-
Technisches Gebiet
-
Verschiedene Ausführungsformen betreffen einen Auswerferstift, ein Verfahren zum Herstellen eines Auswerferstiftes und eine Form, die einen Auswerferstift umfasst, insbesondere eine Form zum Ausbilden einer Kapselung für eine Halbleiterpackung.
-
Allgemeiner Stand der Technik
-
Auf dem Gebiet des Herstellens von Halbleiterpackungen oder elektronischen Modulen werden oft Formen zum Ausbilden von Kapselungen für die Packungen verwendet. Aus
US 2007/059860 A ist ein Verfahren zum Ausbilden einer Halbleiterpackung bekannt. Eine Form zum Kapseln eines Chips mit Bondingdrähten mit einem geschmolzenen Harz wird mit mindestens einer ersten Hälfte, die ein Auswerferstift-Durchgangsloch besitzt, und mindestens einer zweiten Hälfte bereitgestellt, die miteinander gekoppelt sind, um einen Hohlraum dazwischen auszubilden. Ein Auswerferstift mit einer spiegelnd endbearbeiteten Oberfläche an einem Spitzenende davon wird in das Auswerferstift-Durchgangsloch eingeführt und an einer Position positioniert, an der eine Oberfläche des Spitzenendes des Auswerferstiftes mit einer Zwischenoberflächenhöhe einer matt-endbearbeiteten Oberfläche zusammenfällt, die an einer oberen Innenwand des Hohlraums der ersten Hälfte ausgebildet ist. Der Chip wird dann mit einem geschmolzenen Harz gekapselt und die spiegelnd endbearbeitete Oberfläche des Auswerferstiftes und die matt endbearbeitete Oberfläche der oberen Innenwandoberfläche des Hohlraumes werden auf die Halbleiterpackung in der im Wesentlichen selben Ebene geprägt.
-
Eine schematische Gestaltung einer Form 500, die einen Hohlraum einschließt oder ausbildet, ist in 5 gezeigt. Insbesondere zeigt 5A eine Form 500, die eine Formummantelung oder ein Formgehäuse 501 umfasst, die oder das einen Formhohlraum 502 ausbildet, und ein Durchgangs- oder Auswerferstiftloch umfasst, das von einer Außenseite zum Formhohlraum 502 führt. Ein Auswerferstift 503 wird durch das Durchgangsloch geführt. Wie in 5B zu sehen ist (bei der es sich um eine Einzelheit der Form 500 von 5A handelt), besitzt das Durchgangsloch 510 einen größeren Durchmesser als ein Schaft des Auswerferstiftes 503, sodass eine Lücke 511 ausgebildet wird. Solch eine Lücke von ungefähr 5 Mikrometer ist notwendig, um Reibung zwischen dem Auswerferstift und der Formummantelung oder dem Formgehäuse zu verringern, um eine Bewegung des Auswerferstiftes im Durchgangsloch zu ermöglichen, sodass eine im Formhohlraum ausgebildete fertige Kapselung aus dem Formhohlraum ausgeworfen werden kann.
-
Zusammenfassung
-
Verschiedene Ausführungsformen stellen einen Auswerferstift für eine Form bereit, wobei der Auswerferstift einen Stiftschaft umfasst, der einen Stiftkopf an einem Ende und eine Stoßregion („butting region”) am entgegengesetzten Ende des Stiftschaftes umfasst, wobei eine Umfangsnut in der Stoßregion im Stiftschaft ausgebildet ist.
-
Des Weiteren stellen verschiedene Ausführungsformen eine Form bereit, die ein Formgehäuse umfasst, das ein Durchgangsloch umfasst; und einen Auswerferstift umfasst, wobei der Auswerferstift einen Stiftschaft umfasst, der einen Stiftkopf an einem Ende und eine Stoßregion am entgegengesetzten Ende des Stiftschaftes umfasst, wobei eine Umfangsnut in der Stoßregion im Stiftschaft ausgebildet ist; und wobei der Auswerferstift in das Durchgangsloch eingeführt ist.
