專利名稱:用于電子部件的可控封裝的方法和裝置的制作方法
本發(fā)明涉及用于對(duì)安裝在承載器上的電子部件進(jìn)行封裝的方法，如權(quán)利要求
1的前序部分所述。本發(fā)明還涉及用于對(duì)安裝在承載器上的電子部件進(jìn)行封裝的裝置，如權(quán)利要求
9的前序部分所述。
在電子部件的封裝中，尤其是安裝在承載器(如引線框)上的半導(dǎo)體的封裝，使用“傳輸模制法”。此處，帶有電子部件的承載器夾在兩個(gè)模制部分之間，使得模制腔限定在用于封裝的部件周圍。然后，液體封裝材料導(dǎo)入到這些模制腔中，在它們至少部分硬化之后，移開(kāi)模制腔，并且取出帶有已封裝電子部件的承載器。封裝材料的進(jìn)料利用一個(gè)或多個(gè)柱塞進(jìn)行，可以用該柱塞將壓力施加在出于此目的而設(shè)置的封裝材料源上。該柱塞可在外殼中移動(dòng)，未液化的封裝材料也承載在該外殼中。封裝材料通常放置在模具中，處于顆粒形式或者處于用薄箔材料封閉的包的形式。封裝材料通常包括合并有填料的熱硬化環(huán)氧樹(shù)脂。柱塞在封裝材料上施加壓力，該封裝材料同時(shí)受熱，加熱封裝材料的結(jié)果是其變?yōu)橐后w。響應(yīng)于柱塞所施加的壓力，液體封裝材料流到受熱的模制腔，并用封裝材料將其填滿。在封裝材料的移動(dòng)期間，該材料受熱，隨后在受熱的模制腔中熱硬化(作為交聯(lián)的結(jié)果)。該方法起作用，但是處理周期的持續(xù)時(shí)間太長(zhǎng)，并且封裝過(guò)程的質(zhì)量不總是很容易控制。
日本專利62039215描述了用樹(shù)脂封裝產(chǎn)品的方法。此處所使用的模具設(shè)置有模制腔，該模制腔在封裝器件具有比進(jìn)料通道和柱塞開(kāi)口更低的溫度，封裝材料從該柱塞開(kāi)口供給。出于此目的設(shè)置在封裝裝置中的是不同的加熱元件，它們可以在不同溫度水平獨(dú)立工作。
本發(fā)明的目的是提供電子部件的改進(jìn)的可控封裝的方法和裝置，以及提高這種封裝的質(zhì)量。
出于此目的，本發(fā)明提供如權(quán)利要求
1所述的方法。溫度調(diào)節(jié)能夠涉及封裝材料的加熱和冷卻。當(dāng)模制腔填滿封裝材料時(shí)，模制腔至少部分填滿封裝材料，但是模制腔通常完全填滿封裝材料。方法步驟A)至D)通常按照字母順序進(jìn)行。本發(fā)明所述方法的重要優(yōu)點(diǎn)在于，在封裝過(guò)程的不同階段期間封裝材料所暴露的溫度條件方面的調(diào)節(jié)選項(xiàng)變得更加可控，從而封裝材料的性狀也變得更加容易控制。于是，材料在封裝過(guò)程的臨界相期間的密度，硬化開(kāi)始的位置和硬化速度變得可例如精確控制。由于現(xiàn)在存在至少一個(gè)溫障，所以可能在不同區(qū)域之間實(shí)現(xiàn)明顯的溫度梯度。在處理步驟A)期間，封裝材料的溫度可能比模制腔中的封裝材料的溫度更高或者更低。
首先，將給出一例子，其可能的優(yōu)點(diǎn)可以是首先加熱更加堅(jiān)固的封裝材料，隨后(在模制腔中)加熱不那么堅(jiān)固的封裝材料。模制期間封裝材料的溫度發(fā)展中的變化可能優(yōu)化用于熔化封裝材料，將封裝材料移動(dòng)到模制腔，以及填充模制腔的處理?xiàng)l件。尤其利用至少一個(gè)溫障的存在可以獲得該效果，從而在有限距離上可以產(chǎn)生比較明顯的溫度差；在缺少這種溫障的情況下，由于溫度傳導(dǎo)所以只可以獲得單一溫度變化，然而這些溫度變化非常有限。于是，正好存在至少一個(gè)溫障，它可能將本發(fā)明所述的優(yōu)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)到最大程度。于是，通過(guò)在處理步驟A)期間將封裝材料加熱到較高溫度，可以獲得封裝材料的快速熔化，并且較高溫度下熔化的封裝材料可以移動(dòng)的比以前更快。封裝材料的硬化也將比現(xiàn)有技術(shù)中更早開(kāi)始，并且該硬化也將發(fā)生得更快。