A method for cleaning a mold

Abstract

The invention relates to a method for cleaning a mold comprising the following steps: placing a substrate onto a profile of a mold, closing said mold, the profile of the mold creating at least one channel connected to at least one mold cavity, injecting a mold cleaning compound under high temperature and pressure into the at least one mold channel and the at least one mold cavity, opening the mold and removing the substrate from the mold, wherein the substrate includes a non-woven material and a paper.

Description

A method for cleaning a moldTechnical field

[0001] The present invention belongs to the technical field of microelectronic industry, particularly relates to the technical field of substrate packaging in the microelectronic industry, and particularly relates to a cleaning method of a lead frame packaging and encapsulating mold based on a resin gasket.

[0002] Background of the disclosure

[0003] Molding is a process of encapsulating a semiconductor device in a plastic molding material also known as (plastic) packaging material (usually an epoxy resin) . Transfer molding is well known in the semiconductor industry as it is able to mold small semiconductor dies on leadframes into small semiconductor packages. In this process, a molding compound is first pre-heated and then introduced into a molding chamber comprising two opposing internal surfaces of a mold, bettern known as a mold chase. A mold chase is similar to a stencil or a template, where the internal surfaces comprise lines and / or shapes, better colloquially known as (mold) profiles. When the mold chase is closed on a leadframe -such that the two opposing internal surfaces are positioned either side of a leadframe sandwiched between said surfaces -the lines and shapes on the two opposing internal surfaces of the mold chase form channels (or runners) for the molding compound to flow through as well as cavities for the mold to encapsulate the leadframe components in said mold.

[0004] During to the complex process of transfer molding (i.e., the process of continuously transferring, molding and packaging products) contaminants may form on the mold chaser, such as residual epoxy resin from the encapsulation material of the semiconductor device as well as chemicals (such as release agents) using during the packaging process. As some of the steps in the process are performed at high temperatures, these contaminants -once cooled -attach to the mold chaser surface and is is difficult to remove.

[0005] The mold is used in the process of molding and curing the plastic packaging material using the mold chase. Pollutants attached to the surface of the mold chase can affect the flowability of the plastic packaging material in the mold cavity formed in the closed mold chase, so that the plastic packaging effect is affected. If carbon deposition is generated, the insoluble solid particles may flow into the chip along with epoxy molding compound (EMC) , and may impact bonding wires, the chip and the like, thereby causing quality hidden trouble. Since mold contamination affects products and processes, such as pitted surface, poor plastic encapsulation, bonding wire displacement, chip cracking, and other quality problems are common, the mold needs to be cleaned periodically.

[0006] Methods for mold cleaning are well known in the art.

[0007] CN 109501075 discloses a method for mold cleaning including the following steps: a step of preparing a porous elastic material, and squirt leaching mold cleaner, be placed in die surface, pressing mold infiltration processing and in the following step the porous elastic material is taken out, handled one time with the clear mold of clear mold glue or more, wherein the porous elastic material is a sponge material, especially polyurethane sponge or polyvinyl alcohol sponge.

[0008] CN 101955858 discloses a mold cleaning method comprising the following steps: placing a mold cleaning material on the profile of mold, closing the mold and carry out a heating and pressurizing process, and cleaning the mold by peeling off the integrated mold cleaning material of pollutant. The mold cleaning material consist of a synthetic rubber and / or a synthetic resins of mother metal, an alkali metal salt and / or alkali metal hydroxide, and water and / or organic solvent.

[0009] CN111823452 discloses a lead frame packaging and packaging mold cleaning method based on a resin gasket comprising the following steps: conventional cleaning: putting melamine particles into a mold sleeve, putting a resin gasket on the surface of the mold, closing the mold, and opening an injection molding cleaning procedure, and wax pattern washing: and putting a wax mold material and a resin gasket, closing the mold, and opening an injection molding cleaning procedure.

[0010] CN112847973 discloses a method of mold cleaning, the method comprising: before mold cleaning resin is used for mold cleaning, a first mold cleaning adhesive tape is used for mold cleaning treatment, and dirt is removed after being softened and dissolved, and carrying out mold cleaning treatment by using a second mold cleaning adhesive tape and removing the dirt after adhering.

