DE69636589T2 - Verbesserungen in oder in Beziehung auf integrierte Schaltungen - Google Patents

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Description

  • GEBIET DER ERFINDUNG
  • Diese Erfindung betrifft allgemein das Gebiet integrierter Schaltungen und insbesondere den Entwurf von Leiterrahmen zur Verwendung bei der Kapselung integrierter Schaltungen und spezifisch die Verwendung von Leiterrahmen ohne Dammbalken bei Pressspritzprozessen.
  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Bei der Herstellung integrierter Schaltungen ist es wünschenswert, gekapselte integrierte Schaltungen mit Kunststoff-, Epoxid- oder Harzgehäusen zu versehen, die den Chip und einen Teil des Leiterrahmens und der Leitungen kapseln. Diese Gehäuse wurden unter Verwendung einer Vielzahl von Verfahren hergestellt, von denen einige hier beschrieben werden.
  • Herkömmliche Formungstechniken nutzen die physikalischen Eigenschaften der Formkomponenten aus. Für Anwendungen des Formens von Gehäusen integrierter Schaltungen sind diese Mischungen typischerweise unter Wärme härtende Mischungen. Diese Mischungen bestehen aus einem Epoxid-Novolakharz oder einem ähnlichen Material in Kombination mit einem Füllstoff, wie Aluminiumoxid. Andere Materialien, wie Beschleuniger, Härtemittel, Füllstoffe und Formtrennmittel, werden hinzugefügt, um die Mischung für das Formen geeignet zu machen.
  • Der im Stand der Technik bekannte Pressspritzprozess nutzt die Viskositätseigenschaften der Formkomponente aus, um Hohlformen, die die Chip- und Leiterrahmenanordnungen enthalten, mit der Formkomponente zu füllen, die dann um die Chip- und Leiterrahmenanordnungen härtet, um ein festes, zusammenhängendes Gehäuse zu bilden, das verhältnismäßig kostengünstig und haltbar ist, und um eine gute schützende Kapselung für die integrierte Schaltung zu erhalten.
  • Pressspritzoperationen haben drei Stufen, die den drei Viskositätsphasen der unter Wärme härtenden Formkomponenten entsprechen. Erstens gibt es eine Vorwärmstufe, die erforderlich ist, um die Formkomponente aus ihrem harten Anfangszustand in den Zustand geringer Viskosität zu überführen. Zweitens gibt es eine Pressspritzstufe, in der die Mischung eine geringe Viskosität aufweist und sich leicht in Hohlräume und Einlaufkanäle transportieren und leiten lässt. Dieser Pressspritzprozess sollte schnell ablaufen und abgeschlossen sein, bevor die Formkomponente zu härten beginnt. Schließlich gibt es eine Härtestufe, die nach der Pressspritzstufe auftritt. Unter Wärme härtende Mischungen werden durch Wärme gehärtet. Andere Mischungen benötigen möglicherweise keine Wärme zum Härten, wie thermoplastische Stoffe.
  • Herkömmliche Pressspritztechniken erfordern auch Leiterrahmen, die Dammbalken aufweisen. 1 zeigt eine herkömmliche Leiterrahmenanordnung und ein herkömmliches Gehäuse. In 1 ist ein Leiterrahmen 21 dargestellt, und ein Gehäuse 23 ist vom oberen Teil des Leiterrahmens 21 abgeschnitten dargestellt. Die Leitungen 25 sind wie dargestellt außerhalb der Außenkante des Gehäuses 23 durch einen Dammbalken 33 miteinander gekoppelt. Eine Chipkontaktstelle 29 ist positioniert, um den integrierten Schaltungschip aufzunehmen und den Chip zu tragen. Eine Chipkontaktstellen-Trägerbrücke 31 wird verwendet, um den Chip und die Trägerkontaktstelle 29 während der Chipbefestigungs-, Bond- und Formungsvorgänge planar zu halten.
  • 2 zeigt eine Schnittansicht einer Leiterrahmen- und Chipanordnung in einem Pressspritz-Formhohlraum aus dem Stand der Technik. Der Leiterrahmen 21 ist zwischen einem oberen Formchassis 41 mit einem oberen Formhohlraum 43 und einem unteren Formchassis 45 mit einem unteren Formhohlraum 47 angeordnet. Ein primärer Einlaufkanal 49 ist mit einem sekundären Einlaufkanal 51 und einem Tor 53 gekoppelt. Ein integrierter Schaltungschip 55 ist wie dargestellt auf der Chipträger-Kontaktstelle des Leiterrahmens 21 positioniert.
  • Beim Betrieb wird die Formkomponente typischerweise erwärmt, um einen Zustand niedriger Viskosität zu erhalten. Die Formkomponente wird dann aus einem Schmelztiegel oder einer anderen Quelle der Formkomponente, die nicht dargestellt ist, durch Kompression in den primären Einlaufkanal 49 gedrückt. Der sekundäre Einlaufkanal 51 leitet die Formkomponente dann über das Tor 53 in den Hohlraum, der durch den oberen Hohlraum 43 und den unteren Hohlraum 47 gebildet ist. Die Formkomponente wird durch das schmale Tor 53 in den Hohlraum gedrängt, bis sich der Hohlraum mit der Formkomponente gefüllt hat, um das gekapselte Gehäuse zu bilden, das eine durch die Form des oberen Formhohlraums 43 und des unteren Formhohlraums 47 definierte Form aufweist.
  • Weil der Formhohlraum um den Leiterrahmen 21 geschlossen ist und sich die Leitungen über die Kante der Hohlräume 43 und 47 hinaus nach außen erstrecken, gibt es einen Zwischenraum zwischen den Leitungen, der in 2 nicht sichtbar ist, wo die Formkomponente durch den Zwischenraum herausgedrängt werden kann und aus den Hohlräumen zwischen den Leitungen des Leiterrahmens 21 laufen kann. Der Dammbalken, der in 1 dargestellt ist, jedoch in 2 nicht sichtbar ist, wirkt als eine Sperre und ermöglicht, dass die Formkomponente eine kurze Strecke herausläuft, jedoch nicht weiter. Diese zusätzliche Formkomponente bildet Austrieb zwischen den Leitungen, wobei sich der Austrieb in dem Bereich zwischen der Kante des Gehäuses und dem Dammbalken bildet.
  • Daher wirkt in dem Pressspritzprozess, bei dem ein Formhohlraum verwendet wird, um ein Gehäuse um den Leiterrahmen zu bilden, wie in 2 dargestellt ist, der Dammbalken aus 1 als eine physikalische Sperre, um zu verhindern, dass die Formkomponente aus dem Hohlraumbereich des Formchassis herausfließt und Austrieb zwischen Leitungen oder eine Einlaufverbindung zwischen benachbarten Leitungen bildet. Der Dammbalken ist erforderlich, um das Gehäuse zu formen. Nach dem Fertigstellen des Gehäuses besteht der herkömmliche Prozessablauf darin, den Metalldammbalken und den Austrieb unter Verwendung einer Technologie zum Abtrennen von Metall und zum Entfernen von Komponentenaustrieb zu entfernen. Der Dammbalken bietet auch eine Stabilität von Leitung zu Leitung während der Verarbeitung und eine Leitungsplanarität während der Verarbeitung. Sobald das Gehäuse fertig gestellt und gehärtet wurde, ist der Dammbalken nicht mehr für die Stabilität erforderlich und wird entfernt.
  • Wenn sich die Anzahl der Stifte bis über 200 erhöht, nimmt der Abstand zwischen den Leitungen ab. Weiterhin führen Anforderungen eines dünneren Gehäuses zu einer Anforderung dünnerer Leiterrahmen. Es sind nun so genannte "Leiterrahmen mit einer feinen Teilung" erforderlich. Der Abstand von Leitung zu Leitung bei einem Leiterrahmen mit einer feinen Teilung ist typischerweise kleiner als 0,5 Millimeter. Der herkömmliche Dammbalkenansatz ist für die Herstellung von Leiterrahmen mit einer feinen Teilung wirtschaftlich nicht mehr zufrieden stellend, weil die Abtrenn- und Austriebentfernungsschritte so schwierig zu erreichen sind.
