NL8501268A

NL8501268A - METHOD AND APPARATUS FOR COLD SPRAY TRANSFER FORMING

Info

Publication number: NL8501268A
Application number: NL8501268A
Authority: NL
Original assignee: Asm Fico Tooling
Priority date: 1984-07-06
Filing date: 1985-05-03
Publication date: 1986-02-03
Also published as: GB2161107A; JPS6120718A; FR2567064A1; DE3524161A1; GB8508320D0; GB2161107B; JPS6315892B2

Description

*, N.0. 33.100*, N.0. 33,100

Korte aanduiding: Werkwijze en inrichting voor het met koud spuitkanaal transf er-vormen.Short designation: Method and device for transfer molding with cold spray channel.

De onderhavige uitvinding heeft in het algemeen betrekking op het transfer-vormen van meervoudige kunststof voorwerpen en meer in het bijzonder op het transfer-vormen van meervoudige met kunststof omhulde halfgeleiderinrichtingen.The present invention generally relates to the transfer molding of multiple plastic articles and more particularly to the transfer molding of multiple plastic-coated semiconductor devices.

5 Bij het transfer-vormen van een veelheid van kunststof inrichtingen in een veelvoud van holten bevattende metallische vorm, is het volgens de stand der techniek gebruikelijk om in een van vele holten voorziene metallische vorm te voorzien, omvattende gescheiden boven en beneden vormdelen omvattende een veelheid van 10 holten voor de te vormen voorwerpen alsmede een veelheid van spuit-kanalen omvattende een verdeelstelsel voor het toevoeren van het vorm-mengsel naar elk van de afzonderlijke holten. De spuitkanalen eindigen typisch in een gemeenschappelijk uitloop of poortgebied gebruikt cm het kunststof vormmengsel aan een veelheid van holten toe te voeren. De 15 boven en beneden vormhelften worden in een pers samengehouden, en het samenstel wordt zo verwarmd dat het vormmateriaal uit zal harden. Het kunststof vormmateriaal, dat normaliter in poedervorm aanwezig is, wordt samengedrukt of tot bolletjes gemaakt zodat het voorbehandeld kan worden in een deel van het vormsamenstel cm het in vloeibare of half-20 vloeibare vorm te brengen. Een plunjer wordt gebruikt om het verwarmde vonrmengsel onder zeer geringe druk in het spuitkanaalstelsel van de vorm te brengen voor verdeling naar elk van de veelheid van holten van het voorwerp in de vorm met vele holten.In the transfer molding of a plurality of plastic devices into a plurality of cavities containing metallic form, it is common in the prior art to provide a multi-cavity metallic shape, comprising separate top and bottom moldings comprising a plurality of of cavities for the articles to be molded as well as a plurality of sprues comprising a distribution system for feeding the molding mixture to each of the individual cavities. The sprues typically terminate in a common spout or port area used to supply the plastic molding mixture to a plurality of cavities. The top and bottom mold halves are held together in a press, and the assembly is heated so that the mold material will set. The plastic molding material, which is normally present in powder form, is compressed or spherical so that it can be pretreated in part of the molding assembly to bring it into liquid or semi-liquid form. A plunger is used to introduce the heated spark mixture into the mold aerosol system at very low pressure for distribution to each of the plurality of cavities of the multi-cavity article.

