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Diese Anmeldung ist eine „continuation-in-part“ der folgenden
U.S.-Patentanmeldung derselben Anmelderin: Anmeldungs-Seriennummer 13/411 293 , eingereicht am 2. März 2012, mit dem Titel „Wafer-Level Underfill and Over-Molding“.
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Beim Kapseln von integrierten Schaltungen werden Gehäusekomponenten, etwa Bauteil-Dies oder Vorrichtungs-Dies (device dies) und Gehäusesubstrate, üblicherweise durch Flip-Chip-Bonding gestapelt. Um die gestapelten Gehäusekomponenten zu schützen, wird eine Formmasse verteilt, die den Vorrichtungs-Die umgibt.
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Die herkömmlichen Spritzpressverfahren umfassen Formpressen (engl. „compression molding“) und Spritzpressen („transfer molding“). Formpressen kann zum Spritzgießen („over-molding“) verwendet werden. Da das Formpressen nicht verwendet werden kann, um die Lücken zwischen den gestapelten Dies zu füllen, muss die Unterfüllung in getrennten Schritten von dem Formpressen verteilt werden. Auf der anderen Seite kann Spritzpressen verwendet werden, um eine Form-Unterfüllung in die Lücken zwischen und über den gestapelten Gehäusekomponenten zu füllen. Somit kann Spritzpressen verwendet werden, um die Unterfüllung und die Formmasse im selben Schritt zu verteilen. Spritzpressen kann jedoch nicht auf Gehäuse einschließlich runder Wafer aufgrund der nicht-gleichmäßigen Verteilung der Formmasse angewendet werden.
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Die
US 6 797 542 B2 beschreibt ein Herstellungsverfahren für Halbleiterstrukturen, bei welchem ein Formrahmen Öffnungen aufweist, durch welche während des Einspritzens einer Formmasse ein Gegendruck aufgebaut werden kann.
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Ein Verfahren zum Abführen von Luft während des Einspritzens einer Formmasse ist in der
US 6 770 236 B2 beschrieben.
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Ein Verfahren zum Evakuieren eines Formrahmens für die Halbleiterherstellung ist in der
US 2008/0254575 A1 beschrieben.
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Die
US 2012/0146236 A1 beschreibt übliche Trennfolien in Formrahmen und die
US 2011/0003026 A1 übliche Entlüftungsmaßnahmen für Formrahmen.
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Aspekte der vorliegenden Offenbarung werden am besten aus der folgenden detaillierten Beschreibung verstanden, wenn sie mit den beigefügten Figuren gelesen wird. Man beachte, dass in Übereinstimmung mit dem üblichen Vorgehen in der Branche verschiedene Merkmale nicht im Maßstab gezeichnet sind. In Wirklichkeit können die Abmessungen der verschiedenen Merkmale zur Klarheit der Beschreibung beliebig vergrößert oder verkleinert werden.
- 1 zeigt eine Schnittansicht eines Spritzpressverfahrens auf Waferebene, in Übereinstimmung mit manchen Ausführungsformen;
- 2 zeigt eine Perspektivansicht eines Formrahmens in Übereinstimmung mit dem Stand der Technik;
- 3 zeigt die Draufsicht eines Spritzpressverfahrens auf Waferebene, in Übereinstimmung mit einem Vergleichsbeispiel mit Entlüftungsöffnungen mit unterschiedlichen Größen;
- 4 zeigt die Draufsicht eines Spritzpressverfahrens auf Waferebene, in Übereinstimmung mit alternativen Ausführungsformen mit Ventilen, die mit verschiedenen Entlüftungsöffnungen verbunden sind, die sich unterschiedlich öffnen;
- 5 bis 9 zeigen Draufsichten von Zwischenstufen in einem Spritzpressverfahren auf Waferebene mit zeitlicher Verzögerung, in Übereinstimmung mit manchen Ausführungsformen;
- 10 zeigt die Draufsicht eines Spritzpressverfahrens auf Waferebene, in Übereinstimmung mit alternativen Ausführungsformen;
- 11 zeigt eine spritzgepresste Gehäusestruktur, in Übereinstimmung mit manchen Ausführungsformen;
- 12 zeigt eine Schnittansicht eines Spritzpressverfahrens auf Waferebene, in Übereinstimmung mit manchen Ausführungsformen, wobei aktive Komponenten von Vorrichtungs-Dies einer Trennfolie zugewandt sind; und
- 13 zeigt eine spritzgepresste Gehäusestruktur, in Übereinstimmung mit manchen Ausführungsformen, wobei aktive Komponenten von Vorrichtungs-Dies durch die sich ergebende spritzgepresste Gehäusestruktur freigelegt sind.
