CN204067374U - 一种大功率大电流二极管封装结构 - Google Patents

一种大功率大电流二极管封装结构 Download PDF

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Abstract

本实用新型涉及一种大功率大电流二极管封装结构，包括二极管芯片，其特征是：所述二极管芯片上部压设有扁平方头，扁平方头连接有左框架，二极管芯片下部设有右框架，左框架、二极管芯片和右框架安装于透明环氧树脂基板内，左框架和右框架末端分别一体连接设有伸出透明环氧树脂基板的平脚，平脚的厚度为0.12mm，透明环氧树脂基板的高度为1.0mm。本实用新型的有益效果是：产品框架上打破原有常规0.2mm厚度以上的致式，采用超薄式0.12mm厚度低应力纯铜框架，矩阵式新型设计，铜带高温性能好，与锡膏焊料粘接性好，耐高温，匹配性好，收缩率小且尺寸稳定，0.12mm厚度已经满足导电导热性能，且强度好，延展及表面平滑性良好，易于电镀。

Description

一种大功率大电流二极管封装结构
（一）        技术领域
    本实用新型涉及一种电子元器件，特别涉及一种大功率大电流二极管封装结构。
（二）        背景技术
电子封装技术是一个非常重要的关键环节，它不仅关系到电路性能可靠性和稳定性，而且对电路的电性能和热性能，以及整机的小型化和集成化，均有重要的作用。封装体是电子元器件外缘，主要功能是为芯片信号的输入和输出提供互连；封装的保护功能很直观，封装体保护芯片表面以及连接引线等，使电器或物理等方面相当柔嫩的芯片免受外力损坏及外部环境的影响。芯片在运行过程中会自行产生热量，而过高的温度会缩短芯片的寿命并导致芯片的损坏，因此，芯片的散热问题就显得非常的重要，我们可以通过封装，增加芯片的散热途径,提高其散热能力。同时，封装可以使芯片的热膨胀系数与基板的热膨胀系数相匹配，并与外界环境相隔离。这样就能缓解由于热等外部环境的变化而产生的应力以及由于芯片自发热而产生的应力，从而可以防止芯片损坏失效。
目前，市场上现有的SMA系列基本是普通封装类型，有打扁引线式SMA封装，上下单片式SMA封装，外形尺寸基本没有做出改进和变型，甚至内部结构的封装仍旧沿用比较传统的引线钉头或者凸点接触焊接形式；局限于外形尺寸和内部结构，芯片封装尺寸大小不断受限，按照原有设计芯片尺寸仅能封到50多Mil，若需要继续大芯片封装，只能不断增加产品本体外形尺寸，随即SMB/SMC进而出现，虽然满足客户端的使用要求，但体积、高度等外形的弊端和体型较大、高度无法减薄，致使散热性不好匹配；相应封装以后在固化交流交联过程中的热收缩及热膨胀系数、热导率、弹性模量和成本等变得不易控制。
（三）        发明内容
    本实用新型为了弥补现有技术的不足，提供了一种耐高温、匹配性好、收缩率小、尺寸稳定、强度高、延展及表面平滑性好、易于电镀、封装尺寸范围广的大功率大电流二极管封装结构。
本实用新型是通过如下技术方案实现的： 
一种大功率大电流二极管封装结构，包括二极管芯片，其特征是：所述二极管芯片上部压设有扁平方头，扁平方头连接有左框架，二极管芯片下部设有右框架，左框架、二极管芯片和右框架安装于透明环氧树脂基板内，左框架和右框架末端分别一体连接设有伸出透明环氧树脂基板的平脚，平脚的厚度为0.12mm，透明环氧树脂基板的高度为1.0mm。
所述扁平方头与二极管芯片之间用锡膏焊料焊接。