由于在高溫下比低溫下，至少在該高溫過(guò)后不久具有更小的粘性，所以封裝材料也將更容易從進(jìn)料裝置移動(dòng)到模制腔。封裝材料的增強(qiáng)的流動(dòng)性在模制腔的填充期間也將仍然存在，從而減小對(duì)用于封裝的電子部件和相關(guān)連接(例如線區(qū)域(sweep))的損傷風(fēng)險(xiǎn)。一旦封裝材料存在在模制腔中，則其溫度將可能跌落到較低水平。出于此目的而連接到模制腔上的較小功率的加熱裝置(或者甚至不具有加熱裝置或者存在冷卻裝置)也具有優(yōu)點(diǎn)。于是，電子部件和承載器上的溫度載荷可以比使用現(xiàn)有技術(shù)的方法更小?，F(xiàn)在最有趣的是越來(lái)越多地使用較小環(huán)境影響的封裝材料(“綠色化合物”)，它們通常在比普通封裝材料更高的溫度下進(jìn)行處理，并且在普通封裝的情況下，能夠?qū)е聦?duì)用于封裝的部件和/或承載器(部分)熱損傷。其明顯的例子是承載器和/或部件中某些環(huán)境下存在的錫焊的溫度敏感性。在可能的變型中，封裝材料在處理步驟A)期間超過(guò)140EC，更為優(yōu)選地是封裝材料在處理步驟A)期間超過(guò)150EC、160EC、170EC或180EC。
第二個(gè)例子示出，其可能的優(yōu)點(diǎn)可以是首先加熱不那么堅(jiān)固的封裝材料，隨后(在模制腔中)將封裝材料加熱到更高溫度。為了加速封裝材料的硬化(從而縮短處理周期)，期望使用封裝材料封閉的部件在模制腔中停留的時(shí)間最小化。由于封裝材料的硬化通常在高溫下比低溫下進(jìn)行得更快，所以通過(guò)將封裝材料加熱到最大可能的溫度可以硬化進(jìn)行優(yōu)化。其結(jié)果是，可以從封裝裝置中比現(xiàn)有技術(shù)更快地取出封裝的電子部件。
在優(yōu)選的變型中，在處理步驟A)開(kāi)始之前，在用于對(duì)安裝在承在其上的電子部件進(jìn)行封裝的裝置中有效地冷卻封裝材料。在封裝處理開(kāi)始之前，于是可以使封裝材料的開(kāi)始情況標(biāo)準(zhǔn)化，并且通過(guò)將這種顆粒推靠在受熱的熔化空間(也稱為精選桿)上，可以獲得例如封裝材料的顆粒的受控熔化。此處，也防止了通常容納顆粒的柱塞套(套管)的污染的風(fēng)險(xiǎn)。
除了在模制過(guò)程期間在確定位置處不同溫度狀況的受控產(chǎn)生之外，還可能動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)溫度。這意味著，確定位置處的溫度及時(shí)進(jìn)行受控變化。于是，封裝裝置的特殊部件可以加熱到預(yù)定(初始)溫度以上，以使(硬化)過(guò)程開(kāi)始，在已經(jīng)達(dá)到該溫度之后，冷卻部件(或者允許其溫度被動(dòng)下降)，從而限制例如用于處理的材料和/或封裝裝置的質(zhì)量損失概率。
封裝材料可以在處理步驟A)期間通過(guò)傳導(dǎo)進(jìn)行加熱，例如通過(guò)將其推靠在加熱表面上。在使用封裝材料的本體在壓力下放置在其上的柱塞的情況下，盡管可選的輔助熱量也可能通過(guò)套管和/或柱塞傳遞，但是只通過(guò)將封裝材料的本體推靠在精選桿上，就可能使顆粒受到加熱。將顆粒推靠在精選桿上使其只在遠(yuǎn)離柱塞側(cè)熔化的優(yōu)點(diǎn)在于，這減小了封裝材料在柱塞和套管之間泄漏的問(wèn)題。
作為通過(guò)傳導(dǎo)加熱的備選方案或者與封裝材料的傳導(dǎo)加熱組合，后者在處理步驟A)期間也可以通過(guò)輻射加熱。其例子是感應(yīng)、RF、紫外線或其他非接觸加熱類型。于是，可以在不導(dǎo)致封裝材料的局部過(guò)熱的情況下，進(jìn)一步提高局部加熱功率。另一優(yōu)點(diǎn)在于，采用輻射可以獲得封裝材料的均勻加熱。將非常明確的是，封裝材料也可以在處理步驟D)期間通過(guò)傳導(dǎo)和/或輻射在模制腔中加熱。
如上面所述，不需要在確定條件下加熱仍然處于處理步驟D)期間的封裝材料?？赡茉试S模制腔在溫度調(diào)節(jié)方面以整體下降的方式作用，但是也可能預(yù)計(jì)模制腔受到有效冷卻。
