TW402765B - Method and apparatus for removal of mold flash - Google Patents

Description

403765 A7 B7 五、發明説明（1 ) 經於部中失樣工消货合作狃印裳 本發明係有關於半導體裝置之封包。特別是，本發明 係有關於使用雷射技術之方法與裝置，用於去除在積體電 路（1C)所發現之模塑溢料。 以晶片塑膠模塑之半導體與1C裝置的封包在本技藝 中為非常習知的。該封包典型上含有一模塑塑膠覆蓋，其 保護裏面的1C裝置· 一金屣的熱變換器曝現於該塑膠封 包之表面，以允許1C裝置與外部環境間有效率的熱傳送· 由該等封包伸展之導線允許該裝置與外部電路間之電氣 連接。 在封包過程之際，該1C裝置與該熱變換器及該等導 線被固定於一模塑內，熔融之塑膠被注入於其內。當熔融 之塑膝固化時，1C晶片變成埋在該塑膠封包內。該金屬熱 變換器理想上應沒有任何習知為模塑溢料之模塑材料。然 而，因該模塑之不規則性，模塑溢料不可避免地會被流到 該熱變換器之邊緣上。 由1C熱變換器去除模塑溢料的傳統方法，如噴砂、 噴水與化學蝕刻，會易於損壞或積分通童該封包之可靠 性。最近，雷射引發之模塑溢料去除已被建議。 新加坡專利第49,545號描述使用短波長之脈衝雷射 用於去除模塑溢料》在此習知文件中，短波長之雷射被用 作為去除模塑溢料之熱來源與動置來源。在使用此方法 下，具有模塑溢料之區域，如導線間之介面與導線框本身 被加熱。導線框之熱擴展會發生，且因導線框金屬與模塑 溢料之擴展係數間之差異，導線框比模塑溢料擴展地多。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 請 先 閲 r £ 之 注- 項 寫裝 本衣 頁 訂 線 好淤部中央樣率而只工消贽合作社印纪 A7 B7 i、發明説明（2 ) 此外，該雷射光束作為動量來源，其進一步摧毀金屬導線 表面與模塑溢料間的任何黏結。此二作用造成模塑溢料由 導線框劈開》然而此方法不能直接應用於1C裝置之熱變 換器的去除溢料，原因在於該熱變換器之熱擴展在去除溢 料過程中為不欲有或不為有用的。 在其他實例中，雷射被用於熱熔過程中，其中溢料被 熔融及蒸發。雖然熔融的溢料以此方法可被去除，被此方 法所產生之高熱強度會造成在熱變換器金屬表面之熔融 軌跡，其會產生微小的裂痕與其他的損壞。其結果為有需 要尋找其他的技術，其對1C裝置為有效且輕柔的。 因此，本發明之一目標為要提供一種用於去除模塑溢 料之方法與裝置，其可克服上面描述的缺點· 另一個目標為要提供雷射裝置之一實施例，其具有高 效率，但對封包本身之損壞為最小。 本發明其他的目標與特點對熟習本技藝者將成為明 白的，因其揭示在下列較佳實施例以附圖說明之詳細描述 被做成· 本發明是一種由1C裝置去除模塑溢料之方法與裝置 使用一非熱雷射切除方法。切除是在模塑溢料在短的雷射 脈衝被轉變為電漿的狀況下被達成，該短的雷射脈衝未給 予足夠的時間或能量使足夠的熱處理發生。其結果為在模 塑溢料下方之熱變換器因缺少熱傳送而被防止加熱，因而 保護該熱變換器免於熱損害。依據本發明之一特點，一光 罩被提供以保護1C之模塑封包免於受到雷射光束》該光罩 本紙張尺度適用中國國家標率（CNS ) A4規格（210X297公釐） ,--^-------^------IT------0 (請先Mijt.贺面.V注f項I寫本頁) - · 經M-.部中戎樣準而只工消汝合作社印^ Α7 Β7 五、發明説明（3 ) 具有至少一孔，其對應於該裝置之熱變換器，雷射光束可 由此通過。