DE4244545A1 - - Google Patents

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Description

Die Erfindung bezieht sich allgemein auf Vorrichtungen und Verfahren zum Einkapseln oder Eingehäusen von Halblei­ tereinrichtungen, und sie bezieht sich speziell auf eine verbesserte Vorrichtung zum Einkapseln eines IC-Lead-Frames in Kunststoff. Solche in der englischen Fachsprache als "lead frame" bezeichnete und unter diesem Begriff auch in deutschen Fachkreisen allgemein bekannte Bauelemente werden dafür verwendet, die auf dem Lead-Frame montierte integrierte Schaltung (IC) in geschmolzenen Kunststoff einzukapseln, um eine typische IC-Einheit bzw. ein typi­ sches IC-Gehäuse aus Kunststoff von der in der Industrie gebräuchlichen Art zu bilden.
Des weiteren bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren hierfür.
Die bekannten Vorrichtungen und Verfahren zum Einkapseln eines IC-Lead-Frames zwecks Bildung eines typischen Kunst­ stoffgehäuses verwendeten eine obere Form und eine untere Form, wobei die obere Form einen Hohlraum für die IC-Ein­ kapselung oder das IC-Gehäuse bildet und die untere Form flache Eindrückungen, in denen der Lead-Frame angeordnet wird, sowie einen Hohlraum für die IC-Einkapselung oder das IC-Gehäuse aufweist. Eine auf einem Lead-Frame montier­ te integrierte Schaltung wurde in den Eindrückungen in der unteren Form angeordnet, und die obere Form und die untere Form wurden miteinander so verbunden, daß sich der Lead-Frame ungefähr in der Mitte des durch die beiden Formen definierten Hohlraumes befand. Ein Reservoir, das geschmolzenen Kunststoff enthielt, hatte einen Kanal, der einen Strömungsweg für den geschmolzenen Kunststoff in den durch die obere Form und die unteren Form gebildeten Hohlraum hinein schaffte. Eine Druckquelle zwang den ge­ schmolzenen Kunststoff aus dem Reservoir durch den Kanal hindurch in den oberen Hohlraum und auf die Oberseite der integrierten Schaltung (Halbleiter-Chip) und den Lead- Frame. Der Kunststoff floß von der Oberseite des Lead-Fra­ mes zu dem Boden und füllte den durch die obere Form und die untere Form gebildeten Hohlraum, wodurch die integrier­ te Schaltung und passende benachbarte Teile des Lead-Frames eingekapselt wurden. Die Vorrichtung und das Verfahren gemäß dem Stande der Technik Spritzen Kunststoff nur in den oberen Hohlraum ein, abhängig vom Druck zum Pressen des Kunststoffs um die integrierte Schaltung und den Lead- Frame herum in den unteren Hohlraumteil. Diese Methode kann dazu führen, daß Lufttaschen und Hohlräume in dem Kunststoffmaterial gebildet werden, das sich unter dem Lead-Frame befindet. Darüber hinaus ist ein größerer Druck zum Erzeugen einer Kunststoffströmung vom oberen Hohlraum­ teil zu dem unteren Hohlraumteil nötig.
Es bestand daher ein Bedarf für die Schaffung einer verbes­ serten Kunststoff-Einkapselungsvorrichtung für einen IC- Lead-Frame, die eine gleichförmigere Strömung von Kunst­ stoff um den Lead-Frame herum bewirkt, so daß die Wahr­ scheinlichkeit von Lufttaschen, Hohlräumen, unerwünschtem Druck und anderweitiger Mängel beim fertigen Kunststoffge­ häuse bzw. der fertigen Einkapselung aus Kunststoff vermin­ dert wird.
Ein Ziel der Erfindung besteht daher darin, eine verbesser­ te Vorrichtung für die Kunststoff-Einkapselung eines IC- Lead-Frames sowie ein Verfahren hierfür zu schaffen, die eine gleichförmigere Kunststoffströmung um den Lead-Frame herum herbeiführen, wodurch die Wahrscheinlichkeit von Mängeln beim fertigen Plastikgehäuse herabgesetzt wird.
