CN1317441A - 用于包封电或电子器件的预型件 - Google Patents

用于包封电或电子器件的预型件 Download PDF

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韦斯维斯沃伦·斯里尼瓦桑
小曼努埃尔·阿拉梅达·查
尼普·欣·钦
尼科拉斯·安德音·朗兹
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Abstract

制备了可用于包封半导体和其它电或电子器件的预型件，其中制备方法包含加热热固树脂以形成熔融体，将其注入模具中，然后冷却形成固化模件，但都基本上不固化热固树脂。

Description

用于包封电或电子器件的预型件
本发明涉及适于包封电或电子器件的预型件。
热固的模塑预型件常规用于包封电或电子器件，在该过程中将器件放置于模具中并将预型件进行加热对它增塑从而包封该器件，然后使之固化。
制造这种预型件的常规方法是使用压片设备，其中通常预先加上与填充剂和其它添加剂预先混合的固体树脂在高压下进行压片。由于压片机的磨损，以及所制得的预型件片具有空隙和其它质量问题，常规方法存在许多问题。Sera的美国专利4,554,126公开了在高于通常压力4吨/cm2或更高的压力下制片从而在所制得的预型件片中减少了空隙的数量。Sera声称使用此方法可得到的预型件片密度为95％或更高；如果用Sera的方法总能得到这样的密度，那是很吸引人的。
在本领域人们总觉得有必要去寻找一种制造预型件的更有效的方法从而制造出高质量的预型件。
本发明提供了有效的方法，较高质量的预型件，以及改进的包封的电或电子器件。
本发明包含制备适于包封电或电子器件的预型件的方法，包括：
A．加热热固树脂以形成热的熔融体，所述热固树脂基本上不固化；
B．将所述热的熔融体注入模具中，所述热固树脂基本上不固化；
C．将所述热的熔融体在所述模具中进行冷却以预型件形式形成的固化模件，并从所述模具中移出所述预型件，所述热固树脂基本上不固化。
本发明也包含所得到的具有改进质量预型件，改进的质量表现为基本上无空隙，至少95％的密度，均一的颜色，无尘，并且基本上无污染。
本发明也包含用前述预型件包封器件的方法，以及所得到的包封器件。
本发明的另一方面是包含与模腔具有相同的横截面起模杆的新型模具设计，并提供了调节或转换起模杆行程从而调节模腔深度的方法。
图1是在关闭位置的常规模具的侧视剖面图，显示了位于模腔中的被模制的预型件。
图2是在打开位置的常规模具的侧视剖面图，显示了位于模腔中的被注射的预型件。
图3是在关闭位置的本发明的新型模具的侧视剖面图，显示了位于模腔中的被模制的预型件。
图4是在打开位置的本发明的新型模具的侧视剖面图，显示了使用按照本发明的新型的喷射缸从模腔中被注射的被模制的预型件。
图5是用于本发明的注射模制单元的侧视剖面图，显示了按照本发明的改进的模具起模杆。
可选用的树脂的范围很广，对它们的选择取决于所需应用的具体规定。例如，热固树脂可为环氧树脂；聚酯树脂；硅氧烷树脂；热固橡胶；和/或氰酸盐树脂。优选的树脂由甲酚酚醛清漆环氧/苯酚酚醛清漆硬化剂系统。
热固树脂可与其它物质例如填充剂，固化促进剂，脱模剂，阻燃剂，以及表面处理剂进行混合，优选在步骤A之前进行。这些其它物质在本领域中是常用的，并且通常至少包括填充剂，通常为二氧化硅，并且通常占有至少50％，多至85％的重量。该混合物常称作“预混”物。
虽然其它的电或电子器件，例如LED，也可被包封，但通常进行包封的器件为半导体。即使在使用常规包封方法的情况下，使用改进的预型件也可产生改进质量的包封装置。本包封方法典型地可包括提供具有上模和下模的模具，提供被包封的电或电子器件，增塑预型件，将器件固定于所述的上模和下模之间，并将得到的增塑的预型件注入模具中。
制备预型件的新型方法可在许多设备中进行，这些设备能够加热树脂但基本上不固化以形成热的熔融体，然后将热的熔融体注入模具中，再将熔融体进行冷却以形成预型件形式的固化模件，而热固树脂基本上不固化液固。在优选方法中所用的注射成模装置具有漏斗23，筒体22，喷嘴区域21，和浇口道以及具有固定盘和可移动盘腔区域的模具，优选采用的冷却方法可为液体冷却流体例如冷却水，抗冻剂，或压缩气体。该装置设计为将热的熔融体从喷嘴注入模腔，在此预型件进行冷却。必须控制温度，压力等以使得热固树脂在热的熔融体中和在所得到的预型件中基本上不固化，因为所述树脂在将预型件用于包封器件之前不能固化，否则预型件将不能用于预计的用途。
在加热步骤之前或在加热步骤中通常将热固树脂与填充剂，固化促进剂，脱模剂，阻燃剂，和/或处理剂进行混合。步骤A中的优选的加热温度为约50至90℃，这取决于不同的热固树脂或其它条件。确切的温度必须与其它所有的条件相关联使其最优化，从而得到热的流动的熔融体，但树脂基本上不固化。热固树脂优选与填充剂等预混合，然后在环境温度下引入漏斗23中，再通过螺杆26沿着优选保持在65℃的筒体22输送到注射喷嘴21，所述喷嘴21优选加热至高于筒体温度5-10℃。注料量优选为10至1000克，更优选为约40至600克。通过固定盘上的浇口道27将热的熔融体从喷嘴21注入可移动盘腔15中，在这里停留较短时间，通常为几秒钟至1分钟，优选为约15至25秒。将预型件17进行冷却使之形状稳定，然后用常规杆14或新型杆27将之从模腔15中推出(图5)。
可以使用包含起模杆14(图1和2)的常规的可移动的盘腔，但优选使用新型装置推出预型件。新型推出装置是与柱状模具15具有相同横截面的活塞27。活塞27可用可调节的推出器活化装置13变换位置从而改变柱状模具的尺寸并且根据需要产生不同长度的柱状预型件17。模具和活塞的横截面可不仅为圆形，例如如果需要可为方形，优选地，活塞14保持固定并且可活动的盘15被抽出或离开固定盘16从而排出预型件17。
考虑到所需的与较短注射时间相比相对长的冷却时间，一个注射制模机可提供多个模腔，从而加快生产速率。
所得到的预型件具有高于正常值的密度，通常高于95％的理论密度，而密度则是对空隙缺陷的一种量度。使用现有技术中的制片机，最大的L/D(长度对直径)之比为2，而本发明的工艺则可允许L/D比值达到5。新型的预型件还具有对于断裂和剥落的较大抗性，它们颜色均一，无尘，具有较恒定的弯道流动值，可得到小于0.75英寸的偏差值，而用以前的方法则为2英寸。对于低粘度产品的溢料和渗料值为2-8mm，而现有技术中为6-20mm，并且由于极小的重量偏差得到了更好的重量控制。
另外，本发明含有较少的处理步骤并具有较低的污染危险，导致了低的温度水平。
当用于包封电或电子的器件的过程中，由于按照本发明所制得的改进质量的预型件，所得到的包封器件的质量高于常规质量。一般方法
配有加粉单元和抗磨损增塑单元的注射制模机具有加料量为40到600g环氧树脂，该制模机与夹紧总吨位为50到400吨之间的夹紧单元一起使用，生产目前预型件制模机置于该夹紧单元中。所制得的预型件直径变化范围为11mm至35mm，高为25mm至40mm。
螺杆和加热的筒体组件对塑料材料进行热软化(增塑)，基本上不使热固树脂固化。通过转动的螺杆的作用将热固树脂引入筒体内，然后由于磨擦力和传导热的引入发生软化。由于在螺杆头部的传导物质所产生的压力，螺杆向后移动，而螺杆移动的量控制了注入的软化树脂的数量(注料量)。增塑单元所用的温度为50和90℃。
当循环开始时，模具关闭并且通过加料系统(仅为浇口道，没有门)将热软化的材料(增塑材料)注入模具腔内。通过螺杆向前运动的作用将其注入，即螺杆作为夯进行作用。作用于熔融体上的压力为300至700巴之间。注入后该软化材料保持在高于融化压力的压力下，从而防止塑料溢料并且冷却使得塑料在模具中定型，与常规的热固模具相反，所述模具保持低温，约在10至25℃。
