NL1005780C2

NL1005780C2 - Werkwijze en afdekelement voor het omhullen van electronische componenten.

Info

Publication number: NL1005780C2
Application number: NL1005780A
Authority: NL
Inventors: Johannes Lambertus Dannenberg
Original assignee: Fico Bv
Priority date: 1997-04-09
Filing date: 1997-04-09
Publication date: 1998-10-12
Also published as: WO1998045878A1

Description

WERKWIJZE EN AFDEKELEMENT VOOR HET OMHULLEN VAN ELECTRONISCHE COMPONENTEN

De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze en afdekeleraent voor het omhullen van electronische componenten bevestigd op een drager, zoals bijvoorbeeld een leadframe, printed circuit board, substraat of film.

5 Het gebruik van afdekelementen voor het omhullen van electronische componenten bevestigd op een drager is bekend. Nadelen van de bestaande afdekelementen zijn gelegen in het feit dat het moeilijk is om de door het afdekelement gecreëerde ruimte volledig te vullen door 10 het afdekmateriaal, alsook dat de uitwendige vorm van het gevulde afdekelement niet altijd volledig beheersbaar is.

De onderhavige uitvinding heeft tot doel het verschaffen van een verbeterde werkwijze voor het met behulp van een afdekelement omhullen van electronische 15 componenten alsook het verschaffen van verbeterde afdekelementen waarmee de nadelen zoals bekend uit de stand der techniek kunnen worden beperkt en/of voorkomen.

De onderhavige uitvinding verschaft daartoe een werkwijze voor het omhullen van electronische componenten 20 bevestigd op een drager, zoals bijvoorbeeld een leadframe, printed circuit board, substraat of film, omvattende achtereenvolgens de stappen: a) het zodanig op een drager bevestigen van een, van een uitsparing voorzien, afdekelement dat de uitsparing ten 25 minste één electronische component opneemt, b) het in de uitsparing spuiten van een uithardend omhulmateriaal waarbij ten minste een deel van de zich in de uitsparing bevindende gassen door ten minste één daartoe in het afdekelement aangebrachte 30 ontluchtingsopening de uitsparing verlaat, en 1005780 2 c) het uitharden van het omhulmateriaal in de uitsparing.

Bestaande problemen bij het met behulp van mallen omhullen van electronische componenten zijn gelegen in het feit, dat het omhulmateriaal onder relatief hoge druk 5 dient te worden toegevoerd. Een ander nadeel is dat de drager niet altijd van constante dikte is, zodat er lekkage rond de maldelen kan optreden. Bovendien kan de drager onder invloed van warmte gaan werken waardoor zogeheten "offset problemen" kunnen ontstaan. De krimp 10 van het omhulmateriaal tijdens afkoeling kan tevens leiden tot aanhechtingsproblemen, deliminatieproblemen, kromtrekken ("warpage") etcetera. Wanneer de drager vervolgens op een printed circuit board gesoldeerd dient te worden kan de werking van de drager tot problemen bij 15 dit solderen leiden.

De voorgestelde werkwijze heeft als voordeel dat door gebruikmaking van een afdekelement het omhulmateriaal onder relatief lagere druk en met relatief lagere temperatuur aangebracht kan worden. Tevens is het totale 20 volume van benodigd omhulmateriaal minder dan wanneer geen gebruik gemaakt wordt van afdekelementen. Hierdoor worden problemen van vervorming van het omhulmateriaal bij afkoeling aanzienlijk gereduceerd. Het nadeel van de bestaande afdekelementen dat het moeilijk is om door een 25 afdekelement gecreëerde holte volledig te vullen wordt ondervangen doordat de zich in deze holte bevindende gassen in de werkwijze overeenkomstig de uitvinding door ten minste één daartoe in het afdekelement aangebrachte ontluchtingsopening af te voeren. Aldus kan een goede 30 vulling van de uitsparing in het afdekelement worden gerealiseerd. Deze uitsparing in het afdekelement wordt verder begrensd door het te omhullen electronische component alsook een deel van de drager waarop deze component is bevestigd. Het aanbrengen van het 35 omhulmateriaal heeft tevens tot gevolg dat de verbinding tussen het afdekelement en de drager wordt verstevigd.

