CN1957453A - 用于将封装材料进给到模具空腔中的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于将封装材料进给到用于封装电子部件的模具中的方法和装置，还涉及可以与这种进料装置组合使用的模具。该方法包括在进料装置中至少部分激活封装材料，将带有用于封装的电子部件的模具空腔联接到进料装置上的步骤。将至少部分激活的材料从进料装置输送到模具空腔中，并将进料装置和至少部分填满的模具空腔脱离联接。该装置包括用于盛放未激活封装材料的容器，连接到该容器上的激活装置，用于从容器沿着激活装置移动封装材料的输送装置，和连接到激活装置上的出口。该模具包括至少两个模具部件和与之连接的配合联接器，该模具部件可相对于彼此移动，并适合于容纳设置有至少一个电子部件的承载器，从而电子部件容纳在模具空腔中。

Description

用于将封装材料进给到模具空腔中的方法和装置
本发明涉及用于将封装材料进给到用于封装电子部件的模具空腔中的方法。本发明还涉及用于将封装材料进给到用于封装电子部件的模具空腔中的装置，并且涉及可以和这种进料装置组合使用的用于封装电子部件的模具。
电子部件的封装通常用热硬化材料进行，该热硬化材料也称为环氧树脂，它通常包括作为填料材料的硅。尤其是在半导体电路的封装中，由模具组成，带有半导体的承载器夹在其中，并且还合并有放置封装材料颗粒的空间。供料也设置在用于加热封装材料和在封装材料上施加压力的该模具中。尽管受到加热和/或放置在压力下，但是封装材料受到激活使得，一旦已经移动到封闭电子部件的模具空腔中，它就在限定时间之后硬化。在封装材料的至少部分硬化之后，模具打开，然后取出带有已封装部件的承载器，包括其余的硬化封装材料(如颗粒残余物和在进料通道中硬化的封装材料)。由于将封装材料和产品放置在模具中，封闭模具，激活和移动封装材料，至少部分硬化该封装材料，打开模具，去除已封装产品，并清洁排空的模具，都相继形成该方法的关键路径的一部分，所以现有方法导致具有较长周期时间的可控封装方法。
本发明的目的是提供用于缩短封装电子部件的周期时间的方法，和相关装置。提高封装的效率也是一个目的。
出于该目的，本发明提供用于将封装材料进给到用于封装电子部件的模具空腔中的方法，包括如下步骤：A)至少部分激活进料装置中用于进料的封装材料，B)将进料装置联接到带有用于封装的电子部件的模具空腔上，C)将至少部分激活的封装材料从进料装置输送到模具空腔，及D)将进料装置和至少部分填满封装材料的模具空腔脱离联接。于是，变得可能至少部分分离，并(至少部分)以平行操作进行，封装材料的进料的激活从将用于封装的电子部件放置到模具空腔中开始。于是，可能缩短封装过程的循环周期。因此，例如可能同时对模具进行装料，用封装材料填满联接到进料装置的模具上，硬化带有进给材料的模具，排出模具。这样，周期时间由所述分离操作的最长操作决定，这明显短于顺序进行所有这些操作的时间。另一优点是，单个进料装置能够和数个更简单(因此更便宜)的模具共同作用。于是，通过使用本发明所述方法可以显著降低封装电子部件所需设备的成本。本发明所述方法的又一优点是可以效率更高地使用封装材料；封装可能具有更少的浪费。这涉及到封装材料颗粒的残余，该残余在常规封装方法之后留下作为废料。在现有封装方法中，为了确保具有足够的封装材料，对封装材料的颗粒的超尺寸具有限制。使用本方法时，不再需要这种现有封装材料的尺寸超出量；将把所需精确数量的封装材料输送到模具空腔中。应该提到的另一优点是，通过物理分离封装材料的进料和封装材料在模具中的硬化，可以优化单个过程，而如果在单个模块中进行进料和硬化，则必须在处理条件方面作出让步。
在处理步骤A)期间，利用热量，可选地或备选地是在封装材料上施加压力，最好至少部分激活封装材料。此处，该优点是可以使用现有封装材料(因此可接受和容易获得)。然而，也可以看到，激活封装材料的备选方法是例如超声波激活封装材料或用紫外线。
当进料装置相继与不同模具空腔共同作用时，具有可以更好地利用用于进给封装材料的高成本装置，并且模具可以具有更紧凑形式的优点。