在冷却后预型件制件变硬，此后打开模具并用新型的活动底座而不用起模杆将完成的预型件从模具中排出。
实施例1
制得的产品           预型件直径=11mm
                     预型件高度=25mm
                     预型件重量=5.2+0.2克
                     预型件的#=8
所用的配方=A
              配方详述：A
组份                 用量百分比
环氧甲酚酚醛清漆树脂    10.96
填充剂(二氧化硅)        76.00
硬化剂                   5.43
催化剂                   0.19
阻燃剂(溴化树脂，氧化锑)  2.80
润滑剂                   0.12
调节剂                   3.70
偶联剂                   0.60
颜料                     0.20
注射成模机和模具的操作条件
温度(筒体)               65℃
温度(近喷嘴)             75℃
模具温度                 30℃(室温)
螺杠的转速               50rpm
融化注射压力             约500巴
模具夹紧压力             50吨
冷却时间                 25秒
冷却温度                 10-25℃实施例2
制得的产品           预型件直径=14mm
                     预型件高度=25mm
                     预型件重量=7.6+0.2克
                     预型件的#=8
所用的配方=A
               配方详述：A
组份                 所用的百分比
环氧甲酚酚醛清漆树脂    10.96
填充剂(二氧化硅)        76.00
硬化剂                   5.43
催化剂                   0.19
阻燃剂(溴化树脂，氧化锑)  2.80
润滑剂                   0.12
调节剂                   3.70
偶联剂                   0.60
颜料                     0.20
注射成模机和模具的操作条件
温度(筒体)               65℃
温度(近喷嘴)             75℃
模具温度                 30℃(室温)
螺杠的转速               50rpm
融化注入压力             约500巴
模具夹紧压力             50吨
冷却时间                 35秒
冷却温度                 10-25℃实施例3
制得的产品           预型件直径=20mm
                     预型件高度=25mm
                     预型件重量=15.2+0.2克
                     预型件的#=8
所用的配方=A
                配方详述：A
组份                 所用的百分比
环氧甲酚酚醛清漆树脂    10.96
填充剂(二氧化硅)        76.00
硬化剂                   5.43
催化剂                   0.19
阻燃剂(溴化树脂，氧化锑)  2.80
润滑剂                   0.12
调节剂                   3.70
偶联剂                   0.60
颜料                     0.20
注射成模机和模具的操作条件
温度(筒体)               65℃
温度(近喷嘴)             75℃
模具温度                 30℃(定温)
螺杠的转速               50rpm
融化注入压力             约500巴
模具夹紧压力             50吨
冷却时间                 45秒
冷却温度                 10-25℃实施例4
制得的产品           预型件直径=35mm
                     预型件高度=40mm
                     预型件重量=48+1.0克
                     预型件的#=8
所用的配方=B
               配方详述：A
组份                 所用的百分比
环氧甲酚酚醛清漆树脂    12.540
填充剂(二氧化硅)        72.512
硬化剂                   5.649
催化剂                   0.230
阻燃剂(溴化树脂，氧化锑)  3.607
润滑剂                   0.530
调节剂                   4.282
偶联剂                   0.400
颜料                     0.250
注射成模机和模具的操作条件
温度(筒体)               65℃
温度(近喷嘴)             75℃
模具温度                 30℃(定温)
螺杠的转速               50rpm
融化注入压力             约600巴
模具夹紧压力             60吨
冷却时间                 60秒
冷却温度                 10-25℃表1-预型件的性能
产品的性能 实施例号     GSFin.  GTsec.  Visepoise  76Umm  51Umm  25Umm  13Umm  6Umm
使用的配方
    A     1     30.039.539.0     212121 85 13.06 1.8 1.0 2.04 2.02
    A     2     36.035.2536.0     202019 97 13.06 2.39 2.47 2.7 2.87
    A     3     33.2532.7533.0     222322 99 15.04 2.12 1.34 1.95 2.21
    A     4     40.040.039.75     202119 176 5.25 4.64 1.08 1.05 1.77
GSF：颗粒弯道流动    GT:Gel时间Visc.：粘度          F/B：溢料和渗料
GSF值之间的偏差不大于0.75英寸。对于用常规制片工艺制得的预型件，其中的GSF偏差可高达3英寸，这是很大的改进，显示了用本发明工艺制得的预型件片的产品性能的很好的一致性。
列6到10中所示的溢料和渗料数据显著好于用常规制片工艺得到的数据，对于后者对于这些同样的配方在6U范围内得到的最小值不小于6mm。

