JP7391051B2 - A mold for sealing electronic components, an insert for the mold, a method for manufacturing the insert, and a method for sealing electronic components - Google Patents
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Description
本発明は、キャリアに実装された電子部品を封止するための金型に関する。金型は、互いに対して変位可能な少なくとも２つの金型部品を備え、金型部品のうちの少なくとも１つは接触面に凹設された金型キャビティを有し、これらの少なくとも２つの金型部品は、封止される電子部品を囲む金型キャビティと係合するように構成されている。
本発明は、また、そのような金型を用いてキャリアに実装された電子部品を封止するための方法を提供する。方法は以下の処理ステップ、すなわち、ａ）電子部品が金型キャビティに面するように２つの金型部品間に１つ以上の電子部品を支持するキャリアを配置するステップと、ｂ）金型部品が金型部品間でキャリアをクランプし、金型キャビティの少なくとも１つが封止される電子部品を囲み、インサートが電子部品の少なくとも１つおよび／またはキャリアと接触するように、金型部品を互いの方向に移動させるステップと、ｃ）金型キャビティ内に成形材料を搬入するステップと、ｄ）金型部品を互いに離間させ、金型部品から成形された電子部品を有するキャリアを取り外し、これによりまた電子部品からインサートを解放するステップと、を有する。さらに本発明による金型および方法に使用されるインサート、ならびにそのようなインサートを製造する方法が提供される。
The present invention relates to a mold for sealing electronic components mounted on a carrier. The mold comprises at least two mold parts displaceable with respect to each other, at least one of the mold parts having a mold cavity recessed in the contact surface, the at least two mold parts The component is configured to engage a mold cavity surrounding the electronic component to be sealed.
The invention also provides a method for sealing electronic components mounted on a carrier using such a mold. The method includes the following processing steps: a) positioning a carrier supporting one or more electronic components between two mold parts such that the electronic components face the mold cavity; and b) placing a carrier supporting one or more electronic components in the mold cavity. clamps the carrier between the mold parts, the mold parts are moved together such that at least one of the mold cavities surrounds the electronic component to be sealed, and the insert is in contact with at least one of the electronic components and/or the carrier. c) introducing molding material into the mold cavity; d) separating the mold parts from each other and removing the carrier with the molded electronic component from the mold parts, thereby and releasing the insert from the electronic component. Further provided are inserts for use in the molds and methods according to the invention, as well as methods for manufacturing such inserts.
通常、「基板」（substrate）とも呼ばれるキャリアに実装された電子部品の成形材料による封止は公知の技術である。工業的な規模においてそのような電子部品には封止、通常、充填材が添加された硬化型エポキシ樹脂の封止が提供される。市場においては、種々の寸法を有し、寸法の正確さ要求が増している電子部品をより大量に同時封止するというトレンドがある。これは、単一パッケージ内に不均一な電子部品の組み合わせを有する製品をもたらす可能性がある。
ここで電子部品とは、通常さらに小型化されていく半導体（チップ、ＬＥＤでさえもこの点においては、また半導体と見なされる）のようなものを想定することができる。封止材料が配置されると、集合的に封止される電子部品は、キャリアの片面、あるいは両面に配置されて封止（パッケージ）される。成形材料または封止材料は、しばしば電子部品が完全にまたは部分的にそこに埋め込まれたキャリアに接続された平坦な層の形状をとる。キャリアは、リードフレーム、エポキシから部分的に製造された（ボード、または基板などとも呼ばれる）多層キャリア、または別のキャリア構造から構成されてもよい。
BACKGROUND OF THE INVENTION The encapsulation of electronic components mounted on a carrier, commonly referred to as a "substrate", with a molding compound is a well-known technique. On an industrial scale, such electronic components are provided with an encapsulation, usually a cured epoxy resin encapsulation with added fillers. There is a trend in the market towards simultaneous encapsulation of larger quantities of electronic components having various dimensions and increasing requirements for dimensional accuracy. This can result in products having a non-uniform combination of electronic components within a single package.
Here, electronic components can be assumed to be things such as semiconductors (chips, even LEDs are also considered semiconductors in this respect), which are usually becoming smaller and smaller. Once the encapsulant material is placed, the electronic components to be collectively encapsulated are placed and packaged on one or both sides of the carrier. Molding or encapsulation materials often take the form of a flat layer connected to a carrier in which the electronic components are fully or partially embedded. The carrier may be constructed from a lead frame, a multilayer carrier (also referred to as a board, substrate, etc.) made in part from epoxy, or another carrier structure.
少なくとも２つの半金型を備える先行技術の封止プレス機の通常の使用は、キャリアに実装された電子部品の封止の際に、少なくとも１つの凹設された金型キャビティ内または複数の凹設された金型キャビティ内でなされる。半金型の間に封止される電子部品付きキャリアを配置した後で、半金型はそれらがキャリアをクランプするように互いの方向に移動する。その後、通常は加熱された液状成形材料が、トランスファーモールドにより金型キャビティ内に供給される。代替として、金型部品を閉じる前に金型キャビティ内に成形材料を搬入することもまた可能である。トランスファーモールドの代替のこの処理は、圧縮成形と呼ばれる。
１つまたは複数の金型キャビティ内での成形材料の少なくとも部分的な（化学的な）硬化の後で、封止電子部品を有するキャリアが、封止プレス機から取り外され、封止製品は、さらなる処理の際に相互に分離されてもよい。封止工程の際に箔が使用されても良い、とりわけ、電子部品の一部を遮蔽し、電子部品の箔で覆われた部分が成形材料によって覆われるのを防ぐために箔が使用されてもよい。
（全面成形（over moulded)されてはいない電子部品は「ベアダイ」または「露出されたダイ」（exposed die）と呼ばれるが）部分的に成形材料で覆われた電子部品は、例えば種々のタイプのセンサ部品、超薄型パッケージまたは熱消散部品などのような、種々の用途に用いられている。この封止方法は、工業的に大規模に実践されており、部分的に未被覆である電子部品の適切に制御された封止を可能にしている。
部分的に被覆されない電子部品を形成する先行技術の電子部品の封止工程の問題点は、未被覆とすべき電子部品の平坦な領域の高さが同一である、より大量の電子部品の封止にのみ工程が適合していることである。電子部品の未被覆とする領域のフレキシビリティおよび種々の高さを有する電子部品を部分的に未被覆で同時に封止する可能性が制限されていることである。
A typical use of a prior art sealing press machine with at least two mold halves is to form a mold cavity in at least one recessed mold cavity or in a plurality of recessed mold cavities during the sealing of an electronic component mounted on a carrier. This is done in a mold cavity. After placing the carrier with sealed electronics between the mold halves, the mold halves are moved toward each other so that they clamp the carrier. A liquid molding material, usually heated, is then fed into the mold cavity by a transfer mold. Alternatively, it is also possible to introduce the molding material into the mold cavity before closing the mold part. This process, an alternative to transfer molding, is called compression molding.
