DE4414005A1 - Verfahren zum Ummanteln von elektronischen Bauteilen - Google Patents
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Description
Die Erfindung geht aus von einem Spritzwerkzeug für das Um
manteln von integrierten Schaltkreisen mit den im Oberbe
griff des Anspruchs 1 angegebenen Merkmalen.
Auf einem Chip ausgebildete integrierte Schaltkreise werden
üblicherweise auf einem Leadframe angeordnet. Der Leadframe
dient als Träger für den Chip und enthält die zunächst im
vorgestanzten Metallband noch zusammenhängenden Anschluß
beinchen für den integrierten Schaltkreis, der durch dünne,
empfindliche, üblicherweise aus Gold bestehende Drähte durch
Bonden mit den Anschlußbeinchen verbunden wird. Um inte
grierte Schaltkreise industriell anwendbar zu machen, müssen
sie zur Bildung eines Gehäuses mit Kunststoff ummantelt wer
den, aus welchem nur noch die Enden der Anschlußbeinchen
heraus schauen.
Da der Chip ein sehr empfindliches Bauteil ist, muß seine
Ummantelung verschiedene Qualitätsanforderungen erfüllen:
- (1) Schutz gegen physikalische Einflüsse (Verbiegen, Stoß, Vibration, usw.),
- (2) Gute elektrische Isolierung auch nach langer Feuchte- und Wärmeeinwirkung.
- (3) Beständigkeit gegen Einwirkung von Chemikalien.
- (4) Gute Dimensionsstabilität; bei ungleichen Ausdehnungs koeffizienten von Gehäusewerkstoff und Leadframe be steht die Gefahr des Ablösens der Kontaktierung vom Chip oder der Umhüllung von den Beinchen, wodurch die Gefahr einer Wasserdampfdurchlässigkeit entlang den Beinchen gegeben ist.
- (5) Hohe Wärmeleitfähigkeit, damit die im integrierten Schaltkreis erzeugte Verlustwärme rasch wieder abge geben werden kann.
- (6) Selbstlöschende Eigenschaft.
- (7) Beständigkeit gegen Temperaturschwankungen zwischen - 65° C und + 200° C.
Um diese Anforderungen zu erfüllen, dürfen in der Ummante
lung keine Hohlräume (Lunker) entstehen. Lunkerfreiheit er
reicht man am einfachsten, indem man die integrierten Schalt
kreise mit Kunststoff unter entsprechend hohem Druck umman
telt. Dem steht jedoch entgegen, daß die integrierten
Schaltkreise sehr empfindlich sind. Insbesondere muß da
rauf geachtet werden, daß die extrem dünnen Leiterdrähte
(ihr Durchmesser beträgt meist weniger als 2,5 µm) während
des Ummantelns durch den fließenden Kunststoff nicht ver
weht werden oder gar abreißen. Beim Verwehen werden die
Leiterdrähte durch den fließenden Kunststoff deformiert,
so daß sie sich berühren oder sich so nahe kommen, daß
der Isolationswiderstand zwischen ihnen zu klein ist und
Kurzschlußgefahr besteht.
Es ist bekannt, das Ummanteln nach dem sogenannten Trans
ferverfahren (Transfer-Moulding) durchzuführen. Beim Trans
ferverfahren werden Leadframe-Abschnitte mit Chips darauf
in eine Form mit entsprechend angepaßten Hohlräumen einge
legt, in eine Kolben-Zylinder-Einheit wird die Formmasse
für die Ummantelung, ein mit Füllstoffen, insbesondere mit
Quarzmehl gefüllter Duroplast, in Form einer Tablette ein
gelegt, darin aufgeheizt und dann durch einen Kolben über
ein System von Angußkanälen in die Hohlräume der Form ge
drückt.
Bei diesem Verfahren wird unterschieden zwischen der
Fertigung auf Großwerkzeugen mit nur einem Transfer
zylinder (multi-cavity-system) und auf Kleinwerkzeugen
mit mehreren kleinen Transfer-Zylindern (multi-plunger
system). Das Fertigen mit Großwerkzeugen hat den Nach
teil, daß in ihnen, je größer sie sind, eine gleichmäßige
Füllung der Formenhohlräume kaum mehr möglich
ist und daß der Preßdruck nach dem am schwierigsten
zu erreichenden Hohlraum bemessen werden muß, so daß
die dem Transfer-Zylinder am nächsten liegenden Formen
hohlräume, die am leichtesten erreicht werden, mit dem
höchsten Druck beaufschlagt werden, was für die empfind
lichen integrierten Schaltkreise gefährlich ist. Außerdem
werden die Formen mit zunehmender Größe immer unge
nauer, so daß es immer schwieriger wird, die gewünschte
Maßhaltigkeit zu erreichen. Da die Anforderung - an die
Zuverlässigkeit und Maßhaltigkeit mit zunehmender Inte
grationsdichte und zunehmender Beinchendichte immer
größer wird, steht der aus Gründen der rationellen
Fertigung zu beobachtende Trend zur Vergrößerung der
Werkzeuge in kraßem Widerspruch zu den gesteigerten
Qualitätsanforderungen. Außerdem haben die großen
Werkzeuge den Nachteil, lange Nebenzeiten zu besitzen,
die beim Be- und Entladen durch den Zeitbedarf für das
Reinigen der großflächigen Werkzeuge und beim Bestücken
und Entleeren eines Einlegerahmens entstehen, welcher
dazu dient, mehrere Leadframe-Abschnitte gleichzeitig
aufzunehmen und gegenüber dem Werkzeug zu zentrieren.
