CN103779287A - 超薄微型贴片微功耗声控传感器用封装芯片及其封装方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了微电子元器件技术领域内的一种超薄微型贴片微功耗声控传感器用封装芯片，包括封装在塑封体内的芯片、引线、框架和栅极引脚，栅极引脚及作为源极、漏极的边侧引脚从塑封体中伸出；边侧引脚厚度为0.09~0.11mm；框架的厚度为0.03~0.05mm，框架的下表面与边侧引脚的下表面位于同一平面内，封装芯片整体塑封厚度为0.3~0.35mm，其中，框架的下表面与边侧引脚的下表面局部塑封厚度为0.025~0.035mm。其通过模具挤压加工，将框架压扁到0.03~0.05mm，然后进行焊接、塑封而成。其整体厚度0.3~0.35mm，可有效减薄封装芯片的厚度，并最终能减小移动终端的厚度。

Description

超薄微型贴片微功耗声控传感器用封装芯片及其封装方法
技术领域
本发明涉及一种半导体器件，特别涉及一种超薄声控传感器用封装芯片的结构及其封装方法。
背景技术
分立器件一直伴随整个半导体产业的发展而发展，因其产品更易实现高功率、高散热以及应用场合的灵活性，尤其在大功率、大电流、高频率、低噪声等独特的应用领域中，起着关键作用。
目前，分立器件封装技术的发展趋势仍以片式器件为主，以适应各种电子设备小型化、轻量化、薄型化的需要。封装形式的发展，一是向小型化方向发展，由常用的SOT-23、SOD-123型向尺寸更小的如SOT-723、SOD-723、DFN、FBP等封装发展。二是片式小型化往功率器件方向延伸，从1W功率的SOT-89一直到功耗10W的TO-252以及功率更大的大功率封装件如TO-247、TO-3P等。     微薄型尺寸的如SOT-723、SOT-923、DFN系列、QFN系列等产品，由于其厚度薄，单元尺寸小，芯片表面的焊丝弧度极易露出塑封体外，给产品的后道封装带来了一定的难度。
常规SOT-723封装的产品厚度尺寸为0.45mm，随着电子产品的更新换代，精密的便携式电子产品中，需要越来越薄的尺寸（封装厚度0.40mm以下可称为超薄封装芯片），才能减小电子产品的厚度，但目前的声控传感器用封装芯片，其结构主要包括芯片、两侧引脚和栅极引脚，其中两侧引脚之一作为源极，另一作为漏极，其主要用于前置放大和阻抗转换，目前能够做到的最小厚度为0.38mm以上，其中的芯片最小厚度为0.1mm。
发明内容
本发明的目的之一是提供一种超薄微型贴片微功耗声控传感器用封装芯片，使其封装后的厚度小于0.35mm。
为此，本发明的技术方案为：一种超薄微型贴片微功耗声控传感器用封装芯片，包括用于固定芯片的框架，芯片下侧贴靠并连接在所述框架上，框架一侧设有栅极引脚，框架两侧分别设有与框架不相连的边侧引脚，芯片上侧分别伸出两根引线嵌入边侧引脚内，所述芯片、引线、框架整体封装在塑封体内，边侧引脚一端及栅极引脚从塑封体中伸出；所述边侧引脚、栅极引脚厚度为0.09~0.11mm；框架的厚度为0.03~0.05mm，框架的下表面与边侧引脚的下表面位于同一平面内，封装芯片整体塑封厚度为0.3~0.35mm，其中，框架的下表面与边侧引脚的下表面局部塑封厚度为0.025~0.035mm；栅极引脚的宽度优选0.25~0.35mm，边侧引脚的宽度优选0.15~0.25mm。
本专利通过将框架的局部厚度减薄，同时，保持框架的下表面与边侧引脚的下表面位于同一平面内，可确保芯片上面焊丝在焊接可靠的前提下能完全包裹在塑封体内，整个产品的厚度可控制在0.3~0.35mm 。与现有技术相比，本发明可有效减薄微功耗声控传感器的厚度，其可应用在薄形的移动终端上，并最终能减小移动终端的厚度。
