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WO2013167569A1 - Vorrichtung zum formen einer gehäusestruktur für eine mehrzahl von elektronischen bauteilen sowie eine solche gehäusestruktur für eine mehrzahl von elektronischen bauteilen - Google Patents

Vorrichtung zum formen einer gehäusestruktur für eine mehrzahl von elektronischen bauteilen sowie eine solche gehäusestruktur für eine mehrzahl von elektronischen bauteilen Download PDF

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WO2013167569A1
WO2013167569A1 PCT/EP2013/059450 EP2013059450W WO2013167569A1 WO 2013167569 A1 WO2013167569 A1 WO 2013167569A1 EP 2013059450 W EP2013059450 W EP 2013059450W WO 2013167569 A1 WO2013167569 A1 WO 2013167569A1
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molding
molding compound
structures
components
frame
Prior art date
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PCT/EP2013/059450
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French (fr)
Inventor
Markus Boss
Tobias Gebuhr
Original Assignee
Osram Opto Semiconductors Gmbh
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Publication date
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Definitions

  • the invention relates to an apparatus for molding a housing structure for a plurality of electronic
  • Components and a housing structure for a plurality of 10 electronic components Components and a housing structure for a plurality of 10 electronic components.
  • Components can be produced by means of a matrix-field-housing-molding process (MAP molding, matrix array packaging molding), which is based on FIG. 1 and FIG.
  • FIG. 1 shows a plan view of a housing structure for components 7, which are arranged in matrix form in a component field.
  • FIG. 2 shows a
  • Molding compound 2 is applied to a support frame
  • the molding compound 2 has arranged in a first direction X and a second direction Y.
  • Support frame 1 is generally made of metal and has receiving structures 11 for the components 18 and
  • connection structures 6 are 30 connection structures 6 on.
  • the connection structures 6 are 30 connection structures 6 on.
  • the object of the invention is therefore to reduce the costs and time for separation processes.
  • the invention achieves this object by a device for forming a housing structure for a plurality of
  • the device comprising: a cavity plate shaped such that when
  • Shapes for each electronic component a respective one
  • Housing frame is formed, wherein the cavity plate has at least one opening for supplying molding material; and a manifold structure shaped such that, during molding, the molding compound is directed to at least one injection point by at least one feed channel, the at least one injection point being aligned with the at least one aperture of the cavity plate.
  • the cavity plate contains cavities, that is, recesses for the electronic components.
  • the cavity plate is further configured that each electronic component receives its own housing frame, wherein the housing frame surrounds the electronic component.
  • the case frames are over openings in the
  • Cavity plate filled with molding compound is guided via feed channels of the distributor structure to injection points which are aligned at the openings. Since each electronic component has its own housing frame, the dividing lines between the components are largely free of molding compound. To separate the components, it is thus no longer necessary to cut through common housing walls between adjacent components. The effort to
  • the housing frames are arranged in a first direction and a second direction.
  • the arrangement in the first direction and the second direction can process steps, such as
  • the distributor structure has a respective injection point for each housing frame. Since each housing frame has its own injection point, the distribution paths for the molding compound can be minimized and no complicated distribution structures for the molding compound between the components necessary.
  • Dividing lines between the components can thus be completely kept free of molding compound or distributor structures. It must be separated to singulate only the connection structures of the support frame. These can be, for example, by a punching step, an etching step, a sawing step or be severed by lasers. The separation processes can thus be optimized for the material of the connection structures of the support frame.
  • the distributor structure has a respective common one for every four components
  • the distributor structure has a
  • Injection point on a first component and has manifolds between the components, which are arranged such that the molding compound is forwarded during molding of a component to an adjacent component.
  • a distributor is heated to the injection point.
  • Heated distributors (English: hot runner) make it possible to save on molding compound, as the sprue throw can be reduced and the production cycles shortened.
  • the device further comprises a support for holding a support frame, wherein the
  • Support frame is set up for receiving and connecting the electronic components.
  • the support frame is set up for receiving and connecting the electronic components.
  • Connection structures that extend in the first direction and the second direction.
  • the distributor and the connection structures do not intersect.
  • parting lines between the components have either material of the manifold or interconnect structures of the support frame. For each material can thus without
  • the arrangement comprises a plate on which a sealing film is arranged, wherein the support frame is arranged on the sealing film.
  • the sealing film prevents mold from flowing out between the support frame and the plate during molding.
  • the sealing film may be an elastic layer.
  • the invention further provides a housing structure for a plurality of electronic components, wherein the
  • Housing structure comprising: a support frame, the one
  • a plurality of receiving structures each configured to receive at least one electronic component, and a plurality of interconnect structures, the interconnect structures mechanically interconnecting a plurality of susceptor structures; and a molding compound frame having a plurality of recesses formed on the
  • Receiving structures are formed, for receiving the electronic components and wherein the molding compound frame Forming compound is formed, wherein at least a part of a
  • Area between two adjacent receiving structures is free of molding material of the molding material frame.
  • Molding compound frame can be the electronic
  • the entire area between two adjacent receiving structures may be free of molding compound, so that only the connecting structures have to be separated for the separation. If only part of the area between the adjacent receiving structures may be free of molding compound, so that only the connecting structures have to be separated for the separation. If only part of the area between the adjacent receiving structures may be free of molding compound, so that only the connecting structures have to be separated for the separation. If only part of the area between the adjacent receiving structures may be free of molding compound, so that only the connecting structures have to be separated for the separation. If only part of the area between the adjacent
  • Receiving structures of molding material is free, so there is less effort when separating as if adjacent components share a common housing wall, since less material must be severed.
  • the molding compound in the region between two adjacent receiving structures more
  • Connection structures serve to accommodate burrs that arise during a separation process, for example a stamping process, during the severing of the connection structures.
  • FIG. 1 shows a matrix-field-housing molding process
  • FIG. 2 shows a cross-section through a prior art component field produced by means of a matrix-field-housing molding method
  • FIG. 3 shows a first exemplary embodiment of a housing structure
  • Figure 4 shows a first cross section through a
  • Figure 5 shows a second cross section through a
  • FIG. 6 shows a second embodiment of a
  • Figure 7 shows a third embodiment of a
  • Embodiment of a housing frame shows a cross section through a second
  • Embodiment of a housing frame Embodiment of a housing frame.
  • FIG. 3 shows a plan view of a first one
  • a section of a component field with four components 7 is shown.
  • the housing structure may also be designed for more or fewer than four components.
  • Components 7 may extend in the first direction X and in the second direction Y.
  • the component 18 in the component 7 may be an electronic component, in particular an opto-electrical component. It may be a light-emitting component, in particular a light-emitting diode (English: light emitting diode, LED).
  • the device 18 may also include electronics, such as a driver IC. After loading and connecting the components 18, the recesses 3 can be filled with a potting compound.
  • the potting compound may be transparent to visible or infrared radiation so that the visible or infrared radiation from the device 18 may be received or transmitted.
  • the housing structure can be produced by means of a matrix-field housing molding process (MAP molding, matrix array packaging molding).
  • a molding compound 2 is applied to a support frame (lead frame) 1.
  • the support frame 1 will be described in more detail in connection with Figures 4 and 5.
  • the application of the molding compound 2 can by injection molding (English: injection molding) with a pressure of 1000 to 1800 bar or by transfer molding (English: transfer molding) with a pressure of 60 to 130 bar
  • the molding composition may be a thermosetting or a thermoplastic molding compositions.
  • the molding compound 2 can be structured by a cavity plate 15, which is described in more detail in connection with Figures 4 and 5, to form a molding compound frame, so that the housing structure along the first direction X and the second direction Y arranged housing frame 5 for components 18th having.
  • Each housing frame 5 has a recess 3, in which a component 18 can be arranged.
  • Everyone Case frame 5 has its own injection point 8 (English: gate). The entire area 20 between the housing frame 5 can thus be kept free in the first direction X and the second direction Y of molding compound 2.
  • the connecting structures 6 In order to separate the components 7, only the connecting structures 6
  • the separation step may be, for example, a punching step or a sawing step. Lying the
  • FIG. 4 shows a first cross section through an apparatus for forming a housing structure. The cut can be guided along the lines "A-A" through the first exemplary embodiment of the housing structure shown in FIG. Two components 7 are shown later along the
  • Dividing line 4 are separated.
  • a sealing film 10 can be arranged on a plate 12.
  • a support frame 1 can be arranged on the sealing film 10.
  • the support frame 1 can receive structures 11 for components 18 and
  • the connecting structures 6 connect the receiving structures 11 in the first direction X and the second direction Y of adjacent components 7.
  • the carrier frame 1 is used inter alia for electrical
  • a cavity plate 15 rests on the
  • the cavity plate 15 is such
  • Case frame 5 is formed. The cut leads through two side walls of a housing frame 5, which are shown non-hatched.
  • the molding compound 2 will fill the non-hatched area after application or injection.
  • the sealing film 10 may be made elastic and is used in molding for sealing the plate 12, the
  • On the cavity plate 15 is a
  • Distributor structure 9 arranged to supply the
  • Molding 2 to the cavity plate 15 is used.
  • Distributor structure 9 will be further described in connection with FIG. As FIG. 4 shows, with separation of the components 7 there is no molding compound 2 along the parting line 4. Only the connecting structures 6 of the
  • Support frame 1 are severed.
  • FIG. 5 shows a second cross section through one
  • the cut can be guided along the lines "B-B" through the first exemplary embodiment of the housing structure shown in FIG. Except for the following differences apply
  • Embodiments to Figure 4 also for Figure 5.
  • the section shows of the support frame 1, only the receiving structures 11, since the connection structures 6 are tapered with respect to the receiving structures 11.
  • the cavity plate 15 is therefore supported directly on the sealing film 10.
  • the cut leads through in each case one side wall of the respective housing frame 5, wherein the molding compound 2 after application or injection will fill out the region not shown hatched.
  • the distributor structure 9 may be formed as a plate and has supply channels 16 which lead to the injection points 8 of the distributor structure 9.
  • the injection points 8 are aligned with respective openings 14 of the cavity plate 15. Since each component 7 has its own injection point 8, are not filled with molding compound 2 distributor in the
  • FIG. 6 shows a plan view of a second one
  • Embodiment of a housing structure for a plurality of electronic components 7. The housing structure
  • Figure 7 shows a plan view of a third
  • Embodiment of a housing structure for a plurality of electronic components 7. The housing structure
  • the molding compound 2 is supplied in FIG. 7 to a first component, in this case the upper left, via a distributor 17. At the
  • Case frame 5 of the first component flows through a further distributor 17 to an adjacent component 7. There, it fills the housing frame 5 of this
  • the molding compound 2 flows through all the components 7 and manifold 17 along the X direction to the right until it reaches a last component. In time and space parallel to the distribution of the molding compound 2 from the first component to the last component, the molding compound 2 can also be distributed along the X direction from left to right in further rows of components 7.
  • the distributor 17 lies in the X direction in a part of the region 20 between the housing frame 5, so that it is not completely free of molding compound 2.
  • the distributor 17 may also be in the Y direction instead of in the X direction.
  • the connecting structures 6 of the carrier frame 1 extend both in the X direction and in the Y direction. However, the connecting structures 6 run only in one of the directions, so eliminates the separation process
  • the receiving structures 11 may be connected by the connecting structures 6 only in the Y direction and the distributor for the molding compound 2 between the
  • Body frame 5 only in the X direction. There is thus only one kind of material in the X-direction, here the plastic of the molding compound 2, and only one kind of material in the Y-direction, here the metal of the connection structures 6. Each material can then be separated with the optimal separation process become.
  • FIG. 8 shows a cross section through a first
  • a housing frame 5 of a component 7 may be formed on a receiving structure 11 of a support frame 1 with molding compound 2.
  • Receiving structure 11 can be made in two parts and the
  • Component 18 serve. In the X direction to the left and to the right of the housing frame 5, residues of connecting structures 6 can be seen, which have remained after a separation process, for example a punching process. The remains of the
  • Connection structures 6 can be used in handling the
  • FIG. 9 shows a cross section through a second one
  • the second embodiment corresponds to the first
  • Connection structures 6 and is dimensioned so that the connection structures 6 can be separated even closer to the center of the component 7. The remains of the
  • the further recesses 19 can also be provided in the Y direction, if
  • Connecting structures 6 extend in the Y direction. In a soldering of the component 7, for example by means of a reflow soldering, the connecting structures 6 are wetted. If solder is visible on the sides of the component 7, the soldering process was successful. If no solder is visible, the soldering process should be checked.

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Abstract

Vorrichtung zum Formen einer Gehäusestruktur für eine Mehrzahl von elektronischen Bauteilen und Gehäusestruktur für eine Mehrzahl von elektronischen Bauteilen Vorrichtung zum Formen einer Gehäusestruktur für eine Mehrzahl von elektronischen Bauteilen (7), wobei die Vorrichtung aufweist: eine Kavitätenplatte (15), die derart geformt ist, dass beim Formen für jedes elektronische Bauteil (7) ein jeweiliger Gehäuserahmen (5) gebildet wird, wobei die Kavitätenplatte (15) mindestens eine Öffnung (14) zum Zuführen von Formmasse (2) aufweist; und eine Verteilerstruktur (9), die derart geformt ist, dass beim Formen die Formmasse (2) mittels mindestens einem Zuführkanal (16) zu mindestens einem Anspritzpunkt geführt wird, wobei der mindestens eine Anspritzpunkt (8) an der mindestens einen Öffnung (14) der Kavitätenplatte (15) ausgerichtet ist.

Description

Besehreibung
VORRICHTUNG UM FORMEN EINER GEHÄUSESTRUKTUR FÜR EINE MEHRZAHL VON ELEKTRONISCHEN BAUTEILEN SOWIE EINE SOLCHE GEHÄUSESTRUKTUR FÜR EINE MEHRZAHL VON ELEKTRONISCHEN BAUTEILEN
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Formen einer Gehäusestruktur für eine Mehrzahl von elektronischen
Bauelementen und eine Gehäusestruktur für eine Mehrzahl von 10 elektronischen Bauelementen.
Bauteile können mit Hilfe eines Matrix-Feld-Gehäuse- Formverfahren (englisch: MAP-Molding, Matrix Array Packaging- Molding) hergestellt werden, welches anhand von Figur 1 und
15 Figur 2 beschrieben wird. Figur 1 zeigt eine Draufsicht auf eine Gehäusestruktur für Bauteile 7, die matrixförmig in einem Bauteilfeld angeordnet sind. Figur 2 zeigt einen
Querschnitt durch zwei benachbarte Bauelemente 7. Eine
Formmasse 2 wird auf einen Trägerrahmen (englisch: lead
20 frame) 1 aufgebracht. Das Aufbringen der Formmasse 2 kann
dabei durch ein Spritzgussverfahren (englisch: injection molding) oder ein Spritzpressverfahren (englisch: transfer- Molding) erfolgen. Die Formmasse 2 weist in einer ersten Richtung X und einer zweiten Richtung Y angeordnete
25 Aussparungen 3 für Bauelemente 18 auf. Bauteile 7, die in der ersten Richtung X und der zweiten Richtung Y benachbart sind, teilen sich zunächst eine gemeinsame Gehäusewand. Der
Trägerrahmen 1 besteht im Allgemeinen aus Metall und weist Aufnahmestrukturen 11 für die Bauelemente 18 und
30 Verbindungsstrukturen 6 auf. Die Verbindungsstrukturen 6
verbinden die Aufnahmestrukturen 11 in der ersten Richtung X und der zweiten Richtung Y. Anschließend müssen die Bauteile 7 durch Trennprozesse, wie zum Beispiel Sägen, Stanzen oder Lasern, entlang der
Trennlinien 4, die auf den gemeinsamen Gehäusewänden
verlaufen, vereinzelt werden. Diese Trennprozesse sind aufwändig, da wie in Figur 2 gezeigt, die unterschiedlichen Materialien der Formmasse 2 und des Trägerrahmens 1
durchtrennt werden müssen. Wird nur ein Schneidwerkzeug für beide Materialien eingesetzt, kommt es zu einer hohen
Abnutzung des Schneidwerkzeugs. Der Einsatz von
unterschiedlichen Schneidwerkzeugen, die jeweils für die unterschiedlichen Materialien optimal sind, ist zeitintensiv.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, die Kosten und Zeit für Trennprozesse zu reduzieren.
Die Erfindung löst diese Aufgabe durch eine Vorrichtung zum Formen einer Gehäusestruktur für eine Mehrzahl von
elektronischen Bauteilen, wobei die Vorrichtung aufweist: eine Kavitätenplatte, die derart geformt ist, dass beim
Formen für jedes elektronische Bauteil ein jeweiliger
Gehäuserahmen gebildet wird, wobei die Kavitätenplatte mindestens eine Öffnung zum Zuführen von Formmasse aufweist; und eine Verteilerstruktur, die derart geformt ist, dass beim Formen die Formmasse mittels mindestens einem Zuführkanal zu mindestens einem Anspritzpunkt geführt wird, wobei der mindestens eine Anspritzpunkt an der mindestens einen Öffnung der Kavitätenplatte ausgerichtet ist.
Durch die Vorrichtung zum Formen der Gehäusestruktur kann eine Vielzahl von Gehäusen für elektronische Bauelemente gleichzeitig gebildet werden. Die Kavitätenplatte enthält Kavitäten, das heißt Aussparungen für die elektronischen Bauelemente. Die Kavitätenplatte ist weiter so ausgebildet, dass jedes elektronische Bauteil einen eigenen Gehäuserahmen erhält, wobei der Gehäuserahmen das elektronische Bauelement umgibt. Die Gehäuserahmen werden über Öffnungen in der
Kavitätenplatte mit Formmasse gefüllt. Die Formmasse wird über Zuführkanäle der Verteilerstruktur an Anspritzpunkte geführt, die an den Öffnungen ausgerichtet sind. Da jedes elektronische Bauteil einen eigenen Gehäuserahmen hat, sind die Trennlinien zwischen den Bauteilen zum großen Teil von Formmasse frei. Zum Vereinzeln der Bauteile ist es somit nicht mehr erforderlich, gemeinsame Gehäusewände zwischen benachbarten Bauteilen zu durchtrennen. Der Aufwand zum
Vereinzeln der Bauteile wird somit stark reduziert.
In vorteilhafter Weise sind die Gehäuserahmen in einer ersten Richtung und einer zweiten Richtung angeordnet.
Durch die Anordnung in der ersten Richtung und der zweiten Richtung lassen sich Prozessschritte, wie zum Beispiel
Bestückungsprozesse oder Trennprozesse, effektiver auf die Bauteile anwenden.
In vorteilhafter Weise weist die Verteilerstruktur für jeden Gehäuserahmen einen jeweiligen Anspritzpunkt auf. Da jeder Gehäuserahmen seinen eigenen Anspritzpunkt hat, können die Verteilerwege für die Formmasse minimiert werden und es sind keine komplizierten Verteilerstrukturen für die Formmasse zwischen den Bauelementen notwendig. Die
Trennlinien zwischen den Bauteilen können somit ganz von Formmasse oder Verteilerstrukturen freigehalten werden. Es müssen zum Vereinzeln nur noch die Verbindungsstrukturen des Trägerrahmens getrennt werden. Diese können zum Beispiel durch einen Stanzschritt, einen Ätzschritt, einen Sägeschritt oder durch Lasern durchtrennt werden. Die Trennprozesse können so auf das Material der Verbindungsstrukturen des Trägerrahmens optimiert werden. In vorteilhafter Weise weist die Verteilerstruktur für jeweils vier Bauteile einen jeweiligen gemeinsamen
Anspritzpunkt auf, wobei der gemeinsame Anspritzpunkt
zwischen den jeweiligen vier Bauteilen liegt. Das Zusammenfassen von mehreren Anspritzpunkten von mehreren Bauteilen zu einem gemeinsamen Anspritzpunkt vereinfacht die Verteilerstruktur, da die Anzahl der notwendigen Kanäle in dem Formwerkzeug reduziert werden kann. In vorteilhafter Weise weist die Verteilerstruktur einen
Anspritzpunkt an einem ersten Bauteil auf und weist Verteiler zwischen den Bauteilen auf, die derart eingerichtet sind, dass die Formmasse beim Formen von einem Bauteil zu einem benachbarten Bauteil weitergeleitet wird.
In vorteilhafter Weise ist ein Verteiler zu dem Anspritzpunkt beheizt .
Beheizte Verteiler (englisch: hot runner) ermöglichen es, Formmasse zu sparen, da der Anguss-Verwurf reduziert werden kann, und die Produktionszyklen zu verkürzen.
In vorteilhafter Weise weist die Vorrichtung ferner einen Träger zum Halten eines Trägerrahmens auf, wobei der
Trägerrahmen eingerichtet ist zum Aufnehmen und Anschließen der elektronischen Bauelemente. In vorteilhafter Weise weist der Trägerrahmen
Verbindungsstrukturen auf, die in der ersten Richtung und der zweiten Richtung verlaufen.
In vorteilhafter Weise kreuzen sich der Verteiler und die Verbindungsstrukturen nicht.
Da der Verteiler und die Verbindungsstrukturen sich nicht kreuzen, weisen Trennlinien zwischen den Bauteilen entweder Material des Verteilers oder der Verbindungsstrukturen des Trägerrahmens auf. Für jedes Material kann somit ohne
Berücksichtigung des anderen Materials der jeweils optimale Trennprozess eingesetzt werden.
In vorteilhafter Weise weist die Anordnung eine Platte auf, auf der ein Dichtfilm angeordnet ist, wobei der Trägerrahmen auf dem Dichtfilm angeordnet ist.
Der Dichtfilm verhindert, dass beim Formen Formmasse zwischen dem Trägerrahmen und der Platte hinausfließt. Der Dichtfilm kann eine elastische Schicht sein.
Die Erfindung stellt weiter eine Gehäusestruktur für eine Mehrzahl von elektronischen Bauteilen bereit, wobei die
Gehäusestruktur aufweist: einen Trägerrahmen, der eine
Mehrzahl von Aufnahmestrukturen, die jeweils zum Aufnehmen von mindestens einem elektronischen Bauelement ausgebildet sind, und eine Mehrzahl von Verbindungsstrukturen aufweist, wobei die Verbindungsstrukturen mehrere Aufnahmestrukturen miteinander mechanisch verbinden; und einen Formmasse-Rahmen, mit einer Mehrzahl von Aussparungen, die auf den
Aufnahmestrukturen gebildet sind, für die Aufnahme der elektronischen Bauelemente und wobei der Formmasse-Rahmen aus Formmasse gebildet ist, wobei zumindest ein Teil eines
Bereichs zwischen zwei benachbarten Aufnahmestrukturen frei von Formmasse des Formmasse-Rahmens ist.
Da mindestens ein Teil des Bereichs zwischen zwei
benachbarten Aufnahmestrukturen frei von Formmasse des
Formmasse-Rahmens ist, lassen sich die elektronischen
Bauteile leichter vereinzeln. Insbesondere kann der gesamte Bereich zwischen zwei benachbarten Aufnahmestrukturen frei von Formmasse sein, so dass für die Vereinzelung nur die Verbindungsstrukturen aufgetrennt werden müssen. Falls nur ein Teil des Bereichs zwischen den benachbarten
Aufnahmestrukturen von Formmasse frei ist, so entsteht dennoch weniger Aufwand beim Vereinzeln als wenn sich benachbarte Bauteile eine gemeinsame Gehäusewand teilen, da weniger Material durchtrennt werden muss.
In vorteilhafter Weise weist die Formmasse im Bereich zwischen zwei benachbarten Aufnahmestrukturen weitere
Aussparungen im Bereich der Verbindungsstrukturen auf
Die weiteren Aussparungen im Bereich der
Verbindungsstrukturen dienen zur Aufnahme von Graten, die durch einen Trennprozess , zum Beispiel einen Stanzprozess , beim Auftrennen der Verbindungsstrukturen entstehen.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Figuren dargestellt und werden im Folgenden näher erläutert.
Es zeigen:
Figur 1 ein mittels Matrix-Feld-Gehäuse-Formverfahren
hergestelltes Bauteilfeld aus dem Stand der Technik; Figur 2 einen Querschnitt durch ein mittels Matrix-Feld- Gehäuse-Formverfahren hergestelltes Bauteilfeld aus dem Stand der Technik;
Figur 3 ein erstes Ausführungsbeispiel einer Gehäusestruktur;
Figur 4 einen ersten Querschnitt durch ein
Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zum Formen einer Gehäusestruktur;
Figur 5 einen zweiten Querschnitt durch ein
Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zum Formen einer Gehäusestruktur;
Figur 6 ein zweites Ausführungsbeispiel einer
Gehäusestruktur ;
Figur 7 ein drittes Ausführungsbeispiel einer
Gehäusestruktur;
Figur 8 einen Querschnitt durch ein erstes
Ausführungsbeispiel eines Gehäuserahmens; Figur 9 einen Querschnitt durch ein zweites
Ausführungsbeispiel eines Gehäuserahmens.
In der folgenden ausführlichen Beschreibung wird auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen, die Teil dieser
Beschreibung bilden und in denen zur Veranschaulichung spezifische Ausführungsformen gezeigt sind, in denen die Erfindung ausgeübt werden kann. In dieser Hinsicht wird
Richtungsterminologie wie etwa „oben", „unten", „vorne", „hinten", „vorderes", „hinteres", usw. mit Bezug auf die Orientierung der beschriebenen Figur (en) verwendet. Da
Komponenten von Ausführungsformen in einer Anzahl
verschiedener Orientierungen positioniert werden können, dient die Richtungsterminologie zur Veranschaulichung und ist auf keinerlei Weise einschränkend. Es versteht sich, dass andere Ausführungsformen benutzt und strukturelle oder logische Änderungen vorgenommen werden können, ohne von dem Schutzumfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Es versteht sich, dass die Merkmale der hierin beschriebenen verschiedenen beispielhaften Ausführungsformen miteinander kombiniert werden können, sofern nicht spezifisch anders angegeben. Die folgende ausführliche Beschreibung ist deshalb nicht in einschränkendem Sinne aufzufassen, und der
Schutzumfang der vorliegenden Erfindung wird durch die angefügten Ansprüche definiert.
Im Rahmen dieser Beschreibung werden die Begriffe
"verbunden", "angeschlossen" sowie "gekoppelt" verwendet zum Beschreiben sowohl einer direkten als auch einer indirekten Verbindung, eines direkten oder indirekten Anschlusses sowie einer direkten oder indirekten Kopplung. In den Figuren werden identische oder ähnliche Elemente mit identischen Bezugszeichen versehen, soweit dies zweckmäßig ist.
Figur 3 zeigt eine Draufsicht eines ersten
Ausführungsbeispiels einer Gehäusestruktur für eine Mehrzahl von elektronischen Bauteilen 7. Um eine bessere Übersicht zu bekommen, wird ein Ausschnitt eines Bauteilfeldes mit vier Bauteilen 7 gezeigt. Die Gehäusestruktur kann jedoch auch für mehr oder weniger als vier Bauteile ausgelegt sein. Die
Bauteile 7 können in der ersten Richtung X und in der zweiten Richtung Y verlaufen. Das Bauelement 18 in dem Bauelement 7 kann ein elektronisches Bauelement, insbesondere ein opto- elektrisches Bauelement sein. Es kann ein lichtemittierendes Bauelement, insbesondere eine Leuchtdiode (englisch: light emitting diode, LED) sein. Zusätzlich kann ein Bauelement zum Schutz vor einer Beschädigung durch elektrostatische
Entladung (englisch: electrostatic discharge, ESD) vorgesehen sein. Das Bauelement 18 kann auch eine Elektronik, wie zum Beispiel ein Treiber-IC aufweisen. Nach dem Bestücken und Anschließen der Bauelemente 18 können die Aussparungen 3 mit einer Vergussmasse gefüllt werden. Die Vergussmasse kann für sichtbare oder infrarote Strahlung transparent sein, so dass die sichtbare oder infrarote Strahlung von dem Bauelement 18 empfangen oder gesendet werden kann.
Die Gehäusestruktur kann mit Hilfe eines Matrix-Feld-Gehäuse- Formverfahren (englisch: MAP-Molding, Matrix Array Packaging- Molding) hergestellt werden. Eine Formmasse 2 wird dabei auf einen Trägerrahmen (englisch: lead frame) 1 aufgebracht. Der Trägerrahmen 1 wird im Zusammenhang mit den Figuren 4 und 5 näher beschrieben. Das Aufbringen der Formmasse 2 kann durch Spritzgießen (englisch: injection molding) mit einem Druck von 1000 bis 1800 bar oder durch Spritzpressen (englisch: transfer-Molding) mit einem Druck von 60 bis 130 bar
erfolgen. Die Formmasse kann eine duroplastische oder eine thermoplastische Formmassen sein.
