专利名称：用可控制闭合力封装电子元件的方法
技术领域：
本发明涉及一种用封装材料封装安装于支座上的电子元件的方法，包括以下处理 步骤:A)把要封装的电子元件放置在模具件上，B)用闭合力使若干模具件彼此相对地移 动，以便由模腔包围该要封装的电子元件并且在模具件之间夹紧该支座，C)用至少一个活 塞在液体封装材料上施加压力，以便把封装材料排出到用于密封该电子元件的模腔中，D) 用封装材料充满模腔，以及E)在模腔中至少件分地固化封装材料。
背景技术：
根据现有技术，无论处理情况怎样，闭合力都是不变的，或者以两种不同的等级来 进行闭合力的控制用封装材料(进料情况)充填模腔时采用较低压力级，而当模腔完全 充满封装材料时采用具有较大闭合力的较高压力级，且此时填充压力仍然高于进料情况时 的压力级。从(检测到的)较低压力向(检测到的)较高压力过渡的时刻通常由供应封装 材料的活塞到达某个确定位置来决定。基于一个(或多个)活塞的位置进行压力控制的缺 点在于这种控制不精确也不可靠。在其它因素中，这种控制不会考虑到例如要用活塞排出 的封装材料颗粒的重量/体积因素的变化，也不会考虑到要填充的模腔的体积因素的变化 (例如，由于存在较多或较少的要封装的电子元件的原因而引起的体积变化)。现有的控制 可以采用一种简单可靠的方式来实现，但是将封装的电子元件放置于支座上的质量需要进 一步改进。尤其是较软材质、较低抗压强度的支座(也称为支板或基板)在封装处理过程 中对超载和变形都很敏感。这样不仅会对支座起到相反的影响，也因而会给操作条件带来 不利的影响；从而会影响到封装材料的通道和排气口的通道，这也会引起操作条件的不可 控(因而也使得操作结果不可控)。
发明内容
因此本发明的目的在于提出一种用封装材料封装安装在支座上的电子元件的改 进的方法，该方法浪费更少且具有改进的封装品质。为了这个目的，本方面提出了如前所述的方法，其中由至少一个压力传感器来测 量施加于封装材料上的压力，并且将模具件彼此相对地推动的闭合力和施加于封装材料上 的压力随着时间彼此动态地相互依赖。施加于封装材料上的压力最好用连接于封装材料的 压力传感器来测量，或者用连接到活塞上的作用力传感器来测量。根据本发明的方法的优 点与封装材料施加于模腔中的模具件上的压力以及将模具件彼此相对地推动的闭合力的 合力相关。这是因为该合力现在变得容易控制。这个合力决定了由模具件施加于支座上的 压力。施加于支座上的作用力的优良可控性能够防止该合力(实际中也称作是支板压力) 超过确定的最大值。因而防止了支座的不应有的破坏和变形。因此，还有可能防止该合力 在封装处理期间降低到低于确定的最小值，从而防止不应有的液体封装材料泄漏到模腔外 部(所谓的溢料和渗出)。因而本方法产生了改进的封装结果(例如，更好地压实由封装材 料制造的封罩/外壳)；更少地损坏支座以及更少地污染支座。
用作用力传感器来测量施加于封装材料上的压力，所述作用力传感器例如可由连 接于封装材料上的压力传感器构成。一个或多个这样的传感器可以很精确地测量出施加 在封装材料上的压力，在这里，这些传感器与封装材料相接触。因此必须对传感器进行选 择，以便其不会由于固化封装材料而失灵，并且传感器的存在也不会给封装处理带来不良 影响。测量封装材料上的压力的替换方法包括采用连接于活塞的作用力传感器来测量作用 力。因此，作用力传感器可以在与封装材料有距离的地方起作用，因而不会有(较少地有) 由固化封装材料弓丨起污染的危险。模具件的闭合力和封装材料上的压力彼此动态地相互依赖，即随着时间以连续的 方式都正向或负向地校正，换句话说，在根据固定模式来控制压力的相对调节的基础上定 义了不只一个或多个不连续的等级。调节以连续的方式出现，不会只遵循预定程序模型而 进行，而是以测量值为条件，这就产生待控制的变量的随机正向或负向调节。这种对封装材 料上的压力和闭合力的自由控制还有以下优点当封装材料上的压力还相对较低时，可以 使封装开始(即只要模腔还没完全被充满封装材料)时的闭合压力也同样保持限度。其结 果是，模腔的连接(封装材料的进料以及排气)保持相对较大，并且模腔中的空间，尤其是 要封装的电子元件与模腔壁之间的空间，也相对较大。这是由于封装处理开始期间，即用封 装材料填充模腔期间，闭合压力相对较低的结果，由此模具件不会紧紧的闭合起来导致其 使支座变形到相当大的程度。结果这种处理的优点在于，封装材料的进料和排气可相对容 易地进行，且由于模腔中还有额外的空间的关系，封装材料的流动也更容易进行，也比较少 有机会产生例如连接线的变形(线弯曲)。因此不仅改进了处理结果，而且在模腔完全充满 封装材料时还可以加速封装材料的进料和处理周期期间的压力恢复。最好测量在封装材料上的压力，据此控制模具件的闭合力。在这种情况下，封装 材料上的压力(也称作为填充压力)是主要变量(主)，在此基础上控制模具件的闭合力 (从)。然而，也可以测量模具件上的闭合力，据此控制封装材料上的压力。在这个第二种 情形下，闭合力是主要变量(主)，在此基础上控制封装材料上的压力(从)。然而，还可以 两个变量，即闭合力和封装材料上的压力，彼此交互相关。还可能根据测量到的压力来改变连接于模腔的排气通道。通过控制可变通道开 口，例如通过旋转沟道分割片(channel segment) (V_pin，V形针)或者移出释放沟道的壁 部分使气体从模腔中出来。另一种选择是动态控制气体释放过程中的负压，这取决于压力 传感器检测到的封装材料上的压力变化。为了这个目的，可参考其中公开号为NL 1026739 和NL2000488的专利。为了进一步提高本方法的可靠性，最好是测量封装材料上的压力的至少一个值， 根据该检测值，如果还没有达到最小值就将夹持力增加到该确定的最小值。以这种方式引 入防护措施。这是因为，如果封装材料上的压力获得了确定的最小值，则模具件的闭合压力 也必须增大。当在也许不会发生的事件中动态控制出现了故障时，采用这种方法可以防止 例如产品损耗、污染模具件等这样的严重问题。根据另一种进一步改进，还可以测量支座上的模具件的压力，将模具件彼此相对 地推动模具件的闭合力和施加于封装材料上的压力随着时间取决于模具件上测量到的压 力。施加于支座上的压力的测量代表关键性变量的直接测量。尤其在支座敏感的短距离处 以表面承载级进行支座处理的情况下，还能因此避免针对过载的额外保护。
还可以利用该改进方法仍然检测活塞位置，以及当达到至少一个预定位置时，如 果还没有达到预定值就把夹持力修改为该预定值。以这种方式引入了额外保护。例如如果 用于测量封装材料上的压力的压力传感器故障且不发送任何正确值的情况下，可采用这种 方式来防止不测事件的发生。本发明还提供一种封装安装于支座上的电子元件的装置，包括至少两个模具件， 其彼此可替换地相对，且具有模腔，用于在彼此相对推动的位置上限定一模腔，该模腔用于 把电子元件包围在模具件之间夹紧的支座上；进料装置，其连接于该模腔且具有至少一个 活塞，用于在液体封装材料上施加压力，以便向包围着该电子元件的模腔中排出封装材料； 至少一个作用力传感器，用于检测该液体封装材料上的压力；驱动装置，用于将所述模具件 以一个可控制的压力相互移动且彼此相对地推动；智能控制器，连接于所述作用力传感器 和模具件的驱动装置，该智能控制器用于控制模具件的驱动装置随着时间动态地至少部分 受作用力传感器检测到的测量值的影响。连接于作用力传感器和模具件的驱动装置的智能 控制器最好耦合于封装材料的进料装置，以便控制由活塞施加于封装材料上的压力。作用 力传感器包括连接于模腔的压敏传感器，也可以连接于活塞。如果智能控制器具有控制系 统会带来更进一步的优点，其中封装材料上的压力增大会导致在彼此相对的方向上的模具 件的驱动装置施加的压力的增大。根据本发明的封装电子元件的方法描述了根据本发明的 封装装置的优点。
本发明进一步基于以下附图所示的非限制性示范性实施例来阐明。在此图1示出了根据本发明的封装装置的示意图；图2示出了根据本发明的封装装置的一个可替换的实施例变型的示意图；以及图3示出了封装材料上的压力、将模具件相对彼此推动的作用力和作用于支座上 的总压力的变化的三个曲线图。
具体实施例方式图1示出了封装装置1的示意图，其具有两个相互可替换的模具件2、3，模腔5在 相互面对的接触侧4凹进到模具件2、3中。在下面的模具件3中引入的是活塞6，采用活塞 6将封装材料(例如环氧树脂)的颗粒(图中未示出)在加热后向上推进，以便由此变成 液体的封装材料经由为此目的而设置于模具件2、3中的沟道注入到模腔5中。对于模具件 2、3的相对位移来说，下面的模具件3形成具有框架7的固定组件，而上面的模具件2以圆 柱体(Cylinder)S的形式经由驱动装置耦合于框架7。应当注意的是驱动装置也可以由机 电驱动器或气动/液压增大驱动器构成。模具件2、3可由圆柱体8相对地移动，并且用彼 此相对的确定压力推动。封装材料的活塞6的移动通过操作伺服电动机9而产生，心轴10 随着该伺服电动机9旋转。心轴10的旋转导致工作台11沿着纵向导杆12垂直移动，在该 工作台11上承载着活塞6，且活塞6随着工作台11共同移动。作用力传感器13 (负载传感器)放在工作台11和活塞6之间。因而，作用力传感 器13可产生测量值，只要封装材料是液体，该测量值就表示封装材料上的压力。作用力传 感器13经由信号线14连接到智能控制器15上。来自伺服电动机9的信息(参见信号线16，例如活塞6的随位置变化信息可用其进行传递)和来自圆柱体8的信息(参见信号线 17，例如圆柱体8的随位置及压力变化信息可用其进行传递)被供应给智能控制器15。智 能控制器15还进一步由信号线18供应来自机器控制器19的信息。机器控制器19用控制 线20连接到泵22的控制器21，圆柱体8的移动由控制器21控制。智能控制器15经由相 应的控制线23J4作用于伺服电动机9，利用其使活塞6移动，以及作用于控制器25，利用 其控制圆柱体8的操作。因而，在封装材料上的压力由活塞的位移来控制，模具件2、3的闭 合力由圆柱体8来控制，它们彼此以动态且连续的方式相互适应。图2示出了封装装置30的一个可替换实施例变型，其中与如图1所示的封装装置 1的元件相对应的元件采用相同的参考标记来标注。与上述所示的封装装置1不同的是，此 处所示的封装装置30具有压力传感器31，其容纳于凹进到下面的模具件3中的模腔5内， 以便压力传感器31的检测表面构成模腔5的壁的一部分。因而可直接用压力传感器31检 测位于模腔5中的封装材料上的压力。由此，将所记录的测量值经由信号线32发送给智能 控制器15。压力传感器31构成活塞6下面的构成封装装置1 一部分的作用力传感器13的 替代物。图3示出了三个曲线图40、41、42，表示在一段时间内压力的并行变化，分别显示 了由活塞施加于封装材料上的压力(Fteansfw，图40)、将模具件彼此相对地推动的作用力 (Fclamp，图41)、以及模具件之间夹持的电子元件的支座上的总压力(Fb。 d，图42)。上面的 图40显示了，施加于封装材料上的压力Fteansfe在用封装材料填充模腔期间保持受限制的 压力值较长一段时间，然后一旦模腔被完全充满封装材料就突然迅速增大。中间的图41显 示，在模具件之间夹持支座(支板)的压力F。lamp在处于恒定压力等级一段较长的时间之后 (也是当模腔正在填充封装材料时)突然快速的增大到较高的等级。由于Fteansfe和Fclamp 的相互依存，其如图1和图2所示由智能控制器15控制，作用于支座上的总作用力(Fb。aJ 保持在两个极限值之间(用虚线示出的上下限&。 (1 !￡和&。 (1_之间)。这是因为作用于 支座上的作用力等于将模具件彼此相对移动的作用力减去模腔中封装材料上的(计数器) 压力(Fb。ard = Fclamp-Ftransfer)。在所示例子中，封装材料上的压力被动态且连续地控制；压力 (Ftransfer)的最终显示为明显偏离于直线的不可预知的曲线。