Het bevestigen van het afdekelement op de drager kan geschieden doordat het afdekelement is voorzien van ten 1005780 3 minste één uitkragend deel dat kan worden gestoken in een opening die daartoe in de drager is aangebracht. Zo is het bijvoorbeeld denkbaar een afdekelement te voorzien van vier uitstekende pennen die samenwerken met vier 5 daartoe aangebrachte openingen in de drager. Dit verschaft een zeer nauwkeurige positionering van het afdekelement op de drager. Om te voorkomen dat uitsparingen in de drager aangebracht dienen te worden, hetgeen bijvoorbeeld bij miniaturisatie tot problemen kan 10 leiden is het mogelijk het afdekelement op de drager te lijmen. Hierbij kan bijvoorbeeld gedacht worden aan het op een stempelkussen drukken van een contactrand van een afdekelement zodanig dat hierop een lijmlaag achterblijft om vervolgens het afdekelement op de drager te plaatsen. 15 Het moge duidelijk zijn dat het ook mogelijk is het gebruik van pennen met lijm te combineren.

De onderhavige uitvinding verschaft tevens een afdekelement voor het omhullen van electronische componenten bevestigd op een drager, zoals bijvoorbeeld 20 een leadframe, printed circuit board, substraat of film, bestaande uit een in hoofdzaak vormvast object met een aan de buitenzijde grenzende uitsparing voor opname van de electronische component, een de uitsparing omgevende contactrand voor aansluiting op de drager, en ten minste 25 één op de uitsparing aansluitende vulopening voor doorlating van omhulmateriaal, waarbij in het afdekelement ten minste één extra doorvoer is aangebracht voor het doorlaten van een zich in de uitsparing bevindend gas.

30 De doorvoer maakt het mogelijk gassen die zijn verzameld in de uitsparing van het afdekelement, oftewel de holte gevormd door het afdekelement, drager en component, af te voeren tijdens de toevoer van omhulmateriaal. Aldus kan een zeer goede vulling van de 35 uitsparing/holte worden gerealiseerd.

De uitvinding verschaft tevens een afdekelement voor het omhullen van electronische componenten bevestigd op een drager, zoals bijvoorbeeld een leadframe, printed 1005780 4 circuit board, substraat of film, bestaande uit een in hoofdzaak vormvast object met een aan de buitenzijde grenzende uitsparing voor opname van de electronische component, een de uitsparing omgevende contactrand voor 5 aansluiting op de drager, en ten minste één op de uitsparing aansluitende vulopening voor doorlating van omhulmateriaal, waarbij de van de uitsparing afgekeerde zijde van de vulopening op zodanige wijze aansluit op een buitenwandoppervlak van het afdekelement dat een deel van 10 het afdekelement uitkraagt tot boven het vlak door de vulopening.

Bij voorkeur wordt het buitenwandoppervlak waarop de opening aansluit omgeven door een boven dit oppervlak uitkragende rand. Het voordeel van deze constructie is 15 dat er na het vullen van de uitsparing in het afdekelement een restant omhulmateriaal in de toevoeropening kan achterblijven en zelfs boven de toevoeropening kan uitsteken zonder dat dit nadelige gevolgen heeft. De uitwendige vorm van het afdekelement 20 wordt namelijk in hoofdzaak bepaald door het uitkragende deel van het afdekelement zoals bijvoorbeeld de uitkragende rand. Aldus is de van de belang zijnde uitwendige vorm van het afdekelement nauwkeurig beheerst terwijl er toch omhulmateriaalrestanten nabij de 25 vulopening mogen achterblijven. Dit vergroot de verwerkbaarheid van de omhulde electronische componenten. Een ander voordeel van deze constructie is dat het mogelijk is op het buitenwandoppervlak dat aansluit op de vulopening een markering aan te brengen die nagenoeg niet 30 door mechanisch contact beschadigd zal worden. Bij het aanbrengen van bijvoorbeeld een gestempelde markering op een wandoppervlak dat wordt omgeven door een opstaande rand zal de markering worden beschermd tegen mechanische beschadiging door de opstaande rand. Aldus wordt een 35 extra voordeel verkregen.

Het is eveneens mogelijk de constructie van het afdekelement met de doorvoer voor het doorlaten van gas uit de uitsparing te combineren met de uitvoering van het 1005780 5 afdekelement waarbij een deel van het afdekelement uitkraagt tot boven het vlak door de vulopening. Aldus worden eveneens de voordelen van beide uitvoeringsvoorbeelden gecombineerd.

