CN218827100U - 倒装焊接封装结构 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种倒装焊接封装结构，所述倒装焊接封装结构包括：铜框架，所述铜框架包括相对设置的主边框架与副边框架；U型铜导线，所述U型铜导线通过其弯曲部与所述铜框架的主边框架一体成型，所述U型铜导线具有远离所述铜框架的贴合面；芯片，装载于所述铜框架远离所述U型铜导线的一侧；塑封体，所述塑封体包裹所述铜框架、所述芯片及所述U型铜导线与所述铜框架接触的一侧，并暴露所述U型铜导线的其余部分，从而所述倒装焊接封装结构通过所述贴合面与外部组件贴合并通过所述U型铜导线暴露于所述塑封体外部的部分进行散热。上述技术方案，提高了产品的可靠性及稳定性且能够使产品持续工作。

Description

倒装焊接封装结构

技术领域

本申请涉及半导体制造领域，尤其涉及一种倒装焊接封装结构。

背景技术

由于常规的小外形封装(Small Out-Line Package，缩写为SOP)具有系统集成度高、生产成本低、市场投放周期短、性能优良，可靠性高、体积小、重量轻、及封装密度大等优势，因此，SOP封装是一种很常见的元件封装形式。现有的SOP封装所有外引脚由黑色胶体内部伸出，黑色胶体正面和背面无金属片外露，且通过常规的金属线超声焊接方式实现芯片功能焊盘与外部引脚连接。

但是，现有的SOP封装存在以下问题：1)SOP封装电流传感器结构的设计，电流导线阻抗≥0.6mΩ，会导致产品加载电流后铜片发热量迅速，产品本体温度上升很快，无法持续工作，从而限制了负载电流只能满足≤60A条件；2)由于使用超声键合工艺，产品可靠性只能满足湿度敏感性等级(Moisture sensitivity level，缩写为MSL)3的等级；2)内置铜导线没有做结构优化，产品最终成型工序容易发生应力变形，塑封体受外力冲击容易碎裂，产品良率不高。

因此，提供一种可靠性及稳定性高且能够使产品持续工作的倒装焊接封装结构是亟需解决的问题。

发明内容

本申请所要解决的技术问题是提供一种倒装焊接封装结构，具有更高的可靠性及稳定性且能够使产品持续工作。

为了解决上述问题，本申请提供了一种倒装焊接封装结构，包括：铜框架，所述铜框架包括相对设置的主边框架与副边框架；U型铜导线，所述U型铜导线通过其弯曲部与所述主边框架一体成型，所述U型铜导线具有远离所述铜框架的贴合面；芯片，装载于所述铜框架远离所述U型铜导线的一侧；塑封体，所述塑封体包裹所述铜框架、所述芯片及所述U型铜导线与所述铜框架接触的一侧，并暴露所述U型铜导线的其余部分，从而所述倒装焊接封装结构通过所述贴合面与外部组件贴合并通过所述U型铜导线暴露于所述塑封体外部的部分进行散热。

在一些实施例中，所述铜框架采用无磁铜材料，所述铜框架的厚度尺寸范围为0.38～0.5mm。

在一些实施例中，所述主边框架在与所述U型铜导线的接触区域以外形成有凹槽，所述凹槽的深度为所述铜框架厚度的一半；所述凹槽内填充有绝缘树脂层，以隔绝湿气及电气。

在一些实施例中，所述主边框架靠近所述U型铜导线的弯曲部处具有贯穿所述铜框架的至少一锁胶孔，所述锁胶孔用于增强所述铜框架与所述塑封体之间的结合能力。

在一些实施例中，所述倒装焊接封装结构还包括：至少一第一铜柱，所述第一铜柱设置于所述主边框架靠近所述U型铜导线处，用于支撑所述芯片。

在一些实施例中，所述副边框架具有至少一引脚，所述引脚与所述U型铜导线相对设置、且所述引脚的第一端靠近所述U型铜导线的弯曲部并内嵌于所述塑封体。

在一些实施例中，所述倒装焊接封装结构还包括：至少一第二铜柱，所述第二铜柱设置于所述引脚的第一端，以用于所述倒装焊接封装结构内部的电气连接。

上述技术方案，将所述U型铜导线和所述引脚设计为平面结构，同时外露于塑封体，不仅能够和PCB板上的焊盘完全贴合，而且当铜框架通过大电流时(满足负载持续电流100A)产品本体结构温度上升所产生的热量会及时通过所述U型铜导线和所述引脚散热，能最大化把铜损耗带来的本体热量带走，从而使产品本体温升得到控制，不会损坏产品本体。解决了产品加载电流后铜片发热量迅速无法持续工作以及内置铜导线没有做结构优化导致的产品良率不高的问题。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本申请。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请的具体实施方式中所需要使用的附图作简单介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，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是本申请一实施例中倒装焊接封装结构的示意图；

