DE3508008A1 - MOLDING METHOD AND MOLDING DEVICE FOR PARTIAL SURROUNDING A METAL INSERT WITH A PLASTIC MATERIAL - Google Patents
MOLDING METHOD AND MOLDING DEVICE FOR PARTIAL SURROUNDING A METAL INSERT WITH A PLASTIC MATERIALInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich allgemein auf die Kunststoffformung von Gegenständen mit vorragenden Metalleinsätzen, und insbesondere auf die Kunststoff-Einkapselung von elektronischen Halbleitereinrichtungen.The invention relates generally to plastic molding of items with protruding metal inserts, and in particular the plastic encapsulation of semiconductor electronic devices.
Bei der Kunststoff-Einkapselung von Halbleiter-Einrichtungen oder integrierten Schaltungen, die auf einem metallischen Leiterrahmen aufgebaut sind, der zur Herstellung der äußeren elektrischen Anschlüsse benützt wird, werden die Einrichtung und der Leiterrahmen in einen Formhohlraum eingesetzt, wobei sich die Leitungen aus dem Hohlraum heraus erstrecken. Die Form wird erhitzt und der Kunststoff wird in die Form in flüssigem oder halbflüssigem Zustand unter sehr hohem Druck eingespritzt. Eine alternative Möglichkeit besteht darin, den Kunststoff in den Formhohlraum in Form von kleinen Kunststoffperlen oder -teilchen einzubringen und anschließend zu erhitzen. Wegen seiner Fließfähigkeit fließt das Material durch jegliche Spalte, wo die Abdichtung unzureichend ist, aus der Form heraus. Da die metallischen Leiterrahmen, auf die die Formhalften schließen, gewöhnlich nicht sehr enge ToleranzenFor the plastic encapsulation of semiconductor devices or integrated circuits built on a metallic lead frame used for manufacture When external electrical connections are used, the device and lead frame are placed in a mold cavity inserted with the lines extending out of the cavity. The mold is heated and the Plastic is injected into the mold in a liquid or semi-liquid state under very high pressure. One alternative possibility is to put the plastic in the mold cavity in the form of small plastic beads or -to introduce particles and then to heat. Because of its fluidity, the material flows through any Gaps out of the mold where the seal is insufficient. As the metallic lead frame on which the mold halves close, usually not very tight tolerances
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haben, verhindert ihre unterschiedliche Dicke, daß die Formhälften auf die gewünschten Teile der Leiterrahmen gleichmäßig schließen, so daß Bereiche verbleiben, an denen das unter hohem Druck stehende Kunststoffmaterial um die Leiter herum herausgedrückt wird. Wenn der Kunststoff härtet, umgibt er nicht nur die Halbleitereinrichtung oder integrierte Schaltung und die gewünschten Teile des Leiterrahmens, sondern er bedeckt auch Teile des Leiterrahmens, von denen gewünscht wird, daß sie frei liegen. Dies bedeutet, daß der Austritt des Kunststoffmaterials aus dem Formhohlraum einen unannehmbaren Kusntstoffüberzug auf unerwünschten Teilen des metallischen Leiterrahmens oder Einsatzes zurückläßt.their different thickness prevents the Evenly close the mold halves on the desired parts of the leadframe so that areas remain where the plastic material under high pressure is squeezed out from around the ladder. If the plastic hardens, it surrounds not only the semiconductor device or integrated circuit and the desired parts of the lead frame, but it also covers parts of the lead frame, which are desired to be exposed. This means that the leakage of the plastic material an unacceptable plastic coating from the mold cavity on undesired portions of the metal lead frame or leaves behind.
Es sind zwar verschiedene Verfahren zum Entfernen dieses unerwünschten Überzuges bekannt geworden, doch besteht ein Bedarf für die Schaffung eines Verfahrens und von Formteilen, die eine weitaus perfektere Abdichtung der Formteile ergeben, und zwar speziell dort, wo sie den metallischen Leiterrahmen oder die metallischen Einsätze einklemmen, so daß der Kunsts'toffaustritt und der resultierende Überzug weitestgehend vermieden werden.While various methods of removing this undesirable coating have become known, one exists Need for the creation of a process and molded parts that allow a far more perfect seal of molded parts result, specifically where they pinch the metallic lead frame or the metallic inserts, so that the plastic leakage and the resulting Coating should be avoided as far as possible.