所述平脚的宽度为1.30～1.60mm，透明环氧树脂基板的宽度为2.40～2.60mm，长度为4.06～4.60mm。
本实用新型的有益效果是：产品框架上打破原有常规0.2mm厚度以上的致式，采用超薄式0.12mm厚度低应力纯铜框架，矩阵式新型设计，铜带高温性能好，与锡膏焊料粘接性好，耐高温，匹配性好，收缩率小且尺寸稳定，0.12mm厚度已经满足导电导热性能，且强度好，延展及表面平滑性良好，易于电镀。 
（四）        附图说明
下面结合附图对本实用新型作进一步的说明。
附图1为本实用新型的内部结构示意图；
附图2为本实用新型的俯视结构示意图；
附图3为本实用新型的侧视结构示意图；
附图4为本实用新型的主视结构示意图；
附图5为本实用新型的仰视结构示意图；
图中，1二极管芯片，2扁平方头，3左框架，4右框架，5透明环氧树脂基板，6平脚。
（五）        具体实施方式
附图为本实用新型的一种具体实施例。该实施例包括二极管芯片1，二极管芯片1上部压设有扁平方头2，扁平方头2连接有左框架3，二极管芯片1下部设有右框架4，左框架3、二极管芯片1和右框架4安装于透明环氧树脂基板5内，左框架3和右框架4末端分别一体连接设有伸出透明环氧树脂基板5的平脚6，平脚6的厚度为0.12mm，透明环氧树脂基板5的高度为1.0mm。扁平方头2与二极管芯片1之间用锡膏焊料焊接。平脚6的宽度为1.30～1.60mm，透明环氧树脂基板5宽度为2.40～2.60mm，长度为4.06～4.60mm。
采用本实用新型的一种大功率大电流二极管封装结构，采用本体高度为1.0mm的封装工艺；SMAF1.0使用平脚6底面内引出左框架3和右框架4设计，采用扁平方头2压二极管芯片1设计，在压弯过程中有效控制二极管芯片1焊接面积，设计出焊接应力余量，采用免清洗锡膏焊料，自身方头扁平式框架焊盘加锡膏焊料对二极管芯片1本身有拉正、定位作用，免除了在焊接中出现漂移、偏位弊端；而且在打弯设计中锡膏和扁平方头2已经起到了传统凸点的效应，满足了焊接条件的要求；产品框架上打破原有常规0.2mm厚度以上的致式，采用超薄式0.12mm厚度低应力纯铜框架，矩阵式新型设计，铜带高温性能好，与锡膏焊料粘接性好，耐高温，匹配性好，收缩率小且尺寸稳定，0.12mm厚度已经满足导电导热性能，且强度好，延展及表面平滑性良好，易于电镀。
采用本实用新型的一种大功率大电流二极管封装结构，（1）、采用低应力粘片材料：几乎所有的高性能电子产品都要使用热膨胀系数接近 Si 的陶瓷材料基板。但是,环氧封装仍然是今后封装的主流。今后的粘片材料仍以锡膏焊料为主,虽然它与硅芯片之间的热膨胀系数有一定差别,焊接硬化后,芯片易受应力,因此,必须降低焊料的弹性,控制锡膏焊料粉末粒度，以期减小应力。另外,还要降低锡膏焊料的吸湿性,提高粘结性,改善耐热性,防止封装后再流焊时发生裂变。（2）、采用低应力模压树脂：模压成型时,芯片中存在两种应力,一是树脂化学反应的收缩应力,二是与硅芯片与框架之间膨胀系数差引起的热应力或残留应力,因而导致封装裂缝、必须降低模压树脂的应力,提高与芯片的粘结力。现在主要用以下两种方法控制：1、增加低应力调合剂,降低弹性；2、增加填充剂,降低框架膨胀率。（3）、特色的矩阵式料片设计：SMAF1.0采用多排矩阵式引线框架，该引线框架以高密度化、低重量化为目标，开发了12行矩阵式引线框架，这种设计方案极大限度提高了框架材料利用率；改变塑封料流道的注塑方式，有效降低单位塑封料的使用，提高塑封料的利用率并降低生产成本；封装单元内部结构设计：内引脚及散热片上开通孔增强塑封料与框架表面的结合力，提高产品可靠性。