依據本發明之另一特點，大的光束直徑被提供 以提高去除溢料之過程的效率· 在較佳實施例中，雷射光束之積分通量（fluence)被 維持低於lJ/cm2,所用之雷射的波長為低於550nm，而其 光束之脈衝寬度保持於8-lGns·在以12-15mm之雷射光點 直徑下，光分解之去除溢料可有效地被實施•整條1C設 施與光罩一起可藉由於整條掃描光束而被去除溢料· 第1圖為依據本發明之雷射去除溢料系統的示意圚· 第2圚為依據本發明之另一雷射去除溢料系統的示意 第3圖為依據本發明顯示在一雷射去除溢料裝置內雷 射光束之路徑的示意圖。 第4圖為顯示一雷射去除溢料系統被採用來與負載卸 載站配合作用之示意圖。 依據本發明之裝置與方法允許模塑溢料之有效率切 除，而使對1C之金靥或模塑部位的熱、化學或機械損壞 最小化•本發明使用雷射能置以利用該模塑溢料（其典型 上為黑色塑膠，如環氧樹脂）與熱變換器（其典型上為扃 平、亮的金屬表面）的光線吸收特徵間之差異來選擇性地 將模塑溢料轉變成電漿•雷射切除在本發明中被定義為因 雷射光束之光電分解作用所致的由模塑溢料轉變成電漿 與其他易揮發的物質種類。 第1表顯示依據本發明之會造成模塑溢料切除之短波 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X297公釐） I„--------^------1T------^ (請先閲讀背面·ν)ΐ·意事項今填寫本頁) · 經济部中夹標準^U.T消於合作社印繁 A7 B7 五、發明説明（4 ) 長Nd: YAG雷射光束的性質與習知技藝處理之比較例。這 些條件允許該熱變換器之金靥表面的熱有效深度在去除溢 料過程之際維持低於3QITC，且因此比會造成熱變換器被加 熱到高於1000Ϊ的習知技藝雷射處理有重大的改進。一表 面之熱有效深度（μ)與溫度（ΛΤ)係由材料之表面決定，且 輪入能置的數童可由下列的公式決定： 1/2 1/2 μ = (4D r ) = (4kr/pc)及 ΔΤ= (l-R)I/pc^ 其中p (g/cm3)為強度；c(j/kg · K)為特定之熱；k(cal/Cm •K)為熱傳導性；r(nS)為雷射之脈衝寬度；及I(mJ/cm2) 為積分通量·

以銅為材料而言 ’ P = 8. 96 ; C = 380 ; k = 0. 941 且 R= 0. 25， 若 I=250mJ/cm2，r = 8ns，則 # = 1.92ym 及 ΛΤ = 2 8 7 °C 由於銅之熔點為1083°C，而鎳為1453eC，習知技藝之熱 蒸發處理將會對熱變換器甚至是封包內之模塑造成熱損壞· 另一方面而言，低溫雷射切除處理可被施用於已被預先電鍍之 熱變換器而甚至不致對在本技藿所用之更複雜的表面處理造 成熱損壤。 表1所述之本發明的性質僅為例子，且對熟習本技藝者很 清楚的是該等參數可被改變而仍能達成模塑溢料之切除•最重 要的參數為積分通量，如上面V與ΔΤ之計算所示，其被保持 為低的，例如為0. 2 - 0. 7J/cm2，以防止過多的能置被轉變為 熱•其脈衝寬度亦必須被維持為低的，使得有不足夠的時間讓 本纸張尺度进用中囷國家榇準（CNS ) A4規格（210X297公釐） ^-----------裝-- (請先閲^背面之注意事項 <填寫本頁) ,ιτ 線 經於部中央榀率而h工消贽合作社印 402765 A7 A7 B7 五、發明说明（5 ) 雷射性質 習知技藝1 習知技藝2 本發明 波長 1064/532nm 248nm 1064/532nm 脈衝寬度 6ns 20ns 8-10ns 脈衝能量 300mJ/532nm 300mJ/248nm 500mJ/532nm 重覆率 50Hz 未定 50Hz 冷 卻 水 空氣 水 雷射光點大小（直徑） 2. 