Ein Ziel der Erfindung besteht darin, ein verbessertes Verfahren und eine verbesserte Vorrichtung für die Einsatzformung von kleinen Gegenständen zu schaffen.It is an object of the invention to provide an improved method and apparatus for insert molding of small objects to create.
Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht darin, eine verbesserte Formvorrichtung für die Einsatzformung von elek-QQ tronischen Halbleitereinrichtungen und integrierten Schal tungen zu schaffen.Another object of the invention is to provide an improved die apparatus for insert molding of elek-QQ electronic semiconductor devices and integrated circuits.
Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht darin, ein verbessertes Verfahren und eine verbesserte Formvorrichtung gg zu schaffen, die verhindern, daß das Kunststoff-FormmaterialAnother object of the invention is to provide an improved method and molding apparatus gg to create that prevent the plastic molding material
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an Leitungen anhaftet, die sich von dem einzukapselnden Objekt aus erstrecken.adheres to leads extending from the object to be encapsulated.
Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht darin, ein Verfahren und eine Formvorrichtung zu schaffen, die eine im wesentlichen vollständige Abdichtung zwischen den Formteilen und Teilen des Einsatzes des zu formenden Gegenstandes ergeben.Another object of the invention is to provide a method and a molding apparatus that utilizes an im substantial complete seal between the molded parts and parts of the insert of the object to be molded result.
Gemäß der Erfindung sind die Teile der Formelemente, die den metallischen Leiterrahmen oder Einsatz klemmend fassen, mit einem Dichtungsmaterial versehen, welches weicher ist als der Körper der Form, aber einen höheren Ausdehnungskoeffizienten aufweist als dieser. Wenn der metallische Einsatz in die Form eingeklemmt wird und die Anordnung auf die Formtemperatur erhitzt wird, bewirkt der Unterschied in der thermischen Ausdehnung zwischen der Form und dem Dichtungsmaterial eine absolute Abdichtung zwischen der Form und den metallischen Leiterrahmen oder Einsatz.According to the invention, the parts of the molded elements that grip the metallic leadframe or insert in a clamping manner are provided with a sealing material, which is softer than the body of the mold, but a higher coefficient of expansion exhibits than this. When the metallic insert is clamped into the mold and the assembly heated to the mold temperature causes the difference in thermal expansion between the molds and the sealing material provides an absolute seal between the mold and the metallic lead frame or insert.
Gemäß der Erfindung wird ein Plastik-Dichtungsmaterial an den Stellen vorgesehen, wo metallische Formteile den Leiterrahmen einer elektronischen Halbleiteranordnung oder integrierten Schaltung umschliessen. Da die Plastikdichtunq sowohl weicher ist als auch einen höheren Ausdehnungskoeffizienten hat als die metallischen Formteile, führt die Erhitzung der Anordnug auf die Formtemperatur zu einer nahezu leckfreien Dichtung zwischen der Form und dem metallischen Leiterrahmeneinsatz. Auf diese Weise wird ein unerwünschter Überzug nahezu vollständig vermieden während andererseits keine Notwendigkeit für eng tolerierte Leiterrahmen besteht und möglicherweise etwas größere Toleranzen an den Formen selbst ermöglicht werden.According to the invention, a plastic sealing material is provided at the points where the metal moldings Enclose lead frames of an electronic semiconductor device or integrated circuit. Since the plastic seal is both softer and has a higher coefficient of expansion than the metallic moldings, heating the assembly to mold temperature results in a virtually leak-free seal between the mold and the metallic lead frame insert. That way will an undesirable coating is almost completely avoided while on the other hand no need for tight tolerances There is a lead frame and possibly slightly larger tolerances on the shapes themselves.
Die vorstehenden und weitere Ziele, Merkmale und VorteileThe foregoing and other objects, features, and advantages
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der Erfindung ergeben sich aus der folgenden, detallierteren Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung anhand der Zeichnung.of the invention will emerge from the following, more detailed description of preferred embodiments of the invention based on the drawing.