Gemäß der Erfindung wird eine integrierte Schaltung mit einem Lead-Frame vorgesehen. Dieser Lead-Frame wird in passenden Eindrückungen in einer unteren Form angeordnet, und dann wird eine obere Form oberhalb des Lead-Frames und der unteren Form in Stellung gebracht und befestigt. Die beiden Formen bestimmen zusammen einen Hohlraum, die Größe bzw. Abmessung des fertigen Plastik- oder Kunststoff­ gehäuses, und sie schaffen auch einen Kanal aus einem Reservoir von flüssigem Kunststoff zum Hohlraum. Der Lead- Frame hat ein oder mehrere Löcher in seinen Anschlußleitun­ gen (engl.: leads), damit der Kunststoff gleichförmiger zu den (oberen und unteren) Hohlraumteilen fließen kann, die sich beiderseits des Lead-Frames befinden. Eine Druck­ quelle treibt den Kunststoff aus dem Reservoir durch einen Kanal sowohl in den oberen als auch in den unteren Teil des Hohlraumes, der den Lead-Frame umgibt. Eine speziell gestaltete Ausnehmung in der unteren Form stellt in Verbin­ dung und im Zusammenwirken mit einem Loch im Lead-Frame einen gleichförmigeren Fluß von Kunststoff auf beiden Seiten des Lead-Frames sicher, womit der Druck der Kunst­ stoffströmung vermindert wird und die Wahrscheinlichkeit von Lufttaschen, Hohlräumen und anderweitigen Mängeln im fertigen Plastikgehäuse herabgesetzt wird.
Die vorstehenden und weitere Ziele, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschrei­ bung einer bevorzugten, in der beigefügten Zeichnung darge­ stellten beispielsweisen Ausführungsform der Erfindung.
In der Zeichnung zeigt:
Fig. 1 eine Querschnittsansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung, die die obere Form, die untere Form, das Kunststoffreservoir, den Kanal und den Lead- Frame, der mit Plastik-Einkapselungsmaterial einzu­ kapseln oder einzugehäusen ist, wiedergibt,
Fig. 2 eine Draufsicht auf die Vorrichtung gemäß Fig. 1 entlang der Linie 2-2 in Fig. 1, die die untere Form, das Plastik- oder Kunststoffreservoir und den einzukapselnden Lead-Frame wiedergibt,
Fig. 3 eine Querschnittsansicht der Vorrichtung gemäß Fig. 1, die den Zustand wiedergibt, nachdem der in dem Kunststoffreservoir enthaltene Kunststoff in den Hohlraum um den Lead-Frame herum hineinge­ preßt worden ist, und
Fig. 4 eine perspektivische Ansicht des Lead-Frames der integrierten Schaltung mit seinem Kunststoffgehäuse nach der Bearbeitung mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung ergibt ein verbessertes Verfahren zum Einkapseln von Lead-Frames integrierter Schaltungen in Plastik oder Kunststoff in solcher Weise, daß die Wahrscheinlichkeit von Lufttaschen, Hohlräumen und anderweitigen Unvollkommenheiten beim fertigen Plastik­ gehäuse herabgesetzt wird.
Die Arbeitsweise der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist am besten anhand der Figuren der Zeichnung erklärbar. Gemäß Fig. 1 weist die Vorrichtung 10 eine obere Form 12 mit einem oberen Gehäuse-Hohlraum 22, eine untere Form 14 mit einem unteren Gehäuse-Hohlraum 24, ein Plastik- oder Kunststoffreservoir 16 innerhalb der unteren Form 14, eine Druckquelle 17, eine halbkreisförmige Strömungs- oder Fließtasche 21 innerhalb der unteren Form 14, einen Kanal 18 innerhalb der oberen Form 12 und einen zu behan­ delnden Lead-Frame 20 auf.
