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KR102017672B1 - 상 변화를 겪는 변형 재료를 이용하여 전자 부품들을 캡슐화하기 위한 방법 및 장치 - Google Patents

상 변화를 겪는 변형 재료를 이용하여 전자 부품들을 캡슐화하기 위한 방법 및 장치 Download PDF

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KR102017672B1
KR102017672B1 KR1020147012095A KR20147012095A KR102017672B1 KR 102017672 B1 KR102017672 B1 KR 102017672B1 KR 1020147012095 A KR1020147012095 A KR 1020147012095A KR 20147012095 A KR20147012095 A KR 20147012095A KR 102017672 B1 KR102017672 B1 KR 102017672B1
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mold
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요아네스 레오나르두스 후리안 자일
빌헬름무스 게라르두스 요제프 갈
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베시 네덜란드 비.브이.
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Abstract

본 발명은 캐리어 상에 장착되는 전자 부품들을 캡슐화하기 위한 방법에 관한 것으로서, A) 캡슐화하기 위한 전자 부품을 캐리어에 연결되는 몰드 캐비티 내에 배치하는 공정 단계, B) 액체 캡슐화 재료로 몰드 캐비티를 충전하는 공정 단계, 및 C) 몰드 캐비티 내의 캡슐화 재료를 적어도 부분적으로 경화시키는 공정 단계를 포함한다. 변형 재료는 공정 단계 B) 동안 도입된다. 재료는 공정 단계 B) 동안 상 변화를 겪어, 변형 재료의 체적이 감소한다. 본 발명은 또한 이러한 방법을 적용하기 위한 장치에 관한 것이다.

Description

상 변화를 겪는 변형 재료를 이용하여 전자 부품들을 캡슐화하기 위한 방법 및 장치{Method and device for encapsulating electronic components using a reduction material which undergoes a phase change}
본 발명은, A) 캡슐화하기 위한 전자 부품을 캐리어에 연결되는 몰드 캐비티 내에 배치하는 공정 단계, B) 액체 캡슐화 재료로 몰드 캐비티를 충전하는 공정 단계, 및 C) 몰드 캐비티 내의 캡슐화 재료를 적어도 부분적으로 경화시키는 공정 단계를 포함하는, 캐리어 상에 전자 부품들을 캡슐화하기 위한 방법에 관한 것이다. 본 발명은 또한 이와 같은 방법을 수행하기 위한 장치에 관한 것이다.
전자 부품들의 캡슐화, 특히 캐리어(예를 들어 리드 프레임과 같은) 상에 장착되는 반도체들의 캡슐화에는 특히 트랜스퍼 몰딩(transfer moulding), 압축 몰딩, 사출 몰딩 또는 이들 캡슐화 프로세스들의 조합과 같은 상이한 유형들의 캡슐화 프로세스가 사용될 수 있다. 여기서 반도체들은, 칩들 외에, 이들이 또한 예를 들어 발광 다이오들(LEDs)과 같은 다른 전자 부품들을 포함하도록 넓게 해석되는 것이 여기서 주목된다. 전자 부품들을 갖는 캐리어는 여기서 몰드 캐비티들이 캡슐화를 위한 구성요소들 주위에 규정되도록 몰드 부품들 사이에 클램프된다. 액체 캡슐화 재료는 몰드 부품들이 멀리 이동되고 캡슐화된 전자 부품들을 캐리어가 제거되는 적어도 부분 경화 후, 이들 모드 캐비티들에 공급된다. 캡슐화 재료는 통상 필러를 포함하는 열경화성 에폭시 또는 수지로 구성된다. 압력은 통상 또한 가열되는 캡슐화 재료에 작용하고, 그 결과 그것이 이미 액체가 아닌 경우에 캡슐화 재료를 가열하면 액체가 되게 한다. 액체 캡슐화 재료는 (통상 가열되는) 몰드 캐비티를 충전하고 액체 캡슐화 재료는 예를 들어 화학 결합(교차 결합)에 의해 몰드 캐비티에서 적어도 부분적으로 경화한다. 캡슐화의 품질을 증가시키기 위해, 캡슐화 재료를 공급하기 전에 몰드 캐비티에 결정된 부압(즉, 주변 공기압보다 낮은 가스 압력)을 가하는 것이 가능하다. 몰드 캐비티는 여기서 통상 몰드 캐비티의 충전 중 가스들의 방출을 가능하게 하는 흡입 채널들(벤팅들)을 통해 부압으로 된다. 캡슐화 재료로 몰드 캐비티를 완전히 충전하는 것은 매우 중요하다. 전자 부품들의 캡슐화의 문제점은 특정 조건들에 의존하여, 몰드 캐비티들이 캡슐화 재료로 항상 완전히 충전되지 않아, 구멍들(보이드들)이 생성된 캡슐화들에 잔존한다는 것이다. 이러한 현상은 특히 (소량의) 공기 버블들 또는 방출된 가스들이 캡슐화 재료에 들어있을 수 있는, 몰드 캐비티에서 캡슐화 재료의 유동 선단(flow front)의 정면에서 일어난다.
