專利名稱:柱塞,封裝裝置和用于密封柱塞外殼上的柱塞配合的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于將封裝材料進(jìn)給到型腔的柱塞，該柱塞包括至少一個(gè)在柱塞的氣缸套上凹進(jìn)去的圓周凹槽。本發(fā)明還涉及一種用于封裝固定在載體上的電子元件的裝置。此外，本發(fā)明還涉及一種用于密封柱塞外殼上的柱塞配合的方法，其中柱塞適合于使封裝材料在壓力下進(jìn)給到型腔。
背景技術(shù)：
在電子元件的封裝，更特別地是固定在載體(引線框)上的半導(dǎo)體的封裝中，通常使用所謂的“傳遞模塑工藝”。該具有電子元件的載體在此被夾持在兩個(gè)模型配件之間，以使得型腔被限定在元件周圍以用于密封。液體封裝材料隨后被引入到這些型腔內(nèi)，并且在其至少部分硬化后，該模型配件被移開并且具有密封的電子元件的載體被移走。封裝材料的進(jìn)給通過一個(gè)或多個(gè)柱塞來進(jìn)行，壓力可通過該柱塞被施加在為此目的而提供的封裝材料上。這些柱塞在外殼內(nèi)是可替換的，其中尚未液體密封的材料可送入該外殼內(nèi)。柱塞向被同時(shí)加熱和/或被預(yù)先加熱的封裝材料上施加壓力，其結(jié)果是封裝材料變?yōu)榱艘后w。作為與柱塞施加壓力的響應(yīng)，液體封裝材料流向該型腔，并且在正確的工藝條件下，以封裝材料完全填充它。在以柱塞置換封裝材料的過程中，柱塞外殼上的柱塞配件是關(guān)鍵性的；必須防止不可控制量的封裝材料透過該配件。在現(xiàn)有的用于調(diào)節(jié)柱塞外殼上的柱塞配件的方案中，是通過在柱塞氣缸套上凹進(jìn)去而形成一圓周凹槽。收集在該凹槽內(nèi)的封裝材料隨后硬化并且用作接下來的生產(chǎn)步驟的密封。這描述在例如US 6,200,504中。在實(shí)際中已經(jīng)發(fā)現(xiàn)這種由封裝材料制成的密封在一開始具有良好的功能，但在一段時(shí)間后卻存在著柱塞阻塞在外殼中的危險(xiǎn)。這意味著柱塞通過由封裝材料制成的密封以(非常)緊密配合的方式嚙合在柱塞外殼上。

發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供一種改進(jìn)的柱塞、封裝裝置和方法，其中可被保持上述現(xiàn)有技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，而降低柱塞阻塞在柱塞外殼中的可能性。
為此，本發(fā)明提供了一種在本文開始時(shí)提到的那種類型的柱塞，其特征在于，在凹槽內(nèi)配置有僅僅部分填充該凹槽的材料。這里的凹槽和材料優(yōu)選地具有這樣的尺寸，以使得凹槽在整個(gè)圓周上被部分地填充以材料。在首次使用這種柱塞后，置于凹槽內(nèi)的材料可被封裝材料至少部分地包圍。包圍該材料的封裝材料通常在一段時(shí)間后硬化。因此有可能產(chǎn)生具有由封裝材料限定的活性表面特性的密封，和不同于(硬化的)封裝材料的彈出特性的彈出特性。在柱塞的使用過程中，通過新近提供的封裝材料帶來的密封尺寸的補(bǔ)充優(yōu)點(diǎn)得到保持是可能的。因此可實(shí)現(xiàn)外殼上的柱塞的良好裝配，而不會(huì)像現(xiàn)有技術(shù)那樣在使用一段時(shí)間后會(huì)出現(xiàn)柱塞阻塞在其外殼中。其原因在于，即使是在使用較長(zhǎng)的時(shí)間后，在根據(jù)本發(fā)明的柱塞外殼中形成的密封與現(xiàn)有技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)相結(jié)合，從而使這種密封具有可控的彈性作用。在柱塞外殼的圓周上形成的密封的外部通過封裝材料(更特別地是環(huán)氧樹脂)形成，而該密封的核心(容納在柱塞外殼的凹槽中的材料)由其它材料組成。