专利名称：用调节气体封装电子元件的方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种根据权利要求1序言中所述的在一模具中封装电子元件的方法。本发明也涉及一种用根据权利要求12序言中所述封装材料来封装电子元件的装置，所述电子元件尤其是一种半导体。
背景技术：
电子元件的封装，例如尤其是半导体线路，被大量的应用。该电子元件于此通常被安装在一承载架(“引线架(leadframe)”、“基板(board)”)上，这种承载架被夹固在模具的部件之间，这样就环绕着安装在承载架上的电子元件而形成一模腔。在这里一个很重要的考虑就是在封装材料的加工期间为了防止对封装产品的损坏及对模具的污染，模具与封装材料必须保持有限的粘附力。为限制封装材料和模具之间的粘附程度，这里有多种解决方案。可利用由箔材制成的片层来分离封装材料和模具。这种解决方案是昂贵的且不可能用于所有模具装置。另一种解决方案目前已经大量的使用，就是给模具部件任意局部提供一特殊的涂层(例如一种增强浓度的Cr和/或TiN涂层)，所述涂层可任意地与所应用的临时涂层(例如一种蜡层)的组合。在开始使用前或停用一段时间后，模具部件实际上通过一些封装模型运转的作用来首先调节，这样在这些封装模型的运转期间调节材料从封装材料离开(暂时)而涂敷到一模具部件上。当在连续封装作业期间，封装材料和模具部件之间不被期望的粘附力会增长，通常的选择是拿开模具部件或产品部件一段时间，然后在较长期间用一种特殊的清洁材料(例如三聚氰胺)来清洁模具部件。目前用于限制封装材料和模具部件之间粘附力的解决方案，正如序言中所描述的方法和装置，即那种不理想的粘附力仍然可发展为较高的数值，在使用期间粘附力的增长过程不能完全被预知和理解，模具部件在部分时间里是不能用的且会产生产品损耗。
日本专利JP 03 281210描述了一种用树脂封装电子材料的方法，其中封装过程发生在一种惰性气体环境下。这样有可能防止空气完全占据封装材料及存在有凹口或裂纹部分的模具腔室的表面。氮气在这里尤其适用。
发明内容
本发明的目的是为了提供一种在模具中封装电子材料的改进的方法及装置，该问题起于模具和封装材料之间的粘附力能够被限制。
本发明为此目的提供了一种如权利要求1所述的方法。这种施用调节气体的方法有着出乎意料的有利效果，就是采用在封装材料上施加一脱模气压这样一简单措施而实现成倍的效果。首先使模腔与调节气体接触，这样使封装材料和模具部件之间的粘附力显著地减少成为可能。一种对于大气氧气含量相对减少的调节气体(或者低氧调节气体)可以理解为一种氧气容量少于20.9％的气体，优选地容量少于15％或者甚至更优选地氧气容量少于10％。其他气体的例子是指常用的惰性气体，例如或多或少的氮气。气体的供给是一非常简单的操作，能够通过简单的装置可以实现，而且也可以是简单的机械化或自动化。相反地，通过还原气体(reducing gas)(其中氧气被约束)也可以带来非常有利的效果。测试期间氮气和还原气体(可任意选的组合)两种都可用作调节气体，对降低封装材料与模具表面的附粘程度(也可表示为每单元区域的解压力)取得了非常有利的结果。在一TiN作为模具涂层及氮气作为调节气体的实验中粘附程度可降低至超过95％。根据本发明现在采取有利的供应调节气体，因此第二个效果优势也被实现。通过供给调节气体这种特殊的方法也可以实现施加在封装电子元件上的一脱模力。这种调节气体因而能够被导入/压入封装材料和模腔之间。这样简化了从模腔内释放封装材料。一种额外的益处于此是该脱模力能够被应用到很大面积上。
封装过程也可以在一种充满调节气体的环境下被实现。因而使单独模部分或模部件差不多保持在恒定的仅具有有限调节气体的环境下是可能的，即，依靠调节进一步优化了理想的降低粘附力的效果。
为了增加调节气体和模具部件之间的接触率，如调节气体流动沿着至少形成模腔的模具表面的一部分而被引导也是很有利的。
这种气压能够与很多的传统释放方法有利地结合，因此封装材料为了施加脱模力的目的至少局部也可为机械接合。这里可以设想为顶杆(ejector pins)、可选择地提供带附加锚的导向条带等等。显然，将传统的脱模装置与气压相结合将产生非常大的脱模力。
气压在封装电子元件朝向模具部件的侧边和成形(shape-defining)模具部件之间发展是有利的方式。封装电子元件朝向模具部件的侧边因而能作为前波而从成形模具部件中释脱。
该调节气体也可在其被引入与封装电子元件和模腔接触之前预热，这是为了防止热电冲击(thermo-shock)和/或防止模腔/模具和/或电子封装元件不必要的冷却。为了进一步限制气体耗费量，理想的是完全释放封装电子元件朝向模具部件的侧边后减少气压。