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Die folgende Offenbarung sieht viele verschiedene Ausführungsformen oder Beispiele vor, um verschiedene Merkmale der Erfindung zu implementieren. Spezielle Beispiele von Komponenten und Anordnungen sind unten beschrieben, um die vorliegende Offenbarung zu vereinfachen. Das Ausbilden eines ersten Merkmals über oder auf einem zweiten Merkmal in der folgenden Beschreibung kann beispielsweise Ausführungsformen umfassen, in denen das erste und das zweite Merkmal in direktem Kontakt ausgebildet sind, und kann auch Ausführungsformen umfassen, in denen zusätzliche Merkmale zwischen dem ersten und dem zweiten Merkmals ausgebildet sein können, so dass das erste und das zweite Merkmal nicht in direktem Kontakt sein müssen. Zusätzlich kann die vorliegende Offenbarung Bezugszeichen und/oder Buchstaben in den verschiedenen Beispielen wiederholen. Diese Wiederholung dient der Einfachheit und Klarheit und erzwingt als solche keine Beziehung zwischen den verschiedenen beschriebenen Ausführungsformen und/oder Konfigurationen.
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Weiter können räumlich relative Begriffe, wie „unten“, „unter“, „unterer“, „über“, „oberer“ und Ähnliche, hier zur Einfachheit der Beschreibung verwendet werden, um die Beziehung eines Elements oder Merkmals mit einem oder mehreren anderen Elementen oder Merkmalen zu beschreiben, wie sie in den Figuren gezeigt sind. Die räumlich relativen Begriffe sollen verschiedene Orientierungen der Vorrichtung, die verwendet oder betrieben wird, zusätzlich zu der in den Figuren gezeigten Orientierung umfassen. Die Vorrichtung kann anders orientiert sein (um 90 Grad gedreht oder in einer anderen Orientierung) und die räumlich relativen Begriffe, die hier verwendet werden, können ebenfalls demgemäß interpretiert werden.
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Eine Vorrichtung für ein Spritzpressverfahren auf Waferebene und das Verfahren zum Ausführen des Spritzpressens auf Waferebene sind in Übereinstimmung mit verschiedenen beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung vorgesehen. Die Varianten der Ausführungsformen sind beschrieben. Überall in den verschiedenen Ansichten und beispielhaften Ausführungsformen werden gleiche Bezugszeichen verwendet, um gleiche Elemente zu bezeichnen.
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1 zeigt eine Schnittansicht eines Spritzpressverfahrens auf Waferebene, in Übereinstimmung mit manchen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung. Mit Bezug auf 1, ist eine Gehäusestruktur 10 in dem Formrahmen 26 angeordnet. Die Gehäusestruktur 10 umfasst einen Wafer 20 und Dies 22, die mit dem Wafer 20 verbunden (gebondet) sind. In manchen Ausführungsformen ist der Wafer 20 ein Vorrichtungswafer, der eine Mehrzahl von Vorrichtungs-Chips, einschließlich aktiven Vorrichtungen (etwa Transistoren), darin umfasst. Der Vorrichtungswafer 20 kann auch passive Vorrichtungen umfassen, etwa Widerstände, Kondensatoren, Induktionsspulen und/oder Transformatoren. Der Wafer 20 umfasst auch ein Halbleitersubstrat (nicht gezeigt), etwa ein Siliziumsubstrat, ein Silizium-Germanium-Substrat, ein Silizium-Kohlenstoff-Substrat oder ein III-V-Verbindungshalbleiter-Substrat. In alternativen Ausführungsformen ist der Wafer 20 ein Interposer-Wafer, der keine aktiven Vorrichtungen aufweist. In den Ausführungsformen, in denen der Wafer 20 ein Interposer-Wafer ist, kann der Wafer 20 auch ein Halbleitersubstrat umfassen. Der Interposer-Wafer 20 kann passive Vorrichtungen umfassen, wie Widerstände, Kondensatoren, Induktionsspulen und/oder Transformatoren, muss es aber nicht. Die Draufsicht des Wafers 20 kann beispielsweise abgerundet sein, wie in 2 gezeigt ist, obwohl der Wafer 20 andere Formen in der Draufsicht haben kann, etwa rechtwinklige Formen. Die Vorrichtungs-Dies 22 können aktive Vorrichtungen aufweisen. In Übereinstimmung mit manchen Ausführungsformen umfassen die Vorrichtungs-Dies 22 Speicher-Dies, etwa statische RAM-(SRAM)-Dies, dynamische RAM-(DRAM)-Dies und Ähnliches. Alternativ können die Dies 22 Gehäuse sein, einschließlich gestapelter Dies.
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Der Formrahmen 26 umfasst einen oberen Abschnitt (eine Abdeckung) 26A, der eine runde Form in der Draufsicht haben kann (2 bis 9). Wie in 1 gezeigt ist, ist eine Trennfolie 27, die aus einem flexiblen Material hergestellt ist, an der inneren Fläche des Formrahmens 26 angebracht. Die oberen Flächen der Dies 22 berühren die untere Fläche der Trennfolie 27. Somit bleibt kein Raum auf den oberen Flächen der Dies 22. Die Trennfolie 27 kann sich auch zu inneren Seitenwänden des Formrahmens 26 erstrecken, in Übereinstimmung mit manchen Ausführungsformen. Auf der anderen Seite bleiben die Lücken zwischen benachbarten Dies 22 durch die Trennfolie 27 ungefüllt. Somit fließt in dem Spritzpressverfahren die nachfolgend verteilte Formmasse durch die Lücken zwischen benachbarten Dies 22 und möglicherweise in die Lücken zwischen den Dies 22 und dem darunter liegenden Wafer 20, aber nicht über die Dies 22. Indem man nicht erlaubt, dass die Formmasse über die Dies 22 fließt, ergeben sich schmale Formmasse-Wege, da die Lücken zwischen den Dies 22 schmal sind. Dies führt zu zunehmenden Schwierigkeiten bei dem Spritzpressverfahren, und daher werden die Schemata, die in den 4 bis 10 gezeigt sind, in Übereinstimmung mit den Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung verwendet, um ein effizientes und gleichförmiges Spritzpressen sicherzustellen.
