DE10355065B4 - Verfahren zum Vergießen mit Harz sowie Harzmaterial für das Verfahren - Google Patents

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Abstract

Verfahren zum Vergießen einer auf einer Hauptfläche einer Leiterplatte (14) montierten elektronischen Komponente (15) unter Verwendung eines Gießformpaars (2, 1) mit einer oberen Gießform (2) und einer unteren Gießform (1) mit den folgenden Schritten: Anbringen der Leiterplatte (14) an der oberen Gießform (2), so dass die elektronische Komponente (15) einer in der unteren Gießform (1) vorhandenen Aussparung (5) gegenüberliegt; Erzeugen geschmolzenen Harzes (17) in der Aussparung (5) durch Erwärmen eines in der Aussparung (5) angeordneten festen Harzmaterials (4); Eintauchen der elektronischen Komponente (15) in das geschmolzene Harz (17) durch Schließen des Gießformpaars (1, 2); und Herstellen eines Erzeugnisses (19) mit Harzverguss durch Aushärten des geschmolzenen Harzes (17) in einem zwischen der unteren und der oberen Gießform (1, 2) gebildeten Hohlraum.

Description

    • Priorität: 26. November 2002, Japan, Nr. 2002-341965
  • Beschreibung
  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Vergießen elektronischer Komponenten auf einer Leiterplatte, die Verwendung eines solchen Verfahrens zum Herstellen eines Halbleiterbauteils sowie ein Harzmaterial zur Verwendung bei einem solchen Verfahren.
  • Nachfolgend wird ein herkömmliches Verfahren zum Vergießen mit Harz skizziert, wie es beim Herstellen eines Halbleiter-Bausteins als Beispiel eines Erzeugnisses mit Harzverguss, bei dem elektronische Komponenten auf einer Leiterplatte montiert sind, verwendet wird.
  • Beim herkömmlichen Verfahren zum Vergießen mit Harz wird als Erstes eine gedruckte Leiterplatte (nachfolgend einfach als Leiterplatte bezeichnet) mit darauf montierten Halbleiterchips (nachfolgend einfach als Chips bezeichnet), als beispielhaften elektronischen Komponenten, bereitgestellt. Danach wird die Leiterplatte auf einer Gießform eines Paars von Gießformen, die einander gegenüberstehend positioniert sind, platziert, woraufhin das Gießformpaar geschlossen wird. Danach wird, durch einen Harzflusspfad hindurch, geschmolzenes Harz in einen Hohlraum eingeleitet, der in der anderen Gießform des Gießformpaars ausgebildet ist. Dabei wird das geschmolzene Harz unter Druck gesetzt.
  • Danach härtet das eingeleitete Harz aus. So entsteht ein Erzeugnis mit Harzverguss. Anschließend wird das Gießformpaar geöffnet und das Erzeugnis wird der einen Gießform entnommen. Anschließend wird das Erzeugnis zerschnitten und in mehrere Halbleiter-Bausteine unterteilt, die das fertiggestellte Enderzeugnis bilden.
  • In jüngerer Zeit nahm die Anzahl der Anschlüsse von Chips im Vergleich zu denen bei herkömmlichen Chips zu. Ferner wurde ein Aufbau verwendet, bei dem Chips auf einer Leiterplatte aufgestapelt sind. Ferner wurden Halbleiter-Bausteine flacher ausgebildet.
  • Außerdem wurden Drähte, die einen Chip elektrisch mit einer Leiterplatte verbinden, länger, und der Raum zwischen benachbarten Drähte wurde enger. Im Ergebnis besteht die Tendenz, dass das herkömmliche, oben beschriebene Verfahren zum Vergießen mit Harz die folgenden Probleme verursacht.
  • Zunächst wurde es wahrscheinlicher, dass durch den Fluss des in den Hohlraum eingeleiteten geschmolzenen Harzes Drähte verformt oder abgetrennt werden. Ferner wurde es wahrscheinlicher, dass benachbarte Drähte in unerwünschter Weise miteinander in Kontakt gebracht werden. Um diese Probleme zu lösen, kann es hilfreich sein, die Einleitgeschwindigkeit des geschmolzenen Harzes in den Hohlraum zu verringern. Dazu muss jedoch das eingeleitete Harz höhere Viskosität zeigen. Dies erschwert es, dass in geschmolzenen Harz eingeschlossenes Gas nach außen entweicht. Demgemäß besteht die Tendenz, dass in ausgehärteten Harzverguss Hohlräume oder nicht ausgefüllte Abschnitte vorhanden sind.
  • Ferner besteht in jüngerer Zeit Bedarf an Leiterplatten großer Abmessungen, um die Kosten von Halbleitererzeugnissen zu senken. Wenn elektronische Komponenten auf einer großen Leiterplatte mit Harz zu vergießen sind, wird der Strömungsweg des geschmolzenen Harzes länger als auf einer kleinen Leiterplatte. Die erhöht die Wahrscheinlichkeit für das Auftreten der o. g. Hohlräume oder nicht ausgefüllten Abschnitte.
  • Es ist auch zu beachten, dass das Harz in unerwünschter Weise bereits auf den Harzflusspfad aushärten kann. Dieses ist wegzuwerfen, weswegen beim herkömmlichen Verfahren zum Vergießen mit Harz das Problem einer Vergeudung von Harzmaterial besteht.