본 발명의 목적은 전자 부품들의 캡슐화에서 일어나는 보이드들(voids)의 가능성이 감소되는, 전자 부품들을 캡슐화하기 위한 방법 및 장치를 제공하는 것이다.
본 발명은 이러한 목적을 위해 전제부에서 언급한 유형의 방법을 제공하고, 여기서, 변형 재료(reduction material)는 몰드 캐비티가 캡슐화 재료로 전체적으로 또는 부분적으로 충전되기 전에 몰드 캐비티 내로 도입되고, 변형 재료는 변형 재료의 체적이 감소하도록 캡슐화 재료로 몰드 캐비티의 충전 동안 상 변화를 겪는다. 비록 변형 재료가 기체상으로부터 고체상으로 바뀌는 것도 가능하고, 또는 변형 재료가 (선택적으로 과열된) 수증기로서 응결하고 고체 물질로 바뀌는 것이 가능하지만 여기서 캡슐화 재료로 몰드 캐비티의 충전 중 변형 재료가 기체상으로부터 적어도 응결하는 것이 가능하다. 상기 방법을 수행하기 위해, 변형 재료는 기체상으로 및/또는 미스트(mist)로서 몰드 캐비티에 능동적으로 운반될 수 있고, 여기서 더 많은 특정 선택사항은 과열된 증기로서 변형 재료를 능동적으로 공급하는 것이다. 한편, 변형 재료가 그것이 몰드 캐비티 내로 능동적으로 운반될 때 액체상 또는 고체상으로 되어 있는 것도 가능하다. 관련 있는 것은 몰드 캐비티로의 캡슐화 재료의 공급 이전의 상태들 하에서 변형 재료가 상대적으로 큰 체적(낮은 질량 밀도)을 기지며, 캡슐화 프로세스가 일어나는 상태들 하에서, 변형 재료가 상 변화를 겪지 않는다는 것이다. 여기서 적절한 온도뿐만 아니라, 압력 증가도 중요한 역할을 하는데, 그 이유는 상 변화가 일어나는 온도가 압력에 매우 많이 의존하기 때문이다. 캡슐화는 [150-200]℃의 온도 범위에서 및 [50-100] 바의 압력, 특히 [60-90] 바에서 일어난다. 변형 재료의 체적에서 최대 감소(즉 최대 가능한 압축율)를 얻기 위해, 또한 변형 재료의 분자량은 가능한 한 작은 것이 바람직하다.
본 발명은 또한 필름 재료가 전자 부품들을 갖는 캐리어와 캐리어에 연결되는 몰드 캐비티 사이에 배열되고, 액체 캡슐화 재료가 캐리어와 필름 재료 사이에 공급되고 변형 재료가 필름과 몰드 캐비티 사이에 보유되는 방법을 제공한다. 따라서, 변형 재료는 캡슐화하기 위한 전자 부품들로부터, 캐리어로부터 및 캡슐화 재료로부터 분리된다. 변형 재료(상대적으로 적은 양의)의 존재가 캡슐화 프로세스를 손상시킬 수 있는 경우에, 이들 문제점들이 방지될 수 있다. 변형 재료는 모든 것이 전자 부품들을 갖는 캐리어로부터 떨어져 마주하는 필름 재료의 측면 상에 위치된 후 이렇게 되고, 그와는 반대로 전자 부품들을 갖는 캐리어(및 나중에, 캡슐화 프로세스 동안, 캡슐화 재료도)는 필름의 대향측(즉 전자 부품들을 갖는 캐리어를 향해 마주하는 필름 재료의 측) 상에 위치된다.
그러므로, 그것의 상태(즉, 그것이 변형되었는지의 여부)와 상관 없이, 변형 재료는 전자 부품들 및 캡슐화 재료를 갖는 캐리어의 상태에 영향을 미치지 않고, 즉 모든 것이 방지된 후 접촉이 있다. 전자 부품들의 캡슐화의 이점 - 여기서 필름 재료는 변형 재료의 적용과 조합하여 적용됨 - 은 캡슐화 재료를 적용하는 이점들(예를 들어 몰드 캐비티로의 캡슐화 재료의 부착 확률이 없음)이 몰드 캐비티의 가스제거를 가능하게 하기 위해 취해져야 하는 구조적 조치들(structural measures) 없이 이렇게 실현될 수 있다. 따라서, 필름 재료에 의한 캡슐화에서, 그것은 몰드 캐비티 내의 초과 압력의 상승을 방지하기 위한 설비를 만들 필요가 없다. 특히 더 높은 몰드 캐비티들(예를 들어, 광학 렌즈를 전체적으로 또는 부분적으로 캡슐화 및/또는 제조하기 위해 LED들과 조합하여 적용될)에서, 초과압력은 높게 상승할 수 있어, 필름 재료에 대한 손상(작은-크랙들)의 위험이 증가한다. 방출 채널들은 통상 이러한 목적을 위해, 몰드 캐비티(또는 몰드 캐비티들)가 배열되는 몰드 부품에 배열된다. 변형 재료의 존재는 이러한 설비(provision)를 불필요하게 하는데, 그 이유는 체적 감소가 몰드 캐비티 또는 캐비티들의 가스제거(벤팅)가 불필요하게 되도록 변형 재료의 상 변화의 결과로서 일어나기 때문이다. 이것은 몰드 캐비티 또는 캐비티들을 갖는 몰드 부품을 제조하기 쉽게할 뿐만 아니라, 아마도 더 중요하게는, 그것은 이렇게 더 단순한 몰드 부품이 조작 중 고장에 덜 민감하게 한다. 이것은 몰드 캐비티에 연결되는 가스 제거 설비들이 먼지로 또는, 예를 들어 필름 분리가 적절히 기능하지 않는 경우에, 캡슐화 재료로 용이하게 막힐 수 있기 때문이다. 막힌 가스 제거 설비를 갖는 이와 같은 몰드 부품을 세정하는 것은 노동 집약적이고 생산 진행을 지연시킬 수 있다. 여분의 가스 제거 설비의 다른 이점은 특정 가능한 적용들을 갖는 캡슐화들을 행하기 위해 부드럽고 또는 심지어 폴리싱된 모드 캐비티들에 적용하는 것이 가능하게 된다는 것이다. 본 발명은 몰드 캐비티의 표면 거칠기를 통해 벤팅으로 봉입된 가스를 안내하는 것을 불필요하게 한다. 따라서, 예를 들어 캡슐화 재료를 이용하여 렌즈들을 제조하는 것이 가능하게 된다.