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Der Formrahmen umfasst weiter einen äußeren Ring oder Randring 26B (man beziehe sich auch auf 2), der die Dies 22 umgibt. Der äußere Ring 26B ist mit dem Rand des oberen Abschnitts 26A verbunden und erstreckt sich von ihm nach unten. Der äußere Ring 26B umgibt einen Bereich, der unter dem oberen Abschnitt 26A liegt, den Bereich der im Folgenden als innerer Raum des Formrahmens 26 bezeichnet wird. Somit liegen die Dies 22 und die Trennfolie 27 in dem inneren Raum des Formrahmens 26. Der Formrahmen 26 kann aus Aluminium, rostfreiem Stahl, Keramik etc. ausgebildet sein. Die unteren Enden des äußeren Rings 26B können in Kontakt mit der oberen Fläche des Wafers 20 sein, so dass der innere Raum des Formrahmens 26 versiegelt ist.
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In manchen Ausführungsformen ist, wie in 1 gezeigt ist, ein Formrahmen 126, der ein unterer Formrahmen ist, unter dem Formrahmen 26 angeordnet. Die Formrahmen 26 und 126 können zusammen verwendet werden, um das Gehäuse 10 zu formen. In alternativen Ausführungsformen wird der untere Formrahmen 126 nicht verwendet. In Übereinstimmung mit alternativen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung ist der untere Rand des äußeren Rings 26B auf Randbereichen des Wafers 20 angeordnet. In diesen Ausführungsformen wird kein unterer Formrahmen verwendet.
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1 zeigt weiter eine Spritzpress-Einlassöffnung 30 und eine Entlüftungsöffnung 32, die auf gegenüberliegenden Seiten des Formrahmens 26 liegen. Zusätzlich liegen die Spritzpress-Einlassöffnung 30 und die Entlüftungsöffnung 32 auf dem äußeren Ring 26B und umfassen Öffnungen, die den inneren Raum des Formrahmens 26 mit dem Außenraum außerhalb des Formrahmens verbinden. Da die 1 eine Schnittansicht ist, ist eine einzige Entlüftungsöffnung 32 gezeigt. Eine Mehrzahl von Entlüftungsöffnungen 32 kann jedoch auf dem äußeren Ring 26B angeordnet sein, wie in den 2 bis 8 gezeigt ist. Ein Formmasse-Spender 40 (engl. „dispenser“) ist mit den Spritzpress-Einlassöffnungen 30 verbunden und so konfiguriert, dass er Formmasse 46 zu den Spritzpress-Einlassöffnungen 30 führt. Der Formmasse-Spender 40 kann einen Vorratsbehälter (nicht gezeigt) umfassen, um Formmasse 46 zu speichern.
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2 zeigt eine Perspektivansicht eines Formrahmens 26 des Stands der Technik. In manchen Ausführungsformen haben die Entlüftungsöffnungen 32 (einschließlich 32-1 bis 32-m) eine einheitliche Größe, wobei die Größen die Durchmesser oder die Längen/Breiten sein können, abhängig von den Formen der Entlüftungsöffnungen 32. Die Entlüftungsöffnungen 32 haben beispielsweise runde Öffnungen oder achteckige Öffnungen. In alternativen Ausführungsformen haben die Entlüftungsöffnungen 32 unterschiedliche Größen und die Größen der Entlüftungsöffnungen 32 sind damit verbunden, wo die entsprechenden Entlüftungsöffnungen 32 liegen.
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Durch die Entlüftungsöffnungen 32 kann der innere Raum in dem Formrahmen 26 evakuiert werden. Rohre 52 (4) können beispielsweise mit den Entlüftungsöffnungen 32 verbunden sein und das Evakuieren kann durch die Rohre 52 ausgeführt werden. Alternativ werden, wie in 1 und 3 gezeigt ist, der gesamte Formrahmen 26 und die zugehörige Gehäusestruktur 10 in einer evakuierten Umgebung 36 platziert, die eine Kammer sein kann, so dass alle Entlüftungsöffnungen 32 verwendet werden, um den inneren Raum des Formrahmens 26 zur gleichen Zeit zu evakuieren. In den Ausführungsformen, in denen die evakuierte Umgebung 36 vorgesehen ist, muss es keine Rohre geben, die mit einzelnen Entlüftungsöffnungen 32 verbunden sind. Obwohl die Entlüftungsöffnungen 32 unterschiedliche Größen haben, kann Formmasse 34 gleichmäßiger über den Wafer 20 verteilt werden.
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3 zeigt eine Draufsicht des Formrahmens 26, des Wafers 20 und der Dies 22, in Übereinstimmung mit einem Vergleichsbeispiel zum Verständnis der Erfindung. Wie in 3 gezeigt ist, trennen die Dies 22 den inneren Raum des Formrahmens 26 in eine Mehrzahl von horizontalen und vertikalen Wegen, wobei in dem nachfolgenden Spritzpressverfahren Formmasse durch die Wege und die Lücken zwischen den Dies 22 und dem Wafer 20 fließt. Die Spritzpress-Einlassöffnung 30 und die Entlüftungsöffnung 32-1 können auf gegenüberliegenden Seiten des äußeren Rings 26B liegen. Die Entlüftungsöffnungen 32 können symmetrisch zu einem Durchmesser 42 des äußeren Rings 26B angeordnet sein, wobei der Durchmesser 42 die Spritzpress-Einlassöffnung 30 als eines von zwei Enden hat. In manchen Ausführungsformen liegt die Entlüftungsöffnung 32-1 an dem anderen Ende des Durchmessers 42. In alternativen Ausführungsformen (nicht gezeigt) der vorliegenden Offenbarung gibt es keine Entlüftungsöffnung 32 an dem anderen Ende. Stattdessen liegen zwei Entlüftungsöffnungen symmetrisch zu dem anderen Ende des Durchmessers 42 und näher an dem anderen Ende des Durchmessers 42 als alle anderen Entlüftungsöffnungen 32.
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Wie in 3 gezeigt ist, sind die Entlüftungsöffnungen 32 als 32-1 bis 32-m gekennzeichnet, wobei m eine Laufnummer ist, die jede ganze Zahl größer oder gleich 2 sein kann. Zur Bequemlichkeit kann eine Entlüftungsöffnung 32 als Entlüftungsöffnung 32-n bezeichnet werden, wobei die Zahl n die Laufnummer ist und von 1 bis m reicht, wie in 3 gezeigt ist. Erhöht sich die Laufnummer n, verringert sich der Abstand von der Entlüftungsöffnung 32-n zu der Spritzpress-Einlassöffnung 30. In Übereinstimmung mit manchen Ausführungsformen hat jede der Entlüftungsöffnungen mit einer Laufnummer (n+1) eine Größe/Fläche die kleiner oder gleich der Größe/Fläche der Entlüftungsöffnung mit der Laufnummer n ist. Die Entlüftungsöffnungen 32-1 bis 32-m können zunehmend kleinere Größen haben. In manchen Ausführungsformen sind die Größen/Flächen jeder Entlüftungsöffnung 32-(n+1) beispielsweise größer als die Größen/Flächen aller Entlüftungsöffnungen 32-1 bis 32-n. Somit kann die Entlüftungsöffnung 32-1 die größte Größe W1 unter allen Größen der Entlüftungsöffnungen 32 haben. Die Entlüftungsöffnung 32-m, die am nächsten an der Spritzpress-Einlassöffnung 30 liegt, kann die kleinste Größe Wm haben. In manchen Ausführungsformen ist das Verhältnis W1/Wm größer als 1 und kann größer als etwa 5 sein.
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Man sollte anerkennen, dass die Größen der Entlüftungsöffnungen 32 direkt mit der Strömungsrate von Gasen durch die Entlüftungsöffnungen 32 verknüpft sind, da sie den gleichen Druck der Umgebung 36 und den gleichen Druck des inneren Raums des Formrahmens 26 teilen. Somit können die Entlüftungsöffnungen 32-1 bis 32-m zunehmend kleinere Strömungsraten von Gasen haben, wenn die Laufnummer der entsprechenden Entlüftungsöffnungen 32 sich erhöht. Darüber hinaus kann die Entlüftungsöffnung 32-1 die höchste Strömungsrate und die Entlüftungsöffnung 32-m die niedrigste Strömungsrate haben.
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In den Ausführungsformen der 3 müssen die Entlüftungsöffnungen 32 nicht direkt mit irgendeiner Pumpe oder irgendeinem Ventil verbunden sein und das Austreten durch die Entlüftungsöffnungen 32 wird durch die Druckdifferenz zwischen der Vakuumumgebung 36 und dem inneren Raum des Formrahmens 26 hervorgerufen. Die Vakuumumgebung 36 kann auf der anderen Seite durch eine Pumpe 44 (1 und 3) evakuiert werden.
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In Übereinstimmung mit manchen Ausführungsformen umfasst ein Spritzpressverfahren das Pumpen von Gas/Luft aus der Umgebung 36, beispielsweise durch die Pumpe 44, da der Formrahmen 26 in der Umgebung 36 platziert ist, und die Entlüftungsöffnungen 32 verbinden den inneren Raum des Formrahmens 26 mit der Umgebung 36. Somit führt, wenn die Formmasse 46 (durch Pfeile wiedergegeben) in den inneren Raum des Formrahmens 26 eingespritzt wird, das Vakuum in dem inneren Raum dazu, dass die Formmasse 46 nach vorne gezogen wird und die Lücken zwischen den Dies 22 und die Lücken zwischen den Dies 22 und dem Wafer 20 füllt. In diesen Ausführungsformen sind keine Pumpe und kein Ventil direkt mit den Entlüftungsöffnungen 32 verbunden.
