CN102543932A - 半导体器件封装结构 - Google Patents

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Abstract

一种半导体器件封装结构，包括框架、芯片、连接芯片与框架的键合丝、保护芯片与键合丝的塑封外壳，所述芯片焊接在所述框架的框架本体上，所述键合丝连接所述芯片和所述框架的框架引脚，所述塑封外壳把所述框架本体、芯片、键合丝密封，所述塑封外壳外露的框架引脚的长度为12.0mm～15.5mm，所述塑封外壳的宽度为6.4mm～7.5mm，所述塑封外壳的长度为6.6mm～10.5mm，所述塑封外壳的厚度为1.8-2.6mm。塑封外壳外露的框架引脚采用这种长度，既能保证编带，又可实现自动插件。

Description

半导体器件封装结构
【技术领域】
本发明涉及封装技术领域，尤其涉及一种半导体器件封装结构。
【背景技术】
在半导体功率器件中，有TO-92、TO-251、TO-126、TO-220、SOT-82等封装形式。这些封装形式已应用了数十年，随着科学技术和生产的发展，这些封装形式已不能满足应用的需要。在半导体功率器件的使用中，是将封装好的元器件进行插件，放置在线路板上。过去，基本上采用人工插件，插件完后浸锡，然后将长出的管脚切去。近年来，由于人工的成本上升，而自动插件机的国产化使设备价格大大下降，用自动插件的方法在质量、生产效率和成本上比人工插件有着明显的优势，自动插件已成为趋势。
【发明内容】
基于此，有必要提供一种易自动插件的半导体器件的封装结构。
一种半导体器件封装结构，包括框架、芯片、连接芯片与框架的键合丝、保护芯片与键合丝的塑封外壳，所述芯片焊接在所述框架的框架本体上，所述键合丝连接所述芯片和所述框架的框架引脚，所述塑封外壳把所述框架本体、芯片、键合丝密封，所述塑封外壳外露的框架引脚的长度为12.0mm～15.5mm，所述塑封外壳的宽度为6.4mm～7.5mm，所述塑封外壳的长度为6.6mm～10.5mm，所述塑封外壳的厚度为1.8-2.6mm。
进一步的，所述框架引脚的厚度为0.30mm～0.50mm。
进一步的，所述框架引脚的宽度为0.45mm～0.55mm。
进一步的，所述框架引脚的中心间距为2.3mm～2.7mm。
进一步的，所述框架引脚的厚度为0.38mm，框架引脚的宽度为0.5mm，所述框架引脚的中心间距为2.5mm。
进一步的，所述框架的本体厚度为0.30mm～0.50mm，中筋宽度为0.70mm-0.86mm。
进一步的，所述封装结构不设置用于安装散热片的螺丝孔。
进一步的，所述框架本体用于焊接芯片的粘片区面积最大为3.3mm*3.3mm。
进一步的，所述粘片区周围设置防水槽。
另外，还有必要提供一种易自动插件的半导体器件的封装结构的框架条。
一种用于上述半导体器件封装结构的框架条，所述框架条包括2个以上的所述框架，所述框架之间的间距为6.9～7.8mm。
上述功率半导体器件封装结构，塑封外壳外露的框架引脚采用这种长度，既能保证编带，又可实现自动插件。经对机器特性的搜集、理论分析和长时间的实验，如果低于该范围，则不利于编带，超过该范围则会影响自动插件。
通过降低所述框架引脚的截面积(一般为0.76mm*0.5mm＝0.38mm2)，使所述框架引脚的截面积适中，因此所述框架引脚的强度适中，在自动插件过程的切断、折弯工序顺利完成，避免了因所述框架强度高带来的切刀损害、不易折弯的生产事故，使自动插件安全可靠。
【附图说明】
图1为半导体器件封装结构的一种实施方式的示意图；
图2为半导体器件封装结构的框架厚度示意图。
【具体实施方式】
为了使本发明的目的、技术方案及优点更清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1、图2所示，本实施方式提供的半导体器件封装结构，包括框架100、芯片(图中未示出)、连接芯片与框架的键合丝(图中未示出)、保护芯片与键合丝的塑封外壳200。
