NL1002939C2

NL1002939C2 - The injection moulding of semiconductor circuits on a lead frame

Info

Publication number: NL1002939C2
Application number: NL1002939A
Authority: NL
Inventors: Everardus Hendrikus Boschman
Original assignee: Boschman Holding Bv
Priority date: 1996-04-24
Filing date: 1996-04-24
Publication date: 1997-10-28

Abstract

One mould section, working with a second one, borders a hollow to receive injected plastic for a semiconductor moulding. It is provided with means to press at least part of the semiconductor lead frame against the second section. This consists of blocks moving in the closing direction and actuated by hydraulic rams. The rams are mechanically attached to the pressing blocks. The blocks may have variable lengths. Also claimed is an injection moulding apparatus containing a mould as described above.

Description

Matrijsdeel met hoogte-compenserende middelenMold part with height compensating means

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een matrijsdeel voor het in samenwerking met een ander, daartegenover te plaatsen 5 matrijsdeel begrenzen van een holte voor het daarin opnemen en met kunststof inspuiten van een halfgeleiderschakeling, welk matrijsdeel voorzien is van aandrukmiddelen om tenminste een omtreksdeel van het met de halfgeleiderschakeling verbonden 'leadframe' overeenkomstige bedradingsplaat tenminste gedeeltelijk onafhankelijk van het ma-10 trijsdeel tegen het andere matrijsdeel te drukken, welke aandrukmiddelen omvatten in het matrijsdeel opgenomen aandrukstrippen, die ten opzichte van het matrijsdeel in de sluitrichting van beide matrijsdelen verplaatsbaar zijn, waarbij hydraulisch bediende drukstaven aanwezig zijn voor het verplaatsen van dat matrijsdeel.The present invention relates to a mold part for delimiting a cavity, in cooperation with another mold part to be placed opposite it, for receiving a semiconductor circuit therein and injecting it with plastic material, which mold part is provided with pressing means around at least one peripheral part of the lead frame connected corresponding semiconductor circuit corresponding wiring plate at least partly independently of the mold part against the other mold part, which pressing means comprise pressing strips incorporated in the mold part, which are movable relative to the mold part in the closing direction of both mold parts, wherein hydraulic operated pressure rods are provided for moving that mold part.

15 Een dergelijk matrijsdeel is bekend uit het Amerikaanse oc- trooischrift 5.409.352. Bij gebruikelijke halfgeleiderschakelingen wordt een geïntegreerde schakeling met behulp van dunne draadjes verbonden met een zgn. 'leadframe'. Een conventioneel ''leadframe'1 bestaat uit een enkel deel metallisch materiaal en heeft steeds 20 dezelfde dikte. Dit 'leadframe' wordt aan de buitenomtrek van de vormholte door de naar elkaar toe bewegende matrijshelften ingeklemd en daartussen wordt de betreffende kunststof ingespoten. Daarbij dient het 'lead frame' als afdichting van de matrijshelften.Such a mold part is known from US patent 5,409,352. In conventional semiconductor circuits, an integrated circuit is connected by means of thin wires to a so-called 'lead frame'. A conventional "lead frame" 1 consists of a single piece of metallic material and always has the same thickness. This lead frame is clamped to the outer periphery of the mold cavity by the mold halves that move towards each other and the relevant plastic is injected between them. The lead frame serves as a seal for the mold halves.

Bij het verder integreren wordt het 'leadframe' steeds gecom-25 pliceerder opgebouwd en thans bestaan in de stand der techniek voorstellen om het gebruikelijke massief metalen 'leadframe' te vervangen door een laminaat. Dit laminaat bestaat uit een aantal niet-geleidende lagen waartussen geleiders opgenomen zijn. Een voorbeeld daarvan is de zgn. BGA-('Ball Grid Array')printplaat. Daarbij is de 30 dikte van deze printplaat niet constant, zeker niet van geïntegreerde schakeling tot geïntegreerde schakeling of over een langere reeksen van schakelingen gezien. Hoogteverschillen van enkele tienden millimeter zijn waargenomen.During further integration, the 'lead frame' is being built up in a more and more complicated manner, and proposals currently exist in the prior art to replace the usual solid metal 'lead frame' with a laminate. This laminate consists of a number of non-conductive layers between which conductors are incorporated. An example of this is the so-called BGA - ('Ball Grid Array') printed circuit board. In addition, the thickness of this printed circuit board is not constant, certainly not from integrated circuit to integrated circuit or seen over a longer series of circuits. Height differences of several tenths of a millimeter have been observed.