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Wie auch in 3 gezeigt ist, ist während des Einspritzens der Formmasse 46, da die Entlüftungsöffnungen 32 unterschiedliche Größen haben, der Fluss der Formmasse 46 betroffen. Der Weg von der Spritzpress-Einlassöffnung 30 zu der Entlüftungsöffnung 32-1 ist beispielsweise länger als von jeder anderen Entlüftungsöffnung 32. Somit trägt die größte Entlüftungsgröße der Entlüftungsöffnung 32-1 dazu bei, dass die Formmasse 46 zu der Entlüftungsöffnung 32-1 schneller fließt als zu anderen Entlüftungsöffnungen 32. Das Design der Entlüftungsöffnungen 32 führt zu einer gleichmäßigen Verteilung der Formmasse 46 zu allen Teilen des inneren Raums des Formrahmens 26, so dass die Formmasse 46 den gesamten inneren Raum des Formrahmens 26 in einer synchronisierteren Weise erreichen kann, als wenn alle Entlüftungsöffnungen 32 die gleiche Größe haben.
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4 bis 9 zeigen Schnittansichten von Zwischenstufen bei dem Ausbilden eines Spritzpressverfahrens und die entsprechende Vorrichtung, in Übereinstimmung mit alternativen Ausführungsformen. Außer es ist anders angegeben, sind die Materialien und Ausbildungsverfahren der Komponenten dieser Ausführungsformen im Wesentlichen die gleichen wie die der gleichen Komponenten, die durch gleiche Bezugszeichen in den Ausführungsformen, die in 1 bis 3 gezeigt sind, gekennzeichnet sind. Die Details mit Bezug auf das Verfahren und die Materialien der Komponenten, die in 4 bis 9 gezeigt sind, können somit in der Beschreibung der Ausführungsform gefunden werden, die in 1 bis 3 gezeigt ist.
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4 zeigt eine Draufsicht eines Formrahmens 26, eines Wafers 20 und Dies 22, in Übereinstimmung mit alternativen Ausführungsformen. In diesen Ausführungsformen sind, anstatt dass die Formmasse über eine gemeinsam geteilte Umgebung 36 (wie in 3) austritt, eine Mehrzahl von Ventilen 48, die als 48-1 bis 48-m bezeichnet sind, mit den zugehörigen Entlüftungsöffnungen 32-1 bis 32-m verbunden. In manchen Ausführungsformen haben die Entlüftungsöffnungen 32-1 bis 32-m die gleiche Größe/Fläche. In alternativen Ausführungsformen haben die Entlüftungsöffnungen 32-1 bis 32-m unterschiedliche Größen und Flächen und mit der Zunahme der Laufnummer können die zugehörigen Entlüftungsöffnungen 32 zunehmend kleinere Größen haben.
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In Übereinstimmung mit den Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung sind die Entlüftungsöffnungen 32 mit einer Kammer 50 über zugehörige Ventile 48 und Rohre 52 verbunden, wobei manche Rohre 52 durch Linien wiedergegeben werden. Die Kammer 50 wird beispielsweise durch die Pumpe 44 evakuiert. Somit hat die Kammer 50 einen niedrigen Druck, beispielsweise niedriger als etwa 1333 Pa (10 Torr). Die Ventile 48 werden unterschiedlich geöffnet, so dass sie unterschiedliche Öffnungsgrößen haben, so dass der Gasfluss, der durch die Ventile 48 fließt, unterschiedlich ist. In Übereinstimmung mit manchen Ausführungsformen werden, bei einer zunehmenden Laufnummer, die Öffnungen (oder der Durchlass oder der Durchmesser der Öffnungen) der entsprechenden Ventile 48-1 bis 48-m zunehmend kleiner. Mit anderen Worten wird, bei einer zunehmenden Laufnummer, die Strömungsrate der zugehörigen Ventile 48-1 bis 48-m zunehmend kleiner.
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Als Ergebnis der unterschiedlichen Strömungsraten der Ventile 48-1 bis 48-m wird die Formmasse 46 schneller in die Richtung zu der Entlüftungsöffnung 32-1 als zu anderen Entlüftungsöffnungen gezogen. Darüber hinaus ist von der Entlüftungsöffnung 32-1 zu der Entlüftungsöffnung 32-m die Flussgeschwindigkeit der Formmasse 46 zunehmend kleiner, um die zunehmend kleineren Abstände von den entsprechenden Entlüftungsöffnungen 32 zu der Spritzpress-Einlassöffnung 30 zu kompensieren. Im Ergebnis kann die Formmasse 46 in unterschiedliche Abschnitte des inneren Raums des Formrahmens 26 zur gleichen Zeit gefüllt werden.
