DE1604640A1 - Giessvorrichtung - Google Patents

Giessvorrichtung

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Description

Abschrift/goe
l8. Oktober 1966 Gzs/Ra.
Motorola, Inc., Franklin Park, Illinois / USA Gießvorrichtung.
Die Erfindung betrifft verkapselte Halbleiter-Vorrichtungen und im besonderen ein Verfahren zum Abdichten einer Form zum Zwecke einer schnellen Einkapselung solcher Vorrichtungen in Kunststoff und schließlich auch eine Form sowie Teile von Halbleitervorrichtungen zur Durchführung einer solchen Abdichtung.
Auf der Suche nach billigen Einkapselungs-Mitteln haben die Hersteller von Halbleitern Kunststoffe in großem Ausmaße verwendet. "Offenes Einbetten" (Potting), wobei der Kunststoff in eine offene Form bei Atmosphärendruck gegossen wird und aushärten kann, ist bei vielen Vorrichtungen häufig angewandt worden. Diese Art des Einkapseins in Kunststoff erleichtert die Unterbringung von Leitungsdrähten und Drahtverbindungen in den Vorrichtungen! sie erlaubt im allgemeinen jedoch keine so vollständige Abdichtung als gewünscht wäre und erfordert aufgrund der Aushärtezeit Lagerflächen für die Lagerung der Vorrichtungen während des Aushärtevorgangs·
Das Umgießen (transfer molding) ist auch als Technik zur Herstellung dieser Vorkapselung angewandt worden; man ist dabei jedoch bei der Verwendung von Teilen für Halbleitervorrichtungen, welche für die Kostenersparnis wichtig sind« aber die Schwierigkeiten beim Gießen steigern, auf gewisse Schwierigkeiten gestoßen. Bei der Umgußtechnik muß ein sehr dichter Verschluß um die Pormhöhlung gebildet werden, um einen wirksamen Druck während des Gießvorganges aufrechtzuerhalten· Beim Versuch, so kleine Mehrfach-Vorrichtungen, wie z.B. Transistoren oder integrierte Schaltungen, einzukapseln, wird das Schließen der Form zu einem kritischen Problem. Gummi oder ein ähnlich weiches Material liefert oft die an den Schließflächen der Form erforderliche ausreichende Abdichtung. Die hohe Temperatur und der hohe Druck, welche bei dieser Art des Formens verwendet werden, begrenzt jedoch die Lebensdauer wie die wirksame Dichtfunktion dieser flexiblen Stoffe. Ohne gut schließende Abdichtung geht Druck in den Hohlräumen der Form verloren und die entstehenden Verkapselungen sind wegen der Anwesenheit von Leerräumen und wegen schlechter Abdichtung mangelhaft.
Bs ist ein Gegenstand der Erfindung, dine Kombination zu schaffen, welche die Kosten einer Halbleitervorrichtung dadurch herabsetzt, daß sie eine schnelle und formschlüarsige Verkapselung mehrerer Vorrichtungen in einem Kunststoffmaterial erlaubt.
009849/1525
Ein anderes Ziel der Erfindung besteht in der Schaffung einer Kombination, wobei eine Form nit einem Teil eines metallischen Gliedes, welches ein Stück der Vorrichtung ist, schnell verschlossen werden kann, so daß wirksame Gießdrücke aufrechterhalten bleiben können und ein sauberes Produkt aus der Form entnommen werden kann.
Ein Merkmal der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß man eine Form für Kunststoff vorsieht« welche aufeinanderpassende Flächen besitzt, welche einen Teil eines metallischen Gliedes berühren, welches wiederum mehrere zu verkapselnde Halbleiterelemente hält, wodurch eine Abdichtung zwischen Teilen der Form gebildet wird und wirksame Formdrucke in der Form aufrechterhalten bleiben.
Ein anderes Merkmal der Erfindung besteht in einer Verlängerung eines Teils eines metallischen Gliedes der Vorrichtungsanordnung, welches auf solche Weise durch das Schließen der Form deformiert wird, daß es einen Hohlraum in der Form füllt und die Form an dom Hohlraum abdichtet und dadurch einen wirksamen Gießdruck in der Form aufrechterhält.