-
Darüber hinaus stellen verschiedene Ausführungsformen ein Verfahren zum Herstellen eines Auswerferstiftes bereit, wobei das Verfahren ein Bereitstellen eines Stiftschaftes umfasst, der einen Stiftkopf an einem Ende und eine Stoßregion am entgegengesetzten Ende des Stiftschaftes umfasst, wobei eine Umfangsnut im Stiftschaft in der Stoßregion ausgebildet ist.
-
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
-
In den Zeichnungen beziehen sich gleiche Bezugszeichen allgemein über die verschiedenen Ansichten hinweg auf dieselben Teile. Die Zeichnungen sind nicht notwendigerweise maßstabsgerecht. Stattdessen liegt der Schwerpunkt allgemein darauf, die Grundgedanken der Erfindung zu veranschaulichen. In der folgenden Beschreibung werden verschiedene Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die folgenden Zeichnungen beschrieben, in denen:
-
1A bis 1D schematisch einen ersten Zyklus eines Formprozesses unter Verwendung einer Form gemäß einem Ausführungsbeispiel zeigen;
-
2 schematisch detailliert einen Auswerferstift gemäß einem Ausführungsbeispiel zeigt;
-
3 schematisch einen Auswerferstift gemäß einem Ausführungsbeispiel zeigt;
-
4 einen Ablaufplan eines Verfahrens zum Herstellen eines Auswerferstiftes gemäß einem Ausführungsbeispiel veranschaulicht; und
-
5A und 5B schematisch einen schematischen Aufbau einer Form zeigen.
-
Detaillierte Beschreibung
-
Im Folgenden werden weitere Ausführungsbeispiele eines Auswerferstiftes, einer Form und eines Verfahrens zum Herstellen eines Auswerferstiftes erklärt. Es sollte beachtet werden, dass die Beschreibung spezifischer Merkmale, die im Kontext eines bestimmten Ausführungsbeispiels beschrieben sind, auch mit anderen Ausführungsformen kombiniert werden kann.
-
Das Wort „beispielhaft” und „Beispiel” wird hierin im Sinne von „als ein Beispiel, Fallbeispiel oder der Veranschaulichung dienend” verwendet. Alle hierin als „beispielhaft” oder „Beispiel” beschriebenen Ausführungsformen oder Gestaltungsformen sind nicht notwendigerweise als bevorzugt oder vorteilhaft gegenüber anderen Ausführungsformen oder Gestaltungsformen zu verstehen.
-
Verschiedene Ausführungsbeispiele stellen einen Auswerferstift bereit, der ein Nut- oder Vertiefungsmerkmal an einem Spitzenende des Schaftes des Auswerferstiftes umfasst, das einem Kopfende des Stiftschaftes entgegengesetzt ist. Solche Auswerferstifte können in Formen während des Formprozesses verwendet werden, indem sie in Durchgangslöcher oder Auswerferstiftlöcher in Formgehäusen eingeführt werden und verwendet werden, um das geformte Material und das Formgehäuse voneinander zu trennen. In anderen Worten stellen Ausführungsbeispiele einen Auswerferstift für ein Formgehäuse bereit, das ein (an oder in dem Auswerferstift ausgebildetes) Merkmal umfasst, das verhindert oder beendet, dass Formmasse oder Harz in eine Lücke zwischen dem Auswerferstift und dem Auswerferstiftloch im Formgehäuse eindringt.
-
Insbesondere kann der Begriff „Stoßregion” besonders die Region bezeichnen, die nahe an einem Spitzenende des Stiftschaftes liegt, wobei das Spitzenende das Ende des Stiftschaftes ausbildet, das dem Stiftkopf entgegengesetzt ist. Dabei kann der Begriff „nahe am Spitzenende” insbesondere angeben, dass die entsprechende Region höchstens die letzten 10% der Stiftschaftlänge vom Stiftkopf zum Spitzenende bildet. Insbesondere kann die Stoßregion durch die letzten 5%, z. B. durch die letzten 2,5%, gebildet werden. Es sollte beachtet werden, dass der Stiftschaft eine zylindrische Form, eine vielflächige Form oder irgendeine andere geeignete Gestalt oder Form besitzen kann.