根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的通過從凹槽移除硬化封裝材料的密封環(huán)而產(chǎn)生的預(yù)防性和補(bǔ)救性維護(hù)，在此無需發(fā)生或至少不那么頻繁地發(fā)生。根據(jù)本發(fā)明的柱塞中的密封即使是在長(zhǎng)時(shí)間使用后(在實(shí)際中為超過半天)仍可保持足夠的彈性，這是由于加入到整個(gè)密封中的材料帶來了額外的彈性，特別是在所使用的材料由彈性體制造時(shí)，情況更是如此。由封裝材料制成的密封施加在外殼上的摩擦阻力將不會(huì)達(dá)到能阻礙柱塞正確操作的極端高的值。
在一優(yōu)選實(shí)施例中，材料由塑料制成?？墒褂玫乃芰暇哂锌勺兊膹棾鎏匦圆⑶铱蛇M(jìn)一步具有耐熱形式。最好該材料能夠耐至少120℃的溫度，優(yōu)選至少140℃，更優(yōu)選至少160℃。這是在電子元件的封裝過程中可出現(xiàn)的所有溫度。更特別地設(shè)想是材料由所謂的高性能工程聚合物制成。該聚合物的例子包括全氟代烷氧基聚合物(PFA)，聚四氟乙烯(PTFE)，聚醚酮醚(PEEK)，和(氟代)硅酮。這些材料是可根據(jù)其商品名在市場(chǎng)上買得到的，尤其是特富龍，Norglide，F(xiàn)luoroloy，Rulon，Meldin，和Chemraz。但是，具有耐熱性和耐壓性的其它彈性體也適用于制造該材料。另一種可能性是通過具有相對(duì)高的膨脹系數(shù)的材料來制造該材料。這種材料的一個(gè)例子例如是銅合金。在柱塞的使用過程中(操作溫度大小為175℃)，這種材料可施加偏壓力，以便增加良好的密封性。
為了使封裝材料有效的進(jìn)給至凹槽，在優(yōu)選變形中，后者(凹槽)通過至少一個(gè)設(shè)置在氣缸套中的通道連接至待指向封裝材料的柱塞的端面。由此可實(shí)現(xiàn)封裝材料連續(xù)進(jìn)給至密封。在一個(gè)簡(jiǎn)單且有效的形式中，材料是環(huán)形的，例如O形環(huán)。這種環(huán)對(duì)于其它應(yīng)用可得到多種變形。
本發(fā)明還提供了一種用于密封固定在載體上的電子元件的裝置，包括可相對(duì)于彼此置換的模型配件，該模型配件在閉合位置限定了至少一個(gè)用于包圍電子元件的型腔，和用于液體封裝材料的進(jìn)給裝置，其連接至型腔并且設(shè)置有至少一個(gè)上述的柱塞。這種封裝裝置可以簡(jiǎn)單的方式通過根據(jù)本發(fā)明的柱塞置換輸送機(jī)構(gòu)的已知柱塞來得到。這意味著本發(fā)明的上述優(yōu)點(diǎn)不僅可在新近構(gòu)造的封裝裝置中實(shí)現(xiàn)，而且已知的封裝裝置也可通過簡(jiǎn)單的方式并在有限的投資下被改進(jìn)。
本發(fā)明還提供了一種用于密封柱塞外殼上的柱塞配合的方法，優(yōu)選地是在用于密封電子元件的封裝裝置中，該柱塞適合于使封裝材料在壓力下進(jìn)給到型腔，該方法包括步驟A)將材料設(shè)置到在柱塞外殼上凹進(jìn)去的圓周凹槽中，和B)使用柱塞將液體封裝材料進(jìn)給到型腔，其中封裝材料滲透到圓周凹槽內(nèi)，以使得該材料被封裝材料至少部分地包圍。除在將材料置于凹槽內(nèi)之外，該方法無需特殊設(shè)備。與現(xiàn)有技術(shù)的元件封裝相比，通過應(yīng)用本發(fā)明的封裝元件的后續(xù)處理工序不會(huì)受影響(除了柱塞在它們的外殼中的耐久性和改進(jìn)的密封之外)。
材料的配置可以簡(jiǎn)單的方式通過在工藝步驟A)的過程中至少部分地在圓周凹槽中配置超尺寸的物體，并且隨后移除一部分超尺寸物體而實(shí)現(xiàn)。其中一部分超尺寸物體的移除可通過使用基準(zhǔn)模具來實(shí)現(xiàn)。更特別的，具有超尺寸物體的柱塞可被運(yùn)載通過一基準(zhǔn)模具，從而一部分超尺寸的物體從保持在圓周凹槽中的材料移除(切除)。為了使這種替換更簡(jiǎn)化，材料可通過使用引導(dǎo)件(例如，中空心軸，材料在其上被推動(dòng))設(shè)置到在柱塞凹槽中凹進(jìn)去的圓周凹槽內(nèi)。這在使用環(huán)形材料時(shí)特別有利。因此可制造標(biāo)準(zhǔn)尺寸的彈性體以便通過簡(jiǎn)單的方式裝配以用于與根據(jù)本發(fā)明的柱塞共同作用。