框架100包括框架本体110和框架引脚120，芯片焊接在框架的框架本体110上，键合丝连接芯片和框架的框架引脚120，塑封外壳200把框架本体110、芯片、键合丝密封，所述塑封外壳外露的框架引脚的长度为12.0mm～15.5mm，所述塑封外壳的宽度为6.4mm～7.5mm，所述塑封外壳的长度为6.6mm～10.5mm，所述塑封外壳的厚度为1.8-2.6mm。塑封外壳外露的框架引脚采用这种长度，既能保证编带，又可实现自动插件。经对机器特性的搜集、理论分析和长时间的实验，如果低于该范围，则不利于编带，超过该范围则会影响自动插件。
在消费电子领域，数量应用最多的是TO-92、TO-126形式的封装，在进行自动插件时，自动插件机将编带好的元器件取下插上线路板，然后切断、打弯、经过自动波峰焊上锡焊好。整个生产流程均为自动化操作，生产效率高，质量可靠。但由于上述封装引脚截面积较大，强度高，切刀频繁损坏，不易打弯，生产中事故频出。本实施方式中，框架引脚120的厚度为0.38mm，框架引脚120的宽度为0.5mm。传统框架的框架引脚120的厚度为0.5mm，框架引脚120的宽度为0.76mm。由此可以看出，本实施方式的框架引脚的横截面积较传统的少了一半。
从理论上来说，框架引脚120的横截面积越小，框架引脚120的强度就越低，在自动插件机中进行自动插件时，就越容易切断、打弯框架引脚120。避免因框架引脚120强度太大，而造成切刀损坏的事故，同时也避免框架引脚120因强度大不易打弯的问题，当然，也能节约材料。然而，框架引脚120的横截面积变小会影响框架100的导电和散热性能，更重要的是，框架引脚120横截面积太小，因而框架引脚120的强度太低，使半导体功率器件在自动插件机中插件时，不能顺利插件。经过多次实验，框架引脚120的厚度控制在0.30mm～0.50mm，框架引脚120的宽度控制在0.45mm～0.55mm较为合适。
传统框架的引脚截面积为0.76×0.5＝0.38mm2，管脚如此设计的主要目的是：保证导电导热。此外，在生产功率管的过程中，管脚要进行电镀锡，一般的流程是：先进行一切切断中筋、再电镀、最后切掉底脚，外形成为成品。切掉中筋后的半成品强度较差，容易变形，会造成后续工序无法生产。因此，为了保证生产过程顺利，传统框架的引脚保证了一定的厚度和宽度。而本实施方式的引脚设计上首先考虑了导电导热，功率器件从芯片到管脚的联线是通过铜线或铝线的键合，根据对这种封装形式的设计，芯片面积一般不超过2.60×2.60mm2，(最大可到3.3×3.3mm2)铝线直径不超过0.2mm(面积0.0314mm2)，管脚尺寸为0.5×0.38＝0.19mm2，保证了导电导热。其厚度为0.38mm，编带时易切断及打弯，并适当地加宽了中筋尺寸到0.70mm-0.86mm。在生产流程中，采用先电镀锡以保证电镀时半成品的强度，再一次切断中筋及底筋成形的工艺。
上述功率半导体器件封装结构，通过降低框架引脚120的横截面积(一般为0.76mm*0.5mm＝0.38mm2)，使框架引脚120的横截面积适中，因此框架引脚120的强度适中，在自动插件过程的切断、折弯工序顺利完成，避免了因框架引脚120强度高带来的切刀损害、不易折弯的生产事故，使自动插件安全可靠。框架引脚120保留一定的长度，以便编带供自动插件机使用。
本实施方式中，框架引脚120的中心间距为2.5mm。传统的半导体功率器件的封装结构中，框架引脚120的中心间距较小。而在线路板设计中，两条平行线路的中心间距为2.5mm。因此，在半导体功率器件的自动插件中的编带工序中，要先将框架引脚120的中心间距侧弯至2.5mm，然后再粘贴到编带上。由于编带时速度快，侧弯的框架引脚120冲击大，设备容易因此而出故障。框架引脚120的中心间距设置为2.5mm时，不仅省却了侧弯框架引脚120的工序，提高效率，更避免了因侧弯的框架引脚120带来的设备故障。经过多次实验，框架引脚120的中心间距控制在2.3mm～2.7mm时，0.2mm的误差一样可以使半导体功率器件在自动插件中顺利插件，不会带来意外的影响。
