CN110783276A - 0.4mm节距的主引线陶瓷小外形外壳及功率器件 - Google Patents

0.4mm节距的主引线陶瓷小外形外壳及功率器件 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种0.4mm节距的主引线陶瓷小外形外壳及功率器件，属于陶瓷封装技术领域，包括陶瓷体、多个主焊盘、主引线、辅助焊盘以及辅助引线，多个主焊盘沿陶瓷体的上端面或下端面相对的两长边均匀布设；主引线与一一对应与主焊盘连接，主引线的节距为0.4mm，所述主引线为折弯件；辅助焊盘对称设于所述陶瓷体相对的两短边；辅助引线一一对应设于所述辅助焊盘上，且向所述陶瓷体外延伸。本发明提供的0.4mm节距的主引线陶瓷小外形外壳，能够实现陶瓷封装小外形外壳的电镀且节距能达到0.4m。

Description

0.4mm节距的主引线陶瓷小外形外壳及功率器件
技术领域
本发明属于陶瓷封装技术领域，更具体地说，是涉及一种0.4mm节距的主引线陶瓷小外形外壳及功率器件。
背景技术
CSOP外壳是一种小型化的贴装外壳，其翼型主引线更有利于吸收外壳与PCB板之间的应力，提高可靠性，广泛应用于放大器、驱动器、存储器、比较器等。
目前，塑封SOP器件(SOP(Small Out-Line Package小外形封装)0.40mm节距产品已经普遍使用。0.40mm节距产品主要采用塑封工艺，将芯片安装在塑封基板上，最终采用模塑料对于芯片实施灌封，主引线从壳体中部引出。塑封结构的封装气密性、内部热特性、贮存、应用等可靠性方面存在隐患。
为了满足高可靠性能需求，同时为了兼容国外0.40mm节距塑封器件，也为了满足器件小型化对于外壳的尺寸、节距等提出不断缩小需求，需要采用陶瓷封装小外形外壳(CSOP)进行陶瓷封装。但是由于部分器件的电路性能要求封口区和芯区电位孤立，不和PCB板做电连接，因此不需要做引出处理，为孤立悬空状态，封口区和芯区在管壳内部不与任何外引脚连通。为确保主引线牢固性，带外主引线的管壳必须进行电镀镍金，电镀时将管壳放入镀覆溶液中，通过将管壳主引线框架通上电流进而实现管壳的电镀镍金，由于封口区和芯区是孤立状态，两者不与外主引线框架连通，因此无法实现电镀镍金；另外，陶瓷封装小外形外壳(CSOP)器件主引线节距只能达到0.50mm，也不能适应SOP器件的要求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种0.4mm节距的主引线陶瓷小外形外壳，旨在解决现有陶瓷封装小外形外壳无法实现电镀且节距不能达到0.4mm的技术问题。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：提供一种0.4mm节距的主引线陶瓷小外形外壳，包括设有用于封装芯片的芯腔的陶瓷体、多个主焊盘、主引线、辅助焊盘以及辅助引线，多个主焊盘沿所述陶瓷体的上端面或下端面相对的两长边均匀布设；主引线数量与所述主焊盘的数量相同，且一一对应与所述主焊盘连接，所述主引线的节距为0.4mm，所述主引线为折弯件；辅助焊盘对称设于所述陶瓷体相对的两短边；辅助引线，一一对应设于所述辅助焊盘上，且向所述陶瓷体外延伸。
作为本申请另一实施例，所述主引线包括顺次连接的焊接部、倾斜部和外延部，所述焊接部远离所述倾斜部的一端设有向远离所述陶瓷体的方向倾斜的折弯部，所述焊接部和所述倾斜部的相交处位于所述陶瓷体的端面内，所述折弯部和所述倾斜部与所述陶瓷体之间构成两个焊接夹角，所述焊接夹角用于所述主引线与所述陶瓷体焊接时的焊料填充，并使填充的焊料在两个焊接夹角处均形成焊料包角。
作为本申请另一实施例，所述折弯部与所述陶瓷体的端面之间的夹角大于或等于所述倾斜部与所述陶瓷体的端面之间的夹角。