변형 재료의 또 다른 수요가 많은 특성은 압력이 증가되기 전에 상 변화를 이미 겪지 않는다는 것이고, 변형 재료의 미성숙 응결(premature condensation)은 예를 들어 이러한 방식으로 방지된다. 이것은 원하는 효과(캡슐화 프로세스 중 변형 재료의 실질적 체적 감소)가 예를 들어 미성숙 응결의 경우에 더 이상 발생하지 않기 때문에 중요할 뿐만 아니라; 응축물은 또한 양호한 캡슐화를 또한 지연시킨다. 한편, 캡슐화 프로세스가 시작되기 전의 변형 재료의 상 변화는 그러나 만약 확장 상 변화(expanding phase change)이면 허용된다. 만약 변형 재료가 예를 들어 액체상 또는 고체상으로 몰드 캐비티에 도입되지만 변형 재료가 실제 캡슐화 프로세스가 일어나기 전에 팽창하면, 이것은 문제가 되지 않아야 한다. 그 이유는 캡슐화 프로세스의 시작 전의 액체 또는 고체의 증발이 캡슐화 프로세스가 시작되기 전에 변형 재료를 또한 아주 크게 (즉 매주 낮은 질량 밀도 Δ를 가지게) 한다는 것이다. 변형 재료의 체적 감소는 응결로 인해 매우 상당할 수 있다. 이러한 체적 감소로 인해, 캡슐화 재료로 둘러싸인 가능한 (작은) 공기 버블들의 약간의 체적이 이렇게 남아 있을 것이고; 이로써 둘러싸인 격벽들이 너무 작게 되어 이들은 더 이상 둘러싸인 공간들로서 자격이 부여될 필요가 없다. 그럼에도 불구하고 이러한 효과로 인해 캡슐화 재료는 초기 함유물들(initial inclusions)에도 불구하고, 캡슐화 공간을 완전히 충전한다. 캡슐화 재료의 공급 중 몰드 캐비티에 종래 기술에 따라 존재하였던 공기 또는 다른 가스들은 물론 비록 이러한 압축율이 (가스) 압력의 증가로 직접 비례할지라도 증가하는 압력의 결과로서 압축될 것이다. 그러므로 봉입된 압축 가스는 캡슐화 재료에 함유물들(보이드들)의 형성을 초래하고, 이것은 특히 바람직하지 않다. 이것은 특정 실시예에 기초하여 이하에 설명될 것이다. 상 변화를 겪는 변형 재료의 존재는 특히 비교적 완전히 캡슐화하는 것이 곤란한 전자 제품들의 경우에 개선된 제품 품질이 실현되는 것을 가능하게 할 것이다. 예를 들어 여기서 중간 공간들이 캡슐화 재료가 유동하기 곤란한 것 사이에 존재하는 더 많은 제품들, 플립 칩들 및 다른 적층된 전자 부품들을 상상하는 것이 가능하다. 더 적은 액체 캡슐화 재료의 적용 및 (더 많은) 몰드 캐비티의 전체 표면에 걸친 양호한 충전은 마찬가지로 본 발명에 따른 방법을 이용하여 실현될 수 있다.