  • Diese dünneren Leiterrahmen, bei denen der Abstand von Leitung zu Leitung verringert ist, sind kostspielig in der Bearbeitung. Für jeden Schritt des Prozesses sind eine erhöhte Genauigkeit und eine erhöhte Präzision bei der Handhabung erforderlich. Die Herstellungskosten nehmen zu, wenn diese Anforderungen steigen. Zwei wichtige Faktoren, die die Herstellungskosten treiben, sind die Schritte des Abtrennens der Dammbalken und des Entternens von Austrieb zwischen Leitungen. Das Entfernen des Dammbalkens und von Austrieb nach dem Formen zum Erzielen eines Leiterrahmens mit einer feinen Teilung erfordert eine sehr präzise maschinelle Bearbeitung sowohl während der Abtrenn- als auch der Austriebentfernungsstufen der Verarbeitung. Die Abtrennstufe wird sehr schwierig und erfordert immer genauere und kostspieligere Geräte, wenn die Abstände von Leitung zu Leitung weiter abnehmen. Die Austriebsentfernungsstufe ist ein mechanischer oder chemischer Schritt, in dem entweder eine zusätzliche maschinelle Präzisionsbearbeitung oder eine chemische Bearbeitung erforderlich ist, welche auch zu Kosten für die Entsorgung chemischer Abfälle führt.
  • Demgemäß besteht ein Bedarf an einem Gehäusekapselungs-Formungssystem, bei dem ein Leiterrahmen ohne einen Dammbalken verwendet wird, um gekapselte integrierte Schaltungen herzustellen, die Leiterrahmen mit einer feinen Teilung aufweisen. Durch das Beseitigen des Dammbalkens werden auch die Probleme und Kosten beseitigt, die mit den Abtrenn- und Austriebsentfernungs-Verarbeitungsschritten aus dem Stand der Technik verbunden sind. Das Formungssystem sollte eine hohe Teile-je-Stunde-Durchsatzrate und niedrige Rohmaterialkosten bereitstellen und einfach zu bedienen und zu warten sein und Formungsstationen verwenden, die verhältnismäßig kostengünstig aufzubauen sind. Das neue System sollte mit bestehenden Einzeltiegel-Pressspritzpressen kompatibel sein, um ein Nachrüsten bestehender Montageleitungen für integrierte Schaltungen zu ermöglichen.
  • In US-A-5 043199 sind ein Harztablett zum Kunststoffkapselungsformen durch den Pressspritzprozess und ein Verfahren zur Kunststoffkapselung unter Verwendung eines solchen Harztabletts beschrieben, wobei die Oberfläche des Tablettkörpers durch Brechen der abdeckenden Membran in einem Tiegel freigelegt wird und das unter Wärme härtende Harz des freigelegten Tablettkörpers mit dem Druckkolben für das Kapselungsformen gepresst wird.
  • Im französischen Patent 2103917 ist ein Verfahren zum Kapseln einer integrierten Schaltung mit Leitungen beschrieben, wobei Band auf beide Seiten der Leitungen aufgebracht wird, bevor die integrierte Schaltung in die Form eingesetzt wird. Wenn die Form an den mit Band versehenen Leitungen geschlossen wird, befindet sich das Kunststoffmaterial, das entlang den Leitungen aus der Form herausläuft, außerhalb des Bandmaterials, das die Leitungen einschließt. Es ist eine weitere Prozessstufe erforderlich, um das den Formaustrieb tragende Band von den Leitungen abzuziehen.
  • In der japanischen Patentanmeldung 07 030037 ist ein Leiterrahmen beschrieben, bei dem ein ausgebauchter Abschnitt an jeder der inneren Leitungen oder der äußeren Leitungen einer integrierten Schaltung an einer Position angeordnet ist, die einer Formlinie entspricht. Der Leiterrahmen ist geformt, um die Menge des leckenden Harzes beim Anwenden des Harzformens auf einen das Gehäuse bildenden Hauptkörper beim Herstellen eines IC-Kunststoffgehäuses zu reduzieren. In der japanischen Patentanmeldung 06 037242 ist ein Verfahren zum Verhindern der Erzeugung eines Hohlraums während des Dichtens einer integrierten Schaltung mit Harz beschrieben, wobei Isolierband mit inneren Leitungen verbunden wird, um zu bewirken, dass die Leitungen miteinander verbunden werden. In der japanischen Patentanmeldung 63 056948 ist eine Technik zum Verhindern der Verformung der sich aus einer Chipkontaktstelle heraus erstreckenden Leitungen beschrieben, wobei das Band, das den Außenbereich einer Chipkontaktstelle umgibt, in eine Anzahl von Stücken unterteilt ist und jedes Bandstück unter einem rechten Winkel zur jeweiligen Leitung angeordnet ist, wodurch die Verformung der Leitungen verhindert wird, die sich aus dem Schrumpfen des Bands durch Wärme zwischen den benachbarten Bändern ergeben würde.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Es sind ein dammbalkenloser Leiterrahmen und ein Formungssystem zum Pressspritzen der Gehäuse integrierter Schaltungen, die Leiterrahmen mit einer feinen Teilung aufweisen, wobei Formtrennfilme verwendet werden, vorgesehen. Die Formkomponente ist in Form von Einsätzen in eine Kunststoffverpackung gepackt, die an den Kanten durch eine entfernbare oder reversible Dichtung gedichtet ist. Wenn die Verpackung in der Form erwärmt wird, werden diese Kantendichtungen flexibel. Die vorverpackte Formkomponente kann dann an Stellen, die an die Formeinlaufkanäle angrenzen, während des Pressspritzprozesses durch die Kantendichtungen gedrückt werden. Die Schutzverpackung gewährleistet, dass die Formkomponente frei von Kontamination durch Feuchtigkeit und Luft ist und sich leicht herstellen, lagern und versenden lässt.
  • Ein verbesserter Formentwurf wird in Kombination mit den Formkomponenteneinsätzen verwendet. Die Formchassis weisen rechteckige Aufnahmen zum Entgegennehmen der stiftförmigen Einsätze der vorverpackten Formkomponente auf. Ein rechteckiger Druckkolben ist für jede der Aufnahmen vorgesehen. Alle Packungshohlräume befinden sich vorzugsweise in gleichen Abständen von der die Formkomponente enthaltenden Aufnahme, wodurch eine verbesserte Gleichmäßigkeit der Füllung bereitgestellt wird und ein vollständiges Füllen der Hohlräume bei einer geringeren Drahtabweichung als bei den Pressspritzformen aus dem Stand der Technik ermöglicht wird. Der rechteckige Druckkolben wird eingeführt und gegen die vorverpackte Formkomponente gedrückt, und die Formkomponente wird durch die Kantendichtungen der Schutzverpackung in kurze Einlaufkanäle gedrängt, die die Formaufnahme mit den Hohlräumen verbinden. Die Formkomponente härtet dann, wodurch der Formungsprozess abgeschlossen wird.
  • Ein Trennfilm wird zusammen mit der Formkomponente verwendet. Die Formhohlräume werden mit einem Trennfilm bedeckt, bevor die Leiterrahmenanordnungen in die Formaufnahme eingesetzt werden. Ein Vakuum wird verwendet, um den Trennfilm in die Hohlräume innerhalb der Formchassis zu dehnen. Ein oberer und ein unterer Trennfilm werden über das obere Formchassis bzw. das untere Formchassis gespannt. Die Form wird geschlossen, und die Trennfilme werden um die Hohlräume herum und daher um den integrierten Schaltungschip und die Chipkontaktstelle herum angeordnet. Die Leitungen des Leiterrahmens erstrecken sich aus dem Hohlraum heraus und sind zwischen dem oberen und dem unteren Trennfilm angeordnet. Wenn die Form geschlossen wird und der Dammbalken und die Trennfilme zusammengedrückt werden, dehnen sich die beiden Stücke des Trennfilms und bilden eine Grenzfläche, welche den Zwischenraum schließt, der zwischen den Leitungen am Rand des Hohlraums existiert. Wenn die Formkomponente in den Hohlraum eingebracht wird, fällt sie in den Raum zwischen den beiden Trennfilmen und kapselt den Chip und die Chipkontaktstelle ein. Der Trennfilm dient nun auch als eine Barriere an den Rändern des Hohlraums und verhindert, dass die Formkomponente aus dem Hohlraum überführt wird oder aus diesem herausläuft, wodurch die Dammbalken der Leiterrahmen aus dem Stand der Technik überflüssig gemacht werden.