-
Indem ein Auswerferstift mit einem Nut- oder Vertiefungsmerkmal an oder nahe dem Spitzenende des Stiftschaftes bereitgestellt wird, kann es möglich sein, die Menge von Graten von Formmaterial zu verringern, die sich andernfalls im Loch ansammeln können. Diese Grate werden typischerweise während des Formprozesses durch Formrückstände ausgebildet, die am Auswerferstift haften, und von demselben entfernt, wenn der Auswerferstift zurückgezogen wird, wenn die geformte Kapselung und das Formgehäuse getrennt werden. Somit kann es möglich sein, zu vermeiden, dass diese Grate abfallen und Formkapselungen kontaminieren, die anschließend unter Verwendung desselben Formgehäuses ausgebildet werden.
-
Des Weiteren kann das Nutmerkmal auch zu dem Effekt führen, dass ein Einlaufen in die Lücke zwischen Formgehäuse und dem Auswerferstift während des Formprozesses verhindert wird, indem es als eine Art von Stopfen oder Dichtung wirkt. Somit kann die Umfangsnut auch die Werkzeugstandzeiten oder die Lebensdauer des Formgehäuses verlängern, da keine abrasive Masse in die Lücke oder zurück in den Formhohlraum laufen kann.
-
Es sollte erwähnt werden, dass bereits das Bereitstellen des Nutmerkmals ein geeigneter Weg sein kann, Grate zu verringern, die in ein Durchgangsloch eingebracht oder auf eine geformte Kapselung aufgebracht werden. Solch eine Nut kann während einer ersten Verwendung des Auswerferstiftes mit Formmaterial gefüllt werden, und dieses Formmaterial kann nach dem ersten Nutzungszyklus in der Nut verbleiben. Bei den nachfolgenden Verwendungen des Auswerferstiftes kann dieses „alte” (und ausgehärtete) Formmaterial an der Nut haften und als eine Barriere oder eine Sperre für das neue Formmaterial wirken, das in das Formgehäuse gefüllt wird, bei dem der Auswerferstift verwendet wird. Somit ist klar, dass kein bestimmtes Material verwendet werden muss, um einen Umfangsring oder -kreisring in der Nut auszubilden, da dies während der ersten Verwendung des Auswerferstiftes automatisch erfolgen kann. Daher kann bereits die Bereitstellung eines Auswerferstiftes mit einem Nut- oder Vertiefungsmerkmal eine geeignete Vorkehrung sein, um die Möglichkeit verbleibenden Formmaterials, das ein Durchgangsloch in einem Formgehäuse oder einem Formhohlraum verstopft, wirksam zu verringern oder zu vermeiden.
-
Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele des Auswerferstiftes beschrieben. Die Merkmale und Elemente, welche unter Bezugnahme auf diese Ausführungsformen beschrieben werden, können jedoch mit Ausführungsbeispielen der Form und des Verfahrens zum Herstellen eines Auswerferstiftes kombiniert werden.
-
Gemäß einem Ausführungsbeispiel des Auswerferstiftes weist die Umfangsnut eine Tiefe auf, die mindestens 20 Mikrometer beträgt. Insbesondere kann die Tiefe im Bereich von 50 Mikrometer bis 1000 Mikrometer, z. B. von ungefähr 150 bis 200 Mikrometer, liegen.
-
Gemäß einem Ausführungsbeispiel des Auswerferstiftes weist die Umfangsnut eine Tiefe auf, die im Bereich von 5% bis 40% eines Durchmessers des Stiftschaftes liegt.
-
Insbesondere kann die Tiefe in einem Bereich von 10% bis 30%, z. B. von ungefähr 15% bis 20%, des Durchmessers des Stiftschaftes liegen.
-
Gemäß einem Ausführungsbeispiel des Auswerferstiftes umfasst der Auswerferstift ein Material aus der Gruppe bestehend aus Metall, z. B. Stahl, Werkzeugstahl, Beryllium-Kupfer (eine Beryllium-Kupfer-Legierung, die 0,5% bis 3% Beryllium umfasst), Aluminium (z. B. eine harte Aluminiumlegierung 2024 oder 7075) und Kunststoff.
