一种真空贴膜夹具和真空贴膜装置的制作方法

1.本实用新型涉及半导体器件封装制造技术领域，具体涉及一种真空贴膜夹具和真空贴膜装置。


背景技术：

2.现代武器装备正向高频化、小型化方向发展，在半导体器件封装制造过程中，军用产品要求采用高可靠性的封装工艺，尤其是良好的气密性，可以在恶劣条件下满足使用要求。例如在saw和fbar滤波器的芯片级封装工艺中，需要在芯片倒装后，将一种有机薄膜材料覆盖在芯片周围，从而在芯片和基板上形成一种保护层，阻挡外部水汽扩散到芯片和基板内部，实现器件的气密性需求。目前大多是采用滚压成型的方法，无法保证对膜成型工艺的良好控制；无法在膜材料成型的同时进行加热固化，保持形貌不发生变化，因此成品率较低。
3.为满足贴膜后有机薄膜材料能够对芯片转角和侧壁形成良好的包裹，紧贴芯片和基板，同时能够很好的承受外部压力，保护芯片的内部结构，本领域亟需一种专用真空贴膜夹具，将膜材料包裹在芯片周围，且膜材料与芯片和基板之间无气泡，防止在后面的工艺过程中出现由于内部气体膨胀导致破裂失效的情况。