[0011] Summary of the disclosure

[0012] From the above discussion of the prior art it is clear that if the dirt attached to the inside of the mold is not removed in time, not only the mold release is difficult during the packaging process and the appearance defects of the packaging body are caused, but also the surface of the mold cavity is damaged.

[0013] Therefore, there is a desire to provide a method of mold cleaning that is easy to carry out and will result in a dirt free mold, wherein the surface of the mold is not damaged after carrying out the mold cleaning method.

[0014] Therefore, there is a desire to provide a method of mold cleaning wherein accumulated resin from continuous mold cycles is removed thereby maintaining a clean and good mold release performance.

[0015] Therefore, there is a desire to provide a method of mold cleaning in which method no bare lead frames acting as scaffolding are used since bare lead frames are costly and seen as a non-value add in package assembly.

[0016] - The present invention thus relates to a method for cleaning a mold comprising the following steps: placing a substrate onto a profile of a mold, closing said mold, the profile of the mold creating at least one channel connected to at least one mold cavity, injecting a mold cleaning compound under high temperature and pressure into the at least one mold channel and the at least one mold cavity, opening the mold and removing the substrate from the mold, wherein the substrate includes a non-woven material and a paper.

[0017] .

[0018] The present inventors found that the substrate will act as a frame for guiding the flow of the mold cleaning compound through the mold cavity. The combination of the substrate acting as a frame and the mold cleaning compound will result in a complete coverage of the entire mold cavity with the mold cleaning compound thereby obtaining an efficient removal of debris from previous mold cycles. The benefit of the present method is that product scrapping related to mold sticking issues are now prevented, wherein such sticking issues may result in serious delamination, crack and package surface defects.

[0019] According to an example of the present method the thickness of the non-woven material is in a range of 0, 1 -0, 5 mm, preferably in a range of 0, 2 -0, 4 mm and the thickness of the paper is in a range of 0, 2 -0, 4 mm.

[0020] According to an example of the present method the non-woven material and the paper can withstand a temperature of at least 150℃, preferably a temperature of at least 175 ℃, more preferably a temperature of at least 220℃.

[0021] According to an example of the present method the non-woven material is a polyester based material.

[0022] According to an example of the present method the non-woven material is used in cooperation with a sheet frame structure made of paper, wherein the paper can withstand a temperature of at least 150℃, preferably a temperature of at least 175 ℃, more preferably a temperature of at least 220℃.

[0023] The foregoing describes preferred embodiments, which, as will be understood by those skilled in the art, may be subject to variations or modifications in design, construction or operation without departing from the scope of the claims. These variations, for instance, are intended to be covered by the scope of the claims.

[0024] A non-woven fabric (a polyester based material) on a paper frame was positioned as a substrate between a top mold chase and a bottom mold chase of a mold. After positioning the non-woven fabric provided on the paper frame the mold was closed by contacting the top mold chase and the bottom mold chase. A mold cleaning compound was placed at the runner of the mold and injected into the mold cavity under high temperature and pressure. After a period the mold was opened, and the substrate was taken out. The mold showed a clean surface without any dirt from previous cycles.

[0025] Brief description of the Figures

[0026] Figure 1a illustrates an inner surface of a mold chaser according to an embodiment of the present invention.

[0027] Figure 1b illustrates an inner surface of a mold chaser according to another embodiment of the present invention

[0028] Figure 2a illustrates a mold chaser according to an embodiment of the present invention.

[0029] Figure 2b illustrates one a mold chaser surface according to another embodiment of the present invention.

[0030] Figure 3a illustrates a side view (or cross-sectional view) of a closed mold chaser according to an embodiment of the present invention.

[0031] Figure 3b illustrates a side view (or cross-sectional view) of a closed mold chaser according to another embodiment of the present invention.Detailed description

[0032] It is noted that in the description of the figures, same reference numerals refer to the same of similar components performing a same of essentially similar function.

[0033] A more detailed description is made with reference to particular examples, some of which are illustrated in the appended drawings, such that the features of the present disclosure may be understood in more detail. It is noted that the drawings only illustrate typical examples and are therefore not to be considered to limit the scope of the subject matter of the claims. The drawings are incorporated for facilitating an understanding of the disclosure and are thus not necessarily drawn to scale. Advantages of the subject matter as claimed will become apparent to those skilled in the art upon reading the description in conjunction with the accompanying drawings.

