一種可控硅封裝方法及封裝模具的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及半導體器件封裝技術領域，尤其涉及一種可控硅封裝方法及封裝模具。
【背景技術】
[0002]可控硅是可控硅整流元件的簡稱，是一種具有三個PN結的四層結構的大功率半導體器件，亦稱為晶閘管，具有體積小、結構相對簡單、功能強等特點，是比較常用的半導體器件之一。通常，大功率可控硅多采用金屬殼封裝，而中、小功率可控硅則多采用塑封或陶瓷封裝。
[0003]目前可控硅采用多種封裝方式，如機械壓接、氬弧焊、環氧樹脂粘接、冷封等，其中冷封以其封接時要求設備簡單，方法易于掌握，零部件供應方便，生產成本較低而得到推廣應用。冷封是在常溫下，在壓模上施加足夠的機械壓力，使上下管殼的外沿產生緊密疊合的效果，從而達到封接的目的。但是在封裝過程中因管殼陰極臺面與上模之間存在間隙，外沿壓封時受力導致臺面產生上翹，不能保證芯片陰極面與管殼上臺面接觸良好，而且只有在封裝后施加一定壓力或安裝散熱器后才能測到陰控極阻值，從而檢驗封裝質量。封裝質量不好，對使用過程中元器件散熱、導通等都有不同程度的影響。

【發明內容】

[0004]本發明提供了一種可控硅封裝方法，可有效避免壓封過程中可控硅上臺面發生上翹，保證管殼與芯片之間的緊密接觸，并可在封裝后直接測試出陰控極阻值，提高封裝質量和使用性能；本發明同時提供了采用此方法的封裝模具。
[0005]為了達到上述目的，本發明采用以下技術方案實現:
[0006]一種可控硅封裝方法，采用模具封裝，在下模中設彈簧一保證封裝時可控硅管殼臺面與芯片緊密接觸，在上模與下模之間設限位套保證封裝刃間隙；具體過程如下:
[0007]I)清理模具內部灰塵或異物，將限位套固定在下模上；
[0008]2)將可控硅上下管殼的外沿對齊后，放置在下模空腔中的定位盤上；
[0009]3)啟動油壓機，設定壓力值，按下行鍵，上模向下模方向移動，導向針與可控硅中心孔自動對正，導向針在上模下移過程中壓縮彈簧二并逐漸回縮；
[0010]4)上模繼續下移并合模，在限位套作用下上、下模封裝刃間隙在0.08?0.18mm之間完成對外沿的壓封，壓封時，在彈簧一和可控硅定位盤作用下，可控硅管殼臺面與芯片始終保持緊1?、接觸；
[0011]5)油壓機帶動上模回升到原位，可控硅定位盤在彈簧一的作用下將可控硅頂出，整個封裝過程結束。
[0012]用于實現一種可控硅封裝方法的封裝模具，包括上模、下模和可控硅定位盤，所述下模設有放置可控硅用的空腔，空腔底部設彈簧一和可控硅定位盤，可控硅定位盤在彈簧一的作用下可沿下模相配合的孔壁移動，上模和下模的對應工作表面設有相配合的封裝刃。
[0013]所述下模和下模之間設限位套，限位套高度=限位套上模定位面至上封裝刃距離+限位套下模定位面至下封裝刃距離+0.08?0.18mm。
[0014]所述上模對應可控硅中心孔處設有導向針和彈簧二，導向針在彈簧二作用下可沿上模相配合的孔壁移動。
[0015]所述上模和下模均采用冷作模具鋼制作，并經真空熱處理。
[0016]所述冷作模具鋼為Crl2MoV。
[0017]與現有技術相比，本發明的有益效果是:
[0018]I)采用彈簧將可控硅頂緊在上下模具之間，可有效避免壓封過程中可控硅外沿發生變形，保證管殼與芯片之間的緊密接觸；
[0019]2)封裝后可直接測試出陰控極阻值，可及時發現因可控硅制造偏差造成的陰控極接觸不良問題，保證其使用性能；
[0020]3)采用限位套精確控制封裝刃間隙，確保封裝質量；
[0021]4)封裝后在彈簧一作用下可控硅自動彈出，操作方便，提高工效。
【附圖說明】
[0022]圖1是本發明所述模具的結構示意圖。
[0023]圖1a是圖1中I部放大圖。
[0024]圖1b是圖1中II部放大圖。
[0025]圖2是本發明所述模具對正時的示意圖。
[0026]圖3是本發明所述模具合模后的示意圖。
[0027]圖4是本發明所述可控硅定位盤的結構示意圖。
[0028]圖5是本發明所述可控硅封裝后的結構示意圖。
[0029]圖中:1.上蓋板2.絲堵3.螺釘4.彈簧二 5.上模具體6.導向針7.可控硅8.限位套9.下模具體10.可控硅定位盤11.彈簧一 12.底座101.上壓封刃102.下壓封刃103.可控娃外沿104.定位凸臺105.限位套上模定位面106限位套下模定位面
【具體實施方式】
[0030]下面結合附圖對本發明的【具體實施方式】作進一步說明:
[0031]見圖1、圖2和圖3，是本發明所述可控硅封裝過程示意圖。本發明一種可控硅封裝方法，采用模具封裝，在下模中設彈簧一 11保證封裝時可控硅管殼臺面與芯片緊密接觸，在上模與下模之間設限位套8保證封裝刃間隙；具體過程如下:
[0032]I)清理模具內部灰塵或異物，將限位套8固定在下模上；
[0033]2)將可控硅7上下管殼的外沿103對齊后，放置在下模空腔中的定位盤10上；
[0034]3)啟動油壓機，設定壓力值，按下行鍵，上模向下模方向移動，導向針6與可控硅7中心孔自動對正，導向針6在上模下移過程中壓縮彈簧二 4并逐漸回縮；(如圖2所示)
[0035]4)上模繼續下移并合模，在限位套8作用下上、下模封裝刃101、102間隙在0.08?0.18mm之間完成對外沿103的壓封，壓封時，在彈簧一 11和可控娃定位盤10作用下，可控硅管殼臺面與芯片始終保持緊密接觸；(如圖3所示)
[0036]5)油壓機帶動上模回升到原位，可控硅定位盤10在彈簧一 11的作用下將可控硅7頂出，整個封裝過程結束。
[0037]見圖1，是本發明所述可控硅封裝模具的結構示意圖。本發明所述用于實現一種可控硅封裝方法的封裝模具，包括上模、下模和可控硅定位盤10，所述下模設有放置可控硅7用的空腔，空腔底部設彈簧一 11和可控硅定位盤10，可控硅定位盤10在彈簧一 11的作用下可沿下模相配合的孔壁移動，上模和下模的對應工作表面設有相配合的封裝刃101、102。
[0038]所述下模和下模之間設限位套8，限位套8高度=限位套上模定位面105至上封裝刃101距離+限位套下模定位面106至下封裝刃102距離+0.08?0.18mm。
[0039]所述上模對應可控硅中心孔處設有導向針6和彈簧二 4，導向針6在彈簧二 4作用下可沿上模相配合的孔壁移動。
[0040]所述上模和下模均采用冷作模具鋼制作，并經真空熱處理。
[0041]所述冷作模具鋼為Crl2MoV。
[0042]以下實施例在以本發明技術方案為前提下進行實施，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程，但本發明的保護范圍不限于下述的實施例。下述實施例中所用方法如無特別說明均為常規方法。
[0043]【實施例】
[0044]采用本發明所述方法對KT40CT可控硅進行封裝，首先制作模具。如圖1所示，上模由上模具體5、上蓋板1、彈簧二 4和導向針6組成，導向針6放置在上模具體5的中心孔中，其尾部設彈簧二 4，上蓋板I通過螺釘3與上模具體5固定，在上蓋板I對應上模具體5中心孔處設螺紋孔，通過絲堵2將彈簧二 4和導向針6固定在上模具體5內。
[0045]下模由下模具體9、可控硅定位盤10、彈簧一 11和底座12組成，下模具體9中部設空腔用于放置可控硅7和可控硅定位盤10，可控硅定位盤10上表面設定位凸臺104用于可控硅7定位(如圖4所示)，下部設盲孔用于放置彈簧一 11，可控硅定位盤10的外圓表面與下模具體9的內圓表面相配合，并可沿其內圓表面上下移動，以此保證合模壓封時的對正精度。底座12與下模具體9通過螺釘3固定，并使彈簧一 11定位。