  • Die US 6,187,243 B1 beschreibt eine Vorrichtung, bei der aus einem Vorratsbehälter geschmolzenes Kunstharz zu Hohlräumen fließt, in welchen bestückte Leiterplatten platziert sind. Die US 5,304,512 A beschreibt ein Gießverfahren, bei dem in einer Aussparung in einer unteren Gießform ein Chip zwischen zwei Harzplättchen platziert wird. Auf der unteren Gießform wird eine obere Gießform befestigt, wobei der Chip mit den beiden Harzplättchen in einem Hohlraum der Form angeordnet ist. Der Hohlraum wird evakuiert und aufgeheizt, wobei die Harzplättchen schmelzen, das Schmelzmaterial sich ausdehnt und das Innere des Hohlraums füllt. Dabei wird das Material pressgeformt
  • Die JP 04-179 242 A beschreibt ein Verfahren, bei dem zwei flache Kunzharzplättchen oberhalb und unterhalb eines Bauteilträgers angeordnet und bei geschlossener Gießform formgepresst werden. Die EP 0 626 723 A1 beschreibt Kunstharzplättchen mit konvexen Abschnitten, die beidseitig eines Chips platziert werden. Die Kunstharzplättchen werden an den Chip gepresst und erhitzt, wobei eine Gießform mechanischen Druck auf die Kunstharzplättchen ausübt, so dass sich eine Kontaktfläche zwischen Kunstharzplättchen und Chip von innen nach außen ausdehnt und Luft zwischen den Kunstharzplättchen allmählich nach außen gepresst wird.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Möglichkeit der Erzeugung fehlerhafter Erzeugnisse mit Harzverguss zu verringern und Harzmaterial effizient zu nutzen, wenn auf einer Leiterplatte montierte elektronische Komponenten mit Harz vergossen werden.
  • Diese Aufgabe ist durch die Verfahren zum Vergießen mit Harz gemäß den beigefügten unabhängigen Ansprüchen 1 und 3 und das Harzmaterial gemäß dem Anspruch 5 gelöst.
  • Bei beiden erfindungsgemäßen Verfahren wird, wie dies bekannt ist, ein Paar von Gießformen, nämlich eine obere und eine untere Gießform, verwendet. Beim Verfahren gemäß der ersten Erscheinungsform der Erfindung wird als Erstes eine Leiterplatte an der oberen Gießform befestigt. Dann wird in einem in der unteren Gießform vorhandenen Hohlraum geschmolzenes Harz erzeugt. Anschließend wird das Gießformpaar geschlossen, wodurch die auf der Leiterplatte vorhandenen elektronischen Komponenten in das geschmolzene Harz eingetaucht werden. Daraufhin härtet das Harz im Hohlraum aus, wodurch ein Erzeugnis mit Harzverguss gebildet wird.
  • Bei diesem Verfahren fließt geschmolzenes Harz beinahe gleichmäßig über den gesamten Bereich einer Ebene parallel zur Leiterplatte, und es fließt innerhalb einer sehr kurzen Zeitperiode in der Tiefenrichtung des Hohlraums. Demgemäß können im ausgehärteten Harz verbliebene Hohlräume und nicht mit Harz ausgefüllte Abschnitte im Erzeugnis mit Harzverguss vermieden werden.
  • Beim Schritt des Erzeugens des geschmolzenen Harzes kann dieses durch Erwärmen eines im Hohlraum platzierten festen Harzmaterials erzeugt werden. Dadurch wird ein Harzflusspfad überflüssig. Demgemäß kann das Aushärten von Harz in einem derartigen Pfad vermieden werden, so dass das Harzmaterial effizient genutzt werden kann.
  • Das genannte Verfahren ist dort anwendbar, wo Elektroden der Leiterplatte durch ein leitendes Material in Form von Leiterbahnen in einer vorgegebenen Ebene mit Elektroden der elektronischen Komponenten verbunden sind. In diesem Fall sollte im Schritt des Eintauchens der elektronischen Komponenten in das geschmolzene Harz die vorgegebene Ebene vorzugsweise eine Bewegung im Wesentlichen vertikal zur Hauptfläche des geschmolzenen Harzes ausführen.
  • Gemäß dem obigen Verfahren verläuft eine vom geschmolzenen Harz auf das leitende Material ausgeübte Kraft nicht in einer Richtung, in der sich das leitende Material leicht verformt. Daher können mögliche Schäden an diesem unterdrückt werden.
  • Beim Verfahren zum Vergießen mit Harz gemäß der anderen Erscheinungsform wird ein festes Harzmaterial verwendet, und es werden die folgenden Schritte ausgeführt.
  • Als Erstes wird die Leiterplatte auf der unteren Gießform platziert. Dann wird das Harzmaterial auf solcher Weise auf einer Hauptfläche der Leiterplatte angebracht, dass es nicht mit dem leitenden Material in Kontakt gelangt, das die Elektroden der Leiterplatte mit denjenigen der elektronischen Komponenten verbindet. Danach wird das Gießformpaar geschlossen, und das Harzmaterial wird erwärmt, wodurch auf der Hauptfläche der Leiterplatte geschmolzenes Harz erzeugt wird. Dadurch werden die elektronischen Komponenten in das geschmolzene Harz eingebettet, das daraufhin aushärtet, wodurch ein Erzeugnis mit Harzverguss gebildet wird.
  • Durch dieses Verfahren werden ähnliche Effekte erzielt, wie sie zuvor für die erste Erscheinungsform beschrieben wurden.
  • Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Vergießen mit Harz verfügt über Einrichtungen zum Ausführen des Verfahrens zum Vergießen mit Harz gemäß der oben beschriebenen ersten oder zweiten Erscheinungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Vergießen mit Harz. Das erfindungsgemäße Verfahren zum Vergießen eines elektronischen Bauteils mit Harz wird vorzugsweise zum Herstellen eines Halbleiterbauteils verwendet.
  • Als Nächstes wird das erfindungsgemäße Harzmaterial beschrieben.
  • Ein erfindungsgemäßes Harzmaterial wird dann verwendet, wenn auf einer Hauptfläche einer Leiterplatte montierte elektronische Komponenten dadurch in Harz vergossen werden, dass geschmolzenes Harz aushärten kann, das in einem in einem Gießformpaar ausgebildeten Hohlraum erzeugt wird. Ferner ist as Harzmaterial ein festes Rohmaterial für das geschmolzene Harz, das über eine Größe und Form verfügt, die der Größe und der Form des Hohlraums entspricht.
