CN104253093A - 功率器件的模组封装框架以及功率器件的制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了功率器件的模组封装框架以及功率器件的制造方法，模组封装框架包括：若干引线框架，所述引线框架上形成散热区域和贴片区域；所述引线框架之间通过至少两连接栅来连接，所述引线框架与所述第一连接栅、第二连接栅一体成型，所述引线框架的散热区域与相邻其他所述引线框架的散热区域之间至少通过所述第一连接栅和第二连接栅连接，第一连接栅、第二连接栅在功率器件的制造过程中被切除，本发明取消了连环栅结构，而通过连接栅来确保其稳固性，并且在制造过程中，减少了材料的浪费。

Description

功率器件的模组封装框架以及功率器件的制造方法

技术领域

本发明涉及半导体封装部件领域，特别涉及一种通过连接栅来确保其稳固性的功率器件的模组封装框架以及功率器件的制造方法。

背景技术

在半导体封装测试领域，尤其是TRIAC（三端双向交流开关）封装工艺中，传统的框架封装散热片部分均是由连环栅连接起来，其目的是为了保证框架的稳定性，使其在框架焊接成型过程中（与管脚部分，陶瓷绝缘体靠焊锡在烤箱高温下融合并经过降温凝结在一起）不会变形，错位。框架焊接成型以后，会经过切筋工艺，将多余的连环栅切除从而以进行后续的封装工艺。

图1示出现有技术的功率器件的模组封装框架的结构示意图。如图1所示，现有技术的功率器件的模组封装框架包括多个引线框架10’，且引线框架10’之间均通过连环栅11’相互连接。

图2示出对图1中A区域的局部放大图。如图2所示，每个引线框架10’上均设有一圆形的散热孔13’，用于加强散热。每个引线框架10’的两端被连接在连环栅11’上，且连环栅11’与引线框架10’之间形成矩形的工艺孔14’。

图3示出现有技术的一种功率器件的制造方法的流程图。如图3所示，现有技术的功率器件的制造方法主要包括：

在步骤S101，功率器件的模组封装框架上连接陶瓷绝缘体和芯片引脚。模组封装框架包括多个引线框架，且引线框架之间均通过连环栅相互连接。每个引线框架上均设有一圆形的散热孔，用于加强散热。每个引线框架的两端被连接在连环栅上，且连环栅与引线框架之间形成矩形的工艺孔。

在步骤S102，切除连环栅。

在步骤S103，芯片粘贴。

在步骤S104，采用树脂模封成型。

在步骤S105，去除毛刺。

在步骤S106，存放在高温环境中进行老化。

在步骤S107，电镀引脚部分和散热片部分。

在步骤S108，切除连接部。

在步骤S109，通过测试去掉次品。在一个是实例中，引线框架为20个，则理想状态下，经上述处理后可以得到20个功率器件。

图4示出图3步骤S102中切除连环栅后的引线框架的局部示意图。如图4所示，将多余的连环栅（图中未示出）切除。当引线框架10’之间切除连环栅后，引线框架10’之间仅通过切除后形成的连接部12’相互连接。被切除的连环栅只能作为生产废料，无法再使用，造成了浪费。

可见，连环栅的作用主要是为了在模组封装过程中增强整条框架的稳固性能，其作用也仅仅是在框架焊接成型过程中实现，之后将只能作为废金属处理。众所周知，随着全球金属资源供求矛盾日益严峻，框架的金属原材料（主要是铜）的价格在近些年以来持续上涨，导致了生产成本的增加，直接导致了产品价格的升高

而且，经统计，在TRIAC绝缘产品中，其41%的成本来自于散热片部分。所以出于降低产品成本的考虑，在不影响功能的前提下，去除连环栅结构无疑是最好的节约成本的方式。

考虑到此连环栅的作用，是否可以用其他方式来代替，从而达到来减少这个不必要的浪费的目的，是解决问题的关键。

有鉴于此，发明人提供了一种取消了连环栅结构，而通过连接栅来确保其稳固性的功率器件的模组封装框架以及功率器件的制造方法。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明提供了功率器件的模组封装框架以及功率器件的制造方法，克服了现有技术的困难，取消了连环栅结构，而通过连接栅来确保其稳固性，并且在制造过程中，减少了材料的浪费。

根据本发明的一个方面，提供一种功率器件的模组封装框架，包括：若干引线框架，所述引线框架之间通过至少两连接栅来连接，所述引线框架与所述第一连接栅、第二连接栅一体成型。