通过从进料装置排放从封装材料释放的气体，可以实现该方法的另一改进。从而，在进入模具之前，可以排放通过对封装材料抽气释放的流体。由于气体在模具中的存在，尤其是气体的失控存在，能够不利地影响将进行的封装的质量，所以这导致了改进的过程控制。现在，本发明所述方法提供在封装材料进入模具之前在封装材料的至少部分激活期间去除(一部分)气体的选项。由于封装材料在模具中完全激活，所以在现有技术所述封装中缺少该选项。
在本发明所述方法的又一优选应用中，如步骤B)所述，在将进料装置联接到模具空腔上期间发生进料装置的打开。于是，可能防止当进料装置未连接到模具空腔(模具)上时，封装材料以意外方式从进料装置释放。另一显著优点是，可以限制进料装置中封装材料的老化，或者在极端情况下可以停止其老化。出于该目的，期望如步骤D)那样，进料装置的关闭发生在进料装置和模具空腔的脱离联接期间。
本发明还提供用于将封装材料进给到用于封装电子部件的模具空腔中的装置，包括：用于盛放未激活封装材料的容器，连接到容器上，用于至少部分激活封装材料的激活装置，用于沿着激活装置从容器输送封装材料的输送装置，及连接到至少部分激活的封装材料的激活装置上的出口。
在装置的优选变型中，激活装置通过加热装置形成，例如接触加热和/或另一辐射源。或者，也可以通过红外辐射传递热量，可以用激发微波的加热元件产生热量，或者可以用高频热源(HF加热)进行。在用辐射加热封装材料的情况下，有利的是如果封装材料通过可至少部分透过辐射的材料的分隔壁与辐射源分隔，则防止辐射源的污染。此处，至少部分激活理解为硬化封装材料的过程的开始(或加速)，并且该至少部分激活可以通过供热开始，但不是必须这样做。也可以采用其他激活方法，如供给辅助物质(例如催化剂)，施加压力等等。为了移动封装材料，输送装置能够包括至少一个柱塞，用于将封装材料推出容器，并沿着激活装置推到出口。封装材料可以在进料装置中完全激活，但是也可能提出只是部分激活封装材料的进料装置，并且封装材料随后在例如模具空腔中完全激活。
在又一优选变型中，出口设置有联接器，该联接器适合于和在电子部件周围限定模具空腔的模具共同作用。这种联接器可能以快速和媒介气密的方式实现部件之间的联接。该出口期望设置有关闭阀。通过将出口联接到模具上，这能够实现例如只打开或自动打开的关闭阀的形式。该关闭阀可以实现为在流动方向上移入和移出喷嘴的关闭销。除了可以防止封装材料的意外损失之外，还防止了在装置外部老化(硬化)的封装材料堵塞或妨碍本发明所述装置的正确功能。出于该目的，该装置还可以设置有清洁装置，在处于至少部分激活状态的封装材料已经在封装装置中短期存在之后，采用该清洁装置可以从进料装置去除至少部分激活的封装材料。如果不从进料装置中快速去除至少部分激活的封装材料，它能够开始在封装装置中硬化，从而妨碍其功能。这可以利用利用该清洁装置防止。
本发明还提供用于封装电子部件的模具，包括至少两个模具部件，它们可相对于彼此移动，并适合于容纳设置有至少一个电子部件的承载器，使得该电子部件容纳在模具空腔中，其中，该模具还设置有配合联接器，该配合联接器连接到模具空腔上，并适合于和封装材料的进料装置共同作用。与现有模具相比，这种模具具有简单的构造，因此成本较低，并可以实现使得易于清洁。对于本发明所述模具的其他优点，参照本发明所述方法和装置的上述优点。这种模具可以设置有用于封闭配合联接装置的封闭装置。配合联接装置的关闭能够防止尚未硬化的封装材料以意外方式离开模具，和/或防止污染物意外进入模具。
本发明还提供用于封装电子部件的封装装置，包括上述进料装置和同样如上所述的至少一个模具的组合，该模具与进料装置共同作用。这种封装装置最好设置有相对于带有(例如环状的)输送系统的进料装置移动的数个模具。现在，模具的数量可以适合于单个进料装置(或者可选地数个进料装置)，从而对进料装置和模具的容量进行优化使用。另外，这种装置变得不易于出现故障和维护。后面也可能预见到这一点，从而进料装置和/或一个或多个模具的失灵不会导致封装能力的严重降低。
这种装置还可以设置有用于将用封装材料封装的电子部件从模具中去除的排放装置，用于将可相对于封闭装置移动的模具部件封闭的固定封闭装置，和/或用于将可相对于封闭装置移动的模具部件打开的固定打开装置。于是，封装程序可以自动进行到更大或更小的程度。