Een van de nadelen van het soort transfer-vormstelsel 25 dat hierboven beschreven is is het feit dat het vormmengsel tot bolletjes genaakt moet worden met een afmeting passend bij het volume van de holten en spuitkanalen in de te gebruiken vorm. De ontstane, vaak tamelijk grote prop kunststofvormmengsel kan dan een wezenlijke tijd voor voorverwarmen vereisen. Aangezien de spuitkanalen zich in de 30 vormhelften bevinden samen met de holten van de voorwerpen, zetten of harden de verwarmde vormhelften eveneens het kunststofvormmengsel in de holten uit alsmede de holten voor de voorwerpen. Dit kan een wezenlijke verspilling van kunststof veroorzaken afhankelijk van de onderlinge volumina in de spuitkanalen en de holten voor de voorwerpen. Omdat het 35 stelsel bovendien het voortdurend toevoeren van vormmengsel niet toelaat, wordt de omvang van de productie beperkt door de aard van »► "·» 7* £ f*One of the drawbacks of the type of transfer molding system 25 described above is the fact that the molding mixture must be pelleted to a size appropriate to the volume of the cavities and spouts in the mold to be used. The resulting, often rather large, plug of plastic molding mixture may then require a considerable time for preheating. Since the sprues are located in the mold halves together with the cavities of the articles, the heated mold halves also expand or cure the plastic molding mixture in the cavities as well as the cavities for the articles. This can cause a substantial waste of plastic depending on the mutual volumes in the nozzles and the cavities for the objects. In addition, since the system does not allow the continuous feeding of molding mixture, the volume of production is limited by the nature of »►" · »7 * £ f *

v ; i y h Hv; i y h H

·.> _/ xj 3 » '* 2 het bedrijf. Daarom bestaat behoefte cm in een werkwijze en vormorganen te voorzien, die het voortdurend toevoeren van vormmengsel mogelijk maken, bij voorkeur uit poedervorm, voor het transfer-vormen van een veelheid van kleine voorwerpen in een verwarmde verscheidene holten 5 omvattende vorm.·.> _ / Xj 3 »'* 2 the company. Therefore, there is a need to provide a method and molding means that allow the continuous feeding of molding mixture, preferably of powder form, for transfer molding a plurality of small objects into a heated multi-cavity mold.

In overeenstemming met een uitvoering van de onderhavige uitvinding is het een doeleinde van de onderhavige uitvinding cm in een verbeterde» werkwijze en inrichting te voorzien voor het transfer-vormen van kleine voorwerpen.In accordance with an embodiment of the present invention, it is an object of the present invention to provide an improved method and apparatus for transferring small objects.

10 Het is een ander doeleinde van de onderhavige uit vinding om in een verbeterde vorminrichting en werkwijze te voorzien voor het transfer-vormen van half-geleider electronische inrichtingen en geïntegreerde schakelingen.It is another object of the present invention to provide an improved molding device and method for transfer molding semiconductor electronic devices and integrated circuits.

Het is een verder doeleinde van de onderhavige 15 uitvinding cm in een verbeterde werkwijze en vorminrichting te voorzien cm het in hoofdzaak voortdurend toevoeren van kunststofvormmengsel in een verscheidene holten omvattende vorm mogelijk te maken.It is a further object of the present invention to provide an improved method and molding device to enable the substantially continuous feeding of plastic molding mixture into a multi-cavity mold.

Het is bovendien een ander doeleinde van de onderhavige uitvinding cm in een verbeterde werkwijze en vorminrichting te 20 voorzien cm de noodzaak van het tot bolletjes maken van het kunststof-vormmengsel overbodig te maken.Moreover, it is another object of the present invention to provide an improved method and molding apparatus to obviate the need to pelletize the plastic molding mixture.

In overeenstemming met een voorkeursuitvoering van de onderhavige uitvinding zijn de spuitkanaaldelen van de vorm met verscheidene holten thermisch geïsoleerd van de metallische vormholten 25 cm de toevoer van een stroom vormverbinding rechtstreeks in de poort-delen van de vorm mogelijk te maken zonder het uitharden van de kunststof in het spuitkanaaldeel van de vorm.In accordance with a preferred embodiment of the present invention, the multiple cavity molded die sections are thermally insulated from the metallic mold cavities to allow the supply of a flow of molding compound directly into the mold port portions without curing the plastic in the nozzle section of the mold.

Volgens een andere uitvoering van deze uitvinding wordt in het koelen voor het spuitkanaaldeel van het vormstelsel voor-30 zien om het uitharden van het kunststofvormmengsel in het spuitkanaaldeel te beletten.According to another embodiment of this invention, cooling for the nozzle section of the molding system is provided to prevent curing of the plastic molding mixture in the nozzle section.