图2是本申请一实施例中铜框架的示意图；

图3是本申请一实施例中倒装焊接封装结构的形成方法的示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请具体实施方式中的附图，对本申请具体实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的具体实施方式仅仅是本申请一部分具体实施方式，而不是全部的具体实施方式。基于本申请中的具体实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他具体实施方式，都属于本申请保护的范围。

为了解决现有技术中SOP封装电流传感器结构的设计导致的产品加载电流后铜片发热量迅速无法持续工作、使用超声键合工艺导致产品可靠性只能满足MSL3的等级、以及内置铜导线没有做结构优化导致的产品良率不高的问题，本申请具体实施方式提供一种倒装焊接封装结构及其形成方法。

下面首先对本申请具体实施方式所提供的一种倒装焊接封装结构进行介绍。图1是本申请一实施例中倒装焊接封装结构的示意图。下面请参阅图1，所述倒装焊接封装结构包括：铜框架1、U型铜导线2、芯片3(绘示于图2)、以及塑封体4。所述铜框架1包括相对设置的主边框架11与副边框架12。所述U型铜导线2通过其弯曲部21与所述铜框架1的主边框架11一体成型，所述U型铜导线2具有远离所述铜框架1的贴合面22。所述芯片3装载于所述铜框架1远离所述U型铜导线2的一侧。所述塑封体4包裹所述铜框架1、所述芯片及所述U型铜导线2与所述铜框架1接触的一侧，并暴露所述U型铜导线2的其余部分，从而所述倒装焊接封装结构通过所述贴合面22与外部组件(例如，PCB板上的焊盘完全贴合)贴合并通过所述U型铜导线2暴露于所述塑封体4外部的部分进行散热。

下面请继续参阅图1，在本实施例中，所述铜框架1的主边框架11靠近所述U型铜导线2的弯曲部21处具有贯穿所述铜框架1的至少一锁胶孔5，所述锁胶孔5用于增强所述铜框架1与所述塑封体4之间的结合能力。通过设置锁胶孔5，降低了铜框架1和塑封体4之间分层的风险，也能减小整个产品在外力成型时剪切力对产品塑封体产生的应力，进一步防止产品开裂。

下面请继续参阅图1，所述铜框架1的副边框架12具有至少一引脚8，所述引脚8与所述U型铜导线2相对设置、且所述引脚8的第一端81靠近所述U型铜导线2的弯曲部并内嵌于所述塑封体4。

图2是本申请一实施例中铜框架的示意图。下面请参阅图2，所示铜框架为沿图1中AA’剖面的示意图。在本实施例中，所述铜框架1的主边框架11在与所述U型铜导线2的接触区域以外形成有凹槽6，所述凹槽6的深度为所述铜框架1厚度的一半；所述凹槽6内填充有绝缘树脂层，以隔绝湿气及电气。在本实施例中，所述铜框架1的副边框架12在每一引脚8的第一端81远离所述芯片3的一侧也形成有凹槽6，所述凹槽6的深度为所述铜框架1厚度的一半；所述凹槽6内填充有绝缘树脂层，以隔绝湿气及电气。主边框架11与副边框架12处的凹槽6可以采用同一工艺步骤形成。

在本实施例中，所述铜框架采用无磁铜材料，例如，不含铁镍的无磁铜材料或其他能够导电的无磁材料。由于无磁铜材料不含铁镍成分，因此不会影响磁场，检测出芯片3周围的磁通量变化即为原边电流变化所产生，对检测结果无影响。在本实施例中，所述铜框架1的厚度尺寸范围为0.38～0.5mm。

下面请继续参阅图1，在本实施例中，所述倒装焊接封装结构还包括：至少一第一铜柱71，所述第一铜柱71设置于所述铜框架1的主边框架11靠近所述U型铜导线2处，用于支撑所述芯片3。

下面请继续参阅图1，在本实施例中，所述倒装焊接封装结构还包括：至少一第二铜柱72，所述第二铜柱72设置于所述引脚8的第一端81，以用于所述倒装焊接封装结构内部的电气连接。