  • Es ist ein dammbalkenloser Leiterrahmen vorgesehen. Der Leiterrahmen ist dafür ausgelegt, mit dem Trennfilm zusammenzuwirken, um zu verhindern, dass die Formkomponente Formkomponentenaustrieb zwischen Leitungen außerhalb des Hohlraumbereichs bildet. Der dammbalkenlose Leiterrahmen weist auch eine zusätzliche Stützeinrichtung auf, die erforderlich ist, um die Leitungsplanarität und Stabilität bereitzustellen, die früher durch den Dammbalken bereitgestellt wurden, um zu gewährleisten, dass die Leitungen während des Formens an ihrem Ort bleiben. Diese Stützeinrichtung kann gemäß einer Ausführungsform ein innerhalb des Gehäuserandbereichs angeordnetes Band sein, um die erforderliche Planarität und Stabilität bereitzustellen. Alternativ kann eine Stützeinrichtung aus Klebstoff oder Polymer bereitgestellt werden. Die Stützeinrichtung wird in einem gleichen oder im Wesentlichen konstanten Abstand von den inneren Leitungsenden gehalten, um eine verbesserte Unterstützung bereitzustellen. Weiterhin sind die Leitungen der Leiterrahmen vorzugsweise am Gehäuserandbereich breiter, um den Abstand zwischen Leitungen in dem an die Kante des Hohlraums angrenzenden Bereich zu verringern. Dieser verringerte Abstand zwischen Leitungen verringert die Wahrscheinlichkeit, dass Austrieb zwischen Leitungen gebildet wird. Dieser verringerte Abstand zwischen Leitungen verbessert auch die Fähigkeit der Trennfilme, den Fluss der Mischung aus den Formhohlräumen heraus zu unterbrechen. Ein Entwurf mit einem offenen Tor wird verwendet, um die Arbeitsweise des Formungsprozesses und der Trennfilme weiter zu verbessern. Der Leiterrahmen wird unter Verwendung herkömmlicher Verfahren zur Herstellung von Leiterrahmen hergestellt.
  • KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
  • Die vorliegende Erfindung wird nun weiter beispielhaft mit Bezug auf die anliegende Zeichnung beschrieben, worin:
  • 1 einen Leiterrahmen aus dem Stand der Technik mit einem Dammbalken zeigt,
  • 2 eine Schnittansicht einer Pressspritzform aus dem Stand der Technik zum Einkapseln eines Leiterrahmens mit Formkomponente zeigt,
  • 3 eine Schnittansicht der Trennfilme und des Leiterrahmens zeigt, die gemäß der Erfindung verwendet werden,
  • 4 eine zweite Schnittansicht der Trennfilme und des Leiterrahmens zeigt, die gemäß der Erfindung verwendet werden,
  • 5 eine Schnittansicht des Aufbringens des Trennfilms gemäß der Erfindung auf einen unteren Formhohlraum zeigt,
  • 6 den Trennfilm-Spannprozess gemäß der Erfindung zeigt,
  • 7 die verschiedenen gespannten Positionen des Trennfilms gemäß der Erfindung zeigt,
  • 8 ein Gehäuse mit dem dammbalkenlosen Leiterrahmen zeigt, das mit dem erfindungsgemäßen Verfahren gebildet ist,
  • 9 einen vorverpackten Formkomponenteneinsatz zur Verwendung mit der Erfindung zeigt,
  • 10 eine Schnittansicht des Formungsprozesses gemäß der Erfindung unter Verwendung der vorverpackten Formkomponente, der Trennfilme und des dammbalkenlosen Leiterrahmens zeigt,
  • 11 eine Draufsicht des bei dem erfindungsgemäßen Verfahren verwendeten dammbalkenlosen Leiterrahmens zeigt,
  • 12 einen Abschnitt des dammbalkenlosen Leiterrahmens aus 11 zeigt,
  • 13 einen zweiten Abschnitt des dammbalkenlosen Leiterrahmens aus 11 zeigt, und
  • 14 einen dritten Abschnitt des dammbalkenlosen Leiterrahmens aus 11 zeigt.
  • Entsprechende Bezugszahlen werden für entsprechende Elemente in der Zeichnung verwendet, soweit im Text nichts anderes angegeben ist.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • Der Leiterrahmen wird mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ohne einen Dammbalken hergestellt. Der Leiterrahmen kann unter Verwendung auf dem Fachgebiet wohlbekannter Fertigungstechniken ausgestanzt werden, oder es kann ein Strukturierungs- und Ätzprozess verwendet werden, um die Leiterrahmen ohne den Dammbalken oder dammbalkenlose Leiterrahmen herzustellen. Ein als Beispiel dienender Leiterrahmen wird aus einem beschichteten Kupfer- oder Nickellegierungssubstrat, beispielsweise aus Legierung 42, hergestellt, und dann mit Palladium beschichtet und mit Silber punktbeschichtet, um die Lötbarkeit zu verbessern. Es können auch andere auf dem Fachgebiet bekannte Leiterrahmen verwendet werden, solange der Dammbalken entfernt wird und andere hier beschriebene Modifikationen vorgenommen werden. Der Prozess zum Herstellen gekapselter IC unter Verwendung des dammbalkenlosen Leiterrahmens wird nun beschrieben.
  • 3 zeigt eine Schnittansicht eines Formhohlraums, wodurch der Pressspritzprozess unter Verwendung einer Formkomponente und von Trennfilmen zum Einkapseln eines dammbalkenlosen Leiterrahmens gemäß der Erfindung erläutert wird. In 3 sind Leiterrahmen 61 zwischen einem unteren Trennfilm 65, der über den unteren Hohlraum 63 gespannt ist, und einem oberen Trennfilm 67, der über den oberen Hohlraum 69 gespannt ist, positioniert dargestellt. Die Trennfilme schützen vorteilhafterweise die Formoberflächen vor der Formkomponente. Weil die herkömmliche Formkomponente ein Abrasivwerkstoff ist, wird die Lebensdauer der Formoberflächen durch die Verwendung der Trennfilme 65 und 67 erhöht. Weiterhin ermöglichen die Trennfilme die Verwendung von Formkomponenten, die, verglichen mit herkömmlichen Harz- oder harzgefüllten Mischungen, stark abrasiv sind, und auch von Mischungen, die sich nach dem Härten nicht leicht von den Formoberflächen lösen, wie Klebemischungen. Epoxide und klare Epoxide können insbesondere vorteilhaft für Photodioden-IC, CCD-IC und andere Vorrichtungen verwendet werden, die so gekapselt werden, dass sie Licht erfassen oder aussenden können. Herkömmliche Formkomponenten müssen nach dem Härten von der Form getrennt werden.
  • 4 zeigt die Verwendung der Trennfilme und Hohlräume aus 3 zum Formen eines Gehäuses mit dem dammbalkenlosen Leiterrahmen gemäß der Erfindung. In 4 sind der obere Formhohlraum 69 und der untere Formhohlraum 63 um den Leiterrahmen 61 zusammengeklemmt. Hierdurch werden der obere Trennfilm 65 und der untere Trennfilm 67 in unmittelbare Nähe gebracht. Die Trennfilme fallen zusammen und bilden einen Saum oder eine Grenzfläche zwischen den Leitungen in den Räumen 71. Dieser Saum verhindert, dass die Formkomponente aus den Formhohlräumen herausgedrängt wird und Austriebe zwischen Leitungen bildet.
  • Beim Betrieb werden die Trennfilme 67 und 65 über die Formhohlräume 69 und 63 gespannt, während die Form zwischen Durchläufen oder "Schüssen" offen ist. Der Leiterrahmen 61 wird über dem unteren Formhohlraum 63 positioniert. Der Form wird die Formkomponente in einem Formtiegel oder einer Aufnahme zugeführt, die in 4 nicht dargestellt ist. Die obere und die untere Form werden so zusammengeklemmt, dass der obere Hohlraum 69 über den Leiterrahmen 61 und den unteren Hohlraum 63 geklemmt wird und der obere Trennfilm 67 über den unteren Trennfilm 65 geklemmt wird. Ein Saum bildet sich in den Räumen 71 zwischen den Leitungen des Leiterrahmens 61. Der Trennfilm dehnt sich zwischen diesen Leitungen infolge der Wärme beim Formungsprozess, wodurch die Dehnung des Films weiter gemacht wird als wenn er kalt ist. Die Formkomponente wird in die Hohlräume zwischen dem oberen und dem unteren Trennfilm gedrängt.
  • Der Saum in den Räumen 71 verhindert, dass die Formkomponente den Hohlraum verlässt und zwischen den Leitungen Austrieb bildet, was bei Formungsprozessen aus dem Stand der Technik auftreten würde. Der Saum macht daher auch den bei Leiterrahmen aus dem Stand der Technik verwendeten Dammbalken überflüssig. Durch das Ausschalten des Austriebs und das Fortlassen des Dammbalkens werden die kostspieligen und präzisen Schritte des Entternens des Austriebs und des Dammbalkens nach dem Formen überflüssig gemacht. Dies ist besonders vorteilhaft bei der Herstellung integrierter Schaltungen unter Verwendung von Leiterrahmen mit einer feinen Teilung, bei denen die zum Entfernen des Dammbalkens und des Austriebs erforderlichen Werkzeuge besonders kostspielig sind.