-
Gemäß einem Ausführungsbeispiel des Auswerferstiftes ist die Umfangsnut mit einem Füllmaterial gefüllt, das sich von einem Material des Stiftschaftes unterscheidet.
-
Insbesondere kann das Material, das die Nut ausfüllt, oder das Füllmaterial einen Ring oder einen Kreisring ausbilden. Zum Beispiel kann das Füllmaterial die Nut vollständig ausfüllen, vorzugsweise steht das Füllmaterial sogar im Umfang über die Oberfläche des Stiftschaftes hervor. Alternativ dazu kann das Füllmaterial in Hinblick auf die Umfangsoberfläche des Stiftschaftes fluchten oder zurückstehen.
-
Gemäß einem Ausführungsbeispiel des Auswerferstiftes weist das Füllmaterial einen höheren Wärmeausdehnungskoeffizienten auf als das Material des Stiftschaftes.
-
Indem ein Füllmaterial mit einem höheren Wärmeausdehnungskoeffizienten verwendet wird, kann es möglich sein, dass das Füllmaterial während eines Formprozesses eine Art von Dichtung ausbildet, die eine Lücke zwischen dem Stiftschaft und der Form während des Formprozesses füllt, der typischerweise einem, verglichen mit der Raumtemperatur, höheren Temperaturniveau zugeordnet ist.
-
Gemäß einem Ausführungsbeispiel des Auswerferstiftes handelt es sich bei dem Füllmaterial um eines aus der Gruppe bestehend aus Teflon; Gummi; Harz; Formmaterial.
-
Im Prinzip kann jedes Material als ein Füllmaterial verwendet werden, das einen Ring oder Kreisring ausbildet, der in der Umfangsnut verbleibt und somit als eine Sperre oder ein Stopfen für das Formmaterial wirken kann, um es davon abzuhalten, in die Lücke zwischen dem Auswerferstift und dem Formgehäuse zu laufen. Zum Beispiel kann das Füllmaterial in einem Ring oder Kreisring vorgefertigt sein, der dann in der Nut fixiert wird. Vorzugsweise kann es sich bei dem Füllmaterial um ein Material handeln, das hohen Temperaturen widersteht, d. h. Temperaturen, die typischerweise während Formprozessen herrschen.
-
Im Folgenden werden beispielhafte Ausführungsformen der Form beschrieben. Die Merkmale und Elemente, welche unter Bezugnahme auf diese Ausführungsformen beschrieben werden, können jedoch mit Ausführungsbeispielen des Auswerferstiftes und des Verfahrens zum Herstellen eines Auswerferstiftes kombiniert werden.
-
Gemäß einem Ausführungsbeispiel umfasst die Form eine Umfangslücke zwischen dem Stiftschaft und dem Durchgangsloch.
-
Solch eine Lücke kann insbesondere zum Bereitstellen einer effizienten und leichten Bewegung des Auswerferstiftes im Formgehäuse nützlich sein. Gleichzeitig kann die Umfangsnut am Auswerferstift dazu beitragen, zu verhindern, dass Formmaterial oder Formmasse in diese Lücke laufen kann.
-
Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele des Verfahrens zum Herstellen eines Auswerferstiftes beschrieben. Die Merkmale und Elemente, welche mit Bezug auf diese Ausführungsformen beschrieben werden, können jedoch mit Ausführungsbeispielen des Auswerfertstiftes und der Form kombiniert werden.
-
Gemäß einem Ausführungsbeispiel umfasst das Verfahren ferner ein Füllen der Umfangsnut mit einem Füllmaterial.
-
Es sollte erwähnt werden, dass das Füllen durchgeführt werden kann, indem ein vorgefertigter Ring oder Kreisring in die Umfangsnut eingeführt oder eingesetzt wird, indem z. B. ein Teflon- oder Gummiring verwendet wird. Alternativ dazu kann das Füllen während einer ersten Verwendung des Auswerferstiftes in einem Formprozess durchgeführt werden, indem etwas Formmaterial oder Formmasse in die Umfangsnut eindringen und selbst bei weiteren Formzyklen derselben Form, die den Auswerferstift einschließt, am Auswerferstift haften kann. Insbesondere kann das in der Umfangsnut vorhandene Formmaterial auch während des Aushärtprozesses der Kapselung ausgehärtet werden. Somit kann es am Auswerferstift haften und unter Umständen während nachfolgender Formzyklen nicht schmelzen.