Das Fertigen der Ummantelungen auf Kleinwerkzeugen mit
mehreren kleinen Transfer-Zylindern ermöglicht kürzere
Zykluszeiten, bessere Maßhaltigkeit und wegen der
kürzeren Anspritzwege eine bessere Beherrschung des
Ummantelungsvorganges. Der Aufbau einer mit mehreren
Transfer-Zylindern arbeitenden Spritzeinheit ist jedoch
sehr aufwendig, da für jeweils zwei bis vier Formenhohl
räume (Kavitäten) eine vollständige Einspritzeinheit
erforderlich ist, bestehend aus dem Zylinder, dem Kol
ben mit Hydraulik und Regelung sowie aus der automati
schen Beschickung des Zylinders mit der Formmasse in
Tablettenform.
Die Konstruktion der Werkzeuge, die Anordnung und Aus
legung der zahlreichen Spritzeinheiten und die Material
zufuhr werden vom herzustellenden Bauteil und vom ver
wendeten Trägerstreifen (Leadframe) bestimmt. Einfluß
größen sind dabei die Länge des Leadframe-Abschnitts,
die Anzahl der Bauteile pro Abschnitt, Teilungen, Ab
messungen des Leadframes und des Gehäuses, Materialge
wicht und Tablettengröße sowie Spritzgeschwindigkeit
und Spritzdruck. Bei einem Wechsel des Produktes muß
deshalb der komplette Block einschließlich der Spritz
einheiten ausgetauscht werden, was aufwendig ist.
Wenn sich auch durch das Transfer-Verfahren auf Klein
werkzeugen qualitativ ordentliche Bauteile herstellen lassen,
ist jedoch für größere Stückzahlen das Preis/Leistungs-Ver
hältnis äußerst ungunstig.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen
Weg aufzuzeigen, wie integrierte Schaltkreise in guter Quali
tät mit weniger Aufwand und preiswerter als bisher herge
stellt werden können.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren mit den im An
spruch 1 angegebenen Merkmalen und durch eine Vorrichtung
mit den im Anspruch 7 angegebenen Merkmalen. Vorteilhafte
Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen
Ansprüche.
Im Gegensatz zum Stand der Technik, bei welchem die Form
masse in Tablettenform zugeführt wird und deshalb nicht vor
zeitig abbinden kann, sind die Erfinder bei der vorliegen
den Erfindung das Wagnis eingegangen, die für das Ummanteln
von Chips üblicherweise verwendeten duroplastischen Nieder
druckformmassen, welche sehr reaktiv sind und deshalb rasch
abbinden, durch Spritzgießen zu verarbeiten. Das bietet
zahlreiche Vorteile:
Erstens bietet das Spritzgießen wesentlich mehr Möglichkei
ten der Automatisierung als das Transfer-Verfahren;
Zweitens ist die Materialzufuhr beim Spritzgießen viel leichter zu steuern als beim Transfer-Verfahren; während beim Transfer-Verfahren Tabletten vom genau benötigten Volumen zugeführt werden müssen und deshalb bei jedem Produktwechsel die Beschickungseinrichtung gewechselt werden muß, können bei einer Spritzgießvorrichtung ohne Änderungen in der eigentlichen Materialzuführeinrichtung unterschiedliche Volumina gespritzt werden;
Drittens wird beim Spritzgießen durch den Schneckenein zug und Aufschmelzung der Formmasse im Spritzgießzylin der unter Einwirkung der Plastifizierschnecke eine im Vergleich mit dem Transfer-Verfahren wesentlich größere thermische und strukturelle Homogenität der Formmasse erreicht, was für ein gleichmäßiges Fließen der Form masse in der Form vorteilhaft ist und zu entsprechend gleichförmigen, lunkerfreien Ummantelungen führt;
Viertens muß beim Übergang auf ein anderes Produkt ledig lich die eigentliche geteilte Form mit dem zugehörigen Angußverteiler ausgewechselt werden;
Fünftens ist dadurch ein rascher Werkzeugwechsel möglich, was eine flexiblere und damit kostengünstigere Fertigung erlaubt;
Sechstens ergibt sich durch die Anwendung des Spritzgieß verfahrens eine Verringerung der Zykluszeit, weil das Plastifizieren der Formmasse nicht im Transfer-Zylinder erfolgen muß, sondern die Formmasse bereits im Schnecken zylinder vorplastifiziert werden kann;
Siebtens lassen sich durch Anwendung des Spritzgießver fahrens das Fließverhalten der Formmasse in der Form ein facher und genauer steuern als beim Transfer-Verfahren, was für die Qualität der Ummantelungen, insbesondere ihre Maßhaltigkeit, sehr wichtig ist.