유리한 선택은 변형 재료로서 H20(물)에 대해 선택인 것으로 발견된다. 이러한 변형 재료의 분자량은 작을 뿐만 아니라(Mwater = 0.018 kg/mol), 그것은 또한 1 에서 예를 들어 80바(예를 들어 T = 150℃의 일정 온도에서)로의 압력 증가에서 원하는 응결 작용(desired condensation behaviour)을 가진다. Δwater = ± 0.5 kg/m3을 갖는 1기압에서의 기체상으로부터 Δwater = ± 900 kg/m3을 갖는 액체상으로의 일어나는 변화 동안, 체적 감소가 이렇게 약 1800 정도의 팩터로 일어난다. 지금까지는, 캡슐화 프로세스가 물에 의해 방해받지 않도록 하기 위해 종래 기술에 따른 시작 지점이 항상 있었다. 따라서, 이러한 목적으로 캡슐화 재료는 종래 기술에 따라 극히 조심스럽게 조절된다. 이 발명에 이르는 예상치 못하고 명백하지 않은 통찰력은 캡슐화 장치 내의 물의 존재는 반대로 개선된 캡슐화 결과를 가져올 수 있다는 것이다. 캡슐화 조건 하에서 응결하는 변형 재료에 대한 다른 선택사항은 C2H5OH(에탄올), Methanol = 0.046 kg/mol이다. 증가하는 압력은 약 350 정도의 팩터로 체적 감소를 가져온다. 이것은 또한 캡슐화 결과에 명확한 개선을 또한 가져올 수 있는 훌륭한 체적 감소이다.
원하는 효과의 추가 개선은 부압이 공정 단계 B)에 따라 캡슐화 재료로 몰드 캐비티를 충전하기 전 또는 충전하는 동안 몰드 캐비티에 가해지는 것이다. 이것은 대기압에 대한 부압, 또는 1기압보다 낮은 압력을 가리킨다. 단순한 방식으로 몰드 캐비티에서 실현될 수 있는 부압은 절대압 0.1 바(0.1 Bar absolute)에 이른다. 이전 단락에서 계산된 것과 같은 체적 감소는 이로써 팩터 10만큼 증가된다.
이것은 수정된 개시 조건: Δwater = ± 900 kg/m3을 갖는 액체상으로 변화는 Δw at er = ± 0.5 kg/m3 하에서, 체적 감소가 약 18,000 정도의 팩터로 일어난다는 것을 의미한다. 따라서, 에탄올에 대해 이것은 약 3,500 정보의 체적 감소 팩터를 생성할 것이다. 따라서, 몰드 캐비티를 부압으로 가져가는 것은 수요가 많은 바람직한 효과를 훨씬 더 상승시킨다. 그렇지 않으면 또한 존재하는 가스들(일반적으로 공기)를 이렇게 이미 많이 제거하기 위해 변형 재료를 몰드 캐비티에 도입하기 전에 몰드 캐비티에 부압을 미리 가하는 것이 가능하다. 몰드 캐비티 내에 초기에 존재하는 가스의 제거는 또한 기체 변형 재료로 몰드 캐비티를 플러싱하거나 선택적으로 과열된 스팀 형태로 변형 재료를 공급(주입)하여 가능하다. 몰드 캐비티를 부압으로 가져가고 물드 캐비티의 후속 플러싱 후, 위에서 이미 언급한 것과 같이, 이후 한번더 몰드 캐비티를 부압으로 가져가는 것이 바람직하다.
변형 재료는, 비록 (신속하게 증발하는) 소량의 액체(예를 들어 액체 물) 또는 고체 입자 변형 재료(얼음)를 공급하는 것은 마찬가지로 실제 캡슐화 전에 몰드 캐비티의 원하는 조절된 시작 위치로 가져올 수 있지만, 예를 들어 변형 재료의 주입 또는 블로잉(blowing)에 의해 캡슐화 재료와 별도로 몰드 캐비티에 가해질 수 있다. 그러나, 또한 변형 재료는 캡슐화 재료와 조합으로 공급되는 것이 가능하지만, 이것은 변형 재료가 캡슐화 재료 전에 몰드 캐비티로 들어가도록 되어 있다. 캡슐화 재료는 이러한 목적을 위해 예를 들어 변형 재료를 캡슐화 재료에 부가하여 조절될 수 있다.
캡슐화 재료는 이러한 몰드 캐비티가 캡슐화하기 위한 전자 부품에 대해 공정 단계 A) 동안 위치되면 몰드 캐비티에 공급될 수 있다. 그것은 또한 캡슐화 재료가 몰드 캐비티로 변위되기 전에 캡슐화 재료를 가열하는 것이 가능하고, 캡슐화 재료에 작용하는 압력에 의해, 그것은 몰드 캐비티로 운반될 수 있다. 특히 여기서는 소위 트랜스퍼 몰딩 프로세스(transfer moulding Process)가 생각되고, 여기서 캡슐화 재료는 하나 이상의 플런저들에 의해 몰드 캐비티로 가압된다. 한편, 본 발명은 또한 예를 들어 또한 몰드 부품들의 폐쇄 압력을 이용하여(compression moulding) 몰드 캐비티 내에서 캡슐화 재료를 압축하는 것 또는 몰드 캐비티에 캡슐화 재료를 주입하는 것(injection moulding)과 같은 다른 캡슐화 프로세스들과 결합될 수 있다. 몰드 캐비티에의 변형 재료의 적용은 몰드 캐비티로 캡슐화 재료를 공급하는 방식과 무관하게 위에서 언급한 이점들을 가져올 수 있다.