本发明的目的之二是提供一种超薄微型贴片微功耗声控传感器用封装芯片的封装方法，使封装后的传感器整体厚度小于0.35mm。
本发明的目的是这样实现的：一种超薄微型贴片微功耗声控传感器用封装芯片的封装方法，依次包括如下步骤：
1）将表面局部镀银且整体厚度0.09~0.11mm的铜合金片材冲切成矩形，同时，在矩形范围内冲切有若干封装口和定位孔，封装口内留有边侧引脚和栅极引脚，边侧引脚和栅极引脚与封装口边缘相连，框架呈矩形连接在栅极引脚上，框架长宽尺寸为待封装芯片长宽尺寸的0.65~0.75；所述局部镀银的位置与框架位置相对应；
2）将片材整体经模具挤压加工，将框架整体压扁到0.03~0.05mm，同时保持框架的下表面与边侧引脚的下表面位于同一平面内；
3）在温度380~420℃下，将芯片粘到框架的中心位置，芯片背面的背金层融化，与框架表面的银层融合，形成良好的欧姆接触；
4）在自动焊线机上焊接引线，引线为宽度为0.18~0.2mm、厚度为0.045~0.055mm的铜丝，将引线穿在焊线机上的劈刀上，在200~220℃温度下，形成焊球，打到芯片表面的焊区上，再拉到边侧引脚上，使引线端头压接并嵌入边侧引脚上，完成焊接过程；
5）将焊焊接后的片材整体放入到浇注模具内，使封装口内的芯片、框架、引线和边侧引脚整体位于浇注模具内的型腔中，型腔厚度为0.3~0.35mm，再将二氧化硅、环氧树脂、硅微粉材料制成的包封饼料，在175~185℃温度下，融化成液体，流到型腔内，冷却固化形成塑封体，成型后脱出型腔；
6）在塑封体上表面进行激光打标；
7）将塑封体整体从片材上剪切下来，然后将边侧引脚、栅极引脚折弯，得到成品。
本发明将框架和边侧引脚预留在片材上，使得框架可以被准确进行模具挤压加工，同时预留了框架变形后的补偿余量，使框架在变形后向周边延展，而边侧引脚和栅极引脚保持其原有厚度，以保证其易于后期焊接在线路板上，尽管框架各向变形不可控，但其各向延展后长度和宽度均大于芯片的长度和宽度，足以容芯片放置的在其上。其易于实现，加工难度不大，成品率高。
为克服将框架局部减薄的技术难点，所述模具包括上模和下模，下模边侧设有边侧限位凸起，下模上设有与定位孔相对应的中部限位凸起，边侧限位凸起和中部限位凸起的顶端位于同一平面上，且边侧限位凸起和中部限位凸起的高度大于片材的厚度；下模上设有若干下模挤压块，上模上设有若干上模挤压块；当片材上的定位孔对应套入中部限位凸起上时，所述下模挤压块与上模挤压块的位置与框架位置正对；上模和下模合模时，边侧限位凸起和中部限位凸起同时抵触在上模上，且下模挤压块与上模挤压块端部的间距为0.03~0.05mm。该装置通过模具的设计，使得框架能被准确定位并被挤压加工到0.03~0.05mm。
作为本发明的进一步改进，所述边侧限位凸起朝向片材中心一侧设有边侧支撑平台，中部限位凸起的周边设有中部支撑平台，所述边侧支撑平台、中部支撑平台和下模挤压块的端面位于同一平面内。这样可保证片材本身有多点支撑，框架加工稳定准确。
为便于脱模，所述下模内设有脱模顶杆，脱模顶杆一端伸出下模外并高于下模挤压块的高度，脱模顶杆另一端抵触在下模内设置的复位弹簧上。框架被挤压加工时，片材挤压脱模顶杆，使复位弹簧被压缩，开模后，复位弹簧推挤脱模顶杆，将片材推出中部限位凸起。
附图说明
图1为框架被挤压加工后的片材结构示意图。
图2为封装后的片材结构示意图。
图3为图2中A的局部结构放大图。
图4为图3的B—B向局部结构示意图。
图5为上模平面结构示意图。
图6为下模平面结构示意图。
图7为合模前的上模、下模和片材的位置关系图。
图8为合模后的上模、下模和片材的局部结构示意图。
其中，1定位孔，2片材，3框架，4边侧引脚，5塑封体，6封装口，7引线，8激光标识层，9上模，10上模挤压块，11下模挤压块，12边侧支撑平台，13边侧限位凸起，14中部限位凸起，15中部支撑平台，16脱模顶杆，17下模，18复位弹簧，19开口卡簧，20芯片，21栅极引脚。
具体实施方式
实施例1
如图1—4所示，为一种超薄微型贴片微功耗声控传感器用封装芯片，其包括用于固定芯片的框架3，芯片20下侧贴靠并连接在所述框架3上，框架3一侧设有栅极引脚21，框架3两侧分别设有与框架不相连的边侧引脚4，边侧引脚之一作为源极，另一边侧引脚作为漏极，芯片20上侧分别伸出两根引线7嵌入边侧引脚4上，芯片20、引线7、框架3整体封装在塑封体5内，边侧引脚4及栅极引脚21一端从塑封体5中伸出；边侧引脚4和栅极引脚21的厚度为0.11mm；框架3的厚度为0.05mm，框架3的下表面与边侧引脚4的下表面位于同一平面内，封装芯片整体塑封厚度为0.3mm，其中，框架3的下表面与边侧引脚4的下表面局部塑封厚度为0.03mm。栅极引脚的宽度为0.25mm，作为漏极、源极的边侧引脚的宽度为0.15mm。
该超薄微型贴片微功耗声控传感器用封装芯片的封装步骤如下：
1）将表面局部镀银且整体厚度0.11mm的铜合金片材2冲切成矩形，同时，在矩形范围内冲切有若干封装口6和定位孔1，定位孔1可以是横向孔和纵向孔，以便于定位，封装口6内留有边侧引脚4和栅极引脚21，边侧引脚4和栅极引脚21与封装口6边缘相连，框架3呈矩形连接在栅极引脚21上，框架3的长宽尺寸为待封装芯片20长宽尺寸的0.65；所述局部镀银的位置与框架位置相对应；边侧引脚4、栅极引脚21及框架3均为片材2上的一部分，冲切封装口6时，将该部分保留在片材上；
2）将片材2整体经模具挤压加工，将框架3整体压扁到0.05mm，同时保持框架3的下表面与边侧引脚4的下表面位于同一平面内；使用的模具及加工过程如图4-8所示，该模具包括上模9和下模17，下模17边侧设有边侧限位凸起13，下模17上设有与定位孔1相对应的中部限位凸起14，边侧限位凸起13和中部限位凸起14的顶端位于同一平面上，且边侧限位凸起13和中部限位凸起14的高度大于片材2的厚度；下模17上设有若干下模挤压块11，上模9上设有若干上模挤压块10；当片材2上的定位孔1对应套入中部限位凸起14上时，所述下模挤压块11与上模挤压块10的位置与框架3位置正对；上模9和下模17合模时，边侧限位凸起13和中部限位凸起14同时抵触在上模9上，且下模挤压块11与上模挤压块10端部的间距为0.05mm；边侧限位凸起13朝向片材2中心一侧设有边侧支撑平台12，中部限位凸起14的周边设有中部支撑平台15，所述边侧支撑平台12、中部支撑平台15和下模挤压块11的端面位于同一平面内；下模17内设有脱模顶杆16，脱模顶杆16一端伸出下模17外并高于下模挤压块11的高度，脱模顶杆16另一端抵触在下模17内设置的复位弹簧18上，复位弹簧18另一端通过开口卡簧19安装固定在下模17内；
3）在温度380℃下，将芯片粘到框架3的中心位置，芯片背面的背金层融化，与框架3表面的银层融合，形成欧姆接触；
4）在自动焊线机上焊接引线7，引线7为宽度为0.2mm、厚度为0.05mm的铜丝，将引线7穿在焊线机上的劈刀上，在200℃温度下，形成焊球，打到芯片表面的焊区上，再拉到框架3的边侧引脚4上，使引线7端头压接并嵌入边侧引脚4上，完成焊接过程；
5）将焊焊接后的片材2整体放入到浇注模具内，使封装口6内的芯片、框架3、引线7和边侧引脚4整体位于浇注模具内的型腔中，型腔厚度为0.3mm，再将二氧化硅、环氧树脂、硅微粉材料制成的包封饼料，在175℃温度下，融化成液体，流到型腔内，冷却固化形成塑封体5，成型后脱出型腔；
6）在塑封体5上表面进行激光打标，激光标识层8厚度为0.03mm；
7）将塑封体5整体从片材2上剪切下来，得到成品。经检测、筛选入库。
实施例2
为又一种超薄微型贴片微功耗声控传感器用封装芯片，包括用于固定芯片的框架3，芯片下侧贴靠并连接在所述框架3上，框架3一侧设有栅极引脚21，框架3两侧分别设有与框架不相连的边侧引脚4，边侧引脚之一作为源极，另一边侧引脚作为漏极，芯片20上侧分别伸出两根引线7嵌入边侧引脚4上，芯片20、引线7、框架3整体封装在塑封体5内，边侧引脚4及栅极引脚21一端从塑封体5中伸出；边侧引脚4和栅极引脚21的厚度为0.09mm；框架3的厚度为0.03mm，框架3的下表面与边侧引脚4的下表面位于同一平面内，封装芯片整体塑封厚度为0.3mm，其中，框架3的下表面与边侧引脚4的下表面局部塑封厚度为0.025mm。栅极引脚的宽度为0.35mm，漏极、源极引脚的宽度为0.25mm。
其封装步骤如下：
1）将表面局部镀银且整体厚度0.09mm的铜合金片材2冲切成矩形，同时，在矩形范围内冲切有若干封装口6和定位孔1，封装口6内留有边侧引脚4和栅极引脚21，边侧引脚4和栅极引脚21与封装口6边缘相连，框架3呈矩形连接在栅极引脚21上，框架3的长宽尺寸为待封装芯片20长宽尺寸的0.75；局部镀银的位置与框架位置相对应；
2）将片材2整体经模具挤压加工，将框架3整体压扁到0.03mm，同时保持框架3的下表面与边侧引脚4的下表面位于同一平面内；其使用模具与实施例1的相同。
3）在温度420℃下，将长、宽、厚尺寸0.29mm、0.29mm、0.10mm的声控传感器芯片20粘到框架3的中心位置，芯片20背面的背金层融化，与框架3表面的银层融合，形成欧姆接触；
4）在自动焊线机上焊接引线7，引线7为宽度为0.18mm、厚度为0.045mm的铜丝，将引线7穿在焊线机上的劈刀上，在220℃温度下，形成焊球，打到芯片20表面的焊区上，再拉到框架3的边侧引脚4上，使引线7端头压接并嵌入边侧引脚4上，完成焊接过程；
5）将焊焊接后的片材2整体放入到浇注模具内，使封装口6内的芯片20、框架3、引线7和边侧引脚4整体位于浇注模具内的型腔中，型腔厚度为0.35mm，再将二氧化硅、环氧树脂、硅微粉材料制成的包封饼料，在185℃温度下，融化成液体，流到型腔内，冷却固化形成塑封体5，成型后脱出型腔；
6）在塑封体5上表面进行激光打标；
7）将塑封体5整体从片材2上剪切下来，折弯边侧引脚4和栅极引脚21后，得到成品。
实施例3
与实施例1的不同之处在于边侧引脚4厚度为0.10mm；框架3的厚度为0.04mm，框架3的下表面与边侧引脚4的下表面位于同一平面内，传感器整体塑封厚度为0.32mm，其中，框架3的下表面与边侧引脚4的下表面局部塑封厚度为0.035mm，引线7为宽度为0.19mm、厚度为0.055mm。栅极引脚的宽度为0.30mm，漏极、源极引脚的宽度为0.20mm。
本发明并不局限于上述实施例，在本发明公开的技术方案的基础上，本领域的技术人员根据所公开的技术内容，不需要创造性的劳动就可以对其中的一些技术特征作出一些替换和变形，这些替换和变形均在本发明的保护范围内。

Claims (5)