-
Gemäß einem Ausführungsbeispiel des Verfahrens besitzt das Füllmaterial einen Wärmeausdehnungskoeffizienten, der höher als der Wärmeausdehnungskoeffizient des Materials des Auswerferschafts ist.
-
Indem ein Material mit einem höheren Wärmeausdehnungskoeffizienten als das Material des Auswerferstiftes oder Stiftschaftes verwendet wird, kann es möglich sein, einen effizienten Weg bereitzustellen, das Eindringen von Formmaterial in die Lücke aufgrund einer Wärmeausdehnung des Füllmaterials zu verhindern. Somit kann es möglich sein, dass, während der Auswerferstift noch in dem Durchgangs- oder Auswerferstiftloch bewegt werden kann, die Lücke während des Formprozesses, bei dem der Auswerferstift aufgrund des flüssigen Formmaterials oder der flüssigen Formmasse einer erhöhten Temperatur ausgesetzt ist, durch das Füllmaterial ausreichend abgedichtet sein kann.
-
Im Folgenden werden bestimmte Ausführungsformen des Auswerferstiftes, der Form und des Verfahrens zum Herstellen eines Auswerferstiftes in Hinblick auf die Figuren detaillierter beschrieben.
-
1A bis 1D zeigen schematisch einen ersten Zyklus eines Formprozesses unter Verwendung einer Form gemäß einem Ausführungsbeispiel. Insbesondere zeigt 1A eine Form 100, die ein Formgehäuse umfasst, das durch einen oberen Teil 101 und einen unteren Teil 102 ausgebildet wird. Am unteren Teil 102 sind Substrate (oder ein Leadframe) 103 angeordnet, auf denen elektronische Chips oder Halbleiter 104 platziert sind, die mit dem Substrat über Drähte 105 verbunden sind. Des Weiteren ist ein Loch 106 im unteren Teil ausgebildet, in das eine Fördereinheit 107 eingesetzt ist, um Formmaterial oder Formmasse während des Formprozesses zu befördern und die Substrate, Chips und Drähte zu kapseln. Der obere Teil 101 umfasst eine Mehrzahl von Durchgangs- oder Auswerferstiftlöchern, in welche die Auswerferstifte 108 eingesetzt sind. Ein beispielhafter Auswerferstift 108 wird im Kontext von 2 detaillierter gezeigt und erklärt.
-
1B zeigt die Form 100 von 1A, nachdem der obere Teil 101 auf den unteren Teil 102 abgesenkt wurde (durch Pfeile 112 angezeigt), sodass durch den oberen Teil 101 und den unteren Teil 102 geschlossene Formhohlräume oder Formbereiche 110 ausgebildet werden. Dann wird die Formmasse über die Fördereinheit 107 in die Formhohlräume befördert, was durch die Pfeile 111 angezeigt wird.
-
1C zeigt ein späteres Stadium des Schrittes, in dem die Formmasse befördert wurde und in welchem die gesamten Formhohlräume durch die Formmasse oder das Formmaterial gefüllt sind. Anschließend wird das Formmaterial ausgehärtet und das Formgehäuse wird geöffnet, indem der obere Teil vom unteren Teil 102 abgehoben wird (durch Pfeile 130 angezeigt), und die Auswerferstifte 108 werden verwendet, um die geformten Produkte oder Chippackungen 131 vom oberen Teil 101 zu trennen. Des Weiteren sind in 1D kleine Vorsprünge 132 an den Auswerferstiften 108 angezeigt, die schematisch ausgehärtetes Formmaterial anzeigen sollen, das an den Auswerferstiften haftet, was im Kontext der nächsten Figuren detaillierter erklärt wird.
