DE3524161A1 - MOLDING DEVICE FOR TRANSFER MOLDING A VARIETY OF SMALL OBJECTS - Google Patents
MOLDING DEVICE FOR TRANSFER MOLDING A VARIETY OF SMALL OBJECTSInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich allgemein auf das Transfer-Formen von Vielfach-Gegenständen aus Plastik oder Kunststoff, und sie bezieht sich insbesondere auf das Transfer-Formen von in Kunststoff oder Plastik eingekapselten Vielfach-HaIbIeitereinrichtungen. The invention relates generally to the transfer molding of multiple objects made of plastic or plastic, and in particular it relates to transfer molding of multiple-conductor devices encapsulated in plastic or plastic.
2020th
Beim Transfer-Formen einer Vielzahl von Kunststoffteilen oder -einrichtungen in einer Metallform mit einer Vielzahl von Hohlräumen (nachstehend als Mehrfach-Form bezeichnet) war es bisher üblich, eine Mehrfach-Metallform vorzusehen, die trennbare Ober- und Unterformteile besitzt , die sowohl eine Vielzahl von Hohlräumen für die zu formenden Gegenstände als auch eine Vielzahl von Zuführkanälen aufweisen, die zu einem Verteilungssystem zum Zuführen der Formmasse zu jedem der einzelnen Hohlräume gehören . Die Zuführkanäle münden typischerweise in einen Sammel- oder Eingußbereich, über den die vielen -Hohlräume mit der Kunststoff-Formmasse versorgt werden. Die Oberform- und Unterform-Hälften werden in einer Presse zusammengehalten, und die zusammengefügte Anordnung wird beheizt, so daß das Formmaterial aushärtet. Das Plastik-Formmaterial,'dasWhen transfer molding a large number of plastic parts or devices in a metal mold with a plurality of cavities (hereinafter referred to as multiple molds) it was customary up to now to provide a multiple metal mold, which has separable upper and lower mold parts that both have a multitude of cavities for the objects to be shaped as well as a multitude of feed channels, to a distribution system for supplying the molding compound belong to each of the individual cavities. The feed channels typically open into a collecting or Sprue area through which the many cavities are supplied with the plastic molding compound. The upper form and Lower mold halves are held together in a press and the assembled assembly is heated so that the Molding material hardens. The plastic molding material, 'that
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gewöhnlich in Pulverform vorliegt, wird gepresst oder zu Pellets wie Kügelchen, Tabletten, Pillen oder dgl. geformt, so daß es.in einem Teil des Formengefüges vorbehandelt werden kann, um es in flüssige oder halbflüssige Form zu bringen. Die erhitzte Formmasse wird zur Verteilung zu jedem der vielen Objekthohlräume in der Mehrfachform mittels eines Kolbens unter sehr kleinem Druck in das Zufuhrkanalsystem der Form gedrückt.usually in powder form, pressed or shaped into pellets such as beads, tablets, pills or the like, so that it is pretreated in part of the mold structure to bring it into liquid or semi-liquid form. The heated molding compound is used to distribute each of the many object cavities in the multiple form by means of a piston under very low pressure into the feed channel system pressed into the shape.