本发明也提供一种根据权利要求12所述的用封装材料封装电子元件的装置。这样一带外溢口的装置被安置在模腔/模具部件的一接触边，采取这样的方式能取得有利的效果，尤其适用于封装电子元件安装在一承载架上。模腔或模具部件通常具有一接受诸如承载架的空间。值得注意的是使用时通常至少有两部分，但也可选择地超过两种相互替换的模具部件制成。该装置通常也提供一用于相互替换模具部件的驱动装置，通常为一电子马达，可选择地附加用于施加附加脱模力到封装电子元件使其释放的机械排放装置。用于供给调节气体的特殊装置，如有商业利用价值的装置，能被设想为现存的可变化的设备。根据本发明上述的装置进一步的优点还在于所述方法中形成本发明所述部件制造上的优势。
还是在另一可变实施例中，模具部件被一个屏围起来。为形成一局部气体环境的目的，带这样一个屏的腔室可至少部分由气封装形成，该环境环绕模具部件因而使其不同于正常的大气环境。
在另一可变实施例中，模具部件由单一的材料组成。也就是说，一种在先前技术中为防止封装材料粘附而需要的特殊涂层已不是必要的。这种涂层，例如一种被用在模具部件表面上的以镍为基础的涂层(例如NiCrN)，这种涂层的应用导致了模具部件在成本价格上实质性的增长。而根据本发明这种涂层不再需要。
还是在另一可变实施例中，供给调节气体的装置连接到一模具部件的模腔上。于此另外的优点是调节气体被直接引入到能带来理想调节效果的位置。供给装置可例示性地连接到邻近模腔的一通气孔和/或一接触表面上。另外的优点已经在上面提及过，也是应用气压到一结构简单的装置，此时传统的脱膜装置需求的机械方式中模具部件具有大的结构尺寸。顶杆在这里必须被完整地作用到模具部件中因此封装材料不能在诸如顶杆和剩余的模具部件之间渗透。理想地提供一具有可替换的闭合元件的外溢口使气体调节流动，因此能防止供应气体的污染。
在一优选的可变实施例中，外溢口位于模腔的同侧，封装材料从此口流入到模腔。这种封装因此能够从模腔进给端被“剥离”。该装置可额外提供至少一个机械排放装置。
还有一优点是提供一具有加热装置的气体供应装置，这样可防止不期望的在气体供应过程中模具部件被冷却。
附图简述根据下面附图所示非限制的例示性实施例，本发明将被进一步阐明。其中
图1为根据本发明提供的具有调节气体供应装置的封装装置的横截面示意图，图2为根据本发明所述封装装置的一可变实施例的横截面示意图，及图3为根据本发明所述封装装置第二可变实施例一部分的横截面示意图，尤其是具有一所谓的可变顶部边缘。
具体实施例方式
图1示出了一具有下端模部分2的封装装置1，该下端模部分相对于上端模部分3是可被替换的，如箭头P1所示。为形成一壳体在上端模部分3很清楚的左侧具有一模腔4，在该图中没有示出，该壳体是用封装材料5来制造的。在下端模部分2设置一凹口6，一具有电子元件12的承载架被放置于其上。如箭头P2所示封装材料5能够通过一可替换柱塞7作用到模腔4。凹入进上端模部分3的是可选择的可封闭通道14，通道14连接到模腔4。通过通道14调节气体被直接输入到模腔4内并且为使封装材料5从模腔4的接触侧8释放而同时施加(至少是部分地作用)一作用力到封装材料5上。
图2示出了一放置了一承载架21的封装装置20，在承载架21上封装材料5形成一壳体22。也示出了一移动装置23，它通过放置在输送通道内的封装材料5加工形成。该移动装置23通常在承载架21的后续过程中被分离。如图1中所示作为可选择通道14(或另附加的通道14)，用于供应调节气体的供应通道16也能连接到上端模部分3接触侧15的一个位置处，这样调节气体可对着移动装置23而吹气(blown)。模具部件2，3之间的空间还可通过如箭头P4所示的可替换的屏板24和一个第2屏板25来界定。由于屏装置24，25的作用，使保持模部件2，3之间的气体环境和外界环境的不同成为可能。
图3示出了一由大部分相互可替换元件集成的具有下端模部分32的封装装置30的一部分。一承载架34被紧压在一支撑体32和一边缘部件33之间，这些部件可相互替代因此封装材料35能够被供给到边缘部件33的顶侧上。使用边缘部件33的一个好处是承载架34的边缘区域能保持封装材料35的自由。一旦封装材料35至少部分加工，模具部件31，32就可以被移开(例如为少于一毫米的十分之一的小距离d，更具体地如0.5mm)。通过移开模具部件31，32，一用于输送调节气体的供给通道36同时被打开，结果如箭头P5所示调节气体被供给。调节气体于此渗透到由封装材料35构成的腔室和在上端模部分32的接触边37内的一模腔38之间。调节气体在这里满足双重的作用气压将施加一脱模力(比如一前波)到封装材料上，由此可容易地从模腔38释脱封装材料35，并且调节气体此外用一种非常特殊的方式与上端模部分32的接触边37相接触，由此气体能够以有效的方式实现它的调节作用。从模腔38中释脱封装材料35能通过移动支撑件32和边缘部件33一定距离来开启。