After at least partial (chemical) curing of the molding compound in the mold cavity or mold cavities, the carrier with the encapsulated electronic components is removed from the encapsulation press and the encapsulated product is They may be separated from each other during further processing. Foils may be used during the encapsulation process, in particular to shield parts of the electronic component and prevent the foil-covered parts of the electronic component from being covered by the molding compound. good.
Electronic components that are partially covered with molding material (although electronic components that are not over molded are called "bare dies" or "exposed dies") can be used, e.g. It is used in various applications such as sensor components, ultra-thin packages or heat dissipation components. This encapsulation method is practiced on a large scale industrially and allows a well-controlled encapsulation of partially uncovered electronic components.
A problem with prior art electronic component encapsulation processes that form partially uncovered electronic components is that they are difficult to encapsulate in larger quantities, where the height of the flat area of the electronic component that is to be left uncoated is the same. The process is only suitable for this purpose. The flexibility of the areas of the electronic component to be left uncovered and the possibility of simultaneously sealing partially uncovered electronic components with different heights are limited.
本発明の目的は、種々の寸法を有する電子部品の、および／または種々の形状の未被覆部分を有する電子部品の、部分的な未被覆封止を可能にする代替金型および電子部品の封止方法を提供することである。 The object of the present invention is to provide an alternative mold and sealing of electronic components that allows partial uncoated encapsulation of electronic components with different dimensions and/or with uncoated parts of different shapes. The objective is to provide a method to stop
本発明は、この目的のために導入部に従った、キャリアに実装された電子部品封止用の金型を提供する。ここで金型は、金型キャビティの少なくとも一部が電子部品に面するフレキシブル３次元成形面を有するインサートから形成されている。インサート成形面のフレキシビリティは、ここでは、金型部品の剛性構造に対する柔軟さとして解釈される。
このようなインサートは、また「敷きがね」（liner）と呼ばれてもよく、任意の所望形状を有する接触面を実現可能にする。インサートの成形面は、通常、封止される電子部品の形状に密着するように形成されている。任意の所望形状の接触面が実現しうるので、本発明による金型は、成形される電子部品の形状により多くの自由度を可能にし、インサートを種々の大きさの電子部品の組み合わせに適合可能にするとともに異なる「被覆率」（cover rate）要求を有する同一の大きさの電子部品の組み合わせにも適合可能にする。
例えば、異なる高さを有して単一のパッケージ内にある種々の電子部品は、例えば露出された高い電子部品の表面と同様に小さな電子部品の上面を残して「ベアダイ」成形されうる。インサートのフレキシブル３次元成形面は、電子部品の露出したままにすべき部分と成形の際に接触するように構成されている。また、インサートはキャリア（の一部）に接触するように構成することに加えて、又は代替的に、キャリアの一部が露出されたままであるように１つ以上の電子部品と接触することも可能である。キャリアのそのような露出部分は、コネクタとしておよび／または１以上の部品の将来の実装のための実装表面として機能してもよい。
また、硬化した成形材料の局部的な高さの差異が、インサートの成形面のトポロジーにより実現されてもよい。さらに、インサート成形面のフレキシビリティによって、インサートは変形することにより電子部品の高さ公差を補償してもよい。このような仕方でフレキシブル３次元成形面が電子部品の形状に完全に適合していない場合でも、成形の際に電子部品に過剰な圧迫力が生じない。
The present invention provides a mold for encapsulating electronic components mounted on a carrier according to the introduction for this purpose. Here, the mold is formed from an insert with at least a portion of the mold cavity having a flexible three-dimensional molding surface facing the electronic component. The flexibility of the insert molding surface is here understood as its flexibility relative to the rigid structure of the mold part.
Such inserts may also be called "liners" and make it possible to realize contact surfaces with any desired shape. The molding surface of the insert is usually formed to closely fit the shape of the electronic component to be sealed. Since contact surfaces of any desired shape can be realized, the mold according to the invention allows more freedom in the shape of the electronic component to be molded, allowing the insert to be adapted to combinations of electronic components of various sizes. It also makes it possible to accommodate combinations of identically sized electronic components with different "cover rate" requirements.
For example, various electronic components within a single package having different heights may be "bare die" molded, leaving the top surface of the smaller electronic component as well as the surface of the taller electronic component exposed, for example. The flexible three-dimensional molding surface of the insert is configured to contact the portion of the electronic component that is to be left exposed during molding. Additionally, in addition to being configured to contact (part of) the carrier, or alternatively, the insert may contact one or more electronic components such that part of the carrier remains exposed. It is possible. Such exposed portions of the carrier may function as connectors and/or as mounting surfaces for future mounting of one or more components.