本發(fā)明還提供用于對(duì)安裝在成在其上的電子部件進(jìn)行封裝的裝置，如權(quán)利要求
9所述。該進(jìn)料裝置不應(yīng)該僅理解為帶有套管的柱塞；柱塞向模制腔的進(jìn)料通道也形成該進(jìn)料裝置的一部分。如上所述，封裝裝置的單個(gè)部分的熱分離增大了封裝過(guò)程的廣泛控制的可能性，具有所有的這些優(yōu)點(diǎn)?？梢岳缤ㄟ^(guò)將絕熱材料設(shè)置在進(jìn)料裝置和模制腔之間，和/或通過(guò)將進(jìn)料裝置和模制腔至少部分彼此分離的凹口設(shè)置在它們之間，使得從進(jìn)料裝置到模制腔的熱傳導(dǎo)受到至少明顯的阻止，可以獲得熱分離。周圍空氣可以存在在凹口中，或者絕緣體可以放置在其中。凹口的形式可以是狹槽狀，但是倘若其起到阻止熱傳導(dǎo)的功能，也可以具有任何其他期望的形式。熱分離可以定位在進(jìn)料裝置和模制腔之間，和/或在至少一個(gè)模制部分中。
封裝裝置最好設(shè)置由數(shù)個(gè)可獨(dú)立控制的溫度調(diào)節(jié)裝置。這種溫度調(diào)節(jié)裝置可以定位在其中或定位在封裝裝置的下述位置中柱塞、套管連接到套管上的精選桿、上模制部分或上模制部分的單個(gè)段和/或下模制部分或下模制部分的單個(gè)段?？梢圆捎脺囟日{(diào)節(jié)裝置的控制，使得能夠以動(dòng)態(tài)方式控制溫度調(diào)節(jié)裝置；也就是，裝置中具體位置處的溫度可及時(shí)變化。此處，注意到組成模制腔的相對(duì)模制部分可能在使用期間具有不同溫度。于是，可能選擇使得，用承載器與封裝材料分離的模制部分具有比與封裝材料接觸的模制部分更低的溫度。作為上模制部分和/或下模制部分的不同段的單獨(dú)加熱的進(jìn)一步說(shuō)明，為了產(chǎn)生該效果，可能例如根據(jù)局部情況(封裝材料和/或承載器材料是否局部存在)，將特殊段加熱或冷卻到更大或更小的程度，與一個(gè)或多個(gè)溫障、模制部分中不同溫度區(qū)域組合。在實(shí)際中，盡管溫度調(diào)節(jié)裝置也可以是冷卻裝置，但是它一般也將通過(guò)加熱裝置形成。
通過(guò)帶有電阻的加熱裝置可以獲得加熱的有效并且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的方法。這種電阻加熱可以實(shí)現(xiàn)為嵌入到熱傳導(dǎo)材料或平(可選地為柔性)加熱元件(也稱為加熱圖)中的加熱桿。可選地與使用電阻的加熱器組合，也可以使用處于輻射源和/或其他非接觸加熱技術(shù)形式的溫度調(diào)節(jié)裝置?？赡艿募訜嵩匆呀?jīng)在上面列出。在特殊情況下，也可能選擇實(shí)現(xiàn)為沒(méi)有加熱裝置的模制腔(可選地在一側(cè)上)，或者甚至使其設(shè)置有冷卻裝置。對(duì)于其優(yōu)點(diǎn)，參照與本發(fā)明所述方法相關(guān)的上述描述。溫度調(diào)節(jié)裝置可以通過(guò)有效控制進(jìn)行控制，從而也可能及時(shí)控制溫度調(diào)節(jié)裝置。于是，也可以局部獲得動(dòng)態(tài)溫度調(diào)節(jié)。
在優(yōu)選實(shí)施例中，封裝材料的進(jìn)料裝置包括屏蔽板，該屏蔽板位于指向柱塞的有效側(cè)的位置處，并且該屏蔽板設(shè)置有可獨(dú)立控制的溫度調(diào)節(jié)裝置。這種屏蔽板也稱為精選板。倘若該板足夠熱，則尚未制成液體的封裝材料的本體通過(guò)推靠在這種屏蔽板上可以局部制成液體。本發(fā)明將在附圖中所示的非限制示例性實(shí)施例的基礎(chǔ)上進(jìn)一步說(shuō)明。其中附圖1示出了通過(guò)本發(fā)明所述示意性表示的包封裝置的剖視圖，附圖2示出了通過(guò)本發(fā)明所述包封裝置的示意性表示備選實(shí)施例變型的剖視圖，附圖3示出了通過(guò)本發(fā)明所述包封裝置的示意性表示的第二備選實(shí)施例變型的剖視圖，附圖4A示出了本發(fā)明所述包封裝置的又一實(shí)施例變型的細(xì)節(jié)的視圖，附圖4B是附圖4A中所示包封裝置的部件的透視圖，及附圖5示出了本發(fā)明所述又一包封裝置的一部分在包封過(guò)程初始階段的視圖。
