DE69519259T2

DE69519259T2 - Verfahren zum harzversiegeln von halbleiterbauteilen

Info

Publication number: DE69519259T2
Application number: DE69519259T
Authority: DE
Inventors: Kazuhiko Asaumi; Katsuhiko Ikai; Teruo Nayuki; Hiroaki Shimizu; Isao Yabe; Masahiko Yoneyama
Original assignee: Citizen Watch Co Ltd
Current assignee: Citizen Watch Co Ltd
Priority date: 1994-01-13
Filing date: 1995-01-06
Publication date: 2001-05-17
Anticipated expiration: 2015-01-07
Also published as: TW268144B; US5783134A; EP0688650A4; EP0688650A1; WO1995019251A1; DE69519259D1; KR960700875A; EP0688650B1

Description

Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum dichten Einschließen einer Halbleitervorrichtung mit wärmehärtendem Harz, die eine Leiterplatte mit einem darauf montierten IC umfasst, und insbesondere ein Verfahren für eine Begrenzungsöffnung, das sich für eine Pressspritzform eignet, wodurch das Harz durch einen Plunger von unten zugeführt wird.

Beschreibung des Stands der Technik

In Harz eingeschlossene Halbleitervorrichtungen mit einer Vielzahl an Elektroden wurden in den letzten Jahren entwickelt, da das Montieren von IC-Chips in hoher Dichte immer mehr in den Vordergrund trat. Ein typisches Beispiel für eine solche Vorrichtung ist ein PGA (pin grid array). Das PGA besitzt eine Leiterplatte mit einem IC- Chip, der an einer der Oberflächen montiert und mit Harz dicht eingeschlossen ist, und eine Vielzahl an Stiften, die auf der anderen Oberfläche positioniert und mit dem IC- Chip verbunden sind. Obwohl das PGA den Vorteil aufweist, abnehmbar auf einer Platine installiert zu sein, besitzt es aufgrund des Vorhandenseins der Stifte eine beachtliche Größe, die schwer zu verkleinern ist.
Demzufolge wurde ein Pad Array Carrier (nachstehend als PAC bezeichnet), worin eine Lötfläche anstelle der Stifte vorgesehen ist, als kleine Halbleitervorrichtung entwickelt, die dicht mit Harz eingeschlossen ist, und das obige PGA ersetzt.
Das dichte Einschließen der Halbleitervorrichtung mit Harz birgt aber die Gefahr des Zerschneidens von Drähten aufgrund der schlechten Mobilität von geschmolzenem Harz. Thermoplastische Harze eignen sich für diese Anwendung nicht, da die Zuverlässigkeit der Dichtung nach der Herstellung unzulänglich ist. Daher werden wärmehärtende Harze verwendet, die gute Mobilität, hohe Formungspräzision und Zuverlässigkeit nachdem dichten Einschließen aufweisen.
Zum Formen eines wärmehärtenden Harzes setzte sich ein Seitenöffnungssystem für die harzbildende Metallform anstelle des Begrenzungsöffnungssystems durch.
Wenn ein wärmehärtendes Harz mittels des Seitenöffnungssystems geformt wird, wird ein abgedichteter Abschnitt 61 durch Füllen eines Hohlraums 55 mit wärmehärtendem Harz 58, das durch eine Öffnung 60 gelangte, gebildet (siehe Fig. 14). Nach dem Härten des wärmehärtenden Harzes 58 wird die obere Metallform 54 von der unteren Metallform 51 getrennt und ein IC-Modul 63 mit einem darauf ausgebildeten abgedichteten Abschnitt 61 gemeinsam mit dem Durchflussharz entfernt.
Wenn das IC-Modul 63 vom Durchflussharz getrennt wird, bildet sich - wie aus Fig. 15 ersichtlich - ein Öffnungsrest 64, der mit dem abgedichteten Abschnitt 61 verbunden ist. Es besteht allerdings das Problem, dass beim Entfernen des Öffnungsrests 64 ein Verdrahtungsmuster zerstört wird, Risse im den dicht eingeschlossenen Abschnitt bildenden Harz entstehen und die Oberfläche der Leiterplatte mit Harz verschmutzt wird, da das Harz aus dem Öffnungsabschnitt auf die Oberfläche der Leiterplatte rinnt und dort erhärtet.
Aus diesem Grund wurde das Begrenzungsöffnungssystem, das die mit dem Seitenöffnungssystem verbundenen Probleme lösen kann, entwickelt, um das PGA mit wärmehärtendem Harz zu formen.
Wenn jedoch das wärmehärtende Harz unter Verwendung einer Metallform des Begrenzungsöffnungssystems gebildet wird, neigt das Harz dazu, die Begrenzungsöffnung zu verstopfen. Um dieses Problem zu lösen, wird eine Metallform verwendet, die mit einem Durchfluss-Arretierstift versehen ist, um das Harz nach dem Formen von der Begrenzungsöffnung zu lösen.
Dieses Formungsverfahren wird nun unter Bezugnahme auf Fig. 16 erklärt.
Eine Leiterplatte 53, mit der ein IC 52 verbunden ist, wird zwischen eine obere Metallform (Montageplatte 80, Abstreifplatte 75 und Hohlraumblock 73), die auf eine bestimmte Temperatur, z. B. etwa 165ºC, erhitzt wird, und eine untere Metallform (bewegliche Seitenplatte 71) gesetzt. Eine wärmehärtende und auf eine bestimmte Temperatur erhitzte Harztablette 81 wird von einem Tiegel 82 eines Plungers P in einen Angussabschnitt 76 geführt. Danach wird bewirkt, dass das wärmehärtende Harz vom Angussabschnitt 76 durch einen seitlichen Durchflussabschnitt 77 und einen Öffnungsabschnitt 79 eines vertikalen Durchflussabschnitts 78 in einen Hohlraum 74 fließt, indem der Plunger P gedrückt wird.
Nachdem das wärmehärtende Harz in die Metallform gefüllt und über eine bestimmte Wärmeaushärtzeit gehalten wird, z. B. etwa 90 Sekunden, wird die Form geöffnet und ihr Eingriff mit dem Durchflussharz gelöst. Wie aus Fig. 17 ersichtlich, werden die Abstreifplatte 75 und der Hohlraumblock 73 getrennt, und um das Durchflussharz um einen Anschlagabschnitt 84 des Durchfluss-Arretierstifts 83 abzuziehen, wird das Durchflussharz im Öffnungsabschnitt 79 aus dem PAC, dem geformten Harzprodukt, geschnitten. Als nächstes wird das Durchflussharz, bestehend aus einem Anguss 86, einem seitlichen Durchfluss 87 und einem vertikalen Durchfluss 88, vom Anschlagabschnitt 84 des Durchfluss-Arretierstifts 83 in axialer Richtung der Stifte mittels Bewegung der Abstreifplatte in Richtung des Pfeils F entfernt. Anschließend wird die Form entlang der Trennlinie 72 geöffnet, um das Produkt PAC zu entfernen.
Wenn jedoch bei diesem Harzformungsverfahren die Form geschlossen wird, wird Druck an die Deckfläche der Leiterplatte 53 im Hohlraumblock 73 angelegt und zu diesem Zeitpunkt die Leiterplatte 53 beschädigt, da sie durch den Hohlraumblock 73 und die untere Metallform 71 stark gedrückt wird, wenn die Leiterplatte 53 dicker als die Tiefe eines vertieften Abschnitts 71a ist, der in der unteren Metallform 71 ausgebildet ist. Wenn hingegen die Leiterplatte 53 dünner als die Tiefe des vertieften Abschnitts 71a ist, entsteht zwischen dem Hohlraumblock 73 und der Leiterplatte 53 eine Öffnung, sodass aus dieser Öffnung Harz austritt und ein Grat erzeugt wird. Um dies zu vermeiden, müssen die Dimensionen der Leiterplatte 53 extrem präzise sein.
Um daher hinsichtlich der Dimensionen der Leiterplatte 53 große Variationen zu vermeiden, wurde ein Harzformungsverfahren unter Verwendung der in Fig. 18 gezeigten Form entwickelt.
Bei diesem Harzformungsverfahren wird die Leiterplatte 53 montiert und durch einen Führungsstift 42 eines mit Energie beaufschlagten Drückerabschnitts 61 der unteren Metallform 71 befestigt. Der mit Energie beaufschlagte Drückerabschnitt 61 wird durch eine zusammengedrückte Schraubenfeder 60 mit Energie beaufschlagt, um gegen die Hinterfläche der Leiterplatte 53 zu drücken.
Selbst wenn zu diesem Zeitpunkt die Tiefe eines vertieften Abschnitts 61 des mit Energie beaufschlagter Drückerabschnitts 61 geringer ist als die Dicke der Leiterplatte 53 und die Deckfläche des mit Energie beaufschlagten Drückerabschnitts 61 von der Bodenfläche des Hohlraumblocks 73 beabstandet ist, kann die Variation der Dicke der Leiterplatte 53 absorbiert werden, und die Deckfläche der Leiterplatte 53 haftet an der Bodenfläche des Hohlraumblocks 73 an, sodass das Harz nicht aus dem Hohlraum 74 austritt, wenn die Wirkungsweise des mit Energie beaufschlagten Drückerabschnitts 61 auf einem Gleitabschnitt 62 nicht beeinträchtigt ist.
Im Gleitabschnitt 62 kommt es jedoch leicht zum Anbacken des mit Energie beaufschlagten Drückerabschnitts 61, da die Form zuvor beim dichten Einschließen in Harz erhitzt wurde. Wenn dieses Anbacken des mit Energie beaufschlagten Drückerabschnitts 61 eintritt, wird das Gleiten verhindert, und der Druck auf die Leiterplatte 53 ist unzureichend. Aufgrund dieser Tatsache entsteht ein Spalt zwischen der Leiterplatte 53 und dem Hohlraumblock 73, sodass das Harz austritt und ein Grat gebildet wird. Das Anbacken des Gleitabschnitts 62 kann verhindert werden, wenn der Freiraum des Gleitabschnitts 62 vergrößert wird, doch wenn der Freiraum vergrößert wird, kann die Präzision der Position zum dichten Einschließen in Harz des Gleitabschnitts 62 nicht sichergestellt werden.
Zum Zeitpunkt des Aufnehmens der Leiterplatte 53 beim Montieren und Abmontieren des Produkts PAC ist außerdem eine spezielle Adsorptionsunterlage erforderlich, da es aufgrund des beschränkten Raums notwendig ist, eine Störung durch den nach oben gerichteten Ladeabschnitts des IC zu vermeiden.
Außerdem haftet der PAC beim Öffnen der Form leicht an der Seite des Hohlraumblocks 73 an. Daher ist es schwierig, den PAC zu entfernen, und es ist für einen Zyklus der Harzformung zusätzliche Zeit erforderlich.
Da sich der Hohlraum 74 unterhalb des vertikalen Durchflussabschnitts 78 befindet, dringt verbleibendes Harz 85, das gebildet wird, wenn das Durchflussharz im Öffnungsabschnitt 79 weggeschnitten und die Form gesäubert wird, in den Öffnungsabschnitt 79 und den Hohlraum 74 ein, wie dies aus Fig. 17 ersichtlich ist. Aus diesem Grund ergeben sich verschiedene Probleme, z. B. das unvollständige Einfüllen des Harzes in den Hohlraum 74 im nächsten Zyklus sowie das Verbiegen, Abschneiden und Berühren des Verbindungsdrahts infolge des in den Hohlraum eingedrungenen gehärteten Restharzes.
FR-A-2628263 zeigt ein Seitenfüllverfahren zum Einkapseln eines IC. Alle Ausführungsformen zeigen das Formen mit nach oben gerichtetem IC, doch eine einzige zitierte Publikation des Stands der Technik beschreibt das Formen mit nach unten zeigendem IC und bespricht dessen Nachteile.
JP-63-183824 offenbart das Seitenfüllformen eines von einer Feder getragenen, nach oben gerichteten IC.
Es ist somit ein Ziel der Erfindung, ein Verfahren zum dichten Einschließen einer Halbleitervorrichtung in Harz bereitzustellen, worin eine Leiterplatte, auf der ein IC montiert ist, so eingesetzt ist, dass der IC in einem Hohlraum in einer unteren Metallform nach unten gerichtet ist und wärmehärtendes Harz von unterhalb des Hohlraums zugeführt wird, worin kein unzureichendes Einfüllen des Harzes infolge von Restharz und keine Beschädigung der Drähte eintreten und worin die Leiterplatte mittels Adsorption auf einer flachen Rückenfläche der Leiterplatte montiert und abmontiert wird, sodass mehrere Halbleitervorrichtungen unter Einsatz eines Allzweck-Absorptionskissens o. dgl. aufgegriffen werden können, was hohe Produktivität gewährleistet.
Ein weiteres Ziel der Erfindung ist die Bereitstellung eines Verfahrens zum dichten Einschließen in Harz, wodurch es ermöglicht wird, eine hochqualitative Halbleitervorrichtung mit hoher Zuverlässigkeit zu erzeugen und erwartete Probleme zu lösen, z. B. das unzulängliche Fließen des Harzes und das nicht zufrieden stellende Befüllen des Hohlraums, indem ein so genanntes Bodenplungerverfahren zum Einsatz kommt, bei dem wärmehärtendes Harz von unterhalb des Hohlraums zugeführt wird.
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum dichten Einschließen einer Halbleitervorrichtung in Harz gemäß Anspruch 1.
Aufgrund der Erfindung ist es möglich, das unvollständige Einfüllen des Harzes infolge der Gegenwart von Restharz zu verhindern und Beschädigung der Drähte auszuschalten, sodass die Zuverlässigkeit erhöht wird. Ferner kann ein Allzweck-Absorptionskissen zum Montieren und Abmontieren der Leiterplatte verwendet werden.
Im erfindungsgemäßen Verfahren des dichten Einschließens einer Halbleitervorrichtung in Harz wird eine Formungsvorrichtung verwendet, die eine Vielzahl an Tiegeln, Durchflüssen, Begrenzungsöffnungen und Hohlräumen aufweist, wobei die Vielzahl an Tiegeln in einer fast geraden Linie und die Hohlräume in gleichen Abständen auf beiden Seiten jedes Tiegels angeordnet sind, um den Schaltkreis in Harz einzuschließen. Ferner korrespondiert jeder IC einer Vielzahl an auf einer Leiterplatte montierten ICs mit den Hohlräumen und wird in ihnen montiert, welche Hohlräume an einer Seife jedes Tiegels montiert sind; dann wird die Leiterplatte dicht in Harz eingeschlossen.
In der Folge ist im erfindungsgemäßen Verfahren das dichte Einschließen in Harz mittels eines "Multiplungers" möglich; dieser erlaubt das Aufgreifen einer Vielzahl an in Harz eingeschlossenen Halbleitervorrichtungen, wodurch die Produktivität verbessert wird.
Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren zum dichten Einschließen einer Halbleitervorrichtung in Harz kann ein Plunger dazu dienen, Druck auf eine von einem Tiegel zugeführte Harztablette auszuüben. Wenn die obere Metallform und die untere Metallform geschlossen sind, wird die Harztablette vom Tiegel zugeführt, sodass das obere Ende der Harztablette mit der Deckfläche des Angussabschnitts der unteren Metallform in Kontakt kommt. In diesem Zustand wird der Plunger nach einer bestimmten Vorerhitzungszeit gedrückt, um das geschmolzene Harz in den Hohlraum einfließen zu lassen und die Leiterplatte dicht einzuschließen.
Zu diesem Zeitpunkt wird während eines ersten Zeitabschnitts Druck an den Plunger angelegt, bis das erweichte Harz fast das Innere des Durchflussabschnitts füllt, und auch während eines zweiten Zeitabschnitts, in dem das Harz in den Hohlraum fließt, wird Druck an den Plunger angelegt, wobei der erste Zeitabschnitt bedarfsgemäß kürzer als der zweite Zeitabschnitt ist, um die Leiterplatte dicht in Harz einzuschließen.
Dank der Erfindung erweicht die Harztablette einheitlich und mit hohem Wirkungsgrad, und das erweichte Harz fließt rasch und problemlos durch den Durchfluss und in den Hohlraum. Dies verhindert das unvollständige Befüllen des Hohlraums, das Entstehen von Drahtfluss und das Brechen des Angusses, sodass es möglich ist, eine hochqualitative Halbleitervorrichtung zu erzeugen.
Außerdem ist in der erfindungsgemäßen in Harz eingeschlossenen Halbleitervorrichtung die Trennlinie des Hohlraums über einen Zeitraum während des ersten Zeitabschnitts geöffnet und während des zweiten Zeitabschnitts normalerweise geschlossen, wenn die Leiterplatte, auf der die ICs montiert sind, dicht in Harz eingeschlossen wird. Dann wird die Trennlinie des Hohlraums über den gesamten ersten Zeitabschnitt geöffnet, während dessen das erweichte Harz fast das Innere des Durchflusses füllt.
In der Folge kann gemäß dem Verfahren der Erfindung die im Hohlraum unter Druck stehende Luft aus der Form entweichen. Daher entstehen in der Halbleitervorrichtung, auf der sich das Harz ausbildet, keine Blasen, Grate o. dgl., wodurch eine sehr zuverlässige Halbleitervorrichtung mit ansprechendem Aussehen geschaffen wird.