本实施方式中，框架100的框架本体110的厚度为0.38mm。从理论上来说，框架本体110的厚度越薄，就越能节约材料。然而，框架本体110变薄会影响框架100的导电和散热性能，更重要的是，框架本体110变薄会给实际的生产过程带来很多困难，例如加工过程中容易变形引起虚焊等，因此，框架不能无限制的变薄。经过多次实验表明，框架本体110的厚度控制在0.30-0.50mm较为合适。
在传统的半导体功率器件的封装结构中，由于芯片的散热能力比较弱，因此在塑封外壳200的中心设置用于安装散热片的螺丝孔。由于设置有安装散热片的螺丝孔，框架100的框架本体110用于焊接芯片的有效面积就小了，故这样的封装结构一般体积较大。随着芯片技术的发展，已较好的解决了自身发热问题。故此半导体功率器件的封装结构中不再设置用于安装散热片的螺丝孔。这样，框架本体110用于焊接芯片的有效面积就大了很多，半导体功率器件的封装结构的总体积就变小了很多，实现大芯片小封装的设想。由于省却了用于安装散热片的螺丝孔，框架本体110用于焊接芯片的粘片区面积一般很大，本实施方式中，粘片区面积为3.3mm*3.3mm。
3.3mm*3.3mm的粘片区面积可以满足大部分的芯片封装，当然，当芯片较小时，可以选择更小的粘片区面积，从而使整个封装结构的提交减小。另外，在焊接芯片的框架本体110上的粘片区周围设置防水槽，在塑封后防止水和潮气的浸入，提高封装的可靠性。
另外，还提供上述半导体器件封装结构的框架条，框架条包括2个以上的所述框架，框架之间的间距为6.9mm～7.8mm。传统框架条的框架之间的间距较大(被其替代的一种TO-126框架为8.89mm)，浪费材料。例如，传统的框架条长度为222.25mm，包括25个框架100。现在225mm的框架条包括30个框架。这样，半导体器件封装结构单框架的成本就节约了大概34％。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种半导体器件封装结构，其特征在于，包括框架、芯片、连接芯片与框架的键合丝、保护芯片与键合丝的塑封外壳，所述芯片焊接在所述框架的框架本体上，所述键合丝连接所述芯片和所述框架的框架引脚，所述塑封外壳把所述框架本体、芯片、键合丝密封，所述塑封外壳外露的框架引脚的长度为12.0mm～15.5mm，所述塑封外壳的宽度为6.4mm～7.5mm，所述塑封外壳的长度为6.6mm～10.5mm，所述塑封外壳的厚度为1.8-2.6mm。
2.根据权利要求1所述的半导体器件封装结构，其特征在于，所述框架引脚的厚度为0.30mm～0.50mm。
3.根据权利要求1所述的半导体器件封装结构，其特征在于，所述框架引脚的宽度为0.45mm～0.55mm。
4.根据权利要求1所述的半导体器件封装结构，其特征在于，所述框架引脚的中心间距为2.3mm～2.7mm。
5.根据权利要求1所述的半导体器件封装结构，其特征在于，所述框架引脚的厚度为0.38mm，框架引脚的宽度为0.5mm，所述框架引脚的中心间距为2.5mm。
6.根据权利要求1所述的半导体器件封装结构，其特征在于，所述框架的本体厚度为0.30mm～0.50mm，中筋宽度为0.70mm-0.86mm。
7.根据权利要求1所述的半导体器件封装结构，其特征在于，所述封装结构不设置用于安装散热片的螺丝孔。
8.根据权利要求7所述的半导体器件封装结构，其特征在于，所述框架本体用于焊接芯片的粘片区面积最大为3.3mm*3.3mm。
9.根据权利要求8所述的半导体器件封装结构，其特征在于，所述粘片区周围设置防水槽。
10.一种用于权利要求1至9中任意一项所述的半导体器件封装结构的框架条，其特征在于，所述框架条包括2个以上的所述框架，所述框架之间的间距为6.9～7.8mm。
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