附圖1示出了示意性表示的包封裝置1，帶有可相對(duì)移動(dòng)的下模具部分2和上模具部分3。承載器4夾在模具部分2、3之間，在該附圖中不可見(jiàn)的電子部件安裝在該承載器上。上模具部分3左邊的間隙是模制腔5，封裝電子部件的外殼6形成在該模制腔中。下模制部分2也設(shè)置有套管7，柱塞8可在該套管中移動(dòng)。該柱塞8推動(dòng)封裝材料的顆粒，在該附圖中只有小的其余部分9仍然可見(jiàn)，它靠在形成上模具部分3的一部分的精選桿(cull bar)上。示意性示出的是，精選桿10的溫度11高于上模具部分3的溫度12，該上模具部分的溫度又高于下模具部分2的溫度13。套管7可能整體不加熱。通過(guò)將封裝材料9的顆粒推靠在受熱的精選桿10上，封裝材料將在中間空間14中局部熔化。液體封裝材料從該中間空間14經(jīng)過(guò)門15流到模具空腔5。由于封裝裝置1中的溫度管理需要精選桿10比模具部分2、3更熱，所以相應(yīng)絕熱元件15、16設(shè)置在精選桿10和上模具部分3之間，也在套管7和下模具部分3之間，以限制熱量傳遞到模具部分2、3。
附圖2同樣示出了示意性表示的封裝裝置20，它非常類似于附圖1中所示的封裝裝置。在該封裝裝置20中，不向下模制部分21(包括套管22)提供熱量。在上模制部分23中，只在精選桿24的位置處提供熱量25。將認(rèn)識(shí)到，根據(jù)本發(fā)明，在該封裝裝置中，只要封裝材料移出中間空間26，通過(guò)門27到達(dá)模制腔28，封裝材料的溫度就也將降低。
附圖3再次示出了現(xiàn)在其中也設(shè)置有加熱元件31、32的封裝裝置30。加熱元件31放置在精選桿33中，并包括外部熱量35連接到其上的輸送管34。外部熱量35所產(chǎn)生的熱量由輸送管34承載到精選桿32。類似于加熱元件31，加熱元件32也設(shè)置有輸送管36和外部熱量37，從而靠近模制腔38處由外部熱量37所產(chǎn)生的熱可以承載到上模具部分39中。應(yīng)該注意到，管34、36也可以用于冷卻相關(guān)模制部分。
附圖4A示出了模制腔41凹陷到其中的上模具部分的部分40。容納在該模具半型40中的是墊板42(也參見(jiàn)附圖4B)，模具半型40的溫度可以用該墊板進(jìn)行調(diào)節(jié)。墊板42可以實(shí)現(xiàn)為加熱元件，或冷卻元件，或者它們的組合。墊板42同樣可以實(shí)現(xiàn)使得在使用期間限定不同的溫度區(qū)域。
附圖5示出了在封裝過(guò)程開(kāi)始期間封裝裝置50的一部分。封裝材料51的顆粒由柱塞52推靠在精選桿52上，如箭頭P1所示。精選桿53由外部熱量55經(jīng)熱輸送管54加熱。還設(shè)置有輻射源56，封裝材料51用該輻射源直接加熱。與精選桿53的接觸導(dǎo)致封裝材料51熔化，并且熱量傳輸?shù)饺刍@得的頂側(cè)上。
權(quán)利要求
1.用于對(duì)安裝在承載器上的電子部件進(jìn)行封裝的方法，包括如下步驟A)加熱封裝材料使其變?yōu)橐后w，B)通過(guò)在該液體封裝材料上施加壓力，將該封裝材料移動(dòng)到封閉電子部件的受熱的模制腔，C)用封裝材料填滿該模制腔，及D)在模制腔中至少部分硬化該封裝材料，其特征在于，在通過(guò)利用至少一個(gè)溫障(temperature barrier)產(chǎn)生彼此至少部分熱分開(kāi)的不同溫度區(qū)域，對(duì)由封裝材料在處理步驟A)-C)期間覆蓋的通道區(qū)域進(jìn)行分離期間，進(jìn)行封裝材料的溫度調(diào)節(jié)。
2.如權(quán)利要求
1所述的方法，其特征在于，該溫度調(diào)節(jié)包括封裝材料的條件性加熱。
3.如權(quán)利要求
1或2所述的方法，其特征在于，封裝材料的溫度在處理步驟A)期間高于模制腔中的封裝材料的溫度。
4.如權(quán)利要求
1或2所述的方法，其特征在于，封裝材料的溫度在處理步驟A)期間低于模制腔中的封裝材料的溫度。
