DE4414005C2 - Verfahren zum Ummanteln von elektronischen Bauteilen - Google Patents

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 herausschauen.

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 gleich­ mässige 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. Ausser­ dem 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 größe­ re Stückzahlen das Preis/Leistungs-Verhältnis äußerst ungünstig.

Aus der US 4,318,686 A, aus der EP 0 68 614 B1, aus der DE 33 38 783 C1 ist es be­ kannt, zur Verhinderung des Vernetzens von wärmehärtenden Kunststoffen das Angußsystem oder spezielle Teile davon unter dem Temperaturniveau zu halten, welches eine Vernetzung weitestgehend ausschließt.

Aus der DE 19 61 819 C3 ist es bekannt, zur thermischen Entkopplung von Werk­ zeug und Einspritzeinheit letztere vom Werkzeug zurückzuziehen.

Aus der JP 61-106 217 ist es bekannt, die durch die Reibung des einzuspritzen­ den Materials beim Einspritzen hervorgerufene Temperaturerhöhung der Düse durch eine Kühlung derselben entgegenzuwirken.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Weg aufzuzeigen, wie integrierte Schaltkreise in guter Qualität mit weniger Aufwand und preiswerter als bisher hergestellt werden können.

Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren mit den im Anspruch 1 angegebe­ nen Merkmalen und durch eine Vorrichtung mit den im Anspruch 7 angegebenen Merkmalen. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der ab­ hängigen Ansprüche.

Im Gegensatz zum Stand der Technik, bei welchem die Formmasse in Tabletten­ form zugeführt wird und deshalb nicht vorzeitig abbinden kann, sind die Erfinder bei der vorliegenden Erfindung das Wagnis eingegangen, die für das Ummanteln von Chips üblicherweise verwendeten duroplastischen Niederdruckformmassen, welche sehr reaktiv sind und deshalb rasch abbinden, durch Spritzgießen zu ver­ arbeiten. Das bietet zahlreiche Vorteile:
erstens bietet das Spritzgießen wesentlich mehr Möglichkeiten der Automatisie­ rung 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.

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. Er­ findungsgemäss 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 flachen 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. TiAl6V4 mit einem Wärmeleitwert von 6 W/mK, die ihm gegenüberliegende Montageplatte 4 besteht aus einem Chrom-Nickel-Stahl mit einem Wärmeleitwert von 16 W/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.

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 vorstehendenen 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.

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 zehnmal, vorzugsweise fünfzig- bis fünfhundertmal 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.