TW446742B - Lead frame moisture barrier for molded plastic electronic packages - Google Patents

Description

經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 4 4 6 7 4 2 A7 -__B7____ 五、發明說明（1 ) 本發明係關於電子封裝的領域》本發明包括將積趙電 路晶粒放入保護晶片免於接觸環境並且使在外面的導線得 以電性存取晶粒電路的中空密封艘。更定言之本發明係 關於做為屏障以抵抗濕氣侵入及一般氣體污染的密封體。 發明背景 電子封裝體係做為晶粒的保護密封體，而又在晶粒電 路及載具上電路或例如印刷配線板的基板之間作電氣連接 之用。本發明提出的封裝髋係為中空體，其完全包覆晶粒 並且最初形成將電導線或’’線道”包在壁中的開放式插座。 一旦將導線包在壁中形成插座，則將晶粒放入插座裡面並 且與導線電氣接合《然後將插座封閉並且密封以進一步處 理’包括進一步電氣連接及使用。 為了達到目前用在晶粒内極精細電路線極高電流密度 的一致的且可靠的功效’必須防止水蒸氣及其他大氣氣體 在一密封時進入封裝體。藉由密封晶粒並且保護晶粒避免 暴露於這些氣艘中’封裝體使晶粒在潮濕及其它可能有害 之環境中的功效提升。在晶粒及封裝體外組件之間電氣連 接的導線係為細長的金屬條，該金屬條通過封裝體壁，金 屬條較細的一端與晶粒電路接合而另一端則可用來與基板 電路接合。因為金屬條與封裝體壁是由不相同的材料做成 ’所以很難在它們之間形成做為蒸汽屏障的安全帶。這個 困難在材料的膨脹收縮率相差甚大時特別明顯。膨脹及收 縮係隨著處理步驟’例如晶粒接合期間封裝體遭遇到的熱 循環溫度變化而發生。溫度變化也發生在典型的環境中， 本紙張尺度適用中國國豕標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱） I---i--------訂---------線 {請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印*''农 Α： Β7 五、發明說明（2 ) 其中所用的封裝體也與晶粒本身的高電流密度反向變化。 結果’導線穿透封裝體壁的位置點將容易形成氣體可以進 入封裝體並且污染晶粒的間隙。 將金屬導線及封裝體壁間之界面密封的典型方法係為 藉由直接在導線上模製壁而形成封裝體。典型使用射出成 型或轉移成型，開始時利用在模製程序期間固化或在後固 化時迅速固化的已熔融可熱固化樹脂。這些模製技術係在 金屬及塑膠之間形成機械性結合，由於上述的理由，該機 械性結合對於接受高電流密度的封裝體而言發揮的功效較 不完全。此外’在這些方法裡’模製工具典型控制在100〇c 到1 75°C ’然而導線之金屬表面的溫度較低許多。溫度差 會抑制已熔融樹脂的固化t並且進一步使結合的強度變弱 。滲漏的其它來源可能來自做為模製化合物的典型樹脂本 身具有黏著性質並因此需要脫模劑以防止其黏在模製工具 上。典型的脫模劑係為微晶壤，其係併入模製化合物配方 中。脫模劑不幸地也使模製化合物及金屬導線之間的結合 強度變弱。 先前未被使用或被本發明人揭示的解決方法可能只是 將整個引線框在導線上模製封裝體之前塗上黏著劑化合物 ，使得黏著劑將在模製化合物固化時，於導線及模製化合 物之間形成化學鍵結。該解決方法的困難在於必須在導線 與晶粒之間的電性連接的決定性本質。結合位置處之導線 的表面上任何污染將會干擾產生可靠電氣連接的線結合程 序。該情況只能夠藉由模製操作已經完成後利用昂貴且 本纸張尺度遇用111國國家標準（CNSM4規格（210 χ 297公爱） -----------裝-----丨—丨訂_-------•線 (請先Μ讀背面之注意事項再填寫本頁) 4467 4 2 A7 B7 五、發明說明（3) 難的清潔程序來避免。導線裡的這個問題更惡化’因為導 線要鍍上導電性材料，例如銀或金以提升與晶粒的電氣接 {請先Μ讀背面之注意事項再填寫本I) 觸。 發明概述 上述之問題可根據本發明解決，其係藉由選擇性地將 可熱固化之黏著劑塗在與封裝壁接觸之導線表面上的區域 。黏著劑因此可藉由模製程序本身或在後固化封裝體期間 固化。黏著劑係為一旦固化即在導線及封裝體之間的界面 形成幾乎不透氣密封體的材料。最佳黏著劑或黏著劑組合 的選擇將反映出差異程度，如果導線金屬及封裝體的熱膨 胳係數有差異的話》黏著劑可以包括視需要使用的熱塑性 組份’其在熱膨脹係數有差異時提供密封體彈性。將黏著 劑局部塗在金屬上的這些區域而形成界面，將能夠保持導 線及晶粒電路之間的電氣接觸強。 本發明這些及其他目的，特徵及優點可從下列說明更 清楚明白。 發明内容及較佳具體實施例的詳細說明 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 如上所述，黏著劑或黏著劑組成物的最佳選擇將視電 導線及封裝體所用的材料而定。每一種可以使用各種材料 ’此等材料有許多已揭示於電子材料的公開文獻並且廣為 所知® ..可供導線使用的金屬實例（其符號如Minges, Μ· L.，等 人編輯，Ohio, Material Park，ASM International 公司在 1989 年出版的電子材料參考手冊第I冊所示）為： 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 6 經濟部智慧財產局員工消費合作社印装 A7 --------- 五'發明說明（4) 銅 銅-鐵合金：CI9400，C19500，C19700，C19210 銅-鉻合金：CCZ，EFTEC647 銅-鎳-矽合金：C7025，KLF 125，C19010 銅·錫合金：C50715，C50710 銅-锆合金：C15100 銅-鎂合金：C15500 鐵-鎳合金：ASTMF30(合金42) 鐵-鎳-鈷合金：ASTMF15(Kovar) 生鐵 鋁 這些之中，較佳者為銅，銅組成至少95重量％的含銅 合金，鐵組成為大約50到大約75重量％的鐵·鎳合金，及 鐵組成為大約50%到大約75重量％的鐵-鎳-鈷合金。鐵· 鎳合金 Alloy 42(58%Fe，42%Ni)及鐵-鎳·鈷合金 K〇var(54 %?6，29%>^’17%€：〇)以及各種銅合金特別有利。 可以做為封裝體之材料’或密封體材料的種類包括熱 固性及熱塑性材料二種=> 熱塑性材料的實例係為環氧樹脂 及經改質的環氧樹脂，聚胺基甲酸酯，聚亞醞胺，經改質 的聚亞醯胺’聚酯，及矽酮。熱塑性材料的實例為聚硫化 本，液SB 5«•合物，聚藏，及聚喊明。熱塑性材料血型g由 轉移模製方法模製’然而熱塑性材料典型藉由射出成型模 製’雖然每一種都可以使用不同的模製方法。 這些材料的重要參數，以及影響黏著劑使用之選擇的 I » I I 丨. 1 —It ' — — till— ----- - — I» 先閱讀背面之注意事項再填寫本I)

