SE438060B - Forfarande for inkapsling av mikroelektroniska element - Google Patents

Description

7804900-4 10 l5 20 25 30 35 40 Materialet måste härdas snabbt och får absolut inte krympa emedan detta skulle föranleda avbrott i kristallernas led- ningar, som vanligen utgörs av guldtrådar, under härdningen av inkapslingsmaterialet. EPOXY-hartsen kan också vara mycket viskös, emedan metoden måste utföras vid lågt insprut- ningstryck i formen. _ Den kända metoden innefattar att successivt införa rem- sorna i ett formverktyg, stänga detta, fylla formkaviteterna och härda EPOXY-hartsen, varefter formen öppnas och rem- sorna med inkapslade kristaller borttages. Eftersom inkapslings- materialet kan förorena formen måste denna först rengöras innan nya remsor kan införas. Sålunda är den kända metoden en diskontinuerlig process, vid vilken vissa serier av kristaller inkapslas samtidigt. Cykeltiden är ganska lång, kring 2 eller 3 minuter. Dessutom måste en mycket dyrbar form användas och produktionsprocessen kan omöjligt automatiseras.

Förfarandet kräver mycket dyrbart inkapslingsmaterial, emedan ett "ingjötsträd“ finnes och mängden EPOXY för varje inkapslad kristall bestämmes av de standardiserade yttre dimensionerna för elementet och inte av den mängd, som är nödvändig för att inkapsla själva kristallen och dess ledare.

Föremålet för uppfinningen är att undanröja dessa nackdelar och att åstadkomma ett förfarande, som kännetecknas av att på varje kristallbärande ledningsmönster på båda sidor om det resmliknande materialet placeras en formhalva med en kavitet på ett sådant sätt, att de två kaviteterna till- sammans bildar en formkavitet för det inkapslande materialet, varvid de båda formhalvorna tjänar som en permanent inneslutning för kristallen efter det att formkaviteten har fyllts.

-Förfarandet enligt uppfinningen har den fördelen att dyrbara formar inte längre behövs. I deras ställe används väsentligt enklare och billigare formhalvor för injektionsgjutningen, vilka dessutom kan vara större, dvs kan ha flera formkaviteter.

Dessutom uppvisar förfarandet enligt uppfinningen den fördelen att tillverkningsprocessen kan automatiseras, varjämte på grund av att formhalvorna permanent innesluter kristallen, mindre mängd inkapslingsmaterial behöver användas.

För att enkelt montera formhalvorna är företrädesvis en av dessa halvor vid två ändar försedd med utskjutande pinnar eller stift, som införes genom motsvarande öppningar i varje 10 15 20 25 30 35 40 7804900- 4 ledningsmönster, medan den andra formhalvan är försedd med öppningar, som snäpper fast runt de pinnar, som skjuter igenom ledningsmönstret.

Formhalvornas yttre form kan i princip väljas fritt.

Företrädesvis överensstämmer de yttre dimensionerna av den sammansatta eller färdiga formen för varje ledningsmönster med gällande internationell standard för inkapslade mikroelektroniska element, medan kaviteten i varje formhalva är sfärisk såväl i längd- som i tvärsnitt, varvid anordningen är sådan att det inkapslingsmaterial, som skall injiceras i formkaviteten, kan begränsas till en mängd, som är tillräcklig för att inkapsla enbart kristallen och dess anslutningar till ledningarna.

Ett automatiskt förfarande för inkapsling av kristaller åstadkommes vid uppfinningen genom att det remslika materialet med kristaller matas från en spole eller i form av skurna remsor från ett matningsmagasin till en station för anbringande av de båda formhalvorna och därefter förflyttas längs en injektionsgjutningsanordning, som väsentligen innefattar en eller flera injektionsmunstycken, placerade med en mot ledningsmönstret svarande delning, för injicering av inkapslings- materialet i formarna, varefter det remslika materialet med de fyllda formhalvorna föres genom en värmeugn - om så är nödvändigt - och därefter lindas upp på en spole eller placeras i en behållare. Andra operationer såsom t.ex. utskärning och/eller bortbrytning av produkterna från remsan kan utföras direkt efter inkapslingen, likaså i en tillverk- ningslinje.

Genom uppfinningen âstadkommes dessutom ett mikroelektro-- niskt element, som väsentligen innefattar en kristall, omgiven av inkapslande material och med utåt utskjutande anslutningar, vid vilket element det yttre höljet av kristallen består av två med varandra förbundna ihåliga element eller formhalvor, som skiljs åt av ledningarna, vilka element är av ett material annat än inkapslingsmaterialet medan inuti detta hölje är infört en mängd inkapslingsmaterial, som direkt omger kristallen och dess förbindningar med anslutningsorganen.

