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DE19758488A1 - Material and process for manufacturing composite plastic components, especially electrical components - Google Patents

Material and process for manufacturing composite plastic components, especially electrical components

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Publication number
DE19758488A1
DE19758488A1 DE19758488A DE19758488A DE19758488A1 DE 19758488 A1 DE19758488 A1 DE 19758488A1 DE 19758488 A DE19758488 A DE 19758488A DE 19758488 A DE19758488 A DE 19758488A DE 19758488 A1 DE19758488 A1 DE 19758488A1
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DE
Germany
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hollow microspheres
electrical circuit
housing
hollow
expandable
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE19758488A
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German (de)
Inventor
Alexandra Dr Rer N Atzesdorfer
Detlef Dr Ing Houdeau
Juergen Prof Dr Ing Bednarz
Hans-Friedrich Dr Ing Schmidt
Rainer Dipl Ing Prof Wetter
Werner Lang
Frank Teepen
Heinz Breitenhuber
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Siemens Corp
Original Assignee
Siemens AG
Siemens Corp
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Publication date
Application filed by Siemens AG, Siemens Corp filed Critical Siemens AG
Priority to DE19758488A priority Critical patent/DE19758488A1/en
Publication of DE19758488A1 publication Critical patent/DE19758488A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • H10W74/473—
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C45/00—Injection moulding, i.e. forcing the required volume of moulding material through a nozzle into a closed mould; Apparatus therefor
    • B29C45/14—Injection moulding, i.e. forcing the required volume of moulding material through a nozzle into a closed mould; Apparatus therefor incorporating preformed parts or layers, e.g. injection moulding around inserts or for coating articles
    • B29C45/14639—Injection moulding, i.e. forcing the required volume of moulding material through a nozzle into a closed mould; Apparatus therefor incorporating preformed parts or layers, e.g. injection moulding around inserts or for coating articles for obtaining an insulating effect, e.g. for electrical components
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
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    • B29C70/72—Encapsulating inserts having non-encapsulated projections, e.g. extremities or terminal portions of electrical components
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J9/00—Working-up of macromolecular substances to porous or cellular articles or materials; After-treatment thereof
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    • H10W70/415—
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Abstract

The hollow microspheres are expandable or pre-expanded and the amount is not more than 20%. preferably not more than 5vol%, more preferably less than 1vol% of the total material volume. Expandable microspheres are 10 microns across before expansion and expanded microspheres 40-50 microns.- DETAILED DESCRIPTION - INDEPENDENT CLAIMS are made for: a) a process for manufacturing the material in powder form in which the ingredients are mixed in a container by random agitation and/or rotation; b) a composite plastic product(16), especially an electrical component with a switch, e.g. a semi conductor chip(8), and an outer housing(17).Preferred features: The housing material contains expandable or pre-expanded hollow microspheres and can also include fractured hollow microspheres. The material may also have the same thermal expansion coefficient as the components of the semi-conductor chip

Description

Die Erfindung betrifft einen Werkstoff zur Herstellung insbe­ sondere von Kunststoffverbundkörpern, mit einem Anteil wenig­ stens eines Füllstoffs, mit einem Anteil wenigstens eines Du­ roplastes sowie mit einem Anteil von Mikrohohlkugeln.The invention relates in particular to a material for production special of plastic composite bodies, with a little share least one filler, with a proportion of at least one Du roplastes and with a proportion of hollow microspheres.

Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Herstellen eines Werkstoffs in Pulverform, mit einem Anteil wenigstens eines Füllstoffs, mit einem Anteil wenigstens eines Duropla­ stes sowie mit einem Anteil Mikrohohlkugeln.The invention further relates to a method for manufacturing of a material in powder form, with a proportion at least a filler, with a proportion of at least one Duropla and with a portion of hollow microspheres.

Schließlich betrifft die Erfindung einen Kunststoffverbund­ körper, insbesondere elektrisches Bauteil mit einer elektri­ schen Schaltung, insbesondere einem Halbleiterchip, sowie mit einem die elektrische Schaltung umgebendem Gehäuse, wobei das Gehäuse duroplastisches Hüllmaterial aufweist, das die elek­ trische Schaltung bedeckt.Finally, the invention relates to a plastic composite body, in particular electrical component with an electri circuit, in particular a semiconductor chip, and with a housing surrounding the electrical circuit, the Housing has thermosetting material that the elek trical circuit covered.

Bei bekannten Herstellungsverfahren für elektronische Bauele­ mente und Bauteile wie beispielsweise bei Halbleiterbauele­ menten wird häufig die sogenannte Transferpreßtechnik ange­ wandt. Hierzu wird eine Preßform bereitgestellt, die auf ei­ ner hohen Temperatur gehalten wird.In known manufacturing processes for electronic components elements and components such as semiconductor components The so-called transfer press technology is often used turns. For this purpose, a mold is provided, which on egg ner high temperature is maintained.

Aus der EP 0 308 676 A2 ist eine Umhüllung für elektrische und elektronische Bauelemente zum Schutz gegen Umgebungsein­ flüsse bekannt. Unter einer harten, mechanisch und chemisch stabilen äußeren Schutzschicht ist eine elastische und kom­ pressible Zwischenschicht vorgesehen. In einem Verfahren zur Herstellung der gattungsgemäßen Umhüllung werden die kompres­ siblen Zwischenschichtbereiche durch Einrühren von Mikrohohl­ kugeln in eine Kunststoffmasse erzeugt. Bei den gattungsgemä­ ßen Werkstoffen ist von Nachteil, daß gerade beim zyklischen Beaufschlagen der elektrischen Schaltungen mit starken Tempe­ raturschwankungen häufig Ausfälle der elektrischen Schaltung zu beobachten sind. Darüber hinaus ist gerade beim Umhüllen von elektrischen Schaltungen mit einem Transferpreßverfahren zu beobachten, daß beim Umhüllungsvorgang häufig elektrische Schaltungen beschädigt werden.EP 0 308 676 A2 describes an envelope for electrical and electronic components for environmental protection known rivers. Under a hard, mechanical and chemical stable outer protective layer is an elastic and com pressible intermediate layer provided. In a process for Production of the generic covering is the compress  sensitive interlayer areas by stirring in micro hollow balls created in a plastic mass. In the generic ß materials is disadvantageous that cyclical Applying high temperatures to the electrical circuits fluctuations in temperature often failures of the electrical circuit can be observed. In addition, just wrapping of electrical circuits with a transfer press process to observe that electrical wrapping frequently occurs during the wrapping process Circuits are damaged.

Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, einen Werkstoff und ein Verfahren zum Herstellen eines Werkstoffs bereitzustel­ len, mit denen kostengünstig haltbare Kunststoffverbundkörper hergestellt werden können. Es ist weiterhin Aufgabe der Er­ findung, einen Kunststoffverbundkörper bereitzustellen, der einen zuverlässigen Betrieb einer in diesen eingebetteten elektrischen Schaltung gewährleistet.It is therefore an object of the invention, a material and to provide a method of manufacturing a material len, with which inexpensive durable plastic composite body can be produced. It is still the job of the Er finding to provide a plastic composite body, the reliable operation of an embedded in it electrical circuit guaranteed.

Diese Aufgabe wird hinsichtlich des Werkstoffs bei einem Werkstoff der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Anteil Mikrohohlkugeln ausdehnbare Mikrohohl­ kugeln aufweist.This task is done with regard to the material Material of the type mentioned in the introduction solved that the proportion of hollow microspheres expandable hollow micro has balls.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird vorteilhafterweise gemäß einer Spritzgußtechnik oder insbesondere gemäß einem Trans­ ferprozeß der Transferpreßtechnik ausgeführt, wobei dieser wenigstens teilweise unter Erwärmung des Preßmaterials er­ folgt. Das Preßmaterial gemäß der Erfindung kann eine hochge­ füllte, hoch reaktive Epoxidharzmasse oder allgemein eine Harzmasse wie z. B. Epoxid, Melamin, Phenol etc. aufweisen.The method according to the invention is advantageously carried out in accordance with an injection molding technique or in particular according to a trans fer process of the transfer press technology carried out, this at least partially with heating of the press material follows. The molding material according to the invention can be highly filled, highly reactive epoxy resin compound or generally one Resin composition such as B. epoxy, melamine, phenol, etc. have.

Das Preßmaterial kann als kalt zu Epoxidharzpulver verpreßte Materialtabletten bereitgestellt werden. Dabei ist es insbe­ sondere vorgesehen, das Preßmaterial in einer einzigen Mate­ rialtablette bereitzustellen. Solche Materialtabletten haben den Vorteil, bei einem automatisierten Fertigungsprozeß ein­ fach und unkompliziert handhabbar zu sein.The molding material can be cold-pressed to epoxy resin powder Material tablets are provided. It is particularly special provided the molding material in a single mate rialtablet to provide. Have such material tablets  the advantage of an automated manufacturing process to be easy and easy to use.

Gemäß der Erfindung weist der Anteil Mikrohohlkugeln noch be­ achtlich ausdehnbare Mikrohohlkugeln und - fakultativ - be­ reits nahezu vollständig ausgedehnte Mikrohohlkugeln auf.According to the invention, the proportion of hollow microspheres still be eight expandable hollow microspheres and - optionally - be almost completely expanded hollow microspheres.

Mikrohohlkugeln, die noch beachtlich ausdehnbar sind, werden auch als "aufschäumende" Mikrohohlkugeln bezeichnet. Solche aufschäumenden Mikrohohlkugeln haben im Ausgangszustand einen mittleren Durchmesser von ca. 10 µm. Sie sind mit einem Stoff gefüllt, der sich unter dem Einfluß von Temperatur beachtlich ausdehnen kann. Hierfür wird häufig ein Lösungsmittel vorge­ sehen, das bei der Erwärmung vom flüssigen in den gasförmigen Zustand übergeht und durch den dadurch erzeugten Überdruck im Inneren der Mikrohohlkugel diese auf einen mittleren Durch­ messer von ca. 40 µm-50 µm ausdehnt. Im Gegensatz dazu wei­ sen bereits vollständig ausgedehnte Mikrohohlkugeln beim Vor­ sehen in dem erfindungsgemäßen Werkstoff im Ausgangszustand einen mittleren Durchmesser von ca. 40 µm bis 50 µm auf. Die­ se Hohlkugeln werden auch als "aufgeschäumte" Mikrohohlkugeln bezeichnet.Hollow microspheres that are still considerably expandable also known as "foaming" hollow microspheres. Such Foaming hollow microspheres have one in the initial state average diameter of approx. 10 µm. You are with a fabric filled, which is remarkable under the influence of temperature can expand. A solvent is often used for this see that when heating from liquid to gaseous Condition passes and by the overpressure thereby generated in the Inside the hollow micro sphere, this on a medium through extends from about 40 µm-50 µm. In contrast, white already fully expanded hollow microspheres in front see in the material according to the invention in the initial state an average diameter of about 40 microns to 50 microns. The These hollow spheres are also called "foamed" hollow microspheres designated.