作为本申请另一实施例，所述焊接部与所述主焊盘的焊接长度为0.6-0.8mm。
作为本申请另一实施例，所述主焊盘的长度大于等于1.0mm，宽度为0.2-0.3mm，同一边中相邻两主焊盘的间距大于等于0.1mm。
作为本申请另一实施例，所述主引线的宽度为0.15±0.05mm，所述主引线的厚度为0.1±0.05mm。
作为本申请另一实施例，所述主引线的位置度小于等于0.15mm。
作为本申请另一实施例，所述芯腔内的键合指宽度0.06mm，键合指间距为0.05mm。
作为本申请另一实施例，所述陶瓷体的壁厚大于等于0.5mm，芯腔底部厚度大于等于0.3mm。
本发明还提供一种功率器件，包括所述的0.4mm节距的主引线陶瓷小外形外壳。
本发明提供的0.4mm节距的主引线陶瓷小外形外壳的有益效果在于：与现有技术相比，本发明0.4mm节距的主引线陶瓷小外形外壳，是利用陶瓷封装小外形外壳，制作0.4mm节距的陶瓷外壳，以实现利用陶瓷制备0.4mm节距的小外形陶瓷封装外壳的目的；为实现管壳的电镀，在陶瓷体上设置了辅助焊盘和辅助引线，通过在陶瓷体短边设计两个电镀辅助用小的引线实现封口区与芯区的电镀，封口区和芯区通过陶瓷体内部的互连孔连通至管壳背面的辅助引线，进而与引线框架实现连通，从而实现封口区和芯区的电镀，然后将管壳短边的引线框架沿管壳外形的边缘进行裁切处理，就又可以实现封口区和芯区的孤立，因此增加的引线不会对产品造成影响。
本发明提供的功率器件由于采用了上述的外壳，利用陶瓷封装小外形外壳，制作0.4mm节距的陶瓷外壳，以实现利用陶瓷制备0.4mm节距的小外形陶瓷封装外壳的目的，同时能够实现外壳的电镀。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例一提供的0.4mm节距的主引线陶瓷小外形外壳的结构示意图；
图2为图1的俯视结构示意图；
图3为图1的仰视结构示意图；
图4为本发明实施例二提供的0.4mm节距的主引线陶瓷小外形外壳的结构示意图；
图5为图4的俯视结构示意图；
图6为图4的仰视结构示意图；
图7为本发明实施例一提供的0.4mm节距的主引线陶瓷小外形外壳去掉引线框架后的结构示意图。
图中：1、索引标识；2、主焊盘；3、主引线；31、外延部；32、倾斜部；33、焊接部；34、折弯部；4、芯腔；5、陶瓷体；6、键合指；7、焊料包角；8、热沉；9、封口环；10、引线框架；11、辅助焊盘；12、辅助引线。
具体实施方式
为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
请一并参阅图1至图7，现对本发明提供的0.4mm节距的主引线陶瓷小外形外壳进行说明。所述0.4mm节距的主引线陶瓷小外形外壳，包括设有用于封装芯片的芯腔4的陶瓷体5、多个主焊盘2以及主引线3，多个主焊盘2沿所述陶瓷体5的上端面或下端面相对的两长边均匀布设；主引线3数量与所述主焊盘2的数量相同，且一一对应与所述主焊盘2连接，所述主引线3的节距为0.4mm，所述主引线为折弯件；辅助焊盘11对称设于所述陶瓷体相对的两短边；辅助引线12，一一对应设于所述辅助焊盘11上，且向所述陶瓷体外延伸。
本发明提供的0.4mm节距的主引线陶瓷小外形外壳，与现有技术相比，是利用陶瓷封装小外形外壳，制作0.4mm节距的陶瓷外壳，以实现利用陶瓷制备0.4mm节距的小外形陶瓷封装外壳的目的；为实现管壳的电镀，在陶瓷体上设置了辅助焊盘11和辅助引线12，通过在陶瓷体短边设计两个电镀辅助用小的引线实现封口区与芯区的电镀，封口区和芯区通过陶瓷体内部的互连孔连通至管壳背面的辅助引线12，进而与引线框架10实现连通，从而实现封口区和芯区的电镀，然后将管壳短边的引线框架10沿管壳外形的边缘进行裁切处理，参见图7，就又可以实现封口区和芯区的孤立，因此增加的辅助引线12不会对产品造成影响。