  • An das Harzmaterial wird Wärme von den Oberflächen der den Hohlraum bildenden Gießformen übertragen. Daher kann, wenn dieses Material beim Verfahren zum Vergießen mit Harz gemäß der zweiten Erscheinungsform der Erfindung verwendet wird, die von den Oberflächen der Gießformen übertragene Wärme effektiv genutzt werden, und geschmolzenes Harz kann innerhalb sehr kurzer Zeit erzielt werden.
  • Alternativ kann das o. g. Harzmaterial so bereitgestellt werden, dass dann, wenn es auf der Hauptfläche der Leiterplatte mit elektronischen Komponenten platziert wird, ein zwischen der Leiterplatte und dem Harzmaterial gebildeter Raum die elektronischen Komponenten umschließt. In diesem Fall wird die Größe des Raums vorzugsweise so eingestellt, dass das Harzmaterial nicht mit dem leitenden Material in Kontakt steht, das die Elektroden der Leiterplatte mit denjenigen der elektronischen Komponenten verbindet.
  • Durch diese Maßnahme kann beim oben beschriebenen Verfahren gemäß der zweiten Erscheinungsform der Erfindung die Erzeugung von Spannungen im leitenden Material, zu denen es durch Kontakt mit dem Harzelement kommen könnte, vermieden werden. Im Ergebnis können Beschädigungen des leitenden Materials vermieden werden, zu denen es durch die Erzeugung interner Spannungen beim Vergießen mit Harz kommen könnte.
  • Ferner ist im Harzmaterial wünschenswerterweise eine Kerbe vorhanden, damit das Gas im genannten Raum durch diese Kerbe entweichen kann, wenn das Harzmaterial durch Wärme geschmolzen wird.
  • Die vorstehenden und andere Aufgaben, Merkmale, Gesichtspunkte und Vorteile der Erfindung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung derselben in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen deutlicher werden.
  • 1A ist ein Teilschnitt einer Vorrichtung zum Vergießen mit Harz gemäß einer ersten Erscheinungsform der Erfindung, wobei der Zustand vor der Platzierung von Harzmaterial im Hohlraum dargestellt ist.
  • 1B ist eine der 1A ähnliche Ansicht, nun jedoch nach der Erzeugung geschmolzenen Harzes im Hohlraum und vor dem Schließen des Gießformpaars.
  • 2A ist eine der 1B entsprechende Ansicht, wobei nun speziell auf einer Leiterplatte montierte Chips dargestellt sind, die in das geschmolzene Harz eingetaucht werden, wenn das Gießformpaar geschlossen wird.
  • 2B ist eine der 2A entsprechende Ansicht, wobei nun speziell das im Hohlraum ausgehärtete Harz dargestellt ist.
  • 3A ist eine der 2B entsprechende Ansicht, nun jedoch mit geöffnetem Gießformpaar, bevor das Erzeugnis mit Harzverguss der oberen Gießform entnommen wird.
  • 3B ist ein Teilschnitt der Vorrichtung zum Vergießen mit Harz gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung, wobei der Verschlussabschnitt bei geschlossenem Gießformpaar dargestellt ist.
  • 4A ist ein Teilschnitt einer Vorrichtung zum Vergießen mit Harz gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung, wobei der Zustand vor dem Platzieren von Harzmaterial auf einer Leiterplatte dargestellt ist.
  • 4B ist eine der 1A entsprechende Ansicht, wobei nun Harzmaterial auf der Leiterplatte platziert ist.
  • 5A ist eine der 4B entsprechende Ansicht, wobei nun das Harzmaterial erwärmt wird, während die obere Gießform mit ihm in Kontakt gebracht wird.
  • 5B ist eine der 5A entsprechende Ansicht, wobei nun der Zustand mit geschmolzenem Harz dargestellt ist, bei dem dieses geschmolzene Harz in den durch das geschlossene Gießformpaar gebildeten Hohlraum eingefüllt ist.
  • Nachfolgend werden Verfahren zum Vergießen mit Harz gemäß Ausführungsformen der Erfindung, dazu verwendete Vorrichtungen, Verfahren zum Herstellen von Halbleiterbauteilen unter Verwendung der Verfahren, dadurch hergestellte Halbleiterbauteile sowie für die Verfahren verwendete Harzmaterialien unter Bezugnahme auf die Figuren näher beschrieben.
  • Erste Ausführungsform
  • Unter Bezugnahme auf die 1A bis 3B wird nun ein Verfahren zum Vergießen mit Harz gemäß einer ersten Ausführungsform beschrieben.
  • Bei der durch die Teilschnitte der 1A und 1B veranschaulichten Vorrichtung zum Vergießen mit Harz, wie sie für das Verfahren zum Vergießen mit Harz gemäß der vorliegenden Ausführungsform verwendet wird, ist ein Gießformpaar mit einer unteren Gießform 1 und einer oberen Gießform 2, die einander gegenüberstehen, vorhanden. Ferner ist eine Druckausübungseinrichtung (nicht dargestellt) vorhanden, um die beiden Gießformen 1 und 2 zu öffnen und zu schließen.
  • Ferner zeigt die 1A eine Fördereinheit 3 in einem Raum zwischen der unteren Gießform 1 und der oberen Gießform 2. Mittels eines Antriebsmechanismus kann die Fördereinheit 3 in den genannten Raum eingeführt werden, und sie kann dadurch auch wieder aus dem Raum herausbewegt werden. An der Fördereinheit 3 wird Harzmaterial in Form einer Platte durch Adsorption mittels eines Unterdruckvorgangs festgehalten. Durch den Antriebsmechanismus kann die Fördereinheit 3 ferner nach unten verstellt werden, während sie das Harzmaterial 4 hält, so dass dieses in einen Hohlraum 5 der unteren Gießform 1 transportiert werden kann.