优选地，所述引线框架上形成散热区域和贴片区域；所述引线框架的散热区域与相邻其他所述引线框架的散热区域之间至少通过所述第一连接栅和第二连接栅连接。

优选地，所述散热区域的一侧设有所述第一连接栅和第二连接栅。

优选地，所述散热区域的两侧均设有所述第一连接栅和第二连接栅。

优选地，所述第一连接栅和第二连接栅设置在所述散热区域侧边的两端。

优选地，相邻的所述引线框架的散热区域、第一连接栅以及第二连接栅之间围成一矩形的工艺孔。

优选地，所述第一连接栅与第二连接栅的宽度相等。

优选地，所述第一连接栅比所述第二连接栅更靠近贴片区域，所述第一连接栅的宽度大于所述第二连接栅的宽度。

优选地，所述散热区域设有至少一散热孔。

优选地，所述散热孔的形状为圆形、三角形、矩形、椭圆形、多边形中的至少一种。

根据本发明的；另一个方面，还提供一种功率器件的制造方法，包括以下步骤：

在上述功率器件的模组封装框架上连接陶瓷绝缘体和芯片引脚；

切除第一连接栅；

芯片粘贴；

采用树脂模封成型；

去除毛刺；

存放在高温环境中进行老化；

电镀引脚部分和散热片部分；

切除第二连接栅；以及

通过测试去掉次品。

与现有技术相比，由于使用了以上技术，本发明的功率器件的模组封装框架以及功率器件的制造方法取消了连环栅结构，而通过连接栅来确保其稳固性，并且在制造过程中，减少了材料的浪费。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1示出现有技术的功率器件的模组封装框架的结构示意图；

图2示出对图1中A区域的局部放大图；

图3示出现有技术的一种功率器件的制造方法的流程图；

图4示出图3步骤S106中切除连环栅后的引线框架的局部示意图；

图5示出根据本发明的一个具体实施方式的，本发明的功率器件的模组封装框架的结构示意图；

图6示出对图5中B区域的局部放大图；以及

图7示出根据本发明的一个具体实施方式的，本发明的功率器件的制造方法的流程图。

附图标记

10’   引线框架

11’   连环栅

12’   连接部

13’   散热孔

14’   工艺孔

10    引线框架

11    第一连接栅

12    第二连接栅

13    散热孔

14    工艺孔

15    散热区域

16    贴片区域

具体实施方式

本领域技术人员理解，本领域技术人员结合现有技术以及上述实施例可以实现变化例，在此不予赘述。这样的变化例并不影响本发明的实质内容，在此不予赘述。

图5示出根据本发明的一个具体实施方式的，本发明的功率器件的模组封装框架的结构示意图。如图5所示，本发明的功率器件的模组封装框架，包括多个引线框架10，引线框架10之间通过第一连接栅11和第二连接栅12来连接，引线框架10与第一连接栅11、第二连接栅12一体成型。在实际生产中，引线框架的数量、尺寸、材料等等都可以根据工艺要求而定。本实施例中，引线框架的材料主要为铜，但不以此为限。功率器件的模组封装框架的整体宽度为227.65mm，但不以此为限。单个引线框架的宽度为10.18mm，但不以此为限。图5示出一个是实例中的20个引线框架10。

图6示出对图5中B区域的局部放大图。如图5所示，每个引线框架10上，按功能划分的话，可以分为成散热区域15和贴片区域16。每个引线框架10的散热区域15与相邻其他引线框架10的散热区域15之间通过第一连接栅11和第二连接栅12连接。

位于模组封装框架两端的引线框架10的散热区域15只有一侧设有第一连接栅11和第二连接栅12。其余的引线框架10的散热区域15的两侧均设有第一连接栅11和第二连接栅12，引线框架10之间以这种形式相互连接。

第一连接栅11和第二连接栅12设置在散热区域15侧边的两端。相邻的引线框架10的散热区域15、第一连接栅11以及第二连接栅12之间围成一矩形的工艺孔14。第一连接栅11和第二连接栅12连接在散热区域15侧边的具体位置可以根据工艺要求而定，不以此为限。也可以将第一连接栅11设置在散热区域15侧边靠近中央的位置。或是，将第一连接栅11、第二连接栅12都设置在散热区域15侧边靠近中央的位置。显然，不同的位置会形成不同的应力效果。本实施例中，第一连接栅11与第二连接栅12的宽度相等，两者的宽度为8mm。

由于在功率器件的制造过程中，会对贴片区域16进行各种操作，受力变形的可能性比散热区域15大很多。所以，更需要加强贴片区域16之间的稳固。第一连接栅11比第二连接栅12更靠近贴片区域16。考虑到材料成本，适当增加第一连接栅11的宽度，或是增加第一连接栅11的宽度，同时减小第二连接栅12的宽度，能够是得到更好的应力效果。