Bij een conventionele inrichting bestaande uit twee matrijsde-35 len betekent dit dat hetzij niet voldoende afdichting tussen de matrijsdelen en een dergelijke printplaat verkregen wordt hetzij de printplaat beschadigd wordt door het te ver aandrukken van de ma-trijsdelen. In het eerste geval zal lekkage optreden.In a conventional device consisting of two mold parts, this means that either insufficient sealing between the mold parts and such a printed circuit board is obtained, or the printed circuit board is damaged by pressing the mold parts too far. In the first case, leakage will occur.

22

In het hierboven beschreven Amerikaanse octrooischrift wordt voorgesteld het onderste matrijsdeel op de gebruikelijke wijze van een hydraulische aandrijving te voorzien, maar in dit onderste ma-trijsdeel aandrukblokken aan te brengen. Deze aandrukblokken worden 5 door middel van veren en aanslagen enige afstand boven het vlak van het onderste matrijsdeel gedreven. Bij contact met de printplaat wordt in automatische hoogte-instelling voorzien.In the above-mentioned US patent it is proposed to provide the lower mold part with a hydraulic drive in the usual manner, but to provide pressing blocks in this lower mold part. These pressure blocks are driven some distance above the plane of the lower mold part by means of springs and stops. Automatic height adjustment is provided upon contact with the printed circuit board.

Hoewel daarmee het probleem opgelost lijkt te zijn, kleeft een aantal bezwaren aan deze constructie. Ten eerste is het noodzakelijk 10 om de veren die de aandrukblokken wegdrijven in het inwendige van het eerste matrijsdeel aan te brengen. Dit betekent enerzijds dat verhoudingsgewijs weinig inbouwruimte voor dergelijke veren beschikbaar is en anderzijds dat dergelijke veren aanzienlijk verwarmd worden tijdens gebruik van de matrijs.Although this seems to solve the problem, there are a number of drawbacks to this construction. First, it is necessary to arrange the springs which drive the pressure blocks away into the interior of the first mold part. This means, on the one hand, that relatively little installation space is available for such springs and, on the other hand, that such springs are heated considerably during use of the mold.

15 Bij de constructie volgens dit Amerikaanse octrooischrift is een inbrengdeel aanwezig waarin de vormholten verwezenlijkt zijn. Daardoor wordt de constructie verder gecompliceerd.In the construction according to this US patent an insertion part is present in which the mold cavities are realized. This further complicates the construction.

Het eerste geeft een beperking van de drukkracht die opgebracht kan worden. Omdat in praktijk veerkrachten van enkele tonnen wense-20 lijk zijn, blijken dergelijke veren niet te voldoen. Bovendien is de constructie verhoudingsgewijs gecompliceerd en zijn de delen moeilijk bereikbaar.The first limits the pressure force that can be applied. Since in practice spring forces of a few tons are desirable, such springs are found to be unsatisfactory. In addition, the construction is relatively complicated and the parts are difficult to access.

Het doel van de onderhavige uitvinding is de hierboven beschreven constructie te verbeteren en te vereenvoudigen.The object of the present invention is to improve and simplify the construction described above.

25 Dit doel wordt verwezenlijkt doordat die drukstaven in de sluitrichting van die matrijsdelen op mechanisch starre wijze met de aandrukblokken verbonden zijn en doordat tussen die drukstaven en het matrijsdeel in de sluitrichting van die matrijsdelen werkende aandrukorganen met variabele lengte aanwezig zijn.This object is achieved in that the pressure rods in the closing direction of those mold parts are mechanically rigidly connected to the pressing blocks and in that pressure members of variable length acting in the closing direction of those mold parts are present between those pressure bars and the mold part.

