CN116364686A - 引线框架和单相模块 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了引线框架和单相模块,该引线框架,其包括在参考面上间隔分布的基岛、连杆和引脚组件,引脚组件包括第一引脚,连杆分别连接基岛和第一引脚,以使基岛、连杆和第一引脚构成一体式结构,连杆的上表面和/或下表面开设有容纳槽;本发明通过连杆增大第一引脚与基岛的距离,便于集成在单相模块内的模块布线;封装材料填充到连杆下的容纳槽内,使连杆底部处于绝缘,基岛、连杆、第一引脚和第二引脚构成一体式结构,由第一引脚和第二引脚支撑整个基岛,避免基岛塑封时溢料;由于引脚组件的至少一个引脚的自由端沿参考面凸伸在封装体的周侧,提升了引脚的可焊接面积,有效避免因传统的引脚边沿上存在爬锡不可控的风险而造成虚焊、脱焊等问题。
Description
技术领域
本发明涉及封装技术领域,尤其涉及引线框架和单相模块。
背景技术
近年来,市面上通用的电机驱动方案主要为分立方案、单相模块方案和三相模块方案。对于小功率的电机应用场合中,由于控制器的空间体积一般较小,仅可使用单相模块方案搭建整套电机驱动方案。
图1为单相模块的标准应用拓扑图,具体搭建中,为了降低电机驱动方案成本和提高稳定性能,都是要求在单相模块内部集成自举二极管(BSD:Boot Strap Diode,自举二极管)和温度检测功能。但是,单相模块主要是以PQFN(PQFN:Power Quad Flat Pack No-Lead,方形扁平无引脚功率模块)或QFN(QFN:Quad Flat Pack No-Lead,方形扁平无引脚封装)贴片封装为主,其却没有集成自举二极管和温度检测功能。需要在PQFN或QFN贴片外围加入自举二极管和温度检测模块。
并且,PQFN或QFN贴片封装引脚的侧部受限于工艺而未被电镀,其边沿上存在爬锡不可控的风险,使得电机驱动方案性能无法保证。
而且,市面上流通的QFN单相模块较大,其产品尺寸主要为QFN-7mmX7mm与QFN-8mmX9mm,尺寸做小又会产生气孔和未充填问题。
综合上述原因,致使PQFN或QFN贴片封装的单相模块无法被广泛推广应用。
因此,亟需引线框架和单相模块来解决上述问题。
发明内容
本发明的目的是提供引线框架和单相模块,其通过连杆增大了第一引脚与基岛的距离,便于集成在单相模块内的模块布线;另外,封装材料还填充到连杆下的容纳槽内,使得连杆底部处于绝缘,基岛、连杆、第一引脚和第二引脚构成一体式结构,由第一引脚和第二引脚支撑整个基岛,避免基岛塑封时溢料风险;再有,由于引脚组件中的至少一个引脚的自由端沿参考面凸伸在封装体的周侧,提升了引脚的可焊接面积,无需借助引脚侧部进行爬锡即可实现稳定焊接,有效避免因传统的引脚边沿上存在爬锡不可控的风险而造成虚焊、脱焊等问题。
为了实现上述目的,本发明公开了一种引线框架,其包括在参考面上间隔分布的基岛、连杆和引脚组件,所述引脚组件包括第一引脚,所述连杆分别连接所述基岛和第一引脚,以使所述基岛、连杆和第一引脚构成一体式结构,所述连杆的上表面和/或下表面开设有容纳槽。
较佳地,所述引脚组件还包括第二引脚和/或第三引脚,所述第二引脚的一端连接所述基岛,所述第三引脚孤立在所述基岛的周侧。
较佳地,所述第一引脚、第二引脚和第三引脚分别分布在所述基岛的周侧。
较佳地,所述第一引脚/第二引脚/第三引脚沿所述参考面的X方向或Y方向指向所述基岛。
较佳地,所述第一引脚/第二引脚/第三引脚的引脚形状为直角形、鸥翼形或J形。
较佳地,所述基岛、连杆、第一引脚、第二引脚和第三引脚的上表面、下表面均呈齐平设置,所述引线框架的厚度大于或等于0.2毫米。