在一些实施例中，采用倒装焊接工艺对产品进行封装，以可以满足高可靠性的MSL1等级要求。

上述技术方案，将所述U型铜导线2和所述引脚8设计为平面结构，并使大部分结构外露于塑封体4，不仅能够和PCB板上的焊盘完全贴合，而且当铜框架1通过大电流时(满足负载持续电流100A)，产品本体结构温度上升所产生的热量会及时通过所述U型铜导线2和所述引脚8散热，这种结构设计能最大化把铜损耗带来的本体热量带走，从而使产品本体温升得到控制，不会损坏产品本体。本申请解决了SOP封装电流传感器结构的设计导致的产品加载电流后铜片发热量迅速无法持续工作、使用超声键合工艺导致产品可靠性只能满足MSL3的等级、以及内置铜导线没有做结构优化导致的产品良率不高的问题。

基于同一发明构思，本申请具体实施方式还提供一种倒装焊接封装结构的形成方法。

图3是本申请一实施例中倒装焊接封装结构的形成方法的示意图。下面请参阅图3，所述倒装焊接封装结构的形成方法包括：步骤S301，提供一铜材料层；步骤S302，对所述铜材料层进行图形化，以形成铜框架以及U型铜导线，其中，所述铜框架包括相对设置的主边框架与副边框架，所述U型铜导线通过其弯曲部与所述主边框架一体成型，所述U型铜导线具有远离所述铜框架的贴合面；步骤S303，于所述铜框架远离所述U型铜导线的一侧装载芯片；步骤S304，塑封形成塑封体，其中，所述塑封体包裹所述铜框架、所述芯片及所述U型铜导线与所述铜框架接触的一侧，并暴露所述U型铜导线的其余部分，从而所述倒装焊接封装结构通过所述贴合面与外部组件贴合并通过所述U型铜导线暴露于所述塑封体外部的部分进行散热。

在本实施例中，所述铜框架的材料为无磁铜材料，例如，不含铁镍的无磁铜材料或其他能够导电的无磁材料，由于无磁铜材料不含铁镍成分，因此不会影响磁场，检测出芯片3周围的磁通量变化即为主边框架电流变化所产生，对检测结果无影响。在本实施例中，所述铜框架1的厚度尺寸范围为0.38～0.5mm。

在本实施例中，步骤S302所述的对所述铜材料层进行图形化的步骤进一步包括：采用半腐蚀工艺在所述铜框架1的主边框架11与所述U型铜导线2的接触区域以外区域进行腐蚀，以形成深度为所述铜框架1厚度的一半的凹槽6；在本实施例中，所述方法进一步包括：于所述凹槽6内填充树脂材料以形成隔绝湿气及电气的绝缘树脂层。所形成的铜框架可参阅图2所示。

在本实施例中，步骤S302所述的对所述铜材料层进行图形化的步骤进一步包括：于所述铜框架1的主边框架11靠近所述U型铜导线2的弯曲部处形成贯穿所述铜框架的至少一锁胶孔5，所述锁胶孔5用于增强所述铜框架1与所述塑封体4之间的结合能力。所形成的铜框架可参阅图1所示。在本实施例中，由于所述铜框架1和所述U型铜导线2设计为一体连接，所述铜框架1作为U型铜导线2的延展部分嵌入整个塑封体，同时结构做了优化，添加两个锁胶孔5设计，增强了整个所述铜框架1和塑封体4的结合能力，降低了铜框架1和塑封体4之间分层的风险，也能减小整个产品在外力成型时剪切力对产品塑封体产生的应力，进一步防止产品开裂。

在本实施例中，步骤S302所述的对所述铜材料层进行图形化的步骤进一步包括：于所述铜框架1的副边框架12形成至少一引脚8，所述引脚8与所述U型铜导线相对设置。所形成的铜框架可参阅图1所示。在本实施例中，所述铜框架1的副边框架12在每一引脚8的第一端81远离所述芯片3的一侧也形成有凹槽6，所述凹槽6的深度为所述铜框架1厚度的一半；所述凹槽6内填充有绝缘树脂层，以隔绝湿气及电气。所形成的铜框架可参阅图2所示。主边框架11与副边框架12处的凹槽6可以采用同一工艺步骤形成。