  • Das in den Hohlraum 5 in der unteren Gießform 1 transportierte Harzmaterial 4 wird in diesem Hohlraum angebracht und dann aufgeschmolzen, wie es später beschrieben wird. Die untere Gießform 1 ist ferner mit einer Harzwanne 6 versehen, die mit dem Hohlraum 5 und auch einem Gasströmungspfad 7 in Verbindung steht. Der Gasströmungspfad 7 ist über einen Kanal und ein Ventil mit einer Vakuumpumpe (alle nicht dargestellt) verbunden. Er kann bei Bedarf auch mit einem Druckluftbehälter als Druckwelle (nicht dargestellt) verbunden werden. Ferner ist nahe dem Hohlraum 5 innerhalb der unteren Gießform 1 ein Heizer zum Beheizen von Umfangsabschnitten des Hohlraums 5 vorhanden.
  • Das Harzmaterial 4 ist ein wärmehärtendes Harz, das dann aushärtet, wenn es erwärmt wird. Die Form und die Größe des Harzmaterials 4 entspricht der Form und der Größe des Hohlraums 5. Anders gesagt passt die Form der Gießformflächen des Hohlraums 5 im Wesentlichen zur Außenform des Harzmaterials 4. D. h., dass die gesamten Gießformflächen des Hohlraums 5 mit den Flächen des Harzmaterials 4 in Kontakt oder sehr nahe bei diesen stehen. Ferner ist, wie es aus der 1A zu ersehen ist, im Verschlussabschnitt 9 im oberen Teil des Hohlraums 5 ein Stufenabschnitt 10 vorhanden. Das Harzmaterial 4 ist so geformt, dass es eine dem Stufenabschnitt 10 entsprechende Form aufweist. Daher passt das Harzmaterial 4 so in den Hohlraum 5, dass zwischen beiden kein Zwischenraum existiert. Genauer gesagt, stehen die gesamten Seitenflächen und die Unterseite des Harzmaterials 4, wie es in der 1A dargestellt ist, mit den gesamten Gießformflächen den Hohlraums 5 im Wesentlichen in Kontakt.
  • Die obere Gießform 2 ist mit einem ausgesparten Leiterplatte-Halteabschnitt 11 versehen. An der Unterseite (Oberseite in der 1A) des Leiterplatte-Halteabschnitts 11 ist ein ausgesparter Saugabschnitt 12 ausgebildet, mit dem ein Gasströmungspfad 13 in Verbindung steht, der über einen Kanal und ein Ventil mit einer Vakuumpumpe (alle nicht dargestellt) in Verbindung steht. Durch die Funktion der Vakuumpumpe wird Luft im ausgesparten Saugabschnitt 12 durch den Gasströmungspfad in diese Pumpe abgesaugt. Demgemäß wird im ausgesparten Saugabschnitt 12 ein Unterdruck erzielt, so dass die Leiterplatte 14 durch Saugkraft angezogen wird und am Leiterplatte-Halteabschnitt 11 festgehalten wird.
  • Es sei angenommen, dass die Oberseite der Leiterplatte 14 durch gedankliche Linien in Gitterform in mehrere gedachte Gebiete unterteilt ist. In jedem dieser gedachten Gebiete ist ein Chip 15 montiert. Ferner ist die Leiterplatte 14 durch Drähte 16 elektrisch mit den jeweiligen Elektroden der Vielzahl von Chips 15 (nicht dargestellt) verbunden. Daher werden beim Zerteilen entlang den gedachten Linien Halbleiter-Bausteine erzeugt, wobei bei jedem ein Chip 15 auf der unterteilten Leiterplatte 14 montiert ist.
  • Nachfolgend wird das Verfahren zum Vergießen mit Harz gemäß der aktuellen Ausführungsform beschrieben. Als Erstes werden, wie es in der 1A dargestellt ist, die untere Gießform 1 und die obere Gießform 2 geöffnet. Als Nächstes wird, unter Verwendung einer Leiterplatten-Transporteinrichtung (nicht dargestellt) eine Leiterplatte 14 auf dem Leiterplatte-Halteabschnitt 11 platziert. Danach wird, mittels der Vakuumpumpe, die Luft im ausgesparten Saugabschnitt 12 durch den Gasströmungspfad 13 abgesaugt, wodurch die Leiterplatte 14 durch Saugkraft angezogen und am Leiterplatte-Halteabschnitt 11 gehalten wird.
  • Ferner bewegt sich die Fördereinheit 3 bis unmittelbar über den den Hohlraum 5, während Harzmaterial 4 durch Saugkraft an ihr gehalten wird. Danach wird das Harzmaterial 4 von der Fördereinheit 3 losgelassen, wodurch es in den Hohlraum 5 so hineinfällt, dass es in ihn passt. Alternativ kann sich die Fördereinheit 3 von oberhalb des Hohlraums 5 bis in dessen Nähe nach unten bewegen, woraufhin sie das Harzmaterial 4 loslässt, so dass es gut in den Hohlraum 5 passt.
  • Anschließend wird die untere Gießform 1 durch den Heizer 8 erwärmt. Diese Wärme wird dann von der unteren Gießform 1 auf das Harzmaterial 4 übertragen, wodurch dieses erwärmt wird und schmilzt, so dass sich das in der 1B dargestellte geschmolzene Harz 17 ergibt. Danach wird die obere Gießform 2 nach unten verstellt, bis die Drähte 16 nahe an der Oberfläche des geschmolzenen Harzes 17 positioniert sind. Diese Reihe von Prozessschritten wird ausgeführt, während die Luft im Raum zwischen der unteren Gießform 1 und der oberen Gießform 2 durch den Gasströmungspfad 7 in die Vakuumpumpe 7 abgesaugt wird, d. h., während der dortige Druck abgesenkt wird.
  • Dann wird die obere Gießform 2 weiter abgesenkt, wie es in der 2A dargestellt ist, wodurch der Schließvorgang für die untere Gießform 1 und die obere Gießform 2 abgeschlossen wird. Dadurch werden die Chips 15 und die Drähte 16 in das geschmolzene Harz 17 eingetaucht. Dabei werden auch Teile der Leiterplatte 14 um die Abschnitte mit den darauf montierten Chips 15 herum in das geschmolzene Harz 17 eingetaucht. Ferner wird der Raum mit dem Hohlraum 5 evakuiert, wodurch verhindert werden kann, dass dort existierendes Gas in das geschmolzene Harz 17 eindringt, wodurch die Erzeugung irgendwelcher Hohlräume im geschmolzenen Harz 17 unterdrückt ist. Über den Hohlraum 5 überlaufendes geschmolzenes Harz 17 fließt in die Harzwanne 6.