Förfarandet enligt uppfinningen och det därigenom fram- ställda mikroelektroniska elementet förklaras närmare med hänvisning till bifogade ritningar, där 7804900-4 10 15 20 25 230 35 40 fig. l visar det remsliknande utgångsmaterialet för användning såväl enligt känt förfarande som vid förfarande enligt uppfinningen, fig. 2 visar remsan i fig. l, men försedd med in- kapslade kristallelement, fig. 3 visar de vid förfarandet använda formhalvorna, fig. 4 är en tvärgenomskärning genom formen i fig. 3 Kfig. 5 är en längdgenomskärning genom formen i fig. 3 fig. 6 visar schematiskt ett automatiserat för- farande för inkapsling av kristaller.

I fig. l anger hänvisningssiffran l en bit av ett rems- liknande material, som innefattar med varandra förbundna ledningsmönster 2, vilka vart och ett har ett antal anslutnings- organ 3 för anslutning av kristaller till en ledningskrets, varvid kristallen är placerad i ledningsmönstrets 2 mitt 4 och varvid kristallens ledare är förbundna med anslutninge- organen 3. _ Fig; 2 visar remsan i fig. l, innefattande ett antal inkapslade kristallelement 5. Efter kristallernas inkapsling avlägsnas kanten 6 på varje ledningsmönster och det mikroelek- troniska elementet erhålles så, som det kan användas i kretsanordningar. _ Fig. 3 visar den anordning, som består av två gjutforms- halvor av den typ, som användes vid uppfinningen. Den undre formhalvan 8 innefattar en formkavitet 10 medan vid båda ändarna hål 9 är anordnade, vilka kan släppas kring pinnar l2 på den övre formhalvan ll. Dessutom är en ingjutsöppning l3 anordnad i den övre formhalvan ll. Det är självklart att den övre formhalvan ll också innefattar en formkavitet liknande kaviteten 10. De utskjutande pinnarna 12 är anordnade i den övre formhalvan så att de skjuter över de öppningar 7 i ledningsmönstret 2, som visas i fig. 1. De tvâ formhalvorna 8, ll placeras kring varje ledningsmönster 2 på remsan l efter det att kristallerna har placerats i mitten 4 av det remsliknande materialet och har förbundits med sina ledare till anslutningsorganen 3 i ledningsmönstret 2. Genom ingjutöpp- ningen 13 fylles eller injiceras sedan den formkavitet, som bil- das av de två formhalvorna, med inkapslingsmaterial. 10 15 20 25 30 35 7e@49oo~4 Fig. 4 är en vy av ett tvärsnitt genom en inkapslad kristall, tillverkad enligt det uppfunna förfarandet. De övre och undre formhalvorna har anbringats på var sin sida om remsan 1 på det sätt som beskrivits ovan. De ytter di- mensionerna av de element, som bildas från remsan l och de tvâ formhalvorna 8, ll har ytterdimensioner, som motsvarar internationell standard. Enligt tidigare kända förfaranden består hela tvärsnittet av inkapslingsmaterial 16 medan enligt föreliggande metod endast en del av detta tvärsnitt innefattar det dyra inkapslingsmaterialet 16 och återstoden av sektionen upptages av billigare syntetiska material i de två formhal- vorna 8,11.

Figur 5 är en längdgenomskärning av formhalvorna 8,ll, anbringade på det remslika materialet. Denna ritning visar utformningen av formkaviteterna lO och 14 medan fig. 5 också visar den mängd inkapslingsmaterial 16, som kan sparas genom att använda föreliggande förfarande. Det är tydligt att kris~ tallen 15 med sina anslutningar inkapslas tillfredsställande och att återstoden av tvärsnittet upptages av materialet i de två formhalvorna 8,ll.

Fig. 6 visar schematiskt en automatiserad process för inkapsling av kristaller. Ett antal formhalvor 8,ll pressas kring det remslika materialet 1 på det sätt, som angivits ovan.

Remsan föres framåt i den med pilen F angivna riktningen medan över rörelsebanan för den med formhalvor försedda remsan l ett flertal insprutningsmunstycken 17 är_anordnade, givetvis med ett delningsavstånd S som överensstämmer med lednings- mönstret 2. Det förstås också av sig självt att i dessa form- halvor är anordnade stigningsöppningar på lämpliga ställen.