5mm 未定 2-15mm 積分通ft 22.6J/cm2 > lJ/cm2 < lJ/cm2 表1 熱由溢料材料傳送到下面的熱變換器。光束點可隨應用的型 式而定•就具有較大熱變換器，或就導線間或導線框內的溢 料材料切除而言，使用如8-10rom之大光束點可能較有效率》 此在產生能量較高之Nd: YAG雷射為最可應用的•然而，若 重覆率可被維持於高水準，較小的光束點可被使用而不致 折減效率。雷射光束之掃描速度可被調整以讓有效的切除 發生》532ηιη之波長為最佳的，因其為在可見光範圍內之 綠色雷射，且在分解過程中有良好的選擇性•此外，綠色 雷射所需的光學儀器的成本較低*然而，如excimer雷射 之248nm與351nm的其他波長亦可依據本發明就雷射切除 處理被採用》 除了去除模塑溢料外，本雷射切除處理亦具有由熱變換 器表面去除氧化物之益處·金屬氧化物可被該選擇性的切除處 理轉變成電漿。依據本發明較佳實施例之光束點為較寬，例如 為10-15mm，使得熱變換器有效率地被曝現於雷射光束。為了 本紙張尺度述用中國國家榇準（CNS ) A4規格（210X297公釐） ；-„--------^------1T------^ {讀先閲诊背面之iif t填寫本頁) ， 402765 紝沪部中决榀卑/PJo-i消赍合作妇卬¾ A7 B7 五、發明说明（6 ) 保護模塑封包本身，一光罩就此實施例被提供•此光罩可為 一金靥模板，其具有一個以上的孔對應於一個以上之1C裝置 的熱變換器。該模板之金靥框保護1C封包免於受到雪射光 束•在使用此大直徑的雷射光束下，處理熱變換器之整個表 面變成可能的，因該光束可對數個1C雷射掃描，例如在一條 上之一列1C裝置。此具有之添加益處在於金屬熱變換器的氧 化層亦可被切除，即分解成電漿與其他分解物質種類·其結果 為，氧化靥之去除亦可被達成。若電鍍可在去除溢料後立即被 寊施，則此雷射切除處理亦提供消除化學氧化物去除步®之可 能性。若溢料去除係沿著該裝置之邊緣，即在導線與導線框的 介面處，該光罩亦可被使用以保護該模塑封包本身· 第1圖顯示一雷射去除溢料系統之例，其中Nd: YAG 雷射之光束藉由使用掃描器26與適當的光學透銳28被導 向在平台24上之1C裝置22的熱變換器上•電腦控制系 統30控制一控制器32,其再控制平台24及經由觸發器 34控制雷射之觸發· 第2圖顯示用於1C裝置之去除溢料的裝置特殊例之 細部*在此裝置中，奇異形式之1C裝置42在導引軌40 上被傳送至去除溢料區·由雷射產生器44來之雷射光束 被導向進入掃描器或電流計46,其將光束導向適當的位 霣。一光罩48被提供於掃描器46與1C裝置42間，以保 護1C裝置封包免於受到雷射光束。該掃描器可以程式設 計成使得雷射光束僅在熱變換器周邊抑或在熱變換器之 整個表面去除氧化物或模塑溢料。在此實施例中，一排放 本紙張尺度適州中國國家椋準（CNS ) A4規格（210X297公釐） ^--：--------^— (餚先閲讀背面<注f 填寫本頁) 訂 線 經济部中^Γ樣车而只工消资合作衽卬繁 Α7 Β7 五、發明説明（7 ) 進口被提供以吸掉被模塑溢料之切除所產生之分解後的 煙。一空氣吹器（未畫出）亦可被選擇性地提供，用於在離 子化蒸氣被形成時將之吹掉，使其不會有機會再沉積回到 1C裝置上。 第3圖顯示本發明之第三實施例，其中雷射產生器56 被定位於側面。在此實施例中，光束擴大器58被提供以 放大光束點直徑，且一系列的鏡子60被用以引導雷射光束 至X-Y掃描器或電流計62上。然後該掃描器引導光束至 1C裝置64上的適當點· 去除溢料處理可被採用來適應慣用的模塑處理，如第 4園顯示之例•去除溢料裝置可以標準的箱槽74被提供於 標準的負載站70與卸載站72間。