  • Die Trennfilme, die beim Formungsprozess verwendet werden, können aus vielen Materialien bestehen, das gewählte Material sollte jedoch bestimmte spezifische Eigenschaften aufweisen. Der Trennfilm sollte einen Schmelzpunkt aufweisen, der höher als derjenige der verwendeten Formkomponente ist und der höher ist als derjenige des verwendeten Formungsprozesses, so dass er während des Prozesses nicht fortschmilzt. Der Trennfilm sollte die Form nicht mit Rückständen verunreinigen. Der Trennfilm sollte sich von der Form ablösen lassen, nachdem die Formung abgeschlossen wurde. Der Trennfilm sollte das geformte Gehäuse nicht mit Ionen oder anderen schädlichen Substanzen verunreinigen, welche die Lebensdauer oder die Zuverlässigkeit des Gehäuses verringern würden.
  • Weiterhin sollte der Trennfilm ansprechend auf den Druck der Formkomponente dehnbar sein, jedoch nicht brechen. Das heißt, dass der Trennfilm während des Formungsprozesses gestreckt wird, ohne zu reißen. Damit das Gehäuse richtig gebildet wird, sollte der Trennfilm die Formkomponente zwischen dem oberen Film 65 und dem unteren Film 67 eingeschlossen halten. Es wurde ein Satz von Auswahlkriterien für in dem erfindungsgemäßen Prozess zu verwendende Trennfilme entwickelt. Der Trennfilm sollte auch dick genug sein, um die Räume 71 zwischen den äußeren Leitungen während des Formens zu füllen, so dass sich kein Austrieb zwischen Leitungen oder Splitter der Formkomponente bilden, weil, falls dies geschieht, der Schritt des Entternens von Austrieb ausgeführt werden muss. Typischerweise sollte der Trennfilm für typische Leiterrahmen 100–200 Mikrometer dick sein und für dünnere Leiterrahmen, wie Leiterrahmen mit einer sehr feinen Teilung, weniger dick sein. Der obere Trennfilm und der untere Trennfilm können eine unterschiedliche Dicke aufweisen. Die für eine optimale Funktionsweise erforderliche Dicke hängt etwas von der Dicke, vom Typ und vom Abstand zwischen Leitungen des bestimmten geformten Leiterrahmens ab.
  • Ein Typ eines Trennfilms, der diese Kriterien erfüllt, ist gemeinhin als ETFE bekannt und enthält Tetrafluorethylen und Ethylenmonomereinheiten. Der Film besteht aus einem Fluorcarbonkunststoffmaterial. Diese Filme sind von einer Vielzahl von Quellen erhältlich. Ein bestimmter Film, der gute Ergebnisse liefert, ist HostaflonTM ET 6235J und HostaflonTM ET 6210 J, erhältlich von Hoescht High Chem, Hoeschst Aktiengesellschaft, Marketing Hostaflon, D-6230 Frankfurt am Main 80, Frankfurt, Deutschland. Der ETFE-Film hat eine Scherfestigkeit von 9 N/mm2 bei 200°C, eine Dehnungsfestigkeit von 6 N/mm2 bei 200°C und einen Schmelzpunkt von 260–270°C. Dieses Material erfüllt alle für den erfindungsgemäßen Prozess definierten Anforderungen. Andere Materialien, die diese Anforderungen erfüllen, können verwendet werden, und es werden die Vorteile der Erfindung erhalten.
  • Der in den 3 und 4 dargestellte Prozess stellt mit dammbalkenlosen Leiterrahmen gebildete Gehäuse bereit, es wurde jedoch eine Anzahl von Problemen bei der Herstellung identifiziert, die zum Verbessern der Ausbeute zusätzliche Prozessschritte erforderlich machen. Die Trennfilme 65 und 67 in den 3 und 4 können manchmal die Bonddrähte und das Eindringen der Formkomponente in die Hohlräume stören. Es wurde entdeckt, dass durch Vorspannen der Trennfilme und anschließendes Anwenden eines Vakuums in den Hohlräumen, bevor die Leiterrahmen eingebracht werden, die Filme 65 und 67 in die Hohlräume gezogen werden können und daher weder die Leiterrahmen noch die Formkomponente, während sie in die Hohlräume fließt, stören. Dieser Vakuumformungsprozess bietet ein Mittel zur Verwendung der Trennfilme 65 und 67, um zuverlässige, gleichmäßige Gehäuseformen und ein zuverlässiges, gleichmäßiges Trennen zu erreichen und auch die Kontrolle des Austriebs zwischen Leitungen zu erhöhen, so dass keine Austriebsentfernungs- oder Abschneideschritte erforderlich sind.
  • 5 zeigt den Trennfilm-Zufuhrmechanismus und die untere Form 68, und es ist darin der erste Spannschritt dargestellt, der zum Präparieren des unteren Trennfilms erforderlich ist. In 5 bildet der Filmzufuhrmechanismus 81 eine Quelle für den unteren Trennfilm. Der Filmaufnahmemechanismus 83 nimmt den verwendeten Trennfilm in einer kontinuierlichen Spule auf. Der Trennfilm 65 wird durch den kombinierten Betrieb des Zufuhrmechanismus 81 und des Aufnahmemechanismus 83 über der unteren Form 68 und dem Hohlraum 63 zugeführt.
  • Beim Betrieb zieht der Filmaufnahmemechanismus 83, nachdem ein geformtes Teil aus dem unteren Hohlraum entfernt wurde, den verwendeten Trennfilm 65 fort und indexiert automatisch ein neues Segment der kontinuierlichen Filmzufuhr über dem unteren Hohlraum 63, wobei der neue Film durch den Zufuhrmechanismus 81 zugeführt wird. Durch Festlegen der Reibung in dem Zufuhrmechanismus 81 ist es möglich, das Ausmaß des Spannens zu steuern, das auftritt, wenn der Film durch den Filmaufnahmemechanismus 83 aufgenommen und indexiert wird. Auf diese Weise wird der Film gespannt, während er über den unteren Hohlraum 63 gezogen wird.
  • Ein ähnlicher Arbeitsgang wird für den oberen Chiphohlraum und Trennfilme verwendet, welcher hier der Einfachheit wegen nicht dargestellt ist.
  • Nach dem in 5 dargestellten Vorspannschritt ist der Film 65 innerhalb des unteren Formhohlraums 63 positioniert, so dass er einen Abstand vom oberen Teil und von der Mitte des Hohlraums aufweist. Dies dient dem Gewährleisten, dass während des Formungsprozesses die Formkomponente innerhalb des Trennfilms bleibt und nicht unter diesen gelangt und dem Gewährleisten, dass die Gehäuse alle eine gleichmäßige Form aufweisen. Ein Vakuumsystem wird verwendet, um den Trennfilm 65 in den unteren Formhohlraum 63 zu ziehen.
  • 6 zeigt das Vakuumsystem, das beim erfindungsgemäßen Verfahren verwendet wird. In 6 ist die untere Form 90 dargestellt. Der untere Chiphohlraum 63 ist aus einem Hohlraumblock 95, der den unteren Teil des Chiphohlraums bildet, und Hohlraumeinsätzen 93, welche die Seiten des Chiphohlraums 63 bilden, gebildet. Eine Vakuumleitung 91 wird verwendet, um ein Vakuum aus dem Chiphohlraum 63 zu ziehen. Vakuumlöcher 99 sind an der oberen Lippe des Chiphohlraums in den Hohlraumeinsätzen 93 gebildet, und sie ziehen den Trennfilm 65 an und halten diesen. Vakuumöffnungen 97 sind am Boden des Chiphohlraums 63 ausgebildet, um zu bewirken, dass sich der Trennfilm in den Hohlraum und zu den von den Hohlraumeinsätzen 93 gebildeten Wänden spannt. Ein Schlitz 101 wird verwendet, um den Rest der Vakuumzufuhr zu bilden, und er ist durch Säulen 103 mit den Vakuumöffnungen 97 und mit der Vakuumzufuhrleitung 91 gekoppelt. Die Vakuumöffnungen 97 sind durch einen zwischen dem oberen Teil des Hohlraumblocks 95 und den Einsätzen 93 positionierten Zwischenraum gebildet, wobei der Zwischenraum dann mit einem größeren Zwischenraum verbunden ist, der durch die Säule 103 gegeben ist. Die Öffnungen 97 sind typischerweise etwa 0,05–0,1 Millimeter breit.