Mit dem erfindungsgemäßen Werkstoff lassen sich Kunststoff­ verbundkörper herstellen, die im Falle der Umhüllung von elektrischen Schaltungen besonders zuverlässig arbeitende Komponenten ergeben. Gerade bei der Verarbeitung mit einem Transferpreßverfahren unter dem Einsatz von duroplastischen Werkstoffen ergibt sich eine besonders schonende Umhüllung der elektrischen Bauelemente. Weiterhin verfügt der Kunst­ stoffverbundkörper nur über ein geringes Wasseraufnahmevermö­ gen, was die Zuverlässigkeit der elektrischen Schaltung wei­ terhin erhöht. Schließlich hat sich herausgestellt, daß bei geeignetem Einstellen des Anteils der Mikrohohlkugeln zu den übrigen Anteilen des Werkstoffs und/oder bei einem geeigneten Einstellen der ausdehnbaren Mikrohohlkugeln zu den ausgedehn­ ten Mikrohohlkugeln ein Gehäuse herstellen läßt, dessen ther­ mischer Längenausdehnungskoeffizient im wesentlichen mit dem thermischen Längenausdehnungskoeffizienten von Materialien übereinstimmt, die bei der Herstellung von elektrischen Schaltungen verwendet werden. Dabei lassen sich insbesondere Gehäusewerkstoffe herstellen, deren thermische Längenausdeh­ nungskoeffizienten nahezu identisch mit denjenigen von Nic­ kel/Eisen-Legierungen und von Reinstsilicium übereinstimmen. Dadurch kann ein Gehäuse bereitgestellt werden, daß gerade bei einer thermischen Belastung des Kunststoffverbundkörper dieselben Längenänderungen ausführt wie die Baugruppen der elektrischen Schaltung. So werden thermische Spannungen ver­ mieden, was zu einem zuverlässigen Betrieb beiträgt.Plastic can be made with the material according to the invention Produce composite body in the case of wrapping electrical circuits working particularly reliably Components result. Especially when processing with one Transfer press process using thermosetting Materials result in a particularly gentle wrapping of the electrical components. Furthermore, art composite body only with a low water absorption gene what knows the reliability of the electrical circuit further increased. Finally it turned out that at suitable adjustment of the proportion of hollow microspheres to the  other proportions of the material and / or a suitable one Setting the expandable hollow microspheres to the expanded hollow micro spheres can produce a housing, the ther linear expansion coefficient essentially with that thermal expansion coefficient of materials matches in the manufacture of electrical Circuits are used. In particular, Manufacture housing materials whose thermal linear expansion coefficient almost identical to that of Nic kel / iron alloys and pure silicon. This can provide a housing that just with a thermal load on the plastic composite body executes the same length changes as the modules of the electrical circuit. So thermal stresses are ver avoid what contributes to reliable operation.

Schließlich läßt sich bei geeigneter Auswahl mit dem erfin­ dungsgemäßen Werkstoff auch sicherstellen, daß die Bauteile einer elektrischen Schaltung nicht durch die Ausscheidung von schädlichen Ionen des Gehäusematerials angegriffen werden, was ebenfalls zu einem zuverlässigen Betrieb der erfindungs­ gemäßen Schaltung beiträgt.Finally, with a suitable selection, the inventions appropriate material also ensure that the components an electrical circuit not by eliminating harmful ions of the housing material are attacked, which also leads to reliable operation of the invention according to the circuit.

Bei der Verwendung des erfindungsgemäßen Werkstoffs in Zusam­ menhang mit Chipgehäusen hat sich herausgestellt, daß überra­ schenderweise Chipgehäuse mit Wandstärken von weniger als ei­ nem Millimeter hergestellt werden können, ohne daß sich im Betrieb und bei einer Massenfertigung hierbei Probleme erge­ ben. Dabei ist besonders von Vorteil, daß die bereits beste­ henden Technologien zur Umhüllung von elektrischen Schaltun­ gen mit duroplastischem Kunststoffmaterial nicht abgeändert werden brauchen, wenn der erfindungsgemäße Werkstoff einge­ setzt wird. Dabei kann neben einem Transferpreßverfahren auch Formpreßverfahren mit nachfolgendem Aushärten angewendet wer­ den. When using the material according to the invention together Menhang with chip housing has been found that over Schendiger chip housing with wall thicknesses of less than egg nem millimeters can be made without Operation and mass production problems ben. It is particularly advantageous that the best existing technologies for wrapping electrical circuits not changed with thermosetting plastic material are needed when the material according to the invention is turned on is set. In addition to a transfer press process, this can also be done Molding process followed by curing who applied the.  

Gemäß der Erfindung ist neben einem Vorsehen von ausschließ­ lich noch ausdehnbaren Mikrohohlkugeln auch jegliches Mengen­ verhältnis der aufgeschäumten Mikrohohlkugeln zu den auf­ schäumenden Mikrohohlkugeln denkbar, d. h. es kann ein Anteil von 0,001% Volumenprozent ausdehnbarer Mikrohohlkugeln bis 100% Volumenprozent ausdehnbarer Mikrohohlkugeln vorgesehen werden. In einem besonderen Ausführungsbeispiel werden glei­ che Anteile ausdehnbarer Mikrohohlkugeln und ausgedehnter Mi­ krohohlkugeln verwendet.According to the invention, in addition to providing exclusion Even expandable hollow microspheres also any quantities ratio of the expanded hollow microspheres to the foaming hollow micro spheres conceivable, d. H. it can be a share from 0.001% by volume of expandable hollow microspheres to 100% volume percent expandable hollow microspheres are provided become. In a particular embodiment, the same proportions of expandable hollow microspheres and expanded Mi hollow straw balls used.

Der erfindungsgemäße Werkstoff kann ein hochgefülltes Duro­ plast sein, der 80 Gew.-% bis 90 Gew.-% Füllstoffe aufweist. Dies entspricht einem volumenmäßigen Anteil der Füllstoffe von 60 Vol.-% bis 70 Vol.-%.The material according to the invention can be a highly filled duro be plast, which has 80 wt .-% to 90 wt .-% fillers. This corresponds to a volume proportion of the fillers of 60 Vol .-% to 70 vol .-%.

