域就幾乎不會產(chǎn)生熱量(使用帶濾光器的輻射源)，這對由熱塑材料制成的芯片插件體和模塊是有利的。經(jīng)過輻射處理后，孔洞會迅速被封住，這是因為，為了可靠地封住孔洞，只需要對少量的澆鑄材料進行輻射處理。輻射可以從接觸表面，或者從封裝側(cè)，或者從兩側(cè)作用。由于孔洞迅速地被封住，因此，對此所需要的那部分澆鑄材料的量基本上與存在的孔洞的大小和數(shù)量無關(guān)，所以，按原則選定的總劑量即使在大量生產(chǎn)中，也能導(dǎo)致同樣的封裝。
在封裝時，在設(shè)備中，通過輻射線處理使正在進入或者已經(jīng)進入孔洞的澆鑄材料固化，直至將孔洞封住。只要采用預(yù)先調(diào)節(jié)好的澆鑄材料劑量，就會制出具有預(yù)定形狀和大小的封裝體。也可避免接觸表面或/和支承表面被弄臟。在大批量生產(chǎn)中，還可以用高生產(chǎn)率制出實際上相同的封裝體，即使每個載體的停留時間較短，封裝體中的全部澆鑄材料還沒有完全固化。它可以利用稀液體狀態(tài)的，因而能迅速并精確加工的澆鑄材料，即使對于在其封裝區(qū)域內(nèi)具有有意的或偶然的大小和/或許多孔洞的載體。
雖然已經(jīng)知道，具有大孔洞的載體可以通過用膠帶粘貼進行預(yù)處理，并在封裝體固化以后，除去膠帶。然而，這在大批量生產(chǎn)中是不能接受的處理方法。
在根據(jù)權(quán)利要求2的另外一個方法中，首先，在用第二劑量使封裝體達到其最終大小和形狀以前，通過澆鑄材料的固化封住孔洞。此時，第一劑量要這樣加入，即它只是將孔洞可靠地封住，而封裝的主體部分由第二劑量形成，或者是用第一劑量已形成封裝體的大部分，而第二劑量則只用于進一步精細調(diào)節(jié)封裝體的大小和形狀。
在根據(jù)權(quán)利要求3的另一個方法中，在接著用一個稀液體狀態(tài)的澆鑄材料實現(xiàn)所希望的封裝體形狀和大小之前，用粘液體狀態(tài)的澆鑄材料封住每一個孔洞。
根據(jù)權(quán)利要求4，特別合適的是輻射線從載體的接觸表面開始，因為采用這個方法，就可以迅速阻止?jié)茶T材料通過孔洞進入和流過，并將孔洞可靠地封住。
根據(jù)權(quán)利要求5，將采用輻射作用，它可以使每次加入的澆鑄材料迅速堅固，而同時既不會對載體也不會對電子元件造成損害。
根據(jù)權(quán)利要求6，有另一個特別重要的方法。通過施加有控制的壓力，也可以在用稀液體狀態(tài)的澆鑄材料時，阻止?jié)茶T材料通過孔洞的流過傾向。這種施加壓力的方法，對于輻射作用來說是一個重要的輔助措施。但是，以下考慮也是十分重要的，即在這一技術(shù)中，慣常施加負壓，以便在封裝過程中使載體定位，此時，負壓通常傳到封裝區(qū)域下方的接觸表面上，同時增強的澆鑄材料則通過孔洞被吸入。如果在封裝區(qū)域中形成壓力平衡，或者甚至于形成過壓，就會抵制這一傾向，因而用于封住孔洞的輻射能用準確地重現(xiàn)的方式作用于載體，而且不會受到這種影響的影響。
根據(jù)權(quán)利要求8的本設(shè)備的實施例中的設(shè)備具有簡單的結(jié)構(gòu)形式，這是由于輻射源安置在支承面下方。此外，輻射作用至少能得到澆鑄材料的局部固化，這樣，就可以導(dǎo)致短的作業(yè)周期。實際上就排除了滲入的澆鑄材料將接觸表面或者支承表面弄臟的可能性。
