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Laser-Deflash

IP.com Disclosure Number: IPCOM000017018D
Original Publication Date: 1999-Jul-01
Included in the Prior Art Database: 2003-Jul-22
Document File: 3 page(s) / 18K

Publishing Venue

Siemens

Related People

Siemens Montagetechnik Halbleiter: AUTHOR

Abstract

Um Halbleiterbauelemente zu isolieren und vor Umwelteinflüssen zu schützen ist es bekannt diese mit einer Kunststoffpressmasse zu umpressen. Bei diesem Umpreßvorgang wird die Preßmasse, welche durch Temperatur/Druck in eine dünnflüssige Konsistenz versetzt wurde, in die Kavitäten gepreßt, in die vorher die zu umpressenden Bauelemente positioniert wurden. Die zwischen Werkzeug-Unter- und Oberteil beim Umspritzen von Halbleiterbauelementen austretende Preßmasse bleibt nach dem Härtevorgang als festhaftende Kunststoffhaut zwischen den Anschlußbeinchen zurück. Um diese durch überschüssiges Material induzierten Verunreinigungen (Flashs - Ablagerungen auf der Bauteiloberfläche; Junks - Materialablagerungen in Bauteilzwischenräumen) zu entfernen, ist es bekannt Verfahren zu benutzen, bei denen, nach einer chemischen Vorbehandlung des Bauteils, die Materialablagerungen mittels eines Hochdruckwasserstrahles entfernt werden. Auch gibt es Verfahren, bei denen die Ablagerungen abrasiv entfernt werden (Dry-Blasting, Wetblasting). Da diese bekannten Verfahren, insbesondere bei Bauteilen mit Anschlußbeinchen aus Kup- fer, die Flashs und Junks nur unzureichend entfernen bzw. die Bauteiloberfläche beein- flussen, hat es sich als vorteilhaft erwiesen die Verunreinigungen mittels eines Lasers abzu- tragen. Hierbei wird aus dem Laser-Strahl mittels einer variablen Blende ein homogener Teil herausgeschnitten und über ein Objektiv auf der Probe abgebildet. Je nach Anwendung ist der Durchmesser 0,1 bis 2 mm. Die verwendete Energiedichte bewegt sich in einem Bereich von ca. 2-10J/cm² (bei einem Frequenzbereich von 50Hz bis 20kHz). Durch Kombination dieser Parameter, kann das System auf verschiedene Betriebsumstände (Dicke der Preß- masse auf der Oberfläche, Preßmasse, Aushärtung der Preßmasse etc.) eingestellt werden. Die Pulsdauer von Lasern zum Deflashen beträgt ca. 6-15ns, um negative thermische Effekte auf der Bauteiloberfläche (z.B. Oxidation oder Aufschmelzung) zu vermeiden. Dabei werden vorzugsweise Laser mit grünem Licht verwendet. Soll ein Plasma auf der Oberfläche erzeugt werden, muss die Pulsdauer < 50ns betragen.

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Bauelemente

Laser-Deflash

Idee: Siemens Montagetechnik Halbleiter, Regensburg

Um Halbleiterbauelemente zu isolieren und vor Umwelteinflüssen zu schützen ist es bekanntdiese mit einer Kunststoffpressmasse zu umpressen. Bei diesem Umpreßvorgang wird diePreßmasse, welche durch Temperatur/Druck in eine dünnflüssige Konsistenz versetztwurde, in die Kavitäten gepreßt, in die vorher die zu umpressenden Bauelementepositioniert wurden. Die zwischen Werkzeug-Unter- und Oberteil beim Umspritzen vonHalbleiterbauelementen austretende Preßmasse bleibt nach dem Härtevorgang alsfesthaftende Kunststoffhaut zwischen den Anschlußbeinchen zurück. Um diese durchüberschüssiges Material induzierten Verunreinigungen (Flashs - Ablagerungen auf derBauteiloberfläche; Junks - Materialablagerungen in Bauteilzwischenräumen) zu entfernen,ist es bekannt Verfahren zu benutzen, bei denen, nach einer chemischen Vorbehandlung desBauteils, die Materialablagerungen mittels eines Hochdruckwasserstrahles entfernt werden.Auch gibt es Verfahren, bei denen die Ablagerungen abrasiv entfernt werden (Dry-Blasting,Wetblasting).

Da diese bekannten Verfahren, insbesondere bei Bauteilen mit Anschlußbeinchen aus Kup-fer, die Flashs und Junks nur unzureichend entfernen bzw. die Bauteiloberfläche beein-flussen, hat es sich als vorteilhaft erwiesen die Verunreinigungen mittels eines Lasers abzu-tragen. Hierbei wird aus dem Laser-Strahl mittels einer variablen Blende ein homogener Teilherausgeschnitten und über ein Objektiv auf der Probe abgebildet. Je nach Anwendung istder Durchmesser 0,1 bis 2 mm. Die verwendete Energiedichte bewegt sich in einem Bereichvon ca. 2-10J/cm² (bei einem Frequenzbereich von 50Hz bis 20kHz). Durch Kombinationdieser Parameter, kann das System auf verschiedene Betriebsumstände (Dicke der Preß-masse auf der Oberfläche, Preßmasse, Aushärtung der Preßmasse etc.) eingestellt werden.Die Pulsdauer von Lasern zum Deflashen beträgt ca. 6-15ns, um negative thermischeEffekte auf der Bauteiloberfläche (z.B. Oxidation oder Aufschmelzung) zu vermeiden.Dabei werden vorzugsweise Laser mit grünem Licht verwendet. Soll ein Plasma auf derOberfläche erzeugt werden, muss die Pulsdauer < 50ns betragen.

Durch die Verwendung einer solchen Anordnung kommt es zu einer definierten Energie-verteilung auf der Bearbeitungsfläche. Zweckmäßiger Weise kann das Laser-Deflash-Verfahren bei unterschiedlichen Rückstandsarten und –konfigurationen angewandt werden,die folgend anhand von Beispielen beschrieben werden.

1.� � � � Entfernen des Flashs von sogenannten Heatsink und der Oberfläche der Anschlußbein-chenNach dem Erhärten der Preßmasse bleiben sowohl auf dem Heatsink, als auch auf denAnschlußbeinchen Preßmassenrückstände zurück. Da aber zunehmend Preßmassen zumEinsatz kommt, die eine hohe Adhäsion gegenüber Metalloberflächen (insbesondere

Siemens Technik Report

Jahrgang 2� Nr. 4� Juli 1999

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Kupfer) aufweisen, können die Flashs mit den bek...