专利名称：用封装材料封装固定在托板上电子器件的装置和方法
技术领域：
本发明涉及一种封装电子器件的装置。本发明还涉及一种用封装 材料封装电子器件特别是封装固定在托板上半导体器件的方法。
背景技术：
封装固定在托板上电子器件是一种大规模运用的方法，特别用在 生产半导体器件方面。越来越强调在托板上应用低铅或者无铅的焊接
材料，这对环境的影响较小，但这具有这样的缺点，即必须在比含铅 焊接材料更高的温度下进行焊接。在托板随后必须使封装材料与焊接 材料分离的位置，这是一个缺点。为此， 一种解决方案是，在托板必须 保持无封装材料的位置，通过分离部件输送封装材料。特别是国际专 利申请PCT/NL00/00458公开这样一种方法。在该申请的方法和装置 中，采用托架部件，该部件可以在封装装置的模具部件之间移动，并 且可以利用该托架，将托板的边缘推压在其中一个模具部件上，由此 在托架部件的上面输送封装材料。由此提出的方法很有效，但是需要 很复杂的装置结构。因为在柱塞室(套筒)上存在负载，所以必须具 有充分牢固的构形，而且还必须为此安装位移机构。另外，在封装后 使托架部件位移到可以从封装装置中取出托板的位置时，在不希望损 失粘接力位置，托板和结合在托板上的封装材料实际上可能损失粘接 力(分层)。另一缺点是，先有技术装置只能用于封装位于柱塞室一侧 的电子器件。
发明内容
本发明的目的是提供一种装置和方法，这种装置和方法与先有技 术相比更为简单，采用这种装置和方法加上简单的技术便可以保持现 有的优点。
为此，本发明提供一种用封装材料封装电子器件特别是固定在托
板上半导体器件的装置，该装置包括两个配合的模具部件，该模具 部件可以在封装位置和打开位置之间彼此相对移动，在封装位置时， 该模具部件封闭在托板上，占据形成至少一个模腔的位置，在打开位
置时，该模具部件彼此分开的距离大于在封装位置的距离；输送机构， 用于使封装材料连接到至少 一 个凸出边缘， 一部分托板的接收空间位 于该凸出边缘的下面；其特征在于，该凸出边缘与其中一个模具部件 形成固定的组件， 一条形部件安装在该模具部件上，所述凸出边缘是 所述条形部件的一部分，该模具部件还接收托板的支承件，该托板可 相对于边缘移动，使得托板以可控的力推压在该凸出边缘上。
该装置是一种结构简单的装置。虽然可位移部件(支承件)仍然 必须装在具有凸出边缘的模具部件中，但是该部件和先有技术模具部 件中的位移部件相比不太严格，因为它不需要接触封装材料。位移支 承件和相关模具部件的结合具有空的过渡空间，因为封装材料流过凸 出边缘，流到托板上；该可位移支承件在这一阶段(封装材料流到板 上的位置，或者在更早，流道由液态封装材料覆盖时)不起任何作用。 采用提出的结构可以补偿不同托架厚度的可能变化。采用本发明的装 置不仅可以封装金属的引线框架和除其他以外由合成树脂和/或者陶 瓷形成的复合引线框架，而且还可以封装由薄金属片形成的引线框架。 与先有技术相比，另一个相应的优点是，可以显著降低不良分层的可 能性。本发明的再一优点是，它们能够将托架定位在模具部件上，然 后再将托板推压到凸出边缘，因为围绕支承件的模具部件的侧部是模 具部件的固定部分，由于其位置的稳定性，所以这一点与最精密的先 有技术不同，其定位更可靠。在优选的变型例中，该凸出边缘由装在模具部件上的条形部件形 成，该条形部件最好可拆卸地装在该模具部件上。这种条形部件制造 简单，成本也很有限。在可拆卸的变型例中，在磨损、损坏或者替换
模具(例如封装不同制品)时，可以更换一个条形部件或者多个条形 部件(当模具部件具有许多条形部件时)。应当注意到，该条形部件不
一定固定在模具部件上，而可以单独配置，相对定位模具部件和条形 部件，这已经给出足够多的相互连接形式。该条形部件还可以在许多 侧形成凸出边缘，由此可以在许多侧(例如在条形部件的两个相对) 同时放置托板和进行注射模制。
该位移支承件取决于其实施例，形成一侧的接收部分托板的空间。 该托板最后配置在可位移支承件上，该支承件通常伸到凸出边缘的下 面的位置，从而可以将托板卡在凸出边缘和支承件之间。