Volgens een andere uitvoering van de onderhavige uitvinding wordt het kunststofvormmengsel voldoende koud via spuit-kanalen verdeeld om uitharden van het materiaal te beletten totdat dit 35 het uitloop/poortdeel van het vormstelstel bereikt, waar een plunjer en plaatselijke verwarming aanwezig zijn can vloeibaar vormmengsel onder druk aan de vormholten toe te voeren.According to another embodiment of the present invention, the plastic molding mixture is sprayed cold enough to prevent curing of the material until it reaches the spout / port portion of the molding assembly where a plunger and local heating can be provided under liquid molding mixture under pressure to the mold cavities.

Voorgaande en andere doeleinden, kenmerken en voordelen van deze uitvinding zullen duidelijk worden uit de onderstaande 850 1 2 68 3 * · · * meer gedetailleerde beschrijving van de voorkeursuitvoeringen van de uitvinding zoals getoond in de bijgaande tekening waarin:The foregoing and other objects, features and advantages of this invention will become apparent from the following 850 1 2 68 3 * · · * more detailed description of the preferred embodiments of the invention as shown in the accompanying drawing in which:

Figuur 1 een dwarsdoorsnede aanzicht is van de vorm-holten en het koude spuitkanaalstelsel van een stilstaande vorm-5 inrichting volgens de onderhavige uitvinding enFigure 1 is a cross-sectional view of the mold cavities and cold runner system of a stationary mold device according to the present invention and

Figuur 2 een dwarsdoorsnede aanzicht is van een vorm-inrichting met koud spuitkanaal bevattende een plunjer voor gebruik bij een stelsel waar vormdelen overgebracht worden in en uit een vorm-station met een half-continu proces.Figure 2 is a cross-sectional view of a cold spray molding apparatus containing a plunger for use in a system where moldings are transferred into and out of a forming station by a semi-continuous process.

10 In figuur 1 is een bovenhelft 4 (en de benedenhelft 2) van een vorm afgebeeld geschikt voor de vorming van met inbrengsel gevormde half-geleider electronische behuizingen omvattende geleider-frames 8 gedeeltelijk cmgeven door kunststof lichamen 6. De vorm scheidt langs de deellijn tussen bovenvormdeel 4 en benedenvormdeel 2 cm het 15 uitnemen van de gerede kunststof voorwerpen mogelijk te maken. Beide vormhelften zijn gevormd van een thermisch geleidend metallisch materiaal, zoals roestvast-staal. Boven bovenvormdeel 4 zijn verdere metallische organen 10 en 12 aanwezig die deel uitmaken van een spuitkanaal 20 voor het toevoeren van het kunststofvormmengsel naar de 20 geleiderframeholten van de vorm. Het verticale deel van het spuitkanaal 20 wordt gevormd door een blok 15 met een tapse opening. De spuit-kanaalblokken 10 en 12 omvatten talrijke spuitkanalen 20 cm in een veelheid van holten in het blok met holten te voorzien. Elk van de veelheid van spuitkanalen 20 wordt voorzien uit een in het midden 25 liggend reservoir kunststofvormmateriaal.Figure 1 shows an upper half 4 (and the lower half 2) of a mold suitable for forming insert-molded semiconductor electronic housings comprising conductor frames 8 partially enclosed by plastic bodies 6. The mold separates along the dividing line between top mold part 4 and bottom mold part 2 cm to enable the removal of the finished plastic objects. Both mold halves are formed from a thermally conductive metallic material, such as stainless steel. Above top mold part 4, further metallic members 10 and 12 are provided which form part of a spout 20 for supplying the plastic mold mixture to the guide frame cavities of the mold. The vertical part of the spray channel 20 is formed by a block 15 with a tapered opening. The sprue blocks 10 and 12 include numerous sprues 20 cm to provide a plurality of cavities in the cavity block. Each of the plurality of sprues 20 is provided from a center 25 plastic mold container.

Elk spuitkanaal 20 is geïsoleerd van de boven en beneden vormdelen 4 en 2 door thermisch isolerend materiaal om de temperatuur van het spuitkanaal op niet meer dan 80°C te houden terwijl de boven en beneden vormdelen tot ongeveer 170°C verwarmd worden. Eten 30 ingebracht verwarmingselement 18 voorziet in een warme punt cm de temperatuur in het uitloop/poortgebied op ongeveer 185°C te houden om het verwarmen van het kunststofvormmengsel in de delen van de stroom net voor de inlaat van de vormholten, die het ingebrachte geleider-frames 8 bevatten, te vergemakkelijken. Doorgang 16 maakt de doorgang 35 van koelmiddel mogelijk om openingsblok 15 op een voldoende lage temperatuur te houden cm het in vloeibare toestand geraken en/of uitharden van de stroom vormmengsel in het spuitkanaal 20 te beletten. De deellijn tussen de spuitkanaalblokdelen 10 en 12 stelt deze in staat gescheiden te worden om indien noodzakelijk het spuitkanaal te j* — λ ^ o % (5 “ Λ » * / i j 3 W y .v · “ v w 4 reinigen. Hetzij druk hetzij vacuüm kan bij de (niet afgebeelde) uiteinden van het horizontale deel van het kanaal 20 opgebracht worden, zodat het kunststofvormmengsel aan de vormholten toegevoerd kan worden bij het begin van de vormkringloop en de overmaat onttrokken kan worden 5 nadat de holten gevuld zijn met in vloeibare toestand gebracht materiaal.Each runner 20 is insulated from the top and bottom moldings 4 and 2 by thermally insulating material to maintain the temperature of the runner at no more than 80 ° C while the top and bottom moldings are heated to about 170 ° C. The heating element 18 introduced into the heating element 18 provides a hot point to maintain the temperature in the spout / port region at about 185 ° C to heat the plastic molding mixture in the parts of the stream just before the inlet of the mold cavities, which the introduced conductor- frames 8 to facilitate. Passage 16 allows the passage of coolant 35 to keep opening block 15 at a sufficiently low temperature to prevent the liquid state and / or hardening of the flow of molding mixture into the runner 20. The dividing line between the nozzle block sections 10 and 12 allows them to be separated to clean the nozzle if necessary * * λ ^ o% (5 “Λ» * / ij 3 W y .v · “vw 4. Either press either vacuum can be applied at the ends (not shown) of the horizontal part of the channel 20, so that the plastic molding mixture can be supplied to the mold cavities at the beginning of the molding cycle and the excess can be withdrawn after the cavities have been filled with liquid brought material.

In figuur 2 is in doorsnede een deel van een vorm-• inrichting afgebeeld overeenkomstig aan die getoond in figuur 1. Boven en beneden vormhelften 4 en 2 hebben meervoudige holten voor de vorming 10 van lichamen 6 cm metallische inbrengdelen 8. Spuitkanaalblokdelen 10 en 12 van de vorminrichting bevatten een spuitkanaal 20 voor het voorzien in een stroom kunststofvormmengsel naar de vormholten. De vorminrichting in figuur 2 verschilt van die in figuur 1 doordat het spuitkanaalblokdeel 10 op een lagere temperatuur gehouden wordt dan 15 bovenvorm 4 door de aanwezigheid van zowel isolatiemateriaal 14 als doorgangen 16 voor de stroom van een koelmiddel. Op deze wijze kan het spuitkanaalblok op ongeveer 80°C gehouden worden, terwijl het blok met holten op ongeveer 170°C gehouden wordt gedurende een veel langere tijd dan bij de inrichting volgens figuur 1. Bij gevolg kan een bijna auto-20 matisch of continu vormproces verwezenlijkt worden door het verwijderen van slechts het benedendeel 2 van het blok net holten samen net de gevormde voorwerpen nadat elke transfer-kringloop voltooid is. Het spuitkanaalblok blijft koel en plunjer 16A belet in de naar beneden gebrachte stand daarvan doorgang van kunststofmateriaal door de 25 opening. Nadat het beneden blokdeel 2 met holten vervangen is, wordt plunjer 16 naar boven gebracht en opnieuw naar beneden gebracht cm de gewenste hoeveelheid kunststofmateriaal in het blok met holten te drijven, waar het verwarmd wordt en in vloeibare toestand gebracht wordt door een warm puntelement 18, dat bij ongeveer 185°C gehouden 30 wordt. De plunjer 16, die kunststof ring/puntdelen 17 crnvat, ligt in de opening on hoge druk tijdens het uitharddeel van de kringloop te handhaven.Figure 2 is a sectional view of a part of a molding device similar to that shown in Figure 1. Top and bottom mold halves 4 and 2 have multiple cavities for forming bodies 6 cm metallic insertion parts 8. Spray channel block parts 10 and 12 of the molding device includes a runner 20 for providing a flow of plastic molding mixture to the mold cavities. The molding device in Figure 2 differs from that in Figure 1 in that the runner block portion 10 is maintained at a lower temperature than top mold 4 due to the presence of both insulating material 14 and coolant flow passages 16. In this way, the runner block can be kept at about 80 ° C, while the cavity block is kept at about 170 ° C for a much longer time than with the device of Figure 1. As a result, an almost automatic or continuous molding process is accomplished by removing only the lower part 2 of the block with cavities together with the molded articles after each transfer cycle is completed. The runner block remains cool, and plunger 16A in its lowered position prevents passage of plastic material through the opening. After the lower block portion 2 with cavities has been replaced, plunger 16 is raised and lowered again to drive the desired amount of plastic material into the cavity block where it is heated and brought into a liquid state by a hot tip element 18, which is kept at about 185 ° C. The plunger 16, which contains plastic ring / tip parts 17, lies in the opening to maintain high pressure during the curing part of the cycle.

