用于电子部件的可控封装的方法和装置的制作方法

专利名称:用于电子部件的可控封装的方法和装置的制作方法
本发明涉及用于对安装在承载器上的电子部件进行封装的方法，如 权利要求
1的前序部分所述。本发明还涉及用于对安装在承载器上的电子部件进行封装的装置，如 权利要求
9的前序部分所述。
在电子部件的封装中，尤其是安装在承载器(如引线框)上的半导体的封装，使用“传输模制法”。此处，带有电子部件的承载器夹在两个模制部分之间，使得模制腔限定在用于封装的部件周围。然后，液体封装材料导入到这些模制腔中，在它们至少部分硬化之后，移开模制腔，并且取出带有已封装电子部件的承载器。封装材料的进料利用一个或多个柱塞进行，可以用该柱塞将压力施加在出于此目的而设置的封装材料源上。该柱塞可在外壳中移动，未液化的封装材料也承载在该外壳中。封装材料通常放置在模具中，处于颗粒形式或者处于用薄箔材料封闭的包的形式。封装材料通常包括合并有填料的热硬化环氧树脂。柱塞在封装材料上施加压力，该封装材料同时受热，加热封装材料的结果是其变为液体。响应于柱塞所施加的压力，液体封装材料流到受热的模制腔，并用封装材料将其填满。在封装材料的移动期间，该材料受热，随后在受热的模制腔中热硬化(作为交联的结果)。该方法起作用，但是处理周期的持续时间太长，并且封装过程的质量不总是很容易控制。
日本专利62039215描述了用树脂封装产品的方法。此处所使用的模具设置有模制腔，该模制腔在封装器件具有比进料通道和柱塞开口更低的温度，封装材料从该柱塞开口供给。出于此目的设置在封装装置中的是不同的加热元件，它们可以在不同温度水平独立工作。
本发明的目的是提供电子部件的改进的可控封装的方法和装置，以及提高这种封装的质量。
出于此目的，本发明提供如 权利要求
1所述的方法。温度调节能够涉及封装材料的加热和冷却。当模制腔填满封装材料时，模制腔至少部分填满封装材料，但是模制腔通常完全填满封装材料。方法步骤A)至D)通常按照字母顺序进行。本发明所述方法的重要优点在于，在封装过程的不同阶段期间封装材料所暴露的温度条件方面的调节选项变得更加可控，从而封装材料的性状也变得更加容易控制。于是，材料在封装过程的临界相期间的密度，硬化开始的位置和硬化速度变得可例如精确控制。由于现在存在至少一个温障，所以可能在不同区域之间实现明显的温度梯度。在处理步骤A)期间，封装材料的温度可能比模制腔中的封装材料的温度更高或者更低。
首先，将给出一例子，其可能的优点可以是首先加热更加坚固的封装材料，随后(在模制腔中)加热不那么坚固的封装材料。模制期间封装材料的温度发展中的变化可能优化用于熔化封装材料，将封装材料移动到模制腔，以及填充模制腔的处理条件。尤其利用至少一个温障的存在可以获得该效果，从而在有限距离上可以产生比较明显的温度差；在缺少这种温障的情况下，由于温度传导所以只可以获得单一温度变化，然而这些温度变化非常有限。于是，正好存在至少一个温障，它可能将本发明所述的优点实现到最大程度。于是，通过在处理步骤A)期间将封装材料加热到较高温度，可以获得封装材料的快速熔化，并且较高温度下熔化的封装材料可以移动的比以前更快。封装材料的硬化也将比现有技术中更早开始，并且该硬化也将发生得更快。由于在高温下比低温下，至少在该高温过后不久具有更小的粘性，所以封装材料也将更容易从进料装置移动到模制腔。封装材料的增强的流动性在模制腔的填充期间也将仍然存在，从而减小对用于封装的电子部件和相关连接(例如线区域(sweep))的损伤风险。一旦封装材料存在在模制腔中，则其温度将可能跌落到较低水平。出于此目的而连接到模制腔上的较小功率的加热装置(或者甚至不具有加热装置或者存在冷却装置)也具有优点。于是，电子部件和承载器上的温度载荷可以比使用现有技术的方法更小。现在最有趣的是越来越多地使用较小环境影响的封装材料(“绿色化合物”)，它们通常在比普通封装材料更高的温度下进行处理，并且在普通封装的情况下，能够导致对用于封装的部件和/或承载器(部分)热损伤。其明显的例子是承载器和/或部件中某些环境下存在的锡焊的温度敏感性。在可能的变型中，封装材料在处理步骤A)期间超过140EC，更为优选地是封装材料在处理步骤A)期间超过150EC、160EC、170EC或180EC。
第二个例子示出，其可能的优点可以是首先加热不那么坚固的封装材料，随后(在模制腔中)将封装材料加热到更高温度。为了加速封装材料的硬化(从而缩短处理周期)，期望使用封装材料封闭的部件在模制腔中停留的时间最小化。由于封装材料的硬化通常在高温下比低温下进行得更快，所以通过将封装材料加热到最大可能的温度可以硬化进行优化。其结果是，可以从封装装置中比现有技术更快地取出封装的电子部件。
在优选的变型中，在处理步骤A)开始之前，在用于对安装在承在其上的电子部件进行封装的装置中有效地冷却封装材料。在封装处理开始之前，于是可以使封装材料的开始情况标准化，并且通过将这种颗粒推靠在受热的熔化空间(也称为精选杆)上，可以获得例如封装材料的颗粒的受控熔化。此处，也防止了通常容纳颗粒的柱塞套(套管)的污染的风险。
除了在模制过程期间在确定位置处不同温度状况的受控产生之外，还可能动态调节温度。这意味着，确定位置处的温度及时进行受控变化。于是，封装装置的特殊部件可以加热到预定(初始)温度以上，以使(硬化)过程开始，在已经达到该温度之后，冷却部件(或者允许其温度被动下降)，从而限制例如用于处理的材料和/或封装装置的质量损失概率。
封装材料可以在处理步骤A)期间通过传导进行加热，例如通过将其推靠在加热表面上。在使用封装材料的本体在压力下放置在其上的柱塞的情况下，尽管可选的辅助热量也可能通过套管和/或柱塞传递，但是只通过将封装材料的本体推靠在精选杆上，就可能使颗粒受到加热。将颗粒推靠在精选杆上使其只在远离柱塞侧熔化的优点在于，这减小了封装材料在柱塞和套管之间泄漏的问题。
作为通过传导加热的备选方案或者与封装材料的传导加热组合，后者在处理步骤A)期间也可以通过辐射加热。其例子是感应、RF、紫外线或其他非接触加热类型。于是，可以在不导致封装材料的局部过热的情况下，进一步提高局部加热功率。另一优点在于，采用辐射可以获得封装材料的均匀加热。将非常明确的是，封装材料也可以在处理步骤D)期间通过传导和/或辐射在模制腔中加热。
如上面所述，不需要在确定条件下加热仍然处于处理步骤D)期间的封装材料。可能允许模制腔在温度调节方面以整体下降的方式作用，但是也可能预计模制腔受到有效冷却。
本发明还提供用于对安装在成在其上的电子部件进行封装的装置，如 权利要求
9所述。该进料装置不应该仅理解为带有套管的柱塞；柱塞向模制腔的进料通道也形成该进料装置的一部分。如上所述，封装装置的单个部分的热分离增大了封装过程的广泛控制的可能性，具有所有的这些优点。可以例如通过将绝热材料设置在进料装置和模制腔之间，和/或通过将进料装置和模制腔至少部分彼此分离的凹口设置在它们之间，使得从进料装置到模制腔的热传导受到至少明显的阻止，可以获得热分离。周围空气可以存在在凹口中，或者绝缘体可以放置在其中。凹口的形式可以是狭槽状，但是倘若其起到阻止热传导的功能，也可以具有任何其他期望的形式。热分离可以定位在进料装置和模制腔之间，和/或在至少一个模制部分中。
封装装置最好设置由数个可独立控制的温度调节装置。这种温度调节装置可以定位在其中或定位在封装装置的下述位置中柱塞、套管连接到套管上的精选杆、上模制部分或上模制部分的单个段和/或下模制部分或下模制部分的单个段。可以采用温度调节装置的控制，使得能够以动态方式控制温度调节装置；也就是，装置中具体位置处的温度可及时变化。此处，注意到组成模制腔的相对模制部分可能在使用期间具有不同温度。于是，可能选择使得，用承载器与封装材料分离的模制部分具有比与封装材料接触的模制部分更低的温度。作为上模制部分和/或下模制部分的不同段的单独加热的进一步说明，为了产生该效果，可能例如根据局部情况(封装材料和/或承载器材料是否局部存在)，将特殊段加热或冷却到更大或更小的程度，与一个或多个温障、模制部分中不同温度区域组合。在实际中，尽管温度调节装置也可以是冷却装置，但是它一般也将通过加热装置形成。
通过带有电阻的加热装置可以获得加热的有效并且结构简单的方法。这种电阻加热可以实现为嵌入到热传导材料或平(可选地为柔性)加热元件(也称为加热图)中的加热杆。可选地与使用电阻的加热器组合，也可以使用处于辐射源和/或其他非接触加热技术形式的温度调节装置。可能的加热源已经在上面列出。在特殊情况下，也可能选择实现为没有加热装置的模制腔(可选地在一侧上)，或者甚至使其设置有冷却装置。对于其优点，参照与本发明所述方法相关的上述描述。温度调节装置可以通过有效控制进行控制，从而也可能及时控制温度调节装置。于是，也可以局部获得动态温度调节。
在优选实施例中，封装材料的进料装置包括屏蔽板，该屏蔽板位于指向柱塞的有效侧的位置处，并且该屏蔽板设置有可独立控制的温度调节装置。这种屏蔽板也称为精选板。倘若该板足够热，则尚未制成液体的封装材料的本体通过推靠在这种屏蔽板上可以局部制成液体。本发明将在附图中所示的非限制示例性实施例的基础上进一步说明。其中附图1示出了通过本发明所述示意性表示的包封装置的剖视图，附图2示出了通过本发明所述包封装置的示意性表示备选实施例变型的剖视图，附图3示出了通过本发明所述包封装置的示意性表示的第二备选实施例变型的剖视图，附图4A示出了本发明所述包封装置的又一实施例变型的细节的视图，附图4B是附图4A中所示包封装置的部件的透视图，及附图5示出了本发明所述又一包封装置的一部分在包封过程初始阶段的视图。
附图1示出了示意性表示的包封装置1，带有可相对移动的下模具部分2和上模具部分3。承载器4夹在模具部分2、3之间，在该附图中不可见的电子部件安装在该承载器上。上模具部分3左边的间隙是模制腔5，封装电子部件的外壳6形成在该模制腔中。下模制部分2也设置有套管7，柱塞8可在该套管中移动。该柱塞8推动封装材料的颗粒，在该附图中只有小的其余部分9仍然可见，它靠在形成上模具部分3的一部分的精选杆(cull bar)上。示意性示出的是，精选杆10的温度11高于上模具部分3的温度12，该上模具部分的温度又高于下模具部分2的温度13。套管7可能整体不加热。通过将封装材料9的颗粒推靠在受热的精选杆10上，封装材料将在中间空间14中局部熔化。液体封装材料从该中间空间14经过门15流到模具空腔5。由于封装装置1中的温度管理需要精选杆10比模具部分2、3更热，所以相应绝热元件15、16设置在精选杆10和上模具部分3之间，也在套管7和下模具部分3之间，以限制热量传递到模具部分2、3。
附图2同样示出了示意性表示的封装装置20，它非常类似于附图1中所示的封装装置。在该封装装置20中，不向下模制部分21(包括套管22)提供热量。在上模制部分23中，只在精选杆24的位置处提供热量25。将认识到，根据本发明，在该封装装置中，只要封装材料移出中间空间26，通过门27到达模制腔28，封装材料的温度就也将降低。
附图3再次示出了现在其中也设置有加热元件31、32的封装装置30。加热元件31放置在精选杆33中，并包括外部热量35连接到其上的输送管34。外部热量35所产生的热量由输送管34承载到精选杆32。类似于加热元件31，加热元件32也设置有输送管36和外部热量37，从而靠近模制腔38处由外部热量37所产生的热可以承载到上模具部分39中。应该注意到，管34、36也可以用于冷却相关模制部分。
附图4A示出了模制腔41凹陷到其中的上模具部分的部分40。容纳在该模具半型40中的是垫板42(也参见附图4B)，模具半型40的温度可以用该垫板进行调节。垫板42可以实现为加热元件，或冷却元件，或者它们的组合。垫板42同样可以实现使得在使用期间限定不同的温度区域。
附图5示出了在封装过程开始期间封装装置50的一部分。封装材料51的颗粒由柱塞52推靠在精选杆52上，如箭头P1所示。精选杆53由外部热量55经热输送管54加热。还设置有辐射源56，封装材料51用该辐射源直接加热。与精选杆53的接触导致封装材料51熔化，并且热量传输到熔化获得的顶侧上。
权利要求
1.用于对安装在承载器上的电子部件进行封装的方法，包括如下步骤A)加热封装材料使其变为液体，B)通过在该液体封装材料上施加压力，将该封装材料移动到封闭电子部件的受热的模制腔，C)用封装材料填满该模制腔，及D)在模制腔中至少部分硬化该封装材料，其特征在于，在通过利用至少一个温障(temperature barrier)产生彼此至少部分热分开的不同温度区域，对由封装材料在处理步骤A)-C)期间覆盖的通道区域进行分离期间，进行封装材料的温度调节。
2.如 权利要求
1所述的方法，其特征在于，该温度调节包括封装材料的条件性加热。
3.如 权利要求
1或2所述的方法，其特征在于，封装材料的温度在处理步骤A)期间高于模制腔中的封装材料的温度。
4.如 权利要求
1或2所述的方法，其特征在于，封装材料的温度在处理步骤A)期间低于模制腔中的封装材料的温度。
5.如前述任一 权利要求
所述的方法，其特征在于，在处理步骤A)的开始之前，封装材料在用于对安装在承载器上的电子部件进行封装的装置中进行主动冷却。
6.如前述任一 权利要求
所述的方法，其特征在于，在处理步骤A)-C)期间由封装材料覆盖的通道的温度进行动态调节。
7.如前述任一 权利要求
所述的方法，其特征在于，在处理步骤A)期间，通过辐射对封装材料进行加热。
8.如 权利要求
7所述的方法，其特征在于，在处理步骤D)期间，封装材料在模制腔中进行主动冷却。
9.用于对安装在承载器上的电子部件进行封装的装置，包括-模制部分，它们可相对于彼此移动，并在封闭位置处限定用于封闭电子部件的至少一个模制腔，并且模制部分设置有温度调节装置，及-连接到模制腔上并设置有至少一个柱塞的液体封装材料的进料装置，该进料装置设置有温度调节装置，其特征在于，封装材料的进料装置和模制腔彼此至少部分热分离。
10.如 权利要求
9所述的装置，其特征在于，进料装置和模制腔之间的热分离包括位于它们之间的至少一个凹口。
11.如 权利要求
9或10所述的装置，其特征在于，该热分离包括合并在模制部分中的至少一个凹口。
12.如 权利要求
9至11中任意一项所述的装置，其特征在于，与模制部分共同作用的该温度调节装置可以独立于和进料装置共同作用的温度调节装置进行控制。
13.如 权利要求
9至12中任意一项所述的装置，其特征在于，模制部分设置有数个可独立控制的温度调节装置。
14.如 权利要求
9至13中任意一项所述的装置，其特征在于，该温度调节装置包括加热装置。
15.如 权利要求
9至14中任意一项所述的装置，其特征在于，至少其中一个温度调节装置包括辐射源。
16.如 权利要求
9至15中任意一项所述的装置，其特征在于，用于封装材料的进料装置包括屏蔽板，该屏蔽板放置在指向柱塞的主动侧的位置处，并且该屏蔽板设置有可独立控制的温度调节装置。
专利摘要
本发明涉及用于对安装在承载器上的电子部件进行封装的方法，包括如下步骤A)加热封装材料，B)将封装材料移动到模制腔中，C)填充模制腔，和D)将封装材料在模制腔中硬化。从而在通过利用至少一个温障(15，16)产生彼此至少部分热分离的不同温度区域，分离由封装材料覆盖的通道的区域期间，发生封装材料的温度调节。本发明还涉及用于对安装在承载器上的电子部件进行封装的装置。
文档编号B29C45/73GK1997495SQ20058002391
公开日2007年7月11日 申请日期2005年6月9日
发明者J·L·G·M·芬罗伊 申请人:菲科公司导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan