DE4244545A1 - - Google Patents
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Description
Die Erfindung bezieht sich allgemein auf Vorrichtungen
und Verfahren zum Einkapseln oder Eingehäusen von Halblei
tereinrichtungen, und sie bezieht sich speziell auf eine
verbesserte Vorrichtung zum Einkapseln eines IC-Lead-Frames
in Kunststoff. Solche in der englischen Fachsprache als
"lead frame" bezeichnete und unter diesem Begriff auch
in deutschen Fachkreisen allgemein bekannte Bauelemente
werden dafür verwendet, die auf dem Lead-Frame montierte
integrierte Schaltung (IC) in geschmolzenen Kunststoff
einzukapseln, um eine typische IC-Einheit bzw. ein typi
sches IC-Gehäuse aus Kunststoff von der in der Industrie
gebräuchlichen Art zu bilden.
Des weiteren bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren
hierfür.
Die bekannten Vorrichtungen und Verfahren zum Einkapseln
eines IC-Lead-Frames zwecks Bildung eines typischen Kunst
stoffgehäuses verwendeten eine obere Form und eine untere
Form, wobei die obere Form einen Hohlraum für die IC-Ein
kapselung oder das IC-Gehäuse bildet und die untere Form
flache Eindrückungen, in denen der Lead-Frame angeordnet
wird, sowie einen Hohlraum für die IC-Einkapselung oder
das IC-Gehäuse aufweist. Eine auf einem Lead-Frame montier
te integrierte Schaltung wurde in den Eindrückungen in
der unteren Form angeordnet, und die obere Form und die
untere Form wurden miteinander so verbunden, daß sich der
Lead-Frame ungefähr in der Mitte des durch die beiden
Formen definierten Hohlraumes befand. Ein Reservoir, das
geschmolzenen Kunststoff enthielt, hatte einen Kanal,
der einen Strömungsweg für den geschmolzenen Kunststoff
in den durch die obere Form und die unteren Form gebildeten
Hohlraum hinein schaffte. Eine Druckquelle zwang den ge
schmolzenen Kunststoff aus dem Reservoir durch den Kanal
hindurch in den oberen Hohlraum und auf die Oberseite
der integrierten Schaltung (Halbleiter-Chip) und den Lead-
Frame. Der Kunststoff floß von der Oberseite des Lead-Fra
mes zu dem Boden und füllte den durch die obere Form und
die untere Form gebildeten Hohlraum, wodurch die integrier
te Schaltung und passende benachbarte Teile des Lead-Frames
eingekapselt wurden. Die Vorrichtung und das Verfahren
gemäß dem Stande der Technik Spritzen Kunststoff nur in
den oberen Hohlraum ein, abhängig vom Druck zum Pressen
des Kunststoffs um die integrierte Schaltung und den Lead-
Frame herum in den unteren Hohlraumteil. Diese Methode
kann dazu führen, daß Lufttaschen und Hohlräume in dem
Kunststoffmaterial gebildet werden, das sich unter dem
Lead-Frame befindet. Darüber hinaus ist ein größerer Druck
zum Erzeugen einer Kunststoffströmung vom oberen Hohlraum
teil zu dem unteren Hohlraumteil nötig.
Es bestand daher ein Bedarf für die Schaffung einer verbes
serten Kunststoff-Einkapselungsvorrichtung für einen IC-
Lead-Frame, die eine gleichförmigere Strömung von Kunst
stoff um den Lead-Frame herum bewirkt, so daß die Wahr
scheinlichkeit von Lufttaschen, Hohlräumen, unerwünschtem
Druck und anderweitiger Mängel beim fertigen Kunststoffge
häuse bzw. der fertigen Einkapselung aus Kunststoff vermin
dert wird.
Ein Ziel der Erfindung besteht daher darin, eine verbesser
te Vorrichtung für die Kunststoff-Einkapselung eines IC-
Lead-Frames sowie ein Verfahren hierfür zu schaffen, die
eine gleichförmigere Kunststoffströmung um den Lead-Frame
herum herbeiführen, wodurch die Wahrscheinlichkeit von
Mängeln beim fertigen Plastikgehäuse herabgesetzt wird.
Gemäß der Erfindung wird eine integrierte Schaltung mit
einem Lead-Frame vorgesehen. Dieser Lead-Frame wird in
passenden Eindrückungen in einer unteren Form angeordnet,
und dann wird eine obere Form oberhalb des Lead-Frames
und der unteren Form in Stellung gebracht und befestigt.
Die beiden Formen bestimmen zusammen einen Hohlraum, die
Größe bzw. Abmessung des fertigen Plastik- oder Kunststoff
gehäuses, und sie schaffen auch einen Kanal aus einem
Reservoir von flüssigem Kunststoff zum Hohlraum. Der Lead-
Frame hat ein oder mehrere Löcher in seinen Anschlußleitun
gen (engl.: leads), damit der Kunststoff gleichförmiger
zu den (oberen und unteren) Hohlraumteilen fließen kann,
die sich beiderseits des Lead-Frames befinden. Eine Druck
quelle treibt den Kunststoff aus dem Reservoir durch einen
Kanal sowohl in den oberen als auch in den unteren Teil
des Hohlraumes, der den Lead-Frame umgibt. Eine speziell
gestaltete Ausnehmung in der unteren Form stellt in Verbin
dung und im Zusammenwirken mit einem Loch im Lead-Frame
einen gleichförmigeren Fluß von Kunststoff auf beiden
Seiten des Lead-Frames sicher, womit der Druck der Kunst
stoffströmung vermindert wird und die Wahrscheinlichkeit
von Lufttaschen, Hohlräumen und anderweitigen Mängeln
im fertigen Plastikgehäuse herabgesetzt wird.
Die vorstehenden und weitere Ziele, Merkmale und Vorteile
der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschrei
bung einer bevorzugten, in der beigefügten Zeichnung darge
stellten beispielsweisen Ausführungsform der Erfindung.
In der Zeichnung zeigt:
Fig. 1 eine Querschnittsansicht der erfindungsgemäßen
Vorrichtung, die die obere Form, die untere Form,
das Kunststoffreservoir, den Kanal und den Lead-
Frame, der mit Plastik-Einkapselungsmaterial einzu
kapseln oder einzugehäusen ist, wiedergibt,
Fig. 2 eine Draufsicht auf die Vorrichtung gemäß Fig. 1
entlang der Linie 2-2 in Fig. 1, die die untere
Form, das Plastik- oder Kunststoffreservoir und
den einzukapselnden Lead-Frame wiedergibt,
Fig. 3 eine Querschnittsansicht der Vorrichtung gemäß
Fig. 1, die den Zustand wiedergibt, nachdem der
in dem Kunststoffreservoir enthaltene Kunststoff
in den Hohlraum um den Lead-Frame herum hineinge
preßt worden ist, und
Fig. 4 eine perspektivische Ansicht des Lead-Frames der
integrierten Schaltung mit seinem Kunststoffgehäuse
nach der Bearbeitung mit der erfindungsgemäßen
Vorrichtung.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung ergibt ein verbessertes
Verfahren zum Einkapseln von Lead-Frames integrierter
Schaltungen in Plastik oder Kunststoff in solcher Weise,
daß die Wahrscheinlichkeit von Lufttaschen, Hohlräumen
und anderweitigen Unvollkommenheiten beim fertigen Plastik
gehäuse herabgesetzt wird.
Die Arbeitsweise der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist
am besten anhand der Figuren der Zeichnung erklärbar.
Gemäß Fig. 1 weist die Vorrichtung 10 eine obere Form
12 mit einem oberen Gehäuse-Hohlraum 22, eine untere Form
14 mit einem unteren Gehäuse-Hohlraum 24, ein Plastik- oder
Kunststoffreservoir 16 innerhalb der unteren Form
14, eine Druckquelle 17, eine halbkreisförmige Strömungs- oder
Fließtasche 21 innerhalb der unteren Form 14, einen
Kanal 18 innerhalb der oberen Form 12 und einen zu behan
delnden Lead-Frame 20 auf.
Wie aus Fig. 2 ersichtlich, wird der zu bearbeitende Lead-
Frame 20 innerhalb von Ausnehmungen oder Eindrückungen
in der unteren Form 14 (siehe Fig. 1 oder 3) angeordnet,
die genau der Gestalt des zu behandelnden Lead-Frames
20 entsprechen, wobei die Ausnehmungen im wesentlichen
genau so tief sind wie der zu bearbeitende Lead-Frame
20 dick ist. Der zu bearbeitende Lead-Frame 20 hat, wie
dargestellt, ein Loch 27, das es dem geschmolzenen Kunst
stoff ermöglicht, aus dem Kanal 18 zu der Fließtasche
21 (siehe Fig. 1 und 3) zu fließen. Sobald der zu behan
delnde Lead-Frame 20 in der unteren Form 14 korrekt ange
ordnet worden ist (siehe Fig. 1 und 3), wird die obere
Form 12 auf der Oberseite der unteren Form 14 genau in
Stellung gebracht und befestigt, wie dies in Fig. 1 zu
sehen ist. Dann wird der im Reservoir 16 befindliche ge
schmolzene Kunststoff 25 mittels der Druckquelle 17 durch
den Kanal 18 und die Fließtasche 21 in den oberen Gehäuse-
Hohlraum 22 und den unteren Gehäuse-Hohlraum 24 gepreßt.
Wie mittels der Pfeile in Fig. 1 dargestellt, ermöglichen
es das Loch 27 im zu behandelnden Lead-Frame 20 und die
Fließtasche 21 dem Kunststoff 25, gleichzeitig sowohl
auf der Oberseite als auch auf der Unterseite des zu behan
delnden Lead-Frames 20 zu fließen. Dieser gleichförmigere
Fluß erfordert geringeren Druck zum Erzielen der Einkapse
lung, und er setzt auch die Wahrscheinlichkeit der Bildung
von Lufttaschen, Hohlräumen und anderweitigen Defekten
wie wiresweep (Drahtverlagerung) beim fertigen Kunststoff
gehäuse herab. Der Kunststofffluß dauert an, bis sowohl
der obere Gehäuse-Hohlraum 22 als auch der untere Gehäuse-
Hohlraum 24 vollständig gefüllt sind, wie dies in Fig. 3
dargestellt ist. Sobald der Kunststoff abgekühlt ist,
wird der Lead-Frame mit seinem neuen Kunststoffgehäuse
aus den Formen entfernt und ist in der in Fig. 4 zu sehen
den Erscheinungsform bereit zu weiterer Bearbeitung.
Darstellungshalber ist in den Figuren ein mit Leitern
auf beiden Seiten versehener Lead-Frame für eine integrier
te Schaltung wiedergegeben. Dies ist jedoch nur als Bei
spiel zu verstehen, und es können viele verschiedene Arten
von Gehäusen für und Gestalten von integrierten Schaltungen
in Verbindung mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung verwen
det werden. Die obere Form und die untere Form der erfin
dungsgemäßen Vorrichtung bestehen vorzugsweise aus Metall,
z. B. rostfreiem Stahl, können aber auch aus anderen Mate
rialien hergestellt sein.
Die in der Zeichnung dargestellte beispielsweise Ausfüh
rungsform kann in vielerlei Hinsicht abgeändert werden,
ohne daß der Rahmen der Erfindung verlassen wird. So könnte
beispielsweise bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung der
Kanal 18 von der unteren Form 14 und die Fließtasche 21
von der oberen Form 12 gebildet werden.
Claims (7)
1. Vorrichtung zum Einkapseln mit Kunststoff für einen
Lead-Frame einer integrierten Schaltung (IC) mit
- - einem Lead-Frame, der einen Basisteil mit sich von diesem aus erstreckenden metallischen Leitern aufweist, wobei der Lead-Frame mindestens ein Fließloch aufweist, das den Durchgang von geschmol zenem Kunststoff ermöglicht, und
- - einem Halbleiter-Chip, der fest an dem Basisteil des Lead-Frames angebracht ist und Verbindungsdräh te aufweist, die Teile des Halbleiter-Chips mit den metallischen Anschlußleitern des Lead-Frames verbinden,
gekennzeichnet durch eine Formenanordnung für ein Kunst
stoffgehäuse, bestehend aus
- a) einer unteren Form mit darin vorgesehenen Ausneh mungen, die ein Kunststoffreservoir, eine halb kreisförmige Fließtasche, einen unteren Gehäuse- Hohlraum und flache Eindrückungen, in denen der Lead-Frame der integrierten Schaltung angeordnet wird, bilden, und
- b) einer oberen Form mit Ausnehmungen, die einen Kanal und einen oberen Gehäuse-Hohlraum bilden, wobei
- c) die obere Form dafür eingerichtet ist, genau auf der unteren Form angeordnet zu werden, das Kunst stoffreservoir an den zu der Fließtasche führenden Kanal angeschlossen ist, der Kanal mit dem oberen Hohlraum verbunden ist und die Fließtasche eine Verbindung mit dem unteren Hohlraum herstellt, derart, daß Kunststoff aus dem Kunststoffreservoir einen Fließweg durch den Kanal und die Fließtasche hindurch sowohl in den oberen Hohlraum als auch in den unteren Hohlraum hat, und
- d) wobei Druckmittel vorgesehen sind, um den Kunst stoff in dem Kunststoffreservoir zum einen durch den Kanal hindurch in den oberen Hohlraum und zum anderen durch den Kanal, das Fließloch im Lead-Frame und die Fließtasche hindurch in den unteren Hohlraum zu pressen.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Druckmittel aus einem Druckkolben bestehen.
3. Verfahren zum Einkapseln eines Lead-Frames einer inte
grierten Schaltung (IC), bei dem ein IC-Lead-Frame
vorgesehen wird, der in Kombination versehen ist mit,
- - einem Lead-Frame, der einen Basisteil mit sich von diesem aus erstreckenden metallischen Leitern aufweist, wobei der Lead-Frame mindestens ein Fließloch besitzt, das den Durchgang von geschmol zenem Kunststoff gestattet, und
- - einem Halbleiter-Chip, der fest an dem Basisteil des Lead-Frames angebracht ist und Verbindungsdrähte aufweist, die Teile des Halbleiter-Chips mit den metallischen Leitern des Lead-Frames verbinden,
dadurch gekennzeichnet, daß
- - eine Kunststoffgehäuse-Formenanordnung vorgesehen wird, die eine untere Form mit in dieser vorgesehe nen Ausnehmungen zum Bilden eines Kunststoffreser voirs, einer halbkreisförmigen Fließtasche, eines unteren Gehäuse-Hohlraums und flacher Eindrückun gen, in denen der IC-Lead-Frame angeordnet wird, sowie eine obere Form mit Ausnehmungen zum Bilden eines Kanals und eines oberen Gehäuse-Hohlraums aufweist, wobei die obere Form dafür eingerichtet ist, korrekt auf der unteren Form angeordnet zu werden, das Kunststoffreservoir mit dem zur Fließ tasche führenden Kanal verbunden ist, der Kanal zu dem oberen Hohlraum führt und die Fließtasche eine Verbindung zu dem unteren Hohlraum herstellt, derart, daß der Kunststoff in dem Kunststoffreser voir einen Fließweg durch den Kanal und durch die Fließtasche hindurch sowohl in den oberen Hohlraum als auch in den unteren Hohlraum hat,
- - Kunststoff in dem Kunststoffreservoir vorgesehen wird, und
- - eine Druckeinrichtung vorgesehen wird, um den Kunststoff in dem Kunststoffreservoir durch den Kanal hindurch in den oberen Hohlraum und durch den Kanal, das Fließloch in dem Lead-Frame und die Fließtasche hindurch in den unteren Hohlraum zu treiben.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,
daß die Druckeinrichtung ein Druckkolben ist.
5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeich
net, daß der IC-Lead-Frame innerhalb der flachen Ein
drückungen in der unteren Form angeordnet wird, die
obere Form in richtiger Position an die untere Form
angrenzend befestigt wird und die Druckeinrichtung
aktiviert wird, um den Kunststoff im Kunststoffreser
voir in den Kanal und in den oberen Hohlraum sowie
in den Kanal, durch das Fließloch im Lead-Frame hin
durch und in den unteren Hohlraum zu treiben.
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