-
2 zeigt detailliert einen Auswerferstift 108 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Insbesondere umfasst der Auswerferstift 108 einen Stiftschaft 200, der einen Stiftkopf 201 an einem Ende und ein Spitzenende 202 am entgegengesetzten Ende des Stiftschaftes umfasst. Am Spitzenende 202 ist eine Stoßregion schematisch als 203 angezeigt, die sich über eine gewisse Länge des Stiftschaftes 200 erstreckt. In der Stoßregion 203 ist ein Umfangsnut- oder Vertiefungsmerkmal 204 ausgebildet. Es sollte beachtet werden, dass diese Nut während eines ersten Formzyklus, wie im Kontext von 1A bis 1D beschrieben, durch Formmaterial gefüllt werden kann und das Anhaften eines Rings oder Kreisrings aus ausgehärtetem Formmaterial am Auswerferstift 108 erleichtert, was möglicherweise zu einem verringerten Einlaufen von Formmaterial in eine Lücke zwischen dem Formgehäuse und dem Auswerferstift führt.
-
3 zeigt schematisch einen Auswerferstift 300 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Insbesondere zeigt 3 den Auswerferstift 300, der in ein in einem Formgehäuse 302 ausgebildetes Auswerferstiftloch 301 eingeführt ist. Wie in 3 zu sehen ist, ist zwischen dem Auswerferstift 300 und dem Formgehäuse eine Lücke 303 vorhanden, welche die Bewegung des Auswerferstiftes ermöglichen soll. Der Auswerferstift 300 umfasst jedoch einen Ring 304 oder Kreisring aus Füllmaterial, der an einem Spitzenende und/oder einer Stoßregion des Auswerferstiftes angeordnet ist, wobei der Ring die Lücke an oder nahe dem Spitzenende des Auswerferstiftes schließt oder zumindest verringert. Somit kann es möglich sein, die Menge von Formmaterial oder Formmasse zu vermeiden oder zumindest zu verringern, die andernfalls in die Lücke einfließt oder einläuft und Grate ausbildet, die dann (in einem nachfolgenden Formprozess oder -zyklus) zu einer schädlichen Ablagerung dieser Grate an oder in der Kapselung führt, die in diesem nachfolgenden Formprozess ausgebildet wird.
-
Es sollte beachtet werden, dass der Ring aus einem vorgefertigten Ring gebildet sein kann, der z. B. aus Teflon, Gummi, Kunststoff oder einem anderen geeigneten Material hergestellt ist, der in einer Nut des Auswerferstiftes fixiert ist, oder aus ausgehärtetem Formmaterial ausgebildet sein kann, das die Nut in einem ersten Formprozess füllt.
-
4 veranschaulicht einen Ablaufplan eines Verfahrens zum Herstellen eines Auswerferstiftes 400 gemäß einem Ausführungsbeispiel. In einem ersten Schritt 401 wird ein Stiftschaft bereitgestellt, der einen Stiftkopf an einem Stiftkopfende umfasst. In einem nächsten Schritt 402 wird eine Umfangsnut in einer Stoßregion an einem Spitzenende des Stiftschafts ausgebildet, wobei das Spitzenende dem Stiftkopfende entgegengesetzt ist. Optional kann die Umfangsnut mit einem Füllmaterial wie einem vorgefertigten Ring aus Gummi oder Teflon gefüllt sein.
-
Es sollte beachtet werden, dass der Begriff „umfassend” andere Elemente oder Merkmale nicht ausschließt und dass „ein” oder „eine” sowie deren Deklinationen eine Mehrzahl nicht ausschließt. Auch können Elemente kombiniert werden, die im Zusammenhang mit unterschiedlichen Ausführungsformen beschrieben sind. Es sollte ebenfalls beachtet werden, dass Bezugszeichen nicht als den Umfang der Ansprüche einschränkend anzusehen sind. Obwohl die Erfindung insbesondere unter Bezugnahme auf bestimmte Ausführungsformen gezeigt und beschrieben wurde, sollte Fachleuten klar sein, dass verschiedene Änderungen in Gestalt und Detail daran vorgenommen werden können, ohne vom Geist und Umfang der Erfindung abzuweichen, wie sie durch die beigefügten Ansprüche definiert ist. Der Umfang der Erfindung ist somit durch die beigefügten Ansprüche angegeben und alle Änderungen, die in die Bedeutung und den Äquivalenzbereich der Ansprüche fallen, sollen daher als einbezogen gelten.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