KURZE BESCHREIBUNG DER ABBILDUNGEN

Fig. 1 ist eine Schnittansicht der wesentlichen Teile einer Ausführungsform einer Metallform, die bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens verwendet wird.
Fig. 2 ist eine perspektivische Ansicht des in Fig. 1 gezeigten Hohlraumblocks.
Fig. 3(a) ist eine Schnittansicht einer Leiterplatte mit darauf montiertem IC; Fig. 3(b) ist eine Schnittansicht des in Fig. 2 dargestellten Hohlraumblocks.
Fig. 4 ist eine Draufsicht, welche die Beziehung zwischen dem Durchflussharz und dem Durchfluss-Arretierstift sowie dem Durchfluss-Arretierungslösestift veranschaulicht.
Fig. 5 ist eine Schnittansicht zur Erklärung der Funktionsweise, wenn das Durchflussharz entfernt ist.
Fig. 6 ist eine Draufsicht zur Erklärung der Positionsbeziehung zwischen einem Tiegel und dem Hohlraumblock in der Form.
Fig. 7 ist eine perspektivische Ansicht des Zustands des Durchflussharzes, wenn es mittels der Form von Fig. 6 dicht eingeschlossen ist, sowie des Plungers.
Fig. 8 ist eine perspektivische Ansicht eines Beispiels für nicht zufrieden stellende Produkte, die je nach dem Zufuhrmodus des Harzes erzeugt werden könnten.
Fig. 9 ist eine Ansicht der Beziehung zwischen einem Angussabschnitt und dem Plunger zur Erklärung des Zufuhrmodus des Harzes.
Fig. 10 ist ein Zeitdiagramm zur Erläuterung des Zufuhrmodus des Harzes.
Fig. 11 ist eine Ansicht, aus der die Form des Angussabschnitts zur Regulierung des Harzflusses ersichtlich ist.
Fig. 12 ist eine perspektivische Ansicht eines Beispiels für nicht zufrieden stellende Produkte, die je nach dem Zufuhrmodus des Harzes erzeugt werden könnten.
Fig. 13 ist eine Schnittansicht zur Erklärung des Zufuhrmodus des Harzes während der Extraktion von Druckluft.
Fig. 14 ist eine Schnittansicht zur Erläuterung des Verfahrens zum Formen einer Halbleitervorrichtung mittels des herkömmlichen Seitenöffnungsverfahrens.
Fig. 15 ist eine perspektivische Ansicht einer gemäß dem Verfahren von Fig. 14 ausgebildeten Halbleitervorrichtung.
Fig. 16 ist eine Schnittansicht zur Erklärung des Verfahrens zur Formung der Halbleitervorrichtung mittels des herkömmlichen Begrenzungsöffnungsverfahrens.
Fig. 17 ist eine Schnittansicht zur Erläuterung des Verfahrens zum Wegschneiden von Durchflussharz aus Formteilen im Formungsverfahren von Fig. 16.
Fig. 18 ist eine Schnittansicht zur Erklärung des Verfahrens zum Formen einer Halbleitervorrichtung mittels des herkömmlichen Begrenzungsöffnungsverfahrens, das eine Verbesserung gegenüber dem Verfahren von Fig. 16 darstellt.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFORMEN

Es folgt eine Erklärung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die Abbildungen.
Als erstes wird eine Metallform zur Durchführung des Harzeinschlussverfahrens der Erfindung unter Bezugnahme auf Fig. 1 bis 3 erklärt.
Wie aus Fig. 1 ersichtlich, umfasst diese Metallform eine obere Metallform 1 und eine untere untere Metallform 2. Die obere Metallform 1 umfasst eine Montageplatte 7 mit fixierter Seite, ein Wärmeisolierelement 8, das verhindert, dass Wärme die Montageplatte 7 mit fixierter Seite erreicht, und eine Formplatte 5 mit fixierter Seite. Die untere Metallform 2 umfasst eine erste Formplatte 10 mit beweglicher Seite, eine zweite Formplatte mit beweglicher Seite 14 sowie eine Aufnahmeplatte mit beweglicher Seite, einen Abstandhalter und eine Montageplatte mit beweglicher Seite (keines dieser Elemente ist in der Abbildung zu sehen), die in dieser Reihenfolge mit dem unteren Abschnitt der zweiten Formplatte 14 mit beweglicher Seite kombiniert sind. Eine Leiterplatte 9, auf der ein IC 15 montiert ist, ist mit einem Positionierungsführungsloch 9a versehen, wie dies aus Fig. 3 ersichtlich ist.
Der mit Energie beaufschlagte Drückerabschnitt 3 besitzt eine ebene Oberfläche, die Druck auf die Hinterfläche der Leiterplatte 9 ausübt, und wird auf der Formplatte 5 mit fixierter Seite gehalten, um im Gleitabschnitt 4 zu gleiten. Die zusammengedrückte Schraubenfeder 6, die als Energiebeaufschlagungsmittel dient, um Druck auf den mit Energie beaufschlagten Drückerabschnitt 3 auszuüben, ist im Wärmeisolierelement 8 untergebracht. Ein Federelement wie z. B. eine Plattenfeder oder ein elastisches Element wie z. B. synthetischer Gummi o. dgl. kann anstelle der zusammengedrückten Schraubenfeder 6 als Energiebeaufschlagungsmittel dienen.
Der in Fig. 2 und 3(b) gezeigte Hohlraumblock ist kassettenartig und besitzt einen trapezförmigen Querschnitt; er ist einsetzbar und in ungehindert entfernbarer Weise in der ersten Formplatte 10 mit beweglicher Seite positioniert. Ein vertiefter Abschnitt 13a, der dünner als die Leiterplatte 9 ist, ist im Hohlraumblock 13 ausgebildet. Ein Paar Führungsstifte 12, die mit dem Hohlraum korrespondieren, der als IC- Dichtungsabschnitt dient, ist an drei Standorten am vertieften Abschnitt 13a angeordnet.
Wie aus Fig. 1 ersichtlich ist der Durchflussabschnitt 18 (18a, 18b, 18c, 18d) ein Harzdurchflussdurchgang, der durch die erste Formplatte 10 mit beweglicher Seite und die zweite Formplatte 14 mit beweglicher Seite gebildet wird. Der Durchflussabschnitt 18 umfasst den Angussabschnitt 18a, in den eine Harztablette 19 eingebracht wird, den seitlichen Durchflussabschnitt 18b, der sich radial vom Angussabschnitt 18a erstreckt, den vertikalen Durchflussabschnitt 18c, der vom seitlichen Durchflussabschnitt 18b zum Hohlraum 11 führt, und den Öffnungsabschnitt 18d.
Der Öffnungsabschnitt 18d ist eine Harzeinfüllöffnung für den Hohlraum 11, der sich am oberen Ende des vertikalen Durchflussabschnitts 18c befindet, der den Hohlraum 11 und den seitlichen Durchflussabschnitt 18b (unterhalb des Hohlraums 11 angeordnet) verbindet.
Der Tiegel 21 ist am Mittelpunkt der zweiten Formplatte 14 mit beweglicher Seite angeordnet, um den Plunger 20 zu führen, der Druck an die Harztablette 19 anlegt.
Der Durchfluss-Arretierstift 22 ist an der zweiten Formplatte 14 mit beweglicher Seite befestigt. Ein Kerbabschnitt 22a, der in einem Abschnitt der Außenperipherie des Durchfluss-Arretierstifts 22 geöffnet ist, schneidet den seitlichen Durchflussabschnitt 18b, bildet einen Teil der Seitenwand des seitlichen Durchflussabschnitts 18b und wird ein Anschlagabschnitt für das im Durchflussabschnitt 18 gehärtete Durchflussharz.
Im Fall einer Metallform, in der Hohlräume an sechs Stellen um den Angussabschnitt 18a ausgebildet sind, ist der Kerbabschnitt 22a, welcher der Anschlagabschnitt für den Durchfluss-Arretierstift 22 ist, in die gleiche Drehrichtung (E) gewandt (zentriert um den Angussabschnitt 18a), wie dies aus Fig. 4 ersichtlich ist.
Der Durchfluss-Arretierungslösestift 23 ist so vorgesehen, dass er in die zweite Formplatte 14 mit beweglicher Seite eingreift und aus dem Inneren des Bodens des Abstandhalters ragt. Ein Abschnitt 23a mit geneigter Oberfläche am vorderen Ende des Stifts 23 ist positioniert, um mit jedem Durchfluss-Arretierstift 22 des Durchflussabschnitts 18 zu korrespondieren, sodass der Abschnitt 23a mit geneigter Oberfläche einen Teil einer Seitenwand auf jener Seite bildet, wo der Durchfluss-Arretierstift 22 in Eingriff genommen wird. Ein Auswurfstift für die Metallform kann als Durchfluss- Arretierungslösestift 23 verwendet werden. In einem solchen Fall ist es nicht notwendig; den Durchfluss-Arretierungslösestift unabhängig vom Auswurfstift für die Metallform vorzusehen, sodass eine komplizierte Metallform vermieden wird.
Ein Führungspfosten 24 führt die obere Metallform 1 und die untere Metallform 2. Eine Trennlinie 25 ist zwischen der oberen Metallform 1 und der unteren Metallform 2 vorgesehen.
Zwei Hohlraumblöcke 13 sind punktsymmetrisch in Bezug auf den Angussabshnitt 18a und senkrecht in Bezug auf den Querschnitt angeordnet, sodass sie eine Wandfläche der ersten Formplatte 10 mit beweglicher Seite (in der Abbildung nicht zu sehen) oder einen Anschlag in Form eines Stifts berühren, und werden gleichzeitig durch Anziehen von Bolzen eines Elements 26 zwischen den zwei Hohlraumblöcken 13 montiert (siehe Fig. 1). In der Folge wird der Harzbeförderungsweg, der nahtlos ist und keinen Unterschnitt aufweist, ohne Lücken vom vertikalen Durchflussabschnitt 18c der ersten Formplatte 10 mit beweglicher Seite bis zum Öffnungsabschnitt 18d des Hohlraumblocks 13 gebildet.
Es folgt eine Erklärung einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens zum dichten Einschließen der erfindungsgemäßen Halbleitervorrichtung in Harz unter Verwendung einer Form mit der oben beschriebenen Struktur.
Zunächst wird eine auf eine bestimmte Temperatur, z. B. etwa 165ºC, erhitzte Metallform geöffnet. Nach dem Einbau der Leiterplatte 9 in den Hohlraumblock 13 der unteren Metallform 2 durch Zusammenpassen des Führungslochs 9a und des Führungsstifts 12, sodass der IC 15 nach unten gerichtet ist, wird die Form geschlossen, sodass der mit Energie beaufschlagte Drückerabschnitt 3 der oberen Metallform 1 gegen die hintere Fläche der Leiterplatte 9 drückt.
Die Metallform, die aus der ersten Formplatte 10 mit beweglicher Seite und der zweiten Formplatte 14 mit beweglicher Seite besteht, wird geöffnet und eine vorerhitzte wärmehärtende Epoxyharztablette 19 aus dem Tiegel 21, der in der unteren Metallform 2 ausgebildet ist, eingesetzt. Als nächstes wird die Metallform geschlossen und durch Drücken des Plungers 20 Druck angelegt. In der Folge wird das geschmolzene Epoxyharz mittels Druck aus dem Angussabschnitt 18a unterhalb des Plungers 20 über den seitlichen Durchflussabschnitt 18b, den vertikalen Durchflussabschnitt 18c und den Öffnungsabschnitt 18d in den Hohlraum 11 eingefüllt, sodass der IC 15 dicht in Harz eingeschlossen ist.
