本发明涉及一种用于在半导体器件的模塑工艺之后从表面，特别是模塑复合表面或模塑工具表面，去除薄膜的设备及方法。
背景技术：
使用模塑材料封装半导体器件以保护其中的半导体芯片不受外部环境的影响。封装工艺可包括将半导体芯片安装到支撑表面或衬底（例如晶片或引线框架）上，然后在半导体芯片周围引入模塑材料（例如环氧树脂）以形成模塑的半导体器件。
薄膜辅助模塑（fam）是一种流行的半导体器件封装工艺，该工艺使用离型膜来增强封装工艺。图1是用于执行fam的常规模塑设备100的示意图。模塑设备100包括顶模102和底模104，它们以闭合式构造夹持衬底106，从而形成模塑腔120。在模塑期间，将由模塑材料填充模塑腔120。半导体芯片108安装在衬底106的上表面上，并且离型膜110覆盖模塑腔120中顶模102的内表面。随后，将模塑材料引入模塑腔120以包围半导体芯片108。然后，固化模塑材料使其硬化，从而形成模塑半导体器件。
fam的好处之一是，通过使用离型膜110覆盖模塑腔120中顶模102的内表面，模塑材料不直接接触模塑腔120中顶模102的内表面。因而，模塑材料不会污染顶模102的表面，从而避免在后续模塑步骤之前清洗或调节顶模102的内表面。此外，离型膜110包括弹性材料，其用于在封装工艺期间缓冲模塑设备100中的各个部件，并用于更紧密地密封模塑腔120以提高模塑设备100的真空产生能力。
在封装工艺之后，顶模102与底模104相互分离为开放式构造，此时可以将离型膜110粘附于模塑衬底106的模塑复合表面（如图2a所示），或者粘附于顶模102的下表面（如图2b所示）。从模塑衬底106的模塑复合表面或顶模102的下表面去除离型膜110的一种常规方法涉及在离型膜110与其所粘附的表面之间吹入气流，以便将离型膜110从该表面分离。然而，当模塑材料粘性较高或如果模塑设备100相对较小时，该常规方法则无效。因此，需要提供一种更有效的方法，将离型膜110从其所粘附的表面去除。
技术实现要素：
因此，本发明的目的是寻求提供一种用于在半导体器件模塑工艺之后从表面（例如，模塑复合表面或模塑工具的表面）去除离型膜的设备及方法。
因此，本发明提供了一种用于在对第一模具与第二模具之间的衬底进行模塑之后从模塑系统中去除使用过的离型膜的设备，所述模塑系统包括所述第一模具和所述第二模具，在模塑期间，所述衬底与所述使用过的离型膜相接触，所述设备包括：夹具组件，当所述第一模具和所述第二模具打开并且所述模塑系统布置为开放式构造时，所述夹具组件能够在所述模塑系统外部的收缩位置与所述第一模具和所述第二模具之间的空间中的伸展位置之间往复移动；托架机构，所述夹具组件安装在所述托架机构上，所述托架机构能够操作用于将所述夹具组件朝着所述第一模具或所述第二模具移动，直到所述夹具组件与所述使用过的离型膜相接触为止；以及致动器，其用于驱动所述夹具组件以夹持所述使用过的离型膜的一部分；其中，所述托架机构还能够操作用于在所述夹具组件夹持住所述使用过的离型膜的同时将所述夹具组件从所述第一模具或所述第二模具移开，从而从所述模塑系统去除所述使用过的离型膜。
通过说明书部分、所附权利要求书以及附图，这些以及其他特征、方面和优点将得到更好的理解。
附图说明
现在将参考附图仅通过示例来描述本发明的实施例，其中。
图1是用于执行fam的传统模塑设备的示意性正视图。
图2a和图2b分别示出了粘附于模塑衬底的模塑复合表面的离型膜和粘附于顶模的下表面的离型膜。
图3是根据本发明优选实施例的fam设备的示意性正视图。
图4a和图4b分别示出了朝顶模向上定向的夹具组件和朝底模向下定向的夹具组件。
图5a和图5b分别示出了向上定向的夹具组件和向下定向的夹具组件。
图6a至图6f示出了使用向上定向的夹具组件去除一定长度的薄膜的方法。
图7a至图7f示出了使用向下定向的夹具组件去除一定长度的薄膜的另一种方法。
附图中，相同部件由相同的附图标记表示。
具体实施方式
图3是根据本发明的优选实施例的呈fam设备200形式的模塑系统的示意性正视图。fam设备200包括模塑组件202和托架或机器人组件204。
