CN114203663B - 一种引线框架连筋结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种引线框架连筋结构，包括：内框和外框；芯片固定在所述内框内，所述内框和所述外框之间设置有连筋，所述内框的外壁通过所述连筋与所述外框的内壁连接，所述外框的外壁与半导体封壳连接。芯片封装的过程中产生的应力可以经由连筋传递给外框，并经由外框挤压半导体封壳的内壁，进而增加外框和半导体封壳的连接牢固性，因为具有连筋使得内框在材质选择上可以优先挑选具有较大弹性系数的材料，从而避免在封装芯片的过程中，内框对芯片作用力过大导致材料翘曲或者避免元件的内部出现分层，导致加工困难良品率下降的情况出现，同时也避免了内框在选择材料时刚性过大而弹性过小导致框架报废，需要重新开模的情况。

Description

一种引线框架连筋结构

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，更具体地说，本发明涉及一种引线框架连筋结构。

背景技术

引线框架(lead frame)，简称“框架”，是半导体封装行业的必备主材，是产品元件的骨架，Q/DFN阵列式引线框架在芯片封装过程中，因各工序中的冷热变化会因为各种材料的收缩率与热膨胀系数不同生成复杂的内应力环境，如果应力释放不够好会造成材料翘曲或者元件内部分层，轻则加工困难良率下降，重则框架报废重新设计与开模，对产品良率与交期都有决定性影响。因此，有必要提出一种引线框架连筋结构，以至少部分地解决现有技术中存在的问题。

发明内容

在发明内容部分中引入了一系列简化形式的概念，这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本发明的发明内容部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。

为至少部分地解决上述问题，本发明提供了一种引线框架连筋结构，包括：内框和外框；芯片固定在所述内框内，所述内框和所述外框之间设置有连筋，所述内框的外壁通过所述连筋与所述外框的内壁连接，所述外框的外壁与半导体封壳连接。

优选的是，所述连筋包括外框连接板、过渡板和内框连接板；所述外框连接板的一端设置在所述外框上，所述内框连接板的一端与所述内框连接，所述外框连接板和所述内框连接板之间通过所述过渡板连接。

优选的是，所述过渡板的两端分别与所述外框连接板的端部和所述内框连接板的端部连接。

优选的是，所述外框连接板与所述外框呈法向设置，所述内框连接板与所述内框呈法向设置，所述过渡板设置在所述外框和所述内框之间。

优选的是，所述过渡板与所述外框连接板呈法向设置，所述过渡板与所述内框连接板呈法向设置。

优选的是，所述外框连接板和所述内框连接板位于同一轴线上对称设置，所述过渡板为V字型，所述过渡板V字型开口的方向与所述外框连接板和所述内框连接板呈法向。

优选的是，所述外框连接板和所述内框连接板均为弧形板，并且所述外框连接板和所述内框连接板的端部连接，所述外框连接板和所述内框连接板的两个外圆面相对设置构成V字型，所述过渡板设置在所述外框连接板和所述内框连接板构成的V字型的夹角处并与所述外框连接板和所述内框连接板的外圆面连接。

优选的是，所述过渡板为V字型并且所述过渡板V字型的两边分别与所述外框连接板和所述内框连接板的外圆面连接，两个所述过渡板为一组，每个所述外框连接板和所述内框连接板的外圆面上至少设置有两组所述过渡板。

优选的是，所述外框连接板包括外接段、外框中间段和内接段；所述外接段的底部与所述外框中间段的底部连接，所述外框中间段的顶部与所述内接段的顶部连接，所述内接段的底部与所述过渡板的一端连接，所述内接段和所述外框中间段之间构成第一插槽，所述外接段和所述外框中间段之间构成第二插槽，所述外框与所述第一插槽插接，半导体外壳与所述第二插槽插接；

所述内框连接板包括缓冲段、内框中间段和抵接段；所述过渡板的另一端与所述缓冲段的顶部连接，所述缓冲段的底部与所述内框中间段的底部连接，所述内框中间段的顶部与所述抵接段的顶部连接，所述抵接段的底部设置有接触点，所述抵接段通过所述接触点与所述内框内待加工的芯片抵接，所述抵接段和所述内框中间段构成第三插槽，所述内框与所述第三插槽插接。

优选的是，所述过渡板为波浪形，并且所述过渡板以所述外框连接板和所述内框连接板之间的连线为旋转轴弯曲为过渡管，所述过渡管通过交错的波浪形相啮合，所述过渡管外设置有固定套管。