与传统料片框架成本减少33%，人工下降20%，焊接产能提升260%，压模一次成型产能提高200%，平均每K成本下降66%。（4）、芯片贴装、塑封工艺：用芯片锡膏焊料粘胶针转移式的工艺过程如下：将芯片锡膏焊料放置于锡膏盘内，设计大数量芯片吸盘并将吸盘置于底板固定位置处，将矩阵式框架排布至框架定位板，然后用自动拾片机（机械手）将锡膏焊料转移至框架定位板芯片贴装焊盘位置处，随后机械手将芯片精确地放置到芯片焊盘的粘结剂上面。对于大芯片，误差<25 微米，角误差<0.3°。对 15 到 30 微米厚的粘结剂，压力在 5N/cm2。 芯片放置不当，会产生一系列问题：如空洞造成高应力；锡膏焊料在引脚上造成搭桥现象，引起内连接问题；锡膏焊料偏位，使得一边引应力大，一边引线应力小，因此为了找准芯片位置，进一步提高生产能力，降低前期良率损失，采用底板定位、芯片吸盘、框架定位板精定位设计，有效降低成品率下降。
采用本实用新型的一种大功率大电流二极管封装结构，SMAF1.0封装比传统SMA封装本体厚度尺寸减薄1.4～1.5mm，随着SMT贴装技术的发展，客户应用端不断为了缩小PCB板的体积，进而缩小各种系统及电子分离器件的体积，SMAF1.0体现出了轻、薄、短、小的外形特色设计，它体积小，贴装平脚设计，可焊接、安装和修理更换，高度小，易于贴装，电性能和散热性好，焊接封装失效率低，是实现和替代同类产品、实现高密度化、微型化安装较为理想的新封装形式、完全满足了贴装要求的需要。
采用本实用新型的一种大功率大电流二极管封装结构，SMAF1.0可封装芯片尺寸小到30mil，大至72mil；涉及GPP和SKY尺寸范围内全系列芯片，无论STD、HER、FR、SF,还是低VF，大电流SKY，均在设计范围之内。随着电子封装技术继续朝着超小型的方向发展，出现了与芯片尺寸大小相同的超小型封装形式，低成本、高质量、短交货期、外形尺寸符合国际标准也是小型化的必须条件。SMAF1.0适应高发热,由于客户端需求的功耗愈来愈大,封装的热阻也会因为尺寸的缩小而增大,电子机器的使用环境复杂,从空调环境、家庭环境、地下环境到强烈爆炸环境等,因而必须适应高温条件,解决封装的散热,保证长期工作的稳定性和可靠性。SMAF1.0以其小型化、薄型化封装,提高Ｔj温度、扁平贴装引脚内部引出的封装方式都是为了提高封装的散热性能。 

Claims (3)

1.一种大功率大电流二极管封装结构，包括二极管芯片（1），其特征是：所述二极管芯片（1）上部压设有扁平方头（2），扁平方头（2）连接有左框架（3），二极管芯片（1）下部设有右框架（4），左框架（3）、二极管芯片（1）和右框架（4）安装于透明环氧树脂基板（5）内，左框架（3）和右框架（4）末端分别一体连接设有伸出透明环氧树脂基板（5）的平脚（6），平脚（6）的厚度为0.12mm，透明环氧树脂基板（5）的高度为1.0mm。
2.根据权利要求1所述的一种大功率大电流二极管封装结构，其特征是：所述扁平方头（2）与二极管芯片（1）之间用锡膏焊料焊接。
3.根据权利要求1所述的一种大功率大电流二极管封装结构，其特征是：所述平脚（6）的宽度为1.30～1.60mm，透明环氧树脂基板（5）宽度为2.40～2.60mm，长度为4.06～4.60mm。
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