  • Danach härtet das geschmolzene Harz aus, wie es in der 2B dargestellt ist, so dass sich im Hohlraum 5 ausgehärtetes Harz 18 ergibt. Das ausgehärtete Harz 18 und die Leiterplatte 14 umschließen die Chips 15 und die Drähte 16, wie es in der 2A dargestellt ist. So ist das Erzeugnis 19 mit Harzverguss fertiggestellt.
  • Als Nächstes wird, wie es in der 3A dargestellt ist, die obere Gießform 2 nach oben bewegt, um dadurch die untere Gießform 1 und die obere Gießform 2 zu öffnen. Danach wird das Erzeugnis 19 mit Harzverguss der oberen Gießform 2 entnommen. Durch Zuführen von Druckluft von einer Druckpumpe durch den Gasströmungskanal 7 zur Harzwanne 6, falls erforderlich, kann in dieser ausgebildetes ausgehärtetes Harz von der unteren Gießform 1 getrennt werden.
  • Wenn das Erzeugnis 19 der oberen Gießform 2 entnommen ist, wird das Absaugen von Luft im ausgesparten Saugabschnitt 12 durch die Vakuumpumpe gestoppt. So fällt das durch Unterdruck am Leiterplatte-Halteabschnitt 11 gehaltene Erzeugnis 19 auf die Fördereinheit 3, die in den Raum darunter eingeführt ist. Danach transportiert die Fördereinheit 3 das Erzeugnis 19 an eine Position, an der eine Lagerungseinrichtung wie eine Schale vorhanden ist, oder an eine Position für einen folgenden Prozessschritt. Dann wird das Erzeugnis 19 durch eine Schneideinrichtung zerschnitten, so dass Halbleiter-Bausteine als Enderzeugnisse fertiggestellt sind.
  • Eine Eigenschaft des Verfahrens zum Vergießen mit Harz gemäß der vorliegenden Ausführungsform besteht darin, dass Harzmaterial mit einer solchen Form und Größe verwendet wird, die der Form und der Größe des Hohlraums 5 entsprechen. Daher ist es möglich, ein geschmolzenes Harz 17 innerhalb sehr kurzer Zeit zu erhalten, wenn das Harzmaterial 4 im Hohlraum 5 erwärmt wird.
  • Eine andere Eigenschaft dieses Verfahrens zum Vergießen mit Harz gemäß der vorliegenden Ausführungsform besteht darin, dass auf einer Leiterplatte 14 montierte Chips 15 und Drähte 16 allmählich in geschmolzenes Harz 17 eingetaucht werden, wenn die untere Gießform 1 und die obere Gießform 2 geschlossen werden.
  • Demgemäß bewegt sich geschmolzenes Harz 17 für eine sehr kurze Zeitperiode in einer Richtung rechtwinklig zur Hauptfläche der Leiterplatte 14, d. h. in der Tiefenrichtung des Hohlraums 5. Ferner bewegt sich das geschmolzene Harz 17 insgesamt beinahe gleichmäßig. Es wird darauf hingewiesen, dass sich das geschmolzene Harz 17 kaum in einer Richtung rechtwinklig zur Ebene mit den Drahtschleifen 16 bewegt.
  • Genauer gesagt, bewegt sich geschmolzene Harz 17 kaum in der Richtung, in der die Tendenz besteht, dass sich die Drahtschleifen verformen oder weggedrückt werden. Anders gesagt, bewegt sich geschmolzenes Harz 17 in einer Richtung parallel zur Ebene mit den Drahtschleifen 16. Zusammengefasst gesagt, bewegt sich geschmolzenes Harz 17 in einer Richtung, entlang der die Drahtschleifen 16 am wenigsten für Verformung anfällig sind, d. h. in der Richtung von der Ober- zur Unterseite derselben.
  • Gemäß dem oben beschriebenen Verfahren zum Vergießen mit Harz werden Chips 15 und Drähte 16 in geschmolzenes Harz 17 eingetaucht, während der Druck im Raum mit dem Hohlraum 5 abgesenkt wird. Daher treten kaum Blasen in das geschmolzene Harz 17 ein. Im Ergebnis kann die Erzeugung jeglicher Hohlräume im geschmolzenen Harz 17 unterdrückt werden.
  • Zusammengefasst gesagt, ist beim Verfahren zum Vergießen mit Harz gemäß der vorliegenden Ausführungsform die Viskosität des geschmolzenen Harzes 17 gering, d. h., es behält hohes Fließvermögen und während des Harzgießvorgangs wirkt keine übermäßig hohe externe Kraft auf die Drähte 16. Im Ergebnis können selbst dann, wenn elektronische Komponenten auf einer großen Leiterplatte mit Harz zu vergießen sind, Defekte wie die Ausbildung von Hohlräumen im Harz, die Ausbildung von nicht mit Harz aufgefüllten Abschnitten und eine Verformung von Drähten vermieden werden.
  • Ferner wird, gemäß dem Verfahren zum Vergießen mit Harz der vorliegenden Ausführungsform, ein Harzflusspfad überflüssig, weswegen dort ausgehärtetes, vergeudetes Harz vermieden werden kann, was effiziente Nutzung des Harzmaterials ermöglicht.
  • Beim Verfahren zum Vergießen mit Harz gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird Harzmaterial 4 mit einer Größe und Form verwendet, die der Größe und der Form des Hohlraums 5 entsprechen. Es ist jedoch zu beachten, dass mit einem Verfahren zum Vergießen mit Harz, bei dem eine vorgegebene Menge an körnigem Harz oder flüssigem Harz anstelle des Harzmaterials 4 in den Hohlraum 5 gegeben wird, dieselben Effekte wie mit dem oben beschriebenen Verfahren zum Vergießen mit Harz der vorliegenden Ausführungsform erzielt werden können.
