DE3508007A1

DE3508007A1 - Verfahren und vorrichtung zum erleichtern der freigabe geformter gegenstaende aus der form

Info

Publication number: DE3508007A1
Application number: DE19853508007
Authority: DE
Inventors: Richardus Henricus Johannes Herwen Fierkens; Ireneus Johannes Theodorus Maria Rozendaal Pas
Original assignee: ASM Fico Tooling BV
Current assignee: ASM Fico Tooling BV
Priority date: 1984-03-06
Filing date: 1985-03-06
Publication date: 1986-02-06
Also published as: GB8505649D0; JPS615905A; FR2560812A1; GB2155843A; NL8500635A

Description

Die Erfindung bezieht sich allgemein auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Erleichtern oder Begünstigen der Freigabe geformter Gegenstände aus der Form, und sie bezieht sich insbesondere auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Erleichtern der Freigabe mit einem Einsatz geformter Halbleiterpackungen oder -gehäuse.

Bisher wurden ein großer Teil der Halbleitereinrichtungen und integrierten Schaltungen dadurch mit einem Gehäuse versehen oder zu einer Packung geformt, daß eine Leiterrahmenanordnung, die einen oder mehrere Halbleiterchips aufweist, die leitend mit dem Leiterrahmen verbunden sind, im Spritzgußverfahren umgössen wird. Typischerweise werden eine große Zahl von verhältnismäßig kleinen Packungen in einem einzigen Arbeitsgang durch sogenannte "Einsatz"-Formung in einer Form mit einer Vielzahl von Hohlräumen gebildet. Unter "Einsatz"-Formung ist hier ein Formvorgang zu verstehen, bei dem für den Spritzvorgang ein zu umspritzender Einsatz, z.B. der Leiterrahmen , in die Form eingefügt ist. Derartige Formen haben einen komplizierten Aufbau und sind teuer, da sie im allgemeinen so

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\ hergestellt sind, daß die Leiter gestützt werden, die von dem Formmaterial frei sein müssen, und Gießkanäle geschaffen werden müssen, die das Einspritzen des Formmaterials in die einzelnen Hohlräume ermöglichen. Wegen der Kompliziertheit der Form und der besonderen Art des Formmaterials, das mit dem Halbleiterchip elektronisch verträglich sein muß, ist es gewöhnlich sehr schwierig, die geformten Gegenstände aus der Form zu entfernen. Es ist bekannt, an der Form Ejectorstifte und an der Presse einen Ejector-

2Q mechanismus vorzusehen und die Formoberflächen mit speziellen Überzügen, sogenannten Formfreigabe-Überzügen aus speziellen Verbindungen, zu überziehen, um die Trennung der geformten Halbleiterpackung aus den Formhohlräumen zu bewirken. Diese Erfordernisse sind sowohl hinsichtlich

,c der Gestehungskosten als auch hinsichtlich der Materialkosten teuer. Außerdem wird die Produktionsrate des Formsystems durch die Notwendigkeit eines Arbeitsschrittes für das Aufbringen des Überzuges und die häufige Notwendigkeit einer händischen Unterstützung des Ausstoß-

_on Prozesses und der Reinigung der Hohlräume nach jedem Form-Vorgang nachteilig beeinflußt. Es bestand daher ein Bedarf für die Schaffung eines Verfahrens und einer Vorrichtung zum Erleichtern des Entfernens einsatzgeformter elektronischer Einrichtungen aus den viele Hohlräume aufweisenden Formen, die zu ihrer Herstellung benützt werden.

Demgemäß besteht ein Ziel der Erfindung darin, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, die die Freigabe von aus Epoxyd geformten Gegenständen begünstigen.

Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht darin, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, die das Entfernen oder Entnehmen von einsatzgeformten elektronischen Einrichtungen aus ihrer eine Vielzahl von Hohlräumen aufweisenden Form erleichtern.

Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht darin, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, die es ermöglichen, mit Epoxyd geformte Gegenstände aus der Form freizugeben, ohne daß spezielle Formfreigabe- oder -trennmaterialien

5 oder teuere Ejectormechanismen eingesetzt werden.

Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht darin, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, die die Freigabe von mit einem Gehäuse versehenen elektronischen Einrich- IQ tungen aus der Form ermöglichen, und gleichzeitig die Notwendigkeit der Anwendung üblicher Reinigungsmethoden zur Vorbereitung der Form für einen weiteren Einspritzzyklus minimieren.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung besteht ein Verfahren zum Erleichtern des Freikommens von mit Epoxyd geformten elektronischen Einrichtungen aus der Form darin, daß ein Nitrid aufweisender Überzug auf der Formoberfläche einer Form mit einer Vielzahl von Hohlräumen