Met de inrichting die hetzij in figuur 1 hetzij in figuur 2 getoond is, houdt het isolatie- en/of koelmiddel de tempera-35 tuur van het spuitkanaal voldoende laag zodat geen uitharden plaats vindt in het spuitkanaalblok. Het is eveneens mogelijk cm de temperatuur van het spuitkanaalblok voldoende laag te houden zodat er in hoofdzaak geen smelten van het kunststofmateriaal plaats vindt, in welk geval de toevoer niet in bolletjesvorm gebracht kunststofvormmengsel 33 C 1 2 6 8 5 kan zijn.With the device shown in either Figure 1 or Figure 2, the insulation and / or coolant maintains the temperature of the runner sufficiently low that no curing takes place in the runner block. It is also possible to keep the temperature of the runner block sufficiently low so that substantially no melting of the plastic material takes place, in which case the feed can be a non-spherical plastic molding mixture 33 C 1 2 6 8 5.

Hoewel de uitvinding in het bijzonder getooid en beschreven is aan de hand van voorkeursuitvoeringen daarvan, zal door degene bekwaam in de stand der techniek begrepen worden dat voorgaande 5 en andere wijzigingen in de vorm en detail uitgevoerd kunnen worden zonder buiten de gedachte en het bereik van de uitvinding te geraken.While the invention has been particularly exemplified and described in terms of preferred embodiments thereof, those skilled in the art will understand that the foregoing and other changes in form and detail may be made without departing from the scope and scope of the the invention.

85012388501238

Claims

1. Vorminrichting voor het transfer-vormen van een veelheid van kleine voorwerpen, in combinatie omvattende: een blok met holten omvattende een veelheid van vormholten gekenmerkt door 5 een spuitkanaalblok omvatten een veelheid van spuit- kanaalmiddelen voor het toevoeren van kunststofvormmateriaal aan de holten, en isolatiemiddelen tussen het spuitkanaalblok en het blok met holten om het spuitkanaalblok op een voldoende lage tempera-10 tuur te houden on uitharden van het kunststofvormmateriaal in het spuitkanaalblok te beletten.1. Molding device for transfer molding a plurality of small objects, in combination comprising: a cavity block comprising a plurality of mold cavities characterized by a runner block comprising a plurality of runner means for supplying plastic molding material to the cavities, and insulating means between the runner block and the cavity block to keep the runner block at a sufficiently low temperature to prevent curing of the plastic molding material in the runner block.