  • Ferner kann, um die Luftdichtheit des Raums zwischen der oberen Gießform 2 und der unteren Gießform 1 aufrechtzuerhalten, im Verschlussabschnitt 9 wünschenswerterweise ein Dichtungselement 20 vorhanden sein, das aus einer verformbaren Kunststofflage besteht. Als Dichtungselement kann ein rahmenförmiges Element mit kreisförmigem Querschnitt (O-Ring) verwendet werden.
  • Zweite Ausführungsform
  • Als Nächstes wird ein Verfahren zum Vergießen mit Harz gemäß einer zweiten Ausführungsform unter Bezugnahme auf die 4A bis 5B beschrieben. Die 4A bis 5B zeigen den Aufbau einer Vorrichtung zum Vergießen mit Harz gemäß der vorliegenden Ausführungsform. In jeder der 4A bis 5B haben Teile, die mit denselben Namen wie Komponenten der Vorrichtung zum Vergießen mit Harz gemäß der unter Bezugnahme auf die 1A bis 3B beschriebenen ersten Ausführungsform bezeichnet sind, dieselben Funktionen wie bei der ersten Ausführungsform, weswegen die zugehörige Beschreibung nicht wiederholt wird.
  • Gemäß den 4A bis 5B wird bei der Vorrichtung zum Vergießen mit Harz gemäß der vorliegenden Ausführungsform die Leiterplatte 14 auf der unteren Gießform 21 platziert, und auf der Leiterplatte 14 wird wiederum Harzmaterial 22 platziert. Das Harzmaterial 22 verfügt über eine Größe und eine Form, die der Größe und der Form eines der oberen Gießform 25 ausgebildeten Hohlraums (der später beschrieben wird) entsprechen. Das Harzmaterial 22 verfügt über einen flachen Abschnitt 23 und Randabschnitte 24. Wie es aus den 4A und 4B erkennbar ist, wird das Harzmaterial 22 so auf der Leiterplatte 14 platziert, dass sich der flache Abschnitt 23 in einer Richtung parallel zur Leiterplatte 14 erstreckt und sich die Randabschnitte 24 in einer Richtung rechtwinklig dazu erstrecken.
  • Hierbei kann, wozu auf die 4B verwiesen wird, Kontakt zwischen dem flachen Abschnitt 23 und den Drähten 16 vermieden werden, wenn die Höhe eines durch die Innenseitenflächen des flachen Abschnitts 23 und der Randabschnitte 24 und der Hauptfläche der Leiterplatte 14 in einer Richtung rechtwinklig zu dieser gebildeten Raums höher ist, als es die Drähte 16 sind. Es ist wünschenswert, im Randabschnitt 24 eine Kerbe auszubilden, um Gas aus dem eben genannten Raum auszulassen, wenn Harzmaterial 22 durch Erwärmen geschmolzen wird.
  • Bei der Vorrichtung zum Vergießen mit Harz gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist innerhalb der oberen Gießform 25 ein Heizer 27 vorhanden, wie es in der 5A dargestellt ist. Ferner existiert in der oberen Gießform 25 ein Hohlraum 26. Auf einem Teil des Verschlussabschnitts 28 seitens der oberen Gießform 25 kann ein Dichtungselement ähnlich dem Dichtungselement 20 (sh. die 3B) gemäß der ersten Ausführungsform vorhanden sein. Entweder an der oberen Gießform 25 oder der unteren Gießform 21 können eine Harzwanne und ein Gasströmungspfad, ähnlich wie die Harzwanne 6 und der Gasströmungspfad 7 (sh. die 1A und 1B) gemäß der ersten Ausführungsform, vorhanden sein.
  • Nachfolgend wird das Verfahren zum Vergießen mit Harz gemäß der vorliegenden Ausführungsform beschrieben. Als Erstes wird, wie es in der 4A dargestellt ist, die Leiterplatte 14 an einer vorgegebenen Position der unteren Gießform 21 platziert, wobei die Metall-Gießform offen ist. In diesem Zustand erwärmt die durch den Heizer 8 erwärmte untere Gießform 21 die Leiterplatte 14.
  • Als Nächstes wird, wozu auf die 4B verwiesen wird, Harzmaterial 22 an einer vorgegebenen Position auf der Leiterplatte 14 platziert. In diesem Zustand wird von der Leiterplatte 14 abgestrahlte Wärme an das Harzmaterial 22 übertragen, wodurch dieses erwärmt wird. Vor dem Start des Heizbehandlungsschritts wird dafür gesorgt, dass die Höhe des zwischen dem Harzmaterial 22 und der Leiterplatte 14 gebildeten Raums ausreichend höher als die Höhe der Drähte 16 ist, wie oben beschrieben, so dass das Harzmaterial 22 nicht mit den Drähten 16 in Kontakt steht.
  • Als Nächstes wird, wie es in der 5A dargestellt ist, die durch den Heizer 27 erwärmte obere Gießform 25 näher an den flachen Abschnitt 23 des Harzmaterials 22 verstellt, um dieses weiter zu erwärmen. Im Ergebnis schmilzt das so durch sowohl die obere Gießform 25 als auch die untere Gießform 21 erwärmte Harzmaterial allmählich. In diesem Zustand sind die untere Gießform 21 und obere Gießform 25 noch nicht ganz geschlossen. Anschließend wird, wenn das Harzmaterial 22 geschlossen ist, was zu geschmolzenem Harz 17 führt, die obere Gießform 25 allmählich nach unten auf die untere Gießform 21 abgesenkt. Das Schließen der Gießform ist abgeschlossen, wenn die obere Gießform 25 mit der unteren Gießform 21 in Kontakt gelangt.