Wie aus Fig. 2 ersichtlich, wird der zu bearbeitende Lead- Frame 20 innerhalb von Ausnehmungen oder Eindrückungen in der unteren Form 14 (siehe Fig. 1 oder 3) angeordnet, die genau der Gestalt des zu behandelnden Lead-Frames 20 entsprechen, wobei die Ausnehmungen im wesentlichen genau so tief sind wie der zu bearbeitende Lead-Frame 20 dick ist. Der zu bearbeitende Lead-Frame 20 hat, wie dargestellt, ein Loch 27, das es dem geschmolzenen Kunst­ stoff ermöglicht, aus dem Kanal 18 zu der Fließtasche 21 (siehe Fig. 1 und 3) zu fließen. Sobald der zu behan­ delnde Lead-Frame 20 in der unteren Form 14 korrekt ange­ ordnet worden ist (siehe Fig. 1 und 3), wird die obere Form 12 auf der Oberseite der unteren Form 14 genau in Stellung gebracht und befestigt, wie dies in Fig. 1 zu sehen ist. Dann wird der im Reservoir 16 befindliche ge­ schmolzene Kunststoff 25 mittels der Druckquelle 17 durch den Kanal 18 und die Fließtasche 21 in den oberen Gehäuse- Hohlraum 22 und den unteren Gehäuse-Hohlraum 24 gepreßt. Wie mittels der Pfeile in Fig. 1 dargestellt, ermöglichen es das Loch 27 im zu behandelnden Lead-Frame 20 und die Fließtasche 21 dem Kunststoff 25, gleichzeitig sowohl auf der Oberseite als auch auf der Unterseite des zu behan­ delnden Lead-Frames 20 zu fließen. Dieser gleichförmigere Fluß erfordert geringeren Druck zum Erzielen der Einkapse­ lung, und er setzt auch die Wahrscheinlichkeit der Bildung von Lufttaschen, Hohlräumen und anderweitigen Defekten wie wiresweep (Drahtverlagerung) beim fertigen Kunststoff­ gehäuse herab. Der Kunststofffluß dauert an, bis sowohl der obere Gehäuse-Hohlraum 22 als auch der untere Gehäuse- Hohlraum 24 vollständig gefüllt sind, wie dies in Fig. 3 dargestellt ist. Sobald der Kunststoff abgekühlt ist, wird der Lead-Frame mit seinem neuen Kunststoffgehäuse aus den Formen entfernt und ist in der in Fig. 4 zu sehen­ den Erscheinungsform bereit zu weiterer Bearbeitung.
Darstellungshalber ist in den Figuren ein mit Leitern auf beiden Seiten versehener Lead-Frame für eine integrier­ te Schaltung wiedergegeben. Dies ist jedoch nur als Bei­ spiel zu verstehen, und es können viele verschiedene Arten von Gehäusen für und Gestalten von integrierten Schaltungen in Verbindung mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung verwen­ det werden. Die obere Form und die untere Form der erfin­ dungsgemäßen Vorrichtung bestehen vorzugsweise aus Metall, z. B. rostfreiem Stahl, können aber auch aus anderen Mate­ rialien hergestellt sein.
Die in der Zeichnung dargestellte beispielsweise Ausfüh­ rungsform kann in vielerlei Hinsicht abgeändert werden, ohne daß der Rahmen der Erfindung verlassen wird. So könnte beispielsweise bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung der Kanal 18 von der unteren Form 14 und die Fließtasche 21 von der oberen Form 12 gebildet werden.