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5 bis 9 zeigen die Draufsichten der Zwischenstufen bei dem Spritzpressen der Gehäusestruktur 10, in Übereinstimmung mit alternativen Ausführungsformen. Mit Bezug auf 5 sind eine Mehrzahl von Ventilen 48, die als 48-1 bis 48-m bezeichnet sind, mit den zugehörigen Entlüftungsöffnungen 32-1 bis 32-m verbunden. Die Entlüftungsöffnungen 32-1 bis 32-m können die gleiche Größe oder unterschiedliche Größen haben. Die Mehrzahl von Entlüftungsöffnungen 32 sind mit der Vakuumkammer 50 über die Ventile 48-1 bis 48-m verbunden. Die Ventile 48 sind auch mit der Steuerung 54 verbunden und werden durch sie gesteuert, die so konfiguriert ist, dass sie jedes der Ventile 48 so steuert, dass es sich zu erwünschten Zeitpunkten öffnet und schließt. Die elektrischen Verbindungen von der Steuerung 54 zu den Ventilen 48 sind als 56 gezeigt.
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Mit Bezug auf 5 wird die Formmasse 46 in den Formrahmen 26 eingespritzt. Zu einem ersten Zeitpunkt T1 wird das Ventil 48-1 geöffnet, so dass Luft durch das Ventil 48-1 ausgelassen wird, wie durch den Pfeil angezeigt ist, der auf dem Ventil 48-1 gezeichnet ist. Alle anderen Ventile 48-2 bis 48-m bleiben geschlossen. Der Zeitpunkt T1 kann der gleiche Zeitpunkt sein, an dem die Formmasse 46 beginnt, in den Formrahmen 26 eingespritzt zu werden. Alternativ geht der Zeitpunkt T1 dem Zeitpunkt voran oder folgt ihm nach, an dem die Formmasse 46 beginnt, in den Formrahmen 26 eingespritzt zu werden. Somit fließt, wie in 5 gezeigt ist, die Formmasse 46 vorwiegend in eine einzige Richtung, die mittels des Pfeils 46-1 markiert ist, die die Richtung ist, die parallel zu der Richtung ist, die von der Spritzpress-Einlassöffnung 30 zu der Entlüftungsöffnung 32-1 zeigt. Zu diesem Zeitpunkt ist der Fluss der Formmasse 46 zu anderen Entlüftungsöffnungen als der Entlüftungsöffnung 32-1 minimal.
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Mit Bezug auf 6 werden zu einem zweiten Zeitpunkt T2, der nach dem ersten Zeitpunkt T1 ist, die Ventile 48-2 geöffnet. Das Ventil 48-1 bleibt offen, so dass Luft zur gleichen Zeit durch die Ventile 48-1 und 48-2 fließt, wie durch die Pfeile auf den Ventilen 48-1 und 48-2 angezeigt ist. Die Ventile 48-1 und 48-2 können so gesteuert werden, dass die Strömungsrate der Entlüftungsöffnung 32-1 gleich, größer oder kleiner als die der Entlüftungsöffnung 32-2 ist. Alle anderen Ventile 48-3 bis 48-m bleiben geschlossen. Somit fließt, wie in 6 gezeigt ist, die Formmasse 46 hauptsächlich in Richtungen, die durch die Pfeile 46-1 und 46-2 gekennzeichnet sind. Zu diesem Zeitpunkt ist der Fluss der Formmasse 46 zu anderen Entlüftungsöffnungen als den Entlüftungsöffnungen 32-1 und 32-2 minimal. Der Zeitunterschied zwischen den Zeitpunkten T1 und T2 wird durch verschiedene Faktoren beeinflusst, einschließlich der Viskosität der Formmasse 46, der Größe der Lücken zwischen den Dies 22, der Größe der Ventile 48 und der Leistung der Pumpe 44, ist aber nicht auf sie eingeschränkt.
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Als nächstes werden, wie in 7 gezeigt ist, zu einem dritten Zeitpunkt T3, der nach dem zweiten Zeitpunkt T2 ist, die Ventile 48-3 geöffnet. Die Ventile 48-1 und 48-2 bleiben offen, so dass Luft durch die Ventile 48-1, 48-2 und 48-3 fließt, wie durch die Pfeile angezeigt ist, die auf den Ventilen 48-1, 48-2 und 48-3 gezeichnet sind. Die Ventile 48-1, 48-2 und 48-3 können so gesteuert werden, dass die Strömungsrate der Entlüftungsöffnung 32-1 gleich, größer oder kleiner als die der Entlüftungsöffnungen 32-2 und/oder 32-3 ist. Alle anderen Ventile 48, die nicht die Ventile 48-1, 48-2 und 48-3 sind, bleiben geschlossen. Somit fließt, wie in 7 gezeigt ist, die Formmasse 46 im Wesentlichen in Richtungen, die durch die Pfeile 46-1, 46-2 und 46-3 gekennzeichnet sind. Zu diesem Zeitpunkt ist der Fluss der Formmasse 46 zu Entlüftungsöffnungen 32, die nicht die Entlüftungsöffnungen 32-1, 32-2 und 32-3 sind, minimal. Der Zeitunterschied zwischen den Zeitpunkten T2 und T3 wird durch unterschiedliche Faktoren beeinflusst, einschließlich der Viskosität der Formmasse 46, der Größe der Lücken zwischen den Dies 22, der Größe der Ventile 48 und der Leistung der Pumpe 47. Der optimale Zeitunterschied (T3-T2) kann somit durch Experimente herausgefunden werden.