Also, local height differences of the cured molding material may be realized by the topology of the molding surface of the insert. Additionally, due to the flexibility of the insert molding surface, the insert may deform to compensate for height tolerances of the electronic component. In this way, even if the flexible three-dimensional molding surface does not perfectly conform to the shape of the electronic component, excessive compressive forces are not generated on the electronic component during molding.
インサートの３次元成形面は、通例では、複数の電子部品を覆うように構成された連続面として形成されてもよい。前記複数の電子部品は、典型的には同一のキャリアに実装されている。複数の電子部品を覆う成形面にとっては、前記複数の電子部品のレイアウトに適合していることと同様に、面それ自体が十分大きくなくてはならない。同一の３次元成形面を用いて複数の電子部品を覆うことが可能である利点は、より大量の電子部品を同時に封止できることである。キャリアに実装された電子部品の表面のトポロジーに適合する３次元成形面のために、電子部品は種々の寸法（および特に種々の高さ）を有することができる。 The three-dimensional molding surface of the insert may typically be formed as a continuous surface configured to cover multiple electronic components. The plurality of electronic components are typically mounted on the same carrier. For a molding surface to cover a plurality of electronic components, the surface itself must be large enough to accommodate the layout of the plurality of electronic components. An advantage of being able to cover multiple electronic components using the same three-dimensional molding surface is that larger quantities of electronic components can be sealed simultaneously. Due to the three-dimensional molding surface adapted to the topology of the surface of the electronic component mounted on the carrier, the electronic component can have different dimensions (and in particular different heights).
インサートの３次元成形面は、さらに電子部品の上面の少なくとも一部に接触する複数の接触領域を有してもよく、前記接触領域から３次元成形面の反対側のインサートの面までの距離は、少なくとも２つの前記接触領域の間で異なる。接触領域から３次元成形面の反対側のインサートの面までの距離は、その接触領域の位置でのインサートの高さまたは厚さに対応する。この距離または高さがインサート成形面が金型キャビティ内に突出する距離を決定する。
接触領域から３次元成形面の反対側のインサートの面までの距離は、成形の際に、キャリアが金型部品間でクランプされて成形材料が金型キャビティ内に運ばれるように、前記接触領域がそれぞれ電子部品の上面の少なくとも一部に接触するように選択される。これは、接触領域から３次元成形面の反対側のインサートの面までの距離を、前記接触領域で覆われる電子部品の高さに基づいて選択することにより達成される。
接触領域によって覆われる電子部品の上面部分は、この結果、成形材料から解放されている。接触領域から３次元成形面の反対側のインサートの面までの距離が相互に異なるという事実によって、異なる高さを有する複数の電子部品、そして好ましくは１またはそれ以上のキャリアに実装された全ての電子部品を同時に成形することが可能になる。通常の場合には、複数の接触領域は、それぞれ対応する接触領域で覆われる電子部品の上面に対して実質的に平行に方向付けられた平坦面によって形成される。一般に、このことは、複数の接触領域が３次元成形面の反対側のインサートの面に平行に方向付けられていることを意味する。
The three-dimensional molding surface of the insert may further have a plurality of contact areas contacting at least a portion of the top surface of the electronic component, and the distance from the contact areas to the surface of the insert opposite the three-dimensional molding surface is , different between at least two said contact areas. The distance from the contact area to the face of the insert opposite the three-dimensional molding surface corresponds to the height or thickness of the insert at the location of the contact area. This distance or height determines the distance that the insert molding surface projects into the mold cavity.
The distance from the contact area to the face of the insert opposite the three-dimensional molding surface is such that during molding, the carrier is clamped between the mold parts and the molding material is conveyed into the mold cavity. are each selected to contact at least a portion of the top surface of the electronic component. This is achieved by selecting the distance from the contact area to the face of the insert opposite the three-dimensional molding surface based on the height of the electronic component covered by said contact area.
The upper surface part of the electronic component covered by the contact area is thus freed from the molding compound. Due to the fact that the distances from the contact area to the surface of the insert opposite the three-dimensional molding surface are mutually different, several electronic components with different heights, and preferably all mounted on one or more carriers, It becomes possible to mold electronic components at the same time. In the usual case, the plurality of contact areas are each formed by a flat surface oriented substantially parallel to the top surface of the electronic component covered by the corresponding contact area. Generally, this means that the contact areas are oriented parallel to the face of the insert opposite the three-dimensional molding surface.
前記接触領域に加えて、成形面は電子部品に接触しないように構成された更なる領域を有してもよい。前記更なる領域から３次元成形面の反対側のインサートの面までの距離を変えることで、前記更なる領域の真下の位置での成形材料の層の厚さを制御し、これに応じて変化させることが出来る。 In addition to the contact area, the molding surface may have further areas that are configured not to contact the electronic component. By varying the distance from said further region to the face of the insert opposite the three-dimensional molding surface, the thickness of the layer of molding material at a position directly below said further region is controlled and varied accordingly. I can do it.
本発明による金型の１実施形態においては、インサートの３次元成形面は、例えば、加硫合成ゴム、またはより具体的にはフッ化エラストマーなどのポリマー材料から形成されてもよい。通常の変形例においては、インサートはＦＫＭタイプのゴムを含む。インサートの３次元成形面に加硫合成ゴム、特にフッ化エラストマーを使用する利点は、このタイプの材料は成形材料が処理される温度での耐熱性がある一方でまた柔軟であり、化学薬品にも強いからである。成形材料が金型キャビティ内に搬入される際に通常、１００～２００℃の間の処理温度が適用されるので耐熱性が要求される。フッ化エラストマーは通常、より大きな耐熱性、耐化学薬品性がある。 In one embodiment of the mold according to the invention, the three-dimensional molding surface of the insert may be formed from a polymeric material, such as a vulcanized synthetic rubber, or more specifically a fluorinated elastomer. In a common variant, the insert comprises FKM type rubber. The advantage of using vulcanized synthetic rubber, especially fluorinated elastomers, for the three-dimensional molding surface of the insert is that this type of material, while heat resistant at the temperatures at which the molding material is processed, is also flexible and resistant to chemicals. This is because it is also strong. Heat resistance is required since a processing temperature of 100 to 200° C. is normally applied when the molding material is introduced into the mold cavity. Fluorinated elastomers typically have greater heat and chemical resistance.