权利要求
1.一种用封装材料封装安装在支座上的电子元件的方法，包括以下处理步骤A)将要封装的电子元件放在模具件上；B)用闭合力使若干模具件彼此相对地移动，以便由模腔包围该要封装的电子元件并且 在模具件之间夹紧该支座；C)用至少一个活塞在液体封装材料上加压以便把封装材料排出到用于密封该电子元 件的模腔中；D)用封装材料充满模腔；以及，E)在模腔中至少件分地固化封装材料；其中，封装材料上的压力由至少一个作用力传感器来测量，以及，将模具件彼此相对地推动的闭合力以及施加于封装材料上的压力随着时间彼此动态 地相互依赖。
2.如权利要求1中所述的方法，其特征在于，用由连接于封装材料的作用力传感器来 测量封装材料上的压力。
3.如权利要求1或2中所述的方法，其特征在于，用由连接于活塞的作用力传感器来测 量封装材料上的压力。
4.如以上任一个权利要求所述的方法，其特征在于，测量封装材料上的压力，在此基础 上控制模具件的闭合力。
5.如以上任一个权利要求所述的方法，其特征在于，测量模具件的闭合力，在此基础上 控制封装材料上的压力。
6.如上述任一个权利要求所述的方法，其特征在于，基于所测量的压力来改变连接于 模腔的排气通道。
7.如前述任一个权利要求所述的方法，其特征在于，确定封装材料上的压力的至少一 个值，如果该值还没有达到最小值时，据此检测值将夹持力增加到一个确定的最小值。
8.如前述任一个权利要求所述的方法，其特征在于，测量支座上的模具件的压力，将模 具件彼此相对地推动的闭合力和施加于封装材料上的压力随着时间与模具件上测量到的 压力相关。
9.如前述任一个权利要求所述的方法，其特征在于，检测活塞位置，以及当其达到至少 一个预定位置时，如果还没有达到一确定值就将夹持力调整到该确定值。
10.一种封装安装于支座上的电子元件的装置，包括至少两个模具件，其彼此可替换地相对，且具有模腔，用于在彼此相对推动的位置上限 定一模腔，该模腔用于把电子元件包围在模具件之间夹紧的支座上；进料装置，连接于该模腔且具有用于在液体封装材料上施加压力的至少一个活塞，以 便向包围着该电子元件的模腔中排出封装材料；至少一个作用力传感器，用于检测该液体封装材料上的压力；驱动装置，用于以一个可控制的压力将所述模具件相互移动且彼此相对地推动；智能控制器，连接于所述作用力传感器和模具件的驱动装置，该智能控制器用于控制 模具件的驱动装置随着时间动态地至少部分受作用力传感器检测到的测量值的影响。
11.如权利要求10中所述的封装装置，其特征在于，连接于作用力传感器和模具件的驱动装置的智能控制器耦合于封装材料的进料装置，以便控制由活塞施加于封装材料上的 压力。
12.如权利要求10或11中所述的封装装置，其特征在于，作用力传感器包括连接于模 腔的压敏传感器。
13.如权利要求10-12中任一个权利要求所述的封装装置，其特征在于，作用力传感器连接于活塞。
14.如权利要求10-13中任一个所述的封装装置，其特征在于，智能控制器具有控制系 统，其中封装材料上的压力增大会导致在彼此相对的方向上的由模具件的驱动装置所施加 的压力的增大。
全文摘要
本发明涉及一种封装安装于支座上的电子元件的方法，包括以下处理步骤用闭合力使若干模具件彼此相对地移动，由此用模腔包围该电子元件；在液体封装材料上施加压力；用封装材料充满模腔；以及固化该封装材料；其中测量封装材料上的压力，以及模具件的闭合力和所施加的压力彼此相互依赖。
文档编号H01L21/56GK102099170SQ200980127797
公开日2011年6月15日 申请日期2009年7月16日 优先权日2008年7月17日
发明者H·A·M·费尔肯斯, J·L·G·范如志, W·G·J·加尔 申请人:飞科公司