Die Formmasse 2 kann durch eine Kavitätenplatte 15, die im Zusammenhang mit den Figuren 4 und 5 näher beschrieben wird, zu einem Formmasse-Rahmen strukturiert werden, so dass die Gehäusestruktur entlang der ersten Richtung X und der zweiten Richtung Y angeordnete Gehäuserahmen 5 für Bauelemente 18 aufweist. Jeder Gehäuserahmen 5 weist eine Aussparung 3 auf, in der ein Bauelement 18 angeordnet werden kann. Jeder Gehäuserahmen 5 hat seinen eigenen Anspritzpunkt 8 (englisch: gate) . Der gesamte Bereich 20 zwischen den Gehäuserahmen 5 kann so in der ersten Richtung X und der zweiten Richtung Y von Formmasse 2 freigehalten werden. Um die Bauteile 7 zu vereinzeln, müssen nur die Verbindungsstrukturen 6
aufgetrennt werden. Der Trennschritt kann zum Beispiel ein Stanzschritt oder ein Sägeschritt sein. Liegen die
Verbindungsstrukturen 6 auf der Rückseite des Bauteils 7 frei, das heißt, dass sie nicht mit Formmasse 2 bedeckt sind, können Sie auch mit Hilfe eines Lasers oder eines
Ätzprozesses aufgetrennt werden. Beim Vereinzeln ist es nicht erforderlich, Formmasse 2 aufzutrennen, so dass der
Trennprozess auf das Material der Verbindungsstrukturen 6 optimiert werden kann.
Figur 4 zeigt einen ersten Querschnitt durch eine Vorrichtung zum Formen einer Gehäusestruktur. Der Schnitt kann dabei entlang den Linien "A-A" durch das in Figur 3 gezeigte erste Ausführungsbeispiel der Gehäusestruktur geführt werden. Es sind zwei Bauteile 7 gezeigt, die später entlang der
Trennlinie 4 getrennt werden. Auf einer Platte 12 kann ein Dichtfilm 10 angeordnet werden. Auf dem Dichtfilm 10 kann ein Trägerrahmen 1 angeordnet werden. Der Trägerrahmen 1 kann Aufnahmestrukturen 11 für Bauelemente 18 und
Verbindungsstrukturen 6 aufweisen. Die Verbindungsstrukturen 6 verbinden die Aufnahmestrukturen 11 in der ersten Richtung X und der zweiten Richtung Y benachbarter Bauelemente 7. Der Trägerrahmen 1 dient unter anderem zum elektrischen
Kontaktieren der Bauelemente 18 und besteht meistens aus Kupfer. Eine Kavitätenplatte 15 stützt sich auf dem
Trägerrahmen 1 ab. Die Kavitätenplatte 15 ist derart
gestaltet, dass für jedes elektronische Bauteil 7 ein
Gehäuserahmen 5 gebildet wird. Der Schnitt führt durch jeweils zwei Seitenwände eines Gehäuserahmens 5, die nicht- schraffiert dargestellt sind. Die Formmasse 2 wird nach dem Auftragen oder Einspritzen den nicht schraffierten Bereich ausfüllen. Der Dichtfilm 10 kann elastisch ausgeführt sein und dient beim Formen zum Abdichten der Platte 12, der
Kavitätenplatte 15 und des Trägerrahmens 1 gegenüber der Formmasse 2. Auf der Kavitätenplatte 15 ist eine
Verteilerstruktur 9 angeordnet, die zum Zuführen der
Formmasse 2 an die Kavitätenplatte 15 dient. Die
Verteilerstruktur 9 wird im Zusammenhang mit Figur 5 weiter beschrieben. Wie Figur 4 zeigt, liegt bei einer Vereinzelung der Bauteile 7 keinerlei Formmasse 2 entlang der Trennlinie 4. Es müssen nur die Verbindungsstrukturen 6 des
Trägerrahmens 1 durchtrennt werden.
Figur 5 zeigt einen zweiten Querschnitt durch eine
Vorrichtung zum Formen der Gehäusestruktur. Der Schnitt kann dabei entlang den Linien "B-B" durch das in Figur 3 gezeigte erste Ausführungsbeispiel der Gehäusestruktur geführt werden. Bis auf die nachfolgend genannten Abweichungen gelten die
Ausführungen zu Figur 4 auch für Figur 5. Der Schnitt zeigt von dem Trägerrahmen 1 nur die Aufnahmestrukturen 11, da die Verbindungsstrukturen 6 gegenüber den Aufnahmestrukturen 11 verjüngt sind. Die Kavitätenplatte 15 stützt sich daher direkt auf dem Dichtfilm 10 ab. Der Schnitt führt durch jeweils eine Seitenwand des jeweiligen Gehäuserahmens 5, wobei die Formmasse 2 nach dem Auftragen oder Einspritzen den nicht-schraffiert dargestellten Bereich ausfüllen wird. Die Verteilerstruktur 9 kann als Platte ausgebildet sein und weist Zufuhrkanäle 16 auf, die zu den Anspritzpunkten 8 der Verteilerstruktur 9 führen. Die Anspritzpunkte 8 sind an jeweilige Öffnungen 14 der Kavitätenplatte 15 ausgerichtet. Da jedes Bauteil 7 einen eigenen Anspritzpunkt 8 aufweist, liegen keine mit Formmasse 2 gefüllten Verteiler in dem
Bereich 20 zwischen den Bauteilen 7 bzw. zwischen deren
Aufnahmestrukturen 11 oder Gehäuserahmen 5 entlang den
Trennlinien 4.
Figur 6 zeigt eine Draufsicht eines zweiten
Ausführungsbeispiels einer Gehäusestruktur für eine Mehrzahl von elektronischen Bauteilen 7. Die Gehäusestruktur
entspricht der von Figur 3, so dass die Beschreibung von Figur 3 bis auf die nachfolgenden Abweichungen auch auf Figur 6 zutrifft. Im Unterschied zu Figur 3 hat in Figur 6 nicht jeder Gehäuserahmen 5 einen eigenen Anspritzpunkt 8. Vielmehr kann ein einziger Anspritzpunkt 8 für die Rahmengehäuse 5 von jeweils vier Bauteilen 7 vorgesehen sein. Der Anspritzpunkt 8 kann dabei zentral zwischen den vier Bauteilen 7 liegen. Die Verteilerstruktur 9 weist daher eine geringere Anzahl von Zufuhrkanälen 16 auf, so dass sie vereinfacht werden kann. Der Verteiler zu den Anspritzpunkten 8 kann dabei beheizt sein (englisch: hot runner) . Der Anspritzpunkt 8 liegt in einem Teil des Bereichs 20, so dass diese nicht ganz frei von Formmasse 2 ist. Bei der Vereinzelung sind daher zwei
Schritte notwendig, einer für die Verbindungsstrukturen 6 des Trägerrahmens 1 und einer für die Formmasse 2 in dem
Anspritzpunkt 8. Da jedoch ein Großteil des Bereichs 20 zwischen benachbarten Aufnahmestrukturen 11, bzw. zwischen den Gehäuserahmen 5 und den Bauteilen 7 frei von Formmasse 2 ist, lassen sich Kosten und Zeit für den Trennprozess der Bauelemente 7 reduzieren. Figur 7 zeigt eine Draufsicht eines dritten
Ausführungsbeispiels einer Gehäusestruktur für eine Mehrzahl von elektronischen Bauteilen 7. Die Gehäusestruktur
entspricht der von Figur 6, so dass die Beschreibung von Figur 6 bis auf die nachfolgenden Abweichungen auch auf Figur 7 zutrifft. Im Unterschied zu Figur 6 wird die Formmasse 2 in Figur 7 nicht über einen zentralen Verteiler den
Gehäuserahmen 5 der jeweils vier Bauelemente 7 zugeführt. Die Formmasse 2 wird in Figur 7 einem ersten Bauteil, hier dem linken oberen, über einen Verteiler 17 zugeführt. Beim
Auftragen oder Einspritzen füllt die Formmasse 2 den
Gehäuserahmen 5 des ersten Bauteils aus und fließt dann über einen weiteren Verteiler 17 zu einem benachbarten Bauteil 7. Dort angekommen, füllt sie den Gehäuserahmen 5 dieses
Bauteils 7 und fließt dann zu dem nächsten benachbarten
Bauteil 7. Die Formmasse 2 fließt durch alle Bauteile 7 und Verteiler 17 entlang der X-Richtung nach rechts, bis sie ein letztes Bauteil erreicht. Zeitlich und räumlich parallel zur Verteilung der Formmasse 2 von dem ersten Bauteil zu dem letzten Bauteil können in weiteren Reihen von Bauteilen 7 die Formmasse 2 ebenfalls entlang der X-Richtung von links nach rechts verteilt werden. Der Verteiler 17 liegt in X-Richtung in einem Teil des Bereichs 20 zwischen den Gehäuserahmen 5, so dass dieser nicht ganz frei von Formmasse 2 ist. Bei der Vereinzelung sind daher zwei Schritte notwendig, einer für die Verbindungsstrukturen 6 des Trägerrahmens 1 und einer für die Formmasse 2 in dem Verteiler 17. Da jedoch ein Großteil des Bereichs 20 zwischen den Gehäuserahmen 5 der Bauelemente 7 frei von Formmasse 2 ist, lassen sich Kosten und Zeit für den Trennprozess der Bauelemente 7 reduzieren. Der Verteiler 17 kann anstelle in der X-Richtung auch in der Y-Richtung verlaufen . In den Figuren 3, 6 und 7 verlaufen die Verbindungsstrukturen 6 des Trägerrahmens 1 sowohl in X-Richtung als auch Y- Richtung. Verlaufen die Verbindungsstrukturen 6 jedoch nur in einer der Richtungen, so entfällt der Auftrennprozess
Verbindungsstrukturen 6 in der anderen Richtung.
In Figur 6 oder 7 können die Aufnahmestrukturen 11 durch die Verbindungsstrukturen 6 nur in der Y-Richtung verbunden sein und die Verteiler für die Formmasse 2 zwischen den
Gehäuserahmen 5 nur in X-Richtung verlaufen. Es befinden sich so nur eine Art von Material in der X-Richtung, hier der Kunststoff der Formmasse 2, und nur eine Art von Material in der Y-Richtung, hier das Metall der Verbindungsstrukturen 6. Jedes Material kann dann mit dem optimalen Auftrennprozess getrennt werden.
Figur 8 zeigt einen Querschnitt durch ein erstes
Ausführungsbeispiel eines Gehäuserahmens 5 eines Bauteils 7. Ein Gehäuserahmen 5 kann auf einer Aufnahmestruktur 11 eines Trägerrahmens 1 mit Formmasse 2 ausgebildet sein. Die
Aufnahmestruktur 11 kann zweiteilig ausgeführt und zum
Anschluss von einem in dem Gehäuserahmen 5 angeordneten
Bauelement 18 dienen. In X-Richtung links und rechts von dem Gehäuserahmen 5 sind Reste von Verbindungsstrukturen 6 zu sehen, die nach einem Auftrennprozess , zum Beispiel einem Stanzprozess , übriggeblieben sind. Die Reste der
Verbindungsstrukturen 6 können bei der Handhabung des
Bauteils stören. Das gleiche gilt auch für Reste von
Verbindungsstrukturen 6, die in der Y-Richtung verlaufen.
Figur 9 zeigt einen Querschnitt durch ein zweites
Ausführungsbeispiel eines Gehäuserahmens 5 eines Bauteils 7. Das zweite Ausführungsbeispiel entspricht dem ersten
Ausführungsbeispiel von Figur 8, so dass die Beschreibung von Figur 8 bis auf die nachfolgenden Abweichungen auch auf Figur 9 zutrifft. Damit die Reste der Verbindungsstrukturen 6 nach dem Auftrennprozess nicht stören, ist eine weitere Aussparung 19 in der Formmasse 2 des Gehäuserahmens 5 vorgesehen. Die weitere Aussparung 19 befindet sich im Bereich der
Verbindungsstrukturen 6 und ist so dimensioniert, dass die Verbindungsstrukturen 6 noch näher zur Mitte des Bauteils 7 aufgetrennt werden können. Die Reste der
Verbindungsstrukturen 6, die dann nach dem Auftrennprozess , zum Beispiel einem Stanzprozess übrigbleiben, finden in der weiteren Aussparung 19 Platz, so dass sie nicht über den Gehäuserahmen 5 hinausragen. Die weiteren Aussparungen 19 können auch in der Y-Richtung vorgesehen werden, falls
Verbindungsstrukturen 6 in Y-Richtung verlaufen. Bei einem Auflöten des Bauteils 7, zum Beispiel mittels einer Reflow- Lötung, werden die Verbindungsstrukturen 6 benetzt. Ist Lot an den Seiten des Bauteils 7 sichtbar, war der Lötvorgang erfolgreich. Ist kein Lot sichtbar, sollte der Lötvorgang überprüft werden.
Bezugszeichenliste
1 Trägerrahmen
2 Formmasse
3 Aussparung
4 Trennlinie
5 Gehäuserahmen
6 Verbindungsstruktur
7 Bauteil
8 Ansprit zpunkt
9 Verteilerstruktur
10 Dichtfilm
11 Aufnähmestruktur
12 Platte
13 Formmasse-Rahmen
14 Öffnung
15 Kavitätenplatte
16 Zuführkanal
17 Verteiler
18 Bauelement
19 weitere Aussparungen
20 Bereich
X erste Richtung
Y zweite Richtung

Claims

Patentansprüche
1. Vorrichtung zum Formen einer Gehäusestruktur für eine Mehrzahl von elektronischen Bauteilen (7), wobei die
Vorrichtung aufweist:
- eine Kavitätenplatte (15), die derart geformt ist, dass beim Formen für jedes elektronische Bauteil (7) ein
jeweiliger Gehäuserahmen (5) gebildet wird, wobei die
Kavitätenplatte (15) mindestens eine Öffnung (14) zum
Zuführen von Formmasse (2) aufweist; und
- eine Verteilerstruktur (9), die derart geformt ist, dass beim Formen die Formmasse (2) mittels mindestens einem
Zuführkanal (16) zu mindestens einem Anspritzpunkt (8) geführt wird, wobei der mindestens eine Anspritzpunkt (8) an der mindestens einen Öffnung (14) der Kavitätenplatte (15) ausgerichtet ist.
2. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei
die Gehäuserahmen (5) in einer ersten Richtung (X) und einer zweiten Richtung (Y) angeordnet sind.
3. Vorrichtung gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei
die Verteilerstruktur (9) für jedes Bauteil (7) einen jeweiligen Anspritzpunkt (8) aufweist.
4. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Verteilerstruktur (9) für jeweils vier Bauteile (7) einen jeweiligen gemeinsamen Anspritzpunkt (8) aufweist, wobei der gemeinsame Anspritzpunkt (8) zwischen den jeweiligen vier Bauteilen (7) liegt.
5. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Verteilerstruktur (9) einen Anspritzpunkt (8) an einem ersten Bauteil (7) aufweist und Verteiler (17) zwischen den Bauteilen (7) aufweist, die derart eingerichtet sind, dass die Formmasse (2) beim Formen von einem Bauteil (7) zu einem benachbarten Bauteil (7) weitergeleitet wird.
6. Vorrichtung gemäß Anspruch 5, wobei
ein Verteiler zu dem Anspritzpunkt (8) beheizt ist.
7. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, ferner aufweisend
einen Träger zum Halten eines Trägerrahmens (1), wobei der Trägerrahmen (1) eingerichtet ist zum Aufnehmen und
Anschließen von elektronischen Bauelementen (18).
8. Vorrichtung gemäß Anspruch 7, wobei
der Trägerrahmen (1) Verbindungsstrukturen (6) aufweist, die in der ersten Richtung (X) und der zweiten Richtung (Y) verlaufen.
9. Vorrichtung gemäß Anspruch 8, wobei
der Verteiler (17) und die Verbindungsstrukturen (6) sich nicht kreuzen.
10. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 7 bis 9, ferner aufweisend :
eine Platte (12), auf der ein Dichtfilm (10) angeordnet ist, wobei der Trägerrahmen (1) auf dem Dichtfilm (10) angeordnet ist.
11. Gehäusestruktur für eine Mehrzahl von elektronischen Bauteilen (7), wobei die Gehäusestruktur aufweist:
- einen Trägerrahmen (1), der eine Mehrzahl von
Aufnahmestrukturen (11), die jeweils zum Aufnehmen von mindestens einem elektronischen Bauelement (18) ausgebildet sind, und eine Mehrzahl von Verbindungsstrukturen (6) aufweist, wobei die Verbindungsstrukturen (6) mehrere
Aufnahmestrukturen (11) miteinander mechanisch verbinden; und
- einen Formmasse-Rahmen (13), mit einer Mehrzahl von
Aussparungen (3), die auf den Aufnahmestrukturen (11) gebildet sind, für die Aufnahme der elektronischen
Bauelemente (18) und wobei der Formmasse-Rahmen (13) aus Formmasse (2) gebildet ist;
- wobei zumindest ein Teil eines Bereichs (20) zwischen zwei benachbarten Aufnahmestrukturen (11) frei von Formmasse (2) des Formmasse-Rahmens (13) ist.
12. Gehäusestruktur nach Anspruch 11, wobei
die Formmasse (2) im Bereich (20) zwischen zwei benachbarten Aufnahmestrukturen (11) weitere Aussparungen (19) im Bereich der Verbindungsstrukturen (6) aufweist.
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