본 발명에 따른 방법의 변형예에서, 변형 재료는 몰드 캐비티가 폐쇄되기 전에 가스들(공기 배출 또는 벤팅)을 위한 흡입 개구를 통해 몰드 캐비티에 공급될 수 있다. 따라서, 변형 재료(예를 들어 스팀 형태의)는 단시간에, 예를 들어 1-3초 내에 몰드 캐비티에 도입될 수 있다. 단지 이후 몰드 캐비티를 규정하는 몰드 부품들은 폐쇄 압력으로 될 수 있다.
본 발명은 또한 서로에 대해 변위 가능하고 폐쇄 위치에서, 전자 부품을 둘러싸기 위한 적어도 하나의 몰드 캐비티를 규정하는 몰드 부품들 및 몰드 캐비티에 연결되는 액체 캡슐화 재료를 위한 공급 수단을 포함하는, 캐리어 상에 장착되는 전자 부품들을 캡슐화하기 위한 장치를 제공하고, 여기서 장치에는 몰드 캐비티에 연결되는 변형 재료를 위한 공급 수단이 제공된다. 변형 재료를 위한 공급 수단은 공급 목적을 위해 원하는 조건으로 변형 재료를 가져가기 위한 가열 요소를 포함할 수 있고, 변형 재료를 위한 공급 수단은 예를 들어 몰드 캐비티를 연결하는 하나 이상의 노즐들에 의해 형성될 수 있다. 이와 같은 장치를 이용하여, 이점들이 본 발명에 따른 방법을 참조하여 위에서 이미 기술한 것과 같이 달성될 수 있고, 또한 본 발명에 따른 장치에 대해 참조로 본원에 포함되는 것으로 간주된다. 따라서, 변형 재료의 공급은 기존의 캡슐화 장비에 단지 매주 제한된 구조적 변경들로 통합될 수 있다.
본 발명에 따른 장치의 변형 실시예는 또한 몰드 부품들 사이에 필름 재료를 공급하기 위한 공급 수단이 제공된다. 변형 재료를 위한 공급 수단 및 캡슐화 재료를 위한 공급 수단은 여기서 필름 재료를 위한 공급 수단에 의해 공급되는 필름의 대향 측들 위에 위치될 수 있다. 변형 재료의 공급이 필름 공급과 결합되는 그와 같은 장치에 의해, 이점들은 본 발명에 따른 방법과 관련하여 이미 위에 기재한 것과 같이 실현될 수 있고, 여기서 변형 재료의 공급 및 필름 재료의 존재는 또한 캡슐화 동안 결합된다. 이들 위에서 언급한 이점들은 또한 이들 2개의 공급 시설들(two feed facilities)이 결합되는 장치에 대해 참조로 본원에 포함된다. 몰드 캐비티가 제공되는 몰드 부품의 더 단순한 구성으로 충족시키는 것이 가능할 뿐만 아니라, 변형 재료는 또한 캡슐화하기 위한 전자 부품과 접촉하는 것이 방지된다.이러한 변형 실시예의 변형 재료가 캡슐화하기 위한 전자 부품 및 캐리어와 접촉하지 않게 되기 때문에, 그러므로 변형 재료는 그에 대해 어떠한 원치 않는 효과도 가질 수 없다. 이것은 적절한 변형 재료의 선택 가능성들을 증가시킨다. 또한 여기서는 캡슐화 재료가 또한 변형 재료와 물리적으로 분리된 채로 있고, 이것은 변형 재료 및 캡슐화 재료가 서로 바람직하지 않게 영향을 주는 것을 방지한다는 것이 주목되어야 한다.
변형 재료의 단순화된 공급은 만약 변형 재료를 위한 공급 수단이 필름 재료 상에 변형 재료를 배열하도록 되어 있으면 실현될 수 있다. 그러면 변형 재료는 공급 수단에 의해 몰드 캐비티에 더 이상 도입될 필요가 없다. 변형 재료는 필름 재료 상에 배열되는 것으로 충분하고, 부착되는 캡슐화 재료를 갖는 필름 재료는 이후 어쨌든 몰드 부품들 사이에 배치된다. 따라서, 필름 재료의 공급은 몰드 부품들 사이에 변형 재료를 도입하는 데 사용된다.
본 발명은 다음의 비제한적인 전형적인 실시예들에 기초하여 더 설명될 것이다.
도 1은 캐리어 상에 장착되는 전자 부품들을 캡슐화하기 위한 종래 기술의 장치의 일부의 개략 사시도를 나타내고,
도 2a 및 2b는 종래 기술의 캡슐화 프로세스의 연속 단계들 동안 전자 부품들을 갖는 캐리어의 2개의 상이한 상면도들을 나타내고,
도 3은 본 발명에 따른 캐리어 상에 장착되는 전자 부품들을 캡슐화하기 위한 장치의 개략 측면도를 나타내고,
도 4a 및 4b는 본 발명에 따른 캐리어 상에 장착되는 전자 부품들을 캡슐화하기 위한 장치의 개략 측면도들을 나타내고, 여기서 장치에는 또한 필름 재료를 위한 피드(feed)가 제공되고,
도 5는 캡슐화 재료를 위한 소위 "탑 에지(top edge)" 피드를 갖는 본 발명에 따른 캡슐화 장치의 변형 실시예의 일부를 지나는 단면도를 나타낸다.
도 1은 2개의 몰드 부품들(1, 2)을 통한 컷-어웨이 단면도를 나타낸다. 하 몰드 부품(2)에는 전자 부품들(5)이 배열되는 캐리어(4)(예를 들어 리드 프레임 또는 보드)를 수용하기 위한 리세스(3)가 배열된다. 몰드 캐비티 캡슐화 재료(7)에 연결되는 채널(6)을 통해 화살표(P1)에 따라 몰드 캐비티에 공급된다. 도시된 상황에서, 몰드 캐비티(3)는 캡슐화 재료(7)로 단지 부분적으로 충전되고, 캡슐화 재료는 유동 선단(flow front; 8)에 의해 몰드 캐비티 내로 유동하여 전자 부품들(5)을 캡슐화한다.
도 1을 참조하여 개략적으로 나타낸 종래 기술의 캡슐화 방법이 또한 도 2a에 적용된다. 캡슐화 재료(12)가 공급 채널들(11)에 의해 공급되는 캐리어(10)가 상면도로 여기에 도시된다. 공급 채널들(11)로부터 캡슐화 재료(12)는 분배 체임버(13)로 흐르고, 분배 체임버(13)로부터 캡슐화 재료(12)는 화살표들(P2)에 따라 캐리어(필름 게이팅) 위에서 가장 큰 폭에 걸쳐 유동 선단(14)과 함께 유동한다. 전자 부품들이 캐리어(10)의 표면 위로 돌출하기 때문에 캐리어(10) 위에서 캡슐화 재료(12)의 흐름에 대해 결정된 저항을 생성하는 전자 부품들(15)이 캐리어(10) 상에 위치된다. 그 결과는 유동 선단이 캐리어(10) 위에서 직선으로 흐르지 않지만 도시된 것과 같이, 전자 부품들(15)의 위치 뒤에서 래그(lag)할 수 있는 더 복잡한 형상을 가진다는 것이다. 캡슐화 재료는 더 적은 저항으로 전자 부품들 사이에서 흘러, 전자 부품들(15)의 위치에서(인접하여) 가스 함유물들(gas inclusions; 16)의 위험을 일으킨다. 이것은 바람직하지 않은데 그 이유는 가스 함유물들(16)이 전자 부품들(15)의 최종 캡슐화에서 구멍들을 형성할 수 있기 때문이다. 또한 이 도 2a에는 몰드 캐비티에 존재하는 가스들이 화살표들(P3)을 따라 수동적으로 또는 능동적으로 빠져나갈, 몰드 캐비티로부터의 가스들을 위한 2개의 방출 채널들(17)이 포함된다.
도 2b에서 캡슐화 재료는 대향 공급 채널들(11)에 위치된 몰드 캐비티의 외측 단부(18)에 도달하고, 방출 채널들(17)은 폐쇄체들(19)과 함께 개략적으로 도시된 것과 같이 폐쇄된다. 이것은 예를 들어 본 출원인에 의해 이미 사전에 개발된 V-핀들을 이용하여 실제로 일어날 수 있다. 방출 채널들(17)을 폐쇄함으로써, 캡슐화 재료에 대한 충전 압력이 증가될 수 있고, 그 결과 존재하는 가스 함유물들(16)이 더 작아질 수 있거나 심지어 사라질 수 있다. 그럼에도 불구하고 캡슐화 재료(12) 내의 얻어진 가스 함유물들(16)은 캡슐화된 제품들의 거절을 초래하는 문제가 남아 있다.