该装置最好还具有使托板沿支承件位移方向移动的脱模机构。在 输送封装材料和封装材料固化之后，这些脱模机构可以使托板相对于 凸出边缘移动(至少在增加位移支承件和突出边缘之间的相对距离 时)，使得可以在从凸出边缘到托板的过渡位置，断开封装材料的固化 浇道。因为在模具中发生浇道的断开(打浇口 )，所以封装材料还不一 定完全固化。在断开时，该封装材料例如仍处于一种"橡胶状态"，这 种状态对分离是有利的。另外，不需要另外的断开浇道的装置(打浇 口装置)。封装产品的另一种打浇口方法分两步。在第一打浇口步骤中， 例如使较厚的浇道在模具中断开，而在第二步骤中，在模具的外面断 开较小的小浇道。
在特别优选的实施例中，脱模机构由至少一个加压部件构成，该 加压部件配置在笫二模具部件中，可以在偏压作用下移动。该加压部 件连接于控制部件，该控制部件在模具部件紧合在一起时，将加压部 件推到加压部件不接触托板的位置。这种脱模机构不需要单独的驱动
器；这是因为模具部件的分开便起动脱模机构。该脱模机构在需要时， 可以压在托板或者注射模制在托板上封装部分(至少部分由凝固的封
装材料形成)上的任何要求位置。可位移支承件的驱动装置最好具有压力限制器，以便尽量增加由支承件作用在托板上的偏压力。由此可以准确控制支承件和凸出边缘之间的夹紧力，而不管托板的厚度(变化)。由此可以尽量降低由于施加过大卡紧力造成的托板和凸出边缘不适当结合的可能性和损坏托板的可能性。
在另一优选变型例中，该装置具有模具部件驱动器，用于使模具部件相互位移，该模具部件驱动器包括控制模具部件之间距离的控制器。在使模具部件紧合在一起后，可以重新使模具部件分开有限的距离，从而实施下面进一步说明的方法。
本发明还提供一种用封装材料封装固定在托板上的电子器件(5)特别是半导体器件的方法，该方法包括以下步骤A)将托板放在第一模具部件上，使得至少结合于第一模具部件的凸出边缘位于托板的一侧，该侧与托板支承在第一模具部件的一侧相反；B)减小凸出边缘和支承托板的第一模具部件的支承件之间的距离，使得一部分托板被卡紧在所述支承托板的第 一模具部件的支承件和凸出边缘之间；C )将第二模具部件紧合在第一模具部件上，使得在托板上形成至少一个
封闭的模腔；D)将液态封装材料输送到该模腔中；其特征在于，在操作步骤B)期间，该支承件在第一模具部件中移向保持固定的凸出边缘。利用本发明的装置，采用这一方法可以实现上述的优点。
步骤D)的输送液态封装材料至少局部由第一模具部件的凸出边缘定界限。这种定界限意味着凸出边缘对封装材料直接定界限，但是也可以间接定界限(即例如通过薄片部件定界限)。然而应用薄片部件在实际上不是重要的。
在操作步骤D)之后，在步骤E)期间，封装材料将固化。这样便使得在优选方法变型例中，其上配置封装材料的托板可以相对于凸出边缘移动，使得从凸出边缘到托板的封装材料的固化条可以通过移动而断裂。为此，最好使托架相对于凸出边缘沿支承托板的那部分第一模具部件运动方向移动。该凸出边缘起切割边缘的作用，沿此切割
边缘，固化的封装材料断开。或者还可以使托板相对于凸出边缘转动，
7由此使封装材料断开。
然后在第一和第二模具部件分开时，在这些部件彼此分开的状态下，可以从第一模具中取下其上覆盖封装材料的托板和其余部分的固化封装材料。因此可以在一个单一的装置中进行封装和打浇口，得到很好的最后结果。
在本发明特别优选的方法变型例中，在按照操作步骤c)使第二
模具部件密合在第一模具部件之后，使模具部件分开1-50微米的距离，随后减小凸出边缘和支承托板的那部分第一模具部件之间的距离，使得该部分托板以可控的力被夹紧在支承托架的那部分第一模具部件和凸出边缘之间。在此优选变型例中，在按照这种优选方法变型例应用时，模具部件的密封力对于很敏感的夹紧力的结果不再具有任何重要意义。另一个优点是，可以以此种方式封装对压力很敏感的托板(例如由陶瓷或者软材料例如薄片材料做的托板)，而不会发生显著的问题。
下面参考示于附图中本发明装置的非限定性实施例，进一步说明本发明，这些附图是
图1A是横截面图，示意示出本发明的封装装置，示出在放置具有待封装器件的托板时的状态；