  • Beim Betrieb wird der Trennfilm 65 über dem Hohlraum 63 positioniert und wie zuvor beschrieben vorgespannt. Die Vakuumlöcher 99 und die Vakuumöffnungen 97 aus 6 werden dann aktiviert. Die Vakuumlöcher 99 wirken als Anker, welche jenen Abschnitt des Films 65 halten, der über den Löchern 99 liegt, und sie ermöglichen, dass der restliche Abschnitt des Trennfilms 65, der über dem Chiphohlraum 63 liegt, gegen die Ankerpunkte gespannt wird. Der Film wird durch das Vakuum in den Hohlraum und zu beiden Ecken des unteren Chiphohlraums 63 gespannt.
  • Der obere Chiphohlraum ist ähnlich konfiguriert und wirkt in der gleichen Weise wie der untere Chiphohlraum und das Vakuum. Wiederum ist der obere Chiphohlraum aus Einfachheitsgründen nicht detailliert dargestellt.
  • Nachdem der Film positioniert wurde und in die Hohlräume gespannt wurde, werden die Leiterrahmen und Chips positioniert und die Form wird geschlossen, wie zuvor in den 3 und 4 dargestellt wurde. Weil der Trennfilm außerhalb des Wegs positioniert ist, kann die Formkomponente nun ohne Störungen und ohne Verarbeitungsfehler, die sich ohne den gespannten Film ergeben, in die Hohlräume fließen. Die Formkomponente spannt den Film dann in seine endgültige Position, wodurch der Film zu den Wänden des oberen und des unteren Hohlraums gedrückt wird, wie in 3 dargestellt ist.
  • 7 zeigt die drei Spannpositionen des Trennfilms in dem Vakuumformungssystem innerhalb der Formhohlräume. In 7 ist der untere Hohlraum 63 in einer geklemmten Position gegen den oberen Hohlraum 69 positioniert. Der obere Trennfilm 67 ist gegen den unteren Trennfilm 65 geklemmt, wie in den 3 und 4 dargestellt ist. Die Vakuumzufuhrleitungen 91 werden verwendet, um ein Vakuum für den unteren Hohlraum 63 bereitzustellen. Vakuumzufuhrleitungen 115 werden verwendet, um ein Vakuum für den oberen Hohlraum 69 bereitzustellen. Ein Tor 111 ist dargestellt, welches dazu dient, in den durch den oberen Hohlraum 69 und den unteren Hohlraum 63 gebildeten Hohlraum während des Formens die Formkomponente einzubringen. Die Bezugszahlen 117, 119 und 121 geben drei Positionslinien an. Die Linie 117 zeigt die Position der Trennfilme, wenn das Vakuum zuerst angewendet wird. Die Linie 119 zeigt die Position der Trennfilme, nachdem die Filme in Reaktion auf das Vakuum gespannt wurden. Die Linie 121 gibt die Position der Trennfilme an, nachdem die Formkomponente in den Hohlraum eingebracht wurde und die Filme zu den Flächen des oberen Hohlraums 63 und des unteren Hohlraums 69 herausgespannt wurden. Ein Ankerpunkt 123 gibt den Vakuumschlauch an, an den die Trennfilme geklemmt sind, so dass sie in den Hohlraum gespannt werden können. Auf diese Weise werden der obere und der untere Trennfilm in drei Phasen gespannt, nämlich zuerst zur Linie 117, wenn das Vakuum zuerst auf die Hohlräume 63 und 69 angewendet wird, dann in Reaktion auf das Vakuum zur Linie 121 und schließlich zur Linie 121 und zu den Hohlraumoberflächen, wenn die Formkomponente in den Hohlraum gepresst wird.
  • Der bisher dargestellte Prozess führt für bestimmte Leiterrahmen, die Leitungen mit feiner Teilung haben und kleine Abstände zwischen Leitungen aufweisen, zu zufrieden stellenden dammbalkenlosen Leiterrahmen. In manchen Fällen sind jedoch zusätzliche Modifikationen am Leiterrahmenentwurf erforderlich, um ein angemessenes oder vollständiges Beseitigen des Austriebs zwischen Leitern zu erreichen. Die Verwendung der in den 3 und 4 dargestellten Trennfilme mit dem Vakuum aus den 6 und 7 führt dazu, dass die Trennfilme die Räume zwischen den Leitungen füllen und für die meisten Leitungen die Formkomponente an der Gehäusekante stoppen. Gelegentlich entweicht die Formkomponente an dem Saum oder der Grenzfläche aus den Trennfilmen und bildet Austrieb zwischen Leitungen in Form von Splittern. Zusätzliche Änderungen an dem dammbalkenlosen Leiterrahmen sind bevorzugt, um die Splitter zwischen Leitungen zu beseitigen, so dass nach dem Formen kein Entfernen des Austriebs erforderlich ist.
  • 8 zeigt einen Abschnitt eines verbesserten Leiterrahmenentwurfs für die Verwendung beim dammbalkenlosen Formungssystem gemäß der Erfindung. In 8 ist dargestellt, dass sich Leitungen 131 von der Kante 133 des Gehäuses 135 nach außen erstrecken. Die Leitungen sind an der Klemmkante des oberen und des unteren Formhohlraums breiter, so dass der Abstand zwischen Leitungen am Klemmpunkt auf weniger als 0,20 mm verringert wird.
  • Vorzugsweise sollte der Abstand an der Gehäusekante oder am Klemmpunkt kleiner als 0,15 mm sein. Durch Verringern des Abstands zwischen Leitungen an diesem Punkt wird der Saum an der Grenzfläche zwischen dem oberen und dem unteren Film während des Formungsprozesses verhindert und dadurch Splitter zwischen Leitungen beseitigt, welche sich ergeben, wenn der Abstand nicht verringert wird. Die Modifikation an dem Leiterrahmenentwurf ist offensichtlich und kann unter Verwendung herkömmlicher Mittel vom Leiterrahmenhersteller vorgenommen werden.
  • Es sind zusätzliche Modifikationen bevorzugt, um die Stabilität und die Leitungsplanaritätsunterstützung zu ersetzen, die früher durch die Dammbalken von Leiterrahmen aus dem Stand der Technik bereitgestellt wurden. Ein internes Bandunterstützungssystem wird als eine Alternative verwendet. Eine andere Alternative besteht darin, ein flüssiges Polymermaterial bereitzustellen, das an den inneren Enden der Leitungsfinger abgegeben werden kann und dann gehärtet werden kann, um die erforderliche Stabilität bereitzustellen. Der Leiterrahmenhersteller kann diese Schritte ausführen, wenn die Leiterrahmen hergestellt werden.
  • Wenn die modifizierten dammbalkenlosen Leiterrahmen mit Band in dem erfindungsgemäßen Filmlöse-Vakuumformungssystem verwendet werden, werden Gehäuse hergestellt, die vorteilhafterweise kein Entfernen von Dammbalken oder ein Entfernen von Austrieb zwischen Leitungen unter Verwendung von Austriebentfernungsschritten erfordern. Gelegentlich tritt jedoch ein Gehäusefehler auf, weil die Formkomponente in den Hohlraum unter dem unteren Film eintritt. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird die Formkomponente in einer vorgepackten Kunststoffumhüllung zugeführt. Die Kunststoffumhüllung wird in dem Formungsprozess verwendet, um die Formkomponente so zu richten, dass sie in die Hohlräume über dem unteren Trennfilm eintritt, wodurch die Fehler, die dadurch hervorgerufen werden, dass die Formkomponente unter den Trennfilm gelangt, verringert oder beseitigt werden.
  • 9 zeigt einen in einem Kunststofffilm verpackten Formkomponenteneinsatz 151. In 9 ist der obere Teil 153 über der Formkomponente 155 und dem Mantel 157 positioniert. Enden 159 sind durch Enddichtungen 161 gedichtet. Eine Kante 163 ist gegen den oberen Teil 153 gedichtet. Der obere Teil 153 bildet eine Lippe, die breiter als die Formkomponente 155 ist, um eine Unterstützung zum Halten der verpackten Formkomponente in einer Formaufnahme bereitzustellen. Die Größe des Formkomponenteneinsatzes wird durch die Konstruktion der Form und durch das Volumen und den Typ der verwendeten Formkomponente bestimmt.