在一些实施例中，利用上述方法制备的大电流隔离式霍尔电流传感器的铜导线，铜框架的厚度尺寸为0.38～0.5mm，铜导线结构宽度尺寸最窄的地方是0.7～1.0mm。通过主边框架11与副边框架12处的凹槽6的设计，整个框架设计可以采用平面图形(具体为U型铜导线2、引脚8及塑封体4的与外部组件的贴合面在同一平面上)，腐蚀工艺在铜带上把需要的图形蚀刻出来，通过对所述铜框架1进行图形优化后，能够使所述铜框架1在满足阻抗小(阻抗值≤0.2mΩ)、功率损耗低的同时满足大电流应用的要求，且允许持续负载电流≤100A。

在本实施例中，步骤S302所述的于所述铜框架远离所述U型铜导线的一侧装载芯片3的步骤之前还包括：于所述铜框架1的主边框架靠近所述U型铜导线2处形成至少一第一铜柱71，以及于所述引脚8靠近所述U型铜导线2的弯曲部21的第一端81形成至少一第二铜柱72，其中，所述第一铜柱71用于支撑所述芯片3，所述第二铜柱72用于所述倒装焊接封装结构内部的电气连接。

在一些实施例中，采用倒装焊接工艺对产品进行封装，以可以满足高可靠性的MSL1等级要求。

上述技术方案，将所述U型铜导线2和所述引脚8设计为平面结构，并使大部分结构外外露于塑封体4，不仅能够和PCB板上的焊盘完全贴合，而且当铜框架1通过大电流时，产品本体结构温度上升所产生的热量会及时通过所述U型铜导线2和所述引脚8散热，这种结构设计能最大化把铜损耗带来的本体热量带走，从而使产品本体温升得到控制，不会损坏产品本体。解决了SOP封装电流传感器结构的设计导致的产品加载电流后铜片发热量迅速无法持续工作、使用超声键合工艺导致产品可靠性只能满足MSL3的等级、以及内置铜导线没有做结构优化导致的产品良率不高的问题。

需要说明的是，在本文中，诸如第二和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或者操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或者操作之间存在任何这种实际的关系或顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，有语句“还包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

本说明书中的各个具体实施方式均采用相关的方式描述，各个具体实施方式之间相同相似的部分互相参见即可，每个具体实施方式重点说明的都是与其他具体实施方式的不同之处。尤其，对于方法的具体实施方式而言，由于其基本相似于结构的具体实施方式，所以描述的比较简单，相关之处参见结构的具体实施方式的部分说明即可。

以上所述仅是本申请的优选实施方式，并非用于限定本申请的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本申请原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本申请的保护范围。

Claims (7)

1.一种倒装焊接封装结构，其特征在于，包括：

铜框架，所述铜框架包括相对设置的主边框架与副边框架；

U型铜导线，所述U型铜导线通过其弯曲部与所述主边框架一体成型，所述U型铜导线具有远离所述铜框架的贴合面；

芯片，装载于所述铜框架远离所述U型铜导线的一侧；

塑封体，所述塑封体包裹所述铜框架、所述芯片及所述U型铜导线与所述铜框架接触的一侧，并暴露所述U型铜导线的其余部分，从而所述倒装焊接封装结构通过所述贴合面与外部组件贴合并通过所述U型铜导线暴露于所述塑封体外部的部分进行散热。

2.根据权利要求1所述的倒装焊接封装结构，其特征在于，所述铜框架采用无磁铜材料，所述铜框架的厚度尺寸范围为0.38～0.5mm。

3.根据权利要求1所述的倒装焊接封装结构，其特征在于，所述铜主边框架在与所述U型铜导线的接触区域以外形成有凹槽，所述凹槽的深度为所述铜框架厚度的一半；所述凹槽内填充有绝缘树脂层，以隔绝湿气及电气。

4.根据权利要求1所述的倒装焊接封装结构，其特征在于，所述主边框架靠近所述U型铜导线的弯曲部处具有贯穿所述铜框架的至少一锁胶孔，所述锁胶孔用于增强所述铜框架与所述塑封体之间的结合能力。

5.根据权利要求1所述的倒装焊接封装结构，其特征在于，所述倒装焊接封装结构还包括：至少一第一铜柱，所述第一铜柱设置于所述主边框架靠近所述U型铜导线处，用于支撑所述芯片。

6.根据权利要求1所述的倒装焊接封装结构，其特征在于，所述副边框架具有至少一引脚，所述引脚与所述U型铜导线相对设置、且所述引脚的第一端靠近所述U型铜导线的弯曲部并内嵌于所述塑封体。

7.根据权利要求6所述的倒装焊接封装结构，其特征在于，所述倒装焊接封装结构还包括：至少一第二铜柱，所述第二铜柱设置于所述引脚的第一端，以用于所述倒装焊接封装结构内部的电气连接。

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