Weitere Merkmale, Vorteile und Anwendungsmögiichkeiten der neuen Erfindung ergeben sich aus den beiliegenden Darstellungen von Ausführungsbeispielen sowie aus der folgenden Beschreibung.
009849/1525 ~/~
Es zeigt:
Fig. 1 eine vergrößerte Aufsicht auf einen Teil eines metalli schen Gliedes, welches zum Einkapseln einer Halbleiter vorrichtung gemäß der Erfindung verwendet wird,
Fig. 2 einen Grundriß eines Teils einer Bodenanordnung mit Höhlungen zum Einkapseln einer Halbleitervorrichtung,
Fig. 3 einen Querschnitt entlang der Linie 3-3 der Vorrichtung von Fig. 2 und eine dazu passende obere Vorrich-tung mit Höhlungen,
. 4 einen Querschnitt entlang der Linie 4-4 der Vorrichtung von Fig. 2 und eine dazu passende obere Vorrichtung mit Höhlungen«
Fig. 5 eine vergrößerte Deteilansicht eines Teils der Fig. 4, welche zwei zusammenwirkende Bauteile zeigt,
Fig. 6 eine vergrößerte Aufsicht auf das eine Ende des in Fig. 1 gezeigten metallischen Gliedes, nachdem die Form geschlossen worden ist,
Fig. 7 einen Schnitt entlang der Linie 7-7 des Endteils von Fig. 6,
00984971525
BAD ORI8INAL
Fig. 8 eine perspektivische Ansicht in natürlicher Größe von einer Transistorvorrichtung, welche unter Verwendung der hier beschriebenen Kombination verkapselt wurde.
Die Erfindung besteht aus einer Kombination einer Form zum Einkapseln mehrerer Halbleitervorrichtungen in einem Kunststoffmaterial und einem metallischen Glied zur Halterung mehrerer einzukapselnder Halbleiterelemente, Das metallische Glied besteht aus einem langgestreckten, leiterähnlichen, ausgestanzten Streifen, welcher mehrere Leitungsdrähte mit form- und drahtunterstützenden Teilen umfaßt, welche entsprechend der Zahl der Leiter und Formeneinheiten, wie sie bei den Endprodukten benötigt werden, gruppiert sind.
Die Fig. 1 zeigt ein metallisches Glied 12 zur Aufnahme eines Transistors; dieses metallische Glied 12 wird in dem Stadium 'gezeigt, nachdem ein Halbleiterelement lA auf einer Transistormontagefläche/angebracht und mit seinen Drähten 17 mit einer Draht-Verbindungsfläche iß verbunden worden war. Das Glied 12 besteht aus Nickel, welches mit Gold plattiert wurde; es ist unter dem Gesichtspunkt hergestellt, die Verwendung von halbautomatischen Ausrüstungen zur Montage eines Transistors zu erleichtern· Das Glied 12 hat mehrere Gruppierungen« üblicherweise 50 bi« 100, für die drei äußeren Drähte 20 eines Transietors.
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Die Leiter 20 werden durch einen Bügelstreifen 22 und ein Leiterraontageteil 23 verbunden und ara Platz gehalten. Das Leitermontageteil 23 ist schwerer als der Bügelstreifen 22, so daß er verwendet werden kann* um die 5O bis 100 Leitergruppen während der verschiedenen Abschnitte des Zusammenbaus leicht handhaben zu können· Drahtanbringungsflächen l8 und die Transistormontagefläche l6 werden in der gewünschten Lage durch den Bügelstreifen 22 gehalten.
Das metallische Glied 12 mit dem darauf befestigten Element Ik und den feinen Drähten 17» welche mit den Flächen 18 verbunden sind, ist in der Bodenvorrichtung mit Höhlung (Fig. 2) zur Vorbereitung für die Einkapselung angeordnet. Die Bodenvorrichtung 31 mit Höhlungen hat mehrere voneinander getrennte Hohlräume 36, in welchen das Element 14 und seine Verbindungen angeordnet werden. Die Anzahl von Hohlräumen j6 in der Bodenvorrichtung mit Höhlungen Jl entspricht der Anzahl der Gruppierungen auf dem metallischen Glied 12. Die Vorrichtung 31 hat Öffnungen 6l, durch welche sich die Drähte 2O hindurchstrecken können. Die Öffnungen 6*1 sind in Bezug auf die Fläche 38, auf welcher der Bügelstreifen 22 aufsitzt, versenkt.