相比现有技术，本发明至少包括以下有益效果：

1、本发明所述的引线框架连筋结构在内框和外框之间增加了连筋，同时将半导体封壳与外框的外壁进行连接固定，这样在芯片封装的过程中产生的应力可以经由连筋传递给外框，并经由外框挤压半导体封壳的内壁，进而增加外框和半导体封壳的连接牢固性，因为具有连筋使得内框在材质选择上可以优先挑选具有较大弹性系数的材料，从而避免在封装芯片的过程中，内框对芯片作用力过大导致材料翘曲或者避免元件的内部出现分层，导致加工困难良品率下降的情况出现，同时也避免了内框在选择材料时刚性过大而弹性过小导致框架报废，需要重新开模的情况。

本发明所述的引线框架连筋结构，本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1为原始框架的结构示意图。

图2为本发明所述的引线框架连筋结构的结构示意图。

图3为本发明第一种实施方式的结构示意图。

图4为本发明第二种实施方式的结构示意图。

图5为本发明第三种实施方式的结构示意图。

图6为本发明第四种实施方式的结构示意图。

图7为图6的局部放大图。

图8为本发明第五种实施方式的结构示意图。

图9为图8中A处的局部放大图。

图10为图8的主视图。

图11为本发明第六种实施方式的结构示意图。

图12为图11实施时的结构示意图。

图中：1内框、2外框、3连筋、31，41，51，61，71外框连接板、32，42，52，62，72过渡板、33，43，53，63，73内框连接板、711外接段、712外框中间段、713内接段、714第一插槽、715第二插槽、731缓冲段、732内框中间段、733抵接段、734接触点、735第三插槽、721过渡管、722固定套管。

具体实施方式

下面结合附图以及实施例对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不排除一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。

如图1-图12所示，本发明提供了一种引线框架连筋结构，包括：内框1和外框2；芯片固定在所述内框1内，所述内框1和所述外框2之间设置有连筋3，所述内框1的外壁通过所述连筋3与所述外框2的内壁连接，所述外框2的外壁与半导体封壳连接。

上述技术方案的工作原理：在芯片进行封装的过程中，会因为各工序中材料的收缩率与膨胀系数不同生成复杂的内应力环境，此时，芯片的边缘会挤压内框1的边缘进行应力的释放，内框1会通过拉筋3将应力释放至外框2，起到将作用在内框1上的应力进行释放的作用，应力则释放至外框2并传递给连接在其外壁的半导体封壳。

上述技术方案的有益效果：通过上述结构的设计，在内框1和外框2之间增加了连筋3，同时将半导体封壳与外框2的外壁进行连接固定，这样在芯片封装的过程中产生的应力可以经由连筋3传递给外框2，并经由外框2挤压半导体封壳的内壁，进而增加外框2和半导体封壳的连接牢固性，因为具有连筋3使得内框1在材质选择上可以优先挑选具有较大弹性系数的材料，从而避免在封装芯片的过程中，内框1对芯片作用力过大导致材料翘曲或者避免元件的内部出现分层，导致加工困难良品率下降的情况出现，同时也避免了内框1在选择材料时刚性过大而弹性过小导致框架报废，需要重新开模的情况，并且在封装完成之后长时间使用的过程中，随着应力的慢慢释放，内框1通过连筋3的回弹保持对芯片边缘的受力不变，并且在使用的过程中随着发热和冷却，连筋3可以配合内框1自适应芯片的尺寸变化，从而使封装后的半导体结构不会出现松动变形的情况。

在一个实施例中，所述连筋3包括外框连接板、过渡板和内框连接板；所述外框连接板的一端设置在所述外框2上，所述内框连接板的一端与所述内框1连接，所述外框连接板和所述内框连接板之间通过所述过渡板连接。

上述技术方案的工作原理及有益效果：通过上述结构的设计，外框连接板、过渡板和内框连接板构成一个整体，并在内框1发生形变的时候，可以经由内框连接板将应力通过过渡板传递至外框连接板，连筋3将外框2和内框1连接为一个整体，从而可以保证应力的传递。

在第一种实施方式中，所述过渡板32的两端分别与所述外框连接板31的端部和所述内框连接板33的端部连接。所述外框连接板31与所述外框2呈法向设置，所述内框连接板33，与所述内框1呈法向设置，所述过渡板32设置在所述外框2和所述内框1之间。

上述技术方案的工作原理及有益效果：通过上述结构的设计，在本实施例中，可以适用市面上大多数的半导体封装，在内框1受力之后，应力可以经由内框连接板33与内框1的连接端传递至过渡板32的一端，之后经由过渡板32的另一端传递至外框连接板31的端部，并最终释放至外框2和外框连接板31的连接端，因为外框连接板31和内框连接板33分别与外框2和内框1呈法向设置，使得外框连接板31和内框连接板33平行，此时引线框架更适合会发生平移，即应力方向与内框连接板33方向平行的芯片封装。

在第二种实施方式中，以第一种实施方式为基础，所述过渡板42与所述外框连接板41呈法向设置，所述过渡板42与所述内框连接板43呈法向设置。

上述技术方案的工作原理及有益效果：通过上述结构的设计，在本实施例中更适用于在封装中会出现大幅位移变化的芯片，外框连接板41和内框连接板43交错平行设置，使得二者在形变的时候相互之间不会受到影响，并且过渡板42垂直设置于二者之间，在内框1发生大幅变化的时候，垂直设置的过渡板42可以随着内框连接板43向任意方向移动并保持内框连接板43与外框连接板41之间的连接，同时当内框1到达极限位置的时候可以被外框连接板41的端部顶住，进而协助过渡板42在对内框1进行形变量的限定。

在第三种实施方式中，以第一种实施方式为基础，所述外框连接板51和所述内框连接板53位于同一轴线上对称设置，所述过渡板52为V字型，所述过渡板52V字型开口的方向与所述外框连接板51和所述内框连接板53呈法向。

上述技术方案的工作原理及有益效果：通过上述结构的设计，本实施例更适合形变量较大且反复的芯片的封装，当内框1的形变量较大且反复的时候，V字型的过渡板52可以给内框连接板53提供足够大的形变量，同时在封装时芯片缩小后V字型的过渡板52也可以及时提供弹力将内框1复位，保证内框1与芯片封装的牢固性。

在第四种实施方式中，所述外框连接板61和所述内框连接板63均为弧形板，并且所述外框连接板61和所述内框连接板63的端部连接，所述外框连接板61和所述内框连接板63的两个外圆面相对设置构成V字型，所述过渡板62设置在所述外框连接板61和所述内框连接板63构成的V字型的夹角处并与所述外框连接板61和所述内框连接板63的外圆面连接。所述过渡板62为V字型并且所述过渡板62V字型的两边分别与所述外框连接板61和所述内框连接板63的外圆面连接，两个所述过渡板62为一组，每个所述外框连接板61和所述内框连接板63的外圆面上至少设置有两组所述过渡板62。

上述技术方案的工作原理及有益效果：通过上述结构的设计，本实施例采用拆卸式的连筋3，外框连接板61和内框连接板63的底部采用插槽的方式进行活动连接，并且二者均为弧形板，在连接后形成向内弯曲的V字型，外框连接板61和内框连接板63安装在内框1和外框2之间，然后向V字型的内部安装过渡板62，在内框1发生形变的时候会挤压内框连接板63并使其弯曲，内框连接板63为长条状与内框1的连接为线连接，相对于前三种实施例具有更均匀的受力，并且弧形板的设计可以在不同的受力点进行不同程度的弯曲受力，弧形板的设计可以适用有较大变形量的芯片封装，同时对于不规则设计的芯片封装也可以提供足够的接触面积进行应力发散，V字型的设计可以使过渡板62卡在V字型的夹角内从而为变形和复位提供支持，多组过渡板62的设计可以配合本实施例的条形板状结构提供均匀的支撑，从而保证受力均匀。

在第五种实施方式中，所述外框连接板71包括外接段711、外框中间段712和内接段713；所述外接段711的底部与所述外框中间段712的底部连接，所述外框中间段712的顶部与所述内接段713的顶部连接，所述内接段713的底部与所述过渡板72的一端连接，所述内接段713和所述外框中间段712之间构成第一插槽714，所述外接段711和所述外框中间段712之间构成第二插槽715，所述外框2与所述第一插槽714插接，半导体外壳与所述第二插槽715插接；

所述内框连接板73包括缓冲段731、内框中间段732和抵接段733；所述过渡板72的另一端与所述缓冲段731的顶部连接，所述缓冲段731的底部与所述内框中间段732的底部连接，所述内框中间段732的顶部与所述抵接段733的顶部连接，所述抵接段733的底部设置有接触点734，所述抵接段733通过所述接触点734与所述内框1内待加工的芯片抵接，所述抵接段733和所述内框中间段732构成第三插槽735，所述内框1与所述第三插槽735插接。