1.一种超薄微型贴片微功耗声控传感器用封装芯片，其特征在于，包括用于固定芯片的框架，芯片下侧贴靠并连接在所述框架上，框架一侧设有栅极引脚，框架两侧分别设有与框架不相连的边侧引脚，芯片上侧分别伸出两根引线嵌入边侧引脚内，所述芯片、引线、框架整体封装在塑封体内，边侧引脚一端及栅极引脚从塑封体中伸出；所述边侧引脚、栅极引脚厚度为0.09~0.11mm；框架的厚度为0.03~0.05mm，框架的下表面与边侧引脚的下表面位于同一平面内，封装芯片整体塑封厚度为0.3~0.35mm，其中，框架的下表面与边侧引脚的下表面局部塑封厚度为0.025~0.035mm；栅极引脚的宽度优选0.25~0.35mm，边侧引脚的宽度优选0.15~0.25mm。
2.根据权利要求1所述的一种超薄微型贴片微功耗声控传感器用封装芯片的封装方法，其特征在于，依次包括如下步骤：
1）将表面局部镀银且整体厚度0.09~0.11mm的铜合金片材冲切成矩形，同时，在矩形范围内冲切有若干封装口和定位孔，封装口内留有边侧引脚和栅极引脚，边侧引脚和栅极引脚与封装口边缘相连，框架呈矩形连接在栅极引脚上，框架长宽尺寸为待封装芯片长宽尺寸的0.65~0.75；所述局部镀银的位置与框架位置相对应；
2）将片材整体经模具挤压加工，将框架整体压扁到0.03~0.05mm，同时保持框架的下表面与边侧引脚的下表面位于同一平面内；
3）在温度380~420℃下，将芯片粘到框架的中心位置，芯片背面的背金层融化，与框架表面的银层融合，形成欧姆接触；
4）在自动焊线机上焊接引线，引线为宽度为0.18~0.2mm、厚度为0.045~0.055mm的铜丝，将引线穿在焊线机上的劈刀上，在200~220℃温度下，形成焊球，打到芯片表面的焊区上，再拉到边侧引脚上，使引线端头压接并嵌入边侧引脚上，完成焊接过程；
5）将焊焊接后的片材整体放入到浇注模具内，使封装口内的芯片、框架、引线和边侧引脚整体位于浇注模具内的型腔中，型腔厚度为0.3~0.35mm，再将二氧化硅、环氧树脂、硅微粉材料制成的包封饼料，在175~185℃温度下，融化成液体，流到型腔内，冷却固化形成塑封体，成型后脱出型腔；
6）在塑封体上表面进行激光打标；
7）将塑封体整体从片材上剪切下来，然后将边侧引脚、栅极引脚折弯，得到成品。
3.根据权利要求2所述的一种超薄微型贴片微功耗声控传感器的封装方法，其特征在于，步骤2）中，所述模具包括上模和下模，下模边侧设有边侧限位凸起，下模上设有与定位孔相对应的中部限位凸起，边侧限位凸起和中部限位凸起的顶端位于同一平面上，且边侧限位凸起和中部限位凸起的高度大于片材的厚度；下模上设有若干下模挤压块，上模上设有若干上模挤压块；当片材上的定位孔对应套入中部限位凸起上时，所述下模挤压块与上模挤压块的位置与框架位置正对；上模和下模合模时，边侧限位凸起和中部限位凸起同时抵触在上模上，且下模挤压块与上模挤压块端部的间距为0.03~0.05mm。
4.根据权利要求3所述的一种超薄微型贴片微功耗声控传感器用封装芯片的封装方法，其特征在于，所述边侧限位凸起朝向片材中心一侧设有边侧支撑平台，中部限位凸起的周边设有中部支撑平台，所述边侧支撑平台、中部支撑平台和下模挤压块的端面位于同一平面内。
5.根据权利要求3所述的一种超薄微型贴片微功耗声控传感器用封装芯片的封装方法，其特征在于，所述下模内设有脱模顶杆，脱模顶杆一端伸出下模外并高于下模挤压块的高度，脱模顶杆另一端抵触在下模内设置的复位弹簧上。
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