指標叉76由一待命位置 抓住導線框78並以距該雷射掃描位置的預先決定之距離 將該導線框定指標。雷射產生器79被用以產生雷射光束· 由吸頭80來之吸力被打開以去除掃描之際所產生之煙、溢 料與灰塵•在掃描器82掃描後，導線框將被定指標或被 運送到暫時的導線框儲存區，稱之為導線框緩衝器84· 導線框被儲存於此處，直至空的導線框箱槽74備於接收 處理後之導線框前為止。此過程亦可以具有如使用托架或 載具之微小變化的奇異封包而被使用。 雖然本發明已特別地參照第1至4圖被描述，其應被 瞭解到這些圖僅用於說明而不應作為對本發明之限制。此 外，很清楚的是本發明之方法與裝置已在塑膠模塑材料之 去除為必要的之很多應用中被運用。其欲於有很多變化與 -10- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐) ；--^--------—餐------1T------0 (誚先聞请背面之.Γ*注意事t填寫本萸) , 經济部中夹樣本而=:工消灸合作社卬>! 402765 A7 A7 B7 五、發明説明（8 ) 修改可由一般熟習本技藝者做成而不致偏離本發明所描述 之精神與領域。 元件標 號對照 表 元件編號 譯 名 元件編號 譯 20 Nd : YAG雷射 70 負載站 22 1C裝置 72 卸載站 24 平台 74 箱槽 26 掃描器 76 指標叉 28 光學透鏡 78 導線框 30 電腦控制系統 79 雷射產生器 32 控制器 80 吸頭 34 觸發器 82 掃描器 40 導引軌 84 導線框緩衝器 42 1C裝置 44 雷射產生器 46 電流計，掃描器 48 光罩 50 熱變換器 52 排放進口 56 雷射產生器 58 光束擴大器 60 鏡子 62 電流計 64 1C裝置 I--------裝------訂------線 (锖先閲讀r面之)i-意事項一^寫本頁) - , 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐）

Claims (1)

1. 402765 Α8 Β8 C8 D8 '申請專利範圍 Ί:--------^1 (請先背3注填寫本頁 1·—種去除溢料裝置，用於去除1C裝置之模塑溢料，包含： —雷射產生器用於產生一雷射光束，該雷射光束具有 —積分通量與脈衝期間適用於該模塑溢料之雷射切除； 一光學系統用於傅遞該雷射光束； 一傳送系統用於傳送該等1C裝置進入該雷射光束 之路徑* 2. 如申請專利範圍第1項所述之裝置，進一步包含掃描設 施用於引導該光束至該1C裝置之溢料上· 3. 如申請專利範圍第2項所述之裝置，其中該光學系統包 含一聚焦透鏡用於使該雷射光束聚焦》 4. 如申請專利範圍第2項所述之裝置，其中該光學系統包 含望逮設施用於改變該雷射光束之光束點大小· 5. 如申請專利範圍第2項所述之裝置，其中該光學系統進 —步包含一控制器用於控制該雷射光束。 6·如申請專利範圃第2項所述之裝置，其中該傳送系統包 含： 線 一平台用於托放1C裝置； 經濟部中央棣準局貞工消費合作社印製 定指標設施用於傳送該等1C裝置至該平台上，並在 去除溢料被完成後取掉該等1C裝置。 7.如申請專利範圍第2項所述之裝置，其中該雷射光束具 有波長小於550nm，稹分通童小於lJ/cm2。 8·如申請專利範圍第2項所述之裝置，其中該掃描設施包 含一電流計· 9_如申請專利範圍第2項所述之裝置，其中該雷射產生器 本紙張尺度適用中β國家揉準（CNS ) A4规格（210X297公釐） 402765 A8 B8 C8 D8 經濟部中央揉率局員工消费合作社印氧 π、申請專利範圍 波長為532nm之Nd: YAG雷射光束並具有約50 0mJ之脈 衝能量。 