使用塑料物体封装电子元件的方法和塑料物体

摘要

本发明涉及一种在模具中封装电子元件的方法，通过加工步骤：放置元件到模腔中，注入封装材料，和固化封装材料，其中通过一种物体屏蔽该电子元件。本发明还涉及一种物体。

说明书

本发明涉及一种根据权利要求1前序部分所述的方法。本发明还涉及一种根据权利要求13前序部分所述的热塑性塑料物体。

在通常放置在载体上的电子元件，更具体的例如半导体电路的封装中，部分元件和/或载体可被布置的封装材料屏蔽。在此利用根据现有技术的用于封装的粘附到产品的粘性薄片材料。至少在布置薄片层前，此处的薄片层可具有永久的粘附力或者可通过例如通常在薄片层设置前不久提高薄片的温度来增强的粘附力。另一选择是利用非粘性薄片材料(也称为释放膜)。这样的非粘性薄片材料与要封装产品一起放置到模具中，其中通过施加压力把薄片材料固定在屏蔽位置，其中薄片材料对要被封闭的凹入载体中的部分上具有屏蔽作用。在封装工序之后，封装产品可从薄片中以简单形式分离，而不会损坏遗留在封装产品中的残余粘接剂。然而非粘性薄片材料的使用具有增加成本的缺点。通常只能使用一次的薄片材料毕竟不得不具有足够高的质量以在电子元件封装过程中出现的极限条件下工作。这种薄片材料是昂贵的。

本发明的目的是提供一种用于在模具中封装电子元件的改进方法以及在该方法中应用的覆盖材料，其在使用中保留现有技术的优点的同时费用较低。

本发明为此目的提供前文中所述类型的方法，特征在于在使可释放物体与要封装的电子元件接触之前，至少改性用于连接可释放物体与电子元件的接触面，以便在塑料的分子链中排列链节。此塑料优选热塑性塑料。尽管只有几微米的非常薄的表面层可能已经足够了，然而必须对至少该物体的部分厚度进行该改性。此外，改性必须为使热塑性塑料的熔点(其在改性前低于封装过程中模具内的温度)不再处于模具内的这些温度中的温度范围内。实际上这意味着改性热塑性塑料的熔点提高到至少160□C，但优选到至少175□C，或改性导致熔点彻底消失。位于(大分子)分子间的链节的排列也称作分子的交联；因此期望的熔点(或熔解范围)的消失将在模具中存在的这些温度下发生。由于改性过程中增加了热塑性塑料分子之间的链节数目，热塑性材料的性质受到影响以致于获得更具热固性的材料。因而使用相对便宜的塑料(与根据现有技术应用的由含氟的聚合物，例如PTFE和ETFE制造的非粘性释放薄片相比)能实现所期望的屏蔽。进一步的优势是至少产生一个额外的用于决定该物体的最期望性能的自由度(照射周期，施加放射线的强度，放射线的方向等等)。然而另一种选择是在该物体之内改变该物体的性质。这意味着例如能够照射材料的两个相对的狭带而少于中心腹部，这样该物体边缘的特性比中心位置和更加强烈照射的腹部更加热塑性。另外注意，在本专利申请中的术语“电子元件”还理解为表示由具有一个或多个电子元件连接到一个载体的这种载体构成的复合产品。这种载体还被称为“导线框架”或“板”。可选择用薄片层至少部分屏蔽现行的电子元件和/或载体，因而使得保持覆盖材料部分没有封装材料或小部分封装材料(例如称作例如泄放孔的封装材料的较薄的部分)。这尤其有利于放置在具有连续开口的载体上的电子元件的封装，在执行封装工序(在此实例为无引线封装例如MAP QFN)的过程中载体必须被覆盖在一侧上。

依靠使离子化放射线例如伽马射线的形式作用于薄片层和/或通过在物体上引入电子束能够改性塑料物体。热塑性塑料薄片层分子结构的改性包括在热塑性(交联)的大分子链间安排更多链节。附加的链节将有助于取消在模具中存在温度的温度范围中的熔点/软化范围。通过使使用放射同位素钴60作为伽马辐射设备中能源产生的伽马射线作用在薄片层上，能够容易地获得这样的分子结构改性。达到塑料分子间的所期望的链节数目增加的另一方法包括在薄片层引入电子束。这里通常在高真空下并且使用加热的阴极产生电子。当同时照射较大量的薄片材料时，这样的照射因而导致了每单位薄片材料的最小花费。使用离子化放射的优点在于起始材料可以非常简单并且离子化放射的作用对现有的方法是唯一的变化。

还可通过在物体中配置附加物质(材料)来改性塑料物体，由此以化学方式在热塑性塑料的分子链中或在热塑性塑料的分子链之间形成链节。适合此用途的材料的实例为自由基形成物质，例如过氧化物和硅烷。引起塑料分子之间链节数目增加的化学方法具有不需要使用辐射源的优势，以及其以可控方式导致期望增加或消失塑料的熔点/熔融范围。