Zweitens ist die Materialzufuhr beim Spritzgießen viel leichter zu steuern als beim Transfer-Verfahren; während beim Transfer-Verfahren Tabletten vom genau benötigten Volumen zugeführt werden müssen und deshalb bei jedem Produktwechsel die Beschickungseinrichtung gewechselt werden muß, können bei einer Spritzgießvorrichtung ohne Änderungen in der eigentlichen Materialzuführeinrichtung unterschiedliche Volumina gespritzt werden;
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Viertens muß beim Übergang auf ein anderes Produkt ledig lich die eigentliche geteilte Form mit dem zugehörigen Angußverteiler ausgewechselt werden;
Fünftens ist dadurch ein rascher Werkzeugwechsel möglich, was eine flexiblere und damit kostengünstigere Fertigung erlaubt;
Sechstens ergibt sich durch die Anwendung des Spritzgieß verfahrens eine Verringerung der Zykluszeit, weil das Plastifizieren der Formmasse nicht im Transfer-Zylinder erfolgen muß, sondern die Formmasse bereits im Schnecken zylinder vorplastifiziert werden kann;
Siebtens lassen sich durch Anwendung des Spritzgießver fahrens das Fließverhalten der Formmasse in der Form ein facher und genauer steuern als beim Transfer-Verfahren, was für die Qualität der Ummantelungen, insbesondere ihre Maßhaltigkeit, sehr wichtig ist.
Um diese Vorteile zu erreichen, genügte es allerdings
nicht, lediglich das Spritzgießverfahren für die Ver
arbeitung der Niederdruckformmassen anzuwenden, es mußte
vielmehr in Kombination damit dafür gesorgt werden, daß
diese reaktiven Formmassen nicht bereits vor dem Aus
tritt aus der Düse soweit abbinden (vernetzen), insbe
sondere in der Zeit zwischen zwei Schüssen, daß sich
dann keine homogenen Ummantelungen ergeben, es vielmehr
sogar vorkommen kann, daß eine Kavität nicht vollständig
gefüllt wird oder eine in eine Kavität hineinbeförderte,
bereits vernetzte Partikel Anschlußdrähtchen des inte
grierten Schaltkreises verformt oder gar abreißt. Erfindungsgemäß
wird das dadurch verhindert, daß zwi
schen der Form und dem zugehörigen Angußverteiler auf
der einen Seite und der Spritzgießeinheit auf der an
deren Seite eine Heiß/Kalt-Trennung vorgenommen wird,
indem die Düse, die durch ihren zwangsweisen Kontakt mit
dem Angußverteiler notwendigerweise das heißeste Teil der
Spritzgießeinheit ist, gesondert temperiert und dadurch
auf einen Wert begrenzt wird, der unter der Temperatur der
Form und ihres Angußverteilers liegt; zweckmäßigerweise
wird die Düse auf eine Temperatur zwischen 70°C und 95°C,
vorzugsweise zwischen 80°C und 90°C temperiert, so daß es
in der Düse noch nicht zu einem nennenswerten Vernetzen
der Formmasse kommt. Die Aufgabe, die Formmasse auf eine
Temperatur zu bringen, bei der sie innerhalb weniger Sekun
den soweit abbindet, daß die Form geöffnet und das Pro
dukt ausgeworfen werden kann - diese Temperatur liegt bei
den üblicherweise verwendeten Niederdruckformmassen zwischen
160°C und 200°C - diese Aufgabe kommt anders als beim be
kannten Transfer-Verfahren nicht der Einspritzeinheit,
sondern im wesentlichen dem Angußverteiler zu, der deshalb
ebenso wie die Form, vorzugsweise durch einen gesonderten
Temperierkreis, temperiert wird.
Eine optimale Heiß/Kalt-Trennung zwischen dem Angußver
teiler und der Düse erreicht man, wenn man die Düse nicht
länger als unbedingt erforderlich in Berührung mit dem
Angußverteiler läßt, also nur während des eigentlichen
Einspritzvorganges und der gegebenenfalls erforderlichen
daran anschließenden Druckhaltezeit, wohingegen man die
Düse im übrigen vom Angußverteiler trennt und dadurch den
Wärmeübergang vom Angußverteiler auf die Düse unterbricht.
Das hat noch den weiteren Vorteil, daß die Reaktions
wärme, die beim Vernetzen der Formmasse freigesetzt wird,
nicht in die Düse zurückschlagen kann. Weiterhin ist es
vorteilhaft, die Düse oder wenigstens den Düsenkopf aus
einem Werkstoff mit schlechterer Wärmeleitfähigkeit zu
machen als den Angußverteiler, der üblicherweise aus
einem Edelstahl besteht. Weiterhin ist es vorteilhaft,
die relativ kalte Düse gegenüber dem heißen Angußver
teiler bereichsweise abzuschirmen, zum Beispiel durch
eine keramische Hülse.