本發(fā)明通過示于下面附圖中的非限制性的示例性實(shí)施例來作進(jìn)一步的描述，其中圖1A是柱塞的透視圖，其具有在柱塞氣缸套上凹進(jìn)去的圓周凹槽，圖1B是環(huán)形材料的視圖，圖1C是圖1A的柱塞的透視圖，其中圖1B的環(huán)配置在該凹槽中，圖1D是示于圖1A和1C的柱塞的透視圖，其中在凹槽內(nèi)具有硬化的封裝材料，圖2是柱塞可替換實(shí)施例變形的透視圖，其中在柱塞的氣缸套上具有凹進(jìn)去的圓周凹槽，并且該凹槽部分地填充有柔性材料，圖3是根據(jù)本發(fā)明的封裝裝置的斷面圖，圖4A示意性示出了柱塞凹槽中的材料的固定，和圖4B和4C是減小配置在柱塞凹槽中的材料尺寸的順序工藝步驟示意圖。
具體實(shí)施方式圖1A示出了具有氣缸套2的柱塞1，在該氣缸套內(nèi)凹進(jìn)去有一圓周凹槽3。柱塞1還具有用于控制由柱塞1施加的力的彈簧4。柱塞1還具有連接件5，通過該連接件，柱塞1可連接至封裝裝置的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)(未示出)。圖1B示出了環(huán)6，其直徑至少大體上相應(yīng)于示于前一附圖中的在柱塞1的外殼2上凹進(jìn)去的凹槽3的直徑。圖1C示出了柱塞1和環(huán)6的組件7。可以看出，環(huán)6緊密地配合在凹槽3上并且凹槽3未被環(huán)6完全填充。柱塞1和環(huán)6的組件7還示于圖1D中，由于環(huán)6被硬化的封裝材料8所覆蓋，因此環(huán)6在該附圖中被完全隱藏了。硬化的封裝材料部分地位于柱塞外殼2的凹槽3中，在該附圖中同樣不可見，該封裝材料還在有限的程度上突出到柱塞外殼2的表面上。硬化的封裝材料8形成了與外殼表面的連接，這在下面的附圖中示出了，其中柱塞1和環(huán)6的組件被移除了。
圖2示出了柱塞10的變形的替換實(shí)施例，其中再一次地設(shè)置有圓周凹槽11。在凹槽11中具有柔性材料層12，其在該變形中不是由單獨(dú)的環(huán)，而是通過施加至凹槽11的底部的材料層12形成的(例如，液體形式，部分硬化的材料層或一層或多層帶)。不同于前面的附圖，這里設(shè)置了用于將柱塞10的端面13連接至凹槽11的通道14。因此(液體)封裝材料被進(jìn)給到凹槽11可得到簡(jiǎn)化。圖2還示出了圓柱壁16中的螺旋凹槽15，通過該螺旋凹槽15可從包圍柱塞10的柱塞外殼17上刮去污物。在該附圖中仍未示出在柱塞10的使用過程中用于覆蓋材料層12的硬化封裝材料層。
圖3示出了具有底部模型配件21的封裝裝置20，在該模型配件上配置有具有電子元件23的載體22。在底部模型配件21中，留有用于柱塞25的接收空間24，通過該空間可在壓力下帶入封裝材料小球26(其通常在熱的影響下變?yōu)橐后w)?？上鄬?duì)于底部模型配件21置換的上部模型配件27在電子元件23的周圍限定了用于密封的型腔28，并且模型配件21，27還一起限定了通道29，通過該通道，由柱塞25上推的液體封裝材料26可引入到型腔28內(nèi)。在柱塞25的外殼中設(shè)置有一凹槽30，在該凹槽內(nèi)設(shè)置有一柔性環(huán)31，隨后在該環(huán)上沉積一層硬化的封裝材料25。該硬化封裝材料層32在留在底部模型配件21的接收空間24上形成了用于柱塞21的密封。
圖4A示出了具有凹槽41的柱塞40，在該凹槽中必須配置緊密裝配的環(huán)42。為此目的，設(shè)置有一錐形引導(dǎo)件43。引導(dǎo)件43使得有可能通過簡(jiǎn)單的方式并且在不對(duì)環(huán)42造成損壞的前提下使環(huán)42按照箭頭P1置于凹槽41內(nèi)。
