DE2930760A1 - METHOD FOR COATING SEMICONDUCTOR COMPONENTS BY INJECTION MOLDING - Google Patents
METHOD FOR COATING SEMICONDUCTOR COMPONENTS BY INJECTION MOLDINGInfo
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Description
II. Hoffmann -2 Fl ΊΟΟ3II. Hoffmann -2 fl ΊΟΟ3
Dr.Rl/Be 17. Juli 197Dr Rl / Be July 17, 197
VerLabj: eη_2_um_Umhül_l_e η„Y511 i?a^XL·lei_terbjrueIjgmenteη mit_tels Spr i tzc/i eßonsVer La bj: eη_2_um_Umhül_l_e η "Y51 1 i? A ^ XL·lei_terbjrueIjgmenteη mit_tels Spr i tzc / i eßons
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Umhüllen von Halbleiterbauelementen mittels Spritzgießens nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The present invention relates to a method for encapsulating semiconductor components by means of injection molding according to the Preamble of claim 1.
Die Anwendung einer Kunststoffumhüllung zum Schütze von HaIbleiteranordnungen wie z. B. Dioden, Transistoren, integrierten Schaltungen ist allgemein gebräuchlich. Die Verkapselung erfolgt dabei durch Umpressen mit einem Duroplast in einer Kunststoffpresse. Bei diesem als "transfer molding" bezeichneten Verfahren wird der Kunststoff z. B. in Form von Preßlingen in die Presse eingebracht, unter Erhitzen mittels eines Preßstempels verflüssigt und in die Formen gedrückt.in denen Abschnitte von Trägerbändern mit den darauf befindlichen zu umkapselnden Halbleiterkörper untergebracht sind. Der Verfahrensabiauf ist diskontinuierlich. Da die Viskosität des Füllmaterials niedrig ist, müssen Maßnahmen zur Abdichtung der Matrize vorgenommen werden. Außerdem ist eine Nachbearbeitung der verkapselten Halbleiterbauelemente auf chemischen oder mechanischem Wege zur Beseitigung von Preßgraten erforderlich. Um die Umhüllung leichter aus der Matrize entfernen zu können, wird vielfach dem Umhüllungsruaterial ein Fließstoff wie z. B. Wachs zugesetzt, was zwangsläufig der Qualität des Umhüllungsmaterials nicht zuträglich ist. Diese Nachteile mußten bislang in Kauf genommen v/erden, da Umhüllungen aus thermoplastischen Kunststoff sich bislang in der Praxis als ungeeignet erwiesen haben. Der Grund hierfür liegt darin, daß die Viskosität der thermoplastischen Kunststoffe verhältnismäßig hoch ist, so daß mit einem hohen Druck gespritzt werden muß (ca. das Siebenfache des Druckes beim Verpressen),wodurch es beim SpritzgießenThe use of a plastic sheath to protect semiconductor assemblies such as B. diodes, transistors, integrated circuits is common. The encapsulation takes place by pressing around with a thermoset in a plastic press. In this process known as "transfer molding" the plastic z. B. introduced into the press in the form of compacts, with heating by means of a ram liquefied and pressed into the molds. in which sections of carrier tapes with the ones on them to be encapsulated Semiconductor bodies are housed. The process is discontinuous. Because the viscosity of the filler material is low measures must be taken to seal the die. There is also a post-processing of the encapsulated Semiconductor components are required by chemical or mechanical means to remove press burrs. Around the wrapping To be able to remove more easily from the die, the wrapping material is often a non-woven material such. B. wax added, which inevitably is not conducive to the quality of the wrapping material. So far, these disadvantages have had to be accepted taken v / ground, since sheaths made of thermoplastic plastic have so far proven to be unsuitable in practice. The reason for this is that the viscosity of thermoplastics is relatively high, so that with a high pressure has to be injected (approx. seven times the pressure during compression), which causes it during injection molding