  • Der verpackte Formkomponenteneinsatz 151 wird vorzugsweise folgendermaßen hergestellt. Die Formkomponente wird in einer rechteckigen Gestalt bereitgestellt, wenngleich, abhängig vom Formentwurf, auch andere Gestalten möglich sind. Die Formkomponente wird innerhalb des Mantels 157 in einem Stützstand oder -block angeordnet. Der obere Film 153 wird über dem Formkomponentenstück 155 und dem Mantel 157 angeordnet. Gemäß einer ersten Ausführungsform wird eine Wärmeversiegelung verwendet, um den oberen Teil 153 gegen den Mantel 157 zu dichten. Beim Betrieb sollte die Kantendichtung 163 während der normalen Lagerung und Behandlung undurchdringbar bleiben, sich jedoch öffnen und ermöglichen, dass die Formkomponente während der Formung durch die Dichtung hindurchtritt und in die Einlaufkanäle eintritt. Es wurde gezeigt, dass eine Wärmeversiegelung diese Anforderungen erfüllt, es sind jedoch auch andere Dichtungen, wie Ultraschalldichtungen, Dichtungen durch Klebstoff, Band, Falzen und Epoxiddichtungen, möglich. Das Dichtungsmaterial sollte in der Lage sein, ein Vakuum, vorzugsweise von etwa 2000 Pa (20 Millibar), zu halten und weder die Formkomponente noch die Form bei der Verwendung verunreinigen. Nachdem die Kantendichtung 163 fertig gestellt wurde, wird das gesamte Stück einem Vakuum ausgesetzt. Enddichtungen 161 werden dann positioniert und fertig gestellt, während sie sich im Vakuum befinden. Die Vakuumversiegelung beseitigt Luft und Feuchtigkeit, die andernfalls Hohlräume in den geformten Gehäusen hervorrufen würden. Alternativen zur Vakuumversiegelung können ein Schrumpfumhüllen des Gehäuses oder ein Eintauchen der Formkomponente in einen Kunststoff einschließen.
  • Ein kritisches Element für den Ablauf des Formungsprozesses unter Verwendung der vorverpackten Formkomponente ist das Verpackungsmaterial. Die Anforderungen für das Verpacken der Formkomponente wurden für einen Montageprozess für integrierte Schaltungen unter Verwendung von Anforderungen von Industriestandards für Formkomponenten und für die sich ergebenden Gehäuse integrierter Schaltungen festgelegt. Das Kunststoffgehäuse sollte während des Formens keine Reste oder klebstoffartige Substanzen in der Form erzeugen. Die Formkomponentenverpackung sollte die Formeinlaufkanäle oder den Behälter nicht verunreinigen. Das zum Verpacken verwendete Material sollte die ionische Verunreinigung der sich ergebenden Gehäuse nicht erhöhen, d.h. das Material sollte keinen Ionenanteil aufweisen, der höher ist als derjenige der Formkomponenten, die auf dem Gebiet der Kapselung integrierter Schaltungen verwendet werden. Das Material sollte während des Formungsprozesses nicht schmelzen, so dass es eine Schmelztemperatur aufweisen sollte, die mindestens 10°C über den Formungstemperaturen liegt. Typischerweise muss das Material einen Schmelzpunkt von mehr als 200°C aufweisen.
  • Weiterhin sollte das Verpackungsmaterial nur der Formkomponente erlauben, an ausgewählten Punkten neben den Formeinlaufkanälen aus dem Gehäuse auszutreten, und es sollte sich während der Vorwärmphase des Formungsvorgangs nicht verfrüht öffnen. Sobald die Kantendichtungen jedoch ansprechend auf die Kompression des Formkomponentengehäuses durchdrungen wurden, sollte die Formkomponente mit einem minimalen Fließwiderstand aus dem Gehäuse herausfließen. Das Material sollte bei der normalen Handhabung oder beim normalen Versand nicht reißen, sondern es sollte die Fähigkeit haben, sich in die Einlaufkanäle hinein zu dehnen, wenn es während des Formungsprozesses komprimiert wird, wie zuvor beschrieben wurde. Das Material sollte zu einer Vakuumversiegelung in der Lage sein und das Vakuum während der Lagerung aufrechterhalten können.
  • Wenngleich viele Materialien existieren können, die diese Anforderungen erfüllen könnten, ist nun bekannt, dass bestimmte Kunststofffilme die vorstehend angeführten Anforderungen erfüllen. Kunststofffilme in der Art jener, die zur Lagerung, zum Gefrieren und zur Vorbereitung von Lebensmitteln verwendet werden, sind für diese Anwendung besonders gut geeignet. Der Schmelzpunkt, die Stärke, die Vakuumeignung und die Feuchtigkeits- und Luftbarrierenanforderungen für die Formkomponentenverpackung werden von diesen Filmen alle gut erfüllt. Die Filme sind kostengünstig und leicht zu kaufen und in einer Produktionsumgebung zu verwenden. Ein bevorzugter Film ist ein MYLARTM-Polyesterfilm, wie beispielsweise MYLARTM 40 XM 963-AT, ein Polyesterfilm zur Verpackung, der von DuPont, DuPont de Nemours Int. S.A., Genf, Schweiz oder von DuPont (GB) Ltd., Maylands Avenue, GB-Hemel Hempstead, England, erhältlich ist. Ein anderer bevorzugter Film ist der ICITM-Polyesterfilm. Ähnliche Filme sind im Handel von einer Vielzahl von Verkäufern erhältlich.
  • Das Kunststoffgehäuse 151 aus 9 bietet die Vorteile, dass es die Formkomponentengehäuse für Verunreinigungen, wie Wasser, die den Formungsprozess stören könnten, undurchdringlich macht. Weil die vorverpackte Formkomponente 155 selbst in Kunststoff verpackt ist, können Verpackungsmaterialien für die Lagerung und den Versand kostengünstig sein, und es sind keine zusätzlichen Schutzschichten erforderlich. Der Schutz der Formkomponente vor Feuchtigkeit verhindert viele der Probleme in Bezug auf das Reißen von Gehäusen und Hohlräume, die mit einer feuchtigkeitsverunreinigten Formkomponente verbunden sind. Der obere Teil 153 kann lichtundurchlässig sein und Etiketteninformationen in Text- und maschinenlesbaren Formen, wie Strichcodes oder so genannte UPC-Etiketten, tragen. Diese Etiketten an der Formkomponentenverpackung 151 ermöglichen einen einfachen Mechanismus zum Prüfen, dass der richtige Typ der Formkomponente für einen bestimmten Verpackungsvorgang verwendet wird. Weiterhin gibt die Kunststoffverpackung die Möglichkeit der Verwendung alternativer Formkomponenten, weil sich die Formteile nicht in direktem Kontakt mit der Mischung befinden.
  • Die Verwendung der Formkomponenten-Einsatzverpackung 151 mit den Trennfilmen ermöglicht weiter die Verwendung einer Vielzahl von Mischungen beim Formen, einschließlich der Harz-, harzgefüllten und Epoxidmaterialien aus dem Stand der Technik. Zusätzlich ermöglicht die Verwendung der Verpackung die Verwendung anderer Materialien, wie Klebstoffe und Abrasivstoffe, die bei den Formungssystemen aus dem Stand der Technik nicht verfügbar sind.
  • Einige wünschenswerte Formkomponenten können schlechte Formlöseeigenschaften aufweisen oder sehr abrasiv sein. Das Formen der Gehäuse mit diesen Mischungen in herkömmlichen Formpressen kann zu verpackten Einheiten führen, die sich nach dem Formen nicht trennen lassen, oder die Formoberflächen nutzen sich alternativ viel schneller ab als bei herkömmlichen Formungsmaterialien. Die Verwendung des vorverpackten Formkomponenteneinsatzes in Kombination mit den Trennfilmen beseitigt diese Probleme aus dem Stand der Technik.
  • Bei der Verwendung wird die Formkomponente in eine Formaufnahme gegeben, die speziell geformt ist, um sie aufzunehmen. Ein Druckkolben, der so geformt ist, dass er in die Formaufnahmen passt, wird verwendet, um die Formkomponente und das Kunststoffgehäuse zu komprimieren. Die Formkomponente wird während des Formens in dem Kunststoffgehäuse gelassen. Wenn die Formkomponente komprimiert wird, wird der Kunststofffilm in die Einlaufkanäle gedehnt und durch den Druck zwangsweise geöffnet. Der Kunststofffilm und die Einlaufkanäle werden vorzugsweise so positioniert, dass die Formkomponente zwangsweise über den unteren Trennfilm 65 innerhalb der Hohlräume positioniert wird, wenn die Kunststoffverpackung zwangsweise geöffnet wird. Auf diese Weise können die Fehler beseitigt werden, die hervorgerufen werden, wenn sich die Formkomponente unter dem unteren Trennfilm bewegt.