2. Vorminrichting volgens conclusie 1, gekenmerkt door koelmiddelen voor het spuitkanaalblok om uitharden van het kunststofvormmateriaal in het spuitkanaalblok te beletten.Molding device according to claim 1, characterized by cooling means for the nozzle block to prevent curing of the plastic molding material in the nozzle block.

3. Vorminrichting volgens conclusie 1, gekenmerkt door plaatselijke verwarmingsmiddelen binnen het blok met holten voor het verwarmen van het kunststofvormmateriaal voordat dit de holten binnentreedt.Molding device according to claim 1, characterized by local heating means within the cavity block for heating the plastic molding material before entering the cavities.

4. Vorminrichting volgens conclusie 1, gekenmerkt 20 door poortmiddelen voor elk van de holten voor het toelaten van het kunststofvormmateriaal aan de holten; en plunjermiddelen voor het toelaten van het kunststofvormmateriaal uit elk van de veelheid van spuitkanalen in de veelheid van vormholten en om het kunststofmateriaal onder hoge druk in de 25 holten te houden.Molding device according to claim 1, characterized by gate means for each of the cavities for admitting the plastic molding material to the cavities; and plunger means for admitting the plastic molding material from each of the plurality of nozzles into the plurality of mold cavities and for holding the plastic material in the cavities under high pressure.

5. Vorminrichting volgens conclusie 4, gekenmerkt door koelmiddelen cm de temperatuur in het spuitkanaalblok op een wezenlijk lagere waarde dan in het blok met holten te houden.Molding device according to claim 4, characterized by cooling means for keeping the temperature in the nozzle block at a substantially lower value than in the block with cavities.

6. Vorminrichting volgens conclusie 4, gekenmerkt 30 door plaatselijke verwarmingsmiddelen nabij de poortmiddelen voor het verwarmen van het kunststofvormmateriaal voor de doorgang daarvan in de vormholten.6. Molding device according to claim 4, characterized by local heating means near the gate means for heating the plastic molding material for its passage in the mold cavities.

7. Vorminrichting volgens conclusie 4, met het kenmerk, dat de plunjermiddelen afdichtmiddelen met kunststofpunt 35 omvatten. 8501268Molding device according to claim 4, characterized in that the plunger means comprise sealing means with plastic tip 35. 8501268

8. Vorminrichting volgens conclusie 5, met het kenmerk, dat het isolatiemiddel en het koelmiddel in hoofdzaak het uitharden van het kunststofmateriaal in het spuitkanaalmiddel beletten.Molding device according to claim 5, characterized in that the insulating agent and the coolant substantially prevent the curing of the plastic material in the runner means.

9. Vorminrichting volgens conclusie 5, met het 5 kenmerk, dat het isolatiemiddel en het koelmiddel in hoofdzaak het in vloeibare toestand geraken van het kunststofvormmateriaal in het spuitkanaalmiddel beletten.9. Molding device according to claim 5, characterized in that the insulating medium and the coolant substantially prevent the plastic molding material from getting into the runner medium in the liquid state.

10. Vorminrichting volgens conclusie 4, met het kenmerk, dat het blok met holten en het spuitkanaalblok afzonderlijke - 10 en losneembare organen omvatten.Molding device according to claim 4, characterized in that the cavity block and the runner block comprise separate and detachable members.

11. Werkwijze volgens één van de voorgaande conclusies voor het transfer-vormen van een veelheid van kleine voorwerpen in een veelvoud van holten in een verwarmd blok met holten, gekenmerkt door het toevoeren van kunststofvormmateriaal aan de holten door een veel- 15 heid van spuitkanalen in een spuitkanaalblok. terwijl de temperatuur van het spuitkanaalblok in hoofdzaak onder die van het blok met holten gehandhaafd wordt. x r-a -¾ Λ 1¾ ** .-1 - ·. :Method according to any of the preceding claims for transfer-molding a plurality of small objects into a plurality of cavities in a heated cavity block, characterized by supplying plastic molding material to the cavities through a plurality of nozzles in a nozzle block. while maintaining the temperature of the nozzle block substantially below that of the cavity block. x r-a -¾ Λ 1¾ **.-1 - ·. :