较佳地,通过半蚀刻工艺、冲切工艺、机械研磨工艺或激光工艺,在所述连杆的上表面和/或下表面形成所述容纳槽。
相应地,本发明还公开了一种单相模块,其包括半导体元件、封装材料和如上所述的引线框架,所述半导体元件安装在基岛上,所述封装材料填充所述半导体元件、引线框架、连杆和连杆上的容纳槽,以将所述半导体元件和基岛共同封装于封装体内,所述引线框架的底面与所述封装体的底面持平,且所述引线框架的底面暴露在所述封装体外,所述引脚组件中的至少一个引脚的自由端沿参考面凸伸在所述封装体的周侧。
较佳地,所述引脚组件中的至少一个引脚的自由端沿参考面凸伸在所述封装体的周侧的长度大于或等于0.25毫米。
较佳地,所述半导体元件内部集成有自举二极管和温度检测模块。
与现有技术相比,本发明的第一引脚通过连杆连接基岛,以使基岛、连杆和第一引脚构成一体式结构,连杆的上表面和/或下表面开设有容纳槽,且引脚组件中的至少一个引脚的自由端沿参考面凸伸在封装体的周侧,一方面,其通过连杆增大了第一引脚与基岛的距离,便于集成在单相模块内的模块布线;另一方面,封装材料还填充到连杆下的容纳槽内,使得连杆底部处于绝缘,基岛、连杆、第一引脚和第二引脚构成一体式结构,由第一引脚和第二引脚支撑整个基岛,避免基岛塑封时溢料风险另一方面,封装材料还填充到连杆上的容纳槽内,以增强了基岛、连杆和第一引脚构成一体式结构的稳定性,从而提升第一引脚的支撑强度,避免因第一引脚的支撑强度不足而造成虚焊、脱落;再一方面,由于引脚组件中的至少一个引脚的自由端沿参考面凸伸在封装体的周侧,提升了引脚的可焊接面积,无需借助引脚侧部进行爬锡即可实现稳定焊接,有效避免因传统的引脚边沿上存在爬锡不可控的风险而造成虚焊、脱焊等问题。
附图说明
图1是现有技术的单相模块的标准应用拓扑图;
图2是本发明的单相模块的结构示意图;
图3是图2的仰视图;
图4是图2的分解示意图;
图5是本发明的引线框架的结构示意图;
图6是本发明的基岛、连杆和第一引脚的位置关系示意图;
图7是本发明的引线框架与外框的位置关系示意图;
图8是本发明的引线框架的一种应用方案的结构示意图;
图9是本发明的单相模块的一种应用方案的电路图;
图10是本发明的单相模块的一种应用方案的引脚排列图。
具体实施方式
为详细说明本发明的技术内容、构造特征、所实现目的及效果,以下结合实施方式并配合附图详予说明。
请参阅图2-图7所示,本实施例的单相模块100包括半导体元件、封装材料和引线框架20,该引线框架20包括在参考面上间隔分布的基岛21、连杆22和引脚组件。
可以理解的是,这里的参考面为水平面,另外,引线框架20的材质为诸如金属铜等高导电率的金属。这里的半导体元件包括但不限于功率芯片和半桥驱动芯片。
该引脚组件包括第一引脚23,连杆22分别连接基岛21和第一引脚23,以使基岛21、连杆22和第一引脚23构成一体式结构,连杆22的上表面和/或下表面开设有容纳槽221。具体地,本实施例仅在连杆22的下表面开设容纳槽221,假设连杆22连接基岛21和第一引脚23的方向为其长度方向,则优选地,沿连杆22下表面的宽度方向贯穿连杆22,以在连杆22的下表面形成该容纳槽221(即保留连杆22上表面对应容纳槽221的部分)。一般情况下,
进一步地,该容纳槽221位于连杆22下表面的中部位置。此时,连杆22形成类似拱桥的形状,形成供封装材料填充的空间,这里的封装材料主要为树脂。封装材料填充在容纳槽221内,固化后为连杆22提供稳固支撑。当然,该容纳槽221位于连杆22下表面的全部位置,此时相当于将连杆22做得比基岛21、第一引脚23的厚度更小.
优选地,通过半蚀刻工艺、冲切工艺、机械研磨工艺或激光工艺,在连杆22的上表面和/或下表面形成容纳槽221,以简化容纳槽221的制作工艺。
该半导体元件通过焊接、贴片等方式安装在基岛21上,封装材料填充半导体元件、引线框架20、连杆22和连杆22上的容纳槽221,以将半导体元件和基岛21共同封装于封装体10内。这里的封装体10指封装材料固化后所形成的结构,一般为矩形。
引线框架20的底面与封装体10的底面持平,且引线框架20的底面暴露在封装体10外,引脚组件中的至少一个引脚的自由端沿参考面凸伸在封装体10的周侧。
可以理解的是,通过上述设置,在使得第一引脚23获得与基岛21更大的距离后,还能通过构成的一体式结构和填充在连杆22的容纳槽221内的封装材料,以大大加强第一引脚23的支撑强度。
较佳地,该引脚组件还包括第二引脚24和第三引脚25,第二引脚24的一端连接基岛21,第三引脚25孤立在基岛21的周侧。
较佳地,该第一引脚23、第二引脚24和第三引脚25分别分布在基岛21的周侧。
较佳地,该第一引脚23/第二引脚24/第三引脚25沿参考面的X方向或Y方向指向基岛21。以封装体10为矩形为例,此时,第一引脚23/第二引脚24/第三引脚25沿封装体10的长边/短边外露在封装体10周侧。通过统一引脚的外露方向,以便于对单相模块100的引脚规划。
较佳地,该第一引脚23/第二引脚24/第三引脚25的引脚形状包括但不限于直角形、鸥翼形或J形,不同引脚的引脚形状可以根据实际需求进行设定,故无需统一所有引脚的形状,从而使得适应性更强。
较佳地,该基岛21、连杆22、第一引脚23、第二引脚24和第三引脚25的上表面、下表面均呈齐平设置,引线框架20的厚度大于或等于0.2毫米,以保证引线框架20的强度。
可以理解的是,本实施例以引线框架20同时具有第一引脚23、第二引脚24和第三引脚25为例进行说明,实际设计中,引线框架20可不具有第二引脚24,或不具有第三引脚25。另外,引线框架20内的基岛21、第一引脚23、第二引脚24和第三引脚25的数量可以根据实际需求进行灵活设定。
较佳地,引脚组件中的至少一个引脚的自由端沿参考面凸伸在封装体10的周侧的长度大于或等于0.25毫米,以确保引脚是微外露在封装体10外的,避免因引脚露出不够而无法起到辅助焊接的作用。
较佳地,半导体元件内部集成有自举二极管和温度检测模块,以实现对单相模块100的内部温度进行实时监控。
请参阅图8-图10所示,其示出了本实施例的单相模块100的一种应用方案,其中,基岛21a、基岛21a均用于焊接功率芯片,基岛21c用于焊接驱动芯片。基岛21a与连杆22、第一引脚23、第二引脚24构成一体式结构,使得整个基岛21a的两侧都具有支撑点(即第一引脚23、第二引脚24均作为基岛21a的支撑点),有效防止溢胶风险。另外,电路上,外部自举电容可直接连接第一引脚23和第三引脚25,无需进行额外绕线。
本实施例的单相模块100内部集成的功率芯片可以是MOSFET、IGBT、SiC。以图9和图10中的MOSFET举例说明本实施例的单相模块100的一种应用方案:
图9为类型为aiPQFN的单相模块100内部逻辑电路,如图10所示,除了模块内部集成MOSFET以外,还集成了驱动芯片。驱动芯片内部又集成了自举二极管和温度检测功能。
图10给出了aiPQFN的单相模块100的引脚排列,其引脚定义如下表所述:
请参阅图2-图7所述,下面对单相模块100的封装过程进行详细描述:
S100:将设计好的引线框架20放置印刷机中;
S200:通过钢网在引线框架20的焊盘区域印刷焊料;
S300:将功率芯片、半桥驱动芯片放置在相应焊盘区域上;
S400:通过真空回流炉,将功率芯片、半桥驱动芯片焊接在引线框架20上;
S500:焊接固化后,对引线框架20进行清洗以去除残留物,用金线、合金线或铜线将功率芯片、半桥驱动芯片分别键合连接至引线框架20的相应位置;
S600:采用环氧树脂将引线框架20进行模压塑封;
S700:模压塑封后的产品电镀,为焊盘区域上镀锡,方便后续上板应用;
S800:将产品切断分离成单颗产品;
S900:电性测试和激光打标后包装出货。
传统QFN实现工艺需要在步骤S600前增加引线框架20背面贴附胶膜,步骤S600后需要去除掉胶膜,然后再去进行步骤S700。传统的切断分离方式采用切割轮切割,其具有切割速度慢、切割轮损耗较快、设备贵、成本高等缺点。