Das Temperieren der Form, des Angußverteilers und auch
der Düse geschieht vorzugsweise durch eine zirkulierende
Flüssigkeit; im Fall des Angußverteilers und der Form
läßt sich auf diese Weise die für das rasche Vernetzen
erforderliche Wärme am schnellsten herantransportieren;
die Düse läßt sich durch eine zirkulierende Flüssigkeit
nach Bedarf sowohl erwärmen als auch kühlen und damit
auf einen hinreichend engen Temperaturbereich regeln.
Grundsätzlich kann die Düse direkt temperiert werden.
Einfacher ist es jedoch, sie indirekt zu temperieren,
insbesondere dadurch, daß die Halterung, in welcher
die Düse vorzugsweise verschiebbar gelagert ist, von
Kanälen durchzogen ist, in welchen eine Flüssigkeit
zirkuliert.
Für den Fall, daß trotzdem einmal Preßmasse in der Düse
vernetzt und sie zusetzt, z. B. in einer längeren Betriebs
pause, ist in der Düse vorzugsweise ein Stößel vorgesehen,
welcher bis zur Mündung vorgeschoben werden kann, um den
vernetzten Pfropfen herauszustoßen und die Düse zu reini
gen.
Bei konventionellen Systemen diente der Anguß bisher ledig
lich als meist überdimensionierter Versorgungskanal für
die Schmelze zu den Kavitäten ohne wesentliche rheologische
Steuerungsfunktionen zur Erreichung der optimalen Viskositäts
zustandes während des Füllvorganges. Ein wesentlicher Bestand
teil des neuen Konzepts besteht darin, das Fließen der
Schmelze und das Füllen der einzelnen Kavitäten durch das
Angußsystem in Verbindung mit der spritzgußanalogen Ein
spritzung gezielt zu steuern.
Konventionelle Großwerkzeuge sind mit Kavitätenblöcken auf
gebaut, welche jeweils zwei Lead Frames, einander längs
seits gegenüberliegend, aufnehmen. Die Angußkanäle der
Kavitätenblöcke werden über Angußkanäle von einem zentralen
Einspritzzylinder angespritzt.
In den Kavitätenblöcken werden die in einer Reihe beidseitig
vom Angußkanal liegenden Kavitäten von einem linear durch
gängigen Angußkanal in Reihe gefüllt. Je nach Fließweg werden
die Kavitäten dadurch unterschiedlich gefüllt.
Die optimale Ausnutzung der Spritzzeit mit den besten Fließ
bedingungen, zur gleichmäßigen und gleichzeitigen Füllung
aller Kavitäten kann nicht erreicht werden. Deshalb müssen
Preßmassen mit langen Verarbeitungszeiten verwendet werden,
wodurch die Zykluszeiten verlängert und die Systemleistung
verringert werden.
Durch den neuen Angußverteiler werden die einzelnen Kavitäten
eines Kavitätenblocks (insbesondere für jeweils zwei Lead
Frames) einzeln über einen balancierten Angußverteiler ange
spritzt. Daher ist über die Auslegung des Angußverteilers
eine optimale Steuerung des Füllprozesses für jede einzelne
Kavität möglich.
Die einzelnen Angußwege können in den Abmessungen minimiert
werden um durch ein Anspritzen unter hohem Druck eine rasche
Erwärmung der Preßmasse im Anguß und damit schnell eine
niedrige Viskosität der Preßmasse für den Formfüllvorgang zu
erreichen. Durch die kleinen Angußgeometrien wird der Abfall
der Pressmasse in den Angüssen reduziert.
Die Verteilkanäle im Angußverteiler, durch welche die Preß
masse in die Kavitäten fließt, sind vorzugsweise rechteckig
ausgebildet, am besten in einer Höhe von höchstens 1 mm und
mit einem Verhältnis von Breite zu Höhe von mindestens 3 : 1.
Solche flchen Kanäle begünstigen den Wärmeübergang vom
Angußverteiler auf die Formmasse und damit ein rasches Er
wärmen auf die Temperatur, die die Formmasse haben sollte,
wenn sie in die Kavitäten eindringt (zweckmäßigerweise
zwischen 160°C und 200°C).
Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung
liegt darin, daß man mit ihr auch thermoplastische Form
massen verarbeiten könnte. In diesem Fall würde die Düse
beheizt und die Form gekühlt. Ein Hersteller von inte
grierten Schaltkreisen hätte damit die Möglichkeit, die
Schaltkreise nach Wahl mit einer duroplastischen oder
thermoplastischen Umhüllung zu versehen. Bislang ist es
allerdings nicht üblich, integrierte Schaltkreise mit
einem thermoplastischen Werkstoff zu umhüllen.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den beige
fügten Zeichnungen dargestellt.