インサートは、インサートを交換可能にするために金型部品に着脱可能に接続可能であってもよい。このことにより、製造工程の間に金型部品を交換せずに異なる配置の電子部品の封止を行うことや摩耗したインサートの交換が可能になる。 The insert may be removably connectable to the mold part to make the insert replaceable. This allows the sealing of electronic components in different configurations and the replacement of worn inserts without changing mold parts during the manufacturing process.
金型の多能性を高める更なる解決策は、金型が電子部品に面する３次元成形面を有する複数のフレキシブルインサートを備えてもよいことである。それぞれのインサートの３次元成形面は、ここでは、異なるレイアウトを有する電子部品が同一の金型内で同時に成形されることが可能なように異なるレイアウトを有してもよい。しかしながら、パッケージ化される電子部品のグループが、同一型形状のパッケージに成形される場合には、インサートの成形面は同じ形状であってもよい。複数のインサートを使用することのさらなる利点は、インサートが例えば摩耗や故障の場合に、互いに個別に取り換えられることである。 A further solution to increase the versatility of the mold is that the mold may be equipped with a plurality of flexible inserts with a three-dimensional molding surface facing the electronic component. The three-dimensional molding surfaces of each insert may now have different layouts so that electronic components with different layouts can be molded simultaneously in the same mold. However, if a group of electronic components to be packaged are molded into packages of the same mold shape, the molding surfaces of the inserts may be of the same shape. A further advantage of using multiple inserts is that the inserts can be replaced individually from each other, for example in the event of wear or failure.
金型の多能性を高めるさらに別の方法は、金型が少なくとも２つの互いに対向する金型部品を備え、そのそれぞれがその中に凹設された金型キャビティを有する接触面を有し、前記金型キャビティは、フレキシブル３次元成形面を有するインサートによって少なくとも部分的に形成されてもよいことである。金型キャビティを有する２つの互いに対向する金型部品の接触面を提供することにより、成形の際に成形材料で満たされるキャリアの反対側上のキャリアおよび／または電子部品の間に空間が残されてもよい。
このようにしてキャリアの両側に配置された、キャリアおよび／または電子部品（の一部）を、同時に封止することが可能になる。加えて、双方の金型キャビティがフレキシブル３次元成形面を有するインサートによって少なくとも部分的に形成されている場合には、成形される電子部品の形状の自由度および電子部品の高さ公差の補償性能がキャリアの両側に実装される電子部品に適用される。
Yet another method of increasing the versatility of a mold is that the mold comprises at least two mutually opposing mold parts, each of which has a contact surface having a mold cavity recessed therein; The mold cavity may be at least partially formed by an insert having a flexible three-dimensional molding surface. By providing contact surfaces of two mutually opposing mold parts with mold cavities, a space is left between the carrier and/or the electronic components on the opposite side of the carrier to be filled with molding material during molding. You can.
In this way, it becomes possible to simultaneously seal the carrier and/or (parts of) the electronic components arranged on both sides of the carrier. In addition, if both mold cavities are at least partially formed by inserts with flexible three-dimensional molding surfaces, the degree of freedom in the shape of the electronic component to be molded and the ability to compensate for height tolerances of the electronic component can be improved. applies to electronic components mounted on both sides of the carrier.
代替的に、一対の互いに対向するインサートの互い対向するフレキシブル３次元成形面のうちの一つは、キャリアの片側にパッケージ化するものであってもなくてもよい電子部品用の順応性のある支持面として機能してもよい。一方、別の互いに対向するフレキシブル３次元成形面は、キャリアの反対側の電子部品を囲む金型キャビティの少なくとも一部を形成してもよい。これにより支持面のように働くフレキシブル３次元成形面は、好ましくは、支持される電子部品およびキャリアのトポロジーに従うトポロジーを有する。支持面としてインサートのフレキシブル３次元成形面を使用する利点は、前記支持面によって支持される面の形状の自由度である。
その上、支持面のように働くフレキシブル３次元成形面は、支持される面の寸法公差を補償することができ、支持される面がすでに封止された電子部品を備える場合に特に役立つ。本発明による金型のこの実施形態を用いて、キャリアの片側上のみの電子部品が封止されてもよく、それと共に前記キャリアはその両側に実装された電子部品を有してもよい。これにより、キャリアの一方側上の電子部品は、パッケージ化されないままであることも可能である。しかしながら、キャリアの両側上の電子部品はこれによりその後にパッケージ化されることも可能であり、ここで、キャリアは最初の成形工程の後で上下を逆にされる。
Alternatively, one of the opposing flexible three-dimensional molded surfaces of the pair of opposing inserts may be a flexible molded surface for electronic components that may or may not be packaged on one side of the carrier. It may also function as a support surface. Meanwhile, another mutually opposing flexible three-dimensional molding surface may form at least a portion of a mold cavity surrounding the electronic component on the opposite side of the carrier. The flexible three-dimensional molding surface, which thereby acts like a support surface, preferably has a topology that follows the topology of the electronic component and carrier to be supported. The advantage of using a flexible three-dimensional molded surface of the insert as a support surface is the degree of freedom in the shape of the surface supported by said support surface.