上述技术方案的工作原理及有益效果：通过上述结构的设计，在本实施例中，连筋3采用外接式的安装，将第三插槽735与内框1进行插接，将第一插槽714与外框2进行插接，最后将半导体外壳和第二插槽715插接，在抵接段733的底部设置有接触点734可以用来抵住芯片防止发生翘曲，在内框1发生形变的时候，缓冲段731和内框中间段732之间构成了缓冲区，并且缓冲段731和内框中间段732之间为弧形的连接方式可以提供弹力使内框1可以保持和芯片的夹紧度。

在第六种实施方式中，以第五种实施方式为基础，所述过渡板72为波浪形，并且所述过渡板72以所述外框连接板71和所述内框连接板73之间的连线为旋转轴弯曲为过渡管721，所述过渡管721通过交错的波浪形相啮合，所述过渡管721外设置有固定套管722。

上述技术方案的工作原理及有益效果：通过上述结构的设计，本实施例中过渡板72为波浪形并弯曲成过渡管721，波浪形两端的齿相互啮合，并且在其外套有固定套管722可以增加过渡管721的承载力，过渡管721的管状结构可以在内框1变形量较大的时候通过过渡管721的端部对内框中间段732进行抵接并对缓冲区的缓冲变形量进行位置限定。

在第六种实施方式中，在进行半导体外壳封装前，可以将接触点734压在芯片的引线上，再在接触点734上设置检测装置，并通过过渡管721将检测装置与外部的警报装置进行连接，这样在封装芯片的时候便可以进行检测和预警。

上述技术方案的工作原理：通过上述结构的设计，检测装置会对芯片上的引线的温度和湿度等进行检测，并基于公式

可以实时计算出引线的锈蚀状态指数，其中，ε为芯片上的引线的锈蚀状态指数；T为引线温度的平均值；T₀为标准大气压强下冰点温度；Q为内框1内部的相对湿度；t为芯片进行封装的时间，t₀为引线封装的额定时间；M为引线上铜离子的摩尔质量；V为芯片上引线部分的体积；ρ为引线的密度；∈为引线中铜离子的物质的量；e为自然常数，通常取2.72；K为检测装置精度的乘积(通常取值为0<K<1，为考虑检测装置内部结构安装的稳定性因素设置)；ln为自然对数；

将计算出的锈蚀状态指数与额定的锈蚀状态指数值进行比较并确定锈蚀状态是否严重，当检测的锈蚀状态指数超过额定范围时，触发报警装置对操作人员进行提示。

上述技术方案的有益效果：在对芯片进行封装的过程中锈蚀状态指数会随着应力和反应的变化而变化，为了避免在封装过程中因冷热变化导致的锈蚀造成芯片发生翘曲或内部分层的现象，需要在接触点734对芯片进行定位的同时对其抵接的引线进行检测，当检测的数值超过预设值的时候会通过报警装置及时通知操作人员暂停封装，并对现行设备或封装中的芯片进行抽检，避免在芯片异常状态下进行封装从而提高整条生产线的良品率，避免不良品继续后续的加工从而提高生产效率，同时过渡管721可以用来放置检测装置和报警装置的连接线，并通过固定套管722对其进行保护和绝缘处理。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节与这里示出与描述的图例。

Claims (1)

1.一种引线框架连筋结构，其特征在于，包括：内框（1）和外框（2）；芯片固定在所述内框（1）内，所述内框（1）和所述外框（2）之间设置有连筋（3），所述内框（1）的外壁通过所述连筋（3）与所述外框（2）的内壁连接，所述外框（2）的外壁与半导体封壳连接；

所述连筋（3）包括外框连接板（51）、过渡板（52）和内框连接板（53）；所述外框连接板（51）的一端设置在所述外框（2）上，所述内框连接板（53）的一端与所述内框（1）连接，所述外框连接板（51）和所述内框连接板（53）之间通过所述过渡板（52）连接；

所述过渡板（52）的两端分别与所述外框连接板（51）的端部和所述内框连接板（53）的端部连接；

所述外框连接板（51）与所述外框（2）呈法向设置，所述内框连接板（53）与所述内框（1）呈法向设置，所述过渡板（52）设置在所述外框（2）和所述内框（1）之间；

所述外框连接板（51）和所述内框连接板（53）位于同一轴线上对称设置，所述过渡板（52）为V字型，所述过渡板（52）V字型开口的方向与所述外框连接板（51）和所述内框连接板（53）呈法向。

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