本实施例中，在陶瓷体的两相对的短边分别设置一个辅助焊盘11和一个辅助引线12，陶瓷外壳的封口环和芯片区通过陶瓷体内部的互连孔连通至陶瓷体背面的辅助焊盘11，进而通过辅助引线12与外围的引线框架10连通，然后即可对外壳进行电镀。当电镀完成后，将引线框架10沿外壳的边缘裁切，就又可以实现封口区和芯区的孤立，因此增加的引线不会对产品造成影响。其中，陶瓷体内的互连孔为金属化孔。
具体地，辅助焊盘设置在陶瓷体短边的中间位置，辅助引线垂直陶瓷体的短边向外引出，与引线框架连接。
作为本发明提供的0.4mm节距的主引线陶瓷小外形外壳的一种具体实施方式，请参阅图3及图5，所述主引线3包括顺次连接的焊接部33、倾斜部32和外延部31，所述焊接部33远离所述倾斜部32的一端设有向远离所述陶瓷体5的方向倾斜的折弯部34，所述焊接部33和所述倾斜部32的相交处位于所述陶瓷体5的端面内，所述折弯部34和所述倾斜部32与所述陶瓷体5之间构成两个焊接夹角，所述焊接夹角用于所述主引线3与所述陶瓷体5焊接时的焊料填充，并使填充的焊料在两个焊接夹角处均形成焊料包角7。
当主引线3与主引线3中心距达到0.40mm时，主引线3宽度、主焊盘2的宽度、陶瓷体5的外形尺寸等都需要减小，为了实现小型化的目的及满足可靠性性的要求，通过对主引线3进行改进，主引线3的焊接部33的两端分别设有折弯部34和倾斜部32，通过在折弯部34和倾斜部32与陶瓷体5之间形成的夹角，使主引线3与主焊盘2形成了两个有效的立体钎焊结构，增大了主引线3的焊接部33两端包角的有效面积，强化了焊接部33两端包角的作用，在主引线3的焊接部33的两端端均能够形成良好的“弯月面”焊料包角7，缓解外力对金属化层的冲击，保证主引线3焊接强度的可靠性，从而实现0.4mm节距的陶瓷封装在小外形封装外壳的应用。
本实施例中，辅助引线12的结构与主引线的结构相同。
作为本发明提供的0.4mm节距的主引线陶瓷小外形外壳的一种具体实施方式，请参阅图3及图5，所述折弯部34与所述陶瓷体5的端面之间的夹角大于或等于所述倾斜部32与所述陶瓷体5的端面之间的夹角。
作为本发明实施例的一种具体实施方式，请参阅图1及图4，所述焊接部33与所述主焊盘2的焊接长度为0.6-0.8mm。由于该类外壳的主引线3主要分布在陶瓷体5长边的两侧，而目前0.5节距的陶瓷外壳的主引线3的焊接长度为0.4-0.45mm，相比目前的0.5节距的主引线3的焊接长度有所增长，提高了焊接的强度。
作为本发明实施例的一种具体实施方式，请参阅图2至图3、图5及图6，所述主引线3的宽度为0.15±0.05mm，所述主引线3的厚度为0.1±0.05mm。结合焊接长度，对于0.40mm节距的主引线3，在同样焊接条件下，有效焊接面积比0.50mm节距主引线3的减小了25％，以适应小型化的要求。同时通过增加焊接长度，提高焊接的可靠性，通过设置的两个焊接夹角，保证焊接的强度及可靠性。其中，相邻主引线3中心距之间的距离B为0.4±0.05mm，相邻主引线3之间的距离D为0.15±0.05mm。
当主引线中心距达到0.40mm时，主引线3宽度只有0.10-0.20mm，主引线3较细极易变形，无法实现主引线3与管壳的组装焊接，而本发明采用主引线3结构，通过加长焊接长度，在焊接部33两端均设置焊接空间，增大焊料的体积，增大焊料与陶瓷件和主引线3之间的接触面积，并形成焊料包角7，主引线3焊接不易的问题，同时也能够达到需要的强度和可靠性。因此，在各部件结构尺寸缩小的前提下，不仅实现了外壳外形的小型化，也保证了强度和可靠性的要求。
作为本发明实施例的一种具体实施方式，所述主引线3的位置度小于等于0.15mm。通过设定位置偏差，保证主引线32焊接的位置准确，进而保证主引线3之间的节距要求。
本实施例中，与所述PCB板连接的外延部31的平面度小于等于0.1mm。通过限定平面度，提高主引线3与PCB板焊接的可靠性。
本实施例中，所述主焊盘2的长度大于等于1.0mm，宽度为0.2-0.3mm，同一边中相邻两主焊盘2的间距大于等于0.1mm。本实施例中，0.40mm节距陶瓷四边主引线3扁平外壳的主焊盘2宽度中心值为0.28mm，以0.40mm节距陶瓷四边主引线3扁平外壳的主焊盘2宽度中心值0.28mm为例，比0.50mm节距的主焊盘2宽度0.35mm，宽度减小了20％，此时，为保证主引线3焊接强度应尽可能的加长引脚的焊接长度。其中，相邻主焊盘2中心距之间的距离B为0.4±0.05mm。
作为本发明实施例的一种具体实施方式，请参阅图2，所述芯腔4内的键合指6宽度0.06mm，键合指6间距为0.05mm。也即，键合指6宽度最小可实现0.06mm，键合指6间距最小可实现0.05mm，满足针对小型化尺寸的陶瓷外壳的需求。
作为本发明实施例的一种具体实施方式，请参阅图1及图4，所述陶瓷体5的壁厚大于等于0.5mm，芯腔4底部厚度大于等于0.3mm。也即在满足可靠性的前提下，管壳侧壁最窄可以实现0.50mm，管壳芯腔4衬底可以达到0.30mm，实现0.4mm节距的陶瓷外壳小型化的需求。
作为本发明实施例的一种具体实施方式，请参阅图1至图4，所述的外壳的外形尺寸大于等于3mm×3mm。也即，外形尺寸最小可达3mm×3mm，而目前0.5节距的外壳的最小尺寸为5×5mm，在相同引脚数的情况下，采用0.40mm节距，外壳长度方向外形尺寸可比0.50mm节距外壳缩小18％以上，与常规管壳相比，有效减小了管壳的整体尺寸，满足小型化设计发展趋势。因此，通过主引线3的设计、主引线3宽度的设计、主焊盘2的宽度、主焊盘2的中心距、键合指6的间距等一系列的改变，在保证主引线3焊接强度和可靠性的前提下，减小了制备的0.4mm节距的陶瓷外壳的外形尺寸，实现外壳小型化，替代塑封外壳，制备的外壳，同时具有陶瓷材料具有良好的可靠性、可塑性且密封性，具有较高的绝缘性能和优异的高频特性，其线性膨胀系数与电子元器件的非常相近，化学性能稳定且热导率高。因此陶瓷外壳具备可多层布线、高可靠性、高气密性等特点。内部封装数字逻辑芯片、模拟收发电路、存储器、无源元件等，以实现更高的封装密度，更佳的系统功能，可广泛应用于放大器、驱动器、存储器、比较器等，适用于先进通讯引擎、SRAM、轴角转换器等各类高密度集成电路系统。
参见图1至图6，该类产品由陶瓷件、封口环9(必要时)、主引线3、热沉8(必要时)及绝缘瓷条(必要时)组成，陶瓷件材料为90％的氧化铝，采用多层氧化铝陶瓷钨金属化高温共烧工艺制作，封口环9及主引线3材料为铁镍合金或铁镍钴合金，热沉8材料为钨铜、钼铜及CPC等，陶瓷件与封口环9、热沉8及主引线3采用银铜焊料焊接。金属封口环9用于金锡封口、平行缝焊或激光缝焊封口，热沉8用于芯片接地或散热。
标准的CSOP主引线3引出方式分为顶部和底部引出的方式。顶部引出结构，如图4所示，板级安装时需要对引脚进行二次成型，主引线成型高度大，易吸收PCB与外壳之间的热应力，适用于陶瓷体5宽度方向尺寸较大的瓷件。底部引出结构，如图1所示，主引线成型高度低，吸收应力能力弱，适用于瓷件宽度方向尺寸较小的结构。
本实施例提供的陶瓷外壳，还满足以下特点：主引线3数最少为4，主引线3数最多为352，具有一个或多个腔体(最多可达20个)，内部可安装多个芯片和多种无源元件，满足用户高集成度的封装要求；陶瓷外壳具备可多层布线、高可靠性、高气密性、散热能力强等特点；陶瓷外壳可具有2层到50层的布线结构；封装气密性高，气密性满足≤1×10-3Pa·cm3/s，A4；可靠性高，可满足温度循环：-65℃-175℃，200次，恒定加速度：30000g，Y1方向，1min。