Moreover, a flexible three-dimensional molding surface acting like a support surface can compensate for dimensional tolerances of the supported surface, which is particularly useful when the supported surface already comprises an encapsulated electronic component. With this embodiment of the mold according to the invention, electronic components only on one side of the carrier may be sealed, and also said carrier may have electronic components mounted on both sides thereof. This also allows the electronic components on one side of the carrier to remain unpackaged. However, it is also possible for the electronic components on both sides of the carrier to be subsequently packaged, where the carrier is turned upside down after the initial molding step.
本発明の好ましい実施形態においては、インサートの３次元成形面は、ＡＳＴＭのＤ２２４０のタイプＡデュロメータで硬さが７０～１００の間であり（a ASTM D2240 type A hardness between 70 - 100 Sh-A）、好ましくは硬さが８０～９０の間（80 - 90 Sh-A）である。
この硬さ範囲内の成形面はフレキシビリティと寸法安定性との間の適切なバランスを提供することが分かっている。インサート成形面は、電子部品の寸法公差に適合するために十分なフレキシビリティが提供されるべきである。そのフレキシビリティのために、成形面は、電子部品上に高い圧力を加えることなく、パッケージ化後に裸のままであることを意図した電子部品の種々の部分に接触することができる。
他方、インサート成形面は、成形工程の際に、そして特に金型キャビティ内に成形材料を挿入する際に寸法的安定性を維持するに十分な剛性を有していなければならない。
成形面はこれにより、成形材料がなく（裸で）露出したままであるべき電子部品の部分上にぴったりと密着することになる。これにより、電子部品の必要な部分だけを成形材料が封止することを確保する。
In a preferred embodiment of the invention, the three-dimensional molding surface of the insert has an ASTM D2240 type A hardness between 70 - 100 Sh-A. , preferably with a hardness of between 80 and 90 Sh-A.
Molding surfaces within this hardness range have been found to provide a suitable balance between flexibility and dimensional stability. The insert molding surface should be provided with sufficient flexibility to accommodate the dimensional tolerances of the electronic component. Due to its flexibility, the molding surface can contact various parts of the electronic component that are intended to remain bare after packaging, without applying high pressure on the electronic component.
On the other hand, the insert molding surface must have sufficient rigidity to maintain dimensional stability during the molding process and in particular during the insertion of the molding material into the mold cavity.
The molding surface will thereby lie snugly over the parts of the electronic component that should remain exposed (bare) without molding material. This ensures that the molding material seals only the necessary portions of the electronic component.
インサートは、フレキシブル３次元成形面を支持する剛性結合部を有してもよい。剛性結合部は金属のような実質的に堅い材料から作られてもよい。通常、剛性結合部は、成形される電子部品に面する側の反対側に設けられる。インサートの剛性結合部は、フレキシブル成形面に対して制御された支持を提供する。この利点はインサートの寸法安定性である。さらに剛性結合部は、インサートの金型への結合を容易にしうる。金型部品への容易な結合のために剛性結合部は結合手段を備えてもよい。 The insert may have a rigid joint that supports a flexible three-dimensional molding surface. The rigid joint may be made from a substantially rigid material such as metal. Typically, the rigid joint is provided on the side opposite the side facing the electronic component to be molded. The rigid bond of the insert provides controlled support to the flexible molding surface. The advantage of this is the dimensional stability of the insert. Additionally, the rigid joint may facilitate coupling of the insert to the mold. The rigid connection may be provided with connection means for easy connection to the mold part.
金型キャビティ内に挿入された成形材料が金型キャビティの内側に保持され、インサートを介して漏れ出さないことを確実にするために、インサートの３次元成形面は成形材料に対して不浸透性であることが好ましい。成形材料がインサートの成形面に浸透しないようにすることにより、金型キャビティの良好なシールを達成するために例えばカバーシートまたは箔の形態などでインサートを追加的に覆うことは必要ではない。 The three-dimensional molding surface of the insert is impermeable to the molding material to ensure that the molding material inserted into the mold cavity is retained inside the mold cavity and does not leak through the insert. It is preferable that By preventing the molding material from penetrating the molding surface of the insert, no additional covering of the insert, for example in the form of a cover sheet or foil, is necessary to achieve a good sealing of the mold cavity.
本発明による金型の更なる実施形態においては、金型キャビティを有し金型インサートを受容するように構成された金型部品は開口部を備える。前記開口部は、金型キャビティとともにインサートを金型の外側に接続する。
この開口部は、金型キャビティ内に部分的な真空を生成するために、特定の例では、インサートのフレキシブル３次元成形面に部分的な真空を生成するために減圧手段に接続されてもよい。開口部を前記インサート成形面に接続するために、空間がインサートと金型部品のうちの一つに凹設された金型キャビティの側面との間に設けられてもよい。代替的にまたは追加的に、インサートは、成形面から成形面の反対側のインサートの裏面に走る吸引孔を備えてもよい。
箔層がインサートの３次元成形面と封止される電子部品との間に挿入された場合には、成形面と薄層との間で行われる減圧が成形面に亘って箔層を吸引する。これにより、箔層が成形面の三次元トポグラフィに従うことを確実にする。前記箔層は、とりわけ、成形された電子部品の金型キャビティからの解放を容易にするために適用されてもよい。
In a further embodiment of the mold according to the invention, the mold part having the mold cavity and configured to receive the mold insert comprises an opening. The opening connects the insert with the mold cavity to the outside of the mold.
This opening may be connected to a pressure reducing means to create a partial vacuum within the mold cavity and, in certain instances, on the flexible three-dimensional molding surface of the insert. . A space may be provided between the insert and a side of a mold cavity recessed into one of the mold parts for connecting the opening to the insert molding surface. Alternatively or additionally, the insert may be provided with suction holes running from the molding surface to the back side of the insert opposite the molding surface.