  • 10 zeigt das Formungssystem beim Betrieb. Die obere Form 173 und der obere Hohlraum 69 werden über der unteren Form 175 und dem unteren Hohlraum 63 angeordnet und gegen diese geklemmt. Der obere Trennfilm 67 wird über den oberen Hohlraum 69 gespannt und tritt in diesen ein, wie zuvor beschrieben wurde. Der untere Trennfilm 65 wird ebenfalls über den unteren Hohlraum 63 gespannt und tritt in diesen ein, wie auch zuvor beschrieben wurde. Der Leiterrahmen 177 und der Chip 189 werden in dem Hohlraum angeordnet. Die Trennfilme 67 und 65 werden zusammengeklemmt und bilden einen Saum an der Grenzfläche zwischen den Leitungen des Leiterrahmens 177. Der vorverpackte Formkomponenteneinsatz 179 wird durch den Druckkolben 181 komprimiert, und die Spitze 182 des Druckkolbens ist angefast, um zu ermöglichen, dass das Kunststoffgehäuse wirksamer komprimiert wird. Die Kantendichtungen 183 des vorverpackten Formkomponenteneinsatzes 179 öffnen sich ansprechend entweder auf Wärme, auf Druck oder auf eine Kombination von Wärme und Druck, und die Formkomponente wird aus der Kunststoffverpackung heraus in den Einlaufkanal 185 gedrängt.
  • Wenn die Formkomponente herausgedrängt wird, wird die Kunststoffverpackung durchdrungen und an den Einlaufkanälen herausgedrängt, und die Verpackung verlängert sich zu Fingern, welche sich spannen und in den Einlaufkanal 185 ausdehnen. Die Formkomponente wird entlang dem Einlaufkanal und zwischen den beiden Trennfilmen gedrängt, wie durch eine Bezugszahl 180 angegeben ist. Die Trennfilme werden so in den Einlaufkanälen positioniert, dass die lang gestreckten Verpackungsfinger die Formkomponente über den unteren Trennfilm 65 in dem mit 180 bezeichneten Bereich lenken. Das Tor 171 leitet die Formkomponente dann in den Hohlraum und zwischen die beiden Trennfilme 67 und 65. Die Formkomponente füllt den durch die Trennfilme 67 und 65 gebildeten Hohlraum und den oberen Chiphohlraum 69 und den unteren Chiphohlraum 63 und kapselt den Chip 189 und den Leiterrahmen 177 ein. Nach dem Härten wird die Form geöffnet, und der eingekapselte Leiterrahmen 177 wird zusammen mit dem nun leeren vorverpackten Formkomponenteneinsatz 179 entfernt. Die Form muss wegen der Verwendung der vorverpackten Formkomponente und der Trennfilme nicht gereinigt werden. Die Trennfilme werden dann wie vorstehend beschrieben indexiert, um den nächsten Formungsvorgang vorzubereiten.
  • Es wurde weiter entdeckt, dass die Probleme von in den Bereich zwischen dem unteren Trennfilm und der unteren Chiphohlraumfläche eindringender Formkomponente verringert werden können, wenn der Entwurf der Form und der Entwurf des Leiterrahmens geändert werden, um ein Merkmal eines offenen Tors bereitzustellen. Dieser Torentwurf verbessert die Formungsergebnisse, wenn die Trennfilme gemäß der Erfindung verwendet werden, und es wird dadurch die Wahrscheinlichkeit verringert, dass die Formkomponente fälschlicherweise in den Bereich unter dem unteren Trennfilm eindringt. Weiterhin ist der Entwurf mit einem offenen Tor flexibler als die Formentwürfe aus dem Stand der Technik, weil er mehr alternative Positionen des Tors zulässt, wodurch gleichmäßigere Längen der Einlaufkanäle und eine bessere Verteilung der Formkomponente bereitgestellt werden. Der Leiterrahmen ist mit einem offenen Bereich ausgelegt, in dem der Hohlraum das Tor trifft, um den Trennfilmen und dem Torentwurf der Formhohlräume Rechnung zu tragen.
  • 11 zeigt eine Draufsicht eines als Beispiel dienenden dammbalkenlosen Leiterrahmens 191. Der Leiterrahmen 191 weist keinen Dammbalken auf und ist ein Leiterrahmen mit 208 Anschlussstiften für die Verwendung beim Herstellen einer Vorrichtung mit einem quadratischen flachen Gehäuse. In 11 ist dargestellt, dass sich mehrere Leitungen 193 von der Chipkontaktstelle 195 fort erstrecken. Die Leitungen 193 haben in dem Formhohlraum-Kantenbereich einen verringerten Abstand zwischen Leitungen. Lötbrücken 199 werden verwendet, um der Chipkontaktstelle 195 Stabilität zu geben. Ein Band 197 wird verwendet, um während des Formens Stabilität zu geben und die Planarität der Leitungen aufrechtzuerhalten. Ein offenes Tor 198 wird verwendet, um zu ermöglichen, dass die Trennfilme während des Formens die Formkomponente entgegennehmen, wie zuvor beschrieben wurde. Der Leiterrahmen 191 kann durch Ätzen, Stanzen oder andere Mittel hergestellt werden, wie auf dem Fachgebiet bekannt ist. Vorzugsweise wird der Leiterrahmen 191 mit Palladium überzogen und weist in den Lötbereichen Silberflecke auf, um die Lötbarkeit zu verbessern.
  • 12 zeigt eine detaillierte Ansicht der Leitungen 193 des Leiterrahmens 191. Die Leitungen erstrecken sich von dem Drahtbond-Befestigungsbereich, der der Chipkontaktstelle am nächsten liegt, und biegen sich dann und setzen sich fort, um die externen Leitungen zu bilden. Abstandselemente 201 zwischen Leitungen sind die aufgeweiteten Bereiche in dem Formklemmbereich des Leiterrahmens 191. Diese Abstandselemente 201 zwischen Leitungen verringern den Abstand 203 zwischen benachbarten Leitungen und stellen auch einen gleichmäßigen Abstand zwischen benachbarten Leitungen bereit. Wie zuvor beschrieben wurde, gewährleistet der verringerte Abstand, dass die zwischen dem oberen und dem unteren Trennfilm während des Formungsprozesses gebildete Grenzfläche verhindert, dass die Formkomponente den Formhohlraum in den Bereichen 203 verlässt und Splitter zwischen Leitungen bildet. Vorzugsweise ist der Abstand zwischen Leitungen in den Bereichen 203 kleiner als 0,20 Millimeter, und die besten Ergebnisse werden für typische Leiterrahmendicken erreicht, wenn der Abstand kleiner als 0,15 Millimeter ist.
  • 13 zeigt die Einzelheiten des bei der Bildung des Leiterrahmens 191 in 11 verwendeten Stabilisierungsbands 197. Das Band 197 wird über jeder der Leitungen 193 des Leiterrahmens gebildet und haftet daran. Das Band wird über dem Chipkontaktstellen-Trägerstreifen 199, der in den Ecken des Leiterrahmens 191 verankert ist und der Chipkontaktstelle 195 Stabilität und Unterstützung verleiht, positioniert und haftet daran.
  • Es wurde entdeckt, dass die bevorzugte Form für das Leitungsstabilisierungsband 197 einen gleichmäßigen Abstand vom innersten Ende der Leitungen 193 bis zur Innenseite des Bands 197 bereitstellt. Dieser Abstand sollte das Band so nah wie möglich zur Innenseite der gekapselten integrierten Schaltung bringen. Durch Beibehalten des Abstands vom Band bis zum inneren Leitungsende ist die Länge des nicht gestützten Leitungsmaterials 205 um den Leiterrahmen herum in etwa konstant. Eine konstante Länge der nicht gestützten Leitungsabschnitte führt zu einer stabileren Konfiguration und verbesserten Formungsergebnissen im Vergleich mit den Bandträgern aus dem Stand der Technik, welche im Gegensatz zu dem Band 197 aus den 11 und 13 ein ungleichmäßiges Band für die inneren Leitungsabstände verwenden. Der ungleichmäßige Abstand zwischen ungestützten inneren Leitungen führt zu einer veränderlichen Biegung zwischen dem Band und den inneren Leitungsenden und demgemäß zu einem Verlust an Planarität des Leiterrahmens während Handhabungs- und Formungsvorgängen. Die Draufsicht des Stabilitätsbands 195 aus 11 zeigt, dass sich eine achteckige Form bildet, wenn der innere Leitungsabstand gleichmäßig gehalten wird. Dies kann allgemein als ein regelmäßiges Polygon beschrieben werden, und es ist ein symmetrisches Polygon. Andere regelmäßige Polygonformen können als Alternativen für die achteckige Form des in 11 dargestellten Stabilisierungsbands verwendet werden, und es wird der Vorteil der Erfindung noch erhalten.