Fig. 1 zeigt eine erste Hälfte eines Spritzwerkzeuges
für integrierte Schaltkreise im Längsschnitt,
Fig. 2 zeigt die zweite Hälfte des Spritzwerkzeuges,
passend zu der in Fig. 1 dargestellten Hälfte,
im Längsschnitt,
Fig. 3 zeigt als Detail in einer Darstellung wie in
Fig. 1 in vergrößertem Maßstab die Düse des
Werkzeugs und ihren Umgebungsbereich,
Fig. 4 zeigt eine Ansicht des Angußverteilers des Werk
zeugs,
Fig. 5 zeigt den Schnitt V-V durch den Angußverteiler
gemäß Fig. 4,
Fig. 6 zeigt vergrößert die Ansicht zweier Kavitäten
der Spritzgießform, und
Fig. 7 zeigt die Abdichtung der Trennebene zwischen
einem die Kavitäten aufnehmenden Block und dem
zugehörigen Angußverteiler.
Die in Fig. 1 dargestellte Werkzeughälfte hat eine Grund
platte 1, eine auf dieser aufgespannte Temperierplatte 2,
eine an dieser anliegende und mit ihr lösbar verbundene
Formträgerplatte 3, auf welche mittels einer Montageplatte
4 zwei Teile 5 und 6 einer Gießform gehalten sind.
Die Grundplatte 1 ist dazu bestimmt, mit ihrer Rückseite
7 auf einer Spritzgießmaschine aufgespannt zu werden,
deren nicht dargestellter Schneckenzylinder in eine Düse
8 mündet, welche in einer zentralen Ausnehmung der Grund
platte 1, der Temperierplatte 2 und der Formträgerplatte
3 angeordnet ist. In der Grundplatte 1 ist eine Führungs
buchse 9 vorgesehen, in welcher ein am hinteren Ende der
Düse vorgesehener Kragen 10 verdrehsicher längsverschieb
lich geführt ist. In der Temperierplatte ist ein Führungs
ring 11 befestigt, welcher einen vorderen Abschnitt der
Düse 8 führt. Die Düse hat einen Kopf 12 mit balliger
Vorderseite, welcher über den Führungsring 11 vorsteht
und einer entsprechenden balligen Ausnehmung 13 in der
Montageplatte 4 gegenüberliegt. Zwischen dem Führungsring
11 und dem Kragen 10 befindet sich eine Druckfeder 11,
welche den Kragen 10 der Düse gegen einen rückwärtigen
Anschlag 15 drückt.
Die Düse 8 hat einen axial durchgehenden Kanal mit einem
engeren Abschnitt 8a im Kopf und einem weiteren Abschnitt
8b im daran anschließenden hinteren Teil der Düse.
Der Düsenkopf 12 besteht aus einer Titan-Aluminium-Legie
rung, z. B. TiA16V4 mit einem Wärmeleitwert von 6W/mK, die
ihm gegenüberliegende Montageplatte 4 besteht aus einem
Chrom-Nickel-Stahl mit einem Wärmeleitwert von 16W/mK.
Bei den Formteilen 5 und 6 handelt es sich um Leisten
(siehe Fig. 6), die durch seitliche Montageleisten 16
in einem Hinterschnitt der Montageplatte 4 gehalten und
durch Tellerfedern 17 gegen die Begrenzung des Hinter
schnitts gedrückt werden. Die Formteile 5 und 6 stehen
bei geöffneter Form geringfügig über die Vorderseite der
Montageplatte 4 vor und werden beim Schließen der Form
gegen die Wirkung der Tellerfedern 17 zurückgedrückt.
Die in Fig. 2 dargestellte gegenüberliegende Werkzeug
hälfte hat eine Grundplatte 21, eine auf dieser aufge
spannte Temperierplatte 22, einen mehrteiligen Form
trägerblock 23, welcher lösbar an der Temperierplatte
22 befestigt ist und an welcher seinerseits mit einer
Montageplatte 24 zwei Formteile 25 und 26 sowie zwischen
diesen ein Angußverteiler 27 aufgespannt ist. Der An
gußverteiler ist im Detail in den Fig. 4 und 5 dar
gestellt.
Auf der Vorderseite 28 der Montageplatte 24 befindet
sich eine Dichtung 29, welche den Bereich der Formteile
25 und 26 sowie des Angußverteilers 27 umgibt. Zum
Schließen der Form werden die beiden Werkzeughälften
gemäß Fig. 1 und Fig. 2 mit ihren Vorderseiten 28 und
29 zusammengefügt, so daß die Formteile 5 und 6 auf der
einen Seite mit den Formteilen 25 und 26 auf der gegen
überliegenden Seite zur Deckung gelangen. Dabei gelangen
auch die darin vorgesehenen Kavitäten 5a und 6a mit den
gegenüberliegenden Kavitäten 25a und 26a zur Deckung.