Da auf diese Weise das Harz aus dem im Boden des Hohlraums 11 ausgebildeten Durchflussabschnitt 18 in den Hohlraum 11 eingefüllt wird, tritt kein verbleibendes Harz, das erzeugt wird, wenn es im Öffnungsabschnitt 18d abgeschnitten oder wenn die Metallform gereinigt wird, in den Hohlraum 11 ein. Daher treten Probleme wie unzureichendes Befüllen und Bruch oder Beschädigung des Bindedrahts infolge von Verstopfung mit Restharz nicht auf.
Nachdem das wärmehärtende Harz eingefüllt und über eine bestimmte Wärmehärtzeit von z. B. etwa 90 Sekunden gehalten wurde, werden die erste Formplatte 10 mit beweglicher Seite und die zweite Formplatte 14 mit beweglicher Seite geöffnet und das Durchflussharz, das auf der Seite der zweiten Formplatte 14 mit beweglicher Seite verbleibt, vom im Öffnungsabschnitt gebildeten Harz mittels der Wirkung der Durchflussarretierung des Durchfluss-Arretierstifts 22 getrennt. In diesem Fall wird das in den seitlichen Durchflussabschnitt 18b eingefüllte seitliche Durchflussharz mittels des Anschlagabschnitts 22a des Durchfluss-Arretierstifts 22 zuverlässig auf der Seite der zweiten Formplatte 14 mit beweglicher Seite gehalten.
Wenn dann der Durchfluss-Arretierungslösestift 23, der ein Mittel zum Hinausdrücken des Durchflussharzes ist, nach außen gedrückt wird (siehe Fig. 5), drückt der auf dem Durchfluss-Arretierungslösestift 23 ausgebildete Abschnitt 23a mit geneigter Oberfläche gegen das seitliche Durchflussharz 28b, wodurch - wie aus Fig. 4 ersichtlich - Drehkraft auf das Durchflussharz 28b in Pfeilrichtung E ausgeübt wird, die um den Anguss 18a herum zentriert ist. Der Eingriff zwischen dem Durchflussharz 28b und dem Anschlagabschnitt 22a des Durchfluss-Arretierstifts 22 wird dadurch gelöst. Anschließend wird das Durchflussharz 28b durch einen Roboter, der in der Abbildung nicht zu sehen ist, entnommen.
Auf diese Weise kann das Durchflussharz 28 zuverlässig und problemlos entfernt werden.
Als nächstes werden die obere Metallform 1 und die untere Metallform 2 entlang der Trennlinie 25 geöffnet, um die Halbleitervorrichtung, das dicht in Harz eingeschlossene Produkt, zu entfernen. Die Halbleitervorrichtung befindet sich oben auf der hinteren Oberfläche der Leiterplatte 9 und besitzt eine flache Form; daher kann es leicht mit einem Absorptionsmittel wie etwa einer Allzweck-Absorptionsunterlage, gegebenenfalls durch Anlegen eines leichten Luftstrahls, entfernt werden. Da die flache hintere Fläche der Leiterplatte oben angeordnet ist, selbst wenn die Leiterplatte 9 am Führungsstift 12 des Hohlraumblocks 13 montiert ist, ist der Vorgang einfach.
Die Entfernung der Halbleitervorrichtung kann auch vor der Entfernung des Durchflussharzes erfolgen.
Außerdem kann das Durchflussharz ohne Verwendung des Durchfluss-Eingrifflösestifts entfernt werden, z. B. indem der Aufnahmeroboter mit einem Paar paralleler Stäbe in Greiferkonfiguration versehen wird, sodass der vertikale Durchfluss des Durchflussharzes gehalten und Drehkraft auf das Durchflussharz ausgeübt werden kann.
Der Freiraum zwischen dem mit Energie beaufschlagten Drückerabschnitt 3 und der Formplatte 5 mit fixierter Seite im Gleitabschnitt 4 kann vergrößert werden, da dies keinen Einfluss auf die Präzision der Dichtungsposition hat. Der Betrieb des Gleitabschnitts 4 ist mit keinerlei Problemen verbunden, da durch das Erhitzen während des Formens kein Anbacken eintritt, sodass ein wirkungsvolles Pressen der Leiterplatte 9 sichergestellt ist. Selbst wenn die Dicke variiert und sich die Dimensionen der Leiterplatte 9 verändern, insbesondere die Dicke der Leiterplatte, wird eine solche Variation bzw. Veränderung absorbiert, und es treten keine Grate auf. Da die Oberfläche des mit Energie beaufschlagten Drückerabschnitts 3, die mit der Leiterplatte 9 in Kontakt steht, flach sein kann, kann ungeachtet der Art der Leiterplatte 9 eine gängige Form verwendet werden. Die zusammengedrückte Schraubenfeder 6, die das Energiebeaufschlagungsmittel ist, befindet sich in der Wärmeisolierkammer 8, sodass sie durch die Wärme während des Formens nicht beeinträchtigt und ihre Funktionsfähigkeit über einen langen Zeitraum aufrechterhalten werden kann.
Die kassettenartigen Hohlraumblöcke 13 können drei Leiterplatten aufnehmen. Es ist möglich, auf einer größeren Anzahl an Leiterplatten montierte ICs 15 gleichzeitig dicht einzuschließen. Im Fall eines Streifens von drei Leiterplattenreihen ist es möglich, nur zwei (d. h. ein Paar) Führungsstifte vorzusehen. Der vertiefte Abschnitt 13a, der dünner als die Leiterplatte 9 sein kann und ausgebildet ist, die Außenseite der Leiterplatte 9 zu führen, kann anstelle des Führungsstifts 12 als Positionierungsabschnitt der Leiterplatte 9 verwendet werden.
Der Typ der Leiterplatte 9 kann durch einfaches Austauschen des Hohlraumblocks 13, damit dieser dem neuen Typ entspricht, verändert werden. Dieser Wechsel kann rasch erfolgen, da der Hohlraumblock 13 kassettenartig ist.
Da der Führungsstift 12, d. h. der Positionierungsabschnitt der Leiterplatte 9, und der Hohlraum 11, d. h. der Dichtungsabschnitt, in den Hohlraumblock 13 eingesetzt sind, wird die Positionierungspräzision des Dichtungsabschnitts der Leiterplatte 9 gewährleistet.
Es können auch andere Formen als die oben beschriebenen verwendet werden. Beispielsweise können - wie aus Fig. 6 ersichtlich - mehrere Tiegel 21 (in der Abbildung drei) vorgesehen sein, wobei die Tiegel in einer geraden Linie gemeinsam mit mehreren Hohlräumen 11 angeordnet sind, wobei jeder Hohlraum in gleichem Abstand von den zwei Seiten des Tiegels positioniert ist. Durch Verbinden jedes Tiegels 21 und der Hohlräume 11 auf beiden Seiten mit Durchflussabschnitten 18 gleicher Länge kann Harz gleichzeitig in jeden Hohlraum 11 eingefüllt werden. In diesem Fall kann das gleichzeitige Befüllen mit Harz präziser erfolgen, indem die Plunger zum Einsetzen der Harztablette 19 auf der Plungermontageplatte 35 (siehe Fig. 7) installiert werden.
Wenn mehrere Hohlräume 11 in einer geraden Linie auf einem Hohlraumblock 13 in dieser Form ausgebildet sind, damit korrespondierende auf einer Leiterplatte 9 montierte ICs 15 darin eingesetzt werden können, kann das dichte Einschließen in Harz der ICs 15 auf der Leiterplatte 9 gleichzeitig durchgeführt werden, sodass die Halbleitervorrichtungen einheitlich sind. Durch die Anwendung dieses Verfahrens zum dichten Einschließen in Harz wird die Produktion einer großen Anzahl an Halbleitervorrichtungen in einer Charge sichergestellt und gleichzeitig die Produktivität gesteigert.
Es folgt eine Erklärung des Verfahrens zum Einfüllen des Harzes im oben beschriebenen Verfahren zum dichten Einschließen einer Halbleitervorrichtung in Harz.
Das wärmehärtende Harz zum dichten Einschließen des IC 15 wird aus dem Tiegel 21 in Form einer Harztabelle 19 eingefüllt.
Wenn die Harztablette 19 ohne Vorerhitzen außerhalb der Form zugeführt wird, treten die folgenden Phänomene auf.