  • Die oben beschriebene Reihe von Vorgängen wird ausgeführt, während der Druck im Raum zwischen der oberen Gießform 21 und der unteren Gießform 25 abgesenkt wird. Danach wird, wie es in der 5B dargestellt ist, das geschmolzene Harz allmählich erwärmt, wobei der Hohlraum 26 mit geschmolzenem Harz 17 aufgefüllt wird.
  • Danach härtet, ähnlich wie beim unter Bezugnahme auf die 2B der ersten Ausführungsform beschriebenen Prozessschritt, das geschmolzene Harz aus. So wird ein Erzeugnis 19 mit Harzverguss erzeugt. Anschließend wird, ähnlich dem unter Bezugnahme auf die 3A der ersten Ausführungsform beschriebenen Prozessschritt, das Erzeugnis 19 der Gießform entnommen und es wird an eine Position transportiert, an der eine Lagerungseinrichtung wie eine Schale vorhanden ist, oder an eine Position für einen anschließenden Prozessschritt.
  • Eine Eigenschaft des Verfahrens zum Vergießen mit Harz gemäß der vorliegenden Ausführungsform besteht darin, dass das Harzmaterial 22 über eine Größe und Form verfügt, die der Größe und der Form des Hohlraums 26 entsprechen. Andere Eigenschaften des Verfahrens zum Vergießen mit Harz gemäß der vorliegenden Ausführungsform bestehen darin, dass die Chips 15 und die Drähte 16 in einem durch die Leiterplatte 14 und das Harzmaterial 22 gebildeten Raum so eingeschlossen werden, dass die Drähte 16 nicht mit dem Harzmaterial 22 in Kontakt stehen. Eine weitere Eigenschaft ist die, dass das auf der Leiterplatte 14 platzierte Harzmaterial 22 erwärmt und geschmolzen wird, wenn es näher an die obere Gießform 25 oder in Kontakt mit dieser gebracht wird.
  • Gemäß dem Verfahren zum Vergießen mit Harz der vorliegenden Ausführungsform mit den oben beschriebenen Eigenschaften wird Harzmaterial 22 in festem Zustand, bevor es schmilzt, nicht mit Drähten 16 in Kontakt gebracht.
  • Ferner bewegt sich das sich aus dem Harzmaterial 22 ergebende geschmolzene Harz 17 innerhalb einer sehr kurzen Periode in einer Richtung vertikal zur Hauptfläche der Leiterplatte 14, d. h. in der Tiefenrichtung des Hohlraums 26. Demgemäß werden auf der Leiterplatte 14 montierte Chips 15 und Drähte 16 in geschmolzenem Harz 17 eingebettet. Demgemäß können mit diesem Verfahren, ähnlich wie beim Verfahren zum Vergießen mit Harz der ersten Ausführungsform, Defekte wie die Ausbildung von Hohlräumen im ausgehärteten Harz des Erzeugnisses mit Harzverguss, die Ausbildung von nicht mit Harz ausgefüllten Abschnitten oder eine Verformung von Drähten 16 vermieden werden. Ferner wird durch dieses Verfahren das Vergießen mit Harz innerhalb einer sehr kurzen Zeitspanne abgeschlossen.
  • Ferner kann, da ein Harzflusspfad unnötig wird und dementsprechend kein Harz in einem solchen aushärten kann, das Harzmaterial effizient genutzt werden. Ferner wird, im Vergleich zur ersten Ausführungsform, da die Leiterplatte 14 nicht an der oberen Gießform 25 sondern der unteren Gießform 21 positioniert wird, der Mechanismus zum Anziehen der Leiterplatte 14 durch Unterdruck überflüssig. Im Ergebnis kann der Mechanismus der Vorrichtung zum Vergießen mit Harz vereinfacht werden.
  • Bei den Verfahren zum Vergießen mit Harz gemäß der ersten und zweiten Ausführungsform wurden die Harzmaterialien 4 und 22 als wärmehärtende Harze beschrieben, wobei jedoch zu beachten ist, dass es sich auch um thermoplastische Harze handeln kann. In diesem Fall wird das Harzmaterial 4, 22 erwärmt und geschmolzen, und nach dem Schließen der oberen Gießform 2, 25 und der unteren Gießform 1, 21 wird die Temperatur dieser beiden Gießformen abgesenkt, damit das geschmolzene Harz 17 aushärtet.
  • Ferner ist bei den oben beschriebenen Verfahren zum Vergießen mit Harz gemäß der ersten und der zweiten Ausführungsform eine Vakuumpumpe (nicht dargestellt) an der Vorrichtung zum Vergießen mit Harz vorhanden, und mit dieser wird der Druck im Raum zwischen der oberen Gießform 2, 25 und der unteren 1, 21 abgesenkt. Es kann jedoch auch ein Verfahren verwendet werden, bei dem keine Vakuumpumpe verwendet wird, um einen unerwünschten Einfluss einer Gasmenge im Harzmaterial 4, 22 zu unterdrücken und um einen unerwünschten Einfluss auf die für das Erzeugnis 19 mit Harzverguss benötigte Qualität zu verhindern.
  • Bei der ersten und der zweiten Ausführungsform sind im Objekt für den Harzverguss Drähte 16 als leitendes Material zum elektrischen Verbinden von Elektroden auf der Leiterplatte 14 mit solchen an Chips 15 vorhanden. Das Objekt für den Harzverguss kann jedoch z. B. auch ein Flipchip sein, bei dem die Elektroden einer Leiterplatte direkt mit denjenigen von Chips verbunden sind.
  • Ferner kann das Material der Leiterplatte 14 Metall sein, wie im Fall eines Leiterrahmens, oder es kann ein Material auf Harzbasis sein, wie bei einer üblichen gedruckten Leiterplatte. Alternativ kann die Leiterplatte 14 ein Substrat auf Metallbasis oder ein keramisches Substrat sein. Die Leiterplatte 14 kann auch ein Substrat für einen sogenannten Wafer-Baustein sein, d. h. ein Halbleitersubstrat wie ein Siliciumsubstrat, ein Verbindungshalbleiter-Substrat oder ein SOI(Silicon On Insulator)-Substrat mit Verbindungen aus Cu oder dergleichen, die auf eine Hauptfläche des Substrats aufgedruckt sind. In diesem Fall ist das Harzmaterial 4 der ersten Ausführungsform vorzugsweise eine flache Platte mit einer Größe und einer Form, die der Größe und der Form des Hohlraums 5 entsprechen, wobei die Dicke der Platte tiefer als die Tiefe des Hohlraums 5 ist.
