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GEBIET DER
ERFINDUNG
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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.
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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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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.
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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.
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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.
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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.
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KURZBESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNG
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Die
vorliegende Erfindung wird nun weiter beispielhaft mit Bezug auf
die anliegende Zeichnung beschrieben, worin:
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1 einen
Leiterrahmen aus dem Stand der Technik mit einem Dammbalken zeigt,
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2 eine
Schnittansicht einer Pressspritzform aus dem Stand der Technik zum
Einkapseln eines Leiterrahmens mit Formkomponente zeigt,
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3 eine
Schnittansicht der Trennfilme und des Leiterrahmens zeigt, die gemäß der Erfindung verwendet
werden,
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4 eine
zweite Schnittansicht der Trennfilme und des Leiterrahmens zeigt,
die gemäß der Erfindung
verwendet werden,
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5 eine
Schnittansicht des Aufbringens des Trennfilms gemäß der Erfindung
auf einen unteren Formhohlraum zeigt,
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6 den
Trennfilm-Spannprozess gemäß der Erfindung
zeigt,
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7 die
verschiedenen gespannten Positionen des Trennfilms gemäß der Erfindung
zeigt,
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8 ein
Gehäuse
mit dem dammbalkenlosen Leiterrahmen zeigt, das mit dem erfindungsgemäßen Verfahren
gebildet ist,
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9 einen
vorverpackten Formkomponenteneinsatz zur Verwendung mit der Erfindung
zeigt,
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10 eine
Schnittansicht des Formungsprozesses gemäß der Erfindung unter Verwendung der
vorverpackten Formkomponente, der Trennfilme und des dammbalkenlosen
Leiterrahmens zeigt,
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11 eine
Draufsicht des bei dem erfindungsgemäßen Verfahren verwendeten dammbalkenlosen
Leiterrahmens zeigt,
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12 einen
Abschnitt des dammbalkenlosen Leiterrahmens aus 11 zeigt,
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13 einen
zweiten Abschnitt des dammbalkenlosen Leiterrahmens aus 11 zeigt,
und
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14 einen
dritten Abschnitt des dammbalkenlosen Leiterrahmens aus 11 zeigt.
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Entsprechende
Bezugszahlen werden für entsprechende
Elemente in der Zeichnung verwendet, soweit im Text nichts anderes
angegeben ist.
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DETAILLIERTE
BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFORMEN
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Ein ähnlicher
Arbeitsgang wird für
den oberen Chiphohlraum und Trennfilme verwendet, welcher hier der
Einfachheit wegen nicht dargestellt ist.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Wenngleich
diese Erfindung mit Bezug auf als Beispiel dienende Ausführungsformen
beschrieben wurde, sollte diese Beschreibung nicht als einschränkend ausgelegt
werden.