2Q gebildet wird. Bei dieser Ausführungsform der Erfindung wird eine Form aus rostfreiem Stahl, die eine Vielzahl von Hohlräumen aufweist, einer Titan-Quelle in einer Stickstoff enthaltenden Atmosphäre bei etwa 1650° C bis etwa 1850° C ausgesetzt, um eine Verschleißoberfläche mit

nc hervorragenden Freigabeeigenschaften zu schaffen. Alle Oberflächen der Form mit den vielen Hohlräumen, die dem Formmaterial ausgesetzt werden, sind mit einem Überzug von Titannitrid versehen, der eine Dicke von etwa 2 Mikromillimeter hat, um eine dauerhafte Oberfläche zu schaf-

_on fen, die das Freikommen der geformten Teile aus den Formhohlräumen erleichtert und die Notwendigkeit, spezieller Ejectorstifte und eines Ejectormechanismus für die Leerung der Form eleminiert oder reduziert.

' _ Gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung wird

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* eine Form für die Herstellung einer Vielzahl von mit Epoxyd geformten elektronischen Einrichtungen, die einen gemeinsamen Leiterrahmen aufweisen, geschaffen, die versehen ist mit einem metallischen, eine Vielzahl von Hohlräumen aufweisenden Formteil und Titannitrid , das auf der Oberfläche des Formteiles angeordnet ist, um die Freigabe der elektronischen Einrichtungen aus der Form zu erleichtern. Bei dieser Ausführung wird eine Form aus rostfreiem Stahl mit einer Vielzahl von Formhohlräumen, die mit einer Titannitridschicht von etwa 2 Mikron auf ihren Formoberflächen aufweist, für die Herstellung einer Viel.-zahl von mit Epoxyd geformten elektronischen Einrichtungen verwendet.

Die vorstehenden und weitere Ziele, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden speziellen Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung, die in der Zeichnung dargestellt sind.

In der Zeichnung zeigt:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer zweiteiligen, eine Vielzahl von Hohlräumen aufweisenden Form gemäß der Erfindung für elektronische Einrichtungen,

Fig. 2 eine perspektivische Ansicht eines Leiterrahmenstreifens, der eine Vielzahl von Ausricht- oder Haltelöchern aufweist, wobei auch einer der vielen integrierten Schaltungschips dargestellt ist, und

Fig. 3 eine perspektivische Ansicht eines Teiles eines Leiterrahmenstreifens mit den fertigen geformten oder eingekapselten integrierten Schaltungschips.

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Gemäß Fig. 1 bilden zwei Anordnungen 1 und 2 zwei Hälften einer mit einer Vielzahl von Hohlräumen versehenen Form, die für die Herstellung beispielsweise von einer Vielzahl von Packungen oder Gehäusen für integrierte Schaltungen ^ geeignet ist. Die vielen Hohlraumhälften oder Halbvertiefungen 3a und 3b, die die Körper der fertigen, geformten Gegenstände bestimmen, sind in Unteranordnungen la und 2a enthalten. Ausnehmungen 4 und 5 bilden das Eintritts und Gießkanalsystem, über das das Formmaterial, typischerweise eine Epoxydzusammensetzung, zu den vielen Hohlräumen verteilt wird. Die dargestellten Formenteile sind in der üblichen Weise aus rostfreiem Stahl hergestellt,

Wenn beispielsweise eine mit einer Vielzahl von Leitern und Anschlüssen versehene integrierte Schaltung hergestellt werden soll, wird gemäß Fig.2 ein Leiterrahmen-Streifen 10 verwendet, der eine Vielzahl von Ausrichtoder Haltelöchern 12 und eine Vielzahl von integrierten Schaltungschips 14 aufweist, von denen einer in Fig. 2 zu sehen ist. Der Leiterrahmen-Streifen 10 wird mittels Halte- oder Zentrierstiften auf die Formhälften IA und IB so ausgerichtet, daß jeder integrierte Schaltungschip 14 in einen der Hohlräume 3A und 3B gemäß Fig. 1, auf diesen ausgerichtet, zu liegen kommt. Die Fig. 3 zeigt einen Teil des Leiterrahmen-Streifens mit den fertig umformten integrierten Schaltungschips. Die geformten Körper 30 schließen jeweils einen integrierten Schaltungschip 14 und einen Teil des Leiterrahmenstreifens 10, der die Vielzahl von Leitungen zu dem jeweiligen Chip enthält, ein.

Der Fig. 3 ist zu entnehmen, daß die fertige geformte Anordnung nicht nur die vielen kleinen geformten Körper sondern auch Teile 50 von gehärtetem Formmaterial aus dem

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Einlass-und Gießkanalteil des Systems aufweist. Die gesamte geformte Anordnung muß als Einheit aus den Formhälften IA und IB entfernt werden, damit die empfindlichen Leiterrahmen 10 nicht beschädigt werden. Zur Unterstützung der Durchführung dieser Entnahme ist es üblich, die Oberflächen der Formhälften IA und IB vor dem Formvorgang mit einem Formfreigabe- oder Trennmaterial zu überziehen und (nicht dargestellt) Ejector- oder Ausstoßstifte vorzusehen, die beispielsweise auf jeden fertigen Körper 30 einen Druck ausüben, um diese aus der Form zu lösen. Diese Maßnahmen sind im Hinblick auf die Gestehungskosten, die Materialkosten und die Dauer des Formvorgangs teuer und vergrößern die Kosten des Fertigprodukts.

Gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird die Formfreigabe durch einen semipermanenten Überzug auf den Arbeitsflächen der Formteile IA und 2A erleichtert, der die Bindung oder das Anhaften des Formmaterials reduziert. Ein bevorzugter Überzug ist Titannitrid mit einer dicke von etwa 2 Mikron, der zu einer goldfarbenen Formoberfläche, die nicht nur 'die Entnahme der geformten Gegenstände aus der Form erleichtert sondern auch den Widerstand der Form gegen Abrieb und Erosion vergrößert. Der Titannitridüberzug auf den Formoberflächen wird dadurch erhalten, daß ein Titan enthaltendes Material auf die aus rostfreiem Stahl bestehenden Oberflächen der mit den vielen Hohlräumen versehenen Form aufgetragen und dann die Form einer stickstoffhaltigen Atmosphäre in dem Temperaturbereich von etwa 1650° C bis etwa 1850° C ausgesetzt wird, um die gewünschte Oberflächenbehandlung zu erzielen. Oberflächenüberzüge aus Titannitrid sind beispielsweise in den militärischen Spezifizierungen MIL-5040 und MIL-52502 beschrieben. Alternative Beschreibungen dieser Prozesse finden sich in den amerikanischen Maschinenspezifizierungen AMS-52755 und AMS-2753. Ober-

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*· flächenüberzüge aus Titannitrid wurden jedoch bisher nicht zur Begünstigung der Formfreigabe von einsatzgeformten Halbleiterpackungen verwendet.

Formanordnungen mit einer Vielzahl von Hohlräumen , deren Formflächen mit einem Nitrid, vorzugsweise Titannitrid überzogen sind, werden bei der Erfindung dafür benützt, um das Formen von verwickelten , komplizierten Gegenständen ohne die Notwendigkeit teuerer Ejectormechanismen oder spezieller Stoffe für die Trennung oder Freigabe aus der Form zu ermöglichen. Außerdem wird die Notwendigkeit einer arbeitsträchtigen Reinigung der Formen durch die Verwendung des erfindungsgemäßen Überzuges im Vergleich zum Stande der Technik beträchtlich herabgesetzt. Die vorstehenden Vorteile kamen besonders deutlich bei elektronischen Halbleitereinrichtungen mit Leitern auf einem Rahmen zur Geltung, die mit einer Epoxydharzzusammensetzung geformt werden.

Die Erfindung wurde vorstehend anhand von Ausführungsbeispielen erläutert und es ist offensichtlich, daß an diesen vielerlei Änderungen und Abwandlungen vorgenommen werden können, ohne daß der Rahmen der Erfindung überschritten wird.

Claims

Patentansprüche

Verfahren zum Erleichtern der Freigabe von geformten Gegenständen aus einer eine Vielzahl von Hohlräumen aufweisenden Form, dadurch gekennzeichnet, daß die Formenoberflächen der die Vielzahl von Hohlräumen aufweisenden Form mit einem Nitrid aufweisenden Überzug und/oder einem Titan aufweisenden Überzug versehen werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Nitrid enthaltende Überzug Titannitrid aufweist.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Form aus rostfreiem Stahl besteht.
Verfahren nach Anspruch 1, d a du r c h gekennzeichnet, daß ein Titan enthaltendes Material einer Stickstoff enthaltenden Atmosphäre in dem Temperaturbereich von etwa 1650° C bis etwa 1850° C ausgesetzt wird um dadurch einen Titannitridüberzug auf den Formoberflächen herzustellen.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Titannitridüberzug etwa 2 Mikron dick ist.

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6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Form aus rostfreiem Stahl besteht.
7. Form zum Herstellen einer Vielzahl von mit Epoxyd geformten elektronischen Einrichtungen, wobei die Form einen metallischen Formteil mit einer Vielzahl von Hohlräumen aufweist, gekennzeichnet durch einen Nitrid und ggf. Titan_>enthaltenden Überzug auf den Oberflächen des Formteiles zur Erleichterung der Freigabe der elektronischen Einrichtungen aus der Form.
8. Form nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Nitrid aufweisende Überzug und der Titan enthaltende Überzug einen Titannitridüberzug bilden.
9. Form nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Titannitridüberzug etwa 2 Mikron dick ist.
10. Form nach'Anspruch 7, 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß der" die vielen Hohlräume aufweisende Formteil aus rostfreiem Stahl besteht.