半導(dǎo)體功率器件的強(qiáng)化導(dǎo)線焊接點(diǎn)的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種半導(dǎo)體功率器件的強(qiáng)化導(dǎo)線焊接點(diǎn)的方法，包括以下步驟:(1)將框架內(nèi)引線的至少一側(cè)的邊向上豎起，形成翻邊；(2)導(dǎo)線焊接在翻邊以外的框架內(nèi)引線表面的焊接區(qū)；(3)將框架內(nèi)引線、翻邊及導(dǎo)線與焊接區(qū)連接的一端的外圍用塑封料進(jìn)行塑封。本發(fā)明通過設(shè)置翻邊及塑封層，使框架內(nèi)引線形成鎖定結(jié)構(gòu)，形成過程簡單，框架內(nèi)引線的鎖定結(jié)構(gòu)在塑封后通過塑封料的反作用力，可以有效提高導(dǎo)線跟框架內(nèi)引線之間的結(jié)合力，從而改善導(dǎo)線的剝離強(qiáng)度，提高功率產(chǎn)品的可靠性。
【專利說明】半導(dǎo)體功率器件的強(qiáng)化導(dǎo)線焊接點(diǎn)的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及半導(dǎo)體封裝領(lǐng)域，具體涉及一種半導(dǎo)體功率器件的強(qiáng)化導(dǎo)線焊接點(diǎn)的 方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 在半導(dǎo)體功率器件封裝過程中，主要使用鋁線、鋁帶等金屬線將芯片和引線框架 的內(nèi)引線之間實(shí)現(xiàn)有效焊接，以滿足功率器件工作時(shí)的大電壓、大電流等高電性能要求。封 裝結(jié)構(gòu)示意圖如圖l_a和圖l_b所示，包括：用以散熱和承載芯片2的框架載片臺1 ;用以 電連結(jié)的框架內(nèi)引線3 ;用以連結(jié)芯片2與框架內(nèi)引線3的鋁線4或鋁帶5 ;用以將芯片2 粘接在框架載片臺1的裝片膠6。
[0003] 由于功率產(chǎn)品在工作時(shí)器件內(nèi)部溫度較高、有時(shí)外部工作環(huán)境也比較惡劣，要求 鋁線4或鋁帶5跟框架內(nèi)引線3之間的焊接可靠性比較高，但是在功率產(chǎn)品可靠性中，實(shí)際 應(yīng)用時(shí)還是因?yàn)闊釕?yīng)力、濕氣、過程質(zhì)量控制的波動等使鋁線4、鋁帶5跟框架內(nèi)引線3之間 產(chǎn)生剝離，導(dǎo)致產(chǎn)品的電參數(shù)、功能失效。針對此失效，業(yè)內(nèi)雖然通過鍵合參數(shù)、鋼嘴結(jié)構(gòu)、 材料、過程分層控制等方面改善焊接可靠性，但是還不能非常有效地避免鋁線4、鋁帶5跟 框架內(nèi)引線3之間的剝離。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 在下文中給出關(guān)于本發(fā)明的簡要概述，以便提供關(guān)于本發(fā)明的某些方面的基本理 解。應(yīng)當(dāng)理解，這個(gè)概述并不是關(guān)于本發(fā)明的窮舉性概述。它并不是意圖確定本發(fā)明的關(guān) 鍵或重要部分，也不是意圖限定本發(fā)明的范圍。其目的僅僅是以簡化的形式給出某些概念， 以此作為稍后論述的更詳細(xì)描述的前序。
[0005] 本發(fā)明實(shí)施例的目的是針對上述現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種能夠避免導(dǎo)線與框架 內(nèi)引線之間的剝離，提高半導(dǎo)體功率器件可靠性的半導(dǎo)體功率器件的強(qiáng)化導(dǎo)線焊接點(diǎn)的方 法。
[0006] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案是：
[0007] -種半導(dǎo)體功率器件的強(qiáng)化導(dǎo)線焊接點(diǎn)的方法，包括以下步驟：
[0008] (1)將框架內(nèi)引線的至少一側(cè)的邊向上堅(jiān)起，形成翻邊；
[0009] (2)導(dǎo)線焊接在翻邊以外的框架內(nèi)引線表面的焊接區(qū)；
[0010] ⑶將框架內(nèi)引線、翻邊及導(dǎo)線與焊接區(qū)連接的一端的外圍用塑封料進(jìn)行塑封。 [0011] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：