Der Angußverteiler (Fig. 4 und 5) hat in der Mitte,
dem Düsenkopf 12 gegenüberliegend, einen Sammelraum 30,
von welchem in entgegengesetzte Richtungen zwei Anguß
kanäle 31 und 32 ausgehen, die zu einem sternförmigen
Verteiler 33 bzw. 34 führen, von welchem je sechs Anguß
kanäle 35 bzw. 36 sternförmig ausgehen. In jedem der An
gußkanäle 31 bis 36 sowie im Sammelraum 30 befindet sich
wenigstens je eine Bohrung 37, welche sich rechtwinklig
zu den Angußkanälen quer durch den Angußverteiler hin
durch erstrecken und druckmittelbetätigte Auswerferstößel
38 aufnehmen, durch welche nach dem Spritzgießvorgang
das Angußteil ausgeworfen werden kann.
Die Angußkanäle haben einen rechteckigen Querschnitt,
sind relativ flach und durch etwas vorstehende Dicht
flächen 39 eingerahmt. Die Angußkanäle 31 bis 36 werden
durch die ebene Vorderseite des mittleren Abschnitts
der gegenüberliegenden Montageplatte 4 (Fig. 1) abge
deckt, wobei von der Mulde 13 ein Kanal 18 ausgeht und
mittig in den Sammelraum 30 mündet. Jeder der Anguß
kanäle 35 und 36 ist einer der Kavitäten 5a, 25a bzw. 6a,
26a zugeordnet. In jede der Kavitäten 25a und 26a mündet
ein Anschnitt 40, in welchen wiederum einer der Anguß
kanäle 35 bzw. 36 mündet (siehe Fig. 6 und 7).
Vier druckmittelbetätigte Auswerferstifte 41 münden auch
in jede der Kavitäten 25a und 26a in jener Werkzeughälfte
(Fig. 2), welche der Düse 8 gegenüberliegt. Die vier
Auswerferstößel 41 fußen auf einer gemeinsamen Grundplatte
42, welche durch einen Kurzhubkolben 43 verschoben werden
kann. In entsprechender Weise sind die im Angußverteiler
(Fig. 4) vorgesehenen Auswerferstößel 38 synchronisiert
(siehe Fig. 2).
Das Werkzeug ist von zahlreichen Kanälen durchzogen, die
der Temperierung dienen. In der Temperierplatte 2 (Fig. 1)
befinden sich Kanäle 43, mit denen die Düse 8 nach Bedarf
erwärmt oder gekühlt werden kann, um sie beispielsweise
auf einer Temperatur zwischen 80°C und 90°C zu halten. Im
mittleren Bereich der Montageplatte 4 befinden sich Kanäle
44, um diesen Bereich zu beheizen. In entsprechender Weise
befinden sich im gegenüberliegenden Angußverteiler Kanäle
45 (siehe Fig. 5), welche gemeinsam mit den Kanälen 44 den
Angußverteiler auf eine Temperatur von z. B. 160°C bis 200°
erwärmen. Weitere Kanäle 46 befinden sich in den Formteilen
5, 6, 25 und 26, um diese ebenfalls auf eine Temperatur
von z. B. 160°C bis 200°C zu erwärmen. Weitere Kanäle 47
befinden sich in der Trägerplatte 22, um diese Seite des
Werkzeugs von Grund auf zu erwärmen. In all den Kanälen
43 bis 47 zirkuliert eine Flüssigkeit, in den Kanälen
43 zweckmäßigerweise Wasser, in den übrigen Kanälen Öl.
Die in den Kanälen 43 bis 47 zirkulierenden Medien wer
den zweckmäßigerweise getrennt geregelt, um die ge
wünschten Wärmeverhältnisse optimal einstellen zu können.
Vorzugsweise wird auch die Temperierung der Formteile 5,
6, 25 und 26 getrennt geregelt, um die verschiedenen
Kavitäten möglichst gleichmäßig temperieren zu können.
Damit auch der Materialfluß zu den Kavitäten möglichst
gleichmäßig erfolgt, ist der Verlauf der Angußkanäle
im Angußverteiler (Fig. 4) so gewählt, daß vom Sammel
raum 30 annähernd gleich lange Wege zu den verschiedenen
Kavitäten 5a und 25a, 6a und 26a, führen.
Zu umhüllende integrierte Schaltkreise werden mit einem
Abschnitt des Leadframe, auf dem sie angeordnet sind,
passend in die Kavitäten des Werkzeugs eingelegt, wobei
die Seitenteile des Leadframe die Trennfuge 49 zwischen
dem Formteil 5 bzw. 6 und dem benachbarten Mittelteil der
Montageplatte 4 abdichten (siehe Fig. 7).