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leicht zur Beschädigung von Halbleiterbauelementen und deren Verbindungsdrähten zu den Anschlußleitern kommen kann, selbst dann, wenn die Halbleiterbauelemente vorher mit einer Abdeckung aus schnellaushärtendem Kunststofflack, Silikonharz oder chemisch hochreinem Photolack geschützt werden. Um nun die Verwendung von Thermoplasten zu ermöglichen, schlägt die DE-OS 28 04 956 einen Zusatz eines Treibmittels vor, so daß praktisch eine Umhüllung aus einem geschäumten Thermoplast erzeugt wird, wobei allerdings auch wieder die einzelnen Halbleiterbauelemente zuvor mit einer besonderen Abdeckung geschützt werden. Es hat sich jedoch gezeigt, daß die geschäumte thermoplastische Umhüllung nicht die angestrebte Qualität besitzt, hinzu kommt auch noch die durch die Verwendung von Schäurnmitteln bev.'irkte Verunreinigung durch Fremdionen.can easily damage semiconductor components and their connecting wires to the connecting conductors can, even if the semiconductor components have previously been covered with a fast-curing plastic varnish, Silicone resin or chemically high-purity photoresist. To now the use of thermoplastics To enable, DE-OS 28 04 956 proposes an addition of a propellant, so that practically a casing is produced from a foamed thermoplastic, although again the individual semiconductor components beforehand be protected with a special cover. It has been shown, however, that the foamed thermoplastic casing does not have the desired quality, and there is also the quality caused by the use of foaming agents caused contamination by foreign ions.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzugeben, nach dem Halbleiter mit reinem Thermoplastkunststoff umspritzt werden können. Die Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 angegebenen Erfindung gelöst. Weiterbildungen und zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.The invention is therefore based on the object of specifying a method according to which semiconductors with pure thermoplastic material can be overmolded. The object is achieved by the invention specified in claim 1. Further developments and expedient refinements of the invention are characterized in the subclaims.
Wesentlich bei dem vorliegenden Verfahren ist die richtige Wahl der Anspritzstelle sowie die Festlegung des richtigen Anspritzwinkels. Anspritzstelle und Anspritzwinkel müssen so gev.'ählt sein, daß beim Eintritt der Spritzmasse in die Kavitäten der Massestrom derartig gelenkt wird, daß der Kristallträger sowie die elektrischen Drahtverbindungen weder aus ihrer ursprünglichen Lage weggedrückt noch beschädigt werden. Beim Füllen der Kavität sollen die Kräfte, die von beiden Seiten auf das Band wirken möglichst gleich sein. Bei richtiger Wahl der beiden Parameter ist es möglich, von einer Abdeckung des Systems "Kristall-elektrischeThe correct choice of the injection point and the determination of the correct one are essential in the present process Injection angle. The injection point and injection angle must be selected so that when the injection compound enters the Cavities, the mass flow is directed in such a way that the crystal carrier and the electrical wire connections are neither pushed away from their original position nor damaged. When filling the cavity, the forces which act on the tape from both sides should be as equal as possible. With the correct choice of the two parameters it is possible from a cover of the system "crystal-electric
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Verbindungsdrähte-Anschlußbeinchen" abzusehen.Connecting wires-connection legs "to be foreseen.
Ein weiterer Parameter ist die genaue Temperierung in der Nähe der Angußstelle, da bedingt durch die kleine Baugröße der Halbleiterbauelemente die Angußstelle sehr klein sein muß und dadurch die Gefahr des dortigen Materialeinfrierens vor Füllung der Kavität sehr groß ist. Ein Grund für die Einhaltung des kleinen Angußquerschnittes ist das dadurch mögliche leichte Trennen des Angusses vom Bauelement, ohne großen mechanischen Druck, was beim vollautomatischen Produktionsablauf unbedingt erforderlich ist.Another parameter is the exact temperature control in the Close to the gate, as the gate is very small due to the small size of the semiconductor components must be and thereby the risk of material freezing there before filling the cavity is very high. A reason to maintain the small sprue cross-section is the easy separation of the sprue from the component, without great mechanical pressure, which is absolutely necessary in a fully automatic production process is.
Die Erfindung wird nun nachstehend in Verbindung mit den schematischen Figuren der beigefügten Zeichnung erläutert.The invention will now be described hereinafter in connection with Schematic figures of the accompanying drawing explained.
Fig. 1 und 2 sind Längsschnitte durch Einspritzkammern mit den darin befindlichen, auf Trägerbänder aufgebrachten Halbleiterbauelement, 201 and 2 are longitudinal sections through injection chambers with the therein located on carrier tapes applied semiconductor component, 20
Fig. 3 ist die Draufsicht auf ein Trägerbandteil mit dem darauf befindlichen, zu verkapselnden Kalbleiterbauelement.Fig. 3 is a plan view of a carrier tape part with the part thereon encapsulating semiconductor component.
Die Bezugsziffer 1 mit oder ohne Index bedeutet jeweil einen Pfeil, der die Richtung des Bauptmassestroms der Spritzgußmasse angibt, 2 die vom Spritzguß auszufüllende Kavität, 3 das Trägerband mit dem Halbleiter 4, das mit der Abdekkung 5 versehen ist,X den jeweiligen Einspritzwinkel und P den Einspritzpunkt.The reference number 1 with or without an index means an arrow indicating the direction of the main mass flow of the injection molding compound indicates 2 the cavity to be filled by injection molding, 3 the carrier tape with the semiconductor 4, the one with the cover 5, X the respective injection angle and P the injection point.
Fig. 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem die Einspritzung in der vom Teil 1 angegebenen Richtung unter einem Winkel ά, von ca. 65 seitlich am Rande des Trägerbandes 3 vorbei erfolgt (siehe auch Fig. 3). Das Trägerband 3 wirdFig. 1 shows an embodiment in which the injection takes place in the direction indicated by part 1 at an angle ά, of about 65 laterally past the edge of the carrier tape 3 (see also Fig. 3). The carrier tape 3 is
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Φ bauelementΦ component
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dabei horizontal zugeführt. Der Einspritzwinkel d und die Einspritzstelle P sind dabei so gewählt, daß der Massestrom am Trägerband 3 mit den Halbleiterbauelementen 4 vorbei auf die Wand der Kavität 2 trifft und dort gegen das Trägerband 3 zurückgeleitet wird, so daß von allen Seiten ein gleichmäßiger Druck auf dasselbe einwirkt und es gleichzeitig von beiden Seiten umhüllt wird. Der Einspritzwinkel <J- liegt dabei in einer Ebene senkrecht zur Bewegungsrichtung des Trägerbandes 3.fed horizontally. The injection angle d and the Injection point P are selected so that the mass flow past the carrier tape 3 with the semiconductor components 4 meets the wall of the cavity 2 and is directed back there against the carrier tape 3, so that a even pressure acts on the same and it is enveloped on both sides at the same time. The injection angle is <J- in a plane perpendicular to the direction of movement of the carrier tape 3.
Der" Einspritzpunkt P kann auch so gewählt sein, daß der Einspritzwinkel d in der Ebene parallel zur Bewegungsrichtung des Trägerbandes 3 liegt und die Einspritzung zwischen den im Trägerband 3 enthaltenen Anschlußbeinen hindurch erfolgt (siehe Fig. 3, Pfeile Γ).The "injection point P can also be chosen so that the Injection angle d lies in the plane parallel to the direction of movement of the carrier tape 3 and the injection takes place between the connecting legs contained in the carrier tape 3 (see Fig. 3, arrows Γ).
Die Fig. 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem die Einspritzung von der Seite auf das Band 3 hin erfolgt. Der Einspritzpunkt P liegt also in der Trägerbandebene, der Einspritzwinkel X ist damit auf die Trägerbandebene bezogen Null. Die Schmalseite des Bandes bietet eine geringe Angriffsfläche, sie verteilt den Massestrom in zwei Hälften, die die Halbleiterbauelemente 4 von beiden Seiten umschließen.FIG. 2 shows an embodiment in which the injection takes place from the side onto the belt 3. The injection point P is therefore in the plane of the carrier tape, the injection angle X is therefore zero in relation to the plane of the carrier tape. The narrow side of the tape offers a small area of attack, it distributes the mass flow in two halves which enclose the semiconductor components 4 on both sides.
