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DE2804956A1 - SEMICONDUCTOR ARRANGEMENT AND METHOD OF WRAPPING THE SEMICONDUCTOR ARRANGEMENT - Google Patents

SEMICONDUCTOR ARRANGEMENT AND METHOD OF WRAPPING THE SEMICONDUCTOR ARRANGEMENT

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Publication number
DE2804956A1
DE2804956A1 DE19782804956 DE2804956A DE2804956A1 DE 2804956 A1 DE2804956 A1 DE 2804956A1 DE 19782804956 DE19782804956 DE 19782804956 DE 2804956 A DE2804956 A DE 2804956A DE 2804956 A1 DE2804956 A1 DE 2804956A1
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DE
Germany
Prior art keywords
die
semiconductor
semiconductor arrangement
encapsulation
plastic
Prior art date
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Ceased
Application number
DE19782804956
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German (de)
Inventor
Johannes Brandsma
Gerard Johan Scholten
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Koninklijke Philips NV
Original Assignee
Philips Gloeilampenfabrieken NV
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from NL7701284A external-priority patent/NL7701284A/en
Priority claimed from NL7701283A external-priority patent/NL7701283A/en
Application filed by Philips Gloeilampenfabrieken NV filed Critical Philips Gloeilampenfabrieken NV
Publication of DE2804956A1 publication Critical patent/DE2804956A1/en
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Description

-1— PHN.8682 -1- PHN.8682

VA/FF/VA / FF /

3 25-1-192^049563 25-1-192 ^ 04956

f.i '.' '■' fi '.''■' . · ■·>·, ■■■, π. · ■ ·> ·, ■■■, π

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"Halbleiteranordnung und Verfahren zum Umhüllen der Halbleiteranordnung""Semiconductor arrangement and method for encasing the semiconductor arrangement"

Die Erfindung betrifft eine Halbleiteranordnung mit einem Halbleiterelement, Anschlussleitern, die mit Kontaktstellen auf dem Halbleiterelement in elektrischer Verbindung stehen, und einer Kunststoff™ umhüllung, die das Halbleiterelement, die elektrischen Verbindungen und einen Teil der Anschlussleiter umhüllt,The invention relates to a semiconductor arrangement with a semiconductor element, connecting conductors, which are in electrical connection with contact points on the semiconductor element, and a plastic ™ sheathing that sheaths the semiconductor element, the electrical connections and part of the connection conductors,

Die Anwendung einer Kunststoffumhüllung bei Halbleiteranordnungen, wie Transistoren und integrierten Schaltungen, ist allgemein gebräuchlich. Dabei hat die Verwendung eines thermohärtenden Kunststoffes für die Umhüllung· allgemein Einfang gefunden, die mitThe use of a plastic coating Semiconductor devices such as transistors and integrated circuits are in common use. Included has found the use of a thermosetting plastic for the covering · generally catching those with

809832/0895809832/0895

PHN.8682 ι. 25-1-1978PHN.8682 ι. 25-1-1978

H 280435BH 280435B

Hilfe eines Presspritzverfahrens (transfer moulding) angebracht wird. Diese vielfache Anwendung hat dazu geführt, dass sowohl.die Eigenschaften des Umhüllungsmaterials als auch die Prozessbeherrschung soweit optimiert sind, dass Umhüllungen hoher Gut zur Verfügung stehen. Dennoch haften dieser Umhüllung Nachteile an. Die Umhüllungsgeschwindigkeit wird durch die Zeit beschränkt, die für die Aushärtung des thermohärtenden Kunststoffes benötigt wird, was den Preis der Halbleiteranordnung ungünstig beeinflusst. Ferner ist die Viskosität des Umhüllungsmaterials niedrig, so dass beim Umhüllen Massnahmen getroffen werden müssen, um eine gute Abdichtung der Matrize zu erhalten. ¥eiter wird um die Umhüllung leichter aus der Matrize entfernen zu können, in das Umhüllungsmaterial ein Stoff wie z.B. Wachs, aufgenommen; diese kommt der Qualität des Umhüllungsmaterials jedoch nicht zugute.The help of a transfer molding process (transfer molding) is attached. This multiple application has led to the fact that both the properties of the wrapping material as well as the process control are optimized to such an extent that coatings of high goods are available stand. Nevertheless, this covering has disadvantages. The wrapping speed is determined by the The time required for the curing of the thermosetting plastic is limited, which is what the price the semiconductor arrangement is adversely affected. Furthermore, the viscosity of the wrapping material is low, so that measures must be taken when encasing in order to obtain a good seal of the die. In order to be able to remove the covering more easily from the die, pus is inserted into the covering material a substance such as wax is included; however, this comes from the quality of the wrapping material not benefit.

Umhüllungen aus thermoplastischem Kunststoff haben in der Praxis keinen Einfang finden können. Die Viskosität des flüssigen thermoplastischen Kunststoffes ist verhältnismässig hoch, so dass Spritzgiessen mit diesem Material schnell zur Beschädigung von Verbindungsdrähten zwischen dem Halbleiterbauelement und den Anschlussleitern führen kann. Das Spritzgiessen muss unter verhältnismässig hohem Druck durchgeführt werden um die Matrizenhöhlung gut auszufüllen, und dieser Druck muss während einer bestimmten Zeit aufrechterhaltenCoverings made of thermoplastic material have not been able to find any catch in practice. the Viscosity of the liquid thermoplastic is relatively high, so injection molding with this material quickly damaging connecting wires between the semiconductor device and the Connection conductors can lead. Injection molding must be carried out under relatively high pressure in order to fill the cavity of the die well, and this pressure must be maintained for a certain period of time

PHN. 8682 25-1-1978PHN. 8682 25-1-1978

werden um während der Erstarrung des Kunststoffes Schwindung zu neutralisieren. Die Zykluszeit ist daher auch verhältnismässiglang. Ausserdem schützt ein thermoplastischer Kunststoff nicht optimal vor Umgebungs e inflüs s en.to neutralize shrinkage during the solidification of the plastic. The cycle time is therefore also relatively long. In addition, a thermoplastic does not provide optimal protection from the environment e in fl uences.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Halbleiteranordnung zu schaffen, die eine Umhüllung aufweist, die eine sehr schnelle Herstellung gestattet, einen vorzüglichen Schutz vor Umgebungseinflüssen ergibt und eine genau den Wünschen entsprechende Form und ein glattes Aussehen aufweist. Zur Lösung dieser Aufgabe besteht nach der Erfindung die Umhüllung aus einer vor Umgebungseinflüssen schützenden Einkapselung füx" das Halbleiterelement und die elektrischen Verbindungen und aus einem rings um diese Einkapselung durch Spritzgiessen angebrachten die Aussenform bestimmenden Umhüllungsteil aus geschäumtem thermoplastischem Kunststoff.The invention is based on the object of creating a semiconductor arrangement which has a casing has, which allows a very fast production, gives excellent protection against environmental influences and has a precisely tailored shape and a smooth appearance. To solve this According to the invention, the object is to enclose an encapsulation that protects against environmental influences füx "the semiconductor element and the electrical connections and from one around this encapsulation By injection molding attached the outer shape defining sheathing made of foamed thermoplastic Plastic.

Die vor Umgebungseinflüssen schützende Einkapselung kann auf einfache Weise angebracht werden und verhindert, dass das Halbleiterelement und die Drähte beim fortgesetzten Umhüllen beschädigt werden. Dieser Umhüllungsteil wird in eine Matrize gebracht, in die unter Druck ein mit einem Schaummittel versehener thermoplastischer Kunststoff gespritzt wird. Trotz der verhältnismässig hohen Viskosität des thermoplastischen Kunststoffes kann keine Beschädigung der bereits umhüllten Einheit auftreten und brauchen anThe encapsulation that protects against environmental influences can be easily attached and prevents the semiconductor element and the Wires will be damaged by continued wrapping. This casing part is placed in a die, In which a thermoplastic material provided with a foaming agent is injected under pressure. Despite the relatively high viscosity of the thermoplastic material cannot damage the already enveloped unit occur and need to

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-Ns- PHN. 8682-Ns- PHN. 8682

/ 25-1-1978/ 25-1-1978

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die Abdichtung der Matrize keine besonderen Anforderungen gestellt zu werden. Nachdrücken des thermoplastischen Kunststoffes in der Matrize ist nicht erforderlich, weil das Schaummittel für Ausdehnung sorgt, wobei die Aussenform der Umhüllung automatisch der Form der Matrizenhöhlung entspricht. Die Umhüllung aus thermoplastischem geschäumtem Kunststoff kann daher auch durch einen sehr schnellen Vorgang angebracht werden; dazu kann eine Kühlung der Matrize noch beitragen. Die umhüllte Halbleiteranordnung nach der Erfindung kann zu einem verhältnismässig niedrigen Preis hergestellt werden, weist eine sehr hohe Güte auf, hat ein glattesAussehen und besitzt genau die erwünschten Abmessungen.The sealing of the die does not have to meet any special requirements. Reprinting the thermoplastic Plastic in the die is not required because the foam compound ensures expansion, whereby the outer shape of the envelope automatically corresponds to the shape of the die cavity. The wrapping Thermoplastic foamed plastic can therefore also be attached by a very quick process will; cooling of the die can also contribute to this. The encased semiconductor device according to Invention can be produced at a relatively low price, has a very high quality on, has a smooth appearance and has exactly the desired dimensions.

Bei einer günstigen Ausführungsform besteht nach der Erfindung die vor Umgebungseinflüssen schützende Einkapselung aus einem thermohärtenden Kunststoff. Vorzugsweise besteht die Einkapselung aus einem gesinterten Pulverüberzug eines Epoxyharzes. Dabei lässt sich durch einen schnellen Vorgang die schützende Einkapselung anbringen und eine Anzahl von Halbleiteranordnungen kann gleichzeitig eingekapselt werden, wodurch Zeit eingespart und die Anwendung verwickelter Matrizen vermieden wird. Weiter braucht nun kein besonderer Stoff dem thermohärtenden Material zugesetzt zu werden, um das eingekapselte Erzeugnis aus der Matrize zu entfernen zu können, so dass die Güte der Einkapselung besonders hoch ist.In a favorable embodiment, there is according to the invention, the protective against environmental influences Encapsulation made from a thermosetting plastic. Preferably the encapsulation consists of a sintered powder coating of an epoxy resin. Thereby leaves the protective encapsulation and a number of semiconductor devices can be attached in a rapid process can be encapsulated at the same time, saving time and making the application more complicated Matrices is avoided. Furthermore, no special substance needs to be added to the thermosetting material to be able to remove the encapsulated product from the die, so that the quality of the Encapsulation is particularly high.

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PEN. 8682 U 25-1-1978PEN. 8682 U 25-1-1978

Eine günstige Ausführungsform wird erhalten, wenn nach der Erfindung der thermoplastische Kunststoff aus einem der Stoffe Polypropen und Polyphenylensulfid und das Schaummittel aus Azodicarbonamid besteht.A favorable embodiment is obtained if according to the invention the thermoplastic material from one of the substances polypropene and polyphenylene sulfide and the foaming agent consists of azodicarbonamide.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform besteht der thermoplastische Kunststoff aus einem Polyamid, das mit einem Schaummittel geschäumt ist, dessen Hauptbestandteil durch Zinkkarbonat gebildet wird.In a preferred embodiment, there is the thermoplastic material made of a polyamide, which is foamed with a foaming agent, its main component is formed by zinc carbonate.

Ein Verfahren zum Umhüllen einer Halbleiteranordnung ist nach der Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass ein Halbleiterbauelement, das mit Anschlussleitern in elektrischer Verbindung steht, mit einer vor Umgebungseinflüssen schützenden Einkapselung versehen wird, wonach das eingekapselte Halbleiterbauelement in eine Matrize mit einer die Aussenform der Umhüllung bestimmenden Höhlung gebracht wird, und dass die Matrize in bezug auf eine Ausströmungsöffnung einer Spritzvorrichtung bewegt wird, wobei zunächst ein ¥andteil der Matrize die Ausströmungsöffnung verschliesst, dann eine Füllöffnung der Matrize vor die AusstrÖmungsöffnung gelangt und ein Gemisch verschäumbaren thermoplastischen Materials und eines Schaummittels in die Matrizenhöhlung gespritzt wird und danach ein Yandteil der Matrize die Ausströmungsöffnung wieder verschliesst und die umhüllte Halbleiteranordnung nach Abkühlung des geschäumten thermoplastischen Kunststoffes aus der Matrize entfernt wird.A method for encasing a semiconductor arrangement is characterized according to the invention, that a semiconductor component, which is in electrical connection with connection conductors, with a protection against environmental influences protective encapsulation is provided, after which the encapsulated semiconductor device is brought into a die with a cavity which determines the outer shape of the envelope, and that the die with respect to an outflow opening of a spray device is moved, whereby first a ¥ and part of the die closes the outflow opening, then a filling opening of the die in front of the outflow opening arrives and a mixture of foamable thermoplastic material and a foaming agent in the Die cavity is injected and then a Yand part of the die closes the outflow opening again and the encased semiconductor arrangement after cooling the foamed thermoplastic from the Die is removed.

Durch Anwendung einer sich in bezug auf dieBy applying a self with respect to the

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-^ PHN. 8682- ^ PHN. 8682

Λ 25-1-1978Λ 25-1-1978

Ausströmungsöffnung der Einspritzvorrichtung bewegende Matrize kann ein sehr schneller Umhüllungsvorgang erzielt werden.Moving outflow opening of the injection device Die a very fast wrapping process can be achieved.

In einer weiteren günstigen Ausführungsform besteht der thermoplastische Kunststoff aus Polyamid das mit einem als Hauptbestandteil Zinkcarbonat enthaltenden Schaummittel geschäumt ist.In another favorable embodiment the thermoplastic material consists of polyamide which is foamed with a foaming agent containing zinc carbonate as its main component.

Die Erfindung wird nachstehend beispielsweise an Hand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:The invention is explained in more detail below, for example with reference to the drawing. Show it:

Fig. 1 eine Vorderansicht einer üblichen Bauart einer Halbleiteranordnung,1 is a front view of a conventional type of semiconductor device;

Fig. 2 eine Vorderansicht der Anordnung nach Fig. 1 mit einer Einkapselung,FIG. 2 shows a front view of the arrangement according to FIG. 1 with an encapsulation,

Fig. 3 eine Seitenansicht der Anordnung nach Fig. 1,3 shows a side view of the arrangement according to FIG. 1,

Fig. k eine Vorderansicht der Halbleiteranordnung nach den Fig. 2 und 3 mit einer geschäumten thermoplastischen Umhüllung.FIG. K shows a front view of the semiconductor device according to FIGS. 2 and 3 with a foamed thermoplastic casing.

Figuren 5 und 6 schematisch und nicht-massstäblich Ausführungsformen von Spritzgussanlagen teilweise im Schnitt und teilweise in Draufsicht, undFIGS. 5 and 6 schematically and not to scale embodiments of injection molding systems partly in section and partly in plan view, and

Figuren 7 bis 12 schematisch im Schnitt eine Spritzgussanlage, die insbesondere dazu geeignet ist, auf kontinuierliche Weise Halbleiteranordnungen zu umhüllen.Figures 7 to 12 schematically in section a Injection molding system which is particularly suitable for continuously adding semiconductor arrangements envelop.

Fig. 1 zeigt einen Teil einer Halbleiteranordnung mit Anschlussleitern 1, 2 und 3, wobei der Anschlussleiter 3 mit einer Tragfläche 4für ein Halb-Fig. 1 shows part of a semiconductor arrangement with connection leads 1, 2 and 3, wherein the Connection conductor 3 with a support surface 4 for a half

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-V PHN. 8682-V PHN. 8682

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leiterelement 5 versehen ist. Das Halbleiterelement ist auf dem Träger z.B. mit Hilfe eines Lotes oder eines elektrisch leitenden Klebers befestigt. Verbindungsdrähte 6 und 7 bilden eine elektrische Verbindung zwischen Kontaktstellen auf dem Halbleiterelement 5 und Enden der Anschlussleiter 1 und 2. Dieser Aufbau ist üblich für einen Transistor, der mit einer Kunststoff umhüllung versehen wird.conductor element 5 is provided. The semiconductor element is on the carrier e.g. with the help of a solder or an electrically conductive adhesive attached. Connecting wires 6 and 7 form an electrical connection between contact points on the semiconductor element 5 and ends of the connecting conductors 1 and 2. This structure is common for a transistor that comes with a plastic wrapping is provided.

Bei einer Halbleiteranordnung nach der Erfindung besteht die Umhüllung aus zwei Teilen. Ein erster Umhüllungsteil (Fig. 2 und 3) besteht aus einer Einkapselung 8 aus einem Material, das das Halbleiterelement 5 vor Umgebungseinflüssen schützt. Diese Einkapselung 8 wird rings um den Träger k, das Halbleiterelement 5, die Verbindungsdrähte 6 und 7 und die dem Halbleiterelement zugewandten Enden der Anschlussleiter 1, 2 und 3 angebracht. Bei einer günstigen Ausführung besteht die Einkapselung aus einem thermohärtenden Kunststoff, wie ein Epoxyharz. Mit Vorteil kann die Einkapselung dadurch angebracht werden, dass ein Streifen von Halbleiterträgern erhitzt wird und die zu überziehenden Teile in ein Pulver, z.B. in ein pulverförmiges Gemisch aus Epoxyharz und Härtungsmittel, gebracht werden. Pulver, das mit den erhitzten zu überziehenden Teilen in Berührung kommt,, schmilzt, haftet an den Teilen und wird ausgehärtet. Vorzugsweise erfolgt dieses Ueberziehen in einem ¥ii-belsinterbad* Gegebenenfalls kann einige Hals ein Ein·=In a semiconductor arrangement according to the invention, the casing consists of two parts. A first sheathing part (FIGS. 2 and 3) consists of an encapsulation 8 made of a material which protects the semiconductor element 5 from environmental influences. This encapsulation 8 is applied around the carrier k, the semiconductor element 5, the connecting wires 6 and 7 and the ends of the connection conductors 1, 2 and 3 facing the semiconductor element. In a favorable embodiment, the encapsulation consists of a thermosetting plastic, such as an epoxy resin. The encapsulation can advantageously be applied by heating a strip of semiconductor carriers and converting the parts to be coated into a powder, for example a powdery mixture of epoxy resin and hardening agent. Powder that comes into contact with the heated parts to be coated melts, adheres to the parts and is hardened. This coating is preferably carried out in a belsintering bath

fi fi Q Ci ej O / Π ■;"■ '""■ Γ·'fi fi Q Ci e j O / Π ■; "■ '""■ Γ ·'

PHN.8682PHN.8682

25-1-197825-1-1978

28043562804356

tauchvorgang durchgeführt werden, um die Einkapselung bis zu der gewünschten Dicke anwachsen zu lassen.Dipping process can be performed to allow the encapsulation to grow to the desired thickness.

Der zweite Teil der Umhüllung (Fig. h) besteht aus einem Umhüllungsteil 9 aus geschäumtem thermoplastischem Kunststoff, der durch Spritzgiessen angebracht ist. Das Spritzgiessen kann mit Vorteil dadurch erfolgen, dass unter Druck in eine gekühlte Matrize ein thermoplastischer mit einem Schaummittel versehener Kunststoff eingeführt wird. An Hand der Figuren 5-12 wird nachstehend die Anbringungsweise des zweiten Teiles der Umh-;üllung näher erläutert.The second part of the casing (FIG. H) consists of a casing part 9 made of foamed thermoplastic material which is attached by injection molding. Injection molding can advantageously take place in that a thermoplastic plastic provided with a foaming agent is introduced under pressure into a cooled die. The method of attaching the second part of the cover is explained in more detail below with reference to FIGS. 5-12.

Durch Anwendung des Schaummittels wird die Matrizenhöhlung völlig ausgefüllt und die Umhüllung nimmt ohne Nachpressen genau die Form der Matrizenhöhlung an. Die Umhüllung kann in einem ungekannt schnellen Herstellungsvorgang angebracht werden, was durch die Kühlung der Matrize noch gefördert wird. Durch die verhältnismässig hohe Viskosität des thermoplastischen Kunststoffes brauchen an die Abdichtung der Matrize keine besonderen Anforderungen gestellt zu werden; der Umhüllungsteil 8 schützt die Halbleiteranordnung vor Beschädigung beim Ausfüllen der Matrize.By using the foaming agent, the die cavity and the envelope are completely filled takes on the exact shape of the die cavity without re-pressing. The wrapping can be unknown quick manufacturing process are attached, which is still promoted by the cooling of the die. Due to the relatively high viscosity of the thermoplastic material, you need to seal no special requirements are placed on the die; the sheath part 8 protects the semiconductor device against damage when filling the die.

Durch die Kombination der schützenden Einkapselung 8 und der geschäumten thermoplastischen Umhüllung Q ist es m&glich geworden, Halbleiteranordnungen in einem sehr hohen Tempo herzustellen und dadurch den Preis möglichst niedrig zu halten, DasBy combining the protective encapsulation 8 and the foamed thermoplastic Cladding Q has made it possible to produce semiconductor devices at a very high speed and thereby keeping the price as low as possible, that

PHN. 8682 ι. 25-1-1978PHN. 8682 ι. 25-1-1978

Aeussere der Umhüllung kann dabei in jede gewünschte Form gebracht werden.The exterior of the envelope can be brought into any desired shape.

Es hat sich als günstig erwiesen, als thermoplastischen Kunststoff Polypropen oder Polyphenylensulfid und als Schaummittel Azodicarbonamid anzuwenden. Andere thermoplastische Kunststoffe und Schaummittel können jedoch auch verwendet werden. So hat der Umhüllungsteil aus Polyamid, das mit einem, Zinkkarbonat als Hauptbestandteil enthaltenden Schaummittel geschäumt ist, sich als besonders günstig erwiesen.It has proven to be beneficial as a thermoplastic polypropene or polyphenylene sulfide and azodicarbonamide as a foaming agent. However, other thermoplastics and foaming agents can also be used. So has the wrapping part made of polyamide foamed with a foam compound containing zinc carbonate as the main component is proven to be particularly beneficial.

Im beschriebenen Ausführungsbeispiel ist die Halbleiteranordnung ein Transistor. Es ist einleuchtend, dass die Erfindung auch bei anderen Halbleiteranordnungen, wie integrierten Schaltungen, Anwendung finden kann.In the exemplary embodiment described, the semiconductor arrangement is a transistor. It is obvious that the invention can also be used in other semiconductor arrangements, such as integrated circuits can.

Die Anbringung der geschäumten thermoplastischen Umhüllung wird an Hand der Figuren 5 bis 12 näher erläutert. Bei den schematisch.-dargestellten Pressvorrichtungen nach Figuren 5 und 6 befindet sich die Halbleiteranordnung noch nicht in der Matrize. In Fig. 7 ist die Lage der Halbleiteranordnung in der Matrize dargestellt.The attachment of the foamed thermoplastic casing is explained in more detail with reference to FIGS. 5 to 12. With the pressing devices shown schematically according to Figures 5 and 6 is the Semiconductor arrangement not yet in the die. In Fig. 7 is the position of the semiconductor device in the die shown.

in Fig. 5 ist mit 11 eine schematisch dargestellte Misch- und Pressvorrichtung für Kunststoff bezeichnet. Auf die Konstruktion derselben wird hier nicht näher eingegangen, weil diese Vorrichtung von der üblichen Art, z.B. eine Strangpressvorrichtung, sein kann. Die Pressvorrichtung 11 ist mit einerIn Fig. 5 , 11 denotes a schematically illustrated mixing and pressing device for plastic. The construction of the same is not discussed here in greater detail because this device can be of the usual type, for example an extrusion device. The pressing device 11 is provided with a

809832/0835809832/0835

--**- PIIN. 8682- ** - PIIN. 8682

25-,-ΐ97β 28043562 5 -, - ΐ97β 2804356

Aus s tr ötnungs Öffnung 12 versehen, die von einer thermisch gegen die isolierten Kühlplatte 13 umgeben ist. Unter der Aus s tr öinungs Öffnung 12 und der Kühlplatte 13 befindet sich eine Bahn lh, über die Matrizen- I5 vorgeschoben werden können. Die Matrizen I5 weisen dabei eine derart grosse Höhe auf, dass sie mit ihrer oberen Fläche an der Kühlplatte I3 bzw. der AusströmungsÖffnung 12 anliegen. Gegebenenfalls können dabei die Kühlplatte 13 und die Bahn 14 federn etwas zueinander hin gedrückt werden. Jede der Matrizen I5 ist mit einer Matrizenhöhlung 17 und einer Füllöffnung 1S versehen. In der Misch- und Pressvorrichtung wird thermoplastischer Kunststoff mit einem Schaummittel gemischt und auf eine Temperatur und einen Druck gebracht, bei der bzif. bei dem dieses Gemisch flüssig ist.Provided from s drowning opening 12 which is surrounded by a cooling plate 13 which is thermally insulated from the cooling plate 13. Under the drainage opening 12 and the cooling plate 13 there is a web lh over which the dies 15 can be advanced. The matrices I5 are so high that their upper surface rests against the cooling plate I3 or the outflow opening 12. If necessary, the cooling plate 13 and the web 14 can be pressed somewhat towards each other by springs. Each of the dies 15 is provided with a die cavity 17 and a filling opening 1S. In the mixing and pressing device, thermoplastic material is mixed with a foaming agent and brought to a temperature and pressure at which bzif. in which this mixture is liquid.

Unter die stets offene AusströmungsÖffnung wird nun eine Matrize 15 geschoben, so dass zu einem gegebenen Zeitpunkt die Füllöffnung 18 vor die Ausströmungsöffnung 12 gelangt und ein thermoplastisches Material in die Matrizenhöhlung 17 gepresst wird. Die Matrize kann sich dabei kontinuierlich bewegen oder erwünschtenfalls kurzzeitig stillgesetzt werden. Nach Fortbewegung der Matrize I5 wird die Ausströmungsöffnung 12 von der Oberseite der Matrize I5, die den Kunststoffstrom sperrt, verschlossen. Der Kunststoff verweilt unter Druck und auf hoher Temperatur in der Vorrichtung 11, bis eine folgende Matrize I5 mit ihrer Füllöffnung vor die Ausströmungsöffnung geschoben wird.Under the always open air outlet a die 15 is now pushed so that at a given point in time the filling opening 18 is in front of the outflow opening 12 arrives and a thermoplastic material is pressed into the die cavity 17. the The die can move continuously or, if desired, be stopped for a short time. After moving the die I5, the outflow opening 12 is from the top of the die I5, which is the Plastic flow blocks, closed. The plastic remains in the under pressure and at a high temperature Device 11 until a following die I5 with her Filling opening is pushed in front of the outflow opening.

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Die gefüllte Matrize wird nun über die Bahn •weitergeschoben, wobei die Platte 13 die Füllöffnung 18 verschliesst und weiter durch Kontakt mit der Matrize diese Matrize kühlt. Während der Kühlung wird Schwindung des thermoplastischen Kunststoffes auftreten, die jedoch durch die Ausdehnung des Schaummittels ausgeglichen wird, so dass die Matrizenhöhlung stets gut gefüllt bleibt. Die Matrizen können in kontinuierlicher oder diskontinuierlicher Bewegung über die Bahn 14 geschoben werden, wobei dann jeweils die Füllöffnung einer Matrize während einiger Zeit die Ausströmungsöffnung frei lässt, so dass Kunststoff in die Matrizenhöhlung strömen kann. Dadurch, dass dem Kunststoff ein Schaummittel zugesetzt ist, braucht der Kunststoff in der Matrize nicht "nachgedrückt" zu werden, bis der Kunststoff erstarrt ist. Dies bedeutet, dass eine kurze Zykluszeit erhalten wird.The filled die is now pushed along the track, • wherein the plate 13 closes the filling opening 18 and further through contact with the die this die cools. Shrinkage of the thermoplastic material will occur during cooling, However, this is compensated for by the expansion of the foaming agent, so that the die cavity is always good remains filled. The dies can be in continuous or discontinuous motion over the web 14 are pushed, in which case the filling opening of a die leaves the outflow opening free for some time, so that plastic enters the die cavity can flow. Because a foaming agent is added to the plastic, the plastic needs not to be "pushed down" in the die until the plastic has solidified. This means that a short cycle time is obtained.

In Fig. 5 sind Matrizen 15 dargestellt, bei denen zwischen der Füllöffnung 18 und der eigentlichen Matrizenhöhlung 17 noch ein Kanal vorhanden ist, so dass das gebildete Produkt einen Anspritzstumpf aufweist. Wenn ein derartiger Anspritzstumpf unerwünscht ist, können Matrizen 10 verwendet werden, wie in Fig. 6 dargestellt ist. Bei diesen Matrizen ist die Oberwand völlig weggelassen, so dass die Füllöffnung in diesem Fai.le durch diese völlig offene Wand gebildet wird. Dies hat den Vorteil, dass die Ausströmungsöffnung 12 während praktisch der ganzen Zeit, währendIn Fig. 5 matrices 15 are shown at where there is still a channel between the filling opening 18 and the actual die cavity 17, so that the product formed has an injection stump. If such a molding stump is undesirable is, matrices 10 can be used as shown in FIG. The top wall of these matrices is completely omitted, so that the filling opening in this fai.le is formed by this completely open wall will. This has the advantage that the outflow opening 12 practically all the time during

809832/089S ■809832 / 089S ■

PHN. 8682PHN. 8682

deren sich die Matrize unter der Füllöffnung befindet, mit der Matrizenhöhlung in Verbindung steht. Auch bei schnellem Vorschub der Matrizen wird nun eine gute Füllung· erhalten.whose die is under the filling opening, is in communication with the die cavity. Even if the dies are advanced quickly, a good filling · preserved.

Eine der Seitenwände des zu bildenden Gegenstandes gleitet nun über die Kühlplatte I3. Es hat sich herausgestellt, dass diese Seitenwand doch ein sehr gutes Aussehen aufweist und dass durch das Schäumen die Matrizenhöhlung auch bei Abkühlung stets gut gefüllt bleibt und Schwindung kaum wahrnehmbar ist.One of the side walls of the object to be formed now slides over the cooling plate I3. It has it turned out that this side wall has a very good appearance and that due to the foaming the die cavity remains well filled even when it cools down and shrinkage is barely noticeable.

In den Figuren 7 t>is 12 ist schematisch eine Vorrichtung zum Umhüllen eines Transistors mit geschäumtem thexrnoplastischen* Kunststoff dargestellt, wobei die Press- und Mischvorrichtung weggelassen ist. Diese Vorrichtung enthält einen Basisteil 20 (siehe auch Fig. 8), in dem eine Bohrung 21 für die Ausströmungsöffnung der Misch- und Pressr-vorrichtung sowie Oeffnungen 22 bzw. 23 für die Kühlwasserzu- und abfuhx· angebracht sind. In dem Basisteil 20 sind auch Aussparungen Zh zur Befestigung von Jochen 25 vorgesehen, die Führungsbahnen 26 und 27 tragen (siehe Fig. 9)· Auf dem Basisteil 20 ist eine aus mehreren Teilen aufgebaute Kühlplatte 28 befestigt (siehe Fig. 1ö), derart, dass Oeffnungen 29, 30 und 3I derselben den Oeffnungen 21, 22 bzw. 23 entsprechen.In Figures 7 t> i s 12 is shown schematically an apparatus for wrapping a transistor with foamed plastic thexrnoplastischen *, wherein the pressing and mixing device is omitted. This device contains a base part 20 (see also FIG. 8) in which a bore 21 for the outflow opening of the mixing and pressing device as well as openings 22 and 23 for the cooling water supply and discharge are provided. In the base part 20 there are also recesses Zh for fastening yokes 25, which carry guide tracks 26 and 27 (see FIG. 9). A cooling plate 28 made up of several parts is fastened on the base part 20 (see FIG. that openings 29, 30 and 3I of the same correspond to openings 21, 22 and 23, respectively.

In dem Basisteil 20 ist eine ¥elle 3^ gelagert, die mit einer Platte 35 versehen ist. Diese Platte 35 trägt einen Innenkranz von Matrizenteilen 36, zwischenAn ¥ elle 3 ^, which is provided with a plate 35, is mounted in the base part 20. This plate 35 carries an inner ring of die parts 36 between

809832/0895809832/0895

PHN. 8682 25-1-1978PHN. 8682 25-1-1978

denen bewegbare Matrizenteile 37 angeordnet sind, die auf ihrer der Mittellinie der Welle 34 zugekehrten Seite je ein Führungsrad 38 tragen, das auf der Führungsbahn 27 ruht (seieh Fig. 11).which movable die parts 37 are arranged, which face the center line of the shaft 34 on their Each side carry a guide wheel 38 which rests on the guide track 27 (see FIG. 11).

Die Platte 35 trägt weiter einen Kranz von Armen 40, die bei 41 gelenkig mit der Platte 35 verbunden sind. Jeder der Arme 4O farägt zwei Matrizenwände 42, zwischen denen eine bewegbare Matrizenwand 43angeordnet ist, die mit einer Rolle 44 versehen ist, die mit der Führungsbahn 26 zusammenarbeiten kann. Jeder der Arme 4O trägt weiter einen Nocken 45, der mit einem Schlitz 46 zusammenarbeiten kann, derart, dass der Arm herausgeklappt wird.The plate 35 also carries a wreath of Arms 40 articulated to plate 35 at 41. Each of the arms 40 is two die walls 42, between which a movable die wall 43 is arranged, which is provided with a roller 44, which can cooperate with the guideway 26. Each of the arms 4O further carries a cam 45 with a Slot 46 can cooperate such that the arm is folded out.

In dem Kragen 5I sind Aussparungen vorgesehen, in denen die Leiter 52 der in der Matrizenhöhlung 50 angeordneten zu umhüllenden Halbleiteranordnung positioniert werden, wobei diese Halbleiteranordnung die in Figuren 2 und 3 dargestellte Form aufweist.In the collar 5I recesses are provided, in which the conductors 52 of the semiconductor arrangement arranged in the die cavity 50 to be encased are positioned, this semiconductor arrangement having the shape shown in FIGS.

Die Wirkungsweise der betreffenden Anordnung ist wie folgt: die Welle 3^ wird von einer mit ihr gekuppelten Antriebsvorrichtung gedreht, wobei also auch alle mit ihr verbundenen Teile dieser Bewegung folgen. Dadurch, dass sich die Matrizen dabei zwischen den Führungsbahnen 26 und 27 bewegen, werden die Matrizenteile einen bestimmten Zyklus von Bewegungen durchlaufen. Ausgehend von der Lage 21, 29, in der die Ausströmungsöffnung der nicht dargestellten Misch- und Pressvorrichtung der Matrizenhöhlung 50 gegenüberThe mode of operation of the arrangement in question is as follows: the shaft 3 ^ is rotated by a drive device coupled to it, so that all parts connected to it also follow this movement. Because the dies move between the guide tracks 26 and 27, the die parts will go through a certain cycle of movements. Starting from the position 21, 29, in which the outflow opening of the mixing and pressing device (not shown) is opposite the die cavity 50

809 8 32/0 895809 8 32/0 895

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angeordnet ist, verläuft der Herstellungszyklus auf die in Fig. 12 angegebene Weise.is arranged, the manufacturing cycle runs on the manner indicated in FIG.

Ueber die Strecke I steht eine der Matrizen mit der AusstrBmungsöffnung in Verbindung, so dass die Matrizenhöhlung mit einer Menge Kunststoff gefüllt wird.One of the matrices is connected to the outflow opening via the path I, so that the die cavity is filled with a lot of plastic.

Ueber die Strecke II findet Abkühlung des Kunststoffes statt, dadurch, dass sich eine der Seiten der Umhüllung gleitend über die Kühlplatte 28 bewegt, die mittels eines durch sie hindurchgeleiteten Ktih.1-wasserstroms gekühlt wird. Die durch die Abkühlung auftretende Schwindung wird dabei durch die Ausdehnung des Schaummittels ausgeglichen, so dass die Matrizenhöhlung stets gefüllt bleibt und Umhüllungen straffer Form erhalten werden.The plastic is cooled over distance II, as a result of the fact that one of the sides the casing slid over the cooling plate 28, which by means of a Ktih.1 water flow passed through it is cooled. The shrinkage caused by the cooling is caused by the expansion of the foam concentrate so that the die cavity is always filled and the envelopes tighter Shape can be obtained.

Zu Beginn der Strecke III greift der Nocken 45 in den Schlitz 46 ein, wonach der Arm 4θ um den Punkt 41 schwenkt und die Matrize geöffnet wird, wie in Fig. 7 in der untersten Lage dargestellt ist. Die gebildeten Produkte können mm in der Strecke IV aus der Matrize entfernt werden, wobei über diese Strecke der Arm 4θ stets in seiner geöffneten Lage gehalten wird.At the beginning of the route III, the cam 45 engages in the slot 46, after which the arm 4θ around the Point 41 pivots and the die is opened, as shown in Fig. 7 in the lowest position. the formed products can be removed from the die in the distance IV, taking over this distance the arm 4θ is always held in its open position.

In der Strecke V wird schliesslich. die Matrize wieder geschlossen, wonach ein neuer Zyklus anfangen kann. Aus Obenstehendem wird es klar sein, dass mit dieser Maschine auf kontinuierliche Weise Halbleiteranordnungen mit einer Umhüllung aus thermoplastischemIn the route V is finally. the die is closed again, after which a new cycle begins can. From the above, it will be clear that with this machine, semiconductor devices are in a continuous manner with a sheath made of thermoplastic

809832/0895809832/0895

->»- PHN. 8682-> »- PHN. 8682

jh, 25-1-1978 jh, 25-1-1978

Kunststoff versehen werden können. Die Herstellungsgeschwindigkeit kann dabei sehr hoch sein. Plastic can be provided. The production speed can be very high.