根據(jù)權(quán)利要求9所用的輻射源以合理的能源消耗工作，而且不會對載體及電子元件造成損害。
根據(jù)權(quán)利要求10，通過通風(fēng)連接，或是調(diào)節(jié)作用在接觸表面上的環(huán)境壓力，或是甚至產(chǎn)生負壓，前者適用于負壓—壓緊裝置，此時還可以將負壓作用至封裝區(qū)域下方，后者可以阻止?jié)茶T材料流過或者把澆鑄材料壓回去。
在采用過壓時，根據(jù)權(quán)利要求11的實施例特別適用，因為在被封閉的空腔中，只要用很少的能量消耗，就可以保持恒定的壓力頭。
根據(jù)權(quán)利要求12的實施例，在封裝過程中可以保證載體精確地定位。即使抽吸通道持續(xù)地用負壓供氣，在封裝區(qū)域下方的接觸表面也可以通過有意識地控制的壓力平衡或過壓免除壓緊裝置的負壓的干擾性影響。
據(jù)權(quán)利要求13的實施例，通過劑量控制裝置，首先只提供一個劑量的澆鑄材料，用它封住孔洞。而封裝體的最終形狀和大小則用第二劑量做成。用這種方法，可以得到具有相同形狀和大小能精確地復(fù)現(xiàn)的封裝。
根據(jù)權(quán)利要求14的另一個實施例，兩個劑量分別由分開的劑量閥門供應(yīng)。這時，根據(jù)權(quán)利要求15，為了封住孔洞，最好加入粘液體狀態(tài)的澆鑄材料或者能使孔洞迅速和可靠地封住的澆鑄材料，而第二劑量澆鑄材料要如此加入，即用它來將電子元件以所希望的方式埋入，并得到具有理想大小和形狀的封裝體。
下面將根據(jù)


本發(fā)明的實施情況。附圖1示意地示出了一個用于封裝芯片插件模塊的裝置的局部剖視圖，其中用虛線描述其細節(jié)變化。
圖中的欲封裝的芯片插件—模塊M是由若干個芯片插件模塊所組成的帶的一部分。該模塊M由平面形載體C制成，最好由非金屬材料制成，它在附圖1中沒有詳細示出指向下方的接觸表面，而是示出了彼此隔離的接觸地帶。在載體C的上方必要時在窗框范圍內(nèi)，安置集成電路組件6，它用導(dǎo)線7或是與接觸表面9及在該處的接觸區(qū)域直接連接(直通接觸)，或者與裝在封裝側(cè)的接觸區(qū)域連接，而該接觸區(qū)域是與接觸地帶電導(dǎo)連接的(圖中未示出)。在模塊M上形成具有一定形狀和大小的封裝體1，它在所示的實施例中具有圓形山頂8的形狀，它埋沒了集成電路組件6，導(dǎo)線7，以及在封裝側(cè)的接觸區(qū)域，而且在封裝側(cè)粘附在載體C上。上述封裝體1是用澆鑄材料，最好是一種能輻射固化的樹脂做成的，該材料用劑量裝置5提供。
用于封裝的設(shè)備呈現(xiàn)如一個臺面T，它包括一個平的支承面10，借助于壓緊裝置N，模塊可按預(yù)定的位置在其上定位。在所示實施例中，該壓緊裝置N具有可以用機械上下移動的壓緊器12，以及在臺面T內(nèi)的抽吸通道11，借助于通道，可以把由多個模塊組成的帶子和欲封裝的模塊M吸住在支承面10上，并使其定位。抽吸通道11與未在圖中顯示的真空裝置相連通，并有節(jié)奏地抽真空。也可以設(shè)想，或是只設(shè)置壓緊器12，或是只設(shè)置抽吸通道11。
