CN102324391B - 无引脚半导体引线框架焊铝箔方法 - Google Patents

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Abstract

无引脚半导体引线框架焊铝箔方法，步骤包括：A．把垫块安装在机台上；B．把框架板传送到垫块的上方，C．安装压爪，D．垫块垫紧框架的同时压爪压紧框架；E．超声波焊接头焊铝箔，焊接后移动对其他的被垫块和压爪压着的框架进行焊铝箔作业；F．松开压爪，移动引线框架再焊接。本发明采用引线框架单元隔颗压着的方式，用压爪压着引线框架单元两边的框架连杆、焊片区和和引脚，能够保证焊接时的压着稳定性；由垫块垫平和支撑引线框架单元的半蚀刻位置，防止超声波焊接时引线框架的振动和位移；焊接铝箔时采用焊接头隔颗焊接的方式，解决了焊接头和压爪施展不开的问题。

Description

无引脚半导体引线框架焊铝箔方法
技术领域
本发明涉及半导体封装技术领域，特别是涉及无引脚半导体引线框架焊铝箔方法。
背景技术
DFN（Dual Flat−Pack No−Lead package，双边无引脚封装）/QFN(Quad Flat−Pack No−Lead package，四边无引脚封装)是半导体元件表面封装技术中比较先进的封装形式，DFN/QFN体积小，重量轻，底部有大面积的散热板，具有很强大的散热性能且内部引线与接点之间的导电路径短，自感系数以及内部电阻小，因此具有卓越的性能。更高的功率、更小的体积是人们永远追求的主题，更高的功率意味着能够完成更多的功能，更小的体积意味着在相同面积内能够生产制造更多的产品，成本更低，利润更高。
为了提高半导体元件对大电流的要求，一般在引线框架（frame）的引线框架单元上采用超声波焊接微小的铝箔（Ribbon）的方式。但DFN（QFN）3.3×3.3 Ribbon（在外形尺寸为3.3×3.3mm的DFN、QFN引线框架单元上焊接铝箔）则是一大挑战，目前在国际上还没有能够完成该工艺的厂家和设备，例如超声波焊接机生产厂家Orthodyne Electronics认为他们的机器无法完成DFN 3.3×3.3 Ribbon工艺。该工艺难度之所以大，是因为在同一块引线框架上制造尽可能多的引线框架单元必须尽可能缩小引线框架单元的尺寸，DFN 3.3×3.3的引线框架单元意味着引线框架单元的中心之间的距离仅略大于3.3mm，密度是相当大的，由于引线框架单元和铝箔尺寸仅为3－4毫米，压爪的压着面积很有限，引线框架单元的四个角及两边缘均无法压着，在如此狭小的空间内进行超声波焊接，焊接头和压爪均施展不开；而且因为半导体工艺的原因，引线框架单元的部分位置采用了蚀刻框架-蚀刻引脚的工艺，厚度又仅为其他位置的一半，因此在进行超声波焊接时很容易产生变形和位移，进而导致焊接不良。如何实现完全稳固的焊接，消除引线框架变形和位移带来的焊接不良等问题是一个很大的挑战。
发明内容
本发明的目的在于避免现有技术中的不足之处而提供一种无引脚半导体引线框架焊铝箔方法，使QFN(DFN)3.3X3.3 Ribbon制程成为可能，且能使铝箔与引线框架紧密的结合，满足生产要求。
本发明的目的通过以下技术措施实现。
无引脚半导体引线框架焊铝箔方法，步骤包括：
A．把垫块安装在超声波焊接机的机台上，所述垫块的顶部具有支撑引线框架的框架连杆的连杆凸台和支撑引线框架的引脚的引脚凸台；
B．把引线框架传送到所述垫块的上方，所述引线框架的每颗引线框架单元包括焊片区和两端各四个引脚，所述焊片区焊接有芯片，每颗引线框架单元的不设置引脚的两端由框架连杆与相邻引线框架单元的框架连杆连接，所述框架连杆与焊片区连接，相邻的引线框架单元的框架连杆和引脚均连续地有连杆凸台和引脚凸台支撑；调整每个引线框架单元的框架连杆与垫块的连杆凸台的配合性，调整每个引线框架单元的引脚与垫块的引脚凸台的配合性；
C．安装压爪，所述引线框架单元每隔一颗在其左右两边各压着一套压爪，每套压爪有3层，分别压着在被压着的引线框架单元的引脚、框架连杆和焊片区，然后校正压爪和被压着的引线框架单元的配合性；
D．垫块垫紧引线框架单元的同时压爪压紧引线框架单元；
E．超声波焊接头对被垫块和压爪压着的引线框架单元进行焊铝箔作业，将铝箔焊接在所述引脚和芯片，然后超声波焊接头移动两个引线框架单元间距的距离对相邻的被垫块和压爪压着的引线框架单元进行焊铝箔作业；
F．松开压爪，移动引线框架将未焊接铝箔的引线框架单元压着在垫块和压爪间，再按照步骤B－E进行焊接；
G．重复步骤F，直至全部引线框架单元完成铝箔焊接。
所述引线框架的外形尺寸为250.000±0.100mm×70.000±0.050mm，其包括有四个框架块，每个框架块内设置有引线框架单元，每颗相邻的所述引线框架单元的中心间距在3－4mm内，每个框架块有182颗所述引线框架单元，每颗所述引线框架单元由焊片区和两端各四个引脚构成，一端的四个引脚与所述焊片区相连接作为接地极，另一端的四个引脚中有三只相连作为源极供焊铝箔使用，另一独立引脚作为栅极供焊线用。
相邻引线框架单元之间的切割道为0.30mm宽。
所述源极尺寸为2.10mm×0.564mm。
每个框架块内的引线框架单元排成13×14的阵列。
所述压爪包括分别布置于所述框架左右两边的两个压爪组，每个压爪组分别压着在所述引线框架的一边，每个压爪组包括第一压爪、第二压爪和第三压爪，所述第一压爪压着在引脚，所述第二压爪压着在框架连杆，所述第三压爪压着在焊片区。
每个压爪包括连接于机台的连接部和压着于引线框架的压爪部。
第二压爪的连接部固定在第一压爪和第三压爪之间，所述第一压爪、第二压爪和第三压爪的压爪部末端平齐。
所述连杆凸台的高为0.19mm，宽为0.1mm；所述引脚凸台的高为0.09－0.11mm，宽为0.24－0.26mm；所述连杆凸台和引脚凸台各有14个，并排成一列，相邻的连杆凸台之间的间距为3.2－3.5mm，相邻的引脚凸台之间的间距为3.2－3.5mm。
所述垫块包括用于安装在超声波焊接机的垫块基座和位于垫块基座的上部的垫块主体，所述连杆凸台和引脚凸台设置于所述垫块主体的顶部；所述垫块基座的一角设置有防反倒角。
本发明采用引线框架单元隔颗压着的方式，解决了因引线框架单元外形尺寸较小，布局较密，压爪无法将全部引线框架单元稳固压着的问题，用压爪压着引线框架单元两边的框架连杆、焊片区和和引脚，能够保证焊接时的压着稳定性；由垫块(Anvil)垫平和支撑引线框架单元的半蚀刻位置，防止超声波焊接时引线框架的振动和位移；焊接铝箔时采用焊接头隔颗焊接的方式，解决了焊接头和压爪施展不开的问题。
附图说明
利用附图对本发明做进一步说明，但附图中的内容不构成对本发明的任何限制。
图1是本发明的一个实施例的示意图。
图2是应用本发明的焊铝箔方法的引线框架的结构示意图。
图3是图2的其中一个框架块的结构示意图。
图4是图3的A处局部放大图。
图5是图4的B处局部放大图。
图6是本发明的压爪和垫块与引线框架的压着结构示意图。
图7是本发明的压爪的压着位置示意图。
图8是本发明的垫块的结构示意图。
图9是本发明的垫块的引脚凸台与引线框架单元的引脚的配合结构示意图。
图10是本发明的垫块的连杆凸台与引线框架单元的框架连杆的配合结构示意图。
附图标记：
引脚凸台41，连杆凸台42，引线框架2，芯片44，铝箔45，用于铝箔切断成型的切刀46，带动铝箔移动的铝箔牵引器47，压着铝箔使之与引线框架紧密接触的劈刀48，提供焊接能量的超声波49；
框架块11、12、13、14，栅极61，引脚23，源极63，焊片区64，框架连杆33，切割道66；
第一压爪3，左第一压爪1L，右第一压爪1R，第二压爪4，左第二压爪4L，右第二压爪4R，第三压爪5，左第三压爪3L，右第三压爪3R，焊接材料B；
