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
本發明涉及用于對安裝在承載器上的電子部件進行封裝的方法，如權利要求
1的前序部分所述。本發明還涉及用于對安裝在承載器上的電子部件進行封裝的裝置，如權利要求
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，液體封裝材料導入到這些模制腔中，在它們至少部分硬化之后，移開模制腔，并且取出帶有已封裝電子部件的承載器。封裝材料的進料利用一個或多個柱塞進行，可以用該柱塞將壓力施加在出于此目的而設置的封裝材料源上。該柱塞可在外殼中移動，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氧樹脂。柱塞在封裝材料上施加壓力，該封裝材料同時受熱，加熱封裝材料的結果是其變為液體。響應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。在封裝材料的移動期間，該材料受熱，隨后在受熱的模制腔中熱硬化(作為交聯的結果)。該方法起作用，但是處理周期的持續時間太長，并且封裝過程的質量不總是很容易控制。
日本專利62039215描述了用樹脂封裝產品的方法。此處所使用的模具設置有模制腔，該模制腔在封裝器件具有比進料通道和柱塞開口更低的溫度，封裝材料從該柱塞開口供給。出于此目的設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立工作。
本發明的目的是提供電子部件的改進的可控封裝的方法和裝置，以及提高這種封裝的質量。
出于此目的，本發明提供如權利要求
1所述的方法。溫度調節能夠涉及封裝材料的加熱和冷卻。當模制腔填滿封裝材料時，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行。本發明所述方法的重要優點在于，在封裝過程的不同階段期間封裝材料所暴露的溫度條件方面的調節選項變得更加可控，從而封裝材料的性狀也變得更加容易控制。于是，材料在封裝過程的臨界相期間的密度，硬化開始的位置和硬化速度變得可例如精確控制。由于現在存在至少一個溫障，所以可能在不同區域之間實現明顯的溫度梯度。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，其可能的優點可以是首先加熱更加堅固的封裝材料，隨后(在模制腔中)加熱不那么堅固的封裝材料。模制期間封裝材料的溫度發展中的變化可能優化用于熔化封裝材料，將封裝材料移動到模制腔，以及填充模制腔的處理條件。尤其利用至少一個溫障的存在可以獲得該效果，從而在有限距離上可以產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，正好存在至少一個溫障，它可能將本發明所述的優點實現到最大程度。于是，通過在處理步驟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的比以前更快。封裝材料的硬化也將比現有技術中更早開始，并且該硬化也將發生得更快。由于在高溫下比低溫下，至少在該高溫過后不久具有更小的粘性，所以封裝材料也將更容易從進料裝置移動到模制腔。封裝材料的增強的流動性在模制腔的填充期間也將仍然存在，從而減小對用于封裝的電子部件和相關連接(例如線區域(sweep))的損傷風險。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)也具有優點。于是，電子部件和承載器上的溫度載荷可以比使用現有技術的方法更小。現在最有趣的是越來越多地使用較小環境影響的封裝材料(“綠色化合物”)，它們通常在比普通封裝材料更高的溫度下進行處理，并且在普通封裝的情況下，能夠導致對用于封裝的部件和/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140EC，更為優選地是封裝材料在處理步驟A)期間超過150EC、160EC、170EC或180EC。
第二個例子示出，其可能的優點可以是首先加熱不那么堅固的封裝材料，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間最小化。由于封裝材料的硬化通常在高溫下比低溫下進行得更快，所以通過將封裝材料加熱到最大可能的溫度可以硬化進行優化。其結果是，可以從封裝裝置中比現有技術更快地取出封裝的電子部件。
在優選的變型中，在處理步驟A)開始之前，在用于對安裝在承在其上的電子部件進行封裝的裝置中有效地冷卻封裝材料。在封裝處理開始之前，于是可以使封裝材料的開始情況標準化，并且通過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)的污染的風險。
除了在模制過程期間在確定位置處不同溫度狀況的受控產生之外，還可能動態調節溫度。這意味著，確定位置處的溫度及時進行受控變化。于是，封裝裝置的特殊部件可以加熱到預定(初始)溫度以上，以使(硬化)過程開始，在已經達到該溫度之后，冷卻部件(或者允許其溫度被動下降)，從而限制例如用于處理的材料和/或封裝裝置的質量損失概率。
封裝材料可以在處理步驟A)期間通過傳導進行加熱，例如通過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套管和/或柱塞傳遞，但是只通過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離柱塞側熔化的優點在于，這減小了封裝材料在柱塞和套管之間泄漏的問題。
作為通過傳導加熱的備選方案或者與封裝材料的傳導加熱組合，后者在處理步驟A)期間也可以通過輻射加熱。其例子是感應、RF、紫外線或其他非接觸加熱類型。于是，可以在不導致封裝材料的局部過熱的情況下，進一步提高局部加熱功率。另一優點在于，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)期間通過傳導和/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。可能允許模制腔在溫度調節方面以整體下降的方式作用，但是也可能預計模制腔受到有效冷卻。
本發明還提供用于對安裝在成在其上的電子部件進行封裝的裝置，如權利要求
9所述。該進料裝置不應該僅理解為帶有套管的柱塞；柱塞向模制腔的進料通道也形成該進料裝置的一部分。如上所述，封裝裝置的單個部分的熱分離增大了封裝過程的廣泛控制的可能性，具有所有的這些優點。可以例如通過將絕熱材料設置在進料裝置和模制腔之間，和/或通過將進料裝置和模制腔至少部分彼此分離的凹口設置在它們之間，使得從進料裝置到模制腔的熱傳導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料裝置和模制腔之間，和/或在至少一個模制部分中。
封裝裝置最好設置由數個可獨立控制的溫度調節裝置。這種溫度調節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段和/或下模制部分或下模制部分的單個段。可以采用溫度調節裝置的控制，使得能夠以動態方式控制溫度調節裝置；也就是，裝置中具體位置處的溫度可及時變化。此處，注意到組成模制腔的相對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加熱的進一步說明，為了產生該效果，可能例如根據局部情況(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，與一個或多個溫障、模制部分中不同溫度區域組合。在實際中，盡管溫度調節裝置也可以是冷卻裝置，但是它一般也將通過加熱裝置形成。
通過帶有電阻的加熱裝置可以獲得加熱的有效并且結構簡單的方法。這種電阻加熱可以實現為嵌入到熱傳導材料或平(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形式的溫度調節裝置。可能的加熱源已經在上面列出。在特殊情況下，也可能選擇實現為沒有加熱裝置的模制腔(可選地在一側上)，或者甚至使其設置有冷卻裝置。對于其優點，參照與本發明所述方法相關的上述描述。溫度調節裝置可以通過有效控制進行控制，從而也可能及時控制溫度調節裝置。于是，也可以局部獲得動態溫度調節。
在優選實施例中，封裝材料的進料裝置包括屏蔽板，該屏蔽板位于指向柱塞的有效側的位置處，并且該屏蔽板設置有可獨立控制的溫度調節裝置。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推靠在這種屏蔽板上可以局部制成液體。本發明將在附圖中所示的非限制示例性實施例的基礎上進一步說明。其中附圖1示出了通過本發明所述示意性表示的包封裝置的剖視圖，附圖2示出了通過本發明所述包封裝置的示意性表示備選實施例變型的剖視圖，附圖3示出了通過本發明所述包封裝置的示意性表示的第二備選實施例變型的剖視圖，附圖4A示出了本發明所述包封裝置的又一實施例變型的細節的視圖，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示出了本發明所述又一包封裝置的一部分在包封過程初始階段的視圖。
附圖1示出了示意性表示的包封裝置1，帶有可相對移動的下模具部分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也設置有套管7，柱塞8可在該套管中移動。該柱塞8推動封裝材料的顆粒，在該附圖中只有小的其余部分9仍然可見，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經過門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，所以相應絕熱元件15、16設置在精選桿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。將認識到，根據本發明，在該封裝裝置中，只要封裝材料移出中間空間26，通過門27到達模制腔28，封裝材料的溫度就也將降低。
附圖3再次示出了現在其中也設置有加熱元件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所產生的熱可以承載到上模具部分39中。應該注意到，管34、36也可以用于冷卻相關模制部分。
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(也參見附圖4B)，模具半型40的溫度可以用該墊板進行調節。墊板42可以實現為加熱元件，或冷卻元件，或者它們的組合。墊板42同樣可以實現使得在使用期間限定不同的溫度區域。
附圖5示出了在封裝過程開始期間封裝裝置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經熱輸送管54加熱。還設置有輻射源56，封裝材料51用該輻射源直接加熱。與精選桿53的接觸導致封裝材料51熔化，并且熱量傳輸到熔化獲得的頂側上。
權利要求
1.用于對安裝在承載器上的電子部件進行封裝的方法，包括如下步驟A)加熱封裝材料使其變為液體，B)通過在該液體封裝材料上施加壓力，將該封裝材料移動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，在通過利用至少一個溫障(temperature barrier)產生彼此至少部分熱分開的不同溫度區域，對由封裝材料在處理步驟A)-C)期間覆蓋的通道區域進行分離期間，進行封裝材料的溫度調節。
2.如權利要求
1所述的方法，其特征在于，該溫度調節包括封裝材料的條件性加熱。
3.如權利要求
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.如前述任一權利要求
所述的方法，其特征在于，在處理步驟A)的開始之前，封裝材料在用于對安裝在承載器上的電子部件進行封裝的裝置中進行主動冷卻。
6.如前述任一權利要求
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行動態調節。
7.如前述任一權利要求
所述的方法，其特征在于，在處理步驟A)期間，通過輻射對封裝材料進行加熱。
8.如權利要求
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行主動冷卻。
9.用于對安裝在承載器上的電子部件進行封裝的裝置，包括-模制部分，它們可相對于彼此移動，并在封閉位置處限定用于封閉電子部件的至少一個模制腔，并且模制部分設置有溫度調節裝置，及-連接到模制腔上并設置有至少一個柱塞的液體封裝材料的進料裝置，該進料裝置設置有溫度調節裝置，其特征在于，封裝材料的進料裝置和模制腔彼此至少部分熱分離。
10.如權利要求
9所述的裝置，其特征在于，進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凹口。
11.如權利要求
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凹口。
12.如權利要求
9至11中任意一項所述的裝置，其特征在于，與模制部分共同作用的該溫度調節裝置可以獨立于和進料裝置共同作用的溫度調節裝置進行控制。
13.如權利要求
9至12中任意一項所述的裝置，其特征在于，模制部分設置有數個可獨立控制的溫度調節裝置。
14.如權利要求
9至13中任意一項所述的裝置，其特征在于，該溫度調節裝置包括加熱裝置。
15.如權利要求
9至14中任意一項所述的裝置，其特征在于，至少其中一個溫度調節裝置包括輻射源。
16.如權利要求
9至15中任意一項所述的裝置，其特征在于，用于封裝材料的進料裝置包括屏蔽板，該屏蔽板放置在指向柱塞的主動側的位置處，并且該屏蔽板設置有可獨立控制的溫度調節裝置。
專利摘要
本發明涉及用于對安裝在承載器上的電子部件進行封裝的方法，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。從而在通過利用至少一個溫障(15，16)產生彼此至少部分熱分離的不同溫度區域，分離由封裝材料覆蓋的通道的區域期間，發生封裝材料的溫度調節。本發明還涉及用于對安裝在承載器上的電子部件進行封裝的裝置。
文檔編號B29C45/73GK1997495SQ20058002391
公開日2007年7月11日 申請日期2005年6月9日
發明者J·L·G·M·芬羅伊 申請人:菲科公司導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan