JP2007505491A - 可撓性圧力素子を用いて電子部品をカプセル封入する方法および装置 - Google Patents

Abstract

【課題】簡単な態様で、電子部品が連結された状態のキャリアのアセンブリに、カプセル封入材が部分的にないままにしておく方法および装置を提供する。
【解決手段】本発明は、電子部品が連結された状態のキャリアのアセンブリを、カプセル封入材で部分的にカプセル封入する方法であって、Ａ）キャリアの少なくとも一部およびその上に装着された電子部品を、金型部と対応金型部との間で囲む処理ステップと、Ｂ）液体カプセル封入材を、金型キャビティに導入する処理ステップと、Ｃ）カプセル封入材の少なくとも部分硬化の後、カプセル封入された電子部品を備えたキャリアを、金型部から除去する処理ステップとを含む、方法に関する。本発明はまた、そのような方法を応用する装置に関する。
【選択図】図１Ａ

Description

本発明は、請求項１の前文に従って、電子部品が連結された状態のキャリアのアセンブリを、カプセル封入材で部分的にカプセル封入する方法に関する。本発明はまた、請求項６の前文に従って、本方法を応用する装置に関する。

カプセル封入材を用いて、キャリアに装着された電子部品をカプセル封入することは、一般に応用される技術である。まだカプセル封入されていない電子部品を備えたキャリアは、ここでは通常、金型キャビティが、カプセル封入用電子部品（特定的ではあるが、排他的なものではない、半導体部品）の周囲に形成されるような態様で、二つの金型部間でクランプされる。次に、加熱された（液体）カプセル封入材は、金型キャビティがカプセル封入材で充填されるように、プランジャーシステムを用いて、ランナーを介する通常の態様で、金型キャビティに輸送される。カプセル封入材の少なくとも部分硬化の後、金型部は、現在カプセル封入材で被覆されている電子部品が設けられたキャリアが、金型部から解除されうるように、別々に移動される。そのような工程は、トランスファー成形とも呼ばれる。

キャリア上に配置された電子部品のトランスファー成形を用いて部分カプセル封入すること、すなわち、電子部品の一部が依然としてフリーなままであるように、電子部品をカプセル封入材に埋込むことのみ必要である。これによって、たとえば電子部品を部分的にしかカプセル封入することができず、フリーなままである電子部品の一部は、センサー（たとえば、光、圧力、温度、および／または化学物質に対して感受性であるセンサー）を形成して、熱交換器を形成し、あるいは光学データの入力または出力のために用いられうる。チップをカプセル封入材でカプセル封入し、そのチップの表面の一部分にはカプセル封入材がないままでなければならない方法および装置は、国際公開第０３／０２８０８６号パンフレットに開示されている。フリーなままでなければならないこのチップの表面の該部分は、金型が閉じた後、チップの上記一部と、金型の一部との間でクランプされる材料で被覆される。チップの表面を部分的に被覆する材料は、好ましくは、比較的軟質な耐熱材料から生成される。表面を部分的に被覆する材料へのチップからの好適な圧力を実現するための圧力は、表面を部分的に被覆する材料によって接触される側面と反対側のチップの側面上で、カプセル封入材の作用によって得られる。開示されているような方法の問題点は、フリーなままでなければならないチップの表面の反対側の側面上のカプセル封入材で被覆されているチップに対する解決策を提供しているに過ぎないということである。しかしながら、この種類の製品は、市場によって常に必要とされているわけではない。

本発明の目的は、電子部品が連結された状態のキャリアのアセンブリを、部分的にカプセル封入材がないままにしておく方法および装置を、簡単な態様で提供することであり、電子部品から遠い側面にはカプセル封入材がないままである。

本発明は、この目的のために、請求項１による方法を提供する。そのような方法を用いて、キャリア上に配置される電子部品を、表面の一部分をフリーなままにしてカプセル封入することができ、一方電子部品から遠いキャリアの側面には、それにもかかわらずカプセル封入材がないままである。電子部品の圧力分散体への連結は、部品とキャリアとの間に導入されるカプセル封入材によって部分的に実現されるので、このことは可能である。カプセル封入材に加えられる圧力を、電子部品から遠いキャリアの側面上に、カプセル封入材のパッケージという、最終生成物において通常所望されない存在なしで、電子部品の圧力分散体上へ適応連結力として依然として使用することができる。電子部品とキャリアとの間の空間は、たとえば、いわゆる「フリップチップ」に存在する。そのようなフリップチップでは、電子部品（チップ）は、半田バンプを経て、キャリア（ボード、リードフレーム）上に配置される。半田バンプは、ここでは、キャリアと電子部品との間を電気接続することができ、よって重要である。あまりにも大きな荷重が、キャリアから遠いフリップチップの側面にかかると、半田バンプは変形するが、このことは望ましくない／容認できない。本発明による方法は、現在、カプセル封入材の供給前に、フリップチップの圧力を、半田バンプが変形しない（ほとんど変形しない）レベルに制限する可能性を提供し、一方カプセル封入材の供給中、カプセル封入材が圧力分散体にも加える圧力のために、電子部品とキャリアとの間を流れるカプセル封入材によって加えられる圧力は、それにもかかわらず電子部品をキャリアから取りさない（押さない）ようにされる。

圧力分散体は、例えば、ゲルとも呼ばれかつ特に商標名「ゲルパック（登録商標）」という名で市販されている変形可能媒体から製造される物体を意味するように理解されている。例えばゲル（またはゲルフィルム）の層として製造されるそのような材料は、電子部品および／またはキャリアに局部的にかけられる荷重が、これによって制限されたままでありうるという非常に重要な利点を有する。この荷重は、より特定的には、カプセル封入材の金型キャビティへの供給の開始前には制限されたままでありうる。金型部の変位と同時に、可撓性圧力分散体を、キャリアから遠い電子部品の側面に対して付勢することができる。一つ以上の圧力分散体（少なくとも一つの圧力分散体）の使用の重要な利点は、カプセル封入用電子部品および／またはそれらが装着されるキャリアの大きさのばらつきが、圧力分散体によって補正されうる（される）ということである。電子部品およびカプセル封入用キャリアのアセンブリへの（電子部品およびキャリアのアセンブリに加えられる閉鎖力の分布が均等な）良好な連結をこのように得ることができ、部品（キャリアと電子部品の両方）の大きさの比較的大きなばらつきの結果として擾乱は生じないだろう。

本発明による方法の好ましい変形では、可撓性圧力分散体は、可撓性材料層を経て、電子部品が装着された状態のキャリアのアセンブリに対して付勢される。例えば、プラスチックから製造される箔は、ここでは、保護中間層を形成することができる。このように、電子部品が装着された状態のキャリアのアセンブリと圧力分散体との間に所望されない接触が生じるのを、例えば電子部品および／またはキャリアに対する悪影響を防ぐために、かつ／あるいは圧力分散体の寿命を延ばすために避けることができる。

可撓性圧力分散体は、所望されれば、対応金型部に着脱可能に配置されうる。このことは、個々の圧力分散体を金型に配置することによって可能であるが、箔層上に配置される圧力分散体を配置することも可能であり、あるいは「箔」には、全体的にまたは部分上に、「ゲル層」または「ゲル体」が設けられる。このように、圧力分散体を金型に配置するために、例えば、公知の箔材料用自動フィーダーを利用することができる。

本発明による方法の他の応用変形では、可撓性圧力分散体は、アセンブリのキャリアに対して、例えば、電子部品から遠いキャリアの側面に対して、少なくとも部分的に付勢される。該方法のそのような応用は、そこでカバー箔を利用することなく、上述の「リードレスパッケージ」の製造に対する解決策を提供する。これまで塗布されたカバー箔の代わりに、キャリアの部分を、所望されるように、一つ以上の可撓性圧力分散体を用いて、今でもクリアな状態にしておくことができる。

本発明はまた、キャリアに装着された電子部品を、カプセル封入材で部分的にカプセル封入する、請求項６に記載の装置を提供する。そのような装置は、既存のカプセル封入装置とほんのわずかに異なるだけであり、その結果、既存の装置の、本発明による装置への変換／修正は、非常に簡単な態様で実現されうる。本発明による装置を用いて、本発明による方法を参照して既に説明したような利点が実現されうる。装置の好ましい実施形態では、可撓性圧力分散体を受け入れる保持器手段は、金型キャビティの壁に埋め込まれた空間に少なくとも部分的に形成される。このように、圧力分散体の位置を、簡単な態様で固定することができる。本装置にはまた、金型部の側面まで位置決めされる圧力分散体のためのかつ／あるいは箔材料のための供給手段および排出手段が設けられうる。既に上で記載したように、圧力分散体をそれぞれ、そのような供給および排出手段によって、金型部間に配置しかつそれらから除去することができる。

本発明は、以下の図面に示される非制限的な例証的実施形態を参照して、さらに明らかとなろう。

図１Ａは、半田バンプ２を経て、キャリア３に連結される（フリップ）チップ１を示す。キャリア３は、キャリア３の平坦な側面が、金型部４によって十分支持されるように、金型部４に配置される。金型部４上まで連続して配置されるのは、チップ１を囲む金型キャビティ６をクリアな状態にしておく対応金型部５である。ゲル体７（圧力分散体）は、対応金型部５とチップ１との間に、ゲル体７がチップ１に圧力を加えるように配置され、しかしながら、該圧力は、半田バンプ２が、ゲル体７によって加えられる圧力の影響下で、著しく変形しないように制限されている。凹部８は、ゲル体の位置決めのために、対応金型部５に設けられる。

図１Ｂでは、金型部４および対応金型部５によって囲まれる金型キャビティ６には、液体カプセル封入材９が充填される。カプセル封入材９への比較的高い圧力はまた、半田バンプ２も位置する、チップ１とキャリア３との間の空間１０に存在する。しかしながら、同じ圧力はまた、カプセル封入材９によってゲル体７に加えられ、その結果、チップ１上に（空間１０に隣接するチップ１の側面に対して対応金型部５の方を向いているチップ１の側面上に）、図１Ａに示される状況における同じ圧力差と理論的に同じくらい大きい圧力差が依然として生じる。この圧力差は、厳密には同じくらい大きいままとならないが、結果として生じる有利な影響は、図１Ａに示される状況でのチップ１への制限された圧力では、チップ１が、キャリア２に対して、図１Ｂに示されるような状況でも十分大きい結果として生じる力で依然として押し付けられるということである。金型キャビティ６内に存在するカプセル封入材９は、カプセル封入材９がないままであるチップ１の側面が、キャリア３から遠い硬化カプセル封入材９の側面とほぼ同じ高さに位置決めされるように、チップ１を囲む。カプセル封入材の塗布の後、例えば、冷却要素（図示せず）は、簡単な態様で、このようにチップ１に固定されうる。

図１Ｃは、以上の図面に示されるように、半田バンプ２を経て、キャリア３に連結される（フリップ）チップ１を示す。キャリア３は、金型部４に配置される。金型部４上まで連続して配置されるのは、チップ１を囲む金型キャビティ２６をクリアな状態にしておく対応金型部２５である。図１Ａおよび図１Ｂに示される金型キャビティ６およびゲル体７と違って、この図１Ｃに示される金型キャビティ２６およびゲル体２７は、ゲル体２７がチップ１の一側面には係合しないように形成される。ゲル体２７は、後に塗布されるべきカプセル封入材が、チップ１の一側面をクリアな状態にしておくだけでなく、チップ１がカプセル封入材からも突出するように、チップ１上に係合する。

図２は、カプセル封入材１１で部分的に被覆されておりかつ部分的にフリーなままにしておかれる４つのチップ１３が装着されているキャリア１２の上面図を示す。チップ１３は、例えば、後の動作においてのこぎりで切られうる。

図３Ａは、本発明による方法を応用するためのゲル体１５を示す。図３Ｂは、その一側面に、ゲル材料１８を周囲の領域（の一部）から保護する箔層１７が設けられる、ゲル体１６を示す。図３Ｃの断面は、ゲル体１９を示し、そのゲル材料２０は、保護箔層２１によって、全ての面で囲まれる。ゲル材料２０の代わりに、ゲル体１９の本実施形態の変形では、一緒に材料を保持することに関してさほど厳しくない要件を満たす材料を塗布することも可能である。このように、ゲル材料２０の代わりに、（任意には粘性のある）液体を用いることもできるだろう。図３Ｄは、例えば、この図には示されない既存の手段を用いて、容易に金型に配置されかつそれから除去されうる箔層２２を示す。複数のゲル体２３は、箔層２２上に配置される。