Die Verwendung im Zusammenhang mit Duroplasten hat sich beim Umhüllen von elektrischen Schaltungen als besonders vorteil­ haft herausgestellt, da der Viskositätsverlauf eines Duro­ plasts im Verlauf eines Transferpreßvorgangs eine zuverlässi­ ge und rasche Herstellung in einer Massenfertigung ermög­ licht.The use in connection with thermosets has Wrapping electrical circuits as a particular advantage underlined because the viscosity curve of a Duro plasts reliable in the course of a transfer press process enables rapid and mass production light.

Obwohl ein großer Anteil von Mikrohohlkugeln in einem erfin­ dungsgemäßen Werkstoff günstig im Sinne der Erfindung wirkt, kann der erfindungsgemäße Werkstoff auch weniger als 20 Vol.-% Mikrohohlkugeln aufweisen. Es hat sich bei Versuchen heraus­ gestellt, daß auch mit Anteilen von weniger als 5 Vol.-% bzw. weniger als 1 Vol.-% Mikrohohlkugeln ein erfindungsgemäßer Ef­ fekt erzielt werden kann.Although a large proportion of hollow microspheres are invented material according to the invention acts favorably in the sense of the invention, the material according to the invention can also be less than 20% by volume Have hollow microspheres. It has turned out during trials provided that even with fractions of less than 5 vol .-% or less than 1% by volume of hollow microspheres is an Ef according to the invention can be achieved perfectly.

Gerade bei sehr geringen Anteilen von Mikrohohlkugeln im er­ findungsgemäßen Werkstoff ergibt sich dessen vorteilhafte Herstellung dann, wenn der Füllstoff, das Duroplast, sowie die Mikrohohlkugeln pulverförmig in einem im wesentlichen vollständig geschlossenen Behälter vorgesehen werden, der durch im wesentlichen zufällige räumliche Verlagerungen und/oder Drehungen so bewegt wird, daß die Anteile des Werk­ stoffs gut miteinander vermischt werden. Dazu wird bevorzugt eine Mischvorrichtung vorgesehen, die eine Aufnahmevorrich­ tung für den Behälter aufweist, wobei die Mischvorrichtung so ausgebildet ist, daß die Aufnahmevorrichtung beispielsweise durch das Einwirken eines "Pseudo"-Zufallsgenerators in im wesentlichen zufällig bestimmte momentane räumliche Verlage­ rungsrichtungen und/oder Drehrichtungen bewegt wird.Especially with very small proportions of hollow microspheres in the er material according to the invention results in its advantageous Manufacture when the filler, the thermoset, as well the hollow microspheres are essentially powdered in one  completely closed containers are provided, the through essentially random spatial shifts and / or rotations are moved so that the parts of the work be mixed well with each other. This is preferred a mixing device is provided which has a receiving device device for the container, the mixing device so is designed that the receiving device, for example by the action of a "pseudo" random generator in the essentially random spatial publishers directions and / or directions of rotation is moved.

Der erfindungsgemäße Kunststoffverbundkörper wird insbeson­ dere durch ein elektrisches Bauteil mit einer elektrischen Schaltung verkörpert, die insbesondere einen Halbleiterchip aufweist, wobei das elektrische Bauteil auch ein die elektri­ sche Schaltung umgebendes Gehäuse hat. Das duroplastische Ge­ häuse weist Hüllmaterial auf, das empfindliche Teile der elektrischen Schaltung bedeckt. Das duroplastische Hüllmate­ rial hat dazu sowohl ausdehnbare Mikrohohlkugeln als auch ausgedehnte Mikrohohlkugeln auf.The plastic composite body according to the invention is particularly through an electrical component with an electrical component Circuit embodies, in particular a semiconductor chip has, the electrical component also a the electri surrounding circuit. The thermoset Ge housing has wrapping material that sensitive parts of the electrical circuit covered. The thermosetting envelope rial has both expandable hollow microspheres and expanded hollow microspheres.

Obwohl bei dem erfindungsgemäßen Werkstoff bei der Herstel­ lung ein großer Anteil der ausdehnbaren Mikrohohlkugeln aus­ gedehnt wird, sind häufig noch ausdehnbare Mikrohohlkugeln in dem fertiggestellten Kunststoffverbundkörper vorhanden. Die Verwendung des erfindungsgemäßen Werkstoffs zum Herstellen eines solchen Kunststoffverbundkörpers wird in diesem Fall dadurch erkannt, daß solche ausdehnbaren Mikrohohlkugeln als "Rückstände" in dem Gehäuse sichtbar sind. Dabei können neben den ausdehnbaren Mikrohohlkugeln und neben den ausgedehnten Mikrohohlkugeln auch Anteile von zerstörten Mikrohohlkugeln vorhanden sein. Solche zerstörten Mikrohohlkugeln erkennt man z. B. an Rückständen von geplatzten Hüllen dieser Mikrohohlku­ geln und/oder an Rückständen von Stoffen, die zur Ausdehnung von Mikrohohlkugeln verwendet werden. Although in the material according to the invention in the manufacture a large proportion of the expandable hollow microspheres expandable, hollow microspheres are often still expandable the finished plastic composite body available. The Use of the material according to the invention for manufacturing of such a plastic composite is in this case recognized that such expandable hollow microspheres as "Residues" are visible in the housing. In addition to the expandable hollow microspheres and next to the expanded ones Hollow microspheres also contain parts of destroyed hollow microspheres to be available. Such destroyed hollow micro spheres can be seen e.g. B. residues of burst shells of this hollow micro gels and / or residues of substances that cause expansion of hollow microspheres can be used.  

Es wird vermutet, daß bei der Verwendung des erfindungsgemä­ ßen Werkstoffs zum Herstellen von Gehäusen für elektrische Schaltungen ein günstiger Effekt auftritt, der auf dem Zusam­ menwirken von platzenden Mikrohohlkugeln und sich ausdehnen­ den Mikrohohlkugeln beruht. Es wurde nämlich festgestellt, daß gerade beim Transferpressen eines Mikrohohlkugeln enthal­ tenden Stoffes häufig Mikrohohlkugeln zerstört werden, und zwar durch Reibung in Randbereichen der Preßform, durch Bela­ stung unter dem Einfluß eines zum Pressen verwendeten Plun­ gers sowie durch Erwärmung im Verlauf des Transferpreßverfah­ rens. Es wird vermutet, daß diese Hohlräume durch die im er­ findungsgemäßen Werkstoff vorgesehenen aufschäumenden Mikro­ hohlkugeln nach Art einer "Knautschzone" ausgeglichen werden. Dadurch entstehen gemäß der Erfindung Hohlräume, die Verfor­ mungen im Gehäuse beispielsweise thermischer Art teilweise plastisch aufnehmen, teilweise also gerade gegensätzlich zu den im Stand der Technik bekannten elastischen Massen. Durch das Ausfüllen dieser Hohlräume mit aufschäumenden Mikrohohl­ kugeln wird auch eine nur geringe Porösität des hergestellten Kunststoffverbundkörper bewirkt, was dessen geringe Wasser­ aufnahmefähigkeit erklärt. Durch das Variieren der Anteile aufgeschäumter Mikrohohlkugeln und aufschäumender Mikrohohl­ kugeln zueinander kann auch das rheologische Endverhalten des so hergestellten Kunststoffverbundkörpers eingestellt werden, und zwar insbesondere dergestalt, daß das Hüllmaterial im we­ sentlichen denselben thermischen Ausdehnungskoeffizienten aufweist, wie das zur Herstellung von im Bereich der elektri­ schen Schaltung vorgesehenen Halbleiterbausteinen verwendete Grundmaterial. Dieses Grundmaterial ist häufig Germanium oder Silicium sowie gängige Nickel/Eisen-Legierungen, die so wie Germanium oder Silicium einen thermischen Längenausdehnungs­ koeffizient von ca. 3 × 10-6 × K-1 aufweisen. It is believed that when using the material according to the invention for producing housings for electrical circuits, a favorable effect occurs which is based on the interaction of bursting hollow microspheres and expansion of the hollow microspheres. It has been found that just when transferring a hollow microspheres containing substance hollow microspheres are often destroyed, namely by friction in edge areas of the mold, by loading under the influence of a Plun gers used for pressing and by heating in the course of the Transferpreßverfah ren. It is believed that these cavities are compensated for by the foaming micro hollow spheres provided in the inventive material in the manner of a "crumple zone". This creates cavities according to the invention, the deformations in the housing, for example, of a thermal type, in part plastically, in other words, in contrast to the elastic masses known in the prior art. By filling these cavities with foaming hollow micro spheres, only a small porosity of the plastic composite body produced is effected, which explains its low water absorption. By varying the proportions of foamed hollow microspheres and foaming hollow microspheres to one another, the final rheological behavior of the plastic composite body produced in this way can also be adjusted, in particular in such a way that the shell material has essentially the same thermal expansion coefficient as that for the production of electrical ones Circuit provided semiconductor components used base material. This basic material is often germanium or silicon as well as common nickel / iron alloys which, like germanium or silicon, have a coefficient of thermal expansion of approx. 3 × 10 -6 × K -1 .

Die Erfindung ist auch in Gegenständen verwirklicht, die ein­ zelne Merkmale in Kombination von zwei oder mehreren der bei­ liegenden unabhängigen Anspruchssätze aufweisen. So kann je­ der der erfindungsgemäßen Werkstoffe z. B. bei den unter­ schiedlichen erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren für Kunststoffkörper eingesetzt werden.The invention is also embodied in objects that have a individual characteristics in combination of two or more of the have independent claims. So can of the materials according to the invention z. B. in the under different manufacturing processes according to the invention for Plastic body can be used.

Es können neben Kunststoffverbundkörpern auch reine Kunst­ stoffkörper angefertigt werden. Dann läßt sich der erfin­ dungsgemäße Effekt z. B. zum Verhindern von Spannungsrissen beim Aushärten der Kunststoffkörper verwenden.In addition to plastic composites, it can also be pure art fabric body are made. Then he can be invented effect according to the invention z. B. to prevent stress cracks use when curing the plastic body.

Die Erfindung ist in der Zeichnung anhand von Ausführungsbei­ spielen näher beschrieben. Es zeigen:The invention is in the drawing based on Ausführungsbei play described in more detail. Show it:

Die Fig. 1 bis 4 Verfahrensschritte einer Transferpreßform bei der Herstellung eines Kunststoffverbundkörpers, Figs. 1 to 4 steps of a Transferpreßform in the manufacture of plastic composite,

Fig. 5 eine Materialtablette zur Verwendung in dem Verfahren aus den Fig. 1 bis 4, Fig. 5 is a material tablet for use in the method of FIGS. 1 to 4,

Fig. 6 ein mit dem erfindungsgemäßen Werkstoff hergestelltes elektrisches Bauteil und Fig. 6 is a prepared with the inventive material electrical component and

Fig. 7 einen erfindungsgemäßen Kunststoffverbundkörper. Fig. 7 is a plastic composite body according to the invention.