  • Vorzugsweise verfügt das in der 5A Harzmaterial 22, das über der Hauptfläche der Leiterplatte 14 platziert wird, über eine Größe und eine Form, die der Größe und der Form des Hohlraums 26 entsprechen. In diesem Fall ist die Dicke des Harzmaterials 22 wünschenswerterweise größer als die Tiefe des Hohlraums 26. Ein Harzmaterial 22 mit einer derartigen Dicke steht direkt mit sowohl der Leiterplatte 14 als auch der oberen Gießform 25 in Kontakt, und demgemäß wird es sowohl von oben als auch von unten erwärmt, so dass es innerhalb einer viel kürzeren Zeitperiode als beim herkömmlichen Verfahren aufgeschmolzen werden kann.
  • Ferner kann die Leiterplatte 14 z. B. eine solche sein, die zum Herstellen eines Chipkondensators verwendet wird, d. h., nicht eines Halbleiterbauteils.

Claims (5)

  1. Verfahren zum Vergießen einer auf einer Hauptfläche einer Leiterplatte (14) montierten elektronischen Komponente (15) unter Verwendung eines Gießformpaars (2, 1) mit einer oberen Gießform (2) und einer unteren Gießform (1) mit den folgenden Schritten: Anbringen der Leiterplatte (14) an der oberen Gießform (2), so dass die elektronische Komponente (15) einer in der unteren Gießform (1) vorhandenen Aussparung (5) gegenüberliegt; Erzeugen geschmolzenen Harzes (17) in der Aussparung (5) durch Erwärmen eines in der Aussparung (5) angeordneten festen Harzmaterials (4); Eintauchen der elektronischen Komponente (15) in das geschmolzene Harz (17) durch Schließen des Gießformpaars (1, 2); und Herstellen eines Erzeugnisses (19) mit Harzverguss durch Aushärten des geschmolzenen Harzes (17) in einem zwischen der unteren und der oberen Gießform (1, 2) gebildeten Hohlraum.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Elektrode der Leiterplatte (14) und eine Elektrode der elektronischen Komponente (15) durch einen Draht (16) verbunden sind, der in einer vorgegebenen Ebene eine Schleife bildet, und im Schritt des Eintauchens der elektronischen Komponente (15) in das geschmolzene Harz (17) die vorgegebene Ebene im Wesentlichen vertikal zu einer Hauptfläche des geschmolzenen Harzes (17) bewegt wird.
  3. Verfahren zum Vergießen einer auf einer Hauptfläche einer Leiterplatte (14) montierten elektronischen Komponente (15) in Harz unter Verwendung eines Gießformpaars (25, 21) mit einer oberen Gießform (25) und einer unteren Gießform (21) unter Verwendung eines festen Harzmaterials (22) für Harzverguss, mit den folgenden Schritten: Platzieren der Leiterplatte (14) auf der unteren Gießform (21); Platzieren des festen Harzmaterials (22), das eine Kerbe in einem Randabschnitt (24) des festen Harzmaterials (22) aufweist, auf einer Hauptfläche der Leiterplatte (14) in solcher Weise, dass es nicht mit einem Draht (16) in Kontakt gelangt, der eine Elektrode der Leiterplatte (14) mit einer Elektrode der elektronischen Komponente (15) verbindet, wobei ein zwischen dem festen Harzmaterial (22) und der Leiterplatte (14) gebildeter Raum die elektrische Komponente (15) umschließt; Annähern der oberen Gießform (25) an das feste Harzmaterial (22); Erzeugen von geschmolzenem Harz (17) durch Erwärmen des festen Harzmaterials (22) auf der Hauptfläche der Leiterplatte (14); Schließen des Gießformpaars (21, 25) und Einschließen der elektronischen Komponente (15) im geschmolzenen Harz (17); und Herstellen eines Erzeugnisses mit Harzverguss durch Aushärten des geschmolzenen Harzes (17).
  4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Harzmaterial (22) eine Größe und eine Form aufweist, die eine Anordnung des festen Harzmaterials (22) und der Leiterplatte (14) in einem zwischen dem Gießformpaar (21, 25) gebildeten Hohlraum (26) ermöglicht; und das geschmolzene Harz (17) durch Wärme erzeugt wird, die von der oberen Gießform (25) auf das Harzmaterial (22) übertragen wird.
  5. Harzmaterial (22), das als Rohmaterial für geschmolzenes Harz (17) bei einem Verfahren zum Vergießen einer auf einer Hauptfläche einer Leiterplatte (14) montierten elektronischen Komponente (15) durch Aushärten des geschmolzenen Harzes (17) in einem in einem Gießformpaar (25, 21) vorhandenen Hohlraum (26) verwendet wird, wobei das feste Harzmaterial (22) eine Form und eine Größe aufweist, die eine Anordnung des festen Harzmaterials (22) und der Leiterplatte (14) in einem zwischen einem Gießformpaar (25, 21) ausgebildeten Hohlraum (26) ermöglicht; das Harzmaterial (22) so ausgebildet ist, dass der durch es und die Leiterplatte (14) gebildete Raum die elektronische Komponente (15) umschließt, wenn das feste Harzmaterial (22) auf der Hauptfläche der Leiterplatte (14) platziert ist; dieser Raum so eingestellt ist, dass er eine Größe aufweist, bei der das feste Harzmaterial (22) nicht mit einem Draht (16) in Kontakt steht, der eine Elektrode der Leiterplatte (14) mit einer Elektrode der elektronischen Komponente (15) verbindet; und in einem Randabschnitt (24) des Harzmaterials (22) eine Kerbe ausgebildet ist.
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