カプセル封入材の供給前に、フリップチップが、圧力分散体によって係合される、フリップチップが金型に配置された状態のキャリアの断面図を示す。 カプセル封入材の供給中の、図１Ａに示される部分に対応する断面図を示す。 カプセル封入材の供給前に、フリップチップが、圧力分散体の代替実施形態の変形によって係合される、フリップチップが金型に配置された状態のキャリアの断面図を示す。 チップの一部分には、カプセル封入材がないままであるように、４つのチップがカプセル封入された状態のキャリアの上面図を示す。 本発明による方法で使用するための圧力分散体の斜視図である。 プラスチック箔層が設けられた圧力分散体の代替的な実施形態の変形の斜視図である。 プラスチック箔層に入れられた圧力分散体の第２の代替的な実施形態の変形の断面図を示す。 複数の圧力分散体が設けられた箔層の斜視図である。

Claims (10)

1. 電子部品が連結された状態のキャリアのアセンブリを、カプセル封入材で部分的にカプセル封入する方法であって、
   Ａ）前記キャリアの少なくとも一部およびそれに装着された前記電子部品を、金型部と対応金型部との間に、前記電子部品を囲む少なくとも一つの金型キャビティが形成されるように囲む処理ステップと、
   Ｂ）液体カプセル封入材を、前記金型キャビティに導入する処理ステップと、
   Ｃ）前記カプセル封入材の少なくとも部分硬化の後、カプセル封入された電子部品を備えた前記キャリアを、前記金型部から除去する処理ステップとを含み、
   可撓性圧力分散体は、処理ステップＢ）による場合のように、前記液体カプセル封入材の前記金型キャビティへの供給前に、前記キャリアから遠い前記電子部品の側面に対して付勢される、方法において、
   前記電子部品から遠い前記キャリアの側面が、金型部に対して配置され、
   第２対応金型部は、前記電子部品を搭載する前記キャリアの側面に対して付勢され、かつ
   少なくとも処理ステップＢ）中、前記キャリアと前記電子部品との間に位置決めされる空間には、カプセル材料が充填されることを特徴とする、方法。
2. 前記可撓性圧力分散体は、前記キャリアから遠い前記電子部品の側面と前記対応金型部との間でクランプされることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
3. 前記可撓性圧力分散体は、可撓性材料層を経て、電子部品が装着された状態の前記キャリアの前記アセンブリに対して付勢されることを特徴とする、請求項１または２に記載の方法。
4. 前記可撓性圧力分散体は、前記対応金型部に着脱可能に配置されることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法。
5. 前記可撓性圧力分散体は、前記電子部品から遠い前記キャリアの側面に対して少なくとも部分的に付勢されることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載の方法。
6. キャリアに装着された電子部品を、カプセル封入材で部分的にカプセル封入する装置であって、
   互いに対して変位可能でありかつその間に前記キャリアを少なくとも部分的に受け入れるように構成される多数の金型部であって、第１金型部には、前記キャリア上まで連続する少なくとも一つの金型キャビティが設けられる、金型部と、
   前記金型キャビティに連続するカプセル封入材のための供給手段と、
   前記金型キャビティに位置決めされ、可撓性圧力分散体を受け入れる保持器手段とを含む、装置において、
   前記装置には、前記電子部品から遠い前記キャリアの側面を支持するように構成される第２金型部が設けられることを特徴とする、装置。
7. 可撓性圧力分散体を受け入れる保持器手段は、前記金型キャビティの壁に埋め込まれた空間に少なくとも部分的に形成されることを特徴とする、請求項６に記載の装置。
8. 前記装置にはまた、前記金型部の側面まで位置決めされる箔材料のための供給手段が設けられることを特徴とする、請求項６または７に記載の装置。
9. 前記装置にはまた、前記金型部の側面まで位置決めされる箔材料のための排出手段が設けられることを特徴とする、請求項６〜８のいずれか一項に記載の装置。
10. 前記装置にはまた、前記圧力分散体のための供給手段が設けられることを特徴とする、請求項６〜９のいずれか一項に記載の装置。

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