CN1143803C - 封装的装置和方法 - Google Patents

Abstract

保护集成电路器件使之抗腐蚀和防机械损伤的封装系统。所说器件包封在带有盘心的卷盘中，盘心中形成有腔体，用于存放模制的干燥剂。在腔体与器件之间的小孔提供从器件抽掉水汽的通道。线带用于包封卷盘内的器件，它有凹槽区用于放干燥剂小片。卷盘放入可吹胀的封套中，封套备有可识别卷盘上的信息的观察部分。封套被抽真空并被密封。在运送期间，可吹胀的封套中的空气包被充气用于缓冲器件以防机械损伤。

Description

封装的装置和方法

本发明一般涉及半导体器件，尤其是半导体器件的封装系统。

现代集成电路和其他环境灵敏器件的复杂性大大增加，其灵敏度因环境因素而受损害。所以，大多数器件经封装后从工厂运输到用户，其目的是降低操作、静电放电(ESD)和湿度引起的损害。典型的封装系统中，将器件装在载带上，而后载带卷成卷，再运用屏蔽带包扎，并与载带的引出头连接。运送时，这些成卷组件装入导电的铝制袋以防止集成电路的管脚间因形成高静电势而损害内部元件。通过对铝袋抽真空来控制湿度并将其密封以防潮。

控制铝袋中的残留水汽，采用的是粒状或粉状干燥剂，如硅胶，将其放在尼龙袋中，并在真空密封前放入装有成卷组件的铝袋中。干燥剂袋放在铝袋中的位置很重要，以防止器件的损坏。在袋中放置干燥剂，通常都是人工进行的，它既费时又费钱。例如，在某些封装系统中，干燥剂放于成卷组件上并抽真空。这些系统的问题是铝袋中的干燥剂发生膨胀，成卷组件压力发生不平衡。当运送时，这种不平衡气压能使成卷组件变形，并损坏集成电路的引线。

在另一些封装系统中，干燥剂袋放在铝袋角落里，可以将组件堆叠起来而不变形。然而当抽真空时铝袋侧边塌陷，干燥剂袋将被封离而产生蒸汽阻挡层，妨碍了水汽从器件中抽走。

铝袋是不透明的，所以，要了解其中器件的情况，必需放弃真空将铝袋打开。在铝袋上设置观察窗不但会增加费用，而且由于观察窗的缝，将增加漏气的可能性。

因此，需要这样一种半导体器件的封装系统，它能更有效地控制静电放电和湿度，同时能保证半导体器件的引线不受损伤或变形。

根据本发明的目的，提供一种装于封装系统中的器件，其特征在于，  封装系统包括：器件运送装置，它具有与第一边和第二边相连接的盘心，这两边限制了储存器件的存储区，在盘心中制成可固定器件保护材料的腔体，盘心中包括在器件保护材料和器件之间提供蒸汽通道的装置。

根据本发明的目的，还提供一种制造半导体器件的方法，其特征在于，通过在卷盘的腔体内或在围绕卷盘外围的线带的凹陷区域内放入干燥剂将器件保护材料与装载半导体器件的卷盘集装在一起。

图1是器件运送装置的立体分解图；

图2是器件运送装置另一实施例的详细说明图；

图3是器件运送装置的顶盖的视图；

图4是线带的详细说明图；

图5是封装系统的顶视图；

图6是打开的封装系统的剖面图；

图7是关闭的封装系统的剖面图。

图1是器件运送装置100的立体分解图，用于集成电路和环境灵敏器件的封装以便于输运。器件运送装置100包括：卷盘102，其上卷绕着载带104，而载带104装有许多半导体器件如集成电路。按照集成电路封装的型号，载带104既可有存放集成电路的模制腔，又可制成带有用于贴装集成电路106的扁平带。载带104由浸渍了碳黑或类似的导电材料的聚苯乙烯或聚碳酸酯制成，用于保护器件106避免因静电放电(ESD)而损坏。载带104通过自锁线带108封于卷盘102上。线带108含有末端夹具(未示出)以维系对卷盘102的环绕。