技术实现要素：

4.本实用新型所要解决的技术问题是如何实现器件的封装贴膜。
5.本实用新型解决上述技术问题的技术方案如下：一种真空贴膜夹具，包括上夹具和下夹具，所述上夹具的底部敞口形成上腔室，所述上夹具的侧壁具有贯穿至所述上腔室的进气口，所述下夹具具有下腔室，所述下夹具的侧壁具有连通至所述下腔室的抽气口，所述下腔室的顶面具有多个分别连通至所述下腔室的下腔室通孔。
6.本实用新型的有益效果是：通过对下腔室抽真空、上腔室充气加压的方式，形成压力差，增加聚合物薄膜的塑型能力，从而达到使薄膜材料无气泡和无褶皱贴合芯片顶部、芯片边缘和基板上部的目的，避免了传统技术在芯片转角处容易出现气泡或是裂纹的问题。由于下腔室的抽气口用于与真空泵连接，下腔室内部是低于大气压的低真空腔体，防止在后面的工艺过程中出现由于内部气体膨胀导致破裂失效的情况，可以满足电子器件封装的气密性要求，尤其可以满足saw和fbar滤波器芯片级封装的气密性要求。真空贴膜可以对膜成型工艺能够很好的控制，可适用于尺寸较小(最小可达到0.8mm
×
0.6mm)的芯片。
7.上夹具和下夹具均采用侧边设置进气口和抽气口，可减小夹具的放置空间，便于将夹具平放在后续的加热台或其他设备上，操作便捷。夹具连接的用于进气或抽气的管道与加热台无干涉，无需在加热台预留供管道穿过的孔。
8.设置下腔室通孔，保证工作时薄膜材料与下夹具之间的腔体内部压力更加均匀。
9.在上述技术方案的基础上，本实用新型还可以做如下改进。
10.进一步，所述下夹具具有顶部敞口的外腔，所述外腔内固定有下腔室壁，所述下腔
室壁的内部形成所述下腔室且顶面具有多个所述下腔室通孔，所述抽气口通过所述下腔室壁与下腔室连通，所述下腔室壁与所述外腔的内壁之间形成环形沟槽。
11.采用上述进一步方案的有益效果是：下腔室壁周围留有一圈环形沟槽，保证薄膜材料对基板边缘芯片的覆盖效果，同时也增大了薄膜材料向下的延展空间。
12.进一步，所述下腔室壁包括环形的下腔室侧壁和工作台，所述下腔室侧壁的下端与所述外腔固定，所述工作台固定于所述下腔室侧壁的顶部，所述外腔的底壁、所述下腔室侧壁和所述工作台围成所述下腔室，所述工作台具有多个所述下腔室通孔。
13.采用上述进一步方案的有益效果是：工作台和下腔室侧壁分体加工并固定，便于加工成型、组装和维护。
14.进一步，多个所述下腔室通孔在所述下腔室的顶面阵列分布。
15.采用上述进一步方案的有益效果是：薄膜材料与下夹具之间的腔体内部压力均匀。
16.进一步，所述上夹具的敞口处还固定有塑形层，所述上夹具和所述塑形层围成所述上腔室。
17.采用上述进一步方案的有益效果是：当带有芯片的基板放在工件台上并覆盖薄膜材料后，先开启真空泵使下腔室内呈负压状态，薄膜材料附着在基板和芯片上后，再将上夹具倒扣并固定好，开启充气系统，使上腔室内的气体推动塑形层形变，并下压至芯片周围，形成包覆效果，薄膜材料与芯片和基板的边缘贴合性更好，加强芯片边缘薄膜材料的塑型效果。
18.进一步，所述进气口内固定有进气接头，所述抽气口内固定有抽气接头。
19.采用上述进一步方案的有益效果是：设置进气接头和抽气接头便于与气体管道对接。
20.进一步，所述上夹具的底面具有密封槽，和/或，所述下夹具的顶面具有密封槽，所述密封槽内设有密封圈。
21.采用上述进一步方案的有益效果是：保证上夹具和下夹具扣合后的密封性。
22.本实用新型还提供一种真空贴膜装置，包括所述真空贴膜夹具。
23.进一步，还包括加热台，所述下夹具置于所述加热台上，所述上夹具可拆卸连接于所述下夹具上。
24.采用上述进一步方案的有益效果是：在薄膜材料贴膜成型的同时，对真空贴膜夹具进行加热，使薄膜材料加热固化，保证了塑型成功后薄膜材料的形貌不再发生变化。由于加热固化后，薄膜材料和下夹具之间形成的腔体内部是低于大气压的低真空腔体，因此不容易在后面的工艺过程中出现由于内部气体膨胀导致破裂失效的情况，成品率较高。
25.进一步，还包括真空泵和充气系统，所述真空泵与所述抽气口连通，所述充气系统与所述进气口连通。
附图说明
26.图1为本实用新型真空贴膜夹具的使用状态下的结构分解图；
27.图2为本实用新型真空贴膜夹具的使用状态下的截面图；
28.图3为下模具的顶面结构图；
29.图4为图3的a
‑
a剖视图；
30.图5为上模具的底面结构图；
31.图6为图5的b
‑
b剖视图；
32.图7为工作台的结构图；
33.图8为真空贴膜装置的结构图；
34.图9为塑形层未与薄膜材料贴合时的示意图；
35.图10为塑形层与薄膜材料贴合后的示意图。
36.附图中，各标号所代表的部件列表如下：
37.1、上夹具，11、上腔室，12、进气口，2、下夹具，21、下腔室，22、抽气口，23、下腔室通孔，24、外腔，25、下腔室侧壁，26、工作台，3、塑形层，4、加热台，5、薄膜材料，6、基板，7、芯片。
具体实施方式
38.以下结合附图对本实用新型的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本实用新型，并非用于限定本实用新型的范围。
39.如图1
‑
图10所示，本实用新型提供一种真空贴膜夹具，包括上夹具1和下夹具2，所述上夹具1的底部敞口形成上腔室11，所述上夹具1的侧壁具有贯穿至所述上腔室11的进气口12，所述下夹具2具有下腔室21，所述下夹具2的侧壁具有连通至所述下腔室21的抽气口22，所述下腔室21的顶面具有多个分别连通至所述下腔室21的下腔室通孔23。
40.真空贴膜夹具通过对下腔室21抽真空、上腔室11充气加压的方式，形成压力差，增加聚合物薄膜的塑型能力，从而达到使薄膜材料5无气泡和无褶皱贴合芯片7顶部、芯片7边缘和基板6上部的目的，避免了传统技术在芯片7转角处容易出现气泡或是裂纹的问题。由于下腔室21的抽气口22用于与真空泵连接，下腔室21内部是低于大气压的低真空腔体，防止在后面的工艺过程中出现由于内部气体膨胀导致破裂失效的情况，可以满足电子器件封装的气密性要求，尤其可以满足saw和fbar滤波器芯片级封装的气密性要求。真空贴膜可以对膜成型工艺能够很好的控制，可适用于尺寸较小(最小可达到0.8mm
×
0.6mm)的芯片。
41.上夹具1和下夹具2均采用侧边设置进气口12和抽气口22，夹具连接的用于进气或抽气的管道与加热台4无干涉，无需在加热台4预留供管道穿过的孔。可减小夹具的放置空间，便于将夹具平放在后续的加热台4或其他设备上，操作便捷。