If the foil layer is inserted between the three-dimensional molding surface of the insert and the electronic component to be sealed, the vacuum created between the molding surface and the thin layer will suck the foil layer across the molding surface. . This ensures that the foil layer follows the three-dimensional topography of the molding surface. The foil layer may be applied, inter alia, to facilitate release of the molded electronic component from the mold cavity.
本発明はさらに本発明による金型に用いられるインサートに関し、インサートはフレキシブル３次元成形面を備える。この利点は、本発明による金型との関係で既に述べている。 The invention further relates to an insert for use in a mold according to the invention, the insert comprising a flexible three-dimensional molding surface. This advantage has already been mentioned in connection with the mold according to the invention.
本発明はまた、本発明によるインサートを製造する方法に関する。この方法は、ポリマー材料を剛性結合部とカウンターモールド（counter mould）との間で加硫剤と一緒に成形することにより、ポリマー材料を剛性結合部上で加硫することを有する。剛性結合部上にポリマー材料を加硫することにより、フレキシブル３次元成形面と剛性結合部との間の強力な結合が実現されてもよい。加硫の際に、ポリマー鎖間の架橋結合が形成されてポリマー材料、および従ってインサートの３次元成形面の強度と耐久性が顕著に増加する。しかしながら最適な硬化を達成するためにオートクレーブのような後硬化工程が必要とされる可能性がある。 The invention also relates to a method of manufacturing an insert according to the invention. The method includes vulcanizing the polymeric material onto the rigid joint by molding the polymeric material with a vulcanizing agent between the rigid joint and a counter mold. A strong bond between the flexible three-dimensional molding surface and the rigid joint may be achieved by vulcanizing the polymeric material onto the rigid joint. During vulcanization, crosslinks between polymer chains are formed which significantly increases the strength and durability of the polymer material and thus of the three-dimensional molded surface of the insert. However, a post-cure step such as an autoclave may be required to achieve optimal cure.
最後に、本発明は、また本発明による金型を用いるキャリアに実装された電子部品の封止方法に関する。
方法は以下の処理ステップ、すなわち、ａ）電子部品が金型キャビティに面するように２つの金型部品間に１つ以上の電子部品を支持するキャリアを配置するステップと、ｂ）金型部品が金型部品間でキャリアをクランプし、金型キャビティの少なくとも１つが封止される電子部品を囲み、インサートが電子部品の少なくとも１つおよび／またはキャリアと接触するように、金型部品を互いの方向に移動させるステップと、ｃ）金型キャビティ内に成形材料を搬入するステップと、ｄ）金型部品を互いに離間させ、金型部品から成形された電子部品を有するキャリアを取り外し、これによりまた電子部品からインサートを解放するステップと、を有する。
この方法を遂行することにより、成形の際にインサートが電子部品および／またはキャリアに接触している少なくとも１つの場所を除いて、電子部品とキャリアが成形材料で少なくとも部分的に覆われたパッケージ化された製品が得られる。すでに述べているように、フレキシブルインサート成形面の使用により、インサートは、限定的な変形で電子部品の高さ公差を補償可能である。このことは、成形の際に電子部品上に過剰な圧迫力が発生することを防ぐ。本発明によるインサートの使用により、最大５０μｍの高さ公差を補償することさえ可能である。
Finally, the invention also relates to a method for sealing electronic components mounted on a carrier using a mold according to the invention.
The method includes the following processing steps: a) positioning a carrier supporting one or more electronic components between two mold parts such that the electronic components face the mold cavity; and b) placing a carrier supporting one or more electronic components in the mold cavity. clamps the carrier between the mold parts, the mold parts are moved together such that at least one of the mold cavities surrounds the electronic component to be sealed, and the insert is in contact with at least one of the electronic components and/or the carrier. c) introducing molding material into the mold cavity; d) separating the mold parts from each other and removing the carrier with the molded electronic component from the mold parts, thereby and releasing the insert from the electronic component.
By carrying out this method, packaging is achieved in which the electronic component and carrier are at least partially covered with molding material, except at at least one location where the insert is in contact with the electronic component and/or carrier during molding. The product obtained is As already mentioned, the use of a flexible insert molding surface allows the insert to compensate for height tolerances of the electronic component with limited deformation. This prevents excessive compressive forces from being generated on the electronic component during molding. By using the insert according to the invention it is even possible to compensate for height tolerances of up to 50 μm.
１つ以上の電子部品を支持するキャリアが金型部品間でクランプされる前に、インサートのフレキシブル３次元成形面を少なくとも部分的に覆う箔層を金型キャビティ内にもたらすことが可能である。前記箔層は、金型キャビティから部分的に成形された電子部品の解放を助ける解放箔のように働いてもよい。特に、前記箔層は、金型が互いの方向に移動する間に処理ステップｂ）として、インサートと電子部品および／またはキャリアとの間でクランプされる。
好ましい実施例においては、金型部品の開口部を介して箔層とインサートのフレキシブル３次元成形面との間が減圧される。この減圧は、箔層が成形面の三次元トポグラフィに密接に追随して成形工程全体を通して成形面に保持されることを確保する。
Before the carrier supporting one or more electronic components is clamped between the mold parts, it is possible to provide a foil layer within the mold cavity that at least partially covers the flexible three-dimensional molding surface of the insert. The foil layer may act as a release foil to help release the partially molded electronic component from the mold cavity. In particular, said foil layer is clamped between the insert and the electronic component and/or carrier as processing step b) while the molds are moving towards each other.
In a preferred embodiment, a vacuum is created between the foil layer and the flexible three-dimensional molding surface of the insert through an opening in the mold part. This vacuum ensures that the foil layer closely follows the three-dimensional topography of the molding surface and remains on the molding surface throughout the molding process.