10. 如申請專利範圍第2項所述之裝置，其中該雷射光束產 \ 生一雷射光束，具有之光束點直徑為8~至10mm。 11. 如申請專利範圍第2項所述之裝置，進一步包含一光罩 被提供於該雷射產生器與該1C裝置間，用於保護該1C 裝置之模塑封包免於受到該雷射光束。 12. 如申請專利範圍第2項所述之裝置，進一步包含一光罩 被提供於該雷射產生器與該1C裝置間，用於保護該1C 裝置之模塑封包免於受到該雷射光束，該光罩具有至少 一孔對應於該封包上之一熱變換器，該雷射光束可透過 其通過。 13. 如申請専利範圍第2項所述之裝置，進一步包含一視覺 檢査系統被提供來在雷射切除後之該1C裝置的視覺檢 査· 14. 如申請専利範圍第2項所述之裝置，進一步包含一排放 系統用於去掉被該模塑溢料材料之切除所產生的分解 煙。 15. 如申請專利範圍第2項所述之裝置，進一步包含一排放 系統與一空氣至該裝置上，該排放系統用於去掉被該模 塑溢料材料之切除所產生之分解煙· 16. —種用於去除1C裝置上之模塑溢料的方法，包含： 運送一 1C裝置進'入一雷射切除裝置； 引導一雷射光束至該模塑溢料； -13 - 本紙張尺度逍用中國國家糅準（CNS ) A4規格（210X297公釐） JI,------------^------ir------^ (請先閱«I背面U注意事|填寫本頁) . 經濟部中央標率局真工消費合作社印策 402765 A8 B8 C8 D8 A、申請專利範圍 將該模塑溢料切除成分解後之電漿與其他物質種 類· 17.如申請專利範圔第16項所述之方法，進一步包含在雷射 切除步驟之前以一雷射阻斷光罩蓋住該1C裝置之楔塑 封包。 18·如申請專利範圍第16項所述之方法，進一步包含在雷射 切除步驟之前以一雷射阻斷光罩蓋住該1C裝置之模塑 封包且以該雷射光束掃描通過該模塑溢料使得該模塑溢 料被分解成電漿與其他物質種類。 19. 如申請專利範圍第16項所述之方法，進一步包含在該模 塑溢料已被去除後之視覺檢査步驟。 20. 如申請專利範圍第18項所述之方法，其中該1C裝置為 成條帶形式，且該方法進一步包含在該1C裝置之切除後 將該條帶相對於該光罩移位，使得該條帶之另外的1C 裝置被保護，且雷射切除在該等另外的1C裝置上被實 施。 21. 如申請專利範圍第16項所述方法，其中該等電漿與 j 物質被吸力立刻地去除。 v 22. 如申請專利範圍第1項所述之去除溢料裝置，進一 步包含： 托放設施用於將一條帶的1C裝置托放及定位於該 雷射光束之路徑位置內； 掃描設施用於引導該雷射光束至該1C裝置之模塑溢 料上； 1本紙張尺度適用中國國家揉率（CNS ) A4規格（210X297公釐） Η -7" 111111 裝— I 1111 訂— 11111 線 (請先閱螓背面·5·注ft填寫本頁) A8 BB C8 D8 4〇2765 、申請專利範圍 一雷射不能透過之光罩被定位於該雷射產生器與該 托放設施間，用於保護該等1C裝置之模塑封包免於受到 該雷射光束； 一定指標系統用於將該1C裝置傳送至該托放設施 上，將該條帶移位以便進行循序的1C裝置之去除溢料， 及在該條帶上的所有1C裝置之去除溢料已被完成後取 掉該條帶；以及 一吸力系統具有一吸力進口位於該托放設施附近用 於去除該切除後之模塑溢料的煙· ^^1 ^^1 m» n^i I (請先閱旗背面之注$項寫本頁) 訂-------線 經濟部中央標準局身工消费合作社印製 本紙浪尺度適用中困國家揉率（CNS ) A4規格（210X297公釐）