Brevet FR2560812A1 — publié le 19850913

La présente invention a trait en général à un procédé et à un appareil pour faciliter le démoulage d'objets moulés, et plus particulièrement à un procédé et à un ap- pareil pour faciliter le démoulage de blocs dans lesquels des semiconducteurs sont moulés par encapsulage. Dans l'art antérieur, une proportion élevée de disposi- tifs semiconducteurs et de circuits intégrés ont été fa- briqués en les noyant dans la masse isolante obtenue par moulage par injection d'un ensemble de châssis à conduc- teurs comprenant une ou plusieurs puces de semiconducteurs reliées électriquement au chassis à conducteurs. Par exm- ple, un grand nombre de dispositifs relativement petits sont obtenus en une seule opération par moulage par in- jection dans un moule à empreintes multiples. De tels moules sont assez complexes et coiteux, attendu qu'ils sont généralement fabriqués de façon à protéger les con- ducteurs qui doivent rester nus par rapport au composé de moulage et il faut prévoir des passages de coulée pour per- mettre au composé de moulage de pénétrer dans chaque em- preinte individuelle. En raison de la complexité du moule et de la nature particulière du composé de moulage (qui doit être électroniquement compatible avec la puce à se- miconducteurs), les objets moulés sont généralement dif- ficiles à extraire du moule. Il est courant de prévoir dans le moule des poussoirs spéciaux d'éjection (ainsi qu'un mé- canisme éjecteur sur la presse) et d'enduire les surfaces du moule avec des composés spéciaux de démoulage afin d'ob- tenir la séparation entre les ensembles moulés contenant les semiconducteurs et les empreintes du moule. Ces exi- gences sont coûteuses tant pour l'équipement que pour la matière nécessaire. De plus, le taux de rendement du sys- tme de moulage est compromis par la nécessité de prévoir une phase d'enduction et aussi d'assister manuellement le processus d'éjection et d'effectuer le nettoyage des em- preintes après chaque opération de moulage. Par conséquent, il existe une demande pour un procédé et un appareil permettant de faciliter le démoulage de dis- positifs électroniques encapsulés dans des moules à emprein- tes multiples utilisés pour leur fabrication. -2- La présente invention a donc pour but de prévoir un pro- cédé et un appareil pour faciliter le démoulage d'objets moulés dans une résine époxy. Par ailleurs, l'invention a pour but de prévoir un pro- cédé et un appareil pour faciliter l'extraction de disposi- tifs électroniques moulés avec des éléments noyés, hors des empreintes multiples des moules. D'autre part, l'invention a pour but de prévoir un procé- dé et un appareil pour démouler des objets moulés dans une résine époxy sans recourir à des composés spéciaux de démou- lage ni à des mécanismes éjecteurs compliqués. Toutefois, l'invention a également pour but de prévoir un procédé et un appareil pour le démoulage de dispositifs élec- troniques noyés dans un bloc, tout en réduisant au minimum le recours à des procédés classiques de nettoyage pour pré- parer le moule à un autre cycle d'injection. Conformément à un mode particulier de réalisation de l'invention, il est prévu un procédé destiné à faciliter la démoulage de dispositifs électroniques moulés dans une ré- sine epoxy, ce procédé comprenant les phases qui consistent à prévoir un revêtement à base de nitrure sur les surfaces de moulage d'un moule à empreintes multiples. Dans ce mode particulier de réalisation, un moule en acier inoxydable et à empreintes multiples est exposé à une source de titane dans une atmosphère contenant de-l'azote et chauffée à en- viron 1650 C/1850 C afin de présenter une surface d'usure - possédant d'excellentes propriétés de démoulage. Toutes les surfaces du moule à empreintes multiples qui doivent être exposéesau composé de moulage sont pourvuesd'un revêtement de nitrure de titane d'une épaisseur d'environ deux microns afin de réaliser une surface durable qui facilite le démou- lage des pièces moulées hors des empreintes du moule, tout en réduisant ou en supprimant le recours à des doigts éjec- teurs spéciaux et à un mécanisme éjecteur pour démouler les pièces. Conformément à un autre mode de réalisation de l'inven- tion, un moule pour la fabrication d'une multiplicité de dispositifs électroniques moulés dans une résine epoxy et qui possèdent un chassis conducteur commun comprend une -3- partie de moule métallique et à empreintes multiples, ainsi qu'un revêtement en nitrure de titane sur la surface de cette partie de moule afin de faciliter le démoulage des dispositifs électroniques. Dans ce mode de réalisation, un moule en acier inoxydable et à empreintes multiples et une couche superficielle d'environ deux microns d'épaisseur en nitrure de titane sur ses surfaces de moulagèsont utilisés pour fabriquer une multiplicité de dispositifs électroni- ques moulés dans une résine epoxy. Ces différents buts, avantages et caractéristiques de l'invention, ainsi que d'autres encore, ressortiront au cours de la description détaillée qui suit de modes préfé- rés de réalisation de l'invention, faite avec référence au dessin annexé, sur lequel: La FIGURE 1 est une vue en perspective d'un moule en deux parties et à empreintes multiples pour la fabrication de dispositifs électroniques conformément à un perfectionnement apporté par la présente invention; La FIGURE 2 est une vue en perspective d'une bande dans laquelle sont formées plusieurs châssis à conducteurs et qui contient plusieurs trous de repérage, l'une des multi- ples puces de la bande étant représentée au centre de celle- ci, et La FIGURE 3 est une vue en perspective d'une partie d'une bande de châssis à conducteurs avec des puces de circuit in- tégré telles qu'elles apparaissent après le moulage. Si l'on se réfère tout d'abord à la Figure 1, on voit que des ensembles 1 et 2 représentent deux moitiés d'un moule à empreintes multiples qui convient pour la fabrication, par exemple, de puces ou ensembles multiples de circuits intégrés. Des sous-ensembles 1A et 2A contiennent dans des pièces rap- portées les demi-ouvertures 3A et 3B des empreintes multiples qui servent à former les corps des articles moulés et finis. Des ouvertures 4 et 5 constituent le système de trous de cou- lée et de masselottes qui assurent la distribution du composé de moulage, par exemple un composé époxy, vers les empreintes multiples. Les composants du moule représentés sont couram- ment fabriqués en acier inoxydable. Au cas o, par exemple, il est prévu de fabriquer un cir- -4- cuit intégré à bornes ou fiches de connexion multiples, la Figure 2 montre une bande continue 10 de châssis à conduc- teurs contenant plusieurs trous de repérage 12 et plusieurs puces de circuit intégré, l'une de ces puces 14 étant visi- ble au centre de la Figure 2. La bande 10 de châssis à conduc- teurs s'emboîte dans les deux parties de moule 1A et lB grâce à des goujons de repérage de manière que chaque puce de cir- cuit intégré 14 coincide avec l'une des cavités 3A et 3B représentées sur la Figure 1. Si l'on se reporte maintenant à la Figure 3, on y voit une bande de châssis à conducteurs portant des puces moulées et terminées de circuits intégrés. Les corps moulés 30 ren- ferment chaque puce de circuit intégré 14 et une partie de la bande conductrice 10 contenant les multiples bornes ou fiches de connexion aboutissant à chaque dispositif. Ainsi qu'il ressort de la Figure 3, l'ensemble moulé et fini comprend non seulement de nombreux petits corps moulés mais aussi des parties de matière moulée durcie dans la partie du système qui constitue le réseau de trous de cou- lées et d'évents. La totalité de l'ensemble moulé doit être démoulée d'un seul bloc à partir des deux parties de moule lA et 1B pour éviter d'endommager le délicat chassis à con- ducteurs 10. Pour faciliter ce démoulage, il est courant d'enduire les surfaces des parties de moule lA et lB avec une substance de démoulage avant de procéder au moulage, et de prévoir également des goujons éjecteurs (non repré- sentés) destinée, par exemple, à exercer une pression sur chacun des corps moulés 30 afin qu'ils se détachent du moule. De telles mesures sont coûteuses en investissements, en ma- tière et en temps de moulage, ce qui contribue à accroître le prix de revient du produit fini. Suivant un mode préféré de réalisation de la présente in- vention, le démoulage est facilité par un revêtement semi- permanent des surfaces de moulage des parties lA et lB du moule, ce qui diminue l'adhérence ou le collage de la mati- ère moulée. Un enduit préféré est constitué par le nitrure de titane sur une épaisseur d'environ deux microns, ce qui donne un aspect doré à la surface du moule, mais surtout facilite le démoulage des objets moulés tout en augmentant 256.081 2 la résistance du moule à l'usure et à l'érosion. Le revête- ment en nitrure de titane s'effectue en appliquant une sub- stance à base de titane sur les surfaces en acier inoxydable du moule à empreintes multiples, puis en exposant le moule à une atmosphère azotée dans une gamme de températures comprise entre 1650 et 1850 C environ, de façon à produire le traite- ment superficiel désiré. Des revêtements superficiels en nitrure de titane sont décrits, par exemple, dans les spéci- fications militaires américaines MIL-5040 et MIL-52502. D'autres descriptions de variantes de ces procédés figurent dans l'American Machine Specifications AMS-52755 et AMS- 2753. Toutefois, les revêtements superficiels en nitrure de titane n'ont pas été utilisés dans le passé pour faciliter le démoulage de puces de semiconducteurs moulées dans la matière plastique. Dans cette application, on utilise des ensembles de mou- les à empreintes multiples dont les surfaces de moulage sont revêtues d'un nitrure, de préférence le nitrure de titane, pour permettre le moulage d'objets compliqués sans qu'il soit nécessaire de recourir à des mécanismes éjecteurs com- pliqués ou à des agents spéciaux de démoulage. De plus, on réduit très sensiblement la nécessité d'effectuer des net- toyages élaborés des moules en utilisant le revêtement sui- vant l'invention, par rapport à l'art antérieur. Les avan- tages exposés ci-dessus sont particulièrement évidents lors- qu'il s'agit de dispositifs électroniques à semiconducteurs reliés par des châssis à conducteurs, dont le corps est mou- lé dans une composition à base de résine epoxy. Bien que l'invention ait été décrite en se référant plus spécialement à un mode particulier de réalisation, les spé- cialistes dans l'art comprendront que la description et les dessins annexés ne sont donnés qu'à titre d'illustration et non de limitation, attendu que de nombreuses variantes et modifications peuvent être apportées à ce mode de réalisa- tion sans s'écarter des principes de base de l'invention. - 6 -- R E V E N D I C A T I O N S 1. Procédé pour faciliter le démoulage d'objets moulés à partir d'un moule à empreintes multiples, caractérisé par le fait qu'il est prévu au moins un revêtement contenant un nitrure ou un revetement contenant du titane, ou les deux, sur les surfaces de moulage du moule à empreintes multiples. 2. Procédé selon la Revendication 1, caractérisé par le fait que le revêtement contenant du nitrure comprend du nitrure de titane. 3. Procédé selon la Revendication 2, caractérisé par le fait que le moule est réalisé en acier inoxydable. 4. Procédé selon la Revendication 1, caractérisé par le fait que l'on expose la substance contenant du titane à une atmosphère contenant de l'azote dans une gamme de températures comprise entre environ 1650 et environ 1850 C de manière à former un revêtement en nitrure de titane sur lesdites surfaces de moulage. 5. Procédé selon la Revendication 4, caractérisé par le fait que le revêtement de nitrure de titane a une épais- seur d'environ deux microns. 6. Procédé selon la Revendication 1, caractérisé par le fait que le moule est réalisé en acier inoxydable. 7. Moule pour la fabrication, suivant le procédé décrit dans l'une quelconque des Revendications 1 à 6, d'une mul- tiplicité de dispositifs électroniques moulés dans une ré- sine epoxy, ce moule comportant une partie à empreintes mul- tiples, et étant caractérisé par le fait que le revêtement comprend au moins l'un des produits suivants: un produit contenant du nitrure et un produit contenant du titane, que l'on applique sur les surfaces de ladite partie de moule afin de faciliter le démoulage desdits dispositifs électroniques conformément au procédé des Revendications 1 à 6. 8. Moule suivant la Revendication 7, caractérisé par le fait que ledit revêtement contenant du nitrure et le re- vêtement contenant du titane forment un revêtement de ni- trure de titane. 9. Moule suivant la Revendication 8, caractérisé par le -7- fait que ledit revèetement de nitrure de titane a une épaisseur d'environ deux microns. 10. Moule selon l'une quelconque des Revendications 7, 8 ou 9, caractérisé par le fait que ladite partie à emprein- tes multiples du moule est réalisée en acier inoxydable.