4 46 7 4 2 a： _______B7__ 五、發明說明（5 ) 參數為熱膨張係數（“CTE”）’以每攝氏溫度ppm(重量）為其 單位。CTE隨著所用的材料而變動，導線的CTE範圍可能 與封裝體（模製的塑勝密封體）材料的CTE範圍重疊。然而 ，在本發明之一具體實施例裡，這些範圍不重疊"例如， 引線框（包括導線）的CTE範圍可以為大約5 ppm/°C到大約 15 ppm/°C ’而封裝體材料在固化時的CTE範圍為大約16 ppmPC到大約50 ppm/°C»或者是，引線框材料的CTE與 封裝體的CTE可能相差至少大約1〇 ppm/cc，或相差最大 值約100 ppmrc ’或相差大約2〇ppm/°C到大約50 ppm/°C 。由於CTE值的差異’黏著劑組成物較佳包含熱塑性組份 ’做為黏著劑成份或與熱固性黏著劑成分混合的混合物。 適合單獨或混合使用做為黏著劑之特別樹脂的實例如 下： 熱固性樹脂： D.E.R. 332 :具雙盼A的環氧樹脂（Dow Chemical Company，Midland，Michigan，USA) ARALDITE® ECN 1273 :環氧甲酚酚醛樹脂（Ciba-Geigy Corporation) ARALDITE® MY 721 :多官能基液態環氧樹脂 (Ciba-Geigy Corporation) QUARTEX® 1410 :具雙酚A的環氧樹脂（Dow Chemical Company) EPON® 828，1001F，58005 :經改質的雙酚A環氧 樹脂（Shell Chemical Company, Houston, Texas， USA) 本紙張尺度適闬中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） <請先閱讀背面之注帝？事項再填寫本頁) ---.1訂/--------線 經濟部智慧財產局員工消費合作杜印製