Der Bügelstreifen 22 dient als Teil der Forts« welche zum Einkapseln des Halbleiterelement·« in Kunststoff Verwendung findet.
-A
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Die Bodenhohlraumanordnung 31 und die Deckelhohlraumanordnung 30, «reiche in Pig. 3 gezeigt werden, arbeiten mit dem Bügelstreifen 22 zusammen und bilden teilweise mehrere Höhlungen mit einem oberen Teil 35 und eineM unteren Teil<36V Die Hohlräume 33 werden durch die aufeinanderpassenden Hohlraumanordnungen 30 und 31 und einem Teil davon gebildet, welches aus einer oberen Paßfläche 37 und einer unteren Paßfläche 38 besteht, | welche eng an den Bügelstreifen 22 anschließen. Da der Bügelstreifen 22 aus einem relativ weichen Material gefertigt ist im Vergleich zu dem Material, welche* die Form bildet, deformiert er sich, wenn die Paßflächen 37 und 38 geschlossen werden* Diese Deformation ergibt einen intimeren Kontakt und eine bessere Abdichtung als auf angemessene Weise mit maschinell bearbeiteten Palifliüien erreicht werden könnte. Die sich ergebenden Hohlräume 33 werden durch Abdichtungen von Metall zu Metall gebildet, welche in wirksamer Weise der Wärae und dem Druck, welche beim Uragußverfahren von Kunststoffen auftreten, widerstehen können. ' Indem sie auf ,diese Weise Hohlräume begrenzen, bildet sich eine dünne Kunststoffschicht zwischen den Hohlräumen 33 und dem Bügelstreifen 22, Diese Schicht hat sich als wünschenswert erwiesen, weil sie das übliche Entweichen von Luft aus den Höhlungen 33 beim Einführen des Kunststoffes gestattet und weil sie leicht weggeputzt werden kann, nachdem der Bügelstreifen 22 entfernt worden ist·
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Die Pig. k zeigt einen anderen Schnitt der Hohlraumanordnungen, Kelcher am Ende dee Formabschnittes der Bodenhohlraumanordnung (Fig. 2) und einer dazu passenden Deckelhohlraumanordnung genommen wurde. Um eine zufriedenstellende Verkapselung mit Kunststoff durch Umgießen zu erhalten, müssen die Hohlräume an allen Seiten abgedichtet werden. Das Schließen der Paßflächen 37 und j8 auf dem Bügelstreifen 22 grenzt in wirksamer Weise Hohlräume 33 ab und dichtet die Form entlang der Länge des metallischen Gliedes 12 ab. Um die Abdichtung der Hohlräume 33 zu vervollständigen, wird eine Verlängerung des Vorsprunges kl des Bügelstreifens 22 (Fig. l) in dem Hohlraum kk angeordnet. Dadurch, daß man die Verlängerung 41 in einer Linie mit dem Bügelstreifen 22 ausbildet, wird eine kontinuierliche Abdichtung um die Hohlräume 33 herum gebildet, wodurch die Form aug allen Seiten geschlossen wird. Der Vorsprung kl ist an jedem Ende des metallischen Gliedes 12 vorgesehen.
Die Deckelhohlraumanordnung 30 hat einen scharf pyramidenförmig gestalteten Vorsprung kj, der so geformt ist, als ob er eine Spitze k6 besäße, welche eich in den Hohlraum kk erstreckt« wenn die Form geschlossen ist. Die Form des Hohlraumes kk und des Vorsprungs kj gehen klarer aus der vergrößerten Detailansicht von Fig. 5 hervor. Der Hohlraum kk ist so ausgebildet, daß der Vorsprung kl darin Platz finden kann. Für die Breiten-