An jenem Punkt, an dem der Plunger 20 gedrückt wird, damit das obere Ende der Harztablette 19 mit der Metallform in Kontakt kommt, beginnt die zugeführte Harztablette vom unteren Endabschnitt 19, der sich bereits mit dem Plunger 20 in Kontakt befindet, zu schmelzen, und das geschmolzene Harz fließt in den Hohlraum 11.
Wenn jedoch der Plunger 20 weitergedrückt wird und das Harz am unteren Ende schmilzt, jedoch am oberen Ende nicht vollständig geschmolzen ist, fließt das geschmolzene Harz am unteren Ende durch einen Spalt zwischen der Harztablette 19 und der Innenwand des Tiegels 21 (siehe z. B. Fig. 1), d. h. durch einen schmalen Spalt von etwa 0,5 mm auf einer Seite; es besteht daher eine Differenz zwischen dem Durchmesser der Harztablette 19, d&sub1; = 16 mm, und dem Durchmesser des Plungers 20, d&sub2; = 17 mm, vom Boden zur Spitze. Dies bewirkt eine plötzliche Hitzeraktion im Inneren des Tiegels 21, und wenn der Plunger 20 etwa 20 Sekunden lang hineingedrückt wird, härtet das vorübergehend geschmolzene Harz und fließt nicht bis zum Hohlraum 11, sodass die Befüllung unzureichend ist. Wenn jedoch die Geschwindigkeit des Plungers hoch genug ist, um den Füllvorgang vor Einsetzen der Erweichung abzuschließen, kann der Bindedraht fließen.
Da außerdem das obere Ende des Harzes nicht fließt und nur das untere Ende fließt, entsteht eine Schicht zwischen dem Mittelpunkt 28e des Angussabschnitts des Durchflussharzes 28 und der Peripherie 28f des Angussabschnitts, nachdem das Harz gehärtet ist (siehe Fig. 8). Diese Schicht bricht leicht und bewirkt das Brechen des Angusses, wenn die Form geöffnet wird. Der Durchflussabschnitt wird infolge des Brechens des Angusses möglicherweise von der oberen Metallform aufgenommen, sodass die Fortsetzung des Formungsvorgangs unmöglich ist.
Ein sehr zuverlässiges Verfahren zum dichten Einschließen in Harz, das diese Probleme löst, das sich für die Anwendung einer Pressspritzform beim Bodenplungerverfahren eignet, das für hervorragende Präzision des dichten Einschließens in Harz sorgt und auch auf das automatische Einfüllen der Harztablette einstellbar ist, wird nun erklärt.
Um die Harztablette 19 einzufüllen, wird die nicht erhitzte Harztablette 19 mittels einer automatischen Befüllungsvorrichtung (in der Abbildung nicht zu sehen) rasch in den Tiegel 21 eingefüllt, während die erste Formplatte 10 mit beweglicher Seite und die zweite Formplatte 14 mit beweglicher Seite geöffnet werden; anschließend werden die erste Formplatte 10 mit beweglicher Seite und die zweite Formplatte 14 mit beweglicher Seite geschlossen. Zu diesem Zeitpunkt wird ein unterer Totpunkt P&sub1; des Plungers 20 voreingestellt, sodass das obere Ende der Harztablette 19 die Deckfläche 10a des Angussabschnitts der ersten beweglichen Formplatte 10 berührt. In dieser Ausführungsform befindet sich der untere Totpunkt P&sub1; des Plungers 20 (siehe Fig. 9) z. B. 40 mm unterhalb der Deckfläche 10a des Angussabschnitts.
Als nächstes wird die Harztablette 19 einheitlich erweicht, indem sie über eine herkömmliche Vorwärmzeit von z. B. 10 bis 15 Sekunden (a = 15 s in Fig. 10) gehalten wird, während das obere Ende der Harztablette 19 mit der Deckfläche 10a des Angussabschnitts der ersten Formplatte 10 mit beweglicher Seite in Kontakt steht.
Wenn der Plunger 20 aktiviert wird, ohne eine bestimmte Vorwärmzeit vorzusehen, während das obere Ende der Harztablette 19 mit der Deckfläche 10a des Angussabschnitts der ersten Formplatte 10 mit beweglicher Seite in Kontakt steht, erweicht die Harztablette 19 auch am oberen Ende, und das Harz kann fließen. Da jedoch die Harztablette 19 nicht gleichmäßig erweicht ist, kann bis zu einem gewissen Grad Fließen des Bindedrahts eintreten.
Der Plunger 20 sollte daher nach Verstreichen eines bestimmten Vorwärmintervalls gedrückt werden. Man kann bewirken, dass das geschmolzene Harz rasch den Öffnungsabschnitt 18d erreicht, indem der Plunger 20 in einem ersten Zeitabschnitt I, d. h. jenem Zeitabschnitt, in dem die geschmolzene Harztablette 19 den Durchflussabschnitt 18 füllt, der aus dem seitlichen Durchflussabschnitt 18b und dem vertikalen Durchflussabschnitt 18c besteht, schnell gedrückt wird, z. B. mit einer Geschwindigkeit von b = 5 s über eine Entfernung von 20 mm von Punkt P&sub1; bis zu Punkt P&sub2; (in Fig. 10).
Außerdem ist es möglich, den Hohlraum 11 zuverlässig mit dem geschmolzenen Harz zu füllen, ohne dass es zum Fließen des Bindedrahts kommt, indem der Plunger 20 in einem zweiten Zeitabschnitt II, d. h. jenem Zeitabschnitt, in dem das durch den Öffnungsabschnitt 18d gelangende Harz den Hohlraum 11 ausfüllt, langsam gedrückt wird, z. B. mit einer Geschwindigkeit von c = 18 s über eine Entfernung von 18 mm von Punkt P&sub2; zu Punkt P&sub3; (Fig. 10).
Der Spalt zwischen dem oberen Totpunkt P&sub3; des Plungers 20 und der Deckfläche 10a des Angussabschnitts der ersten Formplatte 10 mit beweglicher Seite, welche die untere Metallform 2 bildet, bleibt bei etwa 2 mm, was z. B. der Dicke des Angusses des geformten Harzes entspricht. Dann kann sich der Plunger 20 hinunterbewegen, nachdem eine Zeit verstrichen ist, die für das Härten des Harzes ausreicht (entspricht d in Fig. 10), während dieser 2 mm-Spalt verbleibt.
Bei diesem Verfahren wird die Harztablette 19 gleichmäßig erweicht, indem sie über eine bestimmte Vorwärmzeit gehalten wird, während das obere Ende der zugeführten Harztablette 19 in Kontakt mit der Deckfläche 10a des Angussabschnitts der ersten Formplatte 10 mit beweglicher Seite bleibt. Dann wird die Geschwindigkeit des Plungers 20 zum Vorwärtsdrücken des geschmolzenen Harzes während des ersten Zeitabschnitts I, in dem der Durchflussabschnitt 18 mit dem geschmolzenen Harz gefüllt wird, das aus dem Tiegel 21 gedrückt wird, während die zugeführte Harztablette 19 noch nicht vollständig erhärtet ist, auf einen höheren Wert eingestellt als die Geschwindigkeit des Plungers 20 während des zweiten Zeitabschnitts 11, in dem der Hohlraum 11 gefüllt wird. In dieser Ausführungsform ist die Vorwärmzeit auf 15 Sekunden eingestellt; im ersten Zeitabschnitt I braucht der Plunger 20 5 Sekunden, um 20 mm bewegt zu werden, während er im zweiten Zeitabschnitt II 18 Sekunden braucht, um 18 mm bewegt zu werden.
Wie oben beschrieben werden der untere Totpunkt P&sub1; des Plungers 20, die Vorwärmzeit der Harztablette 19 und die Geschwindigkeit des Plungers 20 während des ersten und zweiten Zeitabschnitts unter Berücksichtigung der Komponenten und Dimensionen der Harztablette 19, der Formtemperatur und des Volumens des Durchflussabschnitts 18 und des Hohlraums 11 von Zeit zu Zeit entsprechend eingestellt.
Da der Plunger 20 gedrückt wird, wenn die Harztablette 19 sowohl am oberen Ende als auch am unteren Ende vollständig und gleichmäßig erweicht ist, bildet sich keine Schicht zwischen dem harzgeformten Angussmittelpunkt und der Angussperipherie. Somit ist es auch nicht möglich, dass ein Teil des Durchflussharzes 28 infolge von Angussbruch nicht aus der oberen Metallform entfernt werden kann, wenn die Metallform geöffnet wird, sodass ein reibungsloser Formvorgang gewährleistet ist. Wie oben erwähnt, tritt auch weder unvollständiges Befüllen noch Fließen des Bindedrahts auf.