AT 五、發明說明（6 ) 熱塑性樹脂：

Phenoxy PKHJ :笨氡樹脂（Phen〇xy Associates) Polysuifone 黏著劑組成物視需要地包括—或多種成分以提供組成 物各種所需的性質。所包含的成分的實例為多元胺，聚醖 胺，多酚，聚硫醇，聚碳酸，酐，二氱基二醯胺，氱基脈 ’咪唑，及路易士酸’例如三氟化硼與胺或醚的錯合物。 防沬劑的實例為疏水性氣化矽，例如矽輞樹脂及矽烷，碳 氟化物，例如聚四氟乙烯，脂肪酸醯胺，例如乙二胺硬脂 酿胺’硫酿胺，碳氫化合物堪，及固態脂肪酸和酯類。濕 氣取得劑的實例為經活化的氧化鋁及活性碳。做為濕氣取 知劑的特定產物為供應商（Alpha Metals of Jersey City.

New Jersey’ USA)的商品GA2000-2，SDl〇〇〇及 SD800。填 料的實例為氧化鋁，二氧化鈦，炭黑，碳酸鈣，高嶺土， 雲母，氧化矽’滑石，及木粉。 形成封裝體的模製方法已為大眾所知並且廣為使用， 因此，在本專利說明書裡不再詳細討論。然而，一般而言 ’在包括一系列以網連接並且分組放置之金屬導線的引線 框上進行模製’每個封裝體有一組金屬導線，相鄰的金屬 導線組進一步藉由在完成模製後移除的網連接。組合也包 含沿著導線在某幾個位置設置的屏障，做為供助於抑制的 機械停機’這些屏障也在經模製之封裝體分離前移除。視 所用的材料選擇使用傳統的模製技術，例如射出成型，轉 移成型’插入成型及反應-射出成型。 本π張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格<210 X 297公爱） --------------裝--- (請先Μ讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂· •-線 經濟部智慧財產局員工消費合作社印¾ 9 446 7 4 2 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（7 ) 將黏著劑塗在引線框上對應封裝密封體之模製塑膠會 接觸到導線的特定位置上。可以將黏著劑塗在引線框的一 側或兩側，視系統的特別需要而定。塗敷的方法將只用在 需要的區域上’以實質地避免黏著劑年在沒有被封裝體壁 包圍的區域上。這種局部塗敷可以利用傳統的印刷或壓印 方法達成’或較佳根據美國專利第5,816，158號，，反轉壓印 方法”（發明人為Richard J. Ross, 1998年10月6日公告）所揭 示之程序及裝置進行反轉壓印，該案在此以參考方式併入 本案。 下列的實施例僅供說明之用。 實施例 下列為代表熱固性配方，熱塑性配方，及二者之各種 組合的黏著劑配方的實例。 1.環氧樹脂熱固性黏著劑 組份 重量份數 EP0N 828 25 EPON 1001F 50 Dicy CG1400(氰基脈） 5 滑石 5 二氡化鈦 5 Cab-0-Sil⑧M5(發煙氧化矽） 10 2.笨氧樹脂熱塑性黏著劑 組份 重量份數 Phenoxy PKHJ 95 滑石 3 Cab-O-Sil® M5 2 本紙張尺度適闬中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公发） 10 — ml----I ^ ---ml — ^ *nlllli!^ * ί ί請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) Α7 Β7 五、發明說明（8 ) 3.聚颯熱塑性黏著劑 組份 重量份數 聚颯（分子量= 20,000) 95 二氧化鈦 5 4.複合型環氧樹脂/笨氧樹脂黏著劑(結合熱固性及熱塑性）： 組份 重量份數 EPON 828 45 Phenoxy PKHJ 45 Dicv CG1400 3 滑石 5 炭黑 2 5.複合型環氧樹脂/苯氧樹脂黏著劑（結合熱固性及熱塑性）： 重量份數 D.E.R. 332 30 聚颯（分子量=20,000) 60 Dicv CG1400 2 滑石 4 Cab-O-Sil® M5 Δ --------------裝·-------訂------— II 線 ί請先閱讀背面之注辛？事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 上述具體實施例主要供說明之用。熟悉此項技藝者很容易 根據上述說明而對在此所述之方法的材料，程序’條件及 其匕參數作部分變更或修改，卻不脫離本發明之精神範嘴 ，因此，本發明之專利範圍僅由附錄之申請專利範圍加以 限定。 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格mo 297公釐） 11

