CN204946889U - 一种封装框架结构 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开了一种封装框架结构，包括：包括框架本体、芯片、金属片，所述框架本体包括载体、切线槽，所述载体用来安放芯片，所述芯片下方与载体固定连接，所述芯片上方与金属片固定连接，所述框架本体上的载体周围部分是切线槽，所述切线槽上与金属片之间设置有L脚。本实用新型在框架本体上设置了L脚，L脚起到支撑控制的作用，将芯片上方的金属片顶起，增大竖直方向上的击穿电压，防止金属片与框架本体之间的距离过小从而使得两者间的击穿电压过小，容易短路损毁的问题，从而提高电绝缘性，增加框架机构的稳定性和安全性。使得产品更加可靠安全。

Description

一种封装框架结构
技术领域
本实用新型涉及半导体封装领域，尤其涉及一种高击穿电压的封装框架结构。
背景技术
集成电路(IC)产品由芯片、引线和引线框架、粘接材料、封装材料等几大部分构成。其中，引线框架的主要功能是为芯片提供机械支撑载体，并作为导电介质连接IC外部电路，传送电信号，以及与封装材料一起，向外散发芯片工作时产生的热量，成为IC中极为关键的零部件。
电介质在足够强的电场作用下将失去其介电性能成为导体,称为电介质击穿,所对应的电压称为击穿电压。电介质击穿时的电场强度叫击穿场强。不同电介质在相同温度下,其击穿场强不同。由U1-U2＝Ed知,决定电容器的击穿电压的是击穿场强E和两极板的距离d。击穿场强通常又称为电介质的介电强度。在半导体封装领域，比如在竖直方向金属片与其下方的框架之间，水平方向芯片与芯片之间就形成了一个类似的电容器结构。所述金属片一般通过助焊剂与芯片焊接，同时金属片又与引脚电性连接，金属片实际上起到替代打线的作用。
如果对这一个类似的电容器结构控制不好，使得击穿电压过低，就很容易使得芯片被击穿，造成短路、器件损毁的严重后果。
现有技术中已有这方面的研究，如专利CN201420101959.X集成电路的双基岛引脚引线框结构，包括基板上设有基岛及引线框单元，所述基岛上设有芯片，所述芯片设有7个引线管脚，基岛之间的间隙距离为0.5mm，引线管脚与基岛之间间隙距离为0.4mm；引线框单元8个为一列，分成若干列设置在所述基板上。该专利解决了在水平方向上微小间距电压击穿空气放电现象，克服传统SOP双基岛封装对微小间距电压击穿空气放电的不足。
但是现有技术中并没有对竖直方向上金属片与框架之间的击穿电压进行研究。竖直方向上仍然存在击穿电压低，安全性差，产品稳定性不高的问题。
发明内容
为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种电绝缘性好，安全性和稳定性高的封装框架结构，包括：包括框架本体、芯片2、金属片3，所述框架本体包括载体4、切线槽5，所述载体4用来安放芯片2，所述芯片2下方与载体4固定连接，所述芯片2上方与金属片3固定连接，所述框架本体上的载体4周围部分是切线槽5，所述切线槽5上与金属片3之间设置有L脚6,所述L脚6顶部与金属片3相抵。
优选地，所述L脚6为铝、铜、铝合金、铜合金材料中一种。
优选地，所述框架本体至少在三个边角处固定连接有L脚6。
进一步优选地，所述L脚6包括竖直部62和上水平部61，所述上水平部61下方固定连接竖直部62。
非限制性的，所述上水平部61为上大下小的圆台型或者长方体。
优选地，所述竖直部62下方还固定连接下水平部63，所述下水平部63为上小下大的圆台型或者长方体，下水平部63与切线槽5固定连接。
进一步，所述封装框架机构还包括设置于框架本体中央部分的切线槽5上的L脚6。
优选地，所述L脚6通过热压焊、超声焊、金丝焊中的一种焊接到切线槽5上。
本实用新型的封装技术与现有技术相比具有以下有益的技术效果：在本实用新型中，在框架本体上设置了L脚6，L脚6起到支撑控制的作用，将芯片2上方的金属片3顶起，防止金属片3与框架本体之间的距离过小从而使得两者间的击穿电压过小，容易短路损毁的问题，使得产品更加可靠安全。
所述L脚6设置于框架本体的边缘处，不影响芯片2的正常封装，并且能有效控制高度。
所述L脚6的上水平部61为上大小小的圆台型或者长方体，增大L脚6与金属片3的接触面积能够承受较大支撑重量，防止应力集中，从而减少损坏概率，提高产品的稳定性。
附图说明
图1是一种封装框架的侧视图；
图2是一种封装框架的正视图；
图3是L脚的一种实现形式的结构示意图；
框架本体、芯片2、金属片3、载体4、切线槽5、L脚6、上水平部61、竖直部62、下水平部63。
具体实施方式
以下结合附图和实施例，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用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1、图2所示，一种封装框架结构，包括框架本体、芯片2、金属片3，所述框架本体包括载体4、切线槽5，所述载体4用来安放芯片2，所述芯片2下方与载体4固定连接，所述芯片2上方与金属片3固定连接，所述框架本体上的载体4周围部分是切线槽5，所述切线槽5焊接有L脚6，所述L脚6顶端与金属片3相抵。
优选地，所述框架本体为铜板或者铝板。本实施例中的框架本体的尺寸为100*180mils，但是并不限定框架的尺寸。
进一步优选的，所述框架本体是通过例如将铜以及钼等的异种金属进行层叠加工而形成的，或者是通过使铜以及钨等的异种金属的粉末混合固化的粉末冶金法而形成的。
所述金属片3优选为为铜片或者银片或铝片。
所述框架为方框结如图2所示，所述框架为方框结构。所述框架本体上的载体4周围部分是切线槽5。所述载体4为框架本体上的方形的凹部，所述载体4也可以叫做基岛，所述框架本体上有若干个载体4，所述载体4对齐排列，本实施例的框架本体上有24个载体4，本实用新型并不限定载体4的数量。
框架本体1即引线框架，金属片3与框架本体1或者引线框架的引脚电性连接。
半导体芯片2由碳化硅(SiC)构成，但也可以由氮化镓(GaN)、硅(Si)等构成。
芯片2例如是采用氮化镓的高输出功率晶体管(GaN-HEMT)等的功率半导体芯片2，搭载在框架本体的载体4上。此外，虽然如图2所示，在涉及实施例的框架中搭载有24个半导体芯片2，但是并不限定半导体芯片2的数量。另外，被搭载的半导体芯片2不限于功率半导体。
所述载体4与芯片2焊接，具体焊接时通过添加助焊剂，再采用回流焊工艺将载体4与芯片2焊接。芯片2与载体4之间先填充一个助焊剂层，在回流焊后助焊剂层会消失。
所述芯片2与其上方金属片3通过添加助焊剂，再采用回流焊工艺将芯片2与其上方的金属片3焊接。芯片2与金属片3之间先填充一个助焊剂层，在回流焊后助焊剂层会消失。
如图2所示，所述L脚6位于框架本体1的四个边角处。所述框架本体至少在三个边角处焊接有L脚6。
所述L脚6为铝、铜、铝合金材料中一种。
如图3所示，所述L脚6包括竖直部62和上水平部61，所述上水平部61下方固定连接上水平部61，可以是上水平部61与竖直部62焊接，或者L脚6可以将竖直部62与上水平部61做成一体的，用同一个模具加工成型。所述上水平部61与其上方的金属片3焊接。
进一步优选地，所述上水平部61为上大下小的圆台型或者长方体。
圆台结构或者长方体能够减小金属片3与L脚6的接触处的应力集中，从而将L脚6的尺寸做的更小，节省成本，同时提高结构强度。
所述L脚6还包括竖直部62下方固定连接下水平部63，所述下水平部63为上小下大的圆台型，下水平部63与切线槽5固定连接。
还包括设置于框架本体中央部分的L脚6，所述L脚6与框架中央部分的切线槽5焊接。
所述L脚6至少分布在三个边角上。三个边角就能保证至少撑起金属片3，保证金属片3与框架本体之间保持一定距离，使得金属片3与框架之间有较高、稳定的击穿电压。
有时金属片3较大，需要用较多的L脚6进行支撑，可以保证金属片3与框架本体之间每一处的距离基本保持一致，优选地，L脚6焊接在所述方形框架本体的4个顶角以及上下左右4个条边的中间位置。