5.如前述任一權(quán)利要求
所述的方法，其特征在于，在處理步驟A)的開(kāi)始之前，封裝材料在用于對(duì)安裝在承載器上的電子部件進(jìn)行封裝的裝置中進(jìn)行主動(dòng)冷卻。
6.如前述任一權(quán)利要求
所述的方法，其特征在于，在處理步驟A)-C)期間由封裝材料覆蓋的通道的溫度進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)。
7.如前述任一權(quán)利要求
所述的方法，其特征在于，在處理步驟A)期間，通過(guò)輻射對(duì)封裝材料進(jìn)行加熱。
8.如權(quán)利要求
7所述的方法，其特征在于，在處理步驟D)期間，封裝材料在模制腔中進(jìn)行主動(dòng)冷卻。
9.用于對(duì)安裝在承載器上的電子部件進(jìn)行封裝的裝置，包括-模制部分，它們可相對(duì)于彼此移動(dòng)，并在封閉位置處限定用于封閉電子部件的至少一個(gè)模制腔，并且模制部分設(shè)置有溫度調(diào)節(jié)裝置，及-連接到模制腔上并設(shè)置有至少一個(gè)柱塞的液體封裝材料的進(jìn)料裝置，該進(jìn)料裝置設(shè)置有溫度調(diào)節(jié)裝置，其特征在于，封裝材料的進(jìn)料裝置和模制腔彼此至少部分熱分離。
10.如權(quán)利要求
9所述的裝置，其特征在于，進(jìn)料裝置和模制腔之間的熱分離包括位于它們之間的至少一個(gè)凹口。
11.如權(quán)利要求
9或10所述的裝置，其特征在于，該熱分離包括合并在模制部分中的至少一個(gè)凹口。
12.如權(quán)利要求
9至11中任意一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，與模制部分共同作用的該溫度調(diào)節(jié)裝置可以獨(dú)立于和進(jìn)料裝置共同作用的溫度調(diào)節(jié)裝置進(jìn)行控制。
13.如權(quán)利要求
9至12中任意一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，模制部分設(shè)置有數(shù)個(gè)可獨(dú)立控制的溫度調(diào)節(jié)裝置。
14.如權(quán)利要求
9至13中任意一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，該溫度調(diào)節(jié)裝置包括加熱裝置。
15.如權(quán)利要求
9至14中任意一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，至少其中一個(gè)溫度調(diào)節(jié)裝置包括輻射源。
16.如權(quán)利要求
9至15中任意一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，用于封裝材料的進(jìn)料裝置包括屏蔽板，該屏蔽板放置在指向柱塞的主動(dòng)側(cè)的位置處，并且該屏蔽板設(shè)置有可獨(dú)立控制的溫度調(diào)節(jié)裝置。
專利摘要
本發(fā)明涉及用于對(duì)安裝在承載器上的電子部件進(jìn)行封裝的方法，包括如下步驟A)加熱封裝材料，B)將封裝材料移動(dòng)到模制腔中，C)填充模制腔，和D)將封裝材料在模制腔中硬化。從而在通過(guò)利用至少一個(gè)溫障(15，16)產(chǎn)生彼此至少部分熱分離的不同溫度區(qū)域，分離由封裝材料覆蓋的通道的區(qū)域期間，發(fā)生封裝材料的溫度調(diào)節(jié)。本發(fā)明還涉及用于對(duì)安裝在承載器上的電子部件進(jìn)行封裝的裝置。
文檔編號(hào)B29C45/73GK1997495SQ20058002391
公開(kāi)日2007年7月11日 申請(qǐng)日期2005年6月9日
發(fā)明者J·L·G·M·芬羅伊 申請(qǐng)人:菲科公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan