CN101023521A - 用于封装电子元件的模型配件及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种应用在用于封装放置在托架上的电子元件的装置中的模型配件，该配件包括：至少一个凹入到接触侧的型腔，至少部分地封闭该型腔、用于中度密封连接到电子元件的托架的接触面，凹入到接触面中用于封装物质并连接到该型腔的进料通道，用于气体的第一出口通道和凹入到该接触面的提取空间。本发明还涉及一种用于封装放置在托架上的电子元件的装置，和用于封装放置在托架上的电子元件的方法。

Description

用于封装电子元件的模型配件及方法
本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分所述的用在装置中的模型配件，该装置用于封装放置在托架上的电子元件。本发明还涉及一种用于封装放置在托架上的电子元件的装置，该托架的一部分由这种模型配件构成，并涉及一种根据权利要求11的前序部分所述的用于封装放置在托架上的电子元件的方法。
在封装放置在托架上的电子元件时，更具体的说，根据现有技术，通常使用设有两个半型(mould half)的封装机(encapsulating press)将半导体电路(芯片)封装入该凹入式型腔的至少一个中。在将待封装的电子元件放置在托架的半型之间后，朝彼此移动这些半型，以使得它们夹住该托架。而后，将封装物质供应到型腔中，在至少部分封装物质发生固化后，将载有封装后的电子元件的托架从封装机中取出。为了提高封装质量，在将封装物质供应到型腔中开始之前和/或供给的过程中，通常将气体主动或以其他方式排出型腔。根据现有技术，出于此目的，连接在型腔上的通道在模型配件的接触侧中是凹入的，例如参见NL 1008488，这种与电子元件的托架处于相互作用中的通道清楚地留下了连接至型腔的狭窄的气体通道。
日本专利60-182142还说明了这样一种封装机，其中不仅出口通道凹入相互作用的模型配件的互连接触侧(分隔面)中，而且还将缓冲空间结合在该出口通道中。现有系统的缺点在于该出口通道必须一方面不能允许任何液体封装物质通过，而另一方面还要足够大，以便能够在将封装物质供应到型腔的过程中，允许预期的气体量通过。实际上很难将这两种预期的特性彼此结合起来，并且出口通道会导致封装物质不希望存在的流量(小部分)，也称之为溢料和渗出。
本发明的目的在于提供改进的装置和一种改进方法，来将气体从型腔排出，利用这些装置和方法，可以比迄今为止更好的可控方式实现气体的排出，此外，同时防止封装物质从气体出口出现不希望流量的可能性。
出于此目的，本发明提供了一种根据权利要求1所述的模型配件。用于供应封装物质的通道可以是多条通道。其优点在于除了送料以外，该模型配件现可进一步以完全中度密封的方式连接到托架上，这导致在托架(“板”，“焊接框架”)上出现完全且更为简单的密封。为了在型腔中产生真空和/或在托架上产生良好的密封，迄今为止已在封装装置的多种元件中采用复杂的措施，以至少达到这种程度，即可以例如在这种封装装置中的互连的模型配件之间形成密封(需要经常维护)。这种措施在本发明中将不再需要；毕竟该密封通过模型配件直接发生在托架上，以使得在密封中无需存在磨损；毕竟在每个加工周期中，产品均被待密封的新产品所替代。一旦封装材料存在于进料通道中，该进料通道就无一例外地形成密封。气体通过第二出口通道从提取空间排出，该第二出口通道不连接到接触面上，并因此的确防止了液体封装物质越过托架而发生泄漏：不再存在任何连接到托架上、且连续的开口；这种开口终止在提取空间中。即，除了至少一个用于凹入接触面中的封装材料的进料通道以外，接触面完全密封住了型腔的组合体、第一出口通道和提取空间。还起到缓冲空间作用的提取空间连接到完全穿过该模型配件的第二出口通道。现在，该第二出口通道不再连接到模型配件的接触侧上，它可在距离接触面一段距离的位置上(例如在较高的位置上)连接到提取空间。由于封装物质必须覆盖其来到达那里(第一出口通道)的路径，少量的封装物质早已进入提取空间。准确地说，现在第二出口通道可在较高的位置上连接到提取空间，可对它的尺寸进行选择，以便该封装物质将不再到达第二出口通道，因此不再存在阻塞第二出口通道的可能性。第二出口通道通过模型配件加以引导(沿与接触面围成一个角度的方向)，并可包括必须设置的简单通道(例如钻孔)。这无需复杂的技术措施。
为了确保封装物质不会到达第二出口通道，所希望的是，用于从型腔排出气体的第一出口通道以不深于提取空间的方式凹入接触面。第一出口通道因而形成了阻拦封装物质流入到提取空间中的屏障，同时形成更深的提取空间可获得增强的缓冲作用，以用于接收仍旧流入提取空间中的封装物质(或其稀释部分)。当然所希望的是，所有凹入接触面的通道和开口呈现出这样一种形态，即它们是自动卸开的。
由于这种情况，(例如可利用的空间，待处理的材料等)，第二出口通道可连接到抽吸装置上，以便可在型腔中形成相当大的负压。因而，对于低于环境压力的气压可进行强迫排放。
除了将出口通道用于将气体从型腔中排出以外，还可以将出口通道连接到气体供应装置上。出口通道因而还可用于沿反方向运送气体(即用于将气体供应至型腔)。气体供应的这种额外选择的优点是，可由此有助于将封装好的电子元件从型腔中松开，和/或可允许特别需要的气体(例如调节气体，如惰性气体)进入型腔中。
在这种状况下，可以将多个第一出口通道连接到单独的型腔上，和/或可以将多个第一出口通道连接到单独的提取空间上。
在特别优选实施例中，用于将气体从型腔中排出的第二出口通道设置有可替换的关闭件。因而可以确保防止封装物质以不希望的方式渗透到第二出口通道中。如果可替换的关闭件可替换到提取空间中，那么它的功能性就可以进一步增加；关闭件由此可同时起到推顶器(起模杆)的作用，以用于松开已渗透入提取空间中的封装材料。
本发明还提供了一种根据权利要求8所述的用于封装放置在托架上的电子元件的装置。利用这种封装装置可实现有关根据本发明的模型配件的如上所述的优点。
该装置优选地设置有用于气体的抽吸装置，该抽吸装置在远离型腔的一侧上连接到第二出口通道。利用这种抽吸装置，可在型腔中主动产生减小的气压。相反，该装置还可能设置有用于气体的供应装置，该装置在远离型腔的一侧上连接到第二出口通道。利用这种例如通过风扇、压缩机、储气瓶和/或压缩空气构成的供应装置，可产生过压，该过压例如有助于将封装好的产品从模型配件中取出，或例如清洁(吹净)第二出口通道。
如果第二出口通道可利用关闭件加以密闭，那么该装置还将不得不设有用于驱动设置在该出口通道中的关闭件的操作装置。由此，一旦液体封装物质存在流入通道的危险，就将不得不将出口通道封闭住，并且在不得不将气体传送通过出口通道时，移除该关闭件。
此外，本发明还提供了根据权利要求11所述的用于封装放置在托架上的电子元件的方法。借助于这种方法，气体排出的预期效果可与放置在托架上对于待封装产品进行的简单而可靠的密封相结合，同时仍旧防止封装物质阻塞第二出口通道。另一个重要的优点在于，通过用于气体通过的第一出口通道的流量取决于工艺条件，更具体的说，取决于模型配件之间的闭合压力(该压力影响传统通风的程度)。根据本发明，确定通过连接到型腔上的抽吸通道的流量开口的大小可完全不受这些工艺条件的影响。排出气体的操作(通风)由此可简单通过调整闭合压力来加以控制。如果该闭合压力足够高，由此甚至可实现将第一出口通道完全密封在托架上。
本发明将基于随后附图示出的非限定性的示例性实施方案进行进一步说明。于此：
图1A是示出了根据本发明的模型配件的立体图；
图1B示出了图1A所示模型配件的横截面；
图2A-C示出了根据本发明的模型配件的第二替换实施例的变型的部分横截面，该配件设置有封闭装置，该装置可在连接到提取空间的第二出口通道中进行替换，还起到起模杆的作用，其中该封闭装置以三种不同的状态加以示出。
图3示意性示出了现有技术中的封装装置的横截面。
图1A示出了模型配件10，其中存在用于接收待封装的电子元件(在本视图中未示出)的凹入式型腔11。模型配件10设置有几乎完全密封型腔11的接触面12；仅有用于封装物质的进料通道13围绕在型腔11周围，断开了接触面12。腔室14同样凹入模型配件10中，腔室14连接有出口孔15。腔室14通过狭窄的通道口16与型腔11连通。这些通道口16优选地形成所需要的尺寸，以便越过托架(carrier)流到通道口16中的封装物质将就此停止流动(还称之为固化或“凝固”)。在图1B中，示出了模型配件10的横截面。除参照图1A已经说明的技术尺寸以外，于此还示出了穿透模型配件10的出口通道17，并且所要求的气体通过该通道进行传递。
图2A详细示出了模型配件20的部分横截面。凹入模型配件20的是连接到提取空间(extraction space)22的型腔21。孔口23由销钉24密封，该孔口23形成了用于将气体从提取空间22中排放出去的第二出口通道27的一部分。当液体封装物质位于孔口23的附近时，就会出现这样的状况，这种状况会防止这种物质在固化后阻塞孔口23。提取空间22借助于第一出口通道29连接至型腔21，这种通道设置在型腔20的接触侧28中(并且这好比是一种更为传统的通风)。
图2B同样示出了模型配件20，但此时销钉24处于根据箭头P1所示的被拔出的位置上，以使得通道25被完全空出，用于排放气体。这种状况将发生在未必可能的情况下，即尽管封装物质并不位于孔口23的附近，但还是有相当多的液体封装物质流入提取空间22中。图2C还示出了模型配件20，此时销钉24根据箭头P2所示向下移动到第三位置上。当必须将在提取空间22中固化的封装物质26(以虚线示出)从提取空间22中移除时，就会出现这种状况。以附图标记26′指代该铸型壳(mould housing)。
图3示意性示出了具有两个可相互替代的半型31、32的现有技术封装装置30。该封装装置30是一种对偶装置，虽然仅有一侧完全示出；但略掉的另一侧是图中所示部分的相同镜像。在下部模型配件31中容纳的是柱塞33，通过该柱塞33，封装物质的颗粒34在压力作用下靠在上部模型配件32的部件35(剔料杆)上。下部模型配件31设置有凸出的顶部边缘36，带有电子元件38的板37通过形成下部模型配件31的一部分的移动块39压靠在该边缘的下侧上。
凹入上部模型配件32的是型腔40，第一出口通道41连接在该型腔40上，用于排出气体。该出口通道41遍布板37。当颗粒34利用柱塞33在压力作用下加以放置(同时加热颗粒34)时，封装物质将通过进料通道42流到型腔40中，进料通道42由相互作用的型腔31、32加以限定。封装物质34释放的气体和在供给封装物质34的开始时就在型腔40中存在的气体被允许通过第一出口通道41排出，或主动排放到提取空间43中以使得型腔中形成负压(低于大气压)。为了防止气体流入型腔40中封住封装装置30，可在封装装置30中设置各种密封44。例如示意性示出的设置在可替换块39和下部模型配件31的剩余部分之间的密封44。由于气体通过第一出口通道41主动抽吸，因而由模型配件31、32封闭的整个空间均处于负压中。提取空间43连接到第二出口通道45。该第二出口通道45并不和第一出口通道41成一直线，而是通过模型配件32的通道，这样以使得上部模型配件32可完全密封在下部模型配件31上。

Claims (13)

1、应用在用于封装放置在托架上的电子元件的装置中的模型配件，该模型配件包括：
至少一个凹入到接触侧中的型腔，用于密封至少一个放置在一个托架上的电子元件，
至少部分地密封该型腔的接触面，用于中度密封地连接到电子元件的托架上，
凹入到接触面中用于封装物质的进料通道，其连接到该型腔，
第一出口通道，该通道凹入到接触面中并连接到该型腔，用于将气体从该型腔中排出，和
提取空间，该空间凹入到接触面中并连接到第一出口通道，用于将气体从该型腔中排出，
其特征在于，该提取空间连接到第二出口通道，该第二出口通道位于与接触面相距一定距离的位置上，以使得该通道穿过该模型配件。
2、如权利要求1所述的模型配件，其特征在于，除了至少一个凹入到接触面中的用于封装物质的进料通道之外，该接触面完全密封住该型腔的组合体、第一出口通道和提取空间。
3、如权利要求1或2所述的模型配件，其特征在于，用于将气体从该型腔中排出的第一出口通道以较少深于(less deeply)该提取空间的方式凹入该接触面中。
4、如前述权利要求中的任意一项所述的模型配件，其特征在于，该第二出口通道连接到抽吸装置上。
5、如前述权利要求中的任意一项所述的模型配件，其特征在于，该第二出口通道连接到气体供应装置上。
6、如前述权利要求中的任意一项所述的模型配件，其特征在于，多个第一出口通道连接到单独的型腔上。
7、如前述权利要求中的任意一项所述的模型配件，其特征在于，多个第一出口通道连接到单独的提取空间上。
8、用于封装放置在托架上的电子元件的装置，包括：
相对于彼此可进行位移的模型配件，并且在处于闭合位置时，该配件限定了至少一个用于密封电子元件的型腔，和
用于液体封装物质的进料装置，其连接到型腔上，其中至少一个模型配件由如前述权利要求中的任意一项所述的模型配件构成。
9、如权利要求8所述的模型配件，其特征在于，该装置设有用于气体的抽吸装置，该装置在远离型腔的一侧上连接到该第二出口通道上。
10、如权利要求8或9所述的模型配件，其特征在于，该装置设有用于气体的供应装置，该装置在远离型腔的一侧上连接到该第二出口通道上。
11、通过连续的工艺步骤来封装放置在托架上的电子元件的方法，包括步骤：
A)利用闭合力夹紧在模型配件之间装载有电子元件的托架，以使得凹入到模型配件的型腔密封至少一个放置在托架上的电子元件，
B)将液体封装物质供应到型腔，
C)使供应到型腔的封装物质至少部分地固化，和
D)从型腔中取出封装后的电子元件，其中在工艺步骤B)的至少一部分过程中，气体通过第一出口通道从型腔中排出，该第一出口通道连接到该型腔上，并在型腔变得至少基本上填充以封装物质后，该第一出口通道被增强的模型配件的闭合力关闭。
12、如权利要求11所述的方法，其特征在于，该闭合力在工艺步骤B)的过程中被增强，以使得通过型腔定位在模型配件的接触面中的第一出口通道闭合于(closed to)液体封装物质的通道。
13、如权利要求11或12所述的方法，其特征在于，该第一出口通道作为增强的闭合力的结果而密封在托架上。
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