模塑组件202或模塑工具包括相对于彼此可移动的诸如顶模210的第一模具和诸如底模212的第二模具。顶模210和底模212可移动为闭合式构造，其中，在顶模210和底模212之间形成模塑腔。顶模210的顶模表面214正对底模212的底模表面216。在对衬底进行模塑时，顶模表面214和底模表面216可操作用于夹持衬底并在闭合式构造中向衬底施加夹持压力。
可以将衬底定位并夹持于顶模210和底模212之间，衬底包括安装在其上的将通过fam设备200封装的半导体芯片。衬底上的半导体芯片通常位于闭合式构造的模塑腔内。可以将衬底固持于顶模210上，并提供一定长度的薄膜以覆盖与衬底相对的底模表面216。或者，可以将衬底固持于底模212上，并提供一定长度的薄膜以覆盖与衬底相对的顶模表面214。可以将模塑料引入模塑腔中以包围所述模塑组件202的闭合式构造中的半导体芯片。
顶模210和底模212可以从闭合式构造彼此移开至开放式构造，在开放式构造中，顶模210与底模212相互分离，如图3所示。在完成封装或模塑工艺循环之后，可以将顶模210和底模212从闭合式构造移动至开放式构造。此时，应该将一定长度的使用过的离型膜从其所粘附的表面上分离，然后，可以从顶模210与底模212之间去除模塑衬底。之后，可将新的未模塑衬底和一定长度的新薄膜定位在顶模表面214和底模表面216的预定位置处，为随后的封装工艺循环做准备。
托架或机器人组件204包括用于驱动托架机构的托架或机器人电动机220，托架机构可以为机械臂222或其他类型的输送系统；以及附接并安装到机械臂222远端的夹具组件224。在模塑系统的开放式构造中，机器人电动机220可以将机械臂222从远离模塑组件202的收缩位置驱动至伸展位置，在该伸展位置，夹具组件224位于顶模210和底模212之间，如图3所示。机器人电动机220还可以将机械臂222往复驱动至收缩位置，使得机械臂222和夹具组件224不再位于顶模210和底模212之间，顶模210和底模212可自由移动成模塑系统的闭合式构造。夹具组件224能够操作以夹持在模塑循环中已经使用的一定长度的薄膜，并将其从其已粘附的表面剥离。
图4a和图4b分别示出了朝顶模210向上定向的夹具组件224和朝底模212向下定向的夹具组件224。当使用过的离型膜粘附于顶模210时，夹具组件224可以朝顶模210向上定向，反之，当使用过的离型膜粘附于底模212时，夹具组件224可以朝底模212向下定向。
图5a和图5b分别示出了向上定向的夹具组件224和向下定向的夹具组件224。夹具组件224包括细长主体242以及从细长主体242垂直延伸的第一夹具指状件230和第二夹具指状件232。第一夹具指状件230和第二夹具指状件232均包括悬臂主体240，该悬臂主体240具有附接至夹具组件224的细长主体242的连接端，以及自由端。第一夹具指状件230和第二夹具指状件232还包括位于其悬臂主体240的自由端的弹性尖端244。如果夹具组件224朝顶模210向上定向（如图4a和图5a所示），则第一夹具指状件230和第二夹具指状件232的弹性尖端244指向顶模210，如果夹具组件224朝底模212向下定向（如图4b和图5b所示），则第一夹具指状件230和第二夹具指状件232的弹性尖端244指向底模212。特别地，在一个优选实施例中，弹性尖端244可互换地被配置为指向顶模210或底模212。
这些弹性尖端244可具有高摩擦表面纹理（high-frictionsurfacetextures），当高摩擦表面纹理与薄膜接触时，可以有效地接合并夹持薄膜。第一夹具指状件230的悬臂主体240平行于第二夹具指状件232的悬臂主体240布置，并且当它们相对移动时，通常保持彼此平行。然而，其他构造也是可能的，例如，第一夹具指状件230和第二夹具指状件232的悬臂主体240可在其自由端处朝彼此会聚。