Claims (7)

1. Vorrichtung zum Einkapseln mit Kunststoff für einen Lead-Frame einer integrierten Schaltung (IC) mit
  • - einem Lead-Frame, der einen Basisteil mit sich von diesem aus erstreckenden metallischen Leitern aufweist, wobei der Lead-Frame mindestens ein Fließloch aufweist, das den Durchgang von geschmol­ zenem Kunststoff ermöglicht, und
  • - einem Halbleiter-Chip, der fest an dem Basisteil des Lead-Frames angebracht ist und Verbindungsdräh­ te aufweist, die Teile des Halbleiter-Chips mit den metallischen Anschlußleitern des Lead-Frames verbinden,
gekennzeichnet durch eine Formenanordnung für ein Kunst­ stoffgehäuse, bestehend aus
  • a) einer unteren Form mit darin vorgesehenen Ausneh­ mungen, die ein Kunststoffreservoir, eine halb­ kreisförmige Fließtasche, einen unteren Gehäuse- Hohlraum und flache Eindrückungen, in denen der Lead-Frame der integrierten Schaltung angeordnet wird, bilden, und
  • b) einer oberen Form mit Ausnehmungen, die einen Kanal und einen oberen Gehäuse-Hohlraum bilden, wobei
  • c) die obere Form dafür eingerichtet ist, genau auf der unteren Form angeordnet zu werden, das Kunst­ stoffreservoir an den zu der Fließtasche führenden Kanal angeschlossen ist, der Kanal mit dem oberen Hohlraum verbunden ist und die Fließtasche eine Verbindung mit dem unteren Hohlraum herstellt, derart, daß Kunststoff aus dem Kunststoffreservoir einen Fließweg durch den Kanal und die Fließtasche hindurch sowohl in den oberen Hohlraum als auch in den unteren Hohlraum hat, und
  • d) wobei Druckmittel vorgesehen sind, um den Kunst­ stoff in dem Kunststoffreservoir zum einen durch den Kanal hindurch in den oberen Hohlraum und zum anderen durch den Kanal, das Fließloch im Lead-Frame und die Fließtasche hindurch in den unteren Hohlraum zu pressen.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckmittel aus einem Druckkolben bestehen.
3. Verfahren zum Einkapseln eines Lead-Frames einer inte­ grierten Schaltung (IC), bei dem ein IC-Lead-Frame vorgesehen wird, der in Kombination versehen ist mit,
  • - einem Lead-Frame, der einen Basisteil mit sich von diesem aus erstreckenden metallischen Leitern aufweist, wobei der Lead-Frame mindestens ein Fließloch besitzt, das den Durchgang von geschmol­ zenem Kunststoff gestattet, und
  • - einem Halbleiter-Chip, der fest an dem Basisteil des Lead-Frames angebracht ist und Verbindungsdrähte aufweist, die Teile des Halbleiter-Chips mit den metallischen Leitern des Lead-Frames verbinden,
dadurch gekennzeichnet, daß
  • - eine Kunststoffgehäuse-Formenanordnung vorgesehen wird, die eine untere Form mit in dieser vorgesehe­ nen Ausnehmungen zum Bilden eines Kunststoffreser­ voirs, einer halbkreisförmigen Fließtasche, eines unteren Gehäuse-Hohlraums und flacher Eindrückun­ gen, in denen der IC-Lead-Frame angeordnet wird, sowie eine obere Form mit Ausnehmungen zum Bilden eines Kanals und eines oberen Gehäuse-Hohlraums aufweist, wobei die obere Form dafür eingerichtet ist, korrekt auf der unteren Form angeordnet zu werden, das Kunststoffreservoir mit dem zur Fließ­ tasche führenden Kanal verbunden ist, der Kanal zu dem oberen Hohlraum führt und die Fließtasche eine Verbindung zu dem unteren Hohlraum herstellt, derart, daß der Kunststoff in dem Kunststoffreser­ voir einen Fließweg durch den Kanal und durch die Fließtasche hindurch sowohl in den oberen Hohlraum als auch in den unteren Hohlraum hat,
  • - Kunststoff in dem Kunststoffreservoir vorgesehen wird, und
  • - eine Druckeinrichtung vorgesehen wird, um den Kunststoff in dem Kunststoffreservoir durch den Kanal hindurch in den oberen Hohlraum und durch den Kanal, das Fließloch in dem Lead-Frame und die Fließtasche hindurch in den unteren Hohlraum zu treiben.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckeinrichtung ein Druckkolben ist.
5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeich­ net, daß der IC-Lead-Frame innerhalb der flachen Ein­ drückungen in der unteren Form angeordnet wird, die obere Form in richtiger Position an die untere Form angrenzend befestigt wird und die Druckeinrichtung aktiviert wird, um den Kunststoff im Kunststoffreser­ voir in den Kanal und in den oberen Hohlraum sowie in den Kanal, durch das Fließloch im Lead-Frame hin­ durch und in den unteren Hohlraum zu treiben.
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