Remsan med kristaller och dessas anslutningar kan matas från en matningsspole till en icke visad station för anbringande av formhalvorna, och kan därefter transporteras vidare till insprutningsanordningen, varefter de sålunda inkapslade kris- tallerna på nytt kan lindas upp på en spole. En avsevärd fördel med det beskrivna förfarandet jämfört med hittillsvarande för- faranden ligger däri, att inkapslingsmaterialet kan stelna i den permanenta förslutning, som bildas av formhalvorna 8,11 och att detta inte längre behöver äga rum i ett formverktyg. 780490Û-4 __._,.___._ _.-.____ ___ Pâ grund härav kan en väsentligt högre tillverkningstakt uppnås och vidare möjliggöres automatisering av på varandra följande operationer i en monteringsbana.

Claims (5)

7804900-4 Patentkrav

1. Förfarande för inkapsling av mikroelektroniska element med utgångspunkt från ett remsliknande material, innefattande ett antal med varandra förbundna ledningsmönster, som vart och ett har ett antal ledningar till det mikroelektroniska element, som skall inkapslas, varvid förfarandet innefattar att i mitten av varje ledningsmönster anbringa ett mikroelektroniskt element eller en kristall, vars anslutningsorgan är förbundna med led- ningsmönstrets ledare, att placera det kristallbärande, rems- liknande materialet i en gjutform så, att varje kristall huvud- sakligen befinner sig mitt i formens kavitet samt att fylla kaviteten med syntetiskt inkapslingsmaterial, k ä n n e t e c k - n a t av,att placera två formhalvor (8, ll) med en på vardera sidan av varje kristallbärande ledningsmönster (2) på det rems- lika materialet (1), varvid formhalvorna (8, ll) är försedda med formkaviteter (10, 14), att placera formhalvorna (8, ll) på ett sådant sätt, att de två kaviteterna (10, 14) tillsammans bildar ett formhålrum för inkapslingsmaterialet (16) samt att fylla formkaviteterna (10, 14) med inkapslingsmaterial, varvid de två formhalvorna (8, 11) förbindes och tjänar som permanent inkapsling för kristallen (15).

2. Förfarande enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t av, att använda två formhalvor (8, ll), varav den ena (11) är vid två ändar försedd med utskjutande pinnar (12), anordnade att införas genom motsvarande öppningar (7) i varje lednings- mönster (2), medan den andra formhalvan (8) är försedd med hål (9), 1 vilka pinnarna (12) insnäppas genom ledningsmönstret (2). 7ßo49oo-4 4

3. Förfarande enligt kraven l eller 2, k ä n n e t e c k - n a t av, att den sammansatta formens (8, ll) dimensioner för varje ledningsmönster (2) motsvarar internationell standard för inkapslade mikroelektroniska element (5), medan kaviteterna (10, 14) i varje formhalva (8, 11) är sfärisk såväl i längd- som tvärsnitt, varvid anordningen är sådan, att det inkapslingsmaterial (16), som skall injiceras i formrummet, kan begränsas till en mängd, som är tillräcklig för att inkapsla kristallen (15) och dess förbindningar med anslutningsorganen (3).

4. Förfarande enligt något av kraven 1 - 3, k ä n_n e t e c k n a t av, att mata den remsliknande, med kristaller (15) försedda remsan (1) från en förrâdsbehållare till en ' monteringsstation för anbringande av de båda formhalvorna (8, ll), att förflytta remsan längs en insprutningsanordning, som väsentligen omfattar en eller flera insprutningsmunstycken (17), som är placerade med en delning (S), som motsvarar ledningsmönstrets (2), att inspruta inkapslingsmaterialet (16) i formhalvorna (8, ll) och att upptaga det remsliknande materialet (1) med injicerade formhalvor (8, ll) i en andra förrådsbehållare.

5. Förfarande enligt något av föregående patentkrav, k ä n n e t e c k n a t därav, att placera formhalvorna med en på vardera sidan av en kristall, omgiven av in- kapslande material, varvid kristallen (15) har utåt riktade ledningar, och ett yttre hölje, innefattande två med va- randra förbundna ihåliga element (8, ll), åtskilda av an- slutningsorgan (3) och bestående av ett syntetiskt material annat än inkapslingsmaterialet (16) medan inuti detta hölje är infört en mängd inkapslingsmaterial (16), som direkt omger kristallen (15) och dess förbíndningar med anslut- ningsorganen (3).