Claims (1)

1. 446742 | _Da 申請專利範圍 公告本 經濟部智慧財產局貝工消費合作社印製 L 一種形成模製塑膠密封艘的方法，該模製塑膠密封體 由導電性金屬導線穿透以存取晶粒，使晶粒被該密封 體的模製壁密封在該密封體裡該導線附近，改良的部 分包括： (a) 將可熱固化的黏著劑選擇性地塗在該導線表面 上會在模製時接觸該密封體的區域， (b) 以其上之該可熱固化黏著劑模製該導線附近的 該密封體壁，及 (c) 在模製該密封體壁期間或之後固化該可熱故化 的黏著命J， 選擇該可熱固化的黏著劑，使得在固化時以可透氣方 式密封該導線附近的該密封體壁。 2. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該可熱固化黏著劑 係為選自由熱固性樹脂，熱塑性樹脂，及熱固性和熱 塑性樹脂混合物所組成的族群。 3. 如申請專利範圍第丨項之方法，其中該可熱固化的黏著 劑係為環氧樹脂和熱塑性樹脂的混合物。 4·如申請專利範圍第1項之方法，其中該金屬導線為銅， 銅-鐵合金，銅-鉻合金，銅·鎳_矽合金’銅_錫合金， 鋼-鍅合金，銅-鎂合金，鐵_鎳合金，鐵_鎳_鈷合金， 生鐵，或鋁。 5-如申清專利&圍第1項之方法，其中該塑勝密封體係由 熱固性塑勝开》成及（b)包括II由轉移模製方法模製該密 封體壁。 ϋ I ϋ n ϋ ϋ I ϋ I, ^ - ^1 n n ϋ If t— n n I (請先閱讀背面之注#?^項再填寫本頁> 本紙張尺度遇用中囡园家进技 w <r - ! w ΐί / a 2 1 A8B8C8D8 六、申請專利範圍 ' 6.如申請專利範圍第】項之方法，其中該塑移密封體由熱 塑性材料形成及⑻包括藉由射出成型模製該密封想壁 〇 7·如申。奢專利範圍第6項之方法，其中該熱塑性材料為聚 硫化苯，液晶聚合物，polysulfone，或聚醚酮。 8. 如申清專利範圍第1項之方法，其中該導線及該模製塑二 膠密封體材料在固化時的熱膨脹係數彼此相差至少欠 ，10 ppm/0c。 9. 如申請專利範圍第丨項之方法，其中該導線鍍上銀或金 □ 10. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該可熱固化黏著劑 包括其中分散著去濕的樹脂。 ^--------^---------^ 先閱磧背面v項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 尽紙張尸、度適用由园國家標隼（CNs);y規格（21〇 X 29Γ公芨） 13