雙面散熱帶引腳薄型扁平封裝功率半導體器件的生產方法
【專利摘要】本發明公開了一種雙面散熱帶引腳薄型扁平封裝功率半導體器件的生產方法，包括(1)劃片、(2)軟焊料上芯、(3)第二管腳與芯片的連接鍵合、(4)塑封等步驟，在步驟(3)中，采用焊接劈刀在芯片上壓出長條形帶有菱形花紋的焊接點，將鋁帶的一端與芯片焊接；再用焊接劈刀在第二管腳上壓出長條形帶有菱形花紋的焊接點，將鋁帶的另一端與芯片焊接；鋁帶除焊接點外，其余部位均向上拱起，鋁帶向上拱起的高度不超過420um；在步驟(4)中，塑封后，鋁帶拱起部位的頂面距離塑封料的頂面厚度為100um?200um。采用雙面散熱兩排內嵌式引腳扁平封裝方法，能夠迅速將熱量傳導到器件表面，達到迅速散熱從而保護產品的目的。
【專利說明】
雙面散熱帶引腳薄型扁平封裝功率半導體器件的生產方法
技術領域
[0001]本發明涉及一種新型功率半導體器件，尤其是雙面散熱兩排內嵌式引腳薄型扁平封裝的功率半導體器件的生產方法。
【背景技術】
[0002]隨著近年來消費市場對功率器件的需求不斷擴大，為功率器件封裝行業帶來了發展契機。功率器件產品廣泛應用于汽車電子產品、計算機管理電源、燈光啟動電源、電瓶車等領域，也促進了大電流、高電壓功率器件和MOSFET封裝技術的發展。
[0003]功率器件產品在工作時要消耗較大的電功率，要求產品具有優良的散熱能力，電參數要穩定，可靠性要高。因此，在封裝和使用中，要求產品散熱部位熱容量要大，還要有足夠的散熱功能，工作時能夠將內部芯片產生的熱量迅速傳導到器件表面，避免芯片過熱燒傷，或者引起框架基片變形引起分層而影響產品的可靠性。在導電性方面，還要求有良好可靠的電氣性能。
[0004]所以，功率器件的散熱設計是否合理，對功率器件封裝行業起到了關鍵性的作用。傳統產品散熱途徑主要是背面散熱片散熱，是單面散熱。
[0005]現目前，半導體中的芯片與管腳采用銅線鍵合連接，塑封后僅在芯片的背面由引線框架作為散熱面進行散熱，無法滿足新的功率半導體的散熱要求。

【發明內容】

[0006]本發明的目的在于提供一種雙面散熱兩排內嵌式引腳扁平封裝的功率半導體器件的生產方法，以解決空間有限的產品在使用功率器件過程中能夠迅速將熱量傳導到器件表面，達到迅速散熱從而保護產品的目的。
[0007]為此，本發明所采用的技術方案為:一種雙面散熱帶引腳薄型扁平封裝功率半導體器件的生產方法，包括以下步驟:
[0008]步驟一、劃片:形成帶第一引腳的引線框架，以及獨立的第二引腳；
[0009]步驟二、軟焊料上芯:將引線框架在高溫軌道中加熱，并通有氮氫混合保護氣體，再通過高導熱軟焊料將芯片焊接在引線框架上方；
[0010]步驟三、第二管腳與芯片的連接鍵合；
[0011]步驟四、塑封:
[0012]步驟五、去溢料:
[0013]步驟六:電鍍:
[0014]步驟七:切筋分粒成型:
[0015]步驟八:測試及包裝；
[0016]其特征在于:
[0017]在步驟三中，選擇鋁帶作為鍵合連接材料，采用焊接劈刀在芯片上壓出與鋁帶寬度一致的長條形帶有菱形花紋的焊接點，將鋁帶的一端與芯片焊接;再用焊接劈刀在第二管腳上壓出與鋁帶寬度一致的長條形帶有菱形花紋的焊接點，將鋁帶的另一端與芯片焊接;所述鋁帶除焊接點外，其余部位均向上拱起，拱起部位的頂部為平面，所述鋁帶在芯片正面形成第二散熱面，與設置在芯片背面作為第一散熱面的引線框架，共同構成雙面散熱結構，所述招帶向上拱起的高度不超過420um;
[0018]在步驟四中，塑封后，鋁帶拱起部位的頂面距離塑封料的頂面厚度為10um—200um，第一引腳和第二引腳靠近芯片的一端被塑封，另一端裸露在外，構成兩排內嵌式引腳。
[0019]作為上述方案的優選，在步驟三中，所述焊接劈刀在芯片上共壓出兩條相互平行的并與鋁帶寬度一致的長條形帶有菱形花紋的焊接點，除鋁帶的一端與芯片焊接外，另一端與第二管腳焊接外，鋁帶的中部也通過焊接點與芯片焊接，從而形成了兩個等高的拱起部位，適用于芯片尺寸較大的功率半導體器件焊接。