卷盘102由如浸渍了碳黑的聚苯乙烯等塑料制成，它可以保护器件106避免因静电放电(ESD)而损坏。卷盘102涂上典型的抗静电涂料，可进一步进行EDS的保护。卷盘102包括盘心114，它与边110与112连接，在卷盘102中限定了用于卷绕载带104的存储区。盘心114内有腔体116，它可容纳器件保护材料如干燥剂模压楔块118。楔块118也可由抗静电材料制成，它发射铜离子以保护集成电路引线不受侵蚀。为了让楔块118对器件106提供保护功能，在盘心114形成数个小孔120，用于在存储区和腔体之间提供蒸汽通道，例如，在包括模压干燥剂的楔块118上钻、打、模制小孔120，提供从器件106到楔块118的水汽通道，以便让干燥剂将水汽从器件吸走。

为了形成楔块118，将器件保护材料与尼龙座混合，并模制，以压合进腔体116。器件保护材料包括干燥剂时，干燥剂最好是硅胶或分子筛或类似物质，其对器件没有腐蚀性。由于尼龙易于成形和多孔，它是很有用的基座，可以使蒸汽通过干燥剂材料，且阻力最低。在楔块118中制成开口122以增加干燥剂的有效表面面积，可进一步提高其对水分的吸附能力。通过在烘箱中加热楔块118可以去除水汽，使模制干燥剂可反复使用。

腔体116的侧边向腔体116的开口向内变斜，以使这些侧边扩展容纳楔块118。当楔块118嵌入腔体116后，借助侧边向内倾斜产生压力将其卡在腔体116内。另一种压入配合的方法是借助模制进盘心114内的接头片或类似的保持装置将楔块固定就位。

线带108是软塑料带，它环绕卷盘102的外径，包围存储区。线带108由浸渍了碳黑的聚苯乙烯制成，以提供另外的静电放电(ESD)保护。另外防潮由器件保护材料模制的小片实现，它们固定于模制于线带108中的凹槽中。

器件运送装置100包括用于存储和保护器件106的集装组件，它包括卷盘102，载带104，线带108和模制的器件保护材料。由腔116内的整块楔块118提供保护功能以便作为一个组件处理楔块118和卷盘102的优点是，与现有技术系统相比，整体单元既便于操作又降低了成本。楔块118保持于封套内的预定位置，所以，干燥剂不会使器件106的引线变形。而且，当由于抽真空封套侧边塌陷时，这种腔体116结构可确保楔块118不会与器件封离。由于整体组件减小或消除了在真空袋关键部位人工放置干燥剂的费用。所以提高了可靠性，且降低了成本。

在各图中，标记相同的元件具有相同的功能。

图2是器件运送装置另一实施例的详图，包括卷盘102和帽盖130。卷盘102的功能如上所述。帽盖130包括如上所述的尼龙和干燥剂混合物，它与楔块128集合成一体嵌入腔体116。楔块128制成使帽盖130能压合进并固定于腔体116的形状。此外，借助固定夹具和类似机构(未示出)，帽盖130和盘心114的贴合在一起。可以看出，帽盖130有较大的表面，它改进了对器件的保护。帽盖130通常可根据各个楔块更换使用。

图3是立体透视的帽盖底视图，如图所示，楔块128和帽盖130由器件保护材料模制成整体单元。在楔块128和/或帽盖130中形成开口132，其作用是增加保护材料的表面面积，以提高有效的保护功能。

图4是线带108详细图，它包括模制在线带108上的凹槽142，其可存放干燥剂材料小片140。线带108由浸渍了碳黑的聚苯乙烯制成，以提供静电放电(ESD)保护。小片140嵌入其内的凹槽的数目，根据器件106所需的保护程度可以调整。例如，当要求最大保护时，小片140放入线带的每个凹槽142。当要求保护程度较低时，如器件106本身防潮时，小片140只嵌入部分凹槽142。