本发明将在附图中所示非限制性实施例基础上进行进一步说明。此处：
附图1示出了带有进料装置和与该进料装置共同作用的两个模具的本发明所述封装装置，
附图2A示出了封装材料进料期间本发明所述进料装置的备选实施例变型的剖视图，
附图2B示出了处于关闭位置的附图2A的进料装置的剖视图，
附图2C示出了附图2A和2B的进料装置在清洁进料装置情况下的剖视图，
附图3示出了本发明所述模具和进料装置的连接成形部分的剖视图，
附图4A示出了连接到模具上情况下的进料装置的连接的剖视图，
附图4B示出了附图4A的模具和连接处于未联接情况下的剖视图。
附图1示出了设置有供料容器的进料装置1，该供料容器保持封装材料。供料容器2连接到输送管4上，心轴(spindle)5可在该输送管中根据箭头P1转动。心轴5出于该目的连接到电机6上。由于心轴5的转动，封装材料3将在箭头P2所示方向上移动。于是，封装材料3推动到加热空间7，该加热空间连接到输送管4上，并且示意性示出的加热元件8设置在该加热空间的侧面上。加热元件8将热量输送到位于加热空间7中的封装材料3，从而激活封装材料，并且从而封装材料只能在加热空间8中保留有限时间。通过打开连接到加热空间8上的龙头(tap)9可以将激活的封装材料3从加热空间8中取出。
附图1还示出了模具10、10’，从而带有芯片12的承载器11受到封闭，使得芯片12周围的模具空腔13保持畅通。出于该目的，该模具设置有两个相互连接的模具部件14、14’、15、15’。模具10、10’还设置有激活的封装材料3的进料通道16、16’。通过将形成模具10、10’的一部分的配合联接器17、17’连接到进料装置1上，可以将封装材料进给到模具10、10’。在附图中，第一模具10’已经填满封装材料3，第二模具10尚未填满封装材料3。模具10、10’可根据箭头P3沿着示意性表示的导轨18移动。
附图2A示出了进料装置20的备选实施例的变型，该进料装置带有封装材料的供给容器21，可以通过输送管23利用柱塞22推动该封装材料。输送管23的一部分由可透气材料24制成，从而封装材料25中存在的气体能够根据箭头P5溢出。在连接空间26中，可以利用例如微波加热(未示出)激活封装材料25。第二柱塞27使已激活封装材料25的排放通道28保持畅通，从而已激活封装材料能够流出进料装置20。
在附图2B中，进料装置20示出了第二柱塞27将封装材料25的排放通道28封闭的情况。第一柱塞22也移动到相对于柱塞22在附图2A中所处位置的后面。在封装材料25通过进料装置20的向前移动期间，柱塞22将具有移动的间歇模式。此处，封装材料25能够通过具有不同处理条件的连续区域。
附图2C示出了处于又一种情况的进料装置20，即通过相对于供料容器21和输送管道23移动第二柱塞27的外壳29打开排放通道28的情况，该外壳29同时形成排放通道28的一部分。清洁装置30(例如刷子和/或刮刀)在现在打开的排放通道中往复移动，如箭头P6所示。倘若封装材料25不太可能在排放通道28中硬化，从而可以将其去除。
附图3示出了示意性表示的带有上模具部件41和下模具部件42的模具40，承载器43在它们之间封闭使得模具空腔45限定在封装材料的进料开口44的两侧上。进料开口44具体形成一轨道(runner)46，模具空腔45利用浇口47(开口，可选地伸长开口或薄膜浇口)连接在该轨道上。
该附图3还示出了封装材料49的进料48。放置在该进料48中的是中心销50，进料48的流出口51通过该中心销封闭。
附图4A示出了带有一部分模具40的进料48，其中进料48的流出开口51连接到模具40中进料开口44的轨道46上。轨道46和进料48此处彼此开放连接，其中中心销50偏移使得，保持进料48中流出开口51畅通。从而，封装材料49流出进料48，进入轨道46，随后进入模具空腔45。为了升高温度，使得封装材料49的硬化加速，进料48的外端设置有两个辅助加热元件52，通过该加热元件可以产生热量(例如处于红外辐射或其他加热装置的形式)，如箭头P7所示。或者，通过感应而不是升高的温度也可以加速硬化，如增大的压力和/或特殊的照明。
附图4B最后示出了已经从模具40脱离联接之后的进料48。现在，进料的流出开口51再次由中心销50封闭。输送的封装材料49的一部分在轨道46中硬化，该封闭材料49的其它部分在模具空腔45中硬化。于是，在轨道46中硬化的封装材料49形成模具空腔45的封盖，并可以通过影响例如轨道46位置处的温度、照明、压力和/或高频辐射而受到影响，从而以加速的方式局部激活(硬化)封装材料49。

Claims (23)

1.用于将封装材料进给到封装电子部件的模具空腔中的方法，包括如下步骤：
A)至少部分激活进料装置中用于进料的封装材料，
B)将进料装置联接到带有用于封装的电子部件的模具空腔上，
C)将至少部分激活的封装材料从进料装置输送到模具空腔，及
D)将进料装置和至少部分填满封装材料的模具空腔脱离联接。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在处理步骤A)期间，利用加热至少部分激活封装材料。
3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，该进料装置相继与不同模具空腔共同作用。
4.如前述任一权利要求所述的方法，其特征在于，该进料装置排放与封装材料分离的释放气体。
5.如前述任一权利要求所述的方法，其特征在于，在如处理步骤B)那样，将进料装置联接到模具空腔期间发生进料装置的打开。
6.如前述任一权利要求所述的方法，其特征在于，在如处理步骤D)那样，将进料装置和模具空腔脱离联接期间发生进料装置的关闭。
7.用于将封装材料进给到封装电子部件的模具空腔中的装置，包括：
用于盛放未激活封装材料的容器，
连接到容器上，用于至少部分激活封装材料的激活装置，
用于沿着激活装置从容器输送封装材料的输送装置，及
连接到用于至少部分激活的封装材料的激活装置上的出口。
8.如权利要求7所述的进料装置，其特征在于，激活装置通过加热装置形成。
9.如权利要求8所述的进料装置，其特征在于，加热装置通过接触加热形成。
10.如权利要求8或9所述的进料装置，其特征在于，加热装置通过辐射源形成。
11.如权利要求7至10中任意一项所述的进料装置，其特征在于，输送装置包括至少一个柱塞，用于将封装材料推出容器，并沿着激活装置推动到出口。
12.如权利要求7至11中任意一项所述的进料装置，其特征在于，出口设置有联接器，它适合于和在电子部件周围限定模具空腔的模具共同作用。
13.如权利要求7至12中任意一项所述的进料装置，其特征在于，出口设置有关闭阀。
14.如权利要求7至13中任意一项所述的进料装置，其特征在于，该装置还设置有清洁装置。
15.用于封装电子部件的模具，包括至少两个模具部件，它们可相对于彼此移动，并适合于容纳设置有至少一个电子部件的承载器，使得该电子部件容纳在模具空腔中，其中，该模具还设置有配合联接器，该配合联接器连接到模具空腔上，并适合于和封装材料的进料装置共同作用。
16.如权利要求15所述的模具，其特征在于，该模具设置有用于封闭配合联接装置的封闭装置。
17.用于封装电子部件的封装装置，包括如权利要求7至14中任意一项所述的进料装置，和如权利要求15或16中所述的和进料装置共同作用的至少一个模具。
18.如权利要求17所述的封装装置，其特征在于，该封装装置设置有如权利要求15或16所述的数个模具。
19.如权利要求18所述的封装装置，其特征在于，该封装装置还设置有用于相对于进料装置移动模具的输送系统。
20.如权利要求19所述的封装装置，其特征在于，该输送系统为环状的。
21.如权利要求17至20中任意一项所述的封装装置，其特征在于，该装置还设置有用于将用封装材料封闭的电子部件从模具中去除的排放装置。
22.如权利要求19至21中任意一项所述的封装装置，其特征在于，该装置还设置有用于将可相对于封闭装置移动的模具部件封闭的固定封闭装置。
23.如权利要求19至22中任意一项所述的封装装置，其特征在于，该装置还设置有用于将可相对于封闭装置移动的模具部件打开的固定打开装置。
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