Fig. 1 zeigt eine Transferpreßform 1, die im Querschnitt dargestellt ist. Die Transferpreßform 1 weist ein Duroplast­ werkzeugoberteil 2 sowie ein Duroplastwerkzeugunterteil 3 auf. Im Inneren der Transferpreßform 1 sind zwei zueinander symmetrische Kavitäten 4 vorgesehen, wie am besten in Fig. 1 zu sehen ist. Die Kavitäten 4 stehen über eine Plungeraufnah­ me 5 mit zylindrischer Form sowie über sich zwischen den Ka­ vitäten 4 und der Plungeraufnahme 5 erstreckenden Angußkanäle 6 mit der Außenseite der Transferpreßform 1 in Verbindung. In den Kavitäten 4 sind zwei identische elektrische Schaltungen 7 eingesetzt. Die elektrische Schaltung 7 gliedert sich in einen Chip 8 sowie in ein Lead-Frame 9. Fig. 1 shows a transfer mold 1 , which is shown in cross section. The transfer mold 1 has a thermoset upper part 2 and a lower thermoset part 3 . In the interior of the transfer mold 1 , two mutually symmetrical cavities 4 are provided, as can best be seen in FIG. 1. The cavities 4 are a Plungeraufnah me 5 with a cylindrical shape and extending between the Ka vita 4 and the plunger 5 5 runner 6 with the outside of the transfer mold 1 in connection. Two identical electrical circuits 7 are used in the cavities 4 . The electrical circuit 7 is divided into a chip 8 and a lead frame 9 .

Fig. 2 zeigt die Transferpreßform aus Fig. 1, wobei in dem in Fig. 2 gezeigten Zustand eine Materialtablette so in die Plungeraufnahme 5 eingesetzt ist, daß diese an der Unterseite der Plungeraufnahme 5 aufliegt. FIG. 2 shows the transfer press mold from FIG. 1, a material tablet being inserted into the plunger receptacle 5 in the state shown in FIG. 2 such that it rests on the underside of the plunger receptacle 5 .

Fig. 5 veranschaulicht ein Ensemble 13 aus Sekundärmaterial­ tablette 11 und Materialtablette 10, wie es für das erfin­ dungsgemäße Verfahren einsetzbar ist. Auf die Materialtablet­ te 10 ist eine Sekundärmaterialtablette 11 aufgesetzt. Sowohl die Materialtablette 10 als auch die Sekundärmaterialtablette 11 sind scheibenförmig ausgeführt. Fig. 5 illustrates an ensemble 13 of secondary material tablet 11 and material tablet 10 , as it can be used for the inventive method. A secondary material tablet 11 is placed on the material tablet 10 . Both the material tablet 10 and the secondary material tablet 11 are disc-shaped.

Schließlich ist noch ein Plunger 12 in die Plungeraufnahme 5 eingesetzt, der mit einer durch eine nicht gezeigte hydrauli­ sche oder elektro-mechanische Presse erzeugten Kraft beauf­ schlagbar ist.Finally, a plunger 12 is inserted into the plunger holder 5 , which can be struck with a force generated by a hydraulic or electromechanical press, not shown.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird bei erwärmter Transfer­ preßform 1 ausgeführt. Nach dem Einlegen der elektrischen Schaltung 7 in die Trennebene zwischen Duroplastwerkzeugober­ teil 2 und Duroplastwerkzeugunterteil 3 wird die Transfer­ preßform 1 geschlossen, wie in Fig. 1 dargestellt ist.The method according to the invention is carried out with heated transfer mold 1 . After inserting the electrical circuit 7 into the parting plane between the thermosetting tool upper part 2 and the thermosetting tool lower part 3 , the transfer mold 1 is closed, as shown in FIG. 1.

Nach dem Einführen der Materialtablette 10 und der Sekundär­ materialtablette 11 in die Plungeraufnahme 5 fährt der Plun­ ger 12 je nach Maschinenhersteller von oben oder von unten in die Plungeraufnahme 5 ein, bis er auf der Sekundärmaterial­ tablette 11 aufliegt. Dieser Verfahrensschritt ist in Fig. 2 dargestellt.After inserting the material tablet 10 and the secondary material tablet 11 into the plunger holder 5 , the plunger 12 moves depending on the machine manufacturer from above or from below into the plunger holder 5 until it rests on the secondary material tablet 11 . This process step is shown in FIG. 2.

Wie in Fig. 3 dargestellt ist, schmilzt die Materialtablette 10 durch die Wärme der Transferpreßform 1 auf. Daraufhin wird das Material der Materialtablette 10 durch den Druck des Plungers 12 in die Angußkanäle 6 und in die Kavität 4 ge­ preßt, wie in Fig. 3 dargestellt ist.As shown in FIG. 3, the material tablet 10 melts due to the heat of the transfer mold 1 . Thereupon, the material of the material tablet 10 is pressed by the pressure of the plunger 12 into the sprue channels 6 and into the cavity 4 , as shown in FIG. 3.

Zu einem späteren Zeitpunkt schmilzt die Sekundärmaterial­ tablette 11 auf und füllt durch den Druck des Plungers 12 die Kavität 4 vollständig aus. Sowohl das Material der Material­ tablette 10 als auch das Material der Sekundärmaterialtablet­ te 11 härten unter Druck und Temperatur aus.At a later time, the secondary material tablet 11 melts and completely fills the cavity 4 due to the pressure of the plunger 12 . Both the material of the material tablet 10 and the material of the secondary material tablet 11 harden under pressure and temperature.

Fig. 6 zeigt ein mit dem erfindungsgemäßen Verfahren herge­ stelltes elektrisches Bauteil 16 mit einem Gehäuse 17. Wie man in dieser Ansicht deutlich sieht, umhüllt bei dem erfin­ dungsgemäßen Verfahren das Material der Materialtablette 10 unter Ausbildung einer Gehäusehaut 14 die elektrische Schal­ tung 7, während das Material der Sekundärmaterialtablette 11 als Gehäusekern 15 vollständig von der Umgebung abgeschlossen innerhalb der Gehäusehaut 14 angeordnet ist. Fig. 6 shows a Herge with the inventive method notified electrical component 16 with a housing 17. As can be seen clearly in this view, covered at the OF INVENTION to the invention process, the material of the material pellet 10 to form a housing skin 14, the electrical TIC 7, while the material of the secondary material tablet 11 is finished as a casing core 15 completely from the area located within the housing skin 14 .

Hierzu werden die Parameter des Transferpreßverfahrens geeig­ net eingestellt, indem Werkzeugtemperatur, Vorheizung der Ma­ terialtablette 10 und der Sekundärmaterialtablette 11, Schließdruck der Transferpreßform 1, Spritzdruck, Zykluszeit und dynamische Weg-Zeit-Plungerführung sowie die verwendeten Materialen geeignet gewählt und angepaßt werden. Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, den Plunger nicht zeitlinear in die Plunger einzudrücken, sondern zu Beginn des Transferpreß­ vorgangs schneller als zu dessen Ende.For this purpose, the parameters of the transfer press method are appropriately set by suitably selecting and adapting the tool temperature, preheating the material tablet 10 and the secondary material tablet 11 , closing pressure of the transfer press mold 1 , injection pressure, cycle time and dynamic path-time plunger guide, and the materials used. It has proven to be advantageous not to press the plunger linearly into the plunger, but rather faster at the start of the transfer press than at the end.

Fig. 7 zeigt ein mit einem weiteren erfindungsgemäßen Ver­ fahren hergestelltes elektrisches Bauteil 18, das einen Chip 19 sowie ein Lead-Frame 20 aufweist. Das Lead-Frame 20 ist über Wire-Bond-Verbindungen 21 mit dem Chip 19 verbunden. FIG. 7 shows an electrical component 18 produced with a further method according to the invention, which has a chip 19 and a lead frame 20 . The lead frame 20 is connected to the chip 19 via wire bond connections 21 .

Im Bereich der Wire-Bond-Verbindungen 21 ist ein Sekundärma­ terialauftrag 22 vorgesehen, der den Chip 19, die Wire-Bond-Ver­ bindungen 21 und einen entsprechenden Teil des Lead-Frames 20 abdeckt. Der Chip 19, das Lead-Frame 20 und der Sekundär­ materialauftrag 22 sind von einer Umhüllung 23 umgeben, die die Form eines Gehäuses aufweist.In the area of the wire bond connections 21 , a secondary material order 22 is provided, which covers the chip 19 , the wire bond connections 21 and a corresponding part of the lead frame 20 . The chip 19 , the lead frame 20 and the secondary material application 22 are surrounded by an envelope 23 which has the shape of a housing.

Zur Herstellung des elektrischen Bauteils 18 wurden zunächst der Chip 19 und das Lead-Frame 20 über die Wire-Bond-Ver­ bindungen 21 miteinander verbunden. Nachfolgend wurde ein Sekundärmaterial in Pulverform auf dem Bereich des Chips 19 aufgetragen, auf dem die Wire-Bond-Verbindungen 21 vorgesehen sind. Die Dicke des Sekundärmaterialauftrags 22 wurde nach­ folgend so kalibriert, daß sich die Größe des Sekundärmate­ rialauftrags 22 aus Fig. 7 ergibt.To manufacture the electrical component 18 , the chip 19 and the lead frame 20 were first connected to one another via the wire bond connections 21 . Subsequently, a secondary material in powder form was applied to the area of the chip 19 on which the wire bond connections 21 are provided. The thickness of the secondary material order 22 was calibrated according to the following so that the size of the secondary material order 22 results from FIG. 7.

Danach wurde der Sekundärmaterialauftrag 22 teilweise ausge­ härtet, wobei die Aushärtung nur so weit erfolgte, daß der Sekundärmaterialauftrag 22 ein anschließendes Beschichten mit Umhüllungsmaterial in einem Transferpreßverfahren gerade übersteht. Nach dem Aushärten der Umhüllung 23 hat sich die Umhüllung 23 mit dem Sekundärmaterialauftrag 22 innig verbun­ den, da diese dieselbe chemische Basis aufweisen. Beim voll­ ständigen Aushärten der Umhüllung 23 wurde darüber hinaus auch der Sekundärmaterialauftrag 22 vollständig ausgehärtet.Thereafter, the secondary material order 22 was partially cured, the curing taking place only to the extent that the secondary material order 22 just survives a subsequent coating with wrapping material in a transfer pressing process. After curing of the envelope 23, the envelope 23 has intimately with the secondary application of material 22 verbun, since these have the same chemical base. When the casing 23 was completely cured, the secondary material application 22 was also fully cured.

Claims (12)

