專利名稱：三引腳電子器件封裝用引線框架、封裝結(jié)構(gòu)及其封裝方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及具有三個引腳的電子器件封裝技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一 種表面貼裝式微型化三引腳電子器件封裝用引線框架、封裝結(jié)構(gòu)及其 封裝方法。
背景技術(shù)：
近年來關(guān)于電子器件的發(fā)展特點(diǎn)是， 一方面，電子器件產(chǎn)品進(jìn)入 了一個迅速升級換代的時期，其突出表現(xiàn)是由插裝向表面組裝、由模 擬化向數(shù)字化、由固定式向移動式、由分離式向集成化轉(zhuǎn)變。其目的 是使產(chǎn)品尺寸緊湊、實(shí)現(xiàn)分立器件的小型化，縮短設(shè)計(jì)周期，并減小 互連導(dǎo)線的寄生參數(shù)等。另一方面，節(jié)能是業(yè)界大勢所趨，分立器件 所面臨的市場挑戰(zhàn)是必需繼續(xù)提高能效，并易于使用且采用先進(jìn)封裝。目前場效應(yīng)管和穩(wěn)壓電路產(chǎn)品的傳導(dǎo)和開關(guān)損耗都在不斷降低， 而封裝也在繼續(xù)向著占位面積更小的形式發(fā)展。這兩種變化反映在半導(dǎo)體三引腳電子器件制造上，主要表現(xiàn)在封裝形式從TO-92、 TO-126、 TO-220等插裝向SOT-23、 SOT-89等片式元件發(fā)展。其中SOT-23封裝 以其厚度薄，整體體積小、易于組裝等優(yōu)點(diǎn)而受到越來越多的關(guān)注， 例如在手機(jī)制造行業(yè)，新一代的手機(jī)朝著輕薄并集成多功能的方向前 進(jìn)，要求與之配套的元器件生產(chǎn)廠商不斷推出適合手機(jī)企業(yè)需求的小 型化、高集成化、低成本的元器件。為了應(yīng)對這種變化，小型化、集 成化、高頻、高容的電子器件將被廣泛應(yīng)用，而且隨著貼裝密度的增 加，片式器件的使用量將激增。雖然SOT-23等片式封裝在極大程度上解決了半導(dǎo)體三引腳電子 器件小型化、集成化問題，但在如何縮小體積的前提下提高器件功率 至今在業(yè)界仍然沒有好的解決方法。在三引腳電子器件制造中，器件功率在很大程度上取決于芯片本身的面積，面積越大，芯片承受的擊穿電壓也越大，器件的功率也越 大，這是由芯片本身的物理性質(zhì)決定的，在某種程度上是不可逆的。在三引腳電子器件的制造過程中，通常是先制造出引線框架，常規(guī)SOT-23片式封裝用引線框架la的結(jié)構(gòu)如圖1所示，其中一個引腳 120a的端頭為載芯板lla，載芯板lla為矩形，位于中間，而另兩個引 腳121a和122a不與載芯板lla連接。制作完引線框架后，對載芯板 lla和三個引腳用于焊接內(nèi)引線的部位鍍上高導(dǎo)電性金屬，如銀，鍍銀 層如圖2所示的陰影區(qū)。而后將芯片2a粘接在引線框架la的載芯板 lla上；然后將兩條內(nèi)引線3a的一端壓焊在芯片2a上， 一端壓焊在引 線框架la上的引腳121a和122a上，以內(nèi)引線的方式將芯片的電極與 相應(yīng)的引腳連接起來，如圖2所示；最后使用封裝材料將芯片和內(nèi)引 線密封起來，封裝區(qū)域如圖1、 2中的虛線框所示，制成三引腳電子器 件成品。常規(guī)SOT-23片式封裝用引線框架的載芯板面積一般為0.904X 0.814mm2，也就是說常規(guī)片式封裝用引線框架上粘貼的芯片面積必須 小于上述尺寸，這樣，器件的功率在一定范圍內(nèi)由載芯板尺寸固定下 來。除了載芯板尺寸大小限制功率外，由于常規(guī)SOT-23引線框架的載 芯板面積較小，這樣對于某些需要在載芯板上也壓焊引線的器件，粘 完芯片后余下的鍍銀面是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，因此壓焊內(nèi)引線的數(shù)量受到限 制。最后還有一個問題是，由于芯片的材質(zhì)和框架的材質(zhì)不同，兩者 的應(yīng)力釋放速度也是不一樣的，芯片的面積越大，兩者的差別也越大， 這種差別達(dá)到某種程度后是致命的，它會導(dǎo)致芯片產(chǎn)生裂紋，甚至?xí)?