In der Zeichnung zeigt:In the drawing shows:
Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines einsatzgeformten Gegenstandes, der aus einem geformten Kunststoffteil und einer Vielzahl von freiliegenden metallischen Leitern besteht,1 is a perspective view of an insert molded article consisting of a molded Plastic part and a multitude of exposed metallic conductors,
Fig. 2 zusammenpassende Formteile , nämlich eine Unterform und eine Oberform, die für die erfindungsgemäße Verwendung zur Herstellung des geformten Gegenstandes gemäßFig. 1 geeignet sind, undFig. 2 matching molded parts, namely a lower mold and an upper mold, which for the inventive Use for the production of the shaped article according to fig. 1 are suitable, and
Fig. 3 eine Querschnittsansicht mit weggebrochenen Teilen, der zu entnehmen ist, wie die Formteile gemäß Fig. 2 um den einsatzgeformten Gegenstand (Leiterrahmen) gemäß Eig. 1 passen.Figure 3 is a cross-sectional view with parts broken away, showing how the molded parts according to FIG. 2 to the insert molded object (lead frame) according to Eig. 1 fit.
Die Fig. 1 zeigt in perspektivischer, zum Teil geschnittener Ansicht einen einsatzgeformten Gegenstand bestehend aus einem Kunststoffkörper 1, der teilweise einen metallischen Einsatz umgibt, der eine Vielzahl von Leitern 3 aufweist, die während der Formoperation durch rechtwinklige Teile 5 zusammengehalten werden, auf die sich die Formteile setzen. Wenn es sich bei dem einsatzgeformten Gegenstand um eine elektronische Halbleitereinrichtung oder integrierte Schaltung handelt, gehören die Teile 3 und 5 zu einem Leiterrahmen, auf dem die eigentlichen Halbleiteranordnung vor der Kunststoffeinkapselung mit Kunststoffmaterial oder dem Körper 1 montiert wird. Ausnehmungen 7 ermöglichen es, daß die Leiter durch Weg-1 shows a perspective, partially sectioned view of an insert-molded object from a plastic body 1, which is partially a metallic Surrounds insert comprising a plurality of conductors 3 which are held together during the molding operation by right-angled parts 5 on which the Set molded parts. When the insert molded article is a semiconductor electronic device or integrated circuit, parts 3 and 5 belong to a lead frame on which the actual Semiconductor device is mounted before the plastic encapsulation with plastic material or the body 1. Recesses 7 make it possible for the ladder to
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schneiden von Teilen der metallischen Dichtungsfläche 5 von dem Leiterrahmen nach dem Formen der Einrichtung elektrisch isoliert werden.cutting parts of the metallic sealing surface 5 be electrically isolated from the lead frame after the device is molded.
Die Fig. 2 zeigt die Oberhälfte 1OA und die Unterhälfte 1OB von Teilen einer Form, die für die Bildung der geformten Anordnung gemäß Fig. 1 geeignet ist. In den Oberformteil 1OA und den Unterformteil 1OB sind Hohlraumteile lla bzw. 11b eingearbeitet. Für den Fachmann ist ersichtlieh, daß gewöhnlich viele solcher Hohlräume in einer einzelnen Form vorhanden sind, so daß in einem Arbeitsgang eine Vielzahl von geformten Gegenständen hergestellt werden kann. Im Falle von Halbleitereinrichtungen bedeutet dies beispielsweise, daß ein eine Einheit bildender metallischer Leiterrahmen mit einer Vielzahl an ihm befestigter Halbleitereinrichtungen oder integrierter Schaltungen versehen ist, von denen jede einzeln von dem Kunststoff-Formteil 1 gemäß Fig. 1 während der Formoperation umgeben wird. Der Einfachheit halber sind die vielen Formhohlräume in Fig. 2 nicht dargestellt. Ebenfalls nicht dargestellt sind die vielen Gießkanäle und Augen, die für die Steuerung des Flusses des flüssigen oder halbflüssigen Kunststoffmaterials erforderlich sind. Diese sind ebenfalls in die Oberflächen der Formhälften bei deren Herstellung eingearbeitet worden.2 shows the upper half 10A and the lower half 10B of parts of a mold which are used for the formation of the shaped Arrangement according to FIG. 1 is suitable. In the upper mold part 10A and the lower mold part 10B are cavity parts lla and 11b incorporated. For the expert it is evident that there are usually many such cavities in a single mold, so that in one operation a variety of shaped articles can be made. In the case of semiconductor devices, means this, for example, that a unitary metallic lead frame with a plurality attached to it Semiconductor devices or integrated circuits is provided, each of which is individually of the Plastic molded part 1 according to FIG. 1 is surrounded during the molding operation. For the sake of simplicity, there are many Mold cavities are not shown in FIG. 2. Also not shown are the many sprues and eyes that are required to control the flow of the liquid or semi-liquid plastic material. These have also been incorporated into the surfaces of the mold halves during their manufacture.
Die Fig. 3 zeigt die Formhälften 1OA und 1OB in ihrer den Leiterrahmen 3 umgebenden Position mit dem zu umformenden metallischen Einsatz bzw. der zu umformenden Einrichtung. ο« Es sei daran erinnert, daß die Bezugszahl 1 den auf den metallischen Einsatz durch die Formoperation zu bildenden Kunststoffkörper bezeichnet. Die Fig. 3 zeigt der Übersichtlichkeit halber die metallischen Formhälften in einem von dem metallischen Einsatz etwas getrennten Zuge stand. Vor der tatsächlichen Formoperation müssen diese3 shows the mold halves 10A and 10B in their position surrounding the leadframe 3 with that to be deformed metallic insert or the device to be formed. ο «It should be recalled that the reference number 1 denotes the metallic insert referred to by the molding operation to be formed plastic body. Fig. 3 shows the clarity half of the metallic mold halves in a slightly separate train from the metallic insert was standing. Before the actual molding operation, these must be done
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Formhälften fest auf den metallischen Einsatz geklemmt werden, um das Formmaterial im wesentlichen auf die Hohlraumteile HA und HB der Form zu beschränken. Bei einem großen Leiterrahmen mit vielen elektronischen Einrichtungen oder integrierten Schaltungen führen die Dickeschwankungen des Leiterrahmens über die Oberfläche der Form hinweg zu einem festen Klemmsitz an einigen wenigen Stellen und einer Vielzahl von Öffnungen oder Spalten , durch die das unter hohem Druck und hoher Temperatur stehende Kunststoffmaterial an der Stelle, wo die Abdichtung gewünscht wird, heraustreten oder herauslecken kann. Im Falle von elektronischen Halbleitereinrichtungen oder integrierten Schaltungen ist das Kunststoff-Formmaterial gewöhnlich ein Epoxyd oder irgendeine Kunststoffzusammensetzung, die 1^ sehr fest an dem metallischen Leiterrahmen anhaftet, um eine hermetische Abdichtung zu ergeben. Im Falle eines unerwünschten Austrittes ist der sich ergebende, fest anhaftende Überzug schwierig zu entfernen und führt zuMold halves are firmly clamped onto the metallic insert in order to limit the molding material essentially to the cavity parts HA and HB of the mold. In a large lead frame with many electronic devices or integrated circuits, the variations in the thickness of the lead frame across the surface of the mold result in a tight press fit at a few locations and a multitude of openings or gaps through which the high pressure and temperature plastic material passes may leak or leak from the point where the seal is desired. In the case of semiconductor electronic devices or integrated circuits, the plastic molding material is usually, to give an epoxy or any plastic composition comprising 1 ^ very firmly adhered to the metallic lead frame to a hermetic seal. In the event of undesired leakage, the resulting firmly adhering coating is difficult to remove and leads to
einem unwirtschaftlichen Prozess.
20an inefficient process.