这种改性可在确定的时间周期内以分批的方式大量处理而方便地执行。薄片层的改性可在进行改性最优化的位置分别执行加工步骤A)-C)而进行。相反地，热塑性塑料物体的改性还能够以连续地方式执行。在这种情况下，可以依照生产机床或封装设备以优选的紧凑的“操作灵活”(“douceur”)方式进行对物体照射或添加化合物。

在优选的变形中，改性的热塑性塑料物体包括一薄片层。这样的薄片层可适于仅仅一次或多次使用，以及在封装装置中不会成为问题起因的薄片材料的应用。另一方面，还要重视其它物体，例如以较厚材料部分形式存在的物体，例如块。这种块尤其适合于多次使用。一种可能是将块与封装装置集成，以使得当在模具部件间夹紧用于封装的元件时该块能释放地啮合元件/元件的载体上，其不用对密封材料(在此情况为块)进行额外处理。

在加工步骤B)的过程中，为了用足够的压力将薄片层压靠到封装的电子元件上，期望在至少两个模具部件之间夹紧用于封装的电子元件。这种模具(具有至少两个可彼此置换的模具部件)被大规模应用。

本发明还提供在供应封装材料到电子元件的过程当中用于至少部分屏蔽电子元件或连接到电子元件的载体的热塑性塑料物体，其特征在于至少塑料物体接触面的分子结构在大分子链中或大分子链之间提供链节。该热塑性塑料物体可包括聚烯烃例如聚乙烯、聚丙烯和/或PE-X组成。迄今在电子元件的封装过程中还不能使用这种材料作为密封材料。除了在本段中提到的塑料之外，当然还能应用由这些材料衍生的共聚物和混合物(其中这些材料为主要成分)。这些材料(共聚物和混合物)也落入本发明的保护范围之内。

在优选的实施例中，通过支撑层支撑塑料物体。这种支撑层优选包括聚合物(例如聚酯如聚对苯二甲酸乙二酯)。相反地，支撑层还可由非塑料材料形成。由于具有多层物体，释放材料(非粘附性)的期望特性可与该物体的其它期望特性结合，例如相对于机械载荷容量方面的最小需求。如果例如支撑层被双轴增强则此后者可被增加。

在优选的变形中，通过塑料薄层形成热塑性塑料物体。薄片材料的应用本质上是已知的并且此处需要的外围设备在市场上也是可得到的。注意到，已经使用的非粘性材料由高级原料例如昂贵的氟聚合物制造。这些材料具有比加工温度更高的熔点并且是非粘性的。非粘性可被理解含义为在薄片和基板间至少基本上无极性结合发生；除没有(分子)极性结合之外，然而在非粘性材料的情况下可存在所谓的“阻断”，一种表明在以非粘性方式连接的材料间存在大量摩擦阻力的现象。阻断现象还将在决定程度上存在于根据本发明的改性塑料物体中，以及甚至增强塑料物体的优良的密封作用。阻断发生的程度部分依靠温度条件。

除了可应用塑料薄片材料外，还可应用由塑料块形成热塑性塑料物体。这样的块能例如形成部分封装设备的部分模块并且从而能被多次再利用以提供期望的密封效果，而不会导致相对于封装设备操作更加复杂的数理符号逻辑。

基于在下列附图中所示的非限制可效仿的实施方案可进一步阐明本发明。在此：

图1示出了根据本发明的方法的示意图，

图2A示出了根据本发明的单层薄片的实例，

图2B示出了根据本发明的多层薄片的实例，以及

图3示出了根据本发明的单一材料塑料块的实例。

图1示出了放置在托盘1上并且被运送经过辐射源3的许多卷塑料薄片材料2。辐射源3由在其内设置有钴的放射性同位素的容器4组成。如果必须中断辐射源3的作用，则可将其下降到水盆5中。

照射过的塑料薄片材料卷6邻接于封装设备7放置。在封装设备7的模具部件8、9之间设置安装在载体10上的电子元件11以使在上部模具部分8中的模具空间12能够包围元件11。载体10远离元件11的一侧放置在从辊6退卷的已照射的薄片材料13上。在封装操作执行后，推进照射的薄片材料13以使封装的电子元件14移到封装设备的外部。一旦封装电子元件14随着相关联的载体17从照射的薄片材料15上卸下，现在所使用的已照射的薄片材料15就会绕到辊16上。

图2A示出部分已打开的被照射的热塑性塑料薄片材料21的卷20。清楚地示出了薄片材料21由单一材料层组成。图2B示出了由两个材料层24、25组成的热塑性塑料薄片材料23的卷22。上部的材料层24例如由聚乙烯制造并且下部的支撑层25例如由聚对苯二甲酸乙二酯制造。为了彼此连接这些层，可在两个材料层24、25之间应用一层非常薄因而在该图中没有示出的粘合剂层，该粘合剂层例如由丙烯酸胶组成。

图3示意性地示出了具有互相分开的两个模具部分31、32的封装设备30的截面图。模腔33凹入上部模具部件32中。在其中放置根据本发明的塑料块35的凹槽34设置在下部模具部件31中。通过放置引线框架(未示出)在块35上，在封装没备30操作的过程中以及闭合模具部分31、32后该块35将突出，并且密封放置在块35上的引线框架，而块35没有粘附到引线框架上。