[0012] 本發(fā)明通過設(shè)置翻邊及塑封層，使框架內(nèi)引線形成鎖定結(jié)構(gòu)，形成過程簡單，框架 內(nèi)引線的鎖定結(jié)構(gòu)在塑封后通過塑封料的反作用力，可以有效提高導(dǎo)線跟框架內(nèi)引線之間 的結(jié)合力，從而改善導(dǎo)線的剝離強(qiáng)度，提高功率產(chǎn)品的可靠性。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0013] 為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例或現(xiàn) 有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本 發(fā)明的一些實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，還可 以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0014] 圖la是本發(fā)明實(shí)施例提供的半導(dǎo)體功率器件鋁線鍵合后結(jié)構(gòu)示意圖；
[0015] 圖lb是本發(fā)明實(shí)施例提供的半導(dǎo)體功率器件鋁帶鍵合后結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016] 圖2a是本發(fā)明實(shí)施例提供的鋁線鍵合后半導(dǎo)體功率器件的導(dǎo)線強(qiáng)化焊接結(jié)構(gòu)第 一種制作狀態(tài)下的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017] 圖2b是本發(fā)明實(shí)施例提供的鋁線鍵合后的半導(dǎo)體功率器件的導(dǎo)線強(qiáng)化焊接結(jié)第 二種制作狀態(tài)下結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018] 圖2c是本發(fā)明實(shí)施例提供的鋁線鍵合后半導(dǎo)體功率器件的導(dǎo)線強(qiáng)化焊接結(jié)構(gòu)第 三種制作狀態(tài)下結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019] 圖2d是本發(fā)明實(shí)施例提供的鋁線鍵合后的半導(dǎo)體功率器件的導(dǎo)線強(qiáng)化焊接結(jié)第 四種制作狀態(tài)下結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020] 圖2e是本發(fā)明實(shí)施例提供的鋁線鍵合后半導(dǎo)體功率器件的導(dǎo)線強(qiáng)化焊接結(jié)構(gòu)最 終制作狀態(tài)下結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021] 圖3a是本發(fā)明實(shí)施例提供的鋁帶鍵合后半導(dǎo)體功率器件的導(dǎo)線強(qiáng)化焊接結(jié)構(gòu)第 一種制作狀態(tài)下的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022] 圖3b是本發(fā)明實(shí)施例提供的鋁帶鍵合后的半導(dǎo)體功率器件的導(dǎo)線強(qiáng)化焊接結(jié)第 二種制作狀態(tài)下結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023] 圖3c是本發(fā)明實(shí)施例提供的鋁帶鍵合后半導(dǎo)體功率器件的導(dǎo)線強(qiáng)化焊接結(jié)構(gòu)第 三種制作狀態(tài)下結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024] 圖3d是本發(fā)明實(shí)施例提供的鋁帶鍵合后的半導(dǎo)體功率器件的導(dǎo)線強(qiáng)化焊接結(jié)第 四種制作狀態(tài)下結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025] 圖3e是本發(fā)明實(shí)施例提供的鋁帶鍵合后半導(dǎo)體功率器件的導(dǎo)線強(qiáng)化焊接結(jié)構(gòu)最 終制作狀態(tài)下結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0026] 為使本發(fā)明實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例 中的附圖，對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是 本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。在本發(fā)明的一個(gè)附圖或一種實(shí)施方式中描述 的元素和特征可以與一個(gè)或更多個(gè)其它附圖或?qū)嵤┓绞街惺境龅脑睾吞卣飨嘟Y(jié)合。應(yīng)當(dāng) 注意，為了清楚的目的，附圖和說明中省略了與本發(fā)明無關(guān)的、本領(lǐng)域普通技術(shù)人員已知的 部件和處理的表示和描述?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有付出創(chuàng)造 性勞動前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0027] -種半導(dǎo)體功率器件的強(qiáng)化導(dǎo)線焊接點(diǎn)的方法，包括以下步驟：
[0028] (1)將框架內(nèi)引線的至少一側(cè)的邊向上堅(jiān)起，形成翻邊；
[0029] (2)導(dǎo)線焊接在翻邊以外的框架內(nèi)引線表面的焊接區(qū)；
[0030] (3)將框架內(nèi)引線、翻邊及導(dǎo)線與焊接區(qū)連接的一端的外圍用塑封料進(jìn)行塑封。
[0031] 本發(fā)明通過設(shè)置翻邊及塑封層，使框架內(nèi)引線形成鎖定結(jié)構(gòu)，框架內(nèi)引線的鎖定 結(jié)構(gòu)在塑封后通過塑封料的反作用力，可以有效提高導(dǎo)線跟框架內(nèi)引線之間的結(jié)合力，從 而改善導(dǎo)線的剝離強(qiáng)度，提高功率產(chǎn)品的可靠性。
[0032] 本實(shí)施例中，所述步驟（1)中，將框架內(nèi)引線的兩側(cè)的邊向上堅(jiān)起，在兩側(cè)形成翻 邊；所述步驟（2)中，導(dǎo)線焊接在兩側(cè)的翻邊之間的焊接區(qū)。
[0033] 兩側(cè)均設(shè)置翻邊，進(jìn)一步提高了鎖定結(jié)構(gòu)對塑封料的反作用力，提高導(dǎo)線跟框架 內(nèi)引線之間的結(jié)合力，防止導(dǎo)線的剝離。
[0034] 本實(shí)施例中，所述步驟（2)和步驟（3)之間還包括：
[0035] 給每個(gè)翻邊的上方放置一斜面結(jié)構(gòu)，推進(jìn)機(jī)構(gòu)分別帶動一斜面結(jié)構(gòu)向下移動，使 斜面結(jié)構(gòu)中的斜面擠壓框架內(nèi)引線兩側(cè)的翻邊，當(dāng)斜面結(jié)構(gòu)下行到最低位后向上回復(fù)到原 位，最終翻邊與斜面平行。
[0036] 本發(fā)明通過推進(jìn)機(jī)構(gòu)帶動斜面結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)對翻邊的擠壓，工藝簡單易操作，框架內(nèi) 引線兩側(cè)的垂直堅(jiān)起翻邊可以在在框架廠預(yù)先形成，通過擠壓翻邊，使翻邊與塑封料具有 更強(qiáng)的結(jié)合力，塑封后通過塑封料的鎖定從而改善鋁線或鋁帶焊接點(diǎn)剝離強(qiáng)度，從而提高 其焊接可靠性。
[0037] 參見圖2b、圖2c、圖2d、圖3b、圖3c和圖3d，本實(shí)施例中，為了進(jìn)一步加強(qiáng)對塑封 料的鎖定力，通過反作用力從而改善導(dǎo)線在框架內(nèi)引線上焊接點(diǎn)的剝離強(qiáng)度，斜面與水平 面的夾角Θ1為5?85°，即最終翻邊30與框架內(nèi)引線3表面的夾角02為5?85°。
[0038] 本實(shí)施例中，翻邊30在堅(jiān)直方向的高度為框架內(nèi)引線3的厚度的2. 5-3. 5倍。優(yōu) 選為3. 0倍。
[0039] 為了對塑封料具有較強(qiáng)的鎖定力，本發(fā)明首先需要在半導(dǎo)體功率產(chǎn)品所用金屬框 架內(nèi)引線兩側(cè)形成垂直堅(jiān)起的小邊，即翻邊，小邊高度從框架內(nèi)引線背面開始計(jì)算，至少是 框架內(nèi)引線厚度的2. 5倍，鋁線或鋁帶焊接在框架內(nèi)引線的翻邊之間。
[0040] 本發(fā)明更優(yōu)選的實(shí)施例如下：
[0041] 參見圖2a、圖2b、圖2c、圖2d和圖2e，為本發(fā)明鋁線鍵合后半導(dǎo)體功率器件的導(dǎo) 線強(qiáng)化焊接點(diǎn)的流程示意圖，一種半導(dǎo)體功率器件的強(qiáng)化導(dǎo)線焊接點(diǎn)的方法，包括以下步 驟：
[0042] (1)框架內(nèi)引線3包括間隔距離依次設(shè)置的第一框架內(nèi)引線31、第二框架內(nèi)引線 32及第三框架內(nèi)引線33,導(dǎo)線包括第一導(dǎo)線和兩個(gè)第二導(dǎo)線，將第三框架內(nèi)引線33兩側(cè)的 邊向上堅(jiān)起，形成翻邊30 ;
[0043] (2)在第一框架內(nèi)引線31的焊接區(qū)焊接第一導(dǎo)線，在第三框架內(nèi)引線33的焊接區(qū) 分別焊接兩個(gè)第二導(dǎo)線，兩個(gè)第二導(dǎo)線焊接在兩個(gè)翻邊30之間；
[0044] (3)參見圖2b、圖2c、圖2d、圖3b、圖3c和圖3d，在鋁線4或鋁帶5的框架內(nèi)引線 3兩側(cè)的上方由推進(jìn)機(jī)構(gòu)分別帶動一個(gè)5?85°斜面結(jié)構(gòu)7向下移動，當(dāng)斜面結(jié)構(gòu)碰到框 架內(nèi)引線3兩側(cè)垂直堅(jiān)起的翻邊時(shí)，將翻邊下壓變形，使翻邊30與框架內(nèi)引線3表面的夾 角Θ2為5?85° ;最后當(dāng)斜面結(jié)構(gòu)7下行到最低位后向上回復(fù)到原位。
[0045] (4)將第一框架內(nèi)引線31、第二框架內(nèi)引線32、第三框架內(nèi)引線33、翻邊30、第一 導(dǎo)線與第一框架內(nèi)引線31焊接區(qū)連接的一端、兩個(gè)第二導(dǎo)線與第三框架內(nèi)引線33焊接區(qū) 連接的一端的外圍用塑封料8進(jìn)行塑封，形成鎖定結(jié)構(gòu)的產(chǎn)品進(jìn)行塑封后的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖 2e和圖3e所示。
[0046] 參見圖2e和圖3e，本發(fā)明框架內(nèi)引線兩側(cè)的垂直堅(jiān)起翻邊可以在框架廠預(yù)先形 成，這樣當(dāng)鋁線4或鋁帶5焊接后可以形成所需的鎖定結(jié)構(gòu)，在塑封后對塑封料8具有較強(qiáng) 的鎖定力，通過反作用力從而改善鋁線4或鋁帶5與框架內(nèi)引線之間焊接點(diǎn)的剝離強(qiáng)度。本 發(fā)明兩個(gè)第二導(dǎo)線焊接在兩個(gè)翻邊30之間，塑封料將第一框架內(nèi)引線31、第二框架內(nèi)引線 32、第三框架內(nèi)引線33、翻邊30、第一導(dǎo)線與第一框架內(nèi)引線31焊接區(qū)連接的一端、兩個(gè)第 二導(dǎo)線與第三框架內(nèi)引線33焊接區(qū)連接的一端用塑封料8進(jìn)行塑封，形成塑封層，實(shí)現(xiàn)對 框架內(nèi)引線3的鎖定結(jié)構(gòu)，塑封后通過塑封料8的反作用力，可以有效提高導(dǎo)線跟框架內(nèi)引 線3之間的結(jié)合力，從而改善導(dǎo)線的剝離強(qiáng)度，提高功率產(chǎn)品的可靠性。
[0047] 參見圖2a、圖2b、圖2c、圖2d和圖2e，第一導(dǎo)線及兩個(gè)第二導(dǎo)線均為鋁線4。
[0048] 參見圖3a、圖3b、圖3c、圖3d和圖3e，為本發(fā)明鋁帶鍵合后半導(dǎo)體功率器件的導(dǎo) 線強(qiáng)化焊接點(diǎn)的流程示意圖，第一導(dǎo)線為鋁線4,兩個(gè)第二導(dǎo)線均為鋁帶5。
[0049] 參見圖2e和圖3e，實(shí)際使用中，導(dǎo)線可以為鋁線4、鋁帶5或鋁線4與鋁帶5的組 合。
[0050] 參見圖la和圖lb，實(shí)際使用中，本發(fā)明的半導(dǎo)體功率器件的強(qiáng)化導(dǎo)線焊接點(diǎn)的方 法還包括在框架載片臺1上固定連接芯2片，將導(dǎo)線遠(yuǎn)離框架內(nèi)引線3的一端與芯片2焊 接。
[0051] 本發(fā)明在半導(dǎo)體功率器件封裝過程中所用鋁質(zhì)焊線在焊接過程中，改善鋁質(zhì)焊線 與框架內(nèi)引線焊點(diǎn)連接的牢固強(qiáng)度，本發(fā)明尤其適用于功率較大或/和可靠性比較高的 MOSFET (Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor,金氧半場效晶體管）、 IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor)，絕緣柵雙極型晶體管）、SiC等芯片使用錯線 或鋁帶焊接到框架內(nèi)引線上。
[0052] 最后應(yīng)說明的是：以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對其限制；盡 管參照前述實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：其依然 可以對前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替 換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實(shí)施例技術(shù)方案的精 神和范圍。
【權(quán)利要求】
1. 一種半導(dǎo)體功率器件的強(qiáng)化導(dǎo)線焊接點(diǎn)的方法，其特征在于，包括以下步驟： (1) 將框架內(nèi)引線的至少一側(cè)的邊向上堅(jiān)起，形成翻邊； (2) 導(dǎo)線焊接在翻邊以外的框架內(nèi)引線表面的焊接區(qū)； (3) 將框架內(nèi)引線、翻邊及導(dǎo)線與焊接區(qū)連接的一端的外圍用塑封料進(jìn)行塑封。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體功率器件的強(qiáng)化導(dǎo)線焊接點(diǎn)的方法，其特征在于，所 述步驟（1)中，將框架內(nèi)引線的兩側(cè)的邊向上堅(jiān)起，在兩側(cè)形成翻邊；所述步驟（2)中，導(dǎo)線 焊接在兩側(cè)的翻邊之間的焊接區(qū)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體功率器件的強(qiáng)化導(dǎo)線焊接點(diǎn)的方法，其特征在于，所 述步驟（2)和步驟（3)之間還包括： 給每個(gè)翻邊的上方放置一斜面結(jié)構(gòu)，推進(jìn)機(jī)構(gòu)分別帶動一斜面結(jié)構(gòu)向下移動，使斜面 結(jié)構(gòu)中的斜面擠壓框架內(nèi)引線兩側(cè)的翻邊，當(dāng)斜面結(jié)構(gòu)下行到最低位后向上回復(fù)到原位， 最終翻邊與斜面平行。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的半導(dǎo)體功率器件的強(qiáng)化導(dǎo)線焊接點(diǎn)的方法，其特征在于，所 述斜面與水平面的夾角為5?85°。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體功率器件的強(qiáng)化導(dǎo)線焊接點(diǎn)的方法，其特征在于，所 述翻邊在堅(jiān)直方向的高度為所述框架內(nèi)引線的厚度的2. 5-3. 5倍。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的半導(dǎo)體功率器件的強(qiáng)化導(dǎo)線焊接點(diǎn)的方法，其特征在于，所 述翻邊在堅(jiān)直方向的高度為所述框架內(nèi)引線的厚度的3. 0倍。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1-6任一項(xiàng)所述的半導(dǎo)體功率器件的強(qiáng)化導(dǎo)線焊接點(diǎn)的方法，其特征 在于，所述框架內(nèi)引線包括間隔距離依次設(shè)置的第一框架內(nèi)引線、第二框架內(nèi)引線及第三 框架內(nèi)引線，所述導(dǎo)線包括第一導(dǎo)線和兩個(gè)第二導(dǎo)線； 所述步驟（1)包括：將第三框架內(nèi)引線兩側(cè)的邊向上堅(jiān)起，形成翻邊； 所述步驟（2)包括：在第一框架內(nèi)引線的焊接區(qū)焊接第一導(dǎo)線，在第三框架內(nèi)引線的 焊接區(qū)分別焊接兩個(gè)第二導(dǎo)線。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的半導(dǎo)體功率器件的導(dǎo)線強(qiáng)化焊接結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述第 一導(dǎo)線和兩個(gè)第二導(dǎo)線均為鋁線。
9. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的半導(dǎo)體功率器件的導(dǎo)線強(qiáng)化焊接結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述第 一導(dǎo)線為鋁線，兩個(gè)所述第二導(dǎo)線為鋁帶。
10. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的半導(dǎo)體器件的導(dǎo)線焊點(diǎn)強(qiáng)化結(jié)構(gòu)，其特征在于，還包括在框 架載片臺上固定連接芯片，將導(dǎo)線遠(yuǎn)離框架內(nèi)引線的一端與芯片焊接。
【文檔編號】H01L21/60GK104064484SQ201410307596
【公開日】2014年9月24日 申請日期:2014年6月30日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月30日
【發(fā)明者】石海忠, 顧夏茂, 郇林香, 毛倩, 施清云 申請人:南通富士通微電子股份有限公司