Bei dem vorstehend erläuterten Transfer-Formsystem ist es unter anderem nachteilig, daß das Formmaterial auf eine Größe zu Pellets vorgeformt werden muß, die dem Volumen der Hohlräume und der Zufuhrkanäle in der zu verwendenden Form entspricht. Der resultierende, oft ziemlich große Propfen aus Kunststoff-Formmaterial kann dann eine wesentliche Zeitspanne für die Vorerhitzung erfordern. Da sich die Zufuhrkanäle zusammen mit den Objekthohlräumen in den Formhälften befinden, härten die beheizten Formhälften das Plastik-Formmaterial sowohl in den Hohlräumen als auch in äen Objekthohlraumen aus. Dies kann abhängig von den relativen Volumina in den Zufuhrkanälen und in den Objekthohlraumen zu einer beträchtlichen Vergeudung von Kunststoff führen. Da das System eine kontinuierliche Formmmaterialzufuhr nicht zuläßt, wird außerdem der Produktionsdurchsatz durch den partieartigen Betrieb begrenzt. Es besteht daher ein Bedarf für die Schaffung eines Verfahrens und von Formenteilen, die eine kontinuierliche Zuführung des Formmaterials oder der Formmasse - vorzugsweiseIn the above-described transfer molding system, it is disadvantageous, inter alia, that the molding material on a The size to be preformed into pellets must match the volume of the cavities and the feed channels in the to be used Shape corresponds. The resulting, often rather large, plug of plastic molding material can then be a substantial one Require time to preheat. Since the supply channels together with the object cavities in the Mold halves are located, the heated mold halves cure the plastic molding material both in the cavities and in een object cavities. This may depend on the relative Volumes in the supply channels and in the object cavities lead to significant waste of plastic. Because the system is a continuous supply of molding material does not allow, the production throughput is also limited by the lot-like operation. It exists hence a need for the provision of a process and mold parts that allow continuous delivery of the Molding material or the molding compound - preferably
von Pulverform ausgehend - für das Transfer-Formen kleiner Vielfachgegenstände in einer beheizten Mehrfachform ermöglichen. starting from powder form - for transfer molding smaller Enable multiple objects in a heated multiple form.
In Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der Erfindung besteht ein Ziel der Erfindung darin, ein verbessertes Verfahren und eine verbesserte Vorrichtung für die Trans-In accordance with an embodiment of the invention It is an object of the invention to provide an improved method and apparatus for trans-
_ "X — _ "X -
fer-Formung von kleinen Gegenständen zu schaffen.creating fer-shaping of small objects.
Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht darin, eine verbesserte Formvorrichtung und ein verbessertes Verfahren für die Einsatzformung oder Formung mit einem Einsatz (insert molding) von elektronischen Halbleitereinrichtungen und integrierten Schaltungen zu schaffen.Another object of the invention is to provide an improved molding apparatus and method for insert molding or insert molding of semiconductor electronic devices and to create integrated circuits.
Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht darin, ein verbessertes Verfahren und eine verbesserte Formvorrichtung zu schaffen, die das im wesentlichen kontinuierliche Zuführen von Kunststoff-Formmaterial in eine Mehrfach-Form zulassen.Another object of the invention is to provide an improved method and molding apparatus which allow the substantially continuous supply of plastic molding material in a multiple mold.
Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht darin, ein verbessertes Verfahren und eine verbesserte Formvorrichtung zu schaffen, die die Notwendigkeit beseitigen, das Plastik-Formmaterial zu Pellets vorzuformen.Another object of the invention is to provide an improved method and molding apparatus which eliminate the need to preform the plastic molding material into pellets.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden die Zufuhrkanalteile einer Mehrfachform gegen die metallischen Formhohlräume thermisch isoliert, um die Zufuhr eines Stromes von Formmaterial direkt zu den Einijußteilen der Form zu ermöglichen,ohne daß das Plastikmaterial in den Zufuhrkanalteilen der Form aushärtet.According to a preferred embodiment of the invention, the feed channel parts are of multiple shape against the metallic ones Mold cavities thermally insulated to allow a stream of mold material to be supplied directly to the sprues to allow the shape without the plastic material in hardens the feed channel parts of the mold.
Gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung ist für den Zufuhrkanalteil eines Formsystems eine Kühlung vorgesehen, um zu verhindern, daß das Plastik-Formmaterial in dem Zufuhrkanalsystem aushärtet.According to another embodiment of the invention is for the feed channel part of a molding system is provided with cooling to prevent the plastic molding material from entering hardens the feed channel system.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird das Plastik-Formmaterial über Zufuhrkanäle so ausreichend kühl verteilt, daß es bis zum Erreichen des Trichter/Einguß-Teiles des Formsystems, wo ein Kolben und eine lokale Beheizungsvorrichtung vorgesehen sind, um den Formhohl-According to a further embodiment of the invention, the plastic molding material is sufficiently cool via supply channels distributed that it is up to reaching the funnel / sprue part of the molding system, where a piston and a local Heating device are provided to the mold cavity
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räumen flüssiges Formmaterial unter Druck zuzuführen, nicht aushärten kann.clear to feed liquid molding material under pressure, cannot harden.