[0034] Unless the context clearly requires otherwise, throughout the description and the claims, the words "comprise, " "comprising, " and the like are to be construed in an inclusive sense, as opposed to an exclusive or exhaustive sense; that is to say, in the sense of "including, but not limited to. " As used herein, the terms "connected, " "coupled, " or any variant thereof means any connection or coupling, either direct or indirect, between two or more elements; the coupling or connection between the elements can be physical, logical, electromagnetic, or a combination thereof. Additionally, the words "herein, " "above, " "below, " and words of similar import, when used in this application, refer to this application as a whole and not to any particular portions of this application. Where the context permits, words in the Detailed description using the singular or plural number may also include the plural or singular number respectively. The word "or" in reference to a list of two or more items, covers all the following interpretations of the word: any of the items in the list, all of the items in the list, and any combination of the items in the list.

[0035] These and other changes can be made to the technology considering the following detailed description. While the description describes certain examples of the technology, and describes the best mode contemplated, no matter how detailed the description appears, the technology can be practiced in many ways. Details of the system may vary considerably in its specific implementation, while still being encompassed by the technology disclosed herein.

[0036] As noted above, particular terminology used when describing certain features or aspects of the technology should not be taken to imply that the terminology is being redefined herein to be restricted to any specific characteristics, features, or aspects of the technology with which that terminology is associated. In general, the terms used in the following claims should not be construed to limit the technology to the specific examples disclosed in the specification, unless the Detailed Description section explicitly defines such terms. Accordingly, the actual scope of the technology encompasses not only the disclosed examples, but also all equivalent ways of practicing or implementing the technology under the claims

[0037] Figure 1a illustrates one of the inner / internal surface (101) of a mold chaser (100) according to an embodiment of the present invention. The internal surface comprises channels (104) connecting the mold cavities (104) to an inlet (102) for the plastic molding material. The plastic molding material is also known as packaging material, and it is preferred that said packaging material is an epoxy resin or other non-electrically conductive material. Once the molding material is inserted into inlet (102) on the surface of the mold chase (101) , the molding material (in its preheated state) flows into the mold cavities (103) through the channels (104) . While a simplified series channel (104) connection of the mold cavities (103) is illustrated in Figure 1a, the present invention is not limited therein. The configuration of the channels (104) can be adapted to more evenly distributed the molding material throughout the surface (10) of the mold chaser (100) , where the channels (104) may be configured to intersect one another. The surface (101) may also comprise an outlet (106) such that the plastic molding material is able to exit the mold chaser (100) in a controllable manner. The outlet (106) , similar to the inlet (102) is connected to the mold cavities (103) in the mold chaser via channels (104) .

[0038] Figure 1b illustrates one the above-mentioned possible configurations of the inner / internal surface (101) of a mold chaser (100) according to another embodiment of the present invention. In this invention, compared to the embodiment described in Figure 1a mentioned above, the internal surface comprises a plurality of inlet (102) which also function as a plurality of outlets (106) . This allows for a more even distribution of the molding material across the inner surface (101) of the mold chaser (100) , Furthermore, the mold cavities (103) are more densely connected to each other by having more channels (104) interconnecting the mold cavities (103) .

[0039] Figure 2a illustrates a complete mold chaser (100) according to an embodiment of the present invention. The mold chaser (100) comprises two surfaces (101a and 101b) as illustrated in Figure 1a which are connected on the long edge of the surface with at least one hinge (105) such that the surfaces are able to cover both sides of a leadframe placed between the two surfaces (101a and 101b) . Such configuration where the two surfaces (101a, 101b) face each other is called the ‘closed’ state of the mold (i.e., the mold is closed) . Similarly, when the surfaces (101a, 101b) are separated from each other, this configuration is called the ‘open’ state of the mold (i.e., the mold is open) . The at least one hinge (105) is configured to take into account the thickness of the leadframe in order that the two surfaces (101a, 101b) of the mold chaser (100) form a seal, preventing mold material loss through random openings between the surfaces (101a, 101b) . Preferably, the thickness of the leadframe is in a range of 0, 1 -0, 5 mm, preferably in a range of 0, 2 -0, 4 mm and the thickness of the paper is in a range of 0, 2 -0, 4 mm. The profiles at each surface then creates a three-dimensional mold cavity (103) as well as the channels (104) . The two surfaces (101a, 101b) may be further adapted to move towards each other and be adjusted such that each mold cavity (103) is configured to fully encapsulate the leadframe component positioned in said mold cavities (103) . This allows for a better packaging of a semiconductor device.

[0040] Figure 2b illustrates another configuration of the inner surface (101a) of a mold chaser (100) according to another embodiment of the present invention. Here, in addition to inlets (102) and / or outlets (106) , the inner surface (101) comprises a secondary inlet (102a) and / or a secondary outlet (106a) , which are configured to introduce and expel the mold material into the mold chaser (100) from an edge perpendicular to the surface of the inner surface (101a) . This configuration allows for better control of the distribution of mold material in the mold chaser, as the mold material is introduced centrally (with respective to the inner surface (101a) ) and distribute outwards, and therefore preventing areas on the inner surface (101a) where the mold material does not fully reach the mold cavities (103) .

[0041] According to another embodiment, the inner surface (101a) of the mold chaser (100) as shown in Figure 2b may be devoid of inlets (102) and outlets (106) . In other words, in this embodiment the inner surface (101a) only has a plurality of inlets (102a) and / or outlets (106a) .

[0042] While only one inner surface (101a) is illustrated in Figure 2b, this inner surface (101a) may be mirrored onto a second inner surface (101b) with identical / symmetric placement of the channels (104) and mold cavities (103) to form a complete mold chaser (100) . Alternatively, the second inner surface (101b) may be flat / flush with no channels (104) or mold cavities (103) present.

[0043] In order to obtain the three-dimensional structure of the at least one mold cavity (103) and at least one channel (103) , the profiles of the first surface (101a) and the second surface (101b) of the mold chasers may be symmetrical, as illustrated in Figure 2a. However, the configuration may be different. For example, in accordance with another embodiment, only one of the surfaces (either 101a or 101b) may be a flat, flush surface, whereas the other surfaces (either 101b or 101a, respectively) may comprise the profile.

[0044] The operating temperature of the pre-heated molding material passing through the mold chaser is at least 150℃, preferably a temperature of at least 175 ℃, more preferably a temperature of at least 220℃. This means that the leadframe is also configured to withstand a temperature of at least 150℃, preferably a temperature of at least 175 ℃, more preferably a temperature of at least 220℃.

[0045] During operation (i.e. packaging process) , as pre-heated molding material transfers through the various channels (104) and mold cavities (103) , contaminants build up on the profiles of the surfaces (101a, 101b) , forming dirt. This dirt is removed by transferring a mold cleaning compound into the same cavities (103) and channels (104) via inlet (102) .

[0046] The mold cleaning compound, similar to the molding material, may also be heating to at least 150℃, preferably a temperature of at least 175 ℃, more preferably a temperature of at least 220℃. These high temperatures facilitates the removal of contaminants on the surface of the mold chasers. Furthermore, the mold cleaning compound can be injected into the mold chaser to improve cleaning of the mold chaser surfaces. This process may also be called ‘flushing’ . The possible operating pressures (also known as transfer pressures) are between 70 -170 kg / cm2.

[0047] Figure 3a illustrates a cross-sectional view (i.e., a side view) of the mold chaser of Figure 2a. As shown in Figure 3a, the plurality of mold cavities (103) are connected to each other by a plurality of channels (104) . The channel (104) also connects the inlet (102) with the mold cavities (103) . During cleaning, the mold cleaning compound is inserted through the inlet (102) and flushes the contaminates adhering to the surfaces (101a, 101b) of the mold chaser at mold cavities (103) and / or the channels (104) . The mold cleaning compound then exists (flushes out) of the mold chaser via outlet (106) .

[0048] Figure 3b illustrates a cross-sectional view of the mold chaser of Figure 2bwith asymmetric inner surfaces (110a, 110b) according to another embodiment of the present invention. In this embodiment, the second surface (110b) is flat and flush with no profile, whereas the first surface both the profiling for the mold cavity (103) , the channel (104) , as well as the inlet (102) functioning both as the inlet as well as the outlet for the plasting molding material and the mold cleaning compound. By inserting the mold cleaning compound more centrally on the surface, the mold cleaning surface is able to distribute more evenly across the surface. Furthermore, having an inlet (102) serving the dual purpose of both the inlet and outlet simplifies the mold chaser.