使芯片從載芯板上脫落。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是，提出一種三引腳電子器件封裝結(jié)構(gòu) 及封裝用引線框架，可以有效提高三引腳電子器件的功率。本發(fā)明要解決的另一技術(shù)問題在于，提出一種三引腳電子器件封 裝結(jié)構(gòu)及封裝用引線框架，可以有效提高壓焊內(nèi)引線的數(shù)量。另外，本發(fā)明要解決的又一技術(shù)問題在于，提出一種三引腳電子器件封裝方法，可以在有效提高三引腳電子器件的功率、提高壓焊內(nèi) 引線的數(shù)量的同時，可以有效解決應(yīng)力釋放的問題。為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種三引腳電子器件封裝用 引線框架，包括閉合邊框和三個引腳，其中第一引腳的端頭為粘貼芯 片的載芯板，端尾與閉合邊框的上邊框一體連接，第二、三引腳的端 頭分別位于所述載芯板左右兩側(cè)并與載芯板隔離，端尾分別與閉合邊 框的下邊框一體連接，所述載芯板和第二、三引腳的端頭位于電子器 件封裝區(qū)域內(nèi)部，在所述封裝區(qū)內(nèi)，載芯板的面積與第二引腳和第三 引腳的端頭部分的面積之和的比值為4~6。通過上述的結(jié)構(gòu)，使得載芯板的面積比現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)的載芯板的面積大大增加(比如常規(guī)SOT-23片式元件，其載芯板的面積與第二引腳和 第三引腳的端頭的面積和之比值僅為0.7。)，因此可以擴(kuò)大其上粘接的 芯片的面積，從而可以有效提高芯片的功率。上述的三引腳電子器件封裝用引線框架中，所述載芯板為矩形， 在矩形兩個上角設(shè)置突出的翼板，位于與載芯板隔開的第二和第三引腳 端頭的上方。設(shè)置翼板是為了在所述載芯板上予留壓焊內(nèi)引線的位置， 同時也增加了載芯板的面積。進(jìn)一步地，所述載芯板的兩個下角為斜線或圓弧型倒角，對應(yīng)于 所述倒角，第二、三引腳分別具有相應(yīng)的過渡斜線或圓弧段。由于第 二和第三引腳的端尾間距以及封裝區(qū)的寬度和高度是根據(jù)元件的要求 固定不變的，增大載芯板的面積就須相應(yīng)減少第二和第三引腳端頭的 面積，增加載芯板的寬度就須相應(yīng)減少第二、三引腳的端頭寬度。當(dāng) 載芯板的寬度增加到一定限度時，會使第二和第三引腳的端頭間距大 于端尾間距。為了保持第二、三引腳端頭和端尾的連接，采取了將矩 形載芯板的兩個下角由90度角改為45度斜線或圓弧型倒角的作法， 使第二、三引腳端頭和端尾通過相應(yīng)的過渡斜線或圓弧段連接起來。增加了翼板之后，滿足了需在載芯板上焊引線的產(chǎn)品要求，而且 增加了載芯板的散熱面積，進(jìn)一步提高了元件的耗散功率值。其中， 所述耗散功率值是指電子器件能夠承受而不燒壞的最大功率。前面所 述的功率也是指耗散功率。另外，所述由第一、二、三引腳構(gòu)成的閉合邊框?yàn)橐粋€封裝單元， 多個封裝單元通過橫向和/或縱向的邊框連為一體，構(gòu)成可以巻起、展開的引線框架組，以適用于鍍金屬、貼芯片、焊引線、封裝等生產(chǎn)線的連續(xù)作業(yè)，提高生產(chǎn)效率。本發(fā)明還提供了一種三引腳電子器件封裝方法，包括以下步驟 步驟1，制作引線框架。引線框架的形狀結(jié)構(gòu)如前述任一引線框架；步驟2，鍍焊接金屬層。在引線框架封裝區(qū)內(nèi)的載芯板和第二、三引腳的端頭表面鍍敷金屬焊層，比如鍍銀。步驟3，貼片。將芯片粘貼在引線框架的載芯板金屬焊面，比如鍍銀面上；步驟4，焊接內(nèi)引線。通過內(nèi)引線將芯片和相應(yīng)的引腳端頭連接起來；步驟5，封裝。使用封裝材料將載芯板和第二、三引腳的端頭(包 括芯片和所有內(nèi)引線)封裝起來。另外，為了應(yīng)力釋放的問題，在步驟5之后還包括步驟6，艮P: 對密封后的產(chǎn)品進(jìn)行前后退火和熱老化，其中，前退火的條件為溫度為250°C-150°C，持續(xù)時間為1.5 — 2.5小時；后退火的條件為溫度 為20(TC-10(TC，持續(xù)時間為6—18小時；熱老化的條件為溫度為 220°C - 100°C ，持續(xù)時間為6 — 18小時。更具體地，在步驟4中，還包括可以根據(jù)芯片的需要，用內(nèi)引線 將芯片相應(yīng)電極與載芯板的翼板連接起來。在步驟2中的焊接金屬層 可以為金屬銀，在步驟4中的內(nèi)引線材料可以為金屬金或者銅，二者 可采用熱超聲壓焊設(shè)備進(jìn)行焊接。本發(fā)明還提供了一種由上述方法封裝而成的三引腳電子器件封裝 結(jié)構(gòu)。通過上述改進(jìn)的引線框架和密封方法，在不改變整個引線框架的 外部尺寸的條件下，使得該三引腳電子器件的載芯板的面積增大了 100%，提高了芯片的耗散功率。這樣封裝成型后的產(chǎn)品尺寸與常規(guī)框 架生產(chǎn)的產(chǎn)品一致，但功率可以提高很多。另外，本發(fā)明打破常規(guī)，改變常規(guī)框架載芯板矩形的設(shè)計(jì)，在原有矩形的基礎(chǔ)上加翼板，這樣 在需要時，就可以將內(nèi)引線壓到翼板上，順利解決內(nèi)引線壓焊條數(shù)受 限制問題，并且，通過條件適宜的前后退火和熱老化，解決了由于芯 片的材質(zhì)和框架的材質(zhì)不同而產(chǎn)生的兩者的應(yīng)力釋放速度不同的問題。以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)地說明。


圖1為現(xiàn)有技術(shù)中SOT-23片式封裝用引線框架的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2為現(xiàn)有技術(shù)中SOT-23片式封裝結(jié)構(gòu)示意圖； 圖3為本發(fā)明所述引線框架的一個實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖4為本發(fā)明所述三引腳電子器件封裝結(jié)構(gòu)的一個實(shí)施例的結(jié)構(gòu) 示意圖；圖5為本發(fā)明所述適用于流水作業(yè)的三引腳電子器件封裝用引線 框架的另一個實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；圖6為本發(fā)明所述封裝方法的一個實(shí)施例的工藝流程圖； 圖7為經(jīng)過本發(fā)明所述方法封裝而成的三引腳電子器件。 圖8為本發(fā)明已經(jīng)鍍銀后的引線框架示意圖。
具體實(shí)施方式
如圖3所示，為本發(fā)明提供的引線框架的一個實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意 圖。該引線框架包括閉合邊框1和三個引腳120、 121、 122，其中第一 引腳120的端頭為載芯板11，所述載芯板11為矩形，第一引腳的端尾 延伸到邊框l的上邊，與邊框l一體連接。第二、三引腳121、 122的 端頭分別位于載芯板11的左右兩側(cè)，與載芯板11左右兩側(cè)邊隔開，第 二、三引腳121、 122端尾延伸到邊框1的下邊，與邊框l一體連接。另外，上述載芯板11還包括兩個突出于所述載芯板11的翼板110、 111，其中，翼板110突出位于與載芯板11并列相鄰的第二引腳121 的端頭的上方，且與引腳121的端頭隔開，翼板111突出位于與載芯板11并列相鄰的第三引腳122的上方，且與引腳122的端頭隔開。設(shè)置 翼板是為了在所述載芯板上予留壓焊內(nèi)引線的位置，可以根據(jù)芯片的 需要，用內(nèi)引線將芯片相應(yīng)電極與載芯板的翼板連接起來。同時也增 加了載芯板的面積。例如，所述載芯板的面積為1.6Xl = 1.6mm2，兩個 端頭面積約為0.3X0.6X2=0.36 mm2，如沒有翼板，載芯板的面積與兩 個端頭面積之和的比約為4.4 ;如有翼板，則載芯板約為 1X1.6+0.4X0.25X2=1.8 mm2,則二者之比約為5。