位于模塊M的封裝區(qū)域的下方，在臺面T內(nèi)設(shè)有空腔2，2a。上方的空腔2做成平的凹陷，其輪廓形成了精確限定的用于模塊的抽吸區(qū)域的邊界?？涨?與向下延伸的較小的空腔2a相聯(lián)接，在空腔2a內(nèi)或其下方裝有輻射源4，例如紫外線輻射器，一俟把模塊M放在支承面10上面，輻射源就用輻射線4a照射封裝區(qū)域下方的接觸表面9。空腔2，2a與通風(fēng)通道3相連通，通風(fēng)通道3或者與外界連通，以達到壓力平衡，或者與壓力源Q相連通(如虛線所示)，以便在接觸表面9上形成預(yù)定的過壓。
載體C上具有可貫穿到接觸表面9的孔洞L，該孔洞L是由于結(jié)構(gòu)上的需要(用于連通接觸)或加工時的需要(小孔、孔洞或開口)而設(shè)置的。該孔洞L可以具有不同的大小，形狀以及有選擇的分布。
圖1的劑量裝置5是一個有節(jié)奏地打開的劑量閥5a，該閥與示意地表示的劑量控制裝置13相連接，并與其如此動作，以致對每個封裝體給予預(yù)定劑量的澆鑄材料。澆鑄材料由儲料槽14供出，并以液體狀態(tài)存在。該劑量閥門5a可以在任意方向調(diào)節(jié)(如箭頭所示)，以便使?jié)茶T材料能自由澆注到封裝區(qū)域內(nèi)，從而使集成電路組件6和導(dǎo)線7能埋入，而且能將封裝體1調(diào)節(jié)至預(yù)定的高度。在施加液體狀澆鑄材料時，它也流入孔洞L中。但是經(jīng)過輻射處理，流入的澆鑄材料固化，并且如此迅速地封住孔洞，以致不會有澆鑄材料在接觸表面9上向下流動或不受控制地滲透。澆鑄材料通過孔洞L在重力作用或毛細管作用下流動的傾向，還進一步受到作用于接觸表面9上的壓力(與外界的壓力平衡或過壓)的抵制。這時可以這樣進行，即澆鑄材料已經(jīng)在每個孔洞L的上部孔口上固化，或者只有少量的澆鑄材料能夠流進孔洞L中，或者在流出孔洞以前該澆鑄材料就直接在孔洞的下部孔口上固化。
也可以把輻射源4設(shè)置在封裝側(cè)。此外，也可以進一步設(shè)想，不僅可以在支承面10的下方，而且也可以在封裝區(qū)域的上方至少安置一個輻射源。還可以在載體C上方的封裝區(qū)域內(nèi)建立負壓，以便能抵制澆鑄材料的流過傾向。
本發(fā)明的方法還可以有各種變型。澆鑄材料的劑量可以一次加入，其中，進入到孔洞L中的澆鑄材料立即固化。然后，使封裝體1在別處以常規(guī)方法固化。另一個方法是可以首先只把第一次的劑量加進去，并經(jīng)過輻射處理封住孔洞L，然后，加入第二次的劑量，以便形成最終的封裝體形狀。這樣，為了只是封住孔洞，第一次的劑量就可較少些。但是還可以設(shè)想，把第一次的劑量選得如此充足，以便形成初步的封裝體，然后用第二次的劑量形成最終的封裝體形狀。此外，還可以利用兩個劑量閥門5a，5b，用它們從裝有不同的澆鑄材料的澆鑄材料儲料槽提供澆鑄材料。為了封住孔洞L，可以使用一種粘液體狀的和易固化的澆鑄材料，而選擇稀液體狀的澆鑄材料作為第二次劑量，以便能夠精確控制最終封裝體的形狀與大小。也可以設(shè)想反過來進行，即首先用流動性極好的澆鑄材料封住孔洞，然后，加入粘液體狀的澆鑄材料作為第二次劑量。
為了制備封裝體，應(yīng)該有一個停頓時間，該停頓時間在一秒的幾分之一至數(shù)秒之間持續(xù)。以后，封裝體的最終固化可以在別處以更長的時間完成。為了在抽吸通道11和通風(fēng)通道3之間達到無懈可擊的密封，而且也為了能可靠地保持模塊，可以在支承面10上安置一個密封的表面墊層，例如一個塑料墊層或其類似物，它同時保證易損害的接觸表面9受到細心的對待。