权利要求
1.一种在模具中封装电子元件的方法，该方法的处理步骤包括A)将用于封装的电子元件置入一模腔内，及B)将封装材料进给到模腔中，其中，形成模腔的模具表面的至少一部分与调节气体接触，该调节气体包含相对于大气浓度降低的氧气，其特征在于在封装材料从模腔中释放的期间至少一部分调节气体被导入到模腔内，这样通过调节气体将一释放气压施加到封装材料上。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于在模腔内的封装材料至少部分固化后，调节气体被导入封装材料和形成模腔的模具表面之间。
3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于一调节气流沿着形成模腔的模具表面的至少一部分被导引。
4.如前面任一权利要求所述的方法，其特征在于使形成模腔的模具表面与惰性调节气体相接触。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于使形成模腔的模具表面与作为调节气体的氮气相接触。
6.如前面任一权利要求所述的方法，其特征在于使形成模腔的模具表面与一还原气体相接触。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于在释脱期间，为施加一脱模力的目的，封装材料也可被机械接合。
8.如前面任一权利要求所述的方法，其特征在于封装材料的释放通过移动电子元件支撑件和同样是模具部件的一边缘部件一定距离来开启。
9.如前面任一权利要求所述的方法，其特征在于气压在封装电子元件朝向模具部件的一侧边和成形模具部件之间发展。
10.如前面任一权利要求所述的方法，其特征在于封装的电子元件朝向模具部件的侧边作为波前从成形模具部件中被释脱。
11.如前面任一权利要求中所述的方法，其特征在于气压由一加热的气体产生。
12.如前面任一权利要求所述的方法，其特征在于封装的电子元件朝向模具部件的侧边完全释脱后气压降低。
13.一种用封装材料来封装电子元件的装置，所述电子元件尤其是一种半导体，包括-至少两个共同作用的模具部件，它们在一模塑位置和一打开位置之间可相互替换，在该模塑位置，模具部件各占据一个位置用来形成至少一接收电子元件的模腔，在该打开位置，模具部件位于彼此之间超过封装位置的一较大距离处，-用于将封装材料送给到模腔的进给装置，及-用于供给相对外界大气氧气浓度降低的调节气体的装置，其特征在于用于提供调节气体的供给装置连接到至少一个模具部件的一接触侧上。
14.如权利要求13所述的封装装置，其特征在于调节气体的供给装置连接到一模具部件的一模腔上。
15.如权利要求13或14所述的封装装置，其特征在于调节气体的供给装置连接到模腔的一通气孔上。
16.如权利要求13-15中任一所述的封装装置，其特征在于调节气体的供给装置连接到一邻近模腔的接触表面。
17.如权利要求13-16任一所述的封装装置，其特征在于调节气体的供给装置连接到一具有可替换闭合元件的模具部件上。
18.如权利要求13-17任一所述的封装装置，其特征在于调节气体的供给装置的连接位于与模腔的封装材料被进给到模腔内一侧的同一侧。
19.如权利要求13-18任一所述的封装装置，其特征在于该装置也具有至少一个机械排放装置。
20.如权利要求13-19任一所述的封装装置，其特征在于供应调节气体的装置具有加热装置。
全文摘要
本发明涉及一种用于在模具(2、3)中封装电子元件的方法，该方法的处理步骤包括A)将用于封装的电子元件(12)置入一模腔(4)内，B)将封装材料(5)进给到模腔(4)中，其中，至少形成模腔(4)的模具表面(8)的一部分与调节气体接触，该调节气体包含相对于大气浓度降低的氧气。本装置也涉及一种用封装材料来封装电子元件(12)的装置，所述电子元件尤其是一种半导体。
文档编号B29C33/70GK101018658SQ200580030906
公开日2007年8月15日 申请日期2005年7月14日 优先权日2004年7月16日
发明者H·J·B·彼得斯, A·T·J·赖梅尔, F·B·A·德弗里斯, J·L·G·M·芬罗伊 申请人:菲科公司