圖4B和4C示出了在凹槽41內(nèi)配置有環(huán)42的柱塞40。環(huán)42突出到柱塞40的氣缸套43之外。由于環(huán)42在該情形下非常大，它必須被做得更小一些。這可通過切割工具44來完成。在切割工具44的靠近切割邊45的地方設(shè)置有切口46，用于在執(zhí)行切割操作之前或該過程中穩(wěn)定環(huán)42。在相對(duì)于柱塞40按照箭頭P2移動(dòng)切割工具44之后，如圖4所示，環(huán)42的多余部分47可被切除，從而具有所需尺寸的剩余部分48留在凹槽41中。
權(quán)利要求
1.用于將封裝材料進(jìn)給到型腔的柱塞，該柱塞包括至少一個(gè)在柱塞的缸套上凹進(jìn)去的圓周凹槽，其特征在于，在凹槽內(nèi)配置有僅僅部分填充該凹槽的材料。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的柱塞，其特征在于，凹槽在整個(gè)圓周上被部分地填充以所述材料。
3.根據(jù)權(quán)利要求
1或2所述的柱塞，其特征在于，材料由塑料制成。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求
之一所述的柱塞，其特征在于，凹槽通過至少一個(gè)設(shè)置在缸套中的通道連接至待指向封裝材料的柱塞的端面。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求
之一所述的柱塞，其特征在于，材料是環(huán)形的。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求
之一所述的柱塞，其特征在于，置于凹槽中的材料至少部分地被封裝材料包圍。
7.用于密封固定在載體上的電子元件的裝置，包括可相對(duì)于彼此置換的模型配件，該模型配件在閉合位置限定了至少一個(gè)用于包圍電子元件的型腔，和用于液體封裝材料的進(jìn)給裝置，其連接至型腔并且設(shè)置有至少一個(gè)根據(jù)前述權(quán)利要求
之一所述的柱塞。
8.用于密封柱塞外殼上的柱塞配件的方法，該柱塞適合于使封裝材料在壓力下進(jìn)給到型腔，該方法包括工藝步驟A)將材料設(shè)置到在柱塞外殼上凹進(jìn)去的圓周凹槽中，和B)使用柱塞將液體封裝材料進(jìn)給到型腔，其中封裝材料滲透到圓周凹槽內(nèi)，以使得該材料被封裝材料至少部分地包圍。
9.根據(jù)權(quán)利要求
8所述的方法，其特征在于，所述材料在工藝步驟A)的過程中作為超尺寸的物體被至少部分地置于圓周凹槽中，并且一部分該超尺寸物體隨后被移除。
10.根據(jù)權(quán)利要求
9所述的方法，其特征在于，一部分超尺寸物體通過基準(zhǔn)模具移除。
11.根據(jù)權(quán)利要求
8-10之一所述的方法，其特征在于，材料通過使用引導(dǎo)件設(shè)置到在柱塞外殼上凹進(jìn)去的圓周凹槽中。
專利摘要
本發(fā)明涉及一種用于將封裝材料進(jìn)給到型腔的柱塞(1，10，25，40)，該柱塞包括至少一個(gè)在柱塞的氣缸套上凹進(jìn)去的圓周凹槽(3，11，30，41)，從而在凹槽內(nèi)配置有僅僅部分填充該凹槽的材料(6，12，31，42)。本發(fā)明還涉及一種用于密封固定在載體上的電子元件的裝置。此外，本發(fā)明還涉及一種用于密封柱塞外殼上的柱塞配件的方法，該柱塞適合于使封裝材料在壓力下進(jìn)給到型腔。
文檔編號(hào)B29C45/58GK1997497SQ200580017088
公開日2007年7月11日 申請(qǐng)日期2005年4月21日
發(fā)明者H·J·B·彼特斯, H·H·J·范隆德 申請(qǐng)人:菲科公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan