DE3617764A1

DE3617764A1 - Metallform zur plastischen formung von halbleiter-einrichtungen

Info

Publication number: DE3617764A1
Application number: DE19863617764
Authority: DE
Inventors: Toshinobu Itami Hyogo Banjo; Osamu Nakagawa; Ikuo Sasaki; Koji Yanagitani
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1985-05-31
Filing date: 1986-05-27
Publication date: 1986-12-04
Also published as: JPS61274910A; NL8601370A; US4908178A; KR860008852A; KR900001926B1; JPH032048B2; US4818204A

Description

TER meer · Müller · STEINMEISTER Mitsubishi Denki K.K.

3ΤΓΤΤ7ΈΤ

METALLFORM ZUR PLASTISCHEN FORMUNG VON HALBLEITER-EINRICHTUNGEN

Die Erfindung betrifft eine Metallform zur plastischen Formung von Halbleiter-Einrichtungen gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruchs.

Die Erfindung bezieht sich im einzelnen auf eine Metallform für das Spritzpreßverfahren unter Verwendung von thermo-aushärtenden oder duroplastischen Kunststoffen, das einen Spritztopf zur Aufnahme des Kunststoffmaterials, einen Formhohlraum zur Herstellung eines Endprodukts, einen Einlauf zwischen dem Spritztopf und dem Formhohlraum und einen Einlaß zwischen dem Einlauf und dem Formhohlraum umfaßt, welcher Einlaß eine reduzierte Querschnittsfläche zur entsprechenden Reduzierung des Querschnitts des Kunststoffs in Richtung des Formhohlraums aufweist.

\κΙ Eine bekannte Metallform dieser Art, die für das Spritzpreßverfahren verwendet wird, umfaßt zunächst einen Einguß oder dergleichen im Mittelbereich der Form, der den Ausgangspunkt des plastischen Formvorganges bildet, bei dem die Kunststoffe von einem Spritztopf mit Hilfe eines EinspritzZylinders eingeleitet werden und von dem ein Einlauf und ein Einlaß ausgehen, die eine Strömungsbahn von dem Anguß zu einem Formhohlraum bilden. Im Formhohlraum wird das Endprodukt hergestellt.

Fig. 5 der Zeichnung, auf die zur Erläuterung des Standes der Technik bereits hier Bezug genommen werden soll, zeigt eine derartige Metallform mit einem Angußbereich, einem Einlaufbereich und einem Einlaß, die in der unteren Formhälfte ausgebildet sind. Die Bezugsziffer 1 bezieht sich auf den Einguß, die Bezugsziffer 2 auf den Einlauf, die Bezugsziffer 3 auf den Einlaß und die Bezugsziffer 4 auf den Formhohlraum. Der Einlaß ist so ausgebildet, daß die

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Querschnittsfläche des Stroms des Kunststoffes um 15 bis 20%, verglichen mit dem Einlauf, verringert wird.

Fig. 6, 7 und 8 zeigen Querschnitte entlang den Linien A-A, B-B und C-C in Fig. 1.

Das Einbringen des hitzehärtbaren oder duroplastischen Materials in den Formhohlraum 4 von dem Einguß 1 geschieht wie folgt.

Hitzehärtendes Kunststoffmaterial, wie Epoxyharz, das in einen Spritztopf eingebracht wird, wird in eine Metallform eingespritzt, die auf eine Temperatur von 150 bis 190⁰C erwärmt worden ist. Der Einspritzdruck beträgt bis 10 0 kg/cm², die Einspritzgeschwindigkeit 5 bis 10 mm/see. Das eingespritzte Kunststoff material wird geschmolzen und reagiert im Sinne einer Härtung mit der Aufnahme der Wärme der Metallform. Bei diesen bekannten Metallformen wird das Kunststoffmaterial auf die Temperatür der Metallform lediglich im Einlaß 3 aufgeheizt und vollständig geschmolzen.

Fig. 9 zeigt ein Beispiel des Zusammenhangs zwischen Viskosität und Zeit des Kunststoffs bei einer Temperatur X⁰C, beispielsweise 160⁰C. In Fig. 1 ist der Bereich 1 ein Bereich, in dem der Kunststoff geschmolzen wird, bevor er in den vollständig geschmolzenen Zustand bei der Temperatur X⁰C gelangt, und der Bereich 2 ist der Bereich des Härtungsvorganges.

Bei einer derartigen herkömmlichen Metallform erreicht der Kunststoff die Temperatur der Metallform und damit den vollständig geschmolzenen Zustand lediglich an einem Punkt auf der Bahn des KunststoffStroms, nämlich am Einlaß 3. Daraus ergab sich eine Einschränkung für die Stabilität im geformten Zustand des Produkts, das erzielt wird

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über den gleichförmig geschmolzenen Zustand des Kunststoffs, und vor allem hinsichtlich der Reduzierung von inneren Hohlräumen (Lunkern) innerhalb des Produkts. Eine weitere Schwierigkeit besteht darin, diese inneren Hohlräume im gewünschten Maß zu reduzieren, und zwar auch dann, wenn die Bedingungen des Formvorganges und die Strömungsbedingungen des Kunststoffs eingehend beachtet werden.

Die Erfindung ist darauf gerichtet, diese Nachteile zu überwinden, und sie weist die Aufgabe auf, eine Metallform für die plastische Formung von Halbleiter-Einrichtungen zu schaffen, die eine Stabilisierung des geformten Zustandes des Produkts und insbesondere eine Reduzierung der inneren Hohlräume innerhalb des Produkts ermöglicht.

Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen. Es ist jedoch darauf hinzuweisen, daß diese Ausführungsbeispiele vor allem der Veranschaulichung der Erfindung dienen sollen und keine Beschränkung darstellen.

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Die Erfindung ergibt sich im einzelnen aus dem kennzeichnenden Teil des Hauptanspruchs.

Erfindungsgemäß umfaßt eine Metallform der genannten Art neben den Merkmalen des obigen Gattungsbegriffs einen vorspringenden Bereich (Iris-Block) innerhalb des Einlaufs zur Reduzierung der Querschnittsfläche der Strömungsbahn des Kunststoffmaterials im Einlauf.

Im folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sowie nähere Einzelheiten des Standes der Technik anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert.

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Fig. 1 ist eine Draufsicht einer Metallform zum plastischen Formen einer Halbleiter-Einrichtung als eine Ausführungsform der Erfindung;
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Fig. 2 ist eine vergrößerte Draufsicht auf einen

Iris-Block-Abschnitt dieser Ausführungsform;

Fig. 3 ist ein vergrößerter Schnitt durch den Iris-Block entlang der Linie A-A in

Fig. 1;

Fig. 4 ist ein vergrößerter Schnitt durch den Iris-Block entlang der Linie C-C in Fig. 1;

Fig. 5 ist eine Draufsicht auf eine herkömmliche Metallform zur plastischen Formung einer Halbleiter-Einrichtung;
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Fig. 6 ist ein Querschnitt entlang der Linie A-A in Fig. 5;

Fig. 7 ist ein Querschnitt entlang der Linie B-B in Fig. 5;

Fig. 8 ist ein Querschnitt entlang der Linie C-C in Fig. 5;

Fig. 9 zeigt in einem Diagramm die Entwicklung

der Viskosität über die Zeit.

Zur Erläuterung der Erfindung soll zunächst vor allem auf Fig. 1 Bezug genommen werden.
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In Fig. 1 werden die selben Bezugsziffern zur Kennzeichnung gleicher Teile verwendet wie in Fig. 5. Die Bezugsziffer 5 in Fig. 1 bezeichnet einen vorspringenden Ab-

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schnitt, der die Querschnittsfläche für den Kunststoffstrom im Einlauf 2 um mehr als 40% reduziert. Dieser vorspringende Abschnitt, im vorliegenden Zusammenhang auch Iris-Block-Bereich genannt, befindet sich an der oberen Metallform entlang dem Verlauf des Einlaufes der unteren Metallform.

Die Wirkungsweise und Funktion der Erfindung soll anhand der Figuren 2 bis 4 erläutert werden.

Wenn Kunststoffmaterialien in die Metallform aus einem Spritztopf eingeleitet werden, fließen die Kunststoffmaterialien durch den Einguß 1, den Einlaß 2 und den Einlaß 3 bei Aufnahme der Wärme der Metallform, und der Kunststoff gelangt in einen vollständig geschmolzenen Zustand, da die Querschnittsfläche des Stromes des Kunststoffes an dem Iris-Block-Abschnitt 5 reduziert wird. Der Kunststoff gelangt wiederum in den vollständig geschmolzenen Zustand an dem Einlaß 3, nachdem er den Einlauf 2 passiert hat, und auf diese Weise wird der Kunststoff zweimal vollständig geschmolzen, bevor er in den Formhohlraum 4 eintritt. In dem Formhohlraum 4 reagiert der Kunststoff und härtet aus, so daß ein Fertigprodukt entsteht. Der geschmolzene Zustand des Produkts wird auf diese Weise stabilisiert, und insbesondere werden innere Hohlräume des Produkts erheblich verringert.

Tabelle 1 zeigt die Anzahl der inneren Hohlräume mit einem Durchmesser von mehr als 50|im, die bei zwanzig Produkten entstanden sind, deren Dimensionen a bis j gemäß Fig. 2 bis 4 unterschiedliche Werte aufwiesen. In Tabelle 1 wird die verringerte Querschnittsfläche des Kunststoffmaterials errechnet aus den Werten der einzelnen Dimensionen der Querschnittsfläche des Iris-Block-Abschnitts 5 gemäß Fig. 4. Die Flächenreduzierung wird mit Null angesetzt im Falle, daß kein Iris-Block-Abschnitt

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vorhanden ist, und mit 100, wenn der Einlauf 2 vollständig geschlossen ist.

TABELLE 1:

Beziehung zwischen der Anzahl der inneren Hohlräume und der Ausführung des Iris-Blocks.

Probe Nr.	Dimension der einzelnen Ab schnitte (mm)	b	C	d	e	Keine Einschnürung	f	g	Flächen reduzie rung des Kunststoff stroms	Anzahl der inneren Hohlräume
1	a	13	2	1	0.5	7	6	19	90
2	4	T	1.5	ί	ΐ	ΐ	ί	30	40
3	T	f	1	t	ί	ΐ	ί	41	12
4	T	T	0.5	ΐ	ΐ	ΐ	ί	67	0
5	T	t	1	ί	ί	ί	ί	41	11
6	6	T	T	0.5	ί	ΐ	ί	41	10
7	4	I	ί	0	150

Aus Tabelle 1 geht hervor, daß es möglich ist, den geformten Zustand des Artikels zu stabilisieren und die Anzahl der inneren Hohlräume zu verringern, wenn die vorliegende Erfindung angewendet wird. Im übrigen ergibt sich aus Tabelle 1, daß die Wirkung um so größer wird, je größer die Querschnittsreduzierung durch den

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Iris-Block-Abschnitt 5 ist. Wenn die Flächenreduzierung mehr als 40% beträgt, verringert sich die Zahl der Hohlräume im Material ganz erheblich.

Bei der zuvor beschriebenen Ausfuhrungsform befindet sich der Iris-Block an der oberen Formhälfte, so daß er einen vorgegebenen Abstand zu jeder seitlichen Oberfläche des Einlaufs aufweist. Der Iris-Block kann jedoch auch eine andere Form und Anordnung aufweisen, sofern lediglich die Querschnittsfläche des Kunststoffstroms verringert wird.

Im übrigen kann, sofern der Einlauf in der oberen Formhälfte ausgebildet ist, der Iris-Block an der unteren Formhälfte vorgesehen sein.

Wie aus der vorstehenden Beschreibung hervorgeht, ist erfindungsgemäß ein Iris-Block im Einlauf vorgesehen, durch den die Querschnittsfläche im Einlauf um mehr als 40% verringert wird, so daß der geformte Zustand des Produkts stabilisiert wird und die inneren Hohlräume im Produkt verringert werden.

Der Iris-Block kann, wie aus der Zeichnung hervorgeht, beispielsweise einen etwa linsenförmigen, jedoch nicht notwendigerweise abgerundeten, sondern ebenfalls auch einen annähernd linsenförmigen, eckigen Querschnitt aufweisen.

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Claims

3617764 TER MEER-MULLER-STEINMEISTER PATENTANWÄLTE — EUROPEAN PATENT ATTORNEYS Dipl.-Chem. Dr. N. ter Meer Dipl.-Ing. H. Steinmeister Dipl.-lng, F. E. Müller Artur-Ladebeck-Strasse 51 Mauerkircherstrasse 45 D-8000 MÜNCHEN 80 D-4800 BIELEFELD 1 St/ri F-4017-03 MITSUBISHI DENKI KABUSHIKI KAISHA 2-3, Marunouchi 2-chome, . Chiyoda-ku, TOKYO, Japan METALLFORM ZUR PLASTISCHEN FORMUNG VON HALBLEITER EINRICHTUNGEN PRIORITÄT: 31. Mai 1985, Japan, No. 60-119084 (P) PATENTANSPRÜCHE

1. Metallform zur plastischen Formung von Halbleiter-Einrichtungen durch ein Spritzpreßverfahren unter Verwendung von duroplastishen Kunststoffen, mit einem Spritztopf zur Aufnahme eines Kunststoffmaterials, einem Formhohlraum zur Herstellung eines Fertigprodukts, einem Einlauf zur Verbindung des Spritztopfes mit dem Formhohlraum, einem Einlaß zwischen dem Einlauf und dem Formhohlraum, in dem die Querschnittsfläche des Kunststoffstroms in Richtung des Formhohlraums reduziert wird, g e k e η η zeichnet durch einen vorspringenden Bereich (5)

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Mit.sub.·.shi Denki K.K.

(Iris-Block) im Inneren des Einlaufs (2) zur Reduzierung der Querschnittsfläche des KunststoffStroms im Einlauf.

2. Metallform nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η zeichnet, daß der vorspringende Bereich (5) (Iris-Block) die Querschnittsfläche des Einlaufs um mehr als 40% in bezug auf die übrige Querschnittsfläche des Einlauf s verringert.

3. Metallform nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Querschnittsfläche im Einlaß (3) um 15 bis 20%, bezogen auf die Querschnittsfläche des Einlaufs (2) , verringert ist.

4. Metallform nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennz eichnet, daß das duroplastische Material ein Epoxidharz ist.