In der Ausströmungsöffnung der Pressvorrichtung braucht kein aufwendiger Verschluss angebracht zu werden, weil die Matrizenwände selber für das Sperren des Kunststoffstroms sorgen, dadurch, dass die Ausströmungsöffnung abgedichtet gehalten wird, bis eine folgende Matrize eintrifft. Dadurch, dass eine Seite der Matrize gleichsam offen ist, die Füllöffnung der Matrize bildet und sich später gleitend über die Kühlplatte bewegt, wird ein Anspritzstumpf an den Produkten völlig vermieden, während weiter eine sehr gute Wärmeübertragung auf die Kühlplatte erreicht wird.In the outflow opening of the pressing device no complex lock needs to be attached because the die walls themselves are used for locking of the plastic flow by opening the outflow opening is kept sealed until a subsequent die arrives. By that one side the die is open, as it were, forms the filling opening of the die and later slides over the Moving the cooling plate, an injection stump on the products is completely avoided, while continuing a very good heat transfer to the cooling plate is achieved.

809832/0895809832/0895

e e r s e i \ eeersei \ e

Claims (1)

PHN.8682 25-1-1978PHN.8682 25-1-1978 28U495528U4955 PATENTANSPRUECHE;
ζ--"" *.
1.1 Halbleiteranordnung mit einem Halbleiterelement, Anschlussleitern, die mit Kontaktstellen auf dem Halbleiterelement in elektrischer Verbindung stehen, und einer Kunststoffumhüllung, die das Halbleiterelement, die elektrischen Verbindungen und einen Teil der Anschlussleiter umhüllt, dadurch gekennzeichnet, dass die Umhüllung aus einer vor Umgebungseinflüssen schützenden Einkapselung für das Halbleiterbauelement und die elektrischen Verbindungen und aus einem rings um diese Einkapselung mit Hilfe von Spritzgiessen angebrachten die Aussenform bestimmenden Umhüllungsteil aus geschäumtem thermoplastischem Kunststoff besteht. PATENT CLAIMS;
ζ-- "" *.
1.1 Semiconductor arrangement with a semiconductor element, connection conductors which are in electrical connection with contact points on the semiconductor element, and a plastic sheath that sheaths the semiconductor element, the electrical connections and part of the connection conductors, characterized in that the sheath consists of an encapsulation protecting against environmental influences for consists of the semiconductor component and the electrical connections and of a covering part made of foamed thermoplastic material which is applied around this encapsulation with the aid of injection molding and which determines the outer shape. 2. Halbleiteranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die vor Umgebungseinflüssen schützende Einkapselung aus einem thermohärtenden Kunststoff besteht.2. Semiconductor arrangement according to claim 1, characterized in that the against environmental influences protective encapsulation consists of a thermosetting plastic. 3. Halbleiteranordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Einkapselung aus einem gesinterten Pulverüberzug eines Epoxyharzes besteht.3. Semiconductor arrangement according to claim 2, characterized in that the encapsulation consists of a sintered Powder coating consists of an epoxy resin. h. Halbleiteranordnung nach Anspruch 1, 2 oder 3» dadurch gekennzeichnet, dass der thermoplastische Kunststoff aus einem der Stoffe Polypropen und PoIyphenylensulfid und das Schaummittel aus Azodicarbonamid besteht.- H. Semiconductor arrangement according to Claim 1, 2 or 3 »characterized in that the thermoplastic material consists of one of the substances polypropene and polyphenylene sulfide and the foaming agent consists of azodicarbonamide. 5. Halbleiteranordnung nach Anspruch 1, 2 oder 3» dadurch gekennzeichnet, dass der thermoplastische Kunststoff auseinem Polyamid besteht, das mit einem, als Hauptbestandteil Zinkkarbonat enthaltenden Schaummittel5. Semiconductor arrangement according to claim 1, 2 or 3 » characterized in that the thermoplastic material consists of a polyamide with a, as Foam concentrate containing zinc carbonate as the main component 809832/08 95 °Rfg/Mal fw^p--.-809832/08 95 ° Rfg / times fw ^ p --.- PHN.8682 25-1-1978PHN.8682 25-1-1978 28049582804958 geschäumt ist.is foamed. 6. Verfahren zum Umhüllen einer Halbleiteranordnung, dadurch gekennzeichnet, dass ein Halbleiterbauelement, das mit Anschlussleitern in elektrischer Verbindung steht, mit einer vor Umgebungseinflüssen schützenden Einkapselung versehen wird, wonach das eingekapselte Halbleiterbauelement in eine Matrize mit einer die Aussenform der Umhüllung bestimmenden Höhlung gebracht wird, und dass die Matrize in bezug aufeine Ausströmungsöffnung einer Spritzvorrichtung bewegt wird, wobei zunächst ein Wandteil der Matrize die Ausströmungsöffnung verschliesst, dann eine Füllöffnung der Matrize vor die AusstrÖrnungsöffnung gelangt und ein Gemisch verschäumbaren thermoplastischen Materials und eines Schaummittels in die Matrizenhöhlung gespritzt wird, und danach ein Wandteil der Matrize die AusströmungsÖffnung wieder verschliesst und die umhüllte Halbleiteranordnung nach Abkühlung des geschäumten thermoplastischen Kunststoffes aus der Matrize entfernt wird.6. A method for encasing a semiconductor arrangement, characterized in that a semiconductor component, that is in electrical connection with connecting conductors, with a protection against environmental influences protective encapsulation is provided, after which the encapsulated semiconductor component in a die with a cavity determining the outer shape of the envelope is brought, and that the die with respect to one Moved outflow opening of a spray device is, whereby first a wall part of the die closes the outflow opening, then a filling opening the die arrives in front of the discharge opening and a mixture of foamable thermoplastic material and a foaming agent into the die cavity is injected, and then a wall part of the die closes the outflow opening again and the encased semiconductor arrangement after the foamed thermoplastic plastic has cooled down the die is removed. 8..9Ö32/089S8..9Ö32 / 089S
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