图1B是横截面图，示出图l所示的封装装置，表示封装材料固化时的状态；
图1C是截面图，示出模具部件局部分开之后图1A和1B所示的封装装置；
图2是透视图，示出作为本发明封装装置部件的凸出边缘，该凸出边缘实施为能拆卸的部件。
具体实施例方式
图1A是封装装置1的示意图，该装置具有下部模具部件2和上部模具部件3，在图中所示位置，这两个模具部件已分开，从而可以装入其上固定电子器件5的托板4(在这种情况下是所谓倒装片)。放在下部模具部件2中的还有封装材料粉末6，利用该粉末可以形成注射到器件5上的外壳。通常用手工方法将托板放在下部模具部件3上，虽然这种放置也可以用机械放置。
封装材料粉末6放置在柱塞室7中，并支承在活动的柱塞8上。托板4放在可位移支承件9上，这样便使得构成下部模具2 —部分的条形部件10的一部分11部分地凸出于托板4上面的位置。由此托板4必须以非线性运动方式放置成在下部模具部件2中。
上部模具部件3具有模腔12，用该模腔可以确定要制造外壳的尺寸。凸出于上部模具部件3的是装在脱模床14上的脱模销13，该脱模床14还具有凸出的推压件15、 15'，在所示的位置该推压件不起任何作用。推压件15'具有这样一种结构，使得其长度在其受到力的作用时，是可变的。因为在此图中没有力作用在推压件15',所以它具有最大长度。脱模床14通过压缩弹簧16活动地安装在上部模具部件3中，因而压缩弹簧16可以将脱模销13推压到如图所示的位置。
在图1B中，两个半模具部件2和3已经彼此相向移动，而可位移支承件9已沿箭头Pl向上移动，使得托板4被卡在位移支承件9和凸出在托板4上面的条形部件10的部分ll之间。因为可位移支承件9与下部半模具部件2的配合不是很严格的，所以该支承部件实际上可以位移，而不会受到摩擦阻力作用。将两个半模具部件紧合在一起造成脱模床14的推压件15与下部模具部件2的支承件9接触，这样便导致脱模床H在上部模具部件3中沿压缩弹簧16偏压力相反的方向P2移动。作用在推压件15上的力可以减轻作用在推压件15'上的压力，因此，该推压件15'现在还具有最大长度。其结果是，脱模销13移到一个位置，使得它不再凸出于上部模具部件3。
在卡紧托板4和两个半模具2和3紧合在一起后，沿箭头P3移动柱塞8，移动时，通常对封装材料粉末6进行加热(未示出)。在温度和压力作用下，封装材料17将变成液态，随后流过在托板4上面凸出的条形部件10的部分11，流入模腔12中。
图1C示出封装材料17至少局部固化的状态。随后将两个半模具部件2和3分开有限的距离，并使支承件向下移动一定距离，结果是，推压件15将沿箭头P4的方向推压脱模床14，稍许推上部模具部件3中结果是，压缩弹簧16将脱模床14移动上部模具部件3中的脱模度14。现在推压件15'具有较短的长度，可以选择压缩推压件15'的力，使得该力小于压缩弹簧16施加的力。向外移动的脱模销13将接触围绕电子器件5的模制外壳18。由于还同时向下沿箭头P5移动活动支承件9，所以形成空隙，脱模销13由此可以保证切断封装材料的浇道。因此，两个半模具部件的有限的打开将导致具有固化封装材料浇道的断开。因此，在两个半模具部件2和3进一步分开时，可以将其余部分的封装材料19和得到的制品20以分开的状态取出。
最后，图2示出条形部件21，该部件具有用于(可拆卸)固定于半模具部件2的固定孔22(见图1A-1C)。条形部件21具有凹进部分23，封装材料可以流过该部分，该部分连接于开口 24，封装材料粉末6可以》文入到该开口 24中。
权利要求
1.一种用封装材料(17)封装固定在托板(4)上的电子器件(5)特别是半导体器件的装置(1)，该装置包括两个配合的模具部件(2，3)，这两个配合的模具部件可以在封装位置和打开位置之间彼此相对移动，在封装位置时，该模具部件(2，3)封闭在托板(4)上，占据形成至少一个模腔(12)的位置，在打开位置时，该模具部件(2，3)彼此分开的距离大于在封装位置的距离；输送机构，用于使封装材料(17)连接到至少一个凸出边缘(11)，一部分托板(4)的接收空间位于该凸出边缘的下面；其特征在于，该凸出边缘(11)与其中一个模具部件(2)形成固定的组件，一条形部件安装在该模具部件(2)上，所述凸出边缘(11)是所述条形部件的一部分，该模具部件(2)还接收托板(4)的支承件(9)，该支承件(9)可相对于边缘(11)移动，使得托板(4)以可控的力推压在该凸出边缘(11)上。