도 3은 본 발명에 따른 캡슐화 장치(22)의 2개의 몰드 부품들(20, 21)을 통한 컷-어웨이 단면도를 나타낸다. 마찬가지로 여기서는 적층된 전자 부품들(25)(플립 칩들)이 배열되는 캐리어(24)를 수용하기 위한 리세스(23)가 하 몰드 부품(21)에 배열된다. 캡슐화 재료(27)는 몰드 캐비티에 연결되는 러너(26)를 통해 몰드 캐비티(28)에 공급될 수 있다. 캡슐화 재료(27)의 공급은 여기서는 압력이 캡슐화 재료(27)에 작용될 수 있는 플런저(29)에 의해 일어난다. 이러한 목적을 위해 플런저(29)는 캡슐화 재료(27)가 또한 보유되는 하우징(30)에 변위 가능하다. 예를 들어 수증기(32) 형태의 변형 재료(31)가 몰드 캐비티(26)에 도입될 수 있다. 캡슐화 재료(27)를 몰드 캐비티에 도입하기 전에, 예를 들어 변형 재료(31, 32)로 몰드 캐비티(28)를 "플러쉬(flush)"하는 것이 가능하다. 여기서 옵션은 흡입 개구(33)에 의해 몰드 캐비티(28)에 부압을 가하는 것이다. 변형 재료(31, 32)를 갖는 리저보어(34)가 몰드 캐비티(28)와 개방 연결(open connection)로 되어 있으므로, 증기압은 또한 리저보어(34) 내에서 감소할 것이고, 그것에 의해 변형 재료(31, 32)(예를 들어 물)는 끓기 시작한다. 리저보어(34) 내의 변형 재료의 온도는 이러한 목적을 위해 변형 재료(31, 32)의 원하는 끓는 상태가 감소된 압력의 결과로서 정확하게 발생하도록 선택된다. 수증기는 이때 개방 밸브(36)로 도관(35)을 통해 몰드 캐비티(28)를 통해 플러쉬되고 다시 흡입 개구를 통해 사라질 것이다. 물론 또한 (예를 들어 상 몰드 부품(20)에 추가의 플러싱 도관을 배열하여) 몰드 캐비티(28)를 플러싱하는 수 많은 다른 방법들을 생각하는 것이 가능하다. 일단 몰드 캐비티(28)가 증기 형태의 변형 재료(32)로 충전되면(또는 적어도 실질적으로 모든 공기가 몰드 캐비티로부터 완전히 사라지면), 플러싱은 밸브(36)를 폐쇄하여 정지될 수 있다. 캡슐화 재료(27)는 그 후 플런저에 의해 몰드 캐비티로 가압될 수 있다. 또한 캡슐화 재료가 몰드 캐비티에 도입될 수 있는 수 많은 다른 방법들이 있다는 것이 아마도 불필요하게 또한 주목된다. 캡슐화 재료를 공급하는 이들 대안의 방법들은 변형 재료와 몰드 캐비티의 충전과의 조합으로, 또한 본 발명의 일부를 형성한다.
도 4a는 전자 부품들(25)을 갖는 캐리어(24)에 대향 측들 상에서 연결하는 2개의 몰드 부품들(20, 21)이 제공되는 본 발명의 변형 실시예에 따른 캡슐화 장치(37)를 통한 단면도를 나타낸다. 이러한 캡슐화 장치(37)에서 하 몰드 부품(21)에는 마찬가지로 캐리어(24)를 지지하는 평탄한 접촉 측면(23)이 제공된다. 몰드 부품(20)에는 복수의 전자 부품들을 둘러싸는 몰드 캐비티(40)가 제공된다. .
공급 롤러(45)에 의해 몰드 부품들(20, 21) 사이에는, 하나 이상의 프로세스 런들(process runs)을 추종하여, 방출 롤러(46)로 다시 방출되는 필름 재료(38)가 공급된다. 필름 재료는 분리층을 형성하고, 분리층의 일측 상에서 캡슐화 재료는 캐리어(24)와 필름 재료(38) 사이에서 생성될 중간 공간(39)에 접속하는 캡슐화 재료(42)를 위한 공급 수단에 의해 캐리어(24)와 필름 재료(38)(이에 대해서는 도 4b 참조) 사이에 공급될 수 있다. 변형 재료를 위한 공급 수단(41)은 필름 재료가 몰드 부품들(20, 21) 사이에 보유되기 전에 화살표(P5)를 따라 필름 재료(38) 위로 변형 재료가 공급될 수 있도록 배치된다. 필름 재료(38)의 공급 중, 변형 재료는 몰드 캐비티(40)가 위치되는 위치에서 이렇게 공급된다. 액체 캡슐화 재료는 이후 공급 수단(42)에 의해 필름 재료(38)와 캐리어(24) 사이에서 화살표(P4)를 따라 안내된다. 캡슐화 재료의 압력 하에서 및 몰드 캐비티(40)에서 변형 재료의 상 변화의 결과로서, 필름(38)은 몰드 캐비티(40)의 벽들을 향해 변위될 수 있다(도 4b 참조). 가스들의 방출 및 가능한 잉여 공급된 캡슐화 재료(화살표 Ρ6)를 위해, 벤팅(43)이 몰드 부품들에 의해 왼쪽에 명확하다.
도 5는 복수의 상대적으로 변위 가능한 컴포넌트들로부터 조립되는 상 몰드 부품(52) 및 하 몰드 부품(51)을 갖는 캡슐화 장치(50)의 일부를 나타낸다. 캐리어(54)는 캡슐화 재료(60)가 플런저(59)에 의해 공급 채널(61)을 통해 에지 부분(53)의 상측 위에 공급될 수 있도록 상대적으로 변위 가능한 지지체(55)와 에지 부분(53) 사이에 클램프된다. 에지 부분(53)을 이용하는 것의 이점들 중 하나는 캐리어(54)의 에지 영역이 이렇게 캡슐화 재료 없이 유지될 수 있다는 것이다. 몰드 부품들(51, 52)이 멀리 이동되는 상황에서 및 캡슐화 재료가 공급되기 전에, 변형 재료를 공급하기 위한 제 2 공급 채널(56)이 개방되고, 그 결과 변형 재료는 화살표(P7)를 따라 공급될 수 있다. 이러한 변형 재료는 여기서 전자 부품들을 갖는 캐리어(54) 위에 배치된 필름(62)과 상 몰드 부품(52)의 몰드 캐비티(58) 사이를 침투한다.

Claims (15)

  1. 캐리어(carrier) 상에 장착되는 전자 부품들을 캡슐화(encapsulating)하기 위한 방법으로서,
    A) 캡슐화하기 위한 전자 부품을 상기 캐리어에 연결되는 몰드 캐비티(mould cavity) 내에 배치하는 공정 단계,
    B) 액체 캡슐화 재료로 상기 몰드 캐비티를 충전하는 공정 단계, 및
    C) 상기 몰드 캐비티 내의 상기 캡슐화 재료를 적어도 부분적으로 경화시키는 공정 단계로서, 공정 단계 B) 동안 캡슐화 재료로 상기 몰드 캐비티를 충전하기 전에 변형 재료(reduction material)가 상기 몰드 캐비티에 도입되고, 변형 재료가 공정 단계 B) 동안 상 변화(phase change)를 겪어 상기 변형 재료의 체적이 감소하고,
    필름 재료는 전자 부품들을 갖는 상기 캐리어와, 상기 캐리어에 연결되는 상기 몰드 캐비티 사이에 배열되고, 상기 액체 캡슐화 재료는 상기 캐리어와 상기 필름 재료 사이에 공급되고 상기 변형 재료는 상기 필름과 상기 몰드 캐비티 사이에 보유되는 것을 특징으로 하는, 전자 부품들을 캡슐화하기 위한 방법.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 변형 재료는 공정 단계 B)에 따라 캡슐화 재료로 상기 몰드 캐비티의 충전 중 기체상(gas phase)으로부터 응결하는(condense) 것을 특징으로 하는, 전자 부품들을 캡슐화하기 위한 방법.
  4. 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서,
    상기 변형 재료는 기체상으로 상기 몰드 캐비티에 능동적으로(actively) 운반되는 것을 특징으로 하는, 전자 부품들을 캡슐화하기 위한 방법.
  5. 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서,
    상기 변형 재료는 미스트(mist)로서 상기 몰드 캐비티에 능동적으로 보유되는 것을 특징으로 하는, 전자 부품들을 캡슐화하기 위한 방법.
  6. 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서,
    상기 변형 재료는 그것이 상기 몰드 캐비티에 능동적으로 운반될 때 액체상(liquid phase)으로 되어 있는 것을 특징으로 하는, 전자 부품들을 캡슐화하기 위한 방법.
  7. 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서,
    상기 변형 재료는 그것이 상기 몰드 캐비티에 능동적으로 운반될 때 고체상(solid phase)으로 되어 있는 것을 특징으로 하는, 전자 부품들을 캡슐화하기 위한 방법.
  8. 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서,
    상기 변형 재료는 H2O(물) 및 C2H5OH(에탄올)의 그룹으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는, 전자 부품들을 캡슐화하기 위한 방법.
  9. 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서,
    부압(underpressure)이 공정 단계 B)에 따라 캡슐화 재료로 상기 몰드 캐비티의 충전 전 또는 충전 중 상기 몰드 캐비티에 가해지는 것을 특징으로 하는, 전자 부품들을 캡슐화하기 위한 방법.
  10. 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서,
    부압(underpressure)이 상기 몰드 캐비티로의 상기 변형 재료의 도입 전 또는 도입 중 상기 몰드 캐비티에 가해지는 것을 특징으로 하는, 전자 부품들을 캡슐화하기 위한 방법.
  11. 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서,
    상기 변형 재료는 상기 몰드 캐비티가 폐쇄되기 전에 가스들을 위한 흡입 개구(suction opening)를 통해 상기 몰드 캐비티에 공급되는 것을 특징으로 하는, 전자 부품들을 캡슐화하기 위한 방법.
  12. 캐리어 상에 장착되는 전자 부품들을 캡슐화하기 위한 장치에 있어서,
    - 서로에 대해 변위 가능하고 폐쇄 위치에서 전자 부품을 둘러싸기 위한 적어도 하나의 몰드 캐비티를 규정하는 몰드 부품들,
    - 상기 몰드 캐비티에 연결되는 캡슐화 재료를 위한 공급 수단(feed means) 및
    - 상기 몰드 캐비티에 연결되는 변형 재료를 위한 공급 수단을 포함하고,
    상기 장치에는 또한 상기 몰드 부품들 사이에 필름 재료를 공급하기 위한 공급 수단이 더 제공되고,
    변형 재료를 위한 상기 공급 수단 및 캡슐화 재료를 위한 상기 공급 수단은 필름 재료를 위한 상기 공급 수단에 의해 공급되는 상기 필름의 대향측들 상에 위치되는 것을 특징으로 하는, 전자 부품들을 캡슐화하기 위한 장치.
  13. 삭제
  14. 삭제
  15. 제 12 항에 있어서,
    변형 재료를 위한 상기 공급 수단은 필름 재료 상에 상기 변형 재료를 배열하도록 되어 있는 것을 특징으로 하는, 전자 부품들을 캡슐화하기 위한 장치.
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