比如，第一连接栅11的宽度为9mm，第二连接栅12的宽度为8mm；

或者，第一连接栅11的宽度为10mm，第二连接栅12的宽度为8mm；

或者，第一连接栅11的宽度为11mm，第二连接栅12的宽度为8mm；

或者，第一连接栅11的宽度为12mm，第二连接栅12的宽度为8mm；

或者，第一连接栅11的宽度为9mm，第二连接栅12的宽度为7mm；

或者，第一连接栅11的宽度为10mm，第二连接栅12的宽度为6mm；

或者，第一连接栅11的宽度为11mm，第二连接栅12的宽度为5mm；

或者，第一连接栅11的宽度为12mm，第二连接栅12的宽度为4mm；

或者，第一连接栅11的宽度为13mm，第二连接栅12的宽度为3mm；

或者，第一连接栅11的宽度为14mm，第二连接栅12的宽度为2mm，等等，均可，且不以此为限。

散热区域15设有至少一散热孔13。散热孔13的形状为圆形、三角形、矩形、椭圆形、多边形中的至少一种。散热区域15中散热孔13的数量和形状等，都可以根据工艺要求而定，不以此为限。本实施例中，在散热区域15的中央位置设有一个直径3.8mm的圆形散热孔13。

图7示出根据本发明的一个具体实施方式的，本发明的功率器件的制造方法的流程图。如图7所示，本发明的功率器件的制造方法，包括以下步骤：

首先，步骤201中，在上述功率器件的模组封装框架上连接陶瓷绝缘体和芯片引脚。

接着，步骤202中，切除第一连接栅。

切除后，步骤203中，芯片粘贴。

并且，步骤204中，采用树脂模封成型。

在成型后，步骤205中，去除毛刺。

并且，步骤206中，存放在高温环境中进行老化。

之后，步骤207中，电镀引脚部分和散热片部分。

然后，步骤208中，切除第二连接栅。以及

最后，步骤209中，通过测试去掉次品。

在图7的步骤201中，参考附图5，本发明的功率器件的模组封装框架，包括20个引线框架10，引线框架10之间通过第一连接栅11和第二连接栅12来连接，引线框架10与第一连接栅11、第二连接栅12一体成型。在实际生产中，引线框架的数量、尺寸、材料等等都可以根据工艺要求而定。本实施例中，引线框架的材料主要为铜，但不以此为限。功率器件的模组封装框架的整体宽度为227.65mm，但不以此为限。单个引线框架的宽度为10.18mm，但不以此为限。

在图7的步骤201中，进一步参考附图6，每个引线框架10上，按功能划分的话，可以分为成散热区域15和贴片区域16。每个引线框架10的散热区域15与相邻其他引线框架10的散热区域15之间通过第一连接栅11和第二连接栅12连接。位于模组封装框架两端的引线框架10的散热区域15只有一侧设有第一连接栅11和第二连接栅12。其余的引线框架10的散热区域15的两侧均设有第一连接栅11和第二连接栅12，引线框架10之间以此相互连接。第一连接栅11和第二连接栅12设置在散热区域15侧边的两端。相邻的引线框架10的散热区域15、第一连接栅11以及第二连接栅12之间围成一矩形的工艺孔14。第一连接栅11和第二连接栅12连接在散热区域15侧边的具体位置可以根据工艺要求而定，不以此为限。也可以将第一连接栅11设置在散热区域15侧边靠近中央的位置。或是，将第一连接栅11、第二连接栅12都设置在散热区域15侧边靠近中央的位置。显然，不同的位置会形成不同的应力效果。本实施例中，第一连接栅11与第二连接栅12的宽度相等，两者的宽度为8mm。散热区域15设有至少一散热孔13。散热孔13的形状为圆形、三角形、矩形、椭圆形、多边形中的至少一种。散热区域15中散热孔13的数量和形状等，都可以根据工艺要求而定，不以此为限。本实施例中，在散热区域15的中央位置设有一个直径3.8mm的圆形散热孔13。

在图7的步骤202中，沿散热区域15的边沿切去第一连接栅11。

在图7的步骤203中，粘贴芯片到引线框架10上，包括：将整个晶源贴在蓝膜上。通过烘烤增加蓝膜上晶源的粘性。切割晶源，切割深度为晶源连接部厚度的一半。背面平压使晶源开裂成单个的晶片。测试单个晶片，去掉坏的晶片。在常温下将硅晶片通过所述焊锡膏贴合在所述引线框架10的贴片区域16上。并存放在温度为摄氏175度的恒温环境下，内有氮气作为保护气体，存放8小时进行老化。通过清洗，将焊锡膏里蒸发出来的助焊剂清掉。焊线，将硅晶片中的各个焊盘与引线框架10中对应的引脚耦合。