通过凹槽142剖开的截面144示出一个在凹槽142的开口中的向内锥体的边148。线带108是柔软的，以便凹槽142扩展容纳小片140。小片一旦插入后，便借助于向内锥体的边148产生的压力固定于凹槽142中。而且，小片140还可以由模制于线带108的每个凹槽142中的接头片或类似固定装置固定就位。

小片140固定于形成在线带108上的凹槽中，所以，小片140和线带108具有整体单元的功能，与现有技术系统相比，既便于操作又降低了成本。由凹槽142中的整体小片141提供保护功能以便小片140和凹槽142可作为单个组件进行处理，这样的优点是，与现有技术系统相比，既便于操作又能降低成本。小片140固定于封套内的预定位置，这样干燥剂不会使器件106的引线变形。而且，当由于抽真空封套的边缘塌陷时，这种腔体凹槽结构可确保小片140不会与器件106封离。这种整体组件减少或消除了在真空袋内人工放置干燥剂昂贵费用。因而，提高了可靠性，并降低了成本。

从图4可看出，线带108的内表面上的每个凹槽142，其外表形成凸点146。向内锥体的横截面144应裁成使凸点146能从线带108的另一部分插入凹槽142起到自锁定机构作用的形状，使线带108环绕卷盘周边就位。由于减少了另加的锁定装置，这种结构降低了线带的成本。

图5和图6分别是打开的封装系统500的顶视图和剖面图，其包括可吹胀的封套50，其内嵌入了装有许多集成电路器件106的卷盘102。图7表示与图6的封装系统500类似的剖面图，只是可吹胀的封套50按以下方法抽真空。在卷盘102贴上标签152，提供了识别信息，如集成电路器件的型号，制造数量等。当运送时，标签152还包括用于追踪封装系统500的信息。标签152上的信息一般由可用标准的红外扫描束进行扫描的条形码、ID矩阵码或类似的图案提供。当运送时，在卷带102或封在可吹胀的封套50上装湿度指示器154，用以监控湿度。

卷盘102插入可吹胀的封套50的存储盒59，封套被热封，以在真空环境中装入集成电路器件，这样可减少存储盒59内的沾污。由如图所示的多个空气包52在存储盒59每边作为缓冲。运输前，用空气、氮气或其他气体通过阀门54给气包充气。可吹胀的封套50由涂有典型抗静电溶液以防止ESD的损坏的尼龙/聚烯烃混合物制成。聚烯烃对空气和真空均可密封，而加入尼龙可使可吹胀的封套50经久耐用。

为了确包封起来的集成电路器件不被错认，标签152的可读性是很重要的。现有技术封装系通常用真空密封的铝袋封装器件。这种袋不透明，器件一旦被密封在袋中，若不开袋或释放真空器件不能被识别。铝袋上可形成有透明的观察窗，但窗的制作材料与铝袋不同。窗材料与铝袋材料的粘接不但会增加成本，而且在观察窗与铝袋之间形成的缝隙是真空漏气的根源。

用于制作可吹胀封套50的尼龙/聚烯径材料是透明的，其内部一般可见。但是，当空气包被充气时，不能精确地扫描标签152的编码信息，如条形码，这是由于红外扫描束与标签152间的焦距所致。为了减少焦距，运用加热密封等方法在可吹胀的封套50形成观察部分56，以将它粘接于空气包相对表面上。因此，它没有不密封的缝隙，防止了存储盒59的漏气。由于尼龙/聚烯径材料对红外线是透明的，标签152通过观察部分能被扫描。这种观察部分56的成本极低，这是由于观察部分与可吹胀的封套50所用的材料是一致的，而且加热密封工艺简单的缘故。如图7所示，当存储盒59被抽真空时，使观察部分56与卷盘102贴合在一起，焦距被减少至接近零，这就易于观察和扫描。

为了运送，在空气包52放气时，卷盘102插入可吹胀的封套50。可吹胀的运输50放在真空室将储存盒59抽空。热封封口58，以保持真空。运送前，通过阀门54对空气包充气，以便为装有集成电路器件的卷盘102提供缓冲。当充气时，空气包膨胀限制了装有储存盒59的卷盘102的活动。