在一个构造中，第一夹具指状件230或第二夹具指状件232是固定的，而另一个是可移动的，并且在可选构造中，第一夹具指状件230和第二夹具指状件232可相对于彼此移动。通过包括进气口236和出气口238的致动器234（例如，气动致动器）驱动第一夹具指状件230和第二夹具指状件232。致动器234可以从进气口236吸入空气，以将第一夹具指状件230和第二夹具指状件232相互移开至打开位置，并通过出气口238排出空气，以将第一夹具指状件230和第二夹具指状件232一起移动至夹持位置。夹具组件224还包括传感器246，例如，接近传感器（其可以位于一个或两个夹具指状件230、232上），传感器用于在致动器234驱动夹具指状件230、232以夹持或夹紧使用过的离型膜208之前检测第一夹具指状件230和第二夹具指状件232是否与使用过的离型膜208相接触。传感器246还可以检测第一夹具指状件230和第二夹具指状件232是否已经成功夹持或夹紧薄膜。
使用夹具组件224将使用过的离型膜208从其所粘附的表面分离的优点是，由于夹具组件224可以更加牢固地夹持使用过的离型膜208，因此借由夹具组件224的机械夹持比常规方法更有效。
图6a至图6f示出了使用向上定向的夹具组件224去除一定长度的使用过的离型膜208的方法。图6a示出了处于开放式构造的顶模210和底模212，在该构造中，它们彼此分离开。例如通过真空吸附将模塑衬底206靠着顶模表面214保持于顶模210上。将该长度的使用过的离型膜208粘附于模塑衬底206的模塑复合表面上。尽管图6a至图6f示出了粘附于模塑衬底206的模塑复合表面的使用过的离型膜208，但如果使用过的离型膜208粘附于顶模表面214，则可以执行这种使用向上定向的夹具组件224去除使用过的离型膜208的方法。
如图6b所示，机器人电动机220将机械臂222驱动至伸展位置，使得向上定向的夹具组件224设置在顶模210和底模212之间。第一夹具指状件230和第二夹具指状件232分开定位于打开位置。
机械臂222朝着顶模210向上移动夹具组件224，直到夹具组件224与该长度的使用过的离型膜208相接触，如图6c所示。当第一夹具指状件230和第二夹具指状件232仍然分开定位于打开位置时，弹性尖端244与使用过的离型膜208相接触。
当弹性尖端244与使用过的离型膜208相接触的同时，致动器234将第一夹具指状件230和第二夹具指状件232朝向彼此移动。当第一夹具指状件230和第二夹具指状件232朝向彼此移动的同时，第一夹具指状件230和第二夹具指状件232的弹性尖端244开始夹紧使用过的离型膜208。当夹具组件224已经移动至闭合位置时，第一夹具指状件230和第二夹具指状件232已经夹持或夹紧使用过的离型膜208的一部分，如图6d所示。传感器246检测夹具组件224是否已经成功夹持使用过的离型膜208。如果传感器246检测到夹具组件224未能夹持使用过的离型膜208，则夹具组件224可以反复尝试夹持使用过的离型膜208预定次数，然后，若最终仍未能成功夹持离型膜208，则发出警报以警告操作员。
在夹具组件224成功夹持使用过的离型膜208之后，机械臂222从顶模210向下移动到顶模210和底模212之间的更中心位置，如图6e所示。当夹具组件224移动到更中心位置时，第一夹具指状件230和第二夹具指状件232保持在闭合位置，夹持使用过的离型膜208。随后，机器人电动机220朝着收缩位置驱动机械臂222，从而将该长度的离型膜208从其所粘附的表面（无论是模塑衬底206的模塑复合表面还是顶模表面214）剥落和分离。由此，通过夹具组件224将使用过的离型膜208从模塑系统中去除。
图7a至图7f示出了使用向下定向的夹具组件224去除一定长度的薄膜208的方法。除了夹具组件224向下定向并且使用过的离型膜208是粘附于底模212上的模塑衬底206上之外，该方法类似于图6a至图6f示出的方法。图7a示出了处于开放式构造的顶模210和底模212。模塑衬底206靠着底模表面216保持于底模212上。使用过的离型膜208粘附于模塑衬底206的表面。尽管图7a至图7f示出的是粘附于模塑衬底206表面的使用过的离型膜208，但如果使用过的离型膜208是粘附于底模表面216的，则也可以执行这种使用向下定向的夹具组件224去除一定长度的薄膜208的方法。
如图7b所示，机械臂222移动至伸展位置，以便将向下定向的夹具组件224设置在顶模210和底模212之间。然后，机械臂222竖直向下移动，直到夹具组件224的弹性尖端244与使用过的离型膜208相接触，如图7c所示。