在图7的步骤204中，采用树脂模封成型，采用导热树脂模封成型，所述引线框架10的贴片区域16被所述树脂密封封装。

在图7的步骤205中，去除毛刺。框架上的毛刺尺寸要求必须控制在0至0.055mm的范围内，否则会在后续的模封工艺中造成压伤，优选地，切掉连接栅后框架上的毛刺突起尺寸为0至0.03mm。

在图7的步骤206中，存放在高温环境中进行老化。

在图7的步骤207中，对功率器件的引脚部分进行电镀，起到防止腐蚀，提高耐磨性、导电性、反光性的作用。

在图7的步骤208中，沿散热区域15的边沿切去第二连接栅12。

在图7的步骤209中，通过测试去掉次品，整个功率器件的制造过程至此结束。理想状态下，通过本发明一个模组封装框架一次可以得到20个功率器件。

本发明的功率器件的模组封装框架以及功率器件制造方法通过在单元之间增加连接栅来确保其稳固性。而且这种框架结构上的变化只发生于框架切筋之前，切筋之后的框架没有任何结构性差异，因此不存在框架后续封装的品质风险和可靠性问题。模封以后没有框架压伤和树脂溢胶的品质问题，显示出优越的可使用性。绝缘测试工位没有显示绝缘失效异常。客户端整体框架外观尺寸无任何变更和影响。

下表中将对比现有技术和本发明的成本数据：

	现有技术的材料价格	本发明的材料价格
			散热片（USD/k）	29.00	25.5
成本节约（USD/k）		3.5
			直接物料成本（USD/k）	70	66.5
直接物料成本节约%		5%

综上可知，本发明的功率器件的模组封装框架以及功率器件的制造方法取消了连环栅结构，而通过连接栅来确保其稳固性，并且在制造过程中，减少了材料的浪费。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。

Claims (11)

1. 一种功率器件的模组封装框架，其特征在于，包括：若干引线框架（10），所述引线框架（10）之间通过至少两连接栅来连接，所述引线框架（10）与所述第一连接栅（11）、第二连接栅（12）一体成型。

2.如权利要求1所述的功率器件的模组封装框架，其特征在于：所述引线框架（10）上形成散热区域（15）和贴片区域（16）；

所述引线框架（10）的散热区域（15）与相邻其他所述引线框架（10）的散热区域（15）之间至少通过所述第一连接栅（11）和第二连接栅（12）连接。

3.如权利要求2所述的功率器件的模组封装框架，其特征在于：所述散热区域（15）的一侧设有所述第一连接栅（11）和第二连接栅（12）。

4.如权利要求2所述的功率器件的模组封装框架，其特征在于：所述散热区域（15）的两侧均设有所述第一连接栅（11）和第二连接栅（12）。

5.如权利要求2所述的功率器件的模组封装框架，其特征在于：所述第一连接栅（11）和第二连接栅（12）设置在所述散热区域（15）侧边的两端。

6.如权利要求2所述的功率器件的模组封装框架，其特征在于：相邻的所述引线框架（10）的散热区域（15）、第一连接栅（11）以及第二连接栅（12）之间围成一矩形的工艺孔（14）。

7.如权利要求2所述的功率器件的模组封装框架，其特征在于：所述第一连接栅（11）与第二连接栅（12）的宽度相等。

8.如权利要求2所述的功率器件的模组封装框架，其特征在于：所述第一连接栅（11）比所述第二连接栅（12）更靠近贴片区域（16），所述第一连接栅（11）的宽度大于所述第二连接栅（12）的宽度。

9.如权利要求2所述的功率器件的模组封装框架，其特征在于：所述散热区域（15）设有至少一散热孔（13）。

10.如权利要求9所述的功率器件的模组封装框架，其特征在于：所述散热孔（13）的形状为圆形、三角形、矩形、椭圆形、多边形中的至少一种。

11.一种功率器件的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：

在如权利要求1至10中任意一项所述的功率器件的模组封装框架上连接陶瓷绝缘体和芯片引脚；

切除第一连接栅；

芯片粘贴；

采用树脂模封成型；

去除毛刺；

存放在高温环境中进行老化；

电镀引脚部分和散热片部分；

切除第二连接栅；以及

通过测试去掉次品。