  • Eine Alternative für das Band aus den 11 und 13 besteht darin, einen Polymer- oder Epoxid-Stabilisierungsbalken in der regelmäßigen Polygonform des Bands aus den 11 und 13 zu bilden. Dies kann erfolgen, wenn der Leiterrahmen hergestellt wird, indem er mit einem inneren Verbindungsbalken gebildet wird, der die inneren Enden des Leiterrahmens aneinander befestigt, das Band oder das Polymer aufgebracht wird und falls nötig ein Härten durchgeführt wird, um das Polymer oder das Epoxid zu härten. Der innere Verbindungsbalken wird dann entfernt, bevor der Leiterrahmen fertig gestellt wird.
  • 14 zeigt eine detaillierte Ansicht des Entwurfs des Tors des Leiterrahmens 191. Das offene Tor 198 ist in einer der Ecken an Stelle der geschlossenen Tore aus dem Stand der Technik gebildet. Die Verbindungsbrücke 199 koppelt dann die beiden Seitenträger 196 des offenen Tors 198.
  • Dieser Entwurf eines offenen Tors verbessert die Funktionsweise der Trennfilme und ermöglicht, dass die Formkomponente von einem zentralen oder offenen Tor in der Form in den oberen und den unteren Teil des Hohlraums gelangt. Der Entwurf mit offenem Tor ermöglicht auch, dass das Tor in jeder beliebigen der vier Ecken angeordnet wird, oder es könnte alternativ an einer anderen Stelle angeordnet werden, und es wird dadurch daher eine zusätzliche Flexibilität gegenüber den Entwürfen aus dem Stand der Technik beim Entwerfen der Formhohlräume und des Leiterrahmens selbst bereitgestellt. Das Tor des Formhohlraums kann sich oberhalb der Ebene des Leiterrahmens, in dieser zentriert oder unterhalb von dieser befinden.
  • Die Verwendung der Trennfilme, des dammbalkenlosen Leiterrahmens und der vorverpackten Formkomponente beim erfindungsgemäßen Verfahren ermöglicht vorteilhafterweise das Kapseln integrierter Schaltungen unter Verwendung von Leiterrahmen mit feiner Teilung, ohne dass die Dammbalken-Abschneideprozesse und Austriebentfernungsprozesse aus dem Stand der Technik erforderlich wären. Die Verwendung der Erfindung ermöglicht die Herstellung integrierter Schaltungen unter Verwendung von Leitungen mit einer sehr feinen Teilung und von Leiterrahmen ohne ein kostspieliges und unwirksames Umrüsten existierender Montageeinrichtungen. Weiterhin ermöglicht die Verwendung der Trennfilme und der vorverpackten Formkomponenteneinsätze gemäß der Erfindung die Verwendung alternativer Formkomponenten in der Art von Klebstoffen und stark abrasiven Stoffen, die zuvor nicht verfügbar waren.
  • Wenngleich diese Erfindung mit Bezug auf als Beispiel dienende Ausführungsformen beschrieben wurde, sollte diese Beschreibung nicht als einschränkend ausgelegt werden.

Claims (13)

  1. Verfahren zum Kapseln integrierter Schaltungen mit den folgenden Schritten: Bereitstellen eines unteren Hohlraumbereichs in einem unteren Formchassis (63), Entgegennehmen eines Formkomponenteneinsatzes (151) in einer Formkomponentenaufnahme in einem Abstand von dem unteren Hohlraumbereich, Koppeln der Formkomponentenaufnahme mit dem unteren Hohlraumbereich unter Verwendung mindestens eines Einlaufkanals (185), Bereitstellen eines oberen Hohlraumbereichs in einem oberen Formchassis (169), entsprechend dem unteren Hohlraumbereich in dem unteren Formchassis, Positionieren eines unteren Trennfilms (65) über dem unteren Hohlraumbereich in dem unteren Formchassis, Positionieren eines oberen Trennfilms (67) über dem oberen Hohlraumbereich in dem oberen Formchassis, Dehnen des oberen Trennfilms (67) in den oberen Hohlraumbereich unter Verwendung eines Vakuums und Dehnen des unteren Trennfilms (65) in den unteren Hohlraumbereich unter Verwendung eines Vakuums, Anordnen einer Chipanordnung, die einen dammbalkenlosen Leiterrahmen (161) mit mehreren Leitungen (193) aufweist, auf dem unteren Trennfilm auf dem unteren Formchassis, so dass der untere Hohlraumbereich die Chipanordnung entgegennimmt und trägt, wobei sich die Leitungen des dammbalkenlosen Leiterrahmens von einer Chipkontaktstelle der Chipanordnung, die innerhalb des unteren Hohlraumbereichs angeordnet ist, zu äußeren Leitungsspitzen außerhalb des unteren Hohlraumbereichs erstrecken, Klemmen des oberen Formchassis über das untere Formchassis, so dass der obere und der untere Trennfilm in Kontakt gebracht werden, wobei die Chipanordnung zwischen dem oberen und dem unteren Trennfilm und innerhalb des oberen und des unteren Hohlraumbereichs liegt, Komprimieren des Formkomponenteneinsatzes und Drängen der Formkomponente aus dem Formkomponenteneinsatz in den Einlaufkanal oder in jeden Einlaufkanal, bis die Formkomponente in den Einlaufkanal übergeht und den Bereich zwischen dem oberen und dem unteren Trennfilm innerhalb des oberen und des unteren Hohlraumbereichs im Wesentlichen füllt, wobei verhindert wird, dass die Formkomponente aus dem oberen und dem unteren Hohlraumbereich austritt und Formaustrieb zwischen den Leitungen der Chipanordnung durch die Grenzfläche, die zwischen dem oberen und dem unteren Trennfilm während des Formungsprozesses in den Bereichen zwischen den Leitungen gebildet wird, bildet.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei in dem Schritt des Bereitstellens eines Formkomponenteneinsatzes eine Formkomponente bereitgestellt wird, die in einem Kunststofffilm verpackt ist, der eine Warmversiegelung aufweist, wobei die Warmversiegelung während des Formungsprozesses durchdringbar wird, so dass die Formkomponente, ansprechend auf die Kompression des Formkomponenteneinsatzes, durch die Warmversiegelung aus der Kunststoffverpackung austritt.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei in dem Schritt des Bereitstellens eines Formkomponenteneinsatzes ein thermoplastisches Harz bereitgestellt wird.
  4. Verfahren nach Anspruch 3, wobei das thermoplastische Harz in einem Kunststofffilm verpackt wird.
  5. Verfahren nach Anspruch 4, wobei der Kunststofffilm an den Kanten warmversiegelt wird.
  6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, wobei jede der mehreren Leitungen aufgeweitete Bereiche (201) aufweist, so dass der Abstand zwischen Leitungen in dem Bereich (203), in dem der obere und der untere Trennfilm zusammengeklemmt sind, kleiner ist als ein vorgegebener Abstand und das Austreten der Formkomponente durch das Zusammenwirken zwischen aufgeweiteten Bereichen der Leitungen und der während des Formungsprozesses gebildeten Grenzfläche verhindert wird.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, wobei der Abstand zwischen den Leitungen in dem Bereich, in dem der obere und der untere Trennfilm zusammengeklemmt sind, kleiner als 0,2 Millimeter ist.
  8. Verfahren nach Anspruch 1 bis 7, wobei mindestens einer von dem oberen und dem unteren Trennfilm ein Kunststofffilm ist.
  9. Verfahren nach Anspruch 8, wobei der Kunststofffilm ein Fluorcarbonkunststofftilm ist.
  10. Verfahren nach Anspruch 1 bis 9, wobei der Fluorcarbonkunststofffilm Tetrafluorethylen und Ethylenmonomereinheiten enthält.
  11. Verfahren nach Anspruch 1 bis 10, wobei der Leiterrahmen ein solcher Leiterrahmen ist, bei dem jede der mehreren Leitungen an den anderen Leitungen durch ein Befestigungsband (197) befestigt ist, das an einer Position der Leitungen in der Nähe der inneren Enden der Leitungen angeordnet ist, wobei das Befestigungsband alle Leitungen des Leiterrahmens überspannt.
  12. Verfahren nach Anspruch 1 bis 11, bei dem weiter ein Befestigungsband auf jede der Leitungen des Leiterrahmens aufgebracht wird, so dass der Abstand zwischen dem Befestigungsband und dem inneren Ende jeder Leitung über den Leiterrahmen im Wesentlichen konstant gehalten wird.
  13. Verfahren nach Anspruch 1 bis 12, bei dem die Chipkontaktstelle weiter mit Chipbrücken verankert wird, die mit Brückenankern gekoppelt sind, welche sich an der Kante des Leiterrahmens befinden, wobei einer der Brückenanker einen offenen Bereich definiert und ein offenes Tor zum Entgegennehmen der Formkomponente bereitstellt.
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