Die vorstehenden und weitere Ziele, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden detallierteren Beschreibung von bevorzugten Ausführungsbeispielen der Erfindung anhand der Zeichnung.The foregoing and other objects, features, and advantages of the invention will appear from the more detailed below Description of preferred exemplary embodiments of the invention with reference to the drawing.
In der Zeichnung zeigt:
10In the drawing shows:
10
Fig. 1 eine Querschnittansicht der Objekthohlräume undFig. 1 is a cross-sectional view of the object cavities and
des Systems der kalten Zufuhrkanäle einer stationären Formvorrichtung gemäß der Erfindung, undthe system of cold feed channels of a stationary molding device according to the invention, and
Fig. 2 eine Querschnittsansicht einer Formvorrichtung mit kalten Zufuhrkanälen, die einen Kolben zur Verwendung in einem System aufweist, bei dem Formenteile in einem halbkontinuierlichen Prozess in eine Formstation hinein und aus dieser heraus überführt werden.Fig. 2 is a cross-sectional view of a molding apparatus with cold feed channels that have a piston for Has use in a system in which mold parts are in a semi-continuous process a forming station can be transferred in and out of this.
In Fig. 1 ist eine obere Hälfte 4 und eine untere Hälfte 2 von einer Form zu sehen , die für die Bildung von einsatzgeformten elektronischen Halbleiterpackungen geeignet ist, die Leiterrahmen 8 aufweisen, welche teilweise von Plastikoder Kunststoffkörpern 6 umgeben sind. Die Form ist entlang Trennlinien zwischen dem oberen Formteil 4 und dem unteren Formteil 2 trennbar, um die Entnahme der fertigen geformten Plastikgegenstände zu ermöglichen. Beide Formhalften sind aus einem thermisch leitenden Metallmaterial, beispielsweise rostfreiem Stahl, hergestellt. Über dem oberen Formenteil 4 befinden sich weitere metallische Bauteile 10 und 12 , die einen Teil eines Zufuhrkanals 20 zum Zuführen des Plastik-Formmaterials zu den Leiterrahmen-Hohlräumen in der Form bilden. Den vertikalen Teil'desIn Fig. 1, an upper half 4 and a lower half 2 can be seen of a mold which is used for the formation of insert-molded electronic semiconductor packages is suitable, which have lead frames 8, which are partially made of plastic or Plastic bodies 6 are surrounded. The shape is along dividing lines between the upper mold part 4 and the lower mold part 2 separable to enable removal of the finished molded plastic objects. Both halves of the mold are made of a thermally conductive metal material such as stainless steel. Above that Upper mold part 4 contains further metallic components 10 and 12 which form part of a feed channel 20 for feeding the plastic molding material to the lead frame form cavities in the mold. The vertical part of the
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Zufuhrkanals 20 bildet ein Block 15, der eine kegelige Öffnung aufweist. Die Zufuhrkanalblöcke 10 und 12 enthalten zahlreiche Zufuhrkanäle 20 zur Versorgung einer Vielzahl von Hohlräumen im Hohlraumblock. Jeder der vielen Zufuhrkanäle 20 wird von einem zentralen Kunststofformmaterial-Reservoir aus versorgt. Jeder Zufuhrkanal 20 ist gegen die Oberform- und Unterform-Teile 4 und 2 durch thermisch isolierendes Material 14 isoliert , um die Temperatur des Zufuhrkanals auf nicht mehr als etwa 800C zu halten, während die Unterform- und Oberform-Teile auf etwa 1700C erhitzt werden. Ein Einsatzheizelement 18 schafft eine heiße Spitze zum Aufrechterhalten der Temperatur in dem Trichter/ Einguß-Bereich auf etwa 185°C , um das Erhitzen des Kunststof f-Formmaterials in den Teilen des Stromes unmittelbar vor dem Eintritt zu den die Einsatz-Leiterrahmen8 haltenden Objekthohlräumen zu erleichtern. Kanäle 