当弹性尖端244与使用过的离型膜208相接触时，第一夹具指状件230和第二夹具指状件232朝向彼此移动。当夹具组件224已经移动至闭合位置时，第一夹具指状件230和第二夹具指状件232已经夹持或夹紧使用过的离型膜208的一部分，如图7d所示。传感器246检测夹具组件224是否已成功夹持使用过的离型膜208。
在夹具组件224已经成功夹持使用过的离型膜208之后，机械臂222离开底模212竖直向上移动至顶模210与底模212之间的更中心位置，如图7e所示。随后，夹具组件224朝缩回位置移动，从而将该长度的离型膜208从其所粘附的表面（例如模塑衬底206的模塑复合表面或底模表面216）上剥落并分离。
尽管已参照某些实施例对本发明进行了相当详细的描述，但其他实施例也是可能的。
例如，第一夹具指状件230和第二夹具指状件232可以通过绕共同枢轴线或旋转轴线转动而相对于彼此移动，该运动类似于一把钳子的两个臂的运动。此外，旋转机构（未示出）可以结合于夹具组件224和机械臂222之间的接口处，使得夹具组件224的方向不是固定的，而是可以在向上定向和向下定向之间转动。
因此，所附权利要求书的精神和范围不应局限于本文所包含的实施例的描述。
1.一种用于在对第一模具与第二模具之间的衬底进行模塑之后从模塑系统去除使用过的离型膜的设备，所述模塑系统包括所述第一模具和所述第二模具，在模塑期间，所述衬底与所述使用过的离型膜相接触，所述设备包括：
夹具组件，当所述第一模具和所述第二模具打开并且所述模塑系统布置为开放式构造时，所述夹具组件能够在所述模塑系统外部的收缩位置与所述第一模具和所述第二模具之间的空间中的伸展位置之间往复移动；
托架机构，所述夹具组件安装在所述托架机构上，所述托架机构能够操作以朝着所述第一模具或所述第二模具移动所述夹具组件，直到所述夹具组件与所述使用过的离型膜相接触为止；以及
致动器，其驱动所述夹具组件以夹持所述使用过的离型膜的一部分，
其中，所述托架机构还可操作用于在所述夹具组件夹持住所述使用过的离型膜的同时将所述夹具组件从所述第一模具或所述第二模具移开，从而从所述模塑系统去除所述使用过的离型膜。
2.根据权利要求1所述的设备，其中，所述夹具组件包括至少一个夹具指状件，所述至少一个夹具指状件从所述夹具组件的细长主体延伸，以夹紧所述使用过的离型膜的一部分。
3.根据权利要求2所述的设备，其中，所述至少一个夹具指状件包括悬臂主体，所述悬臂主体具有附接至所述细长主体的连接端。
4.根据权利要求3所述的设备，其中，所述夹具组件包括第一夹具指状件和第二夹具指状件，并且所述悬臂主体被配置为朝着所述第二夹具指状件移动所述第一夹具指状件。
5.根据权利要求4所述的设备，其中，所述第一夹具指状件和所述第二夹具指状件相互平行地布置，并且当所述第一夹具指状件朝着所述第二夹具指状件移动时，保持彼此平行。
6.根据权利要求4所述的设备，其中，所述第二夹具指状件是固定的，而所述第一夹具指状件是可移动的。
7.根据权利要求2所述的设备，其中，所述至少一个夹具指状件还包括弹性尖端，所述弹性尖端位于所述夹具指状件的自由端处以接触所述使用过的离型膜。
8.根据权利要求7所述的设备，其中，所述弹性尖端被配置为指向所述第一模具或所述第二模具。
9.根据权利要求8所述的设备，其中，所述弹性尖端可互换地被配置为指向所述第一模具或所述第二模具。
10.根据权利要求7所述的设备，其中，所述弹性尖端具有高摩擦表面纹理。
11.根据权利要求2所述的设备，其中，所述致动器被配置为驱动所述至少一个夹具指状件移动。
12.根据权利要求11所述的设备，其中，所述致动器包括气动致动器，所述气动致动器包括空气出口，所述空气出口可操作用于排出空气，以便所述至少一个夹具指状件夹持所述使用过的离型膜的一部分。
13.根据权利要求11所述的设备，还包括位于所述夹具指状件上的传感器，所述传感器被配置为检测所述夹具指状件是否已经成功夹持所述使用过的离型膜。
14.根据权利要求13所述的设备，其中，所述传感器还被配置为在所述致动器驱动所述夹具指状件移动以夹持所述使用过的离型膜之前，检测所述夹具指状件是否与所述使用过的离型膜相接触。
技术总结