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In nachfolgenden Schritten werden die Ventile 48-4 bis 48-m nacheinander geöffnet, wobei jedes der Ventile 48 nach der Öffnungszeit der Ventile geöffnet wird, die kleinere Laufnummern haben. Mit Bezug auf 8 werden beispielsweise zum Zeitpunkt T4, der nach dem dritten Zeitpunkt T3 ist, die Ventile 48-4 geöffnet. Das aufeinander folgende Öffnen der Ventile 48 fährt bis zum Zeitpunkt Tm fort, wenn die Ventile 48 geöffnet sind, wie in 9 gezeigt ist. Zu diesem Zeitpunkt muss die Formmasse 46 den inneren Raum des Formrahmens 26 nicht vollständig gefüllt haben. Nach dem Zeitpunkt Tm bleiben alle Ventile 48-1 bis 48-m offen und das Einspritzen der Formmasse 46 fährt fort, bis die Formmasse 46 den Formrahmen 26 (möglicherweise einschließlich der Lücken zwischen den Dies 22 und dem Wafer 20) vollständig gefüllt hat.
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Die Verzögerung jedes der Zeitpunkte T2 bis Tm gegenüber seinem vorangegangenen Zeitpunkt wird durch die Steuerung 54 gesteuert, wobei die optimalen Zeitpunkte T1 bis Tm durch Experimente gefunden werden können und für die gleichen Arten von Produkten verwendet werden können, solange das Design der spritzgepressten Gehäusestruktur und die Art der Formmasse unverändert bleiben.
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10 zeigt das Spritzpressverfahren in Übereinstimmung mit alternativen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung. In diesen Ausführungsformen liegt, anstatt dass die Spritzpress-Einlassöffnung 30 auf der Seite des Formrahmens 26 liegt, die Spritzpress-Einlassöffnung 30 auf dem oberen Abschnitt 26A des Formrahmens 26. Die Entlüftungsöffnungen 32 sind an dem äußeren Ring 26B angeordnet und können gleichmäßig verteilt sein, so dass die Entlüftungsöffnungen 32 gleiche Abstände von einander haben. Weiter berührt in diesen Ausführungsformen die Trennfolie 27 die oberen Flächen der Dies 22, und daher fließt die Formmasse durch die Lücken zwischen den Dies 22 und die Lücken zwischen den Dies 22 und dem Wafer 20, aber nicht über die Dies 22.
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Wie in 10 gezeigt ist, ist der mittlere Chip 20' in dem Wafer, um zu ermöglichen, dass Formmasse in den Formrahmen 26 eingespritzt wird, nicht mit einem darüber liegenden Die 22 gebondet, was für Raum sorgt, in dem die Formmasse 46 in den Formrahmen 26 geleitet werden kann. Des Weiteren kann der Formrahmen 26 in einer Vakuumumgebung 36 platziert werden, die mit der Pumpe 44 verbunden ist, um Luft aus der Vakuumumgebung 36 zu evakuieren.
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Nachdem der Formmasse-Einspritzschritt ausgeführt wurde, wie in den 3, 4, 9 oder 10 gezeigt ist, füllt die Formmasse 46 den inneren Raum des Formrahmens 26 vollständig. Als nächstes wird ein Aushärteverfahren ausgeführt, um die Formmasse 46 zu festigen. Abhängig von der Art der Formmasse 46 kann das Aushärten durch Ultraviolett-(UV)-Aushärten, thermisches Aushärten, Infrarot-Aushärten oder Ähnliches ausgeführt werden. Nach dem Aushärten wird die spritzgepresste Gehäusestruktur 10 aus dem Formrahmen 26 herausgenommen. Bei der sich ergebenden Struktur füllt, wie in 11 gezeigt ist, die Formmasse 46 die Lücken zwischen den Dies 22 und möglicherweise die Lücken zwischen den Dies 22 und dem Wafer 20. Die oberen Flächen der Dies 22 liegen frei, wobei keine Formmasse die Dies 22 bedeckt.
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12 und 13 zeigen das Bonden der Gehäusestruktur 10, in Übereinstimmung mit alternativen Ausführungsformen. In diesen Ausführungsformen sollen die Dies 22 als Verbindungswafer gebondet werden. Die Dies 22 werden an dem Wafer 20 befestigt, der in diesen Ausführungsformen ein Träger ist. Der Träger 20 kann ein Siliziumträger oder ein Nicht-Halbleiter-Träger sein, etwa ein Glasträger oder ein Keramikträger. Wenn der Wafer 20 ein Siliziumwafer ist, kann er auch ein leerer Wafer sein, ohne dass Schaltungen darauf ausgebildet sind. Klebstoffe 23 befestigen die Dies 22 an dem Träger 20.