垫块1，垫块主体51，防反倒角54，垫块基座55。
具体实施方式
结合以下实施例对本发明作进一步说明。
实施例1
本实施例的无引脚半导体引线框架焊铝箔方法如图1－10所示，步骤包括：
A．把垫块1安装在超声波焊接机的机台上，所述垫块1的顶部具有支撑引线框架2的框架连杆33的连杆凸台42和支撑引线框架2的引脚23的引脚凸台41；
B．把引线框架2传送到所述垫块1的上方，所述引线框架2的每颗引线框架单元包括焊片区64和两端各四个引脚23，所述焊片区64焊接有芯片44，每颗引线框架单元的不设置引脚23的两端由框架连杆33与相邻引线框架单元的框架连杆33连接，所述框架连杆33与焊片区64连接，相邻的引线框架单元的框架连杆33和引脚23均连续地有连杆凸台42和引脚凸台41支撑；调整每个引线框架单元的框架连杆33与垫块1的连杆凸台42的配合性，调整每个引线框架单元的引脚23与垫块1的引脚凸台41的配合性；
C．安装压爪，所述引线框架单元每隔一颗在其左右两边各压着一套压爪，每套压爪有3层，分别压着在被压着的引线框架单元的引脚23、框架连杆33和焊片区64，然后校正压爪和被压着的引线框架单元的配合性；
D．垫块1垫紧引线框架单元的同时压爪压紧引线框架单元；
E．超声波焊接头对被垫块1和压爪压着的引线框架单元进行焊铝箔作业，将铝箔45焊接在所述引脚23和芯片44，然后超声波焊接头移动两个引线框架单元间距的距离对相邻的被垫块1和压爪压着的引线框架单元进行焊铝箔作业；
F．松开压爪，移动引线框架2将未焊接铝箔45的引线框架单元压着在垫块1和压爪间，再按照步骤B－E进行焊接；
G．重复步骤F，直至全部引线框架单元完成铝箔焊接。
实施例2
本实施例在实施例1的基础上，如图2－5，所述引线框架2的外形尺寸为250.000±0.100mm×70.000±0.050mm，其包括有四个框架块11、12、13、14，每个框架块内设置有引线框架单元，每颗相邻的所述引线框架单元的中心间距在3－4mm内，每个框架块有182颗所述引线框架单元，每颗所述引线框架单元由焊片区64和两端各四个引脚23构成，一端的四个引脚23与所述焊片区64相连接作为接地极，另一端的四个引脚23中有三只相连作为源极63供焊铝箔45使用，另一独立引脚23作为栅极61供焊线用。
相邻引线框架单元之间的切割道66为0.30mm宽。
所述源极63尺寸为2.10mm×0.564mm。
每个框架块内的引线框架单元排成13×14的阵列。
如图7，所述压爪包括分别布置于所述引线框架单元左右两边的两个压爪组，每个压爪组分别压着在所述引线框架单元的一边，每个压爪组包括第一压爪3、第二压爪4和第三压爪5，所述第一压爪3压着在引脚23，所述第二压爪4压着在框架连杆33，所述第三压爪5压着在焊片区64。
如图6，每个压爪包括连接于机台的连接部和压着于引线框架的压爪部。
如图6，第二压爪4的连接部固定在第一压爪3和第三压爪5之间，所述第一压爪3、第二压爪4和第三压爪5的压爪部末端平齐。
如图8－10，所述连杆凸台42的高为0.19mm，宽为0.1mm；所述引脚凸台41的高为0.09－0.11mm，宽为0.24－0.26mm；所述连杆凸台42和引脚凸台41各有14个，并排成一列，相邻的连杆凸台42之间的间距为3.2－3.5mm，相邻的引脚凸台41之间的间距为3.2－3.5mm。
所述垫块1包括用于安装在超声波焊接机的垫块基座55和位于垫块基座55的上部的垫块主体51，所述连杆凸台42和引脚凸台41设置于所述垫块主体51的顶部；所述垫块基座55的一角设置有防反倒角54。
最后应当说明的是，以上实施例仅用于说明本发明的技术方案而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims (10)

1.无引脚半导体引线框架焊铝箔方法，其特征在于：步骤包括：
A．把垫块安装在超声波焊接机的机台上，所述垫块的顶部具有支撑引线框架的框架连杆的连杆凸台和支撑引线框架的引脚的引脚凸台；
B．把引线框架传送到所述垫块的上方，所述引线框架的每颗引线框架单元包括焊片区和两端各四个引脚，所述焊片区焊接有芯片，每颗引线框架单元的不设置引脚的两端由框架连杆与相邻引线框架单元的框架连杆连接，所述框架连杆与焊片区连接，相邻的引线框架单元的框架连杆和引脚均连续地有连杆凸台和引脚凸台支撑；调整每个引线框架单元的框架连杆与垫块的连杆凸台的配合性，调整每个引线框架单元的引脚与垫块的引脚凸台的配合性；
C．安装压爪，所述引线框架单元每隔一颗在其左右两边各压着一套压爪，每套压爪有3层，分别压着在被压着的引线框架单元的引脚、框架连杆和焊片区，然后校正压爪和被压着的引线框架单元的配合性；
D．垫块垫紧引线框架单元的同时压爪压紧引线框架单元；
E．超声波焊接头对被垫块和压爪压着的引线框架单元进行焊铝箔作业，将铝箔焊接在所述引脚和芯片，然后超声波焊接头移动两个引线框架单元间距的距离对相邻的被垫块和压爪压着的引线框架单元进行焊铝箔作业；
F．松开压爪，移动引线框架将未焊接铝箔的引线框架单元压着在垫块和压爪间，再按照步骤B－E进行焊接；
G．重复步骤F，直至全部引线框架单元完成铝箔焊接。
2.根据权利要求1所述的无引脚半导体引线框架焊铝箔方法，其特征在于：所述引线框架的外形尺寸为250.000±0.100mm×70.000±0.050mm，其包括有四个框架块，每个框架块内设置有引线框架单元，每颗相邻的所述引线框架单元的中心间距在3－4mm内，每个框架块有182颗所述引线框架单元，每颗所述引线框架单元由焊片区和两端各四个引脚构成，一端的四个引脚与所述焊片区相连接作为接地极，另一端的四个引脚中有三只相连作为源极供焊铝箔使用，另一独立引脚作为栅极供焊线用。
3.根据权利要求2所述的无引脚半导体引线框架焊铝箔方法，其特征在于：相邻引线框架单元之间的切割道为0.30mm宽。
4.根据权利要求2所述的无引脚半导体引线框架焊铝箔方法，其特征在于：所述源极尺寸为2.10mm×0.564mm。
5.根据权利要求2所述的无引脚半导体引线框架焊铝箔方法，其特征在于：每个框架块内的引线框架单元排成13×14的阵列。
6.根据权利要求1所述的无引脚半导体引线框架焊铝箔方法，其特征在于：所述压爪包括分别布置于所述框架左右两边的两个压爪组，每个压爪组分别压着在所述引线框架的一边，每个压爪组包括第一压爪、第二压爪和第三压爪，所述第一压爪压着在引脚，所述第二压爪压着在框架连杆，所述第三压爪压着在焊片区。
7.根据权利要求6所述的无引脚半导体引线框架焊铝箔方法，其特征在于：每个压爪包括连接于机台的连接部和压着于引线框架的压爪部。
8.根据权利要求6所述的无引脚半导体引线框架焊铝箔方法，其特征在于：第二压爪的连接部固定在第一压爪和第三压爪之间，所述第一压爪、第二压爪和第三压爪的压爪部末端平齐。
9.根据权利要求5所述的无引脚半导体引线框架焊铝箔方法，其特征在于：所述连杆凸台的高为0.19mm，宽为0.1mm；所述引脚凸台的高为0.09－0.11mm，宽为0.24－0.26mm；所述连杆凸台和引脚凸台各有14个，并排成一列，相邻的连杆凸台之间的间距为3.2－3.5mm，相邻的引脚凸台之间的间距为3.2－3.5mm。
10.根据权利要求5所述的无引脚半导体引线框架焊铝箔方法，其特征在于：所述垫块包括用于安装在超声波焊接机的垫块基座和位于垫块基座的上部的垫块主体，所述连杆凸台和引脚凸台设置于所述垫块主体的顶部；所述垫块基座的一角设置有防反倒角。
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