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und Dickenänderungen des Vorsprungs 4l aufgrund der Art seiner Bildung muli in dem Hohlraum 44 ein Spielraum vorgesehen werden. Da der Vorsprung 4l gegen die Seite des Hohlraumes 44 gepreßt wird, ist dieser Hohlraum in einem beweglichen Glied der Form ausgebildet, um die Entfernung des Vorsprungs 4l nach der Deformation zu erleichtern. Der Vorsprung 43 hat Pyramidenform, wobei sich die Spitze 46 in den Hohlraum 44 hineinerstreckt.
Mit dem metallischen Glied 12, welches in der Form zwischen den Hohlraumanordnungen 30 und 31 angeordnet ist, zwingt der Vorsprung 43 beim Schließen der Form den Vorsprung 4l in Kontakt mit dem Hohlraum 44. Wenn die Form völlig geschlossen ist, deformiert die Spitze 46 des Vorsprungs 43 den Vorsprung 4l und zwingt ihn in engstem Kontakt mit den Seiten der Höhlung 44. Die Spitze 46 sollte den Vorsprung 4l ungefähr in der Mitte treffen, um eine symmetrische Deformation zu erzielen. Diese symmetrische Deformation wird deutlicher in den Fig. 6 gezeigt· Der Eindruck 4? entsteht von der an die Verlängerung 4l anschließende Spitze 46. Diese Art des Schließens bewirkt auch eine seitliche Verbreiterung 49 der Kanten der Verlängerung Das Zusammenwirken des Eindruckes 4? und der Verbreiterungseffekt 49 mit den Vorsprung 43 und dem Hohlraum 44 bildet eine Abdichtung um den Umfang 51 (Fig, 7) des Vorsprungs 4l herum. Diese fortschrittliche Technik der Formung von Hohlräumen 33
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der Umgußform setzt die ursprünglichen Kosten und die Häufigkeit des Ersatzes von Formvorrichtungen 30 und 31, welche zur Bildung von Formhohlräumen 33 dienen, wesentlich herab.
Die Toleranzen und die Qualität der aufeinandertreffenden Paßflächen, welche bei dieser Form gefordert werden, werden offenbar durch den Druck von 70 kg/cm , welcher auf die Formenmasse einwirkt, klar gezeigt. Die Kombination dieses Drucks mit der Wärme wandelt das Kunststoffpulver in eine Flüssigkeit um, welche wie Wasser fließt. Der Einlauf 55 (Fig. 3), durch welchen das Material in die Höhlungen 33 zugeführt wird, ist 0,127 mm tief und 3,683 mm breit. Die vorhin erwähnten Entlüftungslöcher für die Luft (nicht gezeigt), welche sich über den Bügelstreifen 22 erstrecken, sind 0,0127 nun tief und 0,152 mm breit. Diese Löcher müssen groß genug sein, damit sie das Entweichen der Luft aus den Formhohlräumen 33 erlauben; sie müssen jedoch klein genug sein, um den Kunststoff zurückzuhalten. Die sehr kleine Abmessung dieser Öffnungen zeigt die Probleme, auf welche man bei der Abdichtung der For« stößt. Die Transistorvorrichtung (Fig. 8) welche in einer erfindungsgemäß abgedichteten Form in Kunststoff eingekapselt wird, wird in koapaktem Kunststoffmaterial hermetisch eingeschlossen. Wegen der Während des Gießvorganges benutzten und aufrechterhaltenen Drücke ist diese Verkapselung dicht und einheitlich und erhält dadurch die Verlässlichkeit der Transistorvorrichtung·
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Die Beschreibung und die Zeichnungen zeigen, daß die vorliegende Erfindung eine neuartige Kombination für eine verbesserte Methode des Abdichtens einer Form zum Verkapseln von Halbleiterelement en in Kunststoff schafft. Weiterhin kann durch die erfindungsgemäße Kombination der Preis einer Halbleitervorrichtung dadurch herabgesetzt werden, daß man mehrere Vorrichtungen in einem Kunststoff schnell einkapseln kann. Darüber hinaus ge- · | stattet die Kombination ein schnelles Eindichten einer Form mit einem Teil des metallischen Gliedes, welches mehrere Halbleiterelemente auf solche Weise festhält, daß wirksame deßdrücke aufrechterhalten bleiben.

Claims (1)

  1. - 12 -Patentansprüche
    1. Mit mehreren Hohlräumen versehene Form zum Verkapseln eines metallischen Gliedes in Kunststoff* mit Teilen« welche mehre re Halbleiterelemente tragen und einem Bügelstreifen, welcher diese Teile verbindet, wobei die Form eine obere Hohlraumanordnung und eine untere Hohlraumanordnung besitzt,
    ™ welche mehrere Formhohlräume bilden,dadurch gekennzeichnet, daß die obere Hohlraumanordnung (30) eine obere Anschlußfläche (37) und die untere Hohlraumanordnung (31) eine untere Paßfläche (38), schließbar auf dem Bügelstreifen (22), besitzt und die Formhohlräume (33) entlang des Streifens (22) abdichtet und daß eine Verlängerung (kl) des Bügelstreifens in einem Hohlraum (kk) angeordnet ist, um eine Abdichtung an einem Ende der Hohlraumanordnung durch Deformierung der Verlängerung gegen die Seiten des Hohlraumes in dem Maße zu schaffen, als die Form geschlossen wird,
    2» Kombination nach Anspruch 1, dadurch ge ken nzeichnet, daß sie einen zugespitzten Vorsprung (43) UBfaßt, welcher sich in den Hohlraum erstreckt, um die Verlängerung des Bügelstreifens darin zu deformieren«
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    3. Verfahren zum Verkapseln mehrerer Halbleitervorrichtungen
    mit Kunststoff aus einem metallischen Glied mit einem daran befindlichen deformierbaren Teil in einer Form, welche einen Hohlraum mit einer Öffnung zum Schließen während der
    Formung besitzt,dadurch gekennzeichnet, daß man (a) in dem Hohlraum ein metallisches Glied, gewöhnlich mit mehreren Halbleitervorrichtungen, anbringt, welches einen Teil besitzt, der in einem Teil der Öffnung der Form angeordnet ist, (b) daß man die Form zum Formen schließt
    und während des Schließens der Formöffnung dieses eine Teil gleichzeitig deformiert, (c) daß man Kunststoff in den
    Hohlraum der Form einbringt, um einen Teil des metallischen Gliedes einzukapseln, (d) daß man schließlich das metallische Glied entfernt und das deformierte Teil davon abtrennt.
    Leerseite
DE19661604640 1965-10-24 1966-10-21 Spritzgießvorrichtung zum Herstellen von Umspritzungen an einem aus deformierbarem Material bestehenden Verbindungsstreifen Expired DE1604640C3 (de)

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US504402A US3391426A (en) 1965-10-22 1965-10-24 Molding apparatus
DEM0071366 1966-10-21
US69239667A 1967-12-21 1967-12-21

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DE1604640A1 true DE1604640A1 (de) 1970-12-03
DE1604640B2 DE1604640B2 (de) 1975-09-18
DE1604640C3 DE1604640C3 (de) 1976-04-22

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0007762A1 (de) * 1978-07-17 1980-02-06 Dusan Slepcevic Vorrichtung und Verfahren zum Umhüllen von elektronischen Bauteilen mit härtbarem Kunststoff

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GB1162163A (en) 1969-08-20
DE1564354C3 (de) 1982-04-29
GB1166603A (en) 1969-10-08
DE1564354A1 (de) 1969-09-11
NL151659B (nl) 1976-12-15
NL154873B (nl) 1977-10-17
NL6612902A (de) 1967-04-24
US3431092A (en) 1969-03-04
DE1564354B2 (de) 1975-01-09
NL6614974A (de) 1967-04-25
US3391426A (en) 1968-07-09
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