1. Werkstoff zur Herstellung insbesondere von Kunststoffver­ bundkörpern (16), mit einem Anteil wenigstens eines Füll­ stoffs, mit einem Anteil wenigstens eines Duroplastes (10) sowie mit einem Anteil von Mikrohohlkugeln, dadurch gekennzeichnet, daß der Anteil Mikrohohlkugeln ausdehnbare Mikrohohlkugeln aufweist.1. Material for the production in particular of plastic composite bodies ( 16 ), with a portion of at least one filler, with a portion of at least one thermoset ( 10 ) and with a portion of hollow microspheres, characterized in that the portion of hollow microspheres has expandable hollow microspheres. 2. Werkstoff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Anteil Mikrohohlkugeln auch ausgedehnte Mikrohohlku­ geln aufweist.2. Material according to claim 1, characterized in that the proportion of hollow microspheres also extended hollow microbeads gel has. 3. Werkstoff nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß weniger als 20 Vol.-% Mikrohohlkugeln vorgesehen sind.3. Material according to claim 1 or 2, characterized in that less than 20 vol .-% hollow microspheres are provided. 4. Werkstoff nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß weniger als 5 Vol.-% Mikrohohlkugeln vorgesehen sind.4. Material according to claim 3, characterized in that less than 5% by volume of hollow microspheres are provided. 5. Werkstoff nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß weniger als 1 Vol.-% Mikrohohlkugeln vorgesehen sind.5. Material according to claim 4, characterized in that less than 1% by volume of hollow microspheres are provided. 6. Werkstoff nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die ausdehnbaren Mikrohohlkugeln im Zustand vor der Aus­ dehnung einen Durchmesser von ca. 10 µm aufweisen.6. Material according to one of claims 1 to 5, characterized in that the expandable hollow microspheres in the state before the end stretch have a diameter of approx. 10 µm. 7. Werkstoff nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die ausdehnbaren Mikrohohlkugeln und/oder die ausgedehnten Mikrohohlkugeln im ausgedehnten Zustand einen Durchmesser von ca. 40 µm bis 50 µm aufweisen.7. Material according to one of claims 1 to 6, characterized in that  the expandable hollow microspheres and / or the expanded ones Hollow microspheres in diameter when expanded from approx. 40 µm to 50 µm. 8. Verfahren zum Herstellen eines Werkstoffs in Pulverform, mit einem Anteil wenigstens eines Füllstoffs, mit einem Anteil wenigstens eines Duroplastes (10) sowie mit einem Anteil Mikrohohlkugeln, dadurch gekennzeichnet, daß der Füllstoff, das Duroplast (10) sowie die Mikrohohlku­ geln in einem Behälter durch im wesentlichen zufällige räumliche Verlagerungen und/oder Drehungen des Behälters miteinander vermischt werden.8. A method for producing a material in powder form, with a portion of at least one filler, with a portion of at least one thermoset ( 10 ) and with a portion of hollow microspheres, characterized in that the filler, the duroplastic ( 10 ) and the hollow microbeads in one Containers are mixed together by essentially random spatial displacements and / or rotations of the container. 9. Kunststoffverbundkörper, insbesondere elektrisches Bauteil mit einer elektrischen Schaltung, insbesondere einem Halb­ leiterchip, sowie mit einem die elektrische Schaltung um­ gebendem Gehäuse,
wobei das Gehäuse (23) duroplastisches Hüllmaterial (10) aufweist, das die elektrische Schaltung (7) bedeckt, dadurch gekennzeichnet, daß
das duroplastische Hüllmaterial (22) sowohl ausdehnbare Mikrohohlkugeln als auch ausgedehnte Mikrohohlkugeln auf­ weist.9. plastic composite body, in particular an electrical component with an electrical circuit, in particular a semiconductor chip, and with a housing which gives the electrical circuit,
wherein the housing ( 23 ) comprises thermosetting material ( 10 ) covering the electrical circuit ( 7 ), characterized in that
the thermosetting envelope material ( 22 ) has both expandable hollow microspheres and expanded hollow microspheres. 10. Kunststoffverbundkörper, insbesondere elektrisches Bauteil (16) mit einer elektrischen Schaltung (7), insbesondere einem Halbleiterchip, sowie mit einem die elektrische Schaltung umgebendem Gehäuse (17),
wobei das Gehäuse (17) duroplastisches Hüllmaterial (22) aufweist, das die elektrische Schaltung (7) bedeckt, dadurch gekennzeichnet, daß
das duroplastische Hüllmaterial (22) einen Anteil an zer­ störten Mikrohohlkugeln aufweist. 10. Plastic composite body, in particular electrical component ( 16 ) with an electrical circuit ( 7 ), in particular a semiconductor chip, and with a housing ( 17 ) surrounding the electrical circuit,
wherein the housing ( 17 ) comprises thermosetting covering material ( 22 ) which covers the electrical circuit ( 7 ), characterized in that
the thermosetting envelope material ( 22 ) has a proportion of broken micro hollow spheres. 11. Kunststoffverbundkörper, insbesondere elektrisches Bauteil (16) mit einer elektrischen Schaltung (7), insbesondere einem Halbleiterchip (19), sowie mit einem die elektrische Schaltung umgebendem Gehäuse (17, 23),
wobei das Gehäuse (17, 23) duroplastisches Hüllmaterial (22) aufweist, das die elektrische Schaltung (7) bedeckt, dadurch gekennzeichnet, daß
im duroplastischen Hüllmaterial (22) ein Anteil von Mikro­ hohlkugeln vorgesehen ist und daß das duroplastische Hüllmaterial (22) im wesentlichen denselben thermischen Ausdehnungskoeffizienten aufweist, wie das zur Herstellung von im Bereich der elektrischen Schaltung vorgesehenen Halbleiterbausteinen verwendete Grundmaterial.11. Plastic composite body, in particular electrical component ( 16 ) with an electrical circuit ( 7 ), in particular a semiconductor chip ( 19 ), and with a housing ( 17 , 23 ) surrounding the electrical circuit,
wherein the housing ( 17 , 23 ) comprises thermosetting covering material ( 22 ) which covers the electrical circuit ( 7 ), characterized in that
is provided a proportion of hollow spheres in the micro thermosetting covering material (22) and that the thermosetting covering material (22) having substantially the same thermal expansion coefficient as the base material used for producing provided in the region of the electrical circuit semiconductor devices. 12. Kunststoffkörper, der aus einem oder mehreren der Werk­ stoffe gemäß den Ansprüchen 1 bis 7 hergestellt ist.12. Plastic body made from one or more of the plant fabrics is made according to claims 1 to 7.
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