本発明によるキャリアに実装した電子部品の封止方法の１実施形態においては、方法のステップｃ）による金型キャビティ内への成形材料の搬入は、金型部品が方法のステップｂ）によって互いの方向に移動した後で、成形材料に圧力をかけて電子部品を囲む金型キャビティへ液状成形材料を移動させることによってなされる。この方法はまた、「トランスファーモールド」として知られている。成形材料は金型部品が互いに離間する前に少なくとも部分的に硬化するので、成形された形状の製品は、金型から取り外される際にその形状を失なうことはない。
代替的な成形工程として、金型部品が方法のステップｂ）により互いの方向に移動する前に方法のステップｃ）により金型キャビティ内に成形材料が運ばれてもよい。
このような成形工程はまた、「圧縮成形」として知られている。本発明は、成形工程の特別なタイプとは無関係に実施可能である。通常、成形材料は成形工程の際におよび／またはその前に加熱されるが、それはまた本発明を限定することにはならない。
In one embodiment of the method for encapsulating electronic components mounted on a carrier according to the invention, the introduction of the molding material into the mold cavity according to step c) of the method is such that the mold components are mutually separated according to step b) of the method. This is done by applying pressure to the molding material to move the liquid molding material into a mold cavity surrounding the electronic component. This method is also known as "transfer molding". Since the molding material is at least partially cured before the mold parts are separated from each other, the product in the molded shape does not lose its shape when removed from the mold.
As an alternative molding process, the molding material may be conveyed into the mold cavity according to method step c) before the mold parts are moved towards each other according to method step b).
Such a molding process is also known as "compression molding." The invention can be practiced independently of the particular type of molding process. Typically, the molding material is heated during and/or before the molding process, but this is also not a limitation of the invention.
本発明は、以下の図面に示す例示的な実施形態に基づいて更に明瞭にされる。 The invention will be further elucidated on the basis of exemplary embodiments shown in the following drawings.
図１は、本発明による金型１が、単一パッケージ内に組み込み用の複数の電子部品３を支持しているキャリアまたは基板２をクランプしている断面図を示す。
金型１は、２つの金型部品４、５を備えており、上型部品５の接触面７に金型キャビティ６が凹設されている。金型キャビティ６は、フレキシブル３次元成形面９を有するインサート８によって画定される片側にあり、この表面９は、電子部品３に面している。
３次元成形面９の反対側は上型部品５に面しており、インサート８は、成形面９を支持するように働く剛性結合部１０を備える。インサート８は上型部品５に対して剛性結合部１０への結合手段として働くボルト１１によって取り外し可能に接続している。
上型部品５はさらに吸引開口部１２を備え、吸引開口部はその一端が金型１の外側に接続された減圧手段１３に接続されている。開口部１２は、インサート８と金型キャビティ６の面の間に設けられた空間を経て金型キャビティ６の内側につながっており、フレキシブル３次元成形面９と箔層（foil layer）１４の間に減圧が働くようにする。前記箔層１４は、一方でインサート８、他方で電子部品３およびキャリア２との間にクランプされており、それにより少なくとも部分的にフレキシブル３次元成形面９を覆っている。箔層１４に接触している電子部品３の表面１５およびキャリア２の表面１６は成形後に露出される。箔層１４は、成形された電子部品３を有するキャリア２が金型部品４、５から解放される場合に離間箔のように働く。
FIG. 1 shows a cross-sectional view of a mold 1 according to the invention clamping a carrier or
The mold 1 includes two mold parts 4 and 5, and a mold cavity 6 is recessed in the contact surface 7 of the upper mold part 5. The mold cavity 6 is defined on one side by an insert 8 with a flexible three-
The side opposite the three-
The upper mold part 5 further comprises a
図２ａから２ｄは、本発明による金型を用いてキャリアの片面に実装された電子部品の封止方法のステップの概略図を示す。これらの図を通して、同様な要素は同様な参照番号で表している。図１と同様に、図２ａから２ｄは、（これらの図にはこれ以上示されていない）金型の金型キャビティ２１の一部を囲む金型インサート２０を示す。インサート２０は、フレキシブル３次元成形面２２およびフレキシブル３次元成形面２２に取り付けられた剛性結合部２３を備える。剛性結合部２３は、金型部品に接続するように構成されている。フレキシブル３次元成形面２２は、その一面に複数の電子部品２５、２６、２７を備えたキャリアまたは基板２４に面している。図２aは２つの電子部品２６、２７が、例えば製造公差および／または電子部品のタイプの違いなどによる高さの差ｈを有することを示している。
図２ｂは、金型部品が互いの方向に移動した後の状況を図示する。ここで、インサート２０のフレキシブル３次元成形面２２が電子部品２５、２６、２７に接触している。この図から、高さの差ｈがフレキシブル３次元成形面２２によって補償されているのが分かる。図２ｃに示すように、キャリア２４およびその上に実装された電子部品２５、２６、２７が金型部品の間で囲まれた後で、成形材料２８が金型キャビティ２１内に導かれる。その充填方向は矢印２９で示す。金型キャビティ２１内での完全な充填の後で、金型部品は互いに離間され、フレキシブル３次元成形面２２を電子部品２５、２６、２７から持ち上げる。図２ｄは、本発明による方法から得られたパッケージ製品３０を示す。ここで、電子部品２５、２６、２７は、成形材料２８により部分的に封止されている。電子部品２５、２６、２７の成形中にフレキシブル３次元成形面２２によって覆われていた部分は裸のままである。
Figures 2a to 2d show schematic illustrations of the steps of a method for encapsulating an electronic component mounted on one side of a carrier using a mold according to the invention. Like elements are represented by like reference numerals throughout the figures. Similar to FIG. 1, FIGS. 2a to 2d show a
Figure 2b illustrates the situation after the mold parts have moved towards each other. Here, the flexible three-