如圖4所示，芯片2粘接在載芯板11的鍍銀面上(鍍銀面為圖4 所示的陰影區(qū)域)，芯片2具有三個極，其中，第一極通過內(nèi)引線31 壓焊在翼板110的鍍銀面上，以此與引腳120相連通，第二極通過內(nèi) 引線32壓焊在引線框架的引腳122的鍍銀面上，第三極通過內(nèi)引線33 壓焊在引線框架的引腳121的鍍銀面上。由于在載芯板11上突出兩塊翼板110、 111，則可以將與引腳120 相連通的內(nèi)引線31壓焊在翼板110上，而現(xiàn)有的常規(guī)SOT-23片式器 的標(biāo)準(zhǔn)引線框架不可能將該引線壓焊在載芯板上，因?yàn)檩d芯板的鍍銀 面積不夠大(參見圖2)。如圖5所示，為適用于流水作業(yè)的引線框架C的結(jié)構(gòu)示意圖，載 芯板11、三個引腳120、 121、 122組成一個引線框架單元A，多個單 元A橫向排列構(gòu)成一個引線框架組合單元B，多個單元B縱向排列構(gòu) 成可以巻起、展開的引線框架組C。如圖6所示，為本發(fā)明所述封裝方法的一個實(shí)施例的流程圖。 首先，制作引線框架，按照圖紙，沖出如圖3所示的引線框架， 當(dāng)然也可以直接沖出如圖5所示的引線框架組；然后，在引線框架的載芯板和引腳的端頭表面鍍銀； 再后，將三引腳電子器件芯片2粘貼在引線框架的載芯板11上； 而后，將芯片的一個電極通過內(nèi)引線31壓焊在翼板IIO上，以此 與引腳120相連通，將另兩個電極分別通過內(nèi)引線32壓焊在引線框架 的引腳122的端頭上、通過內(nèi)引線33壓焊在引線框架的引腳121的端 頭上；之后，使用封裝材料將三引腳電子器件芯片和內(nèi)引線封裝起來；最后，對封裝后的產(chǎn)品進(jìn)行前后退火和熱老化，其中，前退火的條件為溫度為250°C-150°C，持續(xù)時間為1.5 — 2.5小時；后退火的條件為溫度為200°C-100°C，持續(xù)時間為6—18小時；熱老化的條件為溫度為220°C-IO(TC，持續(xù)時間為6—18小時。經(jīng)過上述方法而封裝的三引腳電子器件如圖7所示。圖7中所示 的三引腳電子器件在外形尺寸上與現(xiàn)有技術(shù)中的三引腳電子器件相 同，但是由于改變了載芯板的面積，使其由原來的0.904X0.814mm2 擴(kuò)大到1.6Xlmm2，在不改變電子器件的外部尺寸的條件下，提高了芯 片的耗散功率。另外，本發(fā)明打破常規(guī)，改變常規(guī)框架載芯板矩形的 設(shè)計(jì)，在原有矩形的基礎(chǔ)上增加翼板，這樣在需要時就可以用內(nèi)引線 將芯片相應(yīng)電極與翼板連接起來，解決了內(nèi)引線壓焊條數(shù)受限制問題。 并且，通過條件適宜的前后退火和熱老化，解決了由于芯片的材質(zhì)和 框架的材質(zhì)不同而產(chǎn)生的兩者的應(yīng)力釋放速度不同的問題。在本發(fā)明中所述的三引腳電子器件可以是具有三個引腳的任何元 器件，如晶體三極管、穩(wěn)壓集成電路元件、肖特基二極管等等。最后所應(yīng)說明的是以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明而非限制，盡 管參照較佳實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員 應(yīng)當(dāng)理解，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的前提下對本發(fā)明進(jìn)行的修 改或者等同替換，均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
權(quán)利要求
1.一種三引腳電子器件封裝用引線框架，包括閉合邊框和三個引腳，其中第一引腳的端頭為粘貼芯片的載芯板，端尾與閉合邊框的上邊框一體連接，第二、三引腳的端頭分別位于所述載芯板左右兩側(cè)并與載芯板隔離，端尾分別與閉合邊框的下邊框一體連接，所述載芯板和第二、三引腳的端頭位于電子器件封裝區(qū)域內(nèi)部，其特征在于，在所述封裝區(qū)內(nèi)，載芯板的面積與第二引腳和第三引腳的端頭部分的面積之和的比值為4～6。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的三引腳電子器件封裝用引線框架，其特 征在于，在所述封裝區(qū)域內(nèi)，所述載芯板的面積與第二引腳和第三引 腳的端頭部分的面積之和的比值為4.5~5。
3. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的三引腳電子器件封裝用引線框架，其特 征在于，所述載芯板為矩形，在矩形兩個上角設(shè)置突出的翼板。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的三引腳電子器件封裝用引線框架，其特 征在于，所述翼板位于與載芯板隔開的第二和第三引腳端頭的上方。
5. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的三引腳電子器件封裝用引線框架，其特 征在于，所述載芯板為矩形，矩形的兩個下角為斜線或圓弧型倒角， 對應(yīng)于所述倒角，第二、三引腳分別具有相應(yīng)的過渡斜線或圓弧段。
6. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的三引腳電子器件封裝用引線框架，其特征在于，所述由第一、二、三引腳構(gòu)成的閉合邊框?yàn)橐粋€封裝單元， 多個封裝單元通過橫向和/或縱向的邊框連為一體，構(gòu)成可以巻起、展開的引線框架組。
7. —種三引腳電子器件的封裝方法，其特征在于，包括以下步驟 步驟l:制作引線框架，引線框架的形狀結(jié)構(gòu)如權(quán)利要求l-6任一所述引線框架；步驟2:鍍焊接金屬層，在所述引線框架封裝區(qū)內(nèi)的載芯板和第 二、三引腳的端頭表面鍍敷金屬焊層。步驟3:貼片，將芯片粘貼在引線框架的載芯板的金屬焊面上； 步驟4:焊接內(nèi)引線，通過內(nèi)引線將芯片和相應(yīng)的引腳端頭連接起來；步驟5:封裝，使用封裝材料將包括芯片和所有內(nèi)引線在內(nèi)的載 芯板和第二、三引腳的端頭封裝起來。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的三引腳電子器件封裝方法，其特征在于， 在步驟5之后還包括步驟6，對封裝后的產(chǎn)品進(jìn)行前后退火和熱老化， 其中，前退火的條件為溫度為25CTC-15(TC，持續(xù)時間為1.5—2.5小時；后退火的條件為溫度為200°C-100°C，持續(xù)時間為6—18小時；熱老化的條件為溫度為220°C-100°C，持續(xù)時間為6—18小時。
9. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的三引腳電子器件封裝方法，其特征在于， 在步驟4中，還包括可以根據(jù)芯片的需要，用內(nèi)引線將芯片相應(yīng)電極 與載芯板的翼板連接起來。
10. —種如權(quán)利要求7-9任一所述方法封裝的三引腳電子器件封 裝結(jié)構(gòu)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種三引腳電子器件封裝用引線框架、封裝結(jié)構(gòu)及其封裝方法，引線框架包括閉合邊框和三個引腳，載芯板和第二、三引腳的端頭位于電子器件封裝區(qū)域內(nèi)部，在所述封裝區(qū)內(nèi)，載芯板的面積與第二引腳和第三引腳的端頭部分的面積之和的比值為4～6。本發(fā)明改變了現(xiàn)有技術(shù)中載芯板的面積，將其擴(kuò)大到一個適當(dāng)?shù)某潭?，封裝成型后的產(chǎn)品尺寸與常規(guī)框架生產(chǎn)的產(chǎn)品一致，但功率可以提高很多，并且可以解決內(nèi)引線壓焊條數(shù)受限制問題和由于芯片的材質(zhì)和框架的材質(zhì)不同而產(chǎn)生的兩者的應(yīng)力釋放速度不同的問題。
文檔編號H01L23/48GK101404274SQ20081017751
公開日2009年4月8日 申請日期2008年11月13日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月13日
發(fā)明者嚴(yán)向陽, 劉清亮, 姚劍鋒, 張國光, 楊全忠, 董安意, 袁鳳江, 雒繼軍 申請人:佛山市藍(lán)箭電子有限公司