本实施例中，参见图2、图3、图5及图6，在主焊盘2及芯腔4内，均设有便于识别的索引标识1。芯腔4带有对位标记或对位标识，对位标记为圆形或三角形结构图形，对位腔体为十字形或L形结构定位腔体结构，便于芯片精确安。为便于器件测试及板级安装时方向对位，封口面具有明显的方向索引标识1，为了便于自动键合时位置识别，在每边最外侧键合指6上增加十字形或者L形的对位识别标识。
本实施例提供的0.4mm节距的陶瓷两边主引线3扁平外壳，采用Al2O3、AlN、玻璃瓷等多层共烧技术，具体流程为：外壳经流延、热切后，冲腔和冲孔、孔金属化后，经印刷、定位、层压、热切成单个生瓷件，再通过烧结、钎焊、镀镍、镀金，最后形成单个的陶瓷外壳。
本发明还提供一种功率器件，包括所述的0.4mm节距的陶瓷两边主引线3扁平外壳。由于利用陶瓷封装小外形外壳，制作0.4mm节距的陶瓷外壳，以实现利用陶瓷制备0.4mm节距的小外形陶瓷封装外壳的目的。功率器件包括放大器、驱动器、存储器、比较器等。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.0.4mm节距的主引线陶瓷小外形外壳，其特征在于，包括：
陶瓷体，设有用于封装芯片的芯腔；
多个主焊盘，沿所述陶瓷体的上端面或下端面相对的两长边均匀布设；
主引线，数量与所述主焊盘的数量相同，分设于所述陶瓷体的两长边，且一一对应与所述主焊盘连接，所述主引线的节距为0.4mm，所述主引线为折弯件；
辅助焊盘，对称设于所述陶瓷体相对的两短边；以及
辅助引线，一一对应设于所述辅助焊盘上，且向所述陶瓷体外延伸。
2.如权利要求1所述的0.4mm节距的主引线陶瓷小外形外壳，其特征在于，所述主引线包括顺次连接的焊接部、倾斜部和外延部，所述焊接部远离所述倾斜部的一端设有向远离所述陶瓷体的方向倾斜的折弯部，所述焊接部和所述倾斜部的相交处位于所述陶瓷体的端面内，所述折弯部和所述倾斜部与所述陶瓷体之间构成两个焊接空间，所述焊接空间用于所述主引线与所述陶瓷体焊接时的焊料填充，并使填充的焊料在两个焊接空间处均形成焊料包角。
3.如权利要求2所述的0.4mm节距的主引线陶瓷小外形外壳，其特征在于，所述折弯部与所述陶瓷体的端面之间的夹角大于或等于所述倾斜部与所述陶瓷体的端面之间的夹角。
4.如权利要求2所述的0.4mm节距的主引线陶瓷小外形外壳，其特征在于，所述焊接部与所述主焊盘的焊接长度为0.6-0.8mm。
5.如权利要求1所述的0.4mm节距的主引线陶瓷小外形外壳，其特征在于，所述主焊盘的长度大于等于1.0mm，宽度为0.2-0.3mm，同一边中相邻两主焊盘的间距大于等于0.1mm。
6.如权利要求1所述的0.4mm节距的主引线陶瓷小外形外壳，其特征在于，所述主引线的宽度为0.15±0.05mm，所述主引线的厚度为0.1±0.05mm。
7.如权利要求1所述的0.4mm节距的主引线陶瓷小外形外壳，其特征在于，所述主引线的位置度小于等于0.15mm。
8.如权利要求1所述的0.4mm节距的主引线陶瓷小外形外壳，其特征在于，所述芯腔内的键合指宽度0.06mm，键合指间距为0.05mm。
9.如权利要求1所述的0.4mm节距的主引线陶瓷小外形外壳，其特征在于，所述陶瓷体的壁厚大于等于0.5mm，芯腔底部厚度大于等于0.3mm。
10.功率器件，其特征在于，包括如权利要求1-9任一项所述的0.4mm节距的主引线陶瓷小外形外壳。
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