5 In een voorkeursuitvoering is het afdekelement voorzien van koelvermogenvergrotende maatregelen zoals bijvoorbeeld ten minste één uitkragende koelrib of een electrische koelventilator. Op relatief eenvoudige wijze kunnen de afdekelementen worden voorzien van een relatief 10 complex oppervlak en/of andere koelvergrotende maatregelen. Ten aanzien van de oppervlaktevergrotende maatregelen kan er gedacht worden aan het gelijktijdig met het vormen van het afdekelement vormen van koelribben uit hetzelfde materiaal zoals bijvoorbeeld een kunststof 15 of een metaal. Het is echter ook mogelijk door middel van insert molding uitkragende elementen van een ander materiaal te bevestigen aan een afdekelement. Hierbij kan bijvoorbeeld gedacht worden aan uitkragende metalen ribben die bevestigd worden aan een kunststof 20 afdekelement. Afhankelijk van de gewenste gebruiksspecificaties kan gekozen worden voor één van deze opties.

De uitvinding verschaft eveneens een omhulde electronische component die is omhuld met behulp van een 25 afdekelement zoals beschreven.

De onderhavige uitvinding zal verder worden verduidelijkt aan de hand van de in navolgende figuren weergegeven niet-limitatieve uitvoeringsvoorbeelden. Hierin toont: 30 Fig. 1 een perspektivisch aanzicht op een gedeeltelijk opengewerkt samenstel van een omhulde electronische component onder gebruikmaking van een afdekelement,

Fig. 2 een perspektivisch onderaanzicht op het 35 afdekelement uit fig. 1,

Fig. 3 een perspektivisch aanzicht op een alternatief uitgevoerd afdekelement in combinatie met een electronische component en een deel van een drager, 10057«n 6

Fig. 4a een bovenaanzicht op een afdekelement voorzien van koelribben, en

Fig. 4b een dwarsdoorsnede door het afdekelement in bovenaanzicht getoond in fig. 4a.

5 Fig. 1 toont een samenstel 1 van een drager 2 waarop een electronische component 3 is geplaatst welke component 3 wordt afgedekt door een afdekelement 5 waarin omhulmateriaal 4 is gespoten. Voor toevoer van het omhulmateriaal 4 is in het afdekelement 5 een 10 toevoeropening 6 aangebracht. Deze toevoeropening 6 sluit aan op een buitenwandoppervlak 7 die wordt omgeven door een hoger gelegen rand 8. Door de hoger gelegen rand 8 is het weinig relevant hoe de vorm van het oppervlak van het omhulmateriaal 4 is dat zich bevindt in de toevoeropening 15 6. Wanneer dit enigszins uitkraagt boven het buitenwandoppervlak 7 zal dit verder weinig hinderlijk zijn voor verdere verwerking van het samenstel 1. Een ander aspect van het buitenwandoppevlak 7 dat wordt omgeven door de rand 8 is dat hierin een markering kan 20 worden aangebracht die wordt beschermd tegen mechanische beschadiging door de rand 8. In deze figuur zijn tevens doorgangen 9 in het afdekelement 5 zichtbaar waarlangs gassen afgevoerd kunnen worden. Dit zal nader worden verduidelijkt aan de hand van fig. 2.

25 Fig. 2 toont een onderaanzicht op het afdekelement 5 waarin duidelijk zichtbaar is dat de doorvoeren 9 aansluiten op een uitsparing 10. Op deze uitsparing 10 sluit eveneens de toevoeropening 6 aan voor toevoer van omhulmateriaal. Bij het door toevoeropening 6 toevoeren 30 van omhulmateriaal kan gas dat zich in de uitsparing 10 bevindt de uitsparing verlaten om door de doorvoeren 9 te stromen. De afmetingen van de doorvoeren 9 zijn zo gekozen dat het omhulmateriaal dat in de uitsparing 10 wordt gebracht de uitsparing 10 niet zal verlaten door de 35 doorvoeren 9. In deze figuur is tevens een contactrand 11 zichtbaar waarmee het afwerkelement 5 afsteunt op een drager 2. Voor bevestiging van het afdekelement 5 op de 1005780 7 drager 2 kan deze contactrand 11 bijvoorbeeld van een lijmlaag worden voorzien.

Fig. 3 toont een alternatief afdekelement 12 waarbij contactpennen 13 zijn aangebracht op de contactrand 11.

5 Deze contactpennen 13 kunnen samenwerken met uitsparingen 14 die daartoe in een drager 15 zijn aangebracht. Aldus kan een nauwkeurige positionering van het afdekelement 12 ten opzichte van de drager 15 worden verkregen. In deze figuur is eveneens schematisch een component 3 10 aangegeven. De component 3 vormt zich na plaatsing van het afdekelement 12 op de drager 15 in de uitsparing 10.