Nach dem Einlegen der Leadframes wird die Form geschlossen
und die Düse 8 gegen die Kraft der Feder 14 mit ihrem Kopf
12 in die gegenüberliegende Mulde 13 gedrückt und der Ein
spritzvorgang gestartet, indem eine Plastifizierschnecke,
die hinter der Düse 8 angeordnet ist, die Formmasse durch
die Düse 8 auspreßt. Die Formmasse tritt mit einer Tempera
tur von z. B. 80° bis 90° aus der Düse aus, gelangt in den
Angußverteiler 44 und wird durch diesen auf dem Weg in die verschiedenen
Kavitäten erwärmt, wobei sie durch die Beheizung des Anguß
verteilers und den flachen. Querschnitt der Angußkanäle sehr
rasch auf eine Temperatur zwischen 160°C und 200°C erwärmt
wird, bei welcher die Formmasse einerseits sehr gut fließt,
andererseits rasch beginnt zu vernetzen. Nach wenigen
Sekunden ist die Formmasse soweit vernetzt, daß die Form
geöffnet und die Leadframes mit den ummantelten integrierten
Schaltkreisen durch die Auswerferstößel 41 und 38 ausge
worfen werden können.
Sofort nach Beendigung des Einspritzvorganges wird auch die
Düse 8 durch die Feder 14 zurückgezogen in die in Fig. 1
dargestellte Position, so daß von dem heißen Mittelteil
der Montageplatte 4 keine Wärme mehr auf den Kopf 12 ge
leitet werden kann. Um darüberhinaus den Wärmeübergang auf
die Düse zu behindern, ist der Kopf 12 von einer Keramik
hülse 19 umgeben, welche ihn abschirmt.
Sollte zu Beginn eines Schusses aus der Düse zu stark ver
netztes, klumpiges Material austreten, so wird das im gegen
überliegenden Sammelraum 30 aufgefangen, aus welchem es
nach dem Schuß und dem daraufhin erfolgenden Öffnen des
Werkzeugs zusammen mit dem Anguß ausgeworfen wird.
Claims (20)
1. Verfahren zum Ummanteln von elektronischen Bauteilen,
insbesondere von integrierten Schaltkreisen, mit durch
Wärme aushärtenden duroplastischen Formmassen, insbesondere
Niederdruckformmassen, durch
Einlegen mehrerer auf einem Leadframe-Abschnitt angeordneter, zu ummantelnder Bauteile in eine geteilte Form mit einer entsprechenden Anzahl von Hohlräumen, die durch einen Anguß verteiler von einer gemeinsamen Spritzeinheit gespeist werden,
Schließen der Form,
Beheizen der Form auf eine Temperatur, bei welcher die Form masse abbindet,
Einspritzen der Formmasse, während die Form zugehalten wird,
Öffnen der Form und Auswerfen der Bauteile,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Formmasse unter Anwendung eines spritzgußanalogen Verfahrens eingespritzt wird durch eine Düse (8), deren Kopf (12) in den Angußverteiler (4, 27) mündet,
und daß die Düse (8) gesondert temperiert und ihre Temperatur dadurch auf einen Wert begrenzt wird, der unter der Temperatur der Form einschließlich ihres An gußverteilers (27) liegt.
Einlegen mehrerer auf einem Leadframe-Abschnitt angeordneter, zu ummantelnder Bauteile in eine geteilte Form mit einer entsprechenden Anzahl von Hohlräumen, die durch einen Anguß verteiler von einer gemeinsamen Spritzeinheit gespeist werden,
Schließen der Form,
Beheizen der Form auf eine Temperatur, bei welcher die Form masse abbindet,
Einspritzen der Formmasse, während die Form zugehalten wird,
Öffnen der Form und Auswerfen der Bauteile,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Formmasse unter Anwendung eines spritzgußanalogen Verfahrens eingespritzt wird durch eine Düse (8), deren Kopf (12) in den Angußverteiler (4, 27) mündet,
und daß die Düse (8) gesondert temperiert und ihre Temperatur dadurch auf einen Wert begrenzt wird, der unter der Temperatur der Form einschließlich ihres An gußverteilers (27) liegt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Düse (8) nur zum Einspritzen der Form
masse in Berührung mit dem Angußverteiler (4, 27) ge
bracht und nach erfolgtem Einspritzvorgang (Schuß) und
ggfs. erforderlichem Druckhalten vom Angußverteiler (4,
27) getrennt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn
zeichnet, daß sowohl die Form als auch die Düse
(8) oder deren Umgebung durch Flüssigkeit temperiert wer
den.
4. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die Düse (8) vom An
gußverteiler (4, 27) thermisch abgeschirmt wird.
5. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die Düse (8) auf
eine Temperatur zwischen 70°C und 95°C, vorzugsweise
zwischen 80°C und 90°C, temperiert wird.
6. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß der Angußverteiler
(4, 27) gesondert von der Form temperiert wird.