如前所述，封裝可以用一個步驟或多于一個步驟完成，其中，每一次加入到孔洞中的澆鑄材料是如此快地固化，以致孔洞被封住，沒有澆鑄材料向下流過。在大批量生產(chǎn)中，也可以通過輻射處理，采用或不采用壓力控制，用經(jīng)過調(diào)節(jié)的澆鑄材料劑量形成具有預(yù)定形狀和大小的封裝體，這是因為，并沒有澆鑄材料不受控制地流失。在用多個步驟制造封裝體的時候，封裝體能夠達到很高的精確度，特別是當(dāng)使用不同調(diào)節(jié)的澆鑄材料時。作為值得最求的附加效果，封裝體與載體C之間可以形成極為有效的形鎖接合，因為只有受控制地流入孔洞中的澆鑄材料可在其中固定。這樣，在受到彎曲負荷時，在封裝體的臨界邊界區(qū)域范圍內(nèi)提高封裝體從載體C上分離的阻抗力。
當(dāng)封裝體的高度不大時，宜使用密度不大于1.5g/cm3的澆鑄材料。當(dāng)封裝體高度較高，而且載體上有直徑較大的孔洞時，則相反，宜使用其密度大于1.5g/cm3的澆鑄材料。其粘度應(yīng)大于4000-mPas，并以10000-30000mPas為宜。當(dāng)封裝高度較高，而且載體上有較大直徑的孔洞時，則相反，宜適用其密度大于1.5g/cm3的澆鑄材料。其粘度應(yīng)大于4000毫泊，并以10000-30000毫泊為宜。
權(quán)利要求
1.用規(guī)定劑量加入的能固化的液體狀態(tài)的澆鑄材料，對芯片插件模塊進行單側(cè)封裝的方法，其中，該芯片插件模塊具有接觸表面，至少一個集成電路組件和使集成電路組件與接觸表面連接的導(dǎo)線，以及在封裝區(qū)域內(nèi)能貫通到接觸表面的按結(jié)構(gòu)需要有意設(shè)置和/或按加工需要偶然設(shè)置的孔洞，其特征在于，流進上述孔洞內(nèi)的液體狀澆鑄材料由于受輻射作用而硬化，從而堵塞封住孔洞，由此阻止?jié)茶T材料從接觸表面上敞開的孔洞的孔口流出。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，為了封住上述孔洞，加入第一劑量的澆鑄材料，然后，當(dāng)孔洞封住時，至少再加入第二劑量的澆鑄材料。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，加入比第二劑量還要粘滯的第一劑量液體狀澆鑄材料。
4.根據(jù)權(quán)利要求1—3中之一所述的方法，其特征在于，流入孔洞中的澆鑄材料受到從載體的接觸表面?zhèn)葋淼妮椛渥饔谩?br> 5.根據(jù)權(quán)利要求1—4中之一所述的方法，其特征在于，用一定波長的紫外線對澆鑄材料的聚合反應(yīng)進行輻射處理。
6.根據(jù)權(quán)利要求1—5中之一所述的方法，其特征在于，在此方法中，加入到孔洞中的澆鑄材料要將接觸表面一側(cè)所受的壓力與封裝側(cè)所受的壓力調(diào)整成形成壓力平衡或是在接觸表面上形成過壓。