Fig. 11 zeigt eine Form mit einem Harzflussführungsabschnitt 10b mit nach außen ragender konischer Gestalt im Anschlagabschnitt der Harztablette 19 der Deckfläche 10a des Angussabschnitts der ersten beweglichen Formplatte 10. Diese Struktur stellt sicher, dass das Fließen des weichen geschmolzenen Harzes entlang des Harzflussführungsabschnitts 10b reguliert wird, wenn der Plunger 20 gedrückt wird, und ermöglicht das problemlose Fließen des Harzes durch den Durchflussabschnitt 18 in den Hohlraum 11.
Harztabletten können in ihrem ursprünglichen festen Zustand unter Anwendung des oben beschriebenen Verfahrens zum dichten Einschließen einer Halbleitervorrichtung in Harz verwendet werden. Es ist daher möglich, eine automatische Befüllungsvorrichtung mit hohem Wirkungsgrad einzusetzen. Außerdem kann die Harztablette gleichmäßig und mit hohem Wirkungsgrad mittels Vorerwärmen über einen bestimmten Zeitraum erweicht werden, während die obere und die untere Endfläche der Harztablette mit der Form in Kontakt steht (nach ihrem Einfüllen in die Metallform und deren Schließen). Da die Geschwindigkeit des Plungers variiert, sodass das Harz während des Zeitraums, in dem es geschmolzen und noch nicht gehärtet ist, rasch durch den Durchflussabschnitt fließt und langsam in den Hohlraum fließt, treten keinerlei Probleme wie unzureichende Befüllung des Hohlraums, Drahtfließen oder Brechen des Angusses auf.
Es folgt eine Erklärung eines Verfahrens zum dichten Einschließen einer Halbleitervorrichtung in Harz, während Luft aus dem Forminneren entfernt wird.
Wenn bei diesem Verfahren der Plunger 20 gedrückt wird, fließt das geschmolzene Harz durch den seitlichen Durchflussabschnitt 18b, den vertikalen Durchflussabschnitt 18c und den Öffnungsabschnitt 18d in den Hohlraum 11, während die Luft im Durchflussabschnitt 18 komprimiert wird. Zu diesem Zeitpunkt bewirkt der durch den Plunger 20 angelegte Druck, dass die Luft komprimiert wird und im Hohlraum 11 akkumuliert. Wenn diese Druckluft nicht aus der Form entfernt wird, bleiben Blasen 31 in der Form und im abgedichteten Abschnitt 30, wie dies aus Fig. 12 ersichtlich ist. Eine Halbleitervorrichtung, die solche Luftblasen 31 aufweist, wird durch die Umgebung, z. B. durch Feuchtigkeit, in Mitleidenschaft gezogen.
Um die Druckluft mittels des Plungers 20 aus der Form zu entfernen, wird die Trennlinie 25 auf der Seite des Hohlraums 11 geöffnet, sodass der mit Energie beaufschlagte Drückerabschnitt 3 und die Leiterplatte 9 z. B. um etwa 10 um voneinander getrennt werden. Aufgrund dieser Anordnung kann Luft aus der Form, d. h. aus dem Spalt zwischen der Leiterplatte 9 und dem Hohlraumblock 13, entweichen, wenn Druck an den Plunger 20 angelegt wird. Wenn jedoch das dichte Einschließen mit Harz bei geöffneter Trennlinie 25 durchgeführt wird, wird das geschmolzene Harz aus dem Dichtungsabschnitt 30 gedrängt und fließt auf die Oberfläche der Leiterplatte 9, sodass - wie aus Fig. 12 ersichtlich - in so genannter Grat 32 entsteht. Der Grat 32 kann zur unzureichenden Leitfähigkeit des Musters 33, zur schlechten Ausbreitung des Lötmittels und zum Abschälen des Harzes führen.
Daher wird nun ein Verfahren beschrieben, das diese Probleme löst und das günstigerweise mit einer Pressspritzform des Bodenplungerverfahrens angewendet wird; es bietet überragende Harzeinschluss-Qualität und stellt einen sehr zuverlässigen Harzeinschluss sicher.
Wenn - wie oben erwähnt - die eingefüllte Harztablette 19 gleichmäßig erweicht wird, wird der Plunger 20 mit hoher Geschwindigkeit im ersten Zeitabschnitt I gedrückt, bis der Durchflussabschnitt 18 fast mit dem geschmolzenen Harz gefüllt ist, damit das Harz einen Punkt knapp vor dem Öffnungsabschnitt 18d erreichen kann. In diesem Fall wird die Luft im Durchflussabschnitt 18 komprimiert und auf den Hohlraum 11 beschränkt.
Der Plunger 20 wird dann vorübergehend an Position P&sub2; angehalten und zu diesem Zeitpunkt der Spalt e2 in der Trennlinie 25 des Hohlraums 11 geöffnet, wie aus Fig. 13 ersichtlich. Der Spalt, e2 0,5 mm, wird sofort etwa 0,2 Sekunden lang geöffnet, um die Druckluft im Hohlraum 11 aus der Form entweichen zu lassen.
Als nächstes setzt nach dem Schließen der Trennlinie 25 des Hohlraums 11 die Bewegung des Plungers 20 wieder ein - von der Position P&sub2; zum oberen Totpunkt P&sub3;. Der Plunger 20 wird im zweiten Zeitabschnitt, in dem das Harz durch den Öffnungsabschnitt 18d gelangt und in den Hohlraum 11 fließt, langsam gedrückt. Unter Anwendung dieses Verfahrens füllt das geschmolzene Harz den Hohlraum 11 ohne Fließen des Bindedrahts; außerdem bleiben keine Blasen im Dichtungsabschnitt übrig, und es entstehen auch keine Grate aufgrund des Fließens von Harz auf die Oberfläche der Leiterplatte 9.
Obwohl der Plunger 20 vorübergehend an Position P&sub2; angehalten wird, wird Druck an das geschmolzene Harz angelegt, sodass dieses Harz aufgrund seines eigenen Moments durch den Öffnungsabschnitt 18d gelangt und in den Hohlraum 11 fließt. In einem solchen Fall wird der Plunger 20 sofort zur in Fig. 13 gezeigten Position PZa zurückgezogen, nachdem er vorübergehend an Position P&sub2; angehalten wurde. Dann wird der Spalt e2 in der Trennlinie 25 des Hohlraums 11 vorübergehend geöffnet, wodurch die Druckluft im Hohlraum 11 entweichen kann.
Nach dem Schließen der Trennlinie 25 auf der Seite des Hohlraums 11 setzt die Bewegung des Plungers 20 wieder ein. Im zweiten Zeitabschnitt von P2a zu P&sub3; zum Fließenlassen des Harzes in den Hohlraum 11 wird der Plunger 20 sanft gedrückt.
Neben dem obigen Verfahren kann auch das folgende Verfahren angewendet werden, um Druckluft aus dem Hohlraum 11 entweichen zu lassen.
Bei diesem Verfahren wird die Trennlinie 25 der Seite des Hohlraums 11 durch den Spalt e2 geöffnet, um während des gesamten oder während eines Teils des ersten Zeitabschnitts, in dem der Durchflussabschnitt 18 fast mit dem Harz gefüllt wird, indem der Plunger 20 rasch vom unteren Totpunkt P&sub1; auf P&sub2; gedrückt wird, die Druckluft im Hohlraum 11 aus der Form entweichen zu lassen. Der Plunger 20 wird vorübergehend an Position P, angehalten oder von Position P&sub2;, an der er vorübergehend angehalten wurde, etwas zu Position P2a zurückgezogen. Danach wird - in gleicher Weise wie im oben beschriebenen Fall - die Trennlinie 25 der Seite des Hohlraums 11 geschlossen, und der Plunger 20 bewegt sich sanft zum oberen Totpunkt P&sub3;.
Unter Einsatz dieser Verfahren wird das geschmolzene Harz zuverlässiger in den Hohlraum 11 gefüllt, ohne dass im Bindedraht Fließen auftritt, Blasen im Dichtungsabschnitt bestehen oder sich infolge des Fließens des Harzes auf die Oberfläche der Leiterplatte 9 Grate bilden.