42.设置下腔室通孔23，保证工作时薄膜材料5与下夹具2之间的腔体内部压力更加均匀。
43.具体的，如图3
‑
图6所示，上夹具1具有上下贯通的上夹具连接通孔，下夹具2具有与上夹具连接孔相对应的下夹具螺纹孔。
44.使用时，如图1和图2所示，将带有芯片7的基板6放置在下腔室21的顶面上，再将薄膜材料5拉平覆盖在下夹具2上，将上夹具1扣在下夹具2上方，连接螺栓由上至下穿过上夹具连接通孔和下夹具螺纹孔，并与下夹具螺纹孔螺纹连接。通过进气口12向上腔室11充气，通过抽气口22将下腔室21抽为负压，薄膜材料5在压力差作用下与芯片7和基板6紧密贴合。
45.在上述方案的基础上，所述下夹具2具有顶部敞口的外腔24，所述外腔24内固定有下腔室壁，所述下腔室壁的内部形成所述下腔室21且顶面具有多个所述下腔室通孔23，所
述抽气口22通过所述下腔室壁与下腔室21连通，所述下腔室壁与所述外腔24的内壁之间形成环形沟槽。
46.下腔室壁周围留有一圈环形沟槽，保证薄膜材料5对基板6边缘芯片7的覆盖效果，同时也增大了薄膜材料5向下的延展空间。
47.其中，所述环形沟槽指的是下腔室壁与外腔24的内侧壁之间具有间隔，环形沟槽可以为圆环或者如图3所示的矩形环状沟槽，当然，图3所示方向中，外腔24和下腔室壁的轮廓形状为其他几何形状时，也可以形成截面不同的环状沟槽。外腔24和下腔室壁的轮廓形状可以为相同的，例如图3所示的两者均为矩形；或者两者的也可以为不同的，例如图3所示方向中，外腔24的轮廓为矩形，下腔室壁的轮廓为圆形。
48.其中，下腔室壁与外腔24一体成型或者通过连接件固定连接。
49.其中，所述下腔室壁具有下腔室通孔，使用时，真空泵与抽气口22连通，真空泵将薄膜材料5与外腔24围成的区域内抽为负压，同时，通过下腔室通孔将下腔室21抽为负压。
50.在上述任一方案的基础上，所述下腔室壁包括环形的下腔室侧壁25和工作台26，所述下腔室侧壁25的下端与所述外腔24固定，所述工作台26固定于所述下腔室侧壁25的顶部，所述外腔24的底壁、所述下腔室侧壁25和所述工作台26围成所述下腔室21，所述工作台26具有多个所述下腔室通孔23。
51.工作台26和下腔室侧壁25分体加工并固定，便于加工成型、组装和维护。
52.具体的，所述工作台26与所述下腔室侧壁25通过螺栓连接。
53.在上述任一方案的基础上，多个所述下腔室通孔23在所述下腔室21的顶面阵列分布。
54.薄膜材料5与下夹具2之间的腔体内部压力均匀。
55.其中，阵列分布可以为矩形阵列或者环形阵列。
56.在上述任一方案的基础上，所述上夹具1的敞口处还固定有塑形层3，所述上夹具1和所述塑形层3围成所述上腔室11。
57.如图8
‑
图10所示，当带有芯片7的基板6放在工件台26上并覆盖薄膜材料后，如图9所示，先开启真空泵使下腔室21内呈负压状态，薄膜材料5附着在基板6和芯片7上后，再将上夹具1倒扣并固定好，开启充气系统，使上腔室11内的气体推动塑形层3形变，并下压至芯片7周围，如图10所示形成包覆效果，薄膜材料5与芯片7和基板6的边缘贴合性更好，加强芯片7边缘薄膜材料5的塑型效果。
58.在上述任一方案的基础上，所述进气口12内固定有进气接头，所述抽气口22内固定有抽气接头。
59.设置进气接头和抽气接头便于与气体管道对接。
60.在上述任一方案的基础上，所述上夹具1的底面具有密封槽，和/或，所述下夹具2的顶面具有密封槽，所述密封槽内设有密封圈。
61.保证上夹具1和下夹具2扣合后的密封性。
62.优选的，上夹具1和下夹具2均具有密封槽时，上夹具1的密封槽和下夹具2的密封槽上下相对设置。
63.本实用新型还提供一种真空贴膜装置，包括所述真空贴膜夹具。
64.在上述任一方案的基础上，还包括加热台4，所述下夹具2置于所述加热台4上，所
述上夹具1可拆卸连接于所述下夹具2上。
65.在薄膜材料5贴膜成型的同时，对真空贴膜夹具进行加热，使薄膜材料5加热固化，保证了塑型成功后薄膜材料5的形貌不再发生变化。由于加热固化后，薄膜材料5和下夹具2之间形成的腔体内部是低于大气压的低真空腔体，因此不容易在后面的工艺过程中出现由于内部气体膨胀导致破裂失效的情况，成品率较高。
66.在上述任一方案的基础上，还包括真空泵和充气系统，所述真空泵与所述抽气口22连通，所述充气系统与所述进气口12连通。
67.充气系统包括储气装置和进气泵，储气装置、进气泵和进气口12依次连通。储气装置内存储有空气或惰性气体。优选的，储气装置内为氮气。
68.真空贴膜装置的使用步骤如下：
69.第一步：首先将待贴膜的基板6和芯片7进行等离子清洗。
70.第二步：将清洗后的待贴膜基板，放置在下腔室工件台26的中心位置上。
71.第三步：拉住薄膜材料4两侧边缘，轻轻贴覆在基板6上。
72.第四步：将上夹具1扣在下夹具2上方，通过连接螺栓固定上夹具1和下夹具2，上腔室11连接充气系统，上腔室11内的压力数值控制在2个大气压，下腔室21连接真空泵，真空数值0.29个大气压。或者，先将下腔室21连接真空泵，真空数值0.29个大气压，再将上夹具1扣在下夹具2上方，通过连接螺栓固定上夹具1和下夹具2，上腔室11连接充气系统，上腔室11内的压力数值控制在2个大气压。其中，上述气压值可在合理范围内进行调节。
73.第五步：将真空贴膜夹具放置在加热台4上，进行第一次固化，加热条件100℃/50min。
74.第六步：去除真空泵和充气系统，将真空贴膜夹具放置在鼓风烘箱中，进行第二次固化，加热条件160℃/10min。
75.第七步：待烘箱温度降至室温时，取出贴膜夹具，打开上下夹具，取出贴膜后的基板，完成真空贴膜。
76.在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
77.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
78.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
79.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
80.在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
81.以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。