Fig. 3 ist die Draufsicht auf ein Trägerbandteil mit dem darauf befindlichen, zu verkapselnden Halbleiterbauelement Die Pfeile 1 und 11 stellen die in Verbindung mit Fig. 1 angegebenen Richtungen des Spritzgußmassestromes dar. Durch die Bezugsziffer 6 sind die Anschlüsse des Halbleiterbauelements mit den Anschlußbeinen gekennzeichnet.Fig. 3 is located on a carrier belt part with it, the plan view to be encapsulated semiconductor device The arrows 1 and 1 1, the directions indicated in connection with Fig. 1 represent the injection mass flow. By the reference numeral 6, the terminals of the semiconductor device are indicated with the legs .
Das Umspritzen der einzelnen, auf den Trägerband 3 befestigten Halbleiter erfolgt unabhängig von der in den Figuren er-The encapsulation of the individual semiconductors attached to the carrier tape 3 takes place independently of the
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- Sr- Ί- Sr- Ί
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läuterten Form in einer herkömmlichen Spritzgußanlage, ζ. B. einem Heißk£malwerkz*eug, v/obei die Zuführung so ausgebildet ist, daß sie ein kontinuierliches Einführen des Trägerbandes 3 in die Matrize ermöglicht. Dieses selbst ist entsprechend der angestrebten Einspritzart, wie sie z. B. in Verbindung mit den Fig. 1 oder 2 beschrieben ist ausgebildet. Der Einspritzzyklus läuft wie folgt ab:refined form in a conventional injection molding machine, ζ. B. a hot painting tool, with the feed as follows is designed that it enables continuous insertion of the carrier tape 3 into the die. This itself is according to the desired type of injection, as z. B. in connection with Figs. 1 or 2 described is trained. The injection cycle is as follows:
Durch eine Peripheriemechanik wird das Trägerband unter das Spritzaggregat gebracht und dabei gleichzeitig von den Matrizenteilen umgeben, der Spritzstempel senkt sich ab und füllt über die Einspritzöffnung die Kc'ivitäten. Darauf öffnet sich die Matrize wieder, das Trägerband wird um einen bestimmten Abstand weiter transportiert und der ganze Vorgang beginnt vom Neuen.A peripheral mechanism brings the carrier tape under the injection unit and at the same time Surrounded by the die parts, the injection plunger lowers and fills via the injection opening the activities. The die then opens again and the carrier tape moves a certain distance transported further and the whole process begins again.
Um den erforderlichen Wärmebedarf des Keißkanal.werkzeuges auf optimale Weise zuzuführen, ist es erforderlich, ihn
auf möglichst viele Heizpatronen zu verteilen, so daß ein gleichmäßiger Temperaturverlauf gewährleistet ist. Der
Thermofühler ist dabei im Bereich des größten Wärmestaus anzubringen.
25In order to optimally supply the Keißkanal.werkzeuges with the required heat, it is necessary to distribute it over as many heating cartridges as possible, so that a uniform temperature profile is guaranteed. The thermal sensor is to be attached in the area of the greatest heat build-up.
25th
Das erfindungsgemäße Verfahren bietet eine Reihe von wesentlichen Vorteilen. Es ermöglicht eine vollautomatische Verkapselung der Halbleiterbauelemente durch Spritzgießen, wobei sich eine Nachbearbeitung auf chemischen oder mechanischen Wege erübrigt. Die Ausstoßrate ist ungleich höher wie bei dem bisher angewendeten Verfahren (transfer-molding), außerdem ist bei entsprechender Dimensionierung des Heißkanals, des Angußsystems sowieThe inventive method offers a number of significant advantages. It enables fully automatic encapsulation of the semiconductor components by injection molding, Post-processing by chemical or mechanical means is unnecessary. The rate of discharge is unequal higher than with the previously used process (transfer molding); Dimensioning of the hot runner, the sprue system and
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der Festlegung der Anzahl der Gehausekavitaten der Ma- ■ terialverbrauch wesentlich niedriger zu halten, wobei noch hinzu kommt, daß der Abfall an Spritzgußmaterial erneut in das Verfahren eingebracht werden kann. Das erfindungsgemäße Verfahren ist damit wesentlich kostengünstiger und wirtschaftlicher als die bisherigen Verfahren. defining the number of housing cavities of the ■ To keep material consumption significantly lower, and there is also the fact that the waste of injection molding material can be reintroduced into the process. The method according to the invention is therefore significantly more cost-effective and more economical than previous methods.
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