Fig. 4a toont een afdekelement 16 met aangevormde koelribben 17. De koelribben 17 vergroten het warmteuitwisselend oppervlak van het afdekelement 16 15 waardoor eventuele warmteontwikkeling in een afgedekte electronische component sneller kan worden afgevoerd dan wanneer het afdekelement 16 niet is voorzien van de koelribben 17. Het afdekelement 16 omvat tevens een toevoeropening 18 voor de toevoer van omhulmateriaal.

20 Fig. 4b toont een dwarsdoorsnede door het afdekelement 16 waarin duidelijk zichtbaar is dat de ribben 17 aan de bovenzijde van het afdekelement 16 zijn aangebracht. Het afdekelement 16 kan geheel uit een kunststof worden vervaardigd maar het is bijvoorbeeld ook 25 mogelijk de ribben 17 uit te voeren als inserts van een ander materiaal dan de onderzijde 19 van het afdekelement 16. Een andere mogelijkheid is het gehele afdekelement 16 te vervaardigen uit een metaal zoals bijvoorbeeld gietaluminium. Weer een andere mogelijkheid is een 30 electrische koelventilator te integreren met het afdekelement 16. Ook op deze wijze kan het koelvermogen van het afdekelement 16 worden vergroot.

***** 1005780

Claims

1. Werkwijze voor het omhullen van electronische componenten bevestigd op een drager, zoals bijvoorbeeld een leadframe, printed circuit board, substraat of film, omvattende achtereenvolgens de stappen: 5 a) het zodanig op een drager bevestigen van een, van een uitsparing voorzien, afdekelement dat de uitsparing ten minste één electronische component opneemt, b) het in de uitsparing spuiten van een uithardend omhulmateriaal waarbij terf’minste een deel van de zich in 10 de uitsparing bevindende gassen door ten minste één daartoe in het afdekelement aangebrachte ontluchtingsopening de uitsparing verlaat, en c) het uitharden van het omhulmateriaal in de uitsparing.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, waarbij het 15 tijdens stap a bevestigen van het afdekelement op de drager ten minste gedeeltelijk geschiedt door ten minste één uitkragend afdekelementdeel in een daartoe aangebrachte opening in de drager te steken.

3. Werkwijze volgens conclusie 1 of 2, waarbij het 20 tijdens stap a bevestigen van het afdekelement op de drager ten minste gedeeltelijk geschiedt door een lijnverbinding tot stand te brengen.

4. Afdekelement voor het omhullen van electronische componenten bevestigd op een drager, zoals bijvoorbeeld 25 een leadframe, printed circuit board, substraat of film, bestaande uit een in hoofdzaak vormvast object met een aan de buitenzijde grenzende uitsparing voor opname van de electronische component, een de uitsparing omgevende contactrand voor aansluiting op de drager, en ten minste 30 één op de uitsparing aansluitende vulopening voor doorlating van omhulmateriaal, waarbij in het 1005780 afdekelement ten minste één extra doorvoer is aangebracht voor het doorlaten van een zich in de uitsparing bevindend gas.

5. Afdekelement voor het omhullen van electronische 5 componenten bevestigd op een drager, zoals bijvoorbeeld een leadframe, printed circuit board, substraat of film, bestaande uit een in hoofdzaak vormvast object met een aan de buitenzijde grenzende uitsparing voor opname van de electronische component, een de uitsparing omgevende 10 contactrand voor aansluiting op de drager, en ten minste één op de uitsparing aansluitende vulopening voor doorlating van omhulmateriaal, waarbij de van de uitsparing afgekeerde zijde van de vulopening op zodanige wijze aansluit op een buitenwandoppervlak van het 15 afdekelement dat een deel van het afdekelement uitkraagt tot boven het vlak door de vulopening.

6. Afdekelement volgens conclusie 5, waarbij het buitenwandoppervlak waarop de vulopening aansluit wordt omgeven door een boven dit oppervlak uitkragende rand.

7. Afdekelement volgens conclusie 5 of 6, waarbij in het afdekelement ten minste één extra doorvoer is aangebracht voor het doorlaten van een zich in de uitsparing bevindend gas.

8. Afdekelement volgens één der conclusies 4-7, 25 waarbij het afdekelement is voorzien van koelvermogen vergrotende maatregelen zoals bijvoorbeeld ten minste één uitkragende koelrib of een electrische koelventilator.

9. Omhulde electronische component bevestigd op een drager, waarbij op de drager een afdekelement volgens één 30 der conclusies 4-8 is bevestigd, zodanig dat de electronische component door het afdekelement is omgeven.

***** 10 0 5 7 8 C