7.加入可硬化的液體狀澆鑄材料，對芯片插件模塊進行單側(cè)封裝的設(shè)備，其中，每個芯片插件模塊具有一個平的有接觸表面的載體，至少一個集成電路組件和使集成電路組件與接觸表面相連的導(dǎo)線，以及在封裝區(qū)域內(nèi)能貫通到接觸表面的按結(jié)構(gòu)需要有意設(shè)置和/或按加工需要偶然設(shè)置的孔洞，該設(shè)備具有用于使載體固定定位的支承表面，至少有一個用于向封裝區(qū)域加入澆鑄材料的劑量裝置，其特征在于，在位于封裝區(qū)域下方的支承表面(10)內(nèi)，設(shè)置了一個空腔(2，2a)，而該封裝區(qū)域是在支承表面(10)上可與接觸表面(9)一起被固定定位的載體(C)所形成的，而且還設(shè)置了至少一個能對準載體(C)的輻射源(4)，用該輻射源至少能發(fā)射出能使流入到孔洞(L)中的澆鑄材料固化的輻射線(4a)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的設(shè)備，其特征是，輻射源(4)置于支承表面(10)的下方，而且對準在空腔(2，2a)中的載體(C)。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的設(shè)備，其特征是，把紫外線光源安置成在空腔(2，2a)內(nèi)或緊挨著該空腔。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的設(shè)備，其特征是，該空腔(2，2a)通過至少一個通風(fēng)通道(3)與外界空氣或與一個壓力源(Q)相連通。
11.根據(jù)權(quán)利要求7—10中之一所述的設(shè)備，其特征是，接觸表面(9)的空腔(2，2a)被擋住而封閉。
12.根據(jù)權(quán)利要求7—11中之一所述的設(shè)備，其特征是，設(shè)置一個用于載體(C)的壓緊裝置(N)，它有可以從上方往下降的壓緊器12或/和在空腔(2，2a)外部的導(dǎo)向支承表面(10)的抽吸通道(11)。
13.根據(jù)權(quán)利要求7所述的設(shè)備，其特征是，在支承表面(10)的上方設(shè)置了至少一個用于液體狀態(tài)的澆鑄材料的劑量閥門(5a，5b)，它與劑量控制裝置(13)相連接，每次相繼地給出一第一劑量和一第二劑量。
14.根據(jù)權(quán)利要求7所述的設(shè)備，其特征是，設(shè)置了用于每次給出第一劑量的澆鑄材料的第一劑量閥門(5a)和用于每次給出第二劑量的澆鑄材料的第二個劑量閥門(5b)。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的設(shè)備，其特征是，第一和第二劑量閥門(5a，5b)可以由第一和第二澆鑄材料供料槽(14)供料，在兩個供料槽中存有具有不同標(biāo)定和/或粘度和/或固化特征的澆鑄材料。
全文摘要
在一種用可固化的液體狀澆鑄材料對芯片插件模塊進行單側(cè)封裝的方法中，流入貫穿到芯片插件模塊的接觸表面的孔洞內(nèi)的澆鑄材料在封閉該孔洞時由于輻射作用而固化，從而阻止其從位于接觸表面上的孔口流出。在用于實施本方法的設(shè)備中，設(shè)有大約位于封裝區(qū)域下方的支承表面中的一個空腔，而該封裝區(qū)域由在支承表面上可與接觸表面一起被固定定位的載體形成；和至少一個能對準載體的輻射源，用該輻射源至少能發(fā)射出使流入到孔洞中的澆鑄材料固化的輻射線。
文檔編號G06K19/077GK1130804SQ9512169
公開日1996年9月11日 申請日期1995年12月15日 優(yōu)先權(quán)日1994年12月15日
發(fā)明者福蘭克·T·舒密特, 露茲·舒羅菲爾 申請人:奧頓伯格數(shù)據(jù)系統(tǒng)公司