为了取出卷盘102，让空气包52放气并切掉封口58的热封部分。封口58的切割线(图未标明)通常标示出应切割的部位。为了使可吹胀的封套50可重复使用和降低成本，封口58的长度制成足够可数次切割和反复密封。取出卷盘102后，可吹胀的封套50返还给集成电路的卖主，然后装入又一批卷盘并开始新的运送循环。可吹胀的封套50可重复使用，直到封口58太短无法对储存盒59进行密封。在一个实施例中，具有足够长度的封口58可使可吹胀的封包50至少用4次。

集成电路通过一系列步骤制作，主要是在衬底上制作物理结构。许多步骤要求器件避免有害环境的影响，如沾污，腐蚀和ESD，其经常引起器件过早失效或可靠性降低。整个制作过程中，晶片和器件是放在高度控制的环境中，例如防尘容器中，防止不必要的杂质引进半导体材料。

运送集成电路器件的准备工作是半导体器件制作过程的一部分，其中包括：将器件贴在载带上，载带卷到卷盘上，用线带包封载带，在卷盘的空腔或在线带的凹槽装入保护材料，将卷盘组件放入可吹胀的封套等。当器件从制造地运送到另一制造地，或从制造地运送到用户时，保持最后用户所收到的器件质量的这种准备工作是很重要的。例如，集成电路在一个地区封装并运送到另一地区测试，它必须装入保护袋避免因环境引起的损坏。同样，器件运送到最终用户前也要放入保护袋。如上所述，本发明的封装系统减少了操作引起的损坏，并防止了水汽和其他有害物质进入器件。因而，用户可收到高质量和高可靠性的器件。

本发明的另一优点是将器件的保护材料与封装系统的元件集成在一起。这种集成包括：将模制的干燥剂放入卷盘的腔体或线带的凹槽中。因此，本发明提供了在防止机械与腐蚀引起损害的环境中封装集成电路器件的集成组件。器件装在载带上，而后用线带包封载带绕于其上的卷盘的储存区。采用装在卷盘盘心处的腔体中的模制干燥器将残留水汽从器件中抽走。在盘心的腔体与储存区之间形成小孔，为从器件到干燥剂提供蒸汽通道。在腔体中固定干燥剂，防止储存盒在其中活动，这种活动会使干燥剂在储存盒抽真空时变形或与器件隔离。另一种防止水汽的方法是由将器件包封于卷盘内并容纳干燥剂小片的线带提供的。所以，器件密封在卷盘的储存区里，卷盘被干燥剂环绕以防止水汽进入。

卷盘插入可吹胀封套的储存盒。储存盒被抽真空并被密封。通过集装在可吹胀封套中的空气包来为储存盒提供缓冲。储存盒被抽真空后空气包充气，因此，空气包膨胀限制了装在储存盒里的卷盘活动。运送时空气包的缓冲和活动限制作用缓冲了器件的机械损害。包封在储存盒内的识别信息可以通过形成在可吹胀的封套上的观察部分看到或电子扫描，观察窗粘结在空气包相对表面上。

Claims (5)

1.装于封装系统中的器件(106)，其特征在于，封装系统包括：器件运送装置(100)，它具有与第一边(110)和第二边(112)相连接的盘心(114)，这两边限制了储存器件的存储区，在盘心中制成可固定器件保护材料(118)的腔体(116)，盘心中包括在器件保护材料和器件之间提供蒸汽通道的装置。

2.根据权利要求1的器件，其特征在于，器件是由半导体材料制成的。

3.根据权利要求1的器件，其特征在于，用于提供蒸汽通道的装置包括在盘心的腔体和储存区之间形成的多个小孔(120)。

4.根据权利要求3的器件，其特征在于，器件保护材料包括第一模制干燥剂，用于通过小孔将水汽从储存区抽走。

5.制造半导体器件(106)的方法，其特征在于，通过在卷盘(102)的腔体内或在围绕卷盘外围的线带(108)的凹陷区域内放入干燥剂将器件保护材料(118)与装载半导体器件的卷盘(102)集装在一起。

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