16 erlauben den Durchgang von Kühlmittel, um den Block 15 mit der Mündungsöffnung auf einer so ausreichend niedrigen Temperatur zu halten, daß eine Verflüssigung und/oder ein Aushärten des Stromes von Formmaterial in dem Zufuhrkanal 20 verhindert wird. Die Trennlinie zwischen den Zufuhrkanal-Blockteilen 10 und 12 gestattet es, diese im Bedarfsfalle zur Reinigung des Zufuhrkanals zu trennen. Die nicht dargestellten Enden des horizontalen Teiles des Kanales 20 können entweder mit Überdruck oder mit Unterdruck derart beaufschlagt werden, daß das Plastik-Formmaterial zu Beginn des Formzyklus den Formhohlräumen zugeführt wird und der Überschuß abgezogen wird, nachdem die Hohlräume mit flüssigem Material gefüllt worden sind.Feed channel 20 forms a block 15 which has a conical opening. The supply channel blocks 10 and 12 contain numerous supply channels 20 for supplying a plurality of cavities in the cavity block. Each of the many supply channels 20 is supplied from a central plastic molding material reservoir. Each supply channel 20 is insulated from the Oberform- and lower mold parts 4 and 2 by thermally insulating material 14, not to maintain the temperature of the supply duct to more than about 80 0 C, while the Unterform- and upper mold parts to about 170 0 C. An insert heater 18 provides a hot tip for maintaining the temperature in the funnel / sprue area at about 185 ° C to prevent heating of the plastic molding material in the portions of the stream immediately prior to entry into the object cavities holding the insert leadframes 8 facilitate. Channels 16 allow the passage of coolant in order to keep the block 15 with the orifice at a temperature sufficiently low that liquefaction and / or hardening of the flow of molding material in the supply channel 20 is prevented. The dividing line between the feed channel block parts 10 and 12 makes it possible to separate them if necessary for cleaning the feed channel. The ends of the horizontal part of the channel 20, not shown, can be subjected to either positive or negative pressure in such a way that the plastic molding material is fed to the mold cavities at the beginning of the molding cycle and the excess is drawn off after the cavities have been filled with liquid material.
Die Fig.2 zeigt im Querschnitt einen Teil einer Formvorrichtung ähnlich derjenigen gemäß Fig. 1. Die obere Formhälfte 4 und die untere Formhälfte 2 haben Vielfach-Hohlräume für die Bildung von Körpern 6 um metallische Einsä-tze 8 herum. Die Zufuhrkanalteile 10 und 12 der Formvo'rrichtung enthalten einen Zufuhrkanal 20 für die Lieferung eines2 shows a part of a molding device in cross section similar to that of FIG. 1. The upper mold half 4 and the lower mold half 2 have multiple cavities for the formation of bodies 6 around metallic inserts 8 around. The feed channel parts 10 and 12 of the mold device contain a feed channel 20 for the delivery of a
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Stromes von Plastik-Formmaterial zu den Pormenhohlräumen. Die Formvorrichtung gemäß Fig. 2 unterscheidet sich von derjenigen gemäß Fig.l dadurch, daß der Zufuhrkanal-Blockteil 10 dadurch auf einer niedrigeren Temperatur als die ° Oberform 4 gehalten wird, daß sowohl Isoliermaterial 14 als auch Kanäle 16 für den Kühlmittelfluß vorgesehen sind. Auf diese Weise kann der Zufuhrkanal-Block auf etwa 800C gehalten werden, während der Hohlraum-Block für eine wesentlich längere Zeitperiode als die Vorrichtung gemäß' Fig. 1 auf etwa 1700C gehalten wird. Auf diese Weise kann ein noch mehr nahezu automatischer oder kontinuierlicher Formprozess dadurch bewirkt werden, daß lediglich der untere Teil 2 des Hohlraumblocks zusammen mit den geformten Gegenständen nach Beendigung