INDUSTRIELLE ANWENDBARKEIT

Wie oben veranschaulicht, kann das erfindungsgemäße Verfahren zum dichten Einschließen von Halbleitervorrichtungen allgemein beim dichten Harz-Einschließen einer Leiterplatte mit darauf montiertem IC angewendet werden und eignet sich besonders für einen PAC (Pad Array Carrier).

Claims

1. Verfahren zum dichten Einschließen einer Halbleitervorrichtung in Harz, die eine Leiterplatte (9) mit einem IC (15) darauf aufweist, umfassend:

das Herstellen einer Metallform, die aus einer oberen Metallform (1) mit einem Presselement (3) und einer unteren Metallform (2) gebildet ist, die sich unter der oberen Metallform (1) befindet und einen Hohlraum (11) zum Montieren der Leiterplatte darin, eine Begrenzungsöffnung, die in einem unteren Abschnitt des Hohlraums ausgebildet ist, sowie einen Durchflussabschnitt aufweist, der unterhalb des Hohlraums ausgebildet ist und mit der Begrenzungsöffnung kommuniziert;

das Anordnen der Leiterplatte (9) im Hohlraum (11) der unteren Metallform (2) und das Einrichten der Leiterplatte (9) auf solche Weise, dass der IC (15) nach unten gewandt ist;

das Pressen gegen eine Rückseite der Leiterplatte (9), an der der IC nicht montiert ist, durch das Presselement (3),

das Zuführen einer Harztablette (19) zu einem Tiegel (21), der in der unteren Metallform ausgebildet ist, und das Drücken der Harztablette durch einen Plunger (20) von unten, um aus der Harztablette (19) erhaltenes Harz zum Durchflussabschnitt zuzuführen, wodurch das Harz im Durchflussabschnitt (18) den Hohlraum von unten durch die unterhalb des Hohlraums ausgebildete Begrenzungsöffnung füllt,

das dichte Einschließen des unterhalb der Leiterplatte montierten ICs in das Harz, während eine Veränderung der Dicke der Leiterplatte ausgeglichen wird, indem die Position des Presselements unter Verwendung einer Feder (6) oder eines elastischen Elements beibehalten wird.