[0020]進一步，所述第二散熱面的面積為第二散熱面的面積的60%以上，以確保芯片上面有足夠的散熱面積。
[0021]本發明的有益效果:
[0022](1)、芯片與第二管腳鍵合連接采用大面積的鋁帶焊接，在芯片正面形成面積與背面面積相當的金屬散熱通道，塑封后鋁帶表面塑封料厚度在10um—200um之間，器件正面通過大面積鋁帶散熱，器件背面通過引線框架散熱，形成雙面散熱通道，在器件工作時能迅速通過雙散熱通道將器件內部熱量傳導出去；
[0023](2)、限定塑封后鋁帶表面塑封料厚度在10um—200um之間，既能保證塑封料對芯片的有效保護，又能保證鋁帶的散熱效果；
[0024](3)鋁帶采用除焊接點外，其余部位均向上拱起的結構形式，既能增加鋁帶的強度，防止變形，從而保護芯片;又能減少鋁帶距離塑封料表面的距離，以保證散熱效果；
[0025](4)焊接鋁帶前，采用焊接劈刀在芯片及第二管腳上壓出與鋁帶寬度一致的長條形帶有菱形花紋的焊接點，保證焊接的可靠性。
[0026]綜上所述，該生產方法可用于封裝MOSFET驅動器、功率器件、電源系統等，具有卓越電性能和散熱性能，可廣泛應用于汽車電子產品、計算機管理電源、燈光啟動電源、電瓶車等領域以及大電流、高電壓功率器件、M0SFET的封裝及其它產品，應用范圍廣闊，市場需求量大，有較好的市場前景。
【附圖說明】
[0027]圖1為本雙面散熱帶引腳薄型扁平封裝功率半導體器件的俯視圖。
[0028]圖2為圖1的仰視圖。
【具體實施方式】
[0029]下面通過實施例并結合附圖，對本發明作進一步說明:
[0030]結合圖1一圖2所示，一種雙面散熱帶引腳薄型扁平封裝功率半導體器件的生產方法，包括以下步驟:
[0031]步驟一、劃片。
[0032]通過劃片形成帶第一引腳I的引線框架3，以及獨立的第二引腳2;引線框架3包含若干排列分布的引線框架單元，以及用于連接各個引線框架單元的中筋，經步驟七的切筋分粒成型后，被分割成獨立的引線框架單元。
[0033]步驟二、軟焊料上芯。
[0034]為配合焊料熔化，先將引線框架3在高溫軌道中加熱，通常為330—380V的高溫軌道;并通有10.6%的氮氫混合保護氣體，以提高焊料的浸潤性，減少焊料氣泡的產生，防止引線框架在高溫環境下氧化，提高芯片粘接的可靠性;再通過高導熱軟焊料4，如賀利氏公司生產的Pb94.5Sn3Ag2.5的軟焊料，將芯片5焊接在引線框架3上方。
[0035]步驟三、第二管腳與芯片的連接鍵合。
[0036]傳統工藝中選用銅線進行第二管腳與芯片的連接鍵合。而本方案中，選擇鋁帶6作為鍵合連接材料，如TANAKA公司生產的鋁帶;采用焊接劈刀在芯片5上壓出與鋁帶6寬度一致的長條形帶有菱形花紋的焊接點7，將鋁帶6的一端與芯片5焊接;再用焊接劈刀在第二管腳2上壓出與鋁帶6寬度一致的長條形帶有菱形花紋的焊接點7，將鋁帶6的另一端與芯片5焊接;鋁帶6除焊接點7外，其余部位均向上拱起，拱起部位的頂部為平面，鋁帶6在芯片5正面形成第二散熱面，與設置在芯片5背面作為第一散熱面的引線框架3，共同構成雙面散熱結構，所述招帶6向上拱起的高度不超過420um。
[0037]對于尺寸規格較大的芯片來說，相應地增加鋁帶的尺寸，為保證鋁帶焊接的可靠性及整體強度，焊接劈刀在芯片5上共壓出兩條相互平行的并與鋁帶6寬度一致的長條形帶有菱形花紋的焊接點7，除鋁帶6的一端與芯片5焊接，另一端與第二管腳2焊接外，鋁帶6的中部也通過焊接點7與芯片5焊接，從而形成了兩個等高的拱起部位。最好是，第二散熱面的面積為第二散熱面的面積的60%以上，這個數值越大，散熱效果越好，但應確保鋁帶6與芯片5接觸的尺寸不得超出芯片5的外輪廓，以避免短路。
[0038]步驟四、塑封。
[0039]使用低應力，高導熱塑封材料進行塑封，如SUMIK0N公司的190系列(環保型)、NITTO公司的7000系列(環保型)、華海公司G400系列(環保型)、SCIENCHEM公司的HKG400系列(環保型)。先對引線框架進行預熱，在引線框架預熱溫度與模具溫度相差±5°C時進行上料，在合模注塑前要保證引線框架定位準確，與模具配合要緊密，開模后脫模要順暢。進料流道要使用沖流道模具，讓沖流道凸模穿過沖流凹槽，沖壓掉粘附在框架和進澆口的進料流道。最后，對產品進行后固化處理。
[0040]鋁帶拱起部位的頂面距離塑封料的頂面厚度為10um—200um，第一引腳和第二引腳靠近芯片的一端被塑封，另一端裸露在外，構成兩排內嵌式引腳。
[0041 ] 步驟五、去溢料。
[0042]電鍍前要對引線框架表面進行去溢料軟化，再用高壓水清除掉塑封過程留下的溢料。
[0043]步驟六:電鍍。
[0044]電鍍前首先要去除引線框架表面的雜質及氧化物，其次要對引線框架表面部位進行輕微腐蝕，以提高引線框架與鍍層的結合力;然后利用電化學原理在引線框架表面鍍上錫層;再次清洗電鍍后框架表面的殘留藥水;電鍍結束后進行烘烤。
[0045]步驟七:切筋分粒成型。
[0046]切筋分粒成型使用級進模，多工位沖切分離法，沖切掉引線邊框及中筋連結部位，形成單只產品，再裝入包裝管中。在切筋分粒成型中，為了避免軌道傳送中引線框架變形及鍍層劃傷，在輸料前要修整在塑封或傳遞過程中造成的引線框架壓邊及引線框架變形，弓丨線框架在切筋模具軌道傳送過程中要使引線框架在軌道中懸浮。沖切凸模與凹模的單邊間隙要控制在0.04mm左右，防止毛刺和拉錫現象。
[0047]步驟八:測試及包裝。
【主權項】
1.一種雙面散熱帶引腳薄型扁平封裝功率半導體器件的生產方法，包括以下步驟: 步驟一、劃片:形成帶第一引腳的引線框架，以及獨立的第二引腳； 步驟二、軟焊料上芯:將引線框架在高溫軌道中加熱，并通有氮氫混合保護氣體，再通過高導熱軟焊料將芯片焊接在引線框架上方； 步驟三、第二管腳與芯片的連接鍵合； 步驟四、塑封: 步驟五、去溢料: 步驟六:電鍍: 步驟七:切筋分粒成型: 步驟八:測試及包裝； 其特征在于: 在步驟三中，選擇鋁帶作為鍵合連接材料，采用焊接劈刀在芯片上壓出與鋁帶寬度一致的長條形帶有菱形花紋的焊接點，將鋁帶的一端與芯片焊接;再用焊接劈刀在第二管腳上壓出與鋁帶寬度一致的長條形帶有菱形花紋的焊接點，將鋁帶的另一端與芯片焊接;所述鋁帶除焊接點外，其余部位均向上拱起，拱起部位的頂部為平面，所述鋁帶在芯片正面形成第二散熱面，與設置在芯片背面作為第一散熱面的引線框架，共同構成雙面散熱結構，所述招帶向上拱起的高度不超過420um ； 在步驟四中，塑封后，鋁帶拱起部位的頂面距離塑封料的頂面厚度為10um—200um，第一引腳和第二引腳靠近芯片的一端被塑封，另一端裸露在外，構成兩排內嵌式引腳。2.根據權利要求1所述的雙面散熱帶引腳薄型扁平封裝功率半導體器件的生產方法，其特征在于:在步驟三中，所述焊接劈刀在芯片上共壓出兩條相互平行的并與鋁帶寬度一致的長條形帶有菱形花紋的焊接點，除鋁帶的一端與芯片焊接外，另一端與第二管腳焊接夕卜，鋁帶的中部也通過焊接點與芯片焊接，從而形成了兩個等高的拱起部位。3.根據權利要求1或2所述的雙面散熱帶引腳薄型扁平封裝功率半導體器件的生產方法，其特征在于:所述第二散熱面的面積為第二散熱面的面積的60%以上。
【文檔編號】H01L23/495GK106098565SQ201610516692
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年7月4日
【發明人】馬紅強, 李述洲, 徐向濤, 張成方, 王強, 王興龍
【申請人】重慶平偉實業股份有限公司