2. 如权利要求1所述的装置(1)，其特征在于，该凸出边缘(ll) 由条形材料(10， 21)形成。
3. 如权利要求2所述的装置(1)，其特征在于，该条形材料(IO， 21)可松开地安装在模具部件(2)上。
4. 如上述任一项权利要求所述的装置(1),其特征在于，该可位 移支承件(9)形成部分托板(4)接收空间的一侧。
5. 如上述任一项权利要求所述的装置(1)，其特征在于，该装置 (1)具有使托板(4 )沿可位移支承件(9 )方向移动的脱模装置(13,14)。
6. 如上述任一项权利要求所述的装置(1)，其特征在于，该脱模 装置(13, 14)由至少一个加压部件(13)形成，该加压部件(13) 配置在第二模具部件(3)中，可以在偏压下移动。
7. 如权利要求6所述的装置(1)，其特征在于，该加压部件(13) 连接于控制部件(15),在两个模具部件(2， 3)紧合在一起的状态下， 该控制部件将加压部件(13)推压到加压部件(13)位于不接触托板(4)的位置。
8. —种用封装材料(17 )封装固定在托板(4 )上的电子器件(5 ) 特别是半导体器件的方法，该方法包括以下步骤A) 将托板(4)放在第一模具部件(2)上，使得至少结合于第 一模具部件(2)的凸出边缘(11)位于托板的一侧，该侧与托板(4) 支承在第一模具部件(2)的一侧相反；B) 减小凸出边缘(11)和支承托板(4)的第一模具部件(2) 的支承件(9)之间的距离，使得一部分托板(4)被卡紧在所述支承 托板(4 )的第 一模具部件(2 )的支承件(9 )和凸出边缘(11)之间；C) 将第二模具部件(3)紧合在第一模具部件(2)上，使得在 托板(4)上形成至少一个封闭的模腔(12);D) 将液态封装材料(17)输送到该模腔(12)中； 其特征在于，在操作步骤B)期间，该支承件在第一模具部件(2)中移向保持固定的凸出边缘(11 )。
9. 如权利要求8所述的方法，其特征在于，该托板(4)可以相 对凸出边缘(11)转动。
10. 如权利要求8或者9所述的方法，其特征在于，将第一和第 二模具部件(2， 3)分开，并从第一模具部件(2)中取出其上具有封 装外壳(18)的托板(4)和其余部分固化封装材料(17)，在托板(4) 和其余部分固化封装材料彼此分开的状态下取出。
11. 如权利要求8-10中任一项所述的方法，其特征在于，按照操 作步骤C)将第二模具部件(3)紧合在第一模具部件(2)上之后， 使这两个模具部件(2， 3)分开l-50nm的距离，然后减小该凸出边 缘(11)和支承托板(4)的第一模具部件(2)的支承件(9)之间的 距离，使得部分托板(4)以可控的力卡紧在第一模具部件(2)的支 承件(9)和凸出边缘(11)之间。
全文摘要
本发明提供一种用封装材料封装电子器件特别是固定在托板上半导体器件的装置，该装置包括两个配合的模具部件，该模具部件可以在封装位置和打开位置之间彼此相对移动，在封装位置时，该模具部件封闭在托板上，占据形成至少一个模腔的位置，在打开位置时，该模具部件彼此分开的距离大于在封装位置的距离；输送机构，用于使封装材料连接到至少一个凸出边缘，一部分托板的接收空间位于该凸出边缘的下面；该凸出边缘与其中一个模具部件形成固定的组件，一条形部件安装在该模具部件上，所述凸出边缘是所述条形部件的一部分，该模具部件还接收托板的支承件，该托板可相对于边缘移动，使得托板以可控的力推压在该凸出边缘上。
文档编号H01L21/00GK101667549SQ20091017347
公开日2010年3月10日 申请日期2004年1月6日 优先权日2003年1月8日
发明者M·H·L·特尼森, M·H·韦亨, W·G·J·加尔 申请人:菲科公司