eines jeden Transfer-Zyklus entfernt wird. Der Zufuhrkanal-Block bleibt kühl, und der Kolben 16A verhindert in seiner unteren Stellung den Durchgang von Kunststoffmaterial durch die Mündungsöffnung. Nachdem der untere Hohlraumblock-Teil 2 ersetzt worden ist, wird der Kolben 16 gehoben und dann wieder abgesenkt, um die gewünschte Menge von Plastikmaterial in den Hohlraumblock zu drücken, wo dieses durch das heiße Spitzenelement 18, das auf etwa 185°C gehalten wird, erhitzt und verflüssigt wird. Der Kolben 16, welcher Ring/Spitzen-Teile 17 aufweist, findet in' der Mündungsöffnung einen Sitz zur Aufrechterhaltung eines hohen Druckes während des Härtungsteiles des Zyklus.Flow of plastic molding material to the porm cavities. The molding device according to FIG. 2 differs from that according to FIG. 1 in that the supply channel block part 10 is kept at a lower temperature than the upper mold 4 in that both insulating material 14 and channels 16 are provided for the flow of coolant. In this way, the feed channel block can be kept at about 80 ° C., while the cavity block is kept at about 170 ° C. for a significantly longer period of time than the device according to FIG. In this way an even more almost automatic or continuous molding process can be effected in that only the lower part 2 of the cavity block is removed together with the molded articles after the completion of each transfer cycle. The feed channel block remains cool and the piston 16A in its lower position prevents the passage of plastic material through the orifice. After the lower cavity block part 2 has been replaced, the piston 16 is raised and then lowered again to force the desired amount of plastic material into the cavity block, where it is supported by the hot tip element 18, which is maintained at about 185 ° C, is heated and liquefied. The piston 16, which has ring / tip parts 17, is seated in the orifice for maintaining a high pressure during the hardening part of the cycle.
Bei den in jeder der Figuren 1 oder 2 gezeigten Vorrichtungen hält die Isolier- und/oder Kühleinrichtung die Temperatur des Zufuhrkanal-Blocks so ausreichend niedrig, daß in dem Zufuhrkanal-Block keine Aushärtung stattfindet. Es ist auch möglich, die Temperatur des Zufuhrkanal-Blockes so ausreichend niedrig zu halten, daß das Plastik-Material im wesentlichen nicht schmilzt; in diesem -Falle kann das aus dem Vorrat zuzuführende Material ein Kunststoff- oderIn the devices shown in each of FIGS keeps the insulating and / or cooling device, the temperature of the supply channel block so low that no curing takes place in the feed channel block. It is also possible to set the temperature of the supply channel block to be kept sufficiently low that the plastic material does not substantially melt; in this case it can A plastic or material to be supplied from the supply
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Plastik-Formmaterial sein, das nicht zu Pellets wie Kügelchen, Propfen oder dgl. vorgeformt ist.Plastic molding material that does not turn into pellets like beads, Plug or the like. Preformed.
Die Erfindung wurde vorstehend anhand von bevorzugten Ausführungsformen näher erläutert,und es ist für den Fachmann selbstverständlich, daß es sich hierbei nur um Ausführungsbeispiele handelt und daß vielerlei Abwandlungen vorgenommen werden können, ohne daß der Erfindungsgedanke verlassen wird. i.OThe invention has been described above on the basis of preferred embodiments explained in more detail, and it goes without saying for a person skilled in the art that these are only exemplary embodiments and that many modifications have been made can be without leaving the inventive idea will. OK
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