30 Aan de uitvinding ligt het inzicht ten grondslag niet langer het onderste matrijsdeel star met de hydraulische aandrukcilinder(s) te verbinden, maar met de aandrukblokken stijf te verbinden. Koppeling tussen de aandrukblokken en de onderste matrijshelft kan met enige in de stand der techniek bekende middelen met variabele lengte 35 verwezenlijkt worden, zoals veren of hydraulische zuiger-cilinder-samenstellen. In tegenstelling tot de constructie volgens het Amerikaanse octrooischrift 5.409.362 is het mogelijk deze onderdelen uitwendig van het onderste matrijsdeel aan te brengen waar meer 10 0 ? o ? o 3 ruimte beschikbaar is. Bovendien is de invloed van warmte daar veel kleiner waardoor meer optimale omstandigheden voor de veren gerealiseerd worden. Bij de constructie volgens de onderhavige uitvinding is het niet nodig aparte vormholten te verschaffen.The invention is based on the insight no longer to connect the lower mold part rigidly to the hydraulic pressure cylinder (s), but to connect it rigidly to the pressure blocks. Coupling between the pressure blocks and the lower mold half can be realized with some variable length means known in the art, such as springs or hydraulic piston-cylinder assemblies. In contrast to the construction according to U.S. Patent 5,409,362, it is possible to arrange these parts externally of the lower mold part where more 10 0? o? o 3 space is available. Moreover, the influence of heat is much smaller there, so that more optimal conditions for the springs are realized. In the construction of the present invention, it is not necessary to provide separate mold cavities.

5 Volgens een van voordeel zijnde uitvoering van de uitvinding wordt in een scharnierende verbinding van de drukstaven ten opzichte van de aandrukblokken voorzien. Daardoor kunnen de aandrukblokken zich aanpassen aan onregelmatigheden in de printplaat. Een dergelijke scharnierende verbinding kan kanteljukken omvatten, d.w.z. dat 10 zich loodrecht op de aandrukblokken uitstrekkende kanteljukken aanwezig zijn, die deze zijde aan zijde ondersteunen.According to an advantageous embodiment of the invention, a hinged connection of the pressure bars with respect to the pressure blocks is provided. This allows the pressure blocks to adapt to irregularities in the printed circuit board. Such a hinged connection can comprise tilting beams, that is to say tilting beams extending perpendicular to the pressure blocks are present, which support this side by side.

De scharnierende verbinding kan een kogel- komverbinding, een lagerrol en dergelijke omvatten.The articulated joint may include a ball cup joint, a bearing roller and the like.

De aandrukblokken kunnen rechtstreeks op de bedradingsplaat van 15 de geïntegreerde schakeling aangrijpen, maar het is ook goed mogelijk op de aandrukblokken aandrukstrippen te plaatsen die geïntegreerd zijn in de bovenplaat van het betreffende matrijsdeel.The pressure blocks can engage directly on the wiring plate of the integrated circuit, but it is also quite possible to place pressure strips on the pressure blocks which are integrated in the top plate of the relevant mold part.

De uitvinding zal hieronder aan de hand van een in de tekening afgebeeld uitvoeringsvoorbeeld nader verduidelijkt worden. Daarbij 20 tonen:The invention will be explained in more detail below with reference to an illustrative embodiment shown in the drawing. Thereby showing 20:

Fig. 1 een perspectivisch opengewerkt aanzicht het matrijsdeel volgens de uitvinding;Fig. 1 is a perspective cut-away view of the mold part according to the invention;

Fig. 2 het matrijsdeel volgens de uitvinding in dwarsdoorsnede volgens de lijn II-II in fig.1 en ; 25 Fig. 3 een dwarsdoorsnede volgens de lijn III-III in fig. 1.Fig. 2 shows the mold part according to the invention in cross section along the line II-II in fig. 1 and; FIG. 3 is a cross-sectional view taken on the line III-III in FIG. 1.

De ondermatrijs 1 van een spuitgietinrichting is in de figuren weergegeven. Deze bestaat uit een ondermatrijsdeel 2, aangebracht op een tafel 4. Zoals uit fig. 2 blijkt, wordt deze geplaatst onder een bovenmatrijsdeel 3. Uit fig. 2 blijkt eveneens dat het bovenmatrijs-30 deel 3 voorzien is van een vormholte 5.The bottom mold 1 of an injection molding device is shown in the figures. This consists of a lower mold part 2, arranged on a table 4. As can be seen from Fig. 2, it is placed under an upper mold part 3. It also appears from Fig. 2 that the upper mold part 3 is provided with a mold cavity 5.

In fig. 2 is het omspoten produkt aangegeven met 7, dat bestaat uit een omkapselde halfgeleider aangebracht op een plaat. 8 geeft een aanspuiting aan.In Fig. 2, the molded product is indicated by 7, which consists of an encapsulated semiconductor mounted on a plate. 8 indicates a sprue.

Zoals uit fig. 1-3 blijkt is een aantal drukstaven 9 aanwezig, 35 dat zich uittrekt door de tafel 4. Ondermatrijs 2 rust op deze tafel 4. De vrije uiteinden van drukstaven 9 zijn enerzijds op schematisch afgebeelde wijze verbonden met een hydraulische aandrukeenheid en 1 0 0 9 ï 9 4 anderzijds verbonden met kanteljukken 10. De verbinding tussen kantel jukken 10 en drukstaven 9 vindt plaats via een kogel-komverbin-ding bestaande uit een kom 12 en een kogelvormig oppervlak 11. De aandrukjukken zijn in verticale richting verplaatsbaar opgenomen in 5 een drukplaat 16, die deel uitmaakt van ondermatrijsdeel 2. Op de kantel jukken zijn lagerrollen 13 aangebracht. Dit zijn in een kooi opgenomen rollen die scharnierende beweging in zijdelingse richting toestaan, maar niet in verticale richting. Opdrukplaat 16 is, zoals uit fig. 1 blijkt, een isolatieplaat 14 geplaatst, die eveneens bij 10 het ondermatrijsdeel hoort. De lagerrollen 13 strekken zich uit door openingen aangebracht in de isolatieplaat 16 en grijpen aan op aan-drukblokken 6. Deze aandrukblokken 6 strekken zich uit door openingen 17 in het bovenste deel 18 van het ondermatrijsdeel. Op dit bovenste deel 18 is een bovenplaat 21 aangebracht voorzien van ope-15 ningen voor het daarin opnemen van aandrukstrippen 20, die rusten op de aandrukblokken 6. Drukstaven 9 zijn voorzien van schotels 19 waarop veren 15 aangrijpen die anderzijds afsteunen op tafel 4.As can be seen from Figs. 1-3, a number of pressure rods 9 are present, which extends through the table 4. Lower die 2 rests on this table 4. The free ends of pressure rods 9 are connected on the one hand in a diagrammatic manner to a hydraulic pressing unit and 1 0 0 9 ï 9 4 on the other hand connected with tilting yokes 10. The connection between tilting yokes 10 and pressure rods 9 takes place via a ball-cup connection consisting of a cup 12 and a ball-shaped surface 11. The pressing yokes are movable in vertical direction in a pressure plate 16, which forms part of the lower mold part 2. Bearing rollers 13 are arranged on the tilting yokes. These are cage-mounted rollers that allow pivoting movement in the lateral direction, but not in the vertical direction. As shown in Fig. 1, printing plate 16 is fitted with an insulating plate 14, which also belongs to the lower mold part. The bearing rollers 13 extend through openings provided in the insulating plate 16 and engage pressing blocks 6. These pressing blocks 6 extend through openings 17 in the upper part 18 of the lower mold part. A top plate 21 is provided on this upper part 18, provided with openings for receiving pressing strips 20 thereon, which rest on the pressing blocks 6. Press bars 9 are provided with plates 19 on which springs 15 engage which on the other hand support table 4.

De hierboven beschreven inrichting werkt bij het sluiten van het ondermatri jsdeel in de richting 2 in de richting van het boven-20 matrijsdeel 3 als volgt:When closing the lower mold part in the direction 2 in the direction of the upper mold part 3, the above-described device operates as follows:

De veren 15 zijn zodanig voorgespannen en deze delen zijn zodanig ten opzichte van elkaar gepositioneerd dat in onbelaste toestand de aandrukstrippen 20 gelijk liggen met het bovenoppervlak van de bovenplaat 21 van het ondermatrijsdeel 2 of daar iets onder liggen. 25 Bij de sluitbeweging raken de bovenplaat 21 en de aandrukstrippen eerst de in de vormholte geplaatste halfgeleiderschakeling die voorzien is van een printplaat, 'leadframe' of dergelijke. Bij verdergaande stuwkracht op de drukstaven 9 wordt de beweging van tafel 4 en zo van de drukplaat 16, het bovenste deel 18 en bovenplaat 2 30 vertraagd door het effekt van de veren 15. Dit geldt echter niet voor de beweging van de kantel jukken 10, aandrukblokken 6 en aandrukstrippen 20. Deze wordt voortgezet en door het in twee richting scharnierend uitgevoerd zijn, voegen de aandrukstrippen 20 zich volledig dragend tegen de printplaat die in de vormholte geplaatst 35 is. Indien de gewenste druk bereikt is voor het langs de omtreksrand afdichten kan de inspuithandeling plaatsvinden. Op deze wijze wordt in een optimale afdichting langs de omtrek van de vormholte voorzien .The springs 15 are pretensioned and these parts are positioned relative to each other such that, in the unloaded condition, the pressing strips 20 are flush with or slightly below the top surface of the top plate 21 of the bottom mold part 2. During the closing movement, the top plate 21 and the pressing strips first touch the semiconductor circuit placed in the mold cavity, which is provided with a printed circuit board, 'lead frame' or the like. With further thrust on the pressure rods 9, the movement of table 4 and so of the pressure plate 16, the top part 18 and top plate 2 is slowed by the effect of the springs 15. However, this does not apply to the movement of the tilting yokes 10, pressing blocks 6 and pressing strips 20. This is continued and by being hinged in two directions, the pressing strips 20 fully bear against the printed circuit board placed in the mold cavity. When the desired pressure is reached for sealing along the peripheral edge, the injection operation can take place. In this way, an optimum sealing along the periphery of the mold cavity is provided.

1002939 51002939 5

Hoewel de uitvinding hierboven aan de hand van een voorkeursuitvoering beschreven is, zal begrepen worden dat daaraan talrijke wijzigingen aangebracht kunnen worden zonder buiten het bereik van de onderhavige aanvrage te geraken.Although the invention has been described above with reference to a preferred embodiment, it will be understood that numerous modifications can be made thereto without going beyond the scope of the present application.

5 Zo is het mogelijk de kantel jukken 10 weg te laten en/of de sluitbeweging van het ondermatrijsdeel te scheiden van de compensatie die verkregen wordt door het verplaatsen van de aandrukblokken. Deze en dergelijke wijzigingen worden allen geacht binnen het bereik van de bijgevoegde conclusies te liggen.It is thus possible to omit the tilting yokes 10 and / or to separate the closing movement of the lower mold part from the compensation obtained by moving the pressing blocks. These and such changes are all considered to fall within the scope of the appended claims.

10 1 o 0 ? O 3 910 1 o 0? O 3 9

Claims

1. Mold part (2) for limiting a cavity in cooperation with another mold part (3) to be placed opposite it, for receiving therein and injecting a semiconductor circuit with plastic injection, which mold part (2) is provided with pressure medium. to press at least a peripheral part of the 'lead frame' corresponding wiring board connected to the semiconductor circuit at least partly independently of the mold part against the other mold part, which pressing means comprise pressing blocks (6) incorporated in the mold part and which the mold part (2) is movable in the closing direction of both mold parts, hydraulically operated pressure rods (9) being provided for displacing said mold part (2), characterized in that 15. those pressure rods in the closing direction of those mold parts on mechanical are rigidly connected to the pressure blocks (6) and that between those pressure bars and the mold part in the closing direction The pressure members of variable length working pressure members are provided.

Device according to claim 1, wherein the compression bars are hingedly connected to the pressure blocks (6) in at least one direction perpendicular to the closing direction of the mold parts.

The device of claim 2, wherein the articulating joint includes tilting yokes (10).

Apparatus according to claim 2 or 3, comprising at least two pairs of compression bars, each pair of compression bars hingedly connected to a tilting yoke, the pressure blocks being arranged substantially perpendicular to the tilting yokes such that one end of a pressure block rests on one tilting yoke and the other end of the same pressure block rests on the other tilting yoke.

The device according to any of the preceding claims in combination with claim 2, wherein the hinged joint comprises a ball-socket (11, 12) joint.

The device according to any of the preceding claims in combination with claim 2, wherein the hinged joint comprises a bearing roller (13).

Device according to any one of the preceding claims, wherein the pressure members comprise spring means (15) arranged on the pressure rods, which on the other hand engage the table (4) supporting the mold part (2).

8. Device as claimed in any of the foregoing claims, wherein the pressing members comprise hydraulic means engaging on the one hand those pressure bars and on the other hand engaging the table (4) supporting the mold part (2).

The device according to any of the preceding claims, wherein the pressure blocks comprise pressure strips (20).

Injection molding device comprising a mold part according to one of the preceding claims. ******* 1002939