[0049] In addition to the introduction of a mold cleaning compound into the mold cavities and channels, , a similar -and synergistic -technical effect to reduce the amount of contaminates on the inner surfaces of the mold chaser can also be done by introducing a leadframe, also known as a dummy leadframe, which is configured to remove contaiminates from inside the mold chaser. The advantage of using such leadframe is that said leadframe can also be created in a similar manner to a standard leadframe (comprising semiconductor dies for packaging and singulation) , and therefore does not add any further complexities to an already existing system. This dummy leadframe is therefore able to withstand the high temperatures of at least 150℃, preferably a temperature of at least 175 ℃, more preferably a temperature of at least 220℃ as well as possible operating pressures (also known as transfer pressures) between 70 -170 kg / cm2.

[0050] According to an embodiment of the present invention, the dummy leadframe (hereafter mentioned as a ‘substrate’ ) is made of a non-woven material. Preferably, said non-woven material is a polyester based material.

[0051] A non-woven fabric (a polyester based material) on a paper frame was positioned as a substrate between a top mold chase and a bottom mold chase of a mold. After positioning the non-woven fabric provided on the paper frame the mold was closed by contacting the top mold chase and the bottom mold chase. A mold cleaning compound was placed at the runner of the mold and injected into the mold cavity under high temperature and pressure. After a period the mold was opened, and the substrate was taken out. The mold showed a clean surface without any dirt from previous cycles.

[0052] During the cleaning process, a pre-manufactured substrate is placed between the two inner surfaces (101a, 101b) of the mold chaser (100) . The mold chaser (100) is then closed, sandwiching the substrate between the inner surfaces of the mold chaser and affixed in the correct position relative to the locations of the mold cavities and channels in the mold chaser. Then, the mold cleaning compound is introduced in the cavities and channels through an inlet (102, 102a) where, in conjunction with the substrate, the cleaning compound fully engulfs any open spaces in the cavities and channels of the mold chaser. The cleaning compound is then removed from inside the mold cavity. This flushing cycle may be repeated more than once. After the mold cleaning compound has been removed, the mold chase is opened, and the substrate is removed from the inner surfaces of the mold chase.

[0053] Other variations to the disclosed embodiments can be understood and effected by those skilled in the art in practicing the claimed invention, from a study of the drawings, the disclosure, and the appended claims. The provided figures and descriptions of the embodiments of the invention are illustrative and explanatory to the heart of the invention and should not be seen as limiting the invention thereto. In the claims, the word “comprising” does not exclude other elements or steps, and the indefinite article “a” or “an” does not exclude a plurality. The mere fact that certain measures are recited in mutually different dependent claims does not indicate that a combination of these measures cannot be used to advantage. Any reference signs in the claims should not be construed as limiting the scope thereof.

Claims

1.A method for cleaning a mold comprising the following steps:- placing a substrate onto a profile of a mold, closing said mold, the profile of the mold creating at least one channel connected to at least one mold cavity,- injecting a mold cleaning compound under high temperature and pressure into the at least one mold channel and the at least one mold cavity,- opening the mold and- removing the substrate from the mold,wherein the substrate includes a non-woven material and a paper.2.A method according to claim 1, wherein the thickness of the non-woven material is in a range of 0, 1 -0, 5 mm, preferably in a range of 0, 2 -0, 4 mm and the thickness of the paper is in a range of 0, 2 -0, 4 mm.3.A method according to any one of the preceding claims, wherein the non-woven material and the paper can withstand a temperature of at least 150℃, preferably a temperature of at least 175 ℃, more preferably a temperature of at least 220℃.4.A method according to any one of the preceding claims, wherein the non-woven material is a polyester based material.5.A method according to any one of the preceding claims, wherein the non-woven material is used in cooperation with a sheet frame structure made of paper, wherein the paper can withstand a temperature of at least 150℃, preferably a temperature of at least 175 ℃, more preferably a temperature of at least 220℃.6.A substrate comprising semiconductor devices, wherein the substrate includes a non-woven material and a paper.

Images