优选地，所述L脚6高度为100-1000nm。优选为100nm，500nm,800nm,1000nm。
优选地，所述L脚6与切线槽5焊接部分的最外侧距离框架边缘2mils。
芯片2底部加热融合一层合金层，所述金属层与载体4连接，所述合金为铝合金、铜合金、钛合金中一种。
所述合金材料涂覆于载体4表面，并将芯片2安放在能够形成合金层的材料表面，然后加温形成合金层。所述合金层的熔点应当低于所述金属层的熔点。加温的温度设置在高于合金层的熔点但是低于金属层的熔点，
所述合金层的熔点低于所述金属层的熔点。所述合金层能增加载体4和芯片2结合的紧密程度。在降温之后，可以在接触面处形成以合金层为介质的良好接触。
所述封装框架结构的制作方法如下:
第一步骤：先将框架本体以及载体4部分制作好，可以采用冲制方法、化学蚀刻、激光蚀刻等技术。
第二步骤：通过减薄机、划片机以及清洗机将晶圆厚度减薄后切割成芯片2，并通过粘片机将芯片2用粘片胶粘贴到框架的载体4上；然后进行前固化，通过烘烤箱将粘片胶烘干，固定芯片2。
第三步骤：通过模具冲压以及焊接方法将L脚6制作完成。并通过超声焊、热压焊、金丝焊中的一种焊接到切线槽5上，所述L脚6焊接在框架本体的边缘处。优选为四个边角或者四个边角加上四条边的中间位置或者四个边角加上四条边中间位置再加上框架本体的中间位置。
第四步骤：所述芯片2与其上方金属片3通过添加助焊剂，再采用回流焊工艺将芯片2与其上方的金属片3焊接。
所述第三步骤可以和第四步骤顺序可以互换，并不做严格限制。
本实用新型的封装技术与现有技术相比具有以下有益的技术效果：在本实用新型中，在框架本体上设置了L脚6，L脚6起到支撑控制的作用，将芯片2上方的金属片3顶起，增大竖直方向上的击穿电压，防止金属片3与框架本体之间的距离过小从而使得两者间的击穿电压过小，容易短路损毁的问题，从而提高电绝缘性，增加框架机构的稳定性和安全性。使得产品更加可靠安全。
上述说明示出并描述了本发明的优选实施例，如前所述，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述发明构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。

Claims (8)

1.一种封装框架结构，包括框架本体（1）、芯片（2）、金属片（3），所述框架本体（1）包括载体（4）、切线槽（5），所述载体（4）用来安放芯片（2），所述芯片（2）下方与载体（4）固定连接，所述芯片（2）上方与金属片（3）固定连接，所述框架本体（1）上的载体（4）周围部分是切线槽（5），其特征在于：所述切线槽（5）上与金属片（3）之间设置有L脚（6），所述L脚（6）顶部与金属片（3）相抵。
2.如权利要求1所述的一种封装框架结构，其特征在于：所述L脚（6）为铝、铜、铝合金、铜合金材料中一种。
3.如权利要求1所述的一种封装框架结构，其特征在于：所述框架本体（1）至少在三个边角处固定连接有L脚（6）。
4.如权利要求1所述的一种封装框架结构，其特征在于：所述L脚（6）包括竖直部（62）和上水平部（61），所述上水平部（61）下方固定连接竖直部（62）。
5.如权利要求4所述的一种封装框架结构，其特征在于：所述上水平部（61）为上大下小的圆台型或者长方体。
6.如权利要求4或5所述的一种封装框架结构，其特征在于：所述竖直部（62）下方还固定连接下水平部（63），所述下水平部（63）为上小下大的圆台型或者长方体，下水平部（63）与切线槽（5）固定连接。
7.如权利要求1所述的一种封装框架结构，其特征在于：还包括设置于框架本体（1）中央部分的切线槽（5）上的L脚（6）。
8.如权利要求1所述的一种封装框架结构，其特征在于：所述L脚（6）通过热压焊、超声焊、金丝焊中的一种焊接到切线槽（5）上。
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