[0046]上模和下模之間設限位套8，其上下表面分別與上模和下模的定位面相配合，內表面與上模和下模對應的外表面配合，在本實施例中，限位套8的高度為31mm，上模定位面至底面的高度為15mm，公差范圍為0-0.05mm ;下模定位面至頂面的高度為15mm，公差范圍為0-0.05mm ;上、下封裝刃101、102的高度均為0.46mm。合模時，油壓機壓下量以上模定位面接觸限位套8上表面為限，因此，合模后上、下封裝刃101、102之間的間距為0.08-0.18mm。
[0047]見圖5，是本發明所述可控硅封裝后的結構示意圖。可控硅外沿103材質為銅鍍鎳，在封裝模具上、下封裝刃101、102的作用下沿圓周方向產生緊密疊合效果，從而完成封裝。
【主權項】
1.一種可控硅封裝方法，其特征在于，采用模具封裝，在下模中設彈簧一保證封裝時可控硅管殼臺面與芯片緊密接觸，在上模與下模之間設限位套保證封裝刃間隙；具體過程如下: 1)清理模具內部灰塵或異物，將限位套固定在下模上； 2)將可控硅上下管殼的外沿對齊后，放置在下模空腔中的定位盤上； 3)啟動油壓機，設定壓力值，按下行鍵，上模向下模方向移動，導向針與可控硅中心孔自動對正，導向針在上模下移過程中壓縮彈簧二并逐漸回縮； 4)上模繼續下移并合模，在限位套作用下上、下模封裝刃間隙在0.08?0.18mm之間完成對外沿的壓封，壓封時，在彈簧一和可控硅定位盤作用下，可控硅管殼臺面與芯片始終保持緊密接觸； 5)油壓機帶動上模回升到原位，可控硅定位盤在彈簧一的作用下將可控硅頂出，整個封裝過程結束。
2.用于實現權利要求1所述的一種可控硅封裝方法的模具，其特征在于，包括上模、下模和可控硅定位盤，所述下模設有放置可控硅用的空腔，空腔底部設彈簧一和可控硅定位盤，可控硅定位盤在彈簧一的作用下可沿下模相配合的孔壁移動，上模和下模的對應工作表面設有相配合的封裝刃。
3.根據權利要求2所述的一種可控硅封裝模具，其特征在于，所述下模和下模之間設限位套，限位套高度=限位套上模定位面至上封裝刃距離+限位套下模定位面至下封裝刃距離 +0.08 ?0.18mm。
4.根據權利要求2所述的一種可控硅封裝模具，其特征在于，所述上模對應可控硅中心孔處設有導向針和彈簧二，導向針在彈簧二作用下可沿上模相配合的孔壁移動。
5.根據權利要求2所述的一種可控硅封裝模具，其特征在于，所述上模和下模均采用冷作模具鋼制作，并經真空熱處理。
6.根據權利要求5所述的一種可控硅封裝模具，其特征在于，所述冷作模具鋼為Crl2MoVo
【專利摘要】本發明涉及一種可控硅封裝方法，采用模具封裝，在下模中設彈簧一保證封裝時可控硅管殼臺面與芯片緊密接觸，在上模與下模之間設限位套保證封裝刃間隙；封裝模具包括上模、下模和可控硅定位盤，所述下模設有放置可控硅用的空腔，空腔底部設彈簧一和可控硅定位盤，可控硅定位盤在彈簧一的作用下可沿下模相配合的孔壁移動，上模和下模的對應工作表面設有相配合的封裝刃。與現有技術相比，本發明的有益效果是：1)保證管殼與芯片之間的緊密接觸；2)封裝后可直接測試出陰控極阻值，及時發現陰控極接觸不良問題；3)采用限位套精確控制封裝刃間隙，確保封裝質量；4)封裝后在彈簧一作用下可控硅自動彈出，操作方便，提高工效。
【IPC分類】H01L21-52
【公開號】CN104752237
【申請號】CN201510122648
【發明人】趙巍巍, 高軍, 李長利, 王敏花, 張金宇, 孫鳳軍
【申請人】鞍山市聯達電子有限公司
【公開日】2015年7月1日
【申請日】2015年3月19日