本实施例通过冲压工艺对产品进行切断分离。具体地,切断分离前的引线框架20如图7所示,其各个引脚连接在外框26上,该外框26为蚀刻得到外框26时所保留的辅助结构,避免外框26的部件因缺乏结构支撑而分离。本实施例在执行步骤S800使,通过冲压设备对产品进行冲压,以将引线框架20的外框26和引脚自由端的多余部分通过冲压的方式去除以获得图5所示的引线框架20,冲压的精度可控,能够准确冲切获得需要的引脚外露尺寸。
值得注意的是,本发明的单相模块100除了具备如上描述的引线框架20外,该引线框架还可以包括更多基岛21,其余基岛21可以与第一引脚23、第二引脚24和第三引脚25中的一者或多者的组合进行灵活设置,以丰富单相模块100的内部结构。
结合图2-图10,本发明的第一引脚23通过连杆22连接基岛21,以使基岛21、连杆22和第一引脚23构成一体式结构,第一引脚23的上表面和/或下表面开设有容纳槽221,且引脚组件中的至少一个引脚的自由端沿参考面凸伸在封装体10的周侧,一方面,其通过连杆22增大了第一引脚23与基岛21的距离,便于集成在单相模块100内的模块布线;另一方面,封装材料还填充到连杆22下的容纳槽内,使得连杆22底部处于绝缘,基岛21、连杆22、第一引脚23和第二引脚24构成一体式结构,由第一引脚23和第二引脚24支撑整个基岛21,避免基岛21塑封时溢料风险另一方面,封装材料还填充到连杆22上的容纳槽221内,以增强了基岛21、连杆22和第一引脚23构成一体式结构的稳定性,从而提升第一引脚23的支撑强度,避免因第一引脚23的支撑强度不足而造成虚焊、脱落;再一方面,由于引脚组件中的至少一个引脚的自由端沿参考面凸伸在封装体10的周侧,提升了引脚的可焊接面积,无需借助引脚侧部进行爬锡即可实现稳定焊接,有效避免因传统的引脚边沿上存在爬锡不可控的风险而造成虚焊、脱焊等问题
以上所揭露的仅为本发明的优选实施例而已,当然不能以此来限定本发明之权利范围,因此依本发明申请专利范围所作的等同变化,仍属本发明所涵盖的范围。
Claims (10)
1.一种引线框架,其特征在于:包括在参考面上间隔分布的基岛、连杆和引脚组件,所述引脚组件包括第一引脚,所述连杆分别连接所述基岛和第一引脚,以使所述基岛、连杆和第一引脚构成一体式结构,所述连杆的上表面和/或下表面开设有容纳槽。
2.如权利要求1所述的引线框架,其特征在于:所述引脚组件还包括第二引脚和/或第三引脚,所述第二引脚的一端连接所述基岛,所述第三引脚孤立在所述基岛的周侧。
3.如权利要求2所述的引线框架,其特征在于:所述第一引脚、第二引脚和第三引脚分别分布在所述基岛的周侧。
4.如权利要求2所述的引线框架,其特征在于:所述第一引脚/第二引脚/第三引脚沿所述参考面的X方向或Y方向指向所述基岛。
5.如权利要求2所述的引线框架,其特征在于:所述第一引脚/第二引脚/第三引脚的引脚形状为直角形、鸥翼形或J形。
6.如权利要求2所述的引线框架,其特征在于:所述基岛、连杆、第一引脚、第二引脚和第三引脚的上表面、下表面均呈齐平设置,所述引线框架的厚度大于或等于0.2毫米。
7.如权利要求1所述的引线框架,其特征在于:通过半蚀刻工艺、冲切工艺、机械研磨工艺或激光工艺,在所述连杆的上表面和/或下表面形成所述容纳槽。
8.一种单相模块,其特征在于:包括半导体元件、封装材料和如权利要求1-7中任一项所述的引线框架,所述半导体元件安装在基岛上,所述封装材料填充所述半导体元件、引线框架、连杆和连杆上的容纳槽,以将所述半导体元件和基岛共同封装于封装体内,所述引线框架的底面与所述封装体的底面持平,且所述引线框架的底面暴露在所述封装体外,所述引脚组件中的至少一个引脚的自由端沿参考面凸伸在所述封装体的周侧。
9.如权利要求8所述的单相模块,其特征在于:所述引脚组件中的至少一个引脚的自由端沿参考面凸伸在所述封装体的周侧的长度大于或等于0.25毫米。
10.如权利要求8所述的单相模块,其特征在于:所述半导体元件内部集成有自举二极管和温度检测模块。
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2023
- 2023-04-03 CN CN202310368997.5A patent/CN116364686A/zh active Pending
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