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In 12 ist eine Gehäusestruktur 10 in dem inneren Raum des Formrahmens 26 platziert, wobei die Dies 22 nach oben zeigen und die Trennfolie 27 berühren. Die Dies 22 umfassen aktive Oberflächenkomponenten 24, die der Trennfolie 27 zugewandt sind. Die Oberflächenkomponenten 24 können Metall-Anschlussstellen, Metallsäulen, Lotmittelbereiche, Umverteilungsleitungen und/oder Ähnliches umfassen, die freiliegen und die Trennfolie 27 berühren können. Daraufhin wird ein Spritzpressverfahren mittels im Wesentlichen des gleichen Verfahrens ausgeführt, das für die 2 bis 9 beschrieben ist. Nach dem Spritzpressverfahren werden die Trennfolie 27 und der Formrahmen 26 entfernt.
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13 zeigt den sich ergebenden Verbindungswafer, der die Gehäusestruktur 10 und die Formmasse 46 umfasst. Bei dem sich ergebenden Verbindungswafer sind die aktiven Komponenten der Dies 22 freigelegt. Somit können zusätzliche Verfahrensschritte, etwa das Ausbilden von Fan-Out-Umverteilungsleitungen (nicht gezeigt), auf die Verbindungswafer angewendet werden.
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Die Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung haben einige vorteilhafte Merkmale. In den Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung wird ein Spritzpressverfahren verwendet, wobei eine Trennfolie die obere Fläche der Dies der Gehäusestruktur, die spritzgepresst wird, berührt. Bei dem sich ergebenden spritzgepressten Gehäuse sind die oberen Flächen der Vorrichtungs-Dies freigelegt, ohne dass das Ausführen eines Schleifverfahrens nötig wäre, um die oberen Flächen der Vorrichtungs-Dies 22 freizulegen. Zusätzlich füllt die Formmasse die Lücken zwischen den Dies 22 und dem Wafer 20 und daher ist kein zusätzlicher Schritt des Unterfüllens nötig. Die Formmasse füllt den Formrahmen gleichmäßig und die Effizienz des Spritzpressverfahrens wird verbessert.
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In Übereinstimmung mit manchen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung umfasst ein Verfahren das Platzieren einer Gehäusestruktur in einen Formrahmen, wobei obere Flächen der Vorrichtungs-Dies in der Gehäusestruktur eine Trennfolie in dem Formrahmen berühren. Eine Formmasse wird in einen inneren Raum des Formrahmens durch eine Einlassöffnung eingespritzt, wobei die Einlassöffnung auf einer Seite des Formrahmens liegt. Während des Einspritzens der Formmasse wird ein Entlüftungsschritt durch eine erste Entlüftungsöffnung und eine zweite Entlüftungsöffnung des Formrahmens ausgeführt. Die erste Entlüftungsöffnung hat eine erste Strömungsrate und die zweite Öffnung hat eine zweite Strömungsrate, die sich von der ersten Strömungsrate unterscheidet.
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In Übereinstimmung mit alternativen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung umfasst ein Verfahren das Platzieren einer Gehäusestruktur in einen inneren Raum eines Formrahmens, wobei obere Flächen der Vorrichtungs-Dies in der Gehäusestruktur eine Trennfolie in dem Formrahmen berühren. Der Formrahmen umfasst eine Einlassöffnung und eine erste Entlüftungsöffnung und eine zweite Entlüftungsöffnung, die unterschiedliche Größen haben. Das Verfahren umfasst weiter das Platzieren der Gehäusestruktur und des Formrahmens in eine Kammer, wobei sowohl die erste Entlüftungsöffnung als auch die zweite Entlüftungsöffnung den inneren Raum mit einem Bereich der Kammer außerhalb des Formrahmens verbinden. Die Kammer wird evakuiert. Eine Formmasse wird in den inneren Raum des Formrahmens durch die Einlassöffnung eingespritzt.
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In Übereinstimmung mit noch alternativen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung umfasst ein Formrahmen einen oberen Abschnitt und einen äußeren Ring mit einer Ringform, wobei der äußere Ring unter Rändern des oberen Abschnitts liegt und mit ihnen verbunden ist. Der äußere Ring umgibt einen inneren Raum unter dem oberen Abschnitt. Eine Einlassöffnung ist mit dem inneren Raum des Formrahmens verbunden. Eine erste Entlüftungsöffnung und eine zweite Entlüftungsöffnung liegen an dem äußeren Ring, wobei die erste Entlüftungsöffnung eine erste Größe hat und die zweite Entlüftungsöffnung eine zweite Größe hat, die sich von der ersten Größe unterscheidet.
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Das Vorangegangene beschreibt Merkmale von mehreren Ausführungsformen, so dass der Fachmann die Aspekte der vorliegenden Offenbarung besser verstehen kann. Der Fachmann sollte anerkennen, dass er die vorliegende Offenbarung leicht als Basis verwenden kann, um andere Verfahren und Strukturen zu entwerfen oder modifizieren, um die gleichen Ziele zu erreichen und/oder die gleichen Vorteile der hier eingespritzten Ausführungsformen zu realisieren.