20th
Gemäß der Erfindung sind Dichtungsmittel, die einen größeren thermischen Ausdehnungskoeffizienten aufweisen als das Material der metallischen Form selbst auf der Oberfläche der Form vorgesehen und umgeben den Hohlraum, auf dem das Formmaterial oder die Formzusammensetzung wünschenswerterweise beschränkt ist. Die Dichtungsmittel befinden sich vorzugsweise an den Stellen, an denen ein Überzug am schädlichsten wäre, auf den Oberflächen einer jeden Formhälfte. Die Dichtungsmittel sind auch so gewählt, daß sie etwas weicher sind als die Form selbst. Es wurde gefunden, daß ein passendes Material für die Dichtungsmittel Kunststoff ist. Gemäß Fig. 2 flankieren zwei Kunststoffbänder 12 jeden Halb-Hohlraum HA bzw. HB in jeder Formfläche. Etwas schematisch dargestellt, können diese Kunststoffbänder 12 an den Enden der Form verankert oder in NutenAccording to the invention are sealants which have a greater coefficient of thermal expansion than that Material of the metallic mold itself is provided on the surface of the mold and surround the cavity on which the The molding material or the molding composition is desirably limited. The sealants are in preferably where a coating would be most damaging, on the surfaces of each mold half. The sealants are also chosen to be somewhat softer than the shape itself. It has been found that a suitable material for the sealant is plastic. According to FIG. 2, two plastic strips flank 12 each semi-cavity HA or HB in each mold surface. Shown somewhat schematically, these plastic strips 12 can be anchored at the ends of the mold or in grooves
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angeordnet sein, die in die Formflächen eingearbeitet sind. Da die Dichtungseinrichtungen etwas weicher sind als die Form selbst, verschleißen sie schneller, und sie sind so gestaltet, daß sie in passenden Intervallen ersetzbar sind. Vorzugsweise werden die Dichtungseinrichtungen 12 an den Formoberflächen montiert, nachdem alle Hohlräume, Augen und Gießkanäle eingearbeitet worden sind. Der abschließende Arbeitsgang kann dann der Endbearbeitung sowohl der Formflächen als auch der Kunststoff-Dichtungseinrichtung dienen.be arranged, which are incorporated into the mold surfaces. Because the sealing devices are a little softer than the shape itself, they wear out faster, and they are designed to be replaceable at appropriate intervals are. Preferably, the sealing devices 12 are mounted on the mold surfaces after all Cavities, eyes and sprues have been incorporated. The final step can then be finishing both the mold surfaces and the plastic sealing device to serve.
Im Betrieb werden die Formhälften um den metallischen Einsatz oder Leiterrahmen herumgeklemmt. Die Dichtungseinrichtungen 12 greifen fest und dicht an den dicksten Teilen des Leiterrahmens an. Wenn die Anordnung dann auf die Temperatur der Formoperation, die gewöhnlich im Bereich von 150° C bis 180° C liegt, erhitzt wird, bewirkt der Unterschied in der thermischen Ausdehnung zwischen dem Formmaterial und demjenigen der Dichtungseinrichtung eine im wesentlichen absolute Abdichtung zwischen der Form und dem Einsatz. Auf diese Weise wird ein Aussickern oder Auspressen weitestgehend verhindert und der sonst daraus resultierende unerwünschte Überzug im wesentlichen vermieden. In operation, the mold halves are clamped around the metal insert or lead frame. The sealing devices 12 grip firmly and tightly against the thickest parts of the lead frame. If the arrangement is then on the The temperature of the molding operation, which is usually in the range of 150 ° C to 180 ° C, is heated Difference in thermal expansion between the molding material and that of the sealing device one essentially absolute seal between the mold and the use. In this way, leakage or squeezing is largely prevented and otherwise from it resulting undesirable coating is essentially avoided.
Die Erfindung wurde vorstehend in Verbindung mit einem Ausführungsbeispiel erläutert, und es ist offensichtlich, daß der Durchschnittsfachmann vielerlei Abwandlungen und Abänderungen vornehmen kann, ohne daß der Rahmen der Erfindung überschritten wird.The invention has been explained above in connection with an exemplary embodiment, and it is obvious that those of ordinary skill in the art can make many modifications and changes without departing from the scope of Invention is exceeded.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 8139 | Disposal/non-payment of the annual fee |