2. Verfahren zum dichten Einschließen einer Halbleitervorrichtung in Harz nach Anspruch 1, worin die Metallform eine Vielzahl von Tiegeln (21), Durchflüssen (18), Begrenzungsöffnungen und Hohlräumen (11) umfasst, wodurch das Harz von den Tiegeln zugeführt wird; und das Zuführen des Harzes aus den Tiegeln, um die Hohlräume mit dem Harz von den Begrenzungsöffnungen aus durch die Durchflüsse hindurch zu füllen, gleichzeitig in diesen Paaren durchgeführt wird.

3. Verfahren zum dichten Einschließen einer Halbleitervorrichtung in Harz nach Anspruch 2, worin die Vielzahl von Tiegeln (21) in einer annähernd geraden Linie in der Metallform angeordnet ist, eine Vielzahl von Hohlräumen (11) in gleichen Intervallen an beiden Seiten eines jeden Tiegels (21) angeordnet sind und jeder Tiegel und die diesem Tiegel zugeordnete Vielzahl von Hohlräumen mit Durchflüssen (18) gleicher Länge verbunden sind, wodurch das Harz gleichzeitig in jeden Hohlraum gefüllt wird.

4. Verfahren zum dichten Einschließen einer Halbleitervorrichtung in Harz nach Anspruch 3, worin die Hohlräume (11), die an beiden Seiten eines jeden Tiegels (21) der Vielzahl von Tiegel positioniert sind, in geraden Linien angeordnet sind.

5. Verfahren zum dichten Einschließen einer Halbleitervorrichtung in Harz nach Anspruch 4, worin eine Leiterplatte (9), auf der eine Vielzahl von ICs montiert ist, so eingerichtet wird, dass jeweils einer der Vielzahl von ICs (15) in jedem der jeweiligen Hohlräume (11) in einer geraden Linie angeordnet ist; und jeder der Vielzahl von ICs (15), die auf der Leiterplatte montiert sind, im jeweiligen Hohlraum dicht in Harz eingeschlossen wird.

6. Verfahren zum dichten Einschließen einer Halbleitervorrichtung in Harz nach Anspruch 1, worin der Hohlraum (11) der unteren Metallform (2), der Positionierungsabschnitt zum Positionieren der Leiterplatte und die Begrenzungsöffnung in einem.

Hohlraumblock (13) ausgebildet sind; und eine Leiterplatte (9), auf der ICs (15) mit unterschiedliche Gestalt montiert sind, dicht in Harz eingeschlossen wird, indem die Hohlraumblöcke gewechselt werden.

7. Verfahren zum dichten Einschließen einer Halbleitervorrichtung in Harz nach Anspruch 1, worin der Hohlraum (11) der unteren Metallform (2), der Positionierungsabschnitt zum Positionieren der Leiterplatte und ein Teil eines vertikalen Durchflussabschnitts (18c) sowie die Begrenzungsöffnung in einem Hohlraumblock (13) ausgebildet sind; und eine Leiterplatte (9), auf der ICs mit unterschiedlicher Gestalt montiert sind, dicht in das Harz eingeschlossen wird, indem die Hohlraumblöcke gewechselt werden.

8. Verfahren zum dichten Einschließen einer Halbleitervorrichtung in Harz nach Anspruch 1, worin, wenn die obere Metallform (1) und die untere Metallform (2) geschlossen werden, das obere Ende der Harztablette (19), die vom Tiegel zugeführt wird, an der Deckfläche (10a) eines Angussabschnitts (18a) der unteren Metallform (2) zu Stehen kommt und, nachdem die Harztablette für eine bestimmte Vorwärmzeit in diesem Zustand gehalten wurde, der Plunger (20) aktiviert wird, um das erweichte Harz dazu zu bringen, in den Hohlraum zu fließen, wodurch die auf der Leiterplatte montierten ICs dicht eingeschlossen werden.

9. Verfahren zum dichten Einschließen einer Halbleitervorrichtung in Harz nach Anspruch 8, worin der Vorgang des Pressens des erweichten Harzsstroms durch den Plunger (20) einen ersten Zeitabschnitt, bis der Durchflussabschnitt beinahe gefüllt ist, und einen zweiten Zeitabschnitt umfasst, in dem das Harz in den Hohlraum (11) fließt.

10. Verfahren zum dichten Einschließen einer Halbleitervorrichtung in Harz nach Anspruch 9, worin das erweichte Harz durch den Plunger (20) im ersten Zeitabschnitt, in dem der Durchfluss mit Harz gefüllt wird, und im zweiten Zeitabschnitt, in dem der Hohlraum (11) mit Harz gefüllt wird, mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten bewegt wird.

11. Verfahren zum dichten Einschließen einer Halbleitervorrichtung in Harz nach Anspruch 10, worin die Geschwindigkeit des Plungers (20) während des ersten Zeitabschnitts so eingestellt ist, dass sie größer ist als die Geschwindigkeit des Plungers (20) während des zweiten Zeitabschnitts.

12. Verfahren zum dichten Einschließen einer Halbleitervorrichtung in Harz nach Anspruch 8, worin ein Harzfluss-Herbeiführungsabschnitt (10b) am Tabletten-Anschlagabschnitt auf der Deckfläche (10a) des Angussabschnitts (18a) der unteren Metallform (2) ausgebildet ist, um den Harzfluss zu regulieren.

13. Verfahren zum dichten Einschließen einer Halbleitervorrichtung in Harz nach Anspruch 12, worin der Harzfluss-Herbeiführungsabschnitt (10b) zum Regulieren des Harzflusses mit einer vorragenden Gestalt ausgebildet ist.

14. Verfahren zum dichten Einschließen einer Halbleitervorrichtung in Harz nach Anspruch 13, worin der vorragende Harzfluss-Herbeiführungsabschnitt (106) zum Regulieren des Harzflusses in konischer Gestalt ausgebildet ist.

15. Verfahren zum dichten Einschließen einer Halbleitervorrichtung in Harz nach Anspruch 9, worin im ersten Zeitabschnitt eine Trennlinie (25) für den Hohlraum für einen bestimmten Zeitraum geöffnet wird und im zweiten Zeitabschnitt die Trennlinie (25) für den Hohlraum normal geschlossen ist.

16. Verfahren zum dichten Einschließen einer Halbleitervorrichtung in Harz nach Anspruch 15, worin der bestimmte Zeitraum, für den die Trennlinie für den Hohlraum geöffnet ist, innerhalb des ersten Zeitabschnitts liegt, in dem das erweichte Harz den Durchflussabschnitt (18) beinahe ausfüllt.

17. Verfahren zum dichten Einschließen einer Halbleitervorrichtung in Harz nach Anspruch 15, worin die Tätigkeit des Plungers (20) zwischen dem ersten und dem zweiten Zeitabschnitt vorübergehend angehalten wird.

18. Verfahren zum dichten Einschließen einer Halbleitervorrichtung in Harz nach Anspruch 15, worin der Plunger (20) aus dem Zustand zurück bewegt wird, in dem er zwischen dem ersten und dem zweiten Zeitabschnitt vorübergehend anhält, woraufhin er sich zum zweiten Zeitabschnitt weiterbewegt.

19. Verfahren zum dichten Einschließen einer Halbleitervorrichtung in Harz nach Anspruch 1, worin ein Durchfluss-Arretierstift (22) vorgesehen ist, der einen Einkerbungsabschnitt in einem Teil des Umfangs des Durchfluss-Arretierstifts (22) umfasst, wobei der Einkerbungsabschnitt so angeordnet ist, dass er den Durchflussabschnitt (18) schneidet, so dass das Harz in die Kerbe eintritt und darin härtet; wobei das Verfahren das Bereitstellen eines Mittels umfasst, um das gehärtete Harz aus der Kerbe des Durchfluss-Arretierstifts zu drücken.

20. Verfahren zum dichten Einschließen einer Halbleitervorrichtung in Harz nach Anspruch 19, worin ein Durchfluss-Arretierungslösestift (23) als Mittel vorgesehen ist, um gehärtetes Harz aus der Kerbe des Durchfluss-Arretierstifts zu drücken.