7. Vorrichtung zum Ummanteln von elektronischen Bau
teilen, insbesondere von integrierten Schaltkreisen,
mit einer Formmasse auf Kunststoffbasis, insbesondere
mit einer durch Wärme aushärtenden duroplastischen Nieder
druckformmasse,
mit einer geteilten Form (Fig. 1, Fig. 2) mit mehreren Hohlräumen (5a, 25a; 6a, 26a), welche durch einen Anguß verteiler (4, 27) aus einer gemeinsamen Quelle gespeist werden, die in den Angußverteiler (4, 27) mündet,
und mit Mitteln (44-47) zum Temperieren der Form und ihres Angußverteilers (4, 27),
dadurch gekennzeichnet, daß die Quelle eine Spritz gießvorrichtung ist, die mit einer Düse (8) in den An gußverteiler (4, 27) mündet,
und daß der Düse (8) eine gesonderte Temperiereinrich tung (43) zugeordnet ist, welche ihre Temperatur auf einen Wert begrenzt, der unter der Temperatur der Form ein schließlich ihres Angußverteilers (4, 27) liegt.
mit einer geteilten Form (Fig. 1, Fig. 2) mit mehreren Hohlräumen (5a, 25a; 6a, 26a), welche durch einen Anguß verteiler (4, 27) aus einer gemeinsamen Quelle gespeist werden, die in den Angußverteiler (4, 27) mündet,
und mit Mitteln (44-47) zum Temperieren der Form und ihres Angußverteilers (4, 27),
dadurch gekennzeichnet, daß die Quelle eine Spritz gießvorrichtung ist, die mit einer Düse (8) in den An gußverteiler (4, 27) mündet,
und daß der Düse (8) eine gesonderte Temperiereinrich tung (43) zugeordnet ist, welche ihre Temperatur auf einen Wert begrenzt, der unter der Temperatur der Form ein schließlich ihres Angußverteilers (4, 27) liegt.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet,
daß die Form und der Angußverteiler (4, 27) von
Kanälen (44-47) durchzogen sind, in welchen eine Temperier
flüssigkeit zirkuliert.
9. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet,
daß die Form und der Angußverteiler (4, 27) getrennte
Kanäle (44, 47; 43) zur Temperierung haben.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, da
durch gekennzeichnet, daß die Düse (8) in einer
Halterung (2, 9, 11) verschiebbar gelagert und dadurch
(ohne Demontage) vom Angußverteiler (4, 27) zurückziehbar
ist.
11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeich
net, daß die Halterung (2, 9, 11) der Düse (8) als
Temperiereinrichtung zugeordnet und zu diesem Zweck von
Kanälen (43) durchzogen ist, in welchen eine Flüssigkeit
zirkuliert.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 11, da
durch gekennzeichnet, daß die Angußkanäle (31-36)
des Angußverteilers (27) rechteckig sind.
13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeich
net, daß die Angußkanäle (31-36) ein Verhältnis
von Breite/Höhe von mindestens 3 : 1 haben.
14. Vorrichtung nach Anspruch 12 oder 13, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Angußkanäle (35, 36) höchstens
1 mm hoch sind.
15. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeich
net, daß in der Düse (8) ein bis zu ihrer Mündung
vorschiebbarer Stößel gelagert ist.
16. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeich
net, daß der Kopf (12) der Düse (8) aus einem Werk
stoff besteht oder damit beschichtet ist, dessen Wärmeleitfähig
keit geringer als die des Angußverteilers (4, 27) ist.
17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7-16, dadurch ge
kennzeichnet, daß den Hohlräumen (5a, 25a; 6a, 26a) der
Form im Angußverteiler (4, 27) individuelle Angußkanäle (35,
36) zugeordnet sind, und daß Gruppen von Angußkanälen (35,
36) von einem gemeinsamen Verteilerpunkt ausgehen, und daß
die Angußkanäle zur Erzielung eines hohen Druckverlustes in
der in ihr strömenden Formmasse einen kleinen Querschnitt und
eine große Länge haben, die groß ist gegen die mittlere lichte
Weite des jeweiligen Angußkanals.
18. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet,
daß die Länge mindestens zehn mal, vorzugsweise fünfzig
bis fünfhundert mal so groß ist wie die mittlere lichte Weite.
19. Vorrichtung nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekenn
zeichnet, daß jedem Verteilerpunkt eine eigene Düse
(8) zugeordnet ist.
20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 19,
dadurch gekennzeichnet, daß die Angußkanäle
so bemessen sind, daß die Füllbedingungen in den ver
schiedenen Hohlräumen der Form übereinstimmen.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE4414005A DE4414005C2 (de) | 1993-04-22 | 1994-04-20 | Verfahren zum Ummanteln von elektronischen Bauteilen |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE4313237 | 1993-04-22 | ||
DE4414005A DE4414005C2 (de) | 1993-04-22 | 1994-04-20 | Verfahren zum Ummanteln von elektronischen Bauteilen |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE4414005A1 true DE4414005A1 (de) | 1994-11-10 |
DE4414005C2 DE4414005C2 (de) | 2000-11-30 |
Family
ID=6486138
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Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE4414005A Expired - Fee Related DE4414005C2 (de) | 1993-04-22 | 1994-04-20 | Verfahren zum Ummanteln von elektronischen Bauteilen |
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Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE4414005C2 (de) |
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DE4414005C2 (de) | 2000-11-30 |
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Free format text: HINTERLECHNER, GERHARD, 75180 PFORZHEIM, DE |
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