Claims (4)

1．一种适于包封电或电子器件的预型件，该预型件具有高于理论密度95％的密度，其颗粒弯道流动值的偏差不大于19.05mm。
2．按照权利要求1的预型件，它表现出的溢料和渗料为小于6.0mm至6微米。
3．一种制备如权利要求1的适于包封电或电子器件的预型件的方法，包括：
A．加热热固树脂以形成热的熔融体，但基本上不固化所述的热固树脂；
B．将所述热的熔融体注入模具中，但基本上不固化所述的热固树脂；
C．在所述模具中冷却所述的热的熔融体以形成预件形式的固化模件，并将所述预型件从所述模具中移出，但基本上不固化所述的热固树脂。
4．一种制备如权利要求1的适于包封电或电子器件的预型件的方法，包含：
A．通过在至少约50℃的温度下，在注射成模装置中通过加热树脂以加热热固树脂形成热的熔融体，但基本上不使所述树脂固化，其中所述的加热在注射成模装置中进行，所述的成模装置具有连于其上的筒体和喷嘴，其中所述喷嘴的温度至少高于所述筒体温度约5℃至10℃；
B．在压力从约300至约700巴下将所述热熔融体从所述喷嘴注入模具的腔体中，但基本上不固化所述热固树脂；
C．在所述模具中冷却所述的热的熔融体以形成预型件形式的固化模件，并从所述模具中移走所述预型件，但基本上不固化所述热固树脂；
所述预型件具有高于理论密度约95％的密度。
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