図３ａから３ｄは、本発明による金型の別の実施形態を用いてキャリアまたは基板４４の両側に実装された電子部品４５、４６、４７、４８、４９、５０の封止方法のステップの概略図を示す。これらの図においても同様な要素は同様な参照番号により表している。図３ａから３ｄに示す方法のステップは、図２ａから２ｄに示された方法のステップとよく似ている。しかしながら重要な違いは、（これらの図にはこれ以上示されていない）金型が、ここでは、それぞれが２つの対向する金型キャビティ４２、４３のうちの異なる一つの一部を形成する２つの金型インサート４０、４１を備えることである。金型キャビティ４２、４３は、ここではキャリアまたは基板４４の両側のうちの一方側をそれぞれ囲むように構成されており、両側の各々に封止される電子部品４５、４６、４７、４８、４９、５０とキャリア４４の一部とを備える。インサート４０、４１は、共にフレキシブル３次元成形面５１、５２およびフレキシブル３次元成形面５１、５２に取り付けられた剛性結合部５３、５４を備える。
図３ｂは、金型部品が互いの方向に移動した後の状況を図示する。ここで、一つのインサート４０のフレキシブル３次元成形面５１はキャリア４４の片側の電子部品４５、４６、４７に接触しており、別のインサート４１のフレキシブル３次元成形面５２はキャリア４４の別の側の電子部品４８、４９、５０に接触している。加えて、後述したインサート４１の３次元成形面５２が接触しているキャリア４４の一部５５は、成形後に露出される。図３ｃは、金型キャビティ４２、４３内に成形材料５６を導く連続的なステップを示し、その挿入方向は矢印５７で示している。金型キャビティ４２、４３内での完全な充填の後で、金型部品は互いに離間され、フレキシブル３次元成形面５１、５２を電子部品４５、４６、４７、４８、４９、５０から引き離す。図３ｄは、本発明による方法から得られたパッケージ製品５８を示す。ここで、電子部品４５、４６、４７、４８、４９、５０は、成形材料５６によって部分的に封止されている。成形中にフレキシブル３次元成形面５１、５２によって覆われていた電子部品４５、４６、４７、４８、４９、５０の部分と同様にキャリア４４の部分５５は露出している。
Figures 3a to 3d schematically illustrate the steps of a method for sealing
Figure 3b illustrates the situation after the mold parts have moved towards each other. Here, the flexible three-
Claims (18)
前記金型キャビティの少なくとも一部が前記電子部品に面するフレキシブル３次元成形面を有するインサートから形成されており、
前記フレキシブル３次元成形面は、前記成形面のうち電子部品の露出したままにすべき部分が、成形の際に、封止される電子部品の形状に密着するように接触して構成され、
前記インサートの前記３次元成形面は、複数の電子部品を覆うように構成された連続面として形成されており、それぞれが電子部品の上面の少なくとも一部である前記成形面のうち電子部品の前記露出したままにすべき部分に接触するように構成された複数の接触領域を有しており、前記接触領域から前記３次元成形面の反対側の前記インサートの面までの距離は、少なくとも２つの前記接触領域の間で異なることを特徴とする金型。 at least two mold parts displaceable relative to each other, at least one of the mold parts having a mold cavity recessed in a contact surface, the at least two mold parts being sealed; A mold for encapsulating the electronic component mounted on a carrier, the mold being configured to engage with the mold cavity surrounding the electronic component, the mold comprising:
at least a portion of the mold cavity is formed from an insert having a flexible three-dimensional molding surface facing the electronic component ;
The flexible three-dimensional molding surface is configured such that a portion of the molding surface that should remain exposed of the electronic component is in close contact with the shape of the electronic component to be sealed during molding,
The three-dimensional molding surface of the insert is formed as a continuous surface configured to cover a plurality of electronic components, and each of the three-dimensional molding surfaces of the molding surface is at least a part of the top surface of the electronic component. a plurality of contact areas configured to contact portions to be left exposed, the distance from the contact areas to the surface of the insert opposite the three-dimensional molding surface being at least two A mold characterized in that the contact areas are different .
ａ）前記電子部品が金型キャビティに面するように２つの金型部品間に１つ以上の電子部品を支持するキャリアを配置するステップと、
ｂ）前記金型部品が前記金型部品間で前記キャリアをクランプし、前記金型キャビティの少なくとも１つが封止される前記電子部品を囲み、前記インサートが前記電子部品の少なくとも１つおよび／または前記キャリアと接触するように、前記金型部品を互いの方向に移動させるステップと、
ｃ）前記金型キャビティ内に成形材料を搬入するステップと、
ｄ）前記金型部品を互いに離間させ、前記金型部品から成形された電子部品を有する前記キャリアを取り外し、これによりまた前記電子部品から前記インサートを解放するステップと、を有する方法。 11. A method for sealing an electronic component mounted on a carrier using the mold according to any one of claims 1 to 10 , comprising: a) sealing between two mold components such that the electronic component faces a mold cavity; placing a carrier supporting one or more electronic components on the carrier;
b) the mold parts clamp the carrier between the mold parts, at least one of the mold cavities surrounds the electronic component to be sealed, and the insert is configured to clamp the carrier between the mold parts and/or moving the mold parts toward each other into contact with the carrier;
c) introducing molding material into the mold cavity;
d) separating the mold parts from each other and removing the carrier with the molded electronic component from the mold part, thereby also releasing the insert from the electronic component.
Method according to any of claims 13 to 17, characterized in that a processing temperature of between 100 and 200° C. is applied when the molding material is introduced into the mold cavity.
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