适用于功率MOS的新型塑封结构的制作方法

本发明涉及一种适用于功率MOS的新型塑封结构。

背景技术：

功率场效应晶体管（POWER MOS）作为功率半导体器件的主要分支之一，其广泛应用于手机、电脑、照明及液晶电视机等消费电子产品的电源或适配器中，功率mos器件同时具有输入阻抗底，开关速度快等优点。随着半导体技术的发展，大功率，低功耗，小封装的功率MOS器件越来越吸引人们的眼球。

功率MOS器件一般是由许多元胞结构的晶体管并联组成的，其芯片的结构和制造工艺是其性能品质的决定性因素，而这些技术的进一步改进将付出很高的成本。而封装是沟通半导体芯片和外部电路的通道，其主要作用包括：1、支撑保护芯片不受外界环境的影响；2、为芯片提供电气连接以便与其他元器件构成完整电路；3、散热。不同封装形式的芯片其性能各有差异，从功率MOS的参数来看，器件工作的最大功率与器件的热阻有关，而封装散热的好坏直接决定了热阻的大小。

封装技术按照封装材料划分为：金属封装、陶瓷封装和塑料封装（塑封）。塑料封装由于成本低廉，工艺简单，可靠性高，在消费类电子市场占据绝对的地位。其中，直插式TO系列封装由于更好的散热条件，是大功率MOS的主要封装形式。传统的直插式TO系列封装如图1所示，一般包括一框架1’、一芯片4’和一个塑封体5’，框架1’主要起到载片和散热的作用，塑封体5’主要提供物理和电气的保护作用。一般情况下，为了工艺简单和更好的散热条件，芯片4’通过焊料粘贴到框架1’上，背电极（如功率MOS的漏极）直接与框架的背板连接，背电极既可通过中间的管脚，也可通过背板实现与外部电路的连接，框架材料采用导热和电性能优越的Cu制备，如果是直插式封装的话，在焊接到PCB板上时框架1’的背板需要加装散热片，半包封式的封装由于背板是裸露的，为了防止短路，背板和散热片之间还需要加装一层绝缘垫，这样的话就会增加一步工艺，影响了产品的生产效率；为了防止这种情况，在塑封时，可以用塑封料把框架的背板完全包起来，形成全包封形式的封装（Fullpak），这样可以避免使用绝缘垫，但是全包封的器件由于塑封料本身导热性能比较差，导致全包封封装的器件热阻成倍的增加，极大的影响了器件的性能，对于功率MOS来说，对其UIS的可靠性能力也有一定的影响。

技术实现要素：

本发明目的在于：提供一种适用于功率MOS的新型塑封结构，以解决封装结构中散热和绝缘的矛盾。

本发明的再一目的在于：提供一种针对上述适用于功率MOS的新型塑封结构的封装方法。

本发明目的通过下述技术方案实现：一种适用于功率MOS的新型塑封结构，包含一框架，一芯片以及一封装体，其中，所述的框架为铜框架，该铜框架分成两部分，一部分作为载片与器件背电极相连并引出管脚形成电气连接，一部分用来实现散热功能的散热背板，二者通过导热性能良好的绝缘材料层，即高导热隔离层隔离开，使铜框架的两部分形成物理连接。

与传统的封装结构比较，主要包含框架、芯片和塑封体三个部分，区别在于框架不再是一体成型，而是由起散热作用的散热背板，起绝缘作用的热性能良好的绝缘材料层以及起电气连接的载片。该结构不仅避免了器件在PCB上焊接需加装绝缘垫的问题，又充分利用了铜框架散热良好的特性，充分发挥了功率MOS大功率，低功耗的优势。

在上述方案基础上，所述的高导热隔离层面积（c×d）大于载片的面积（e×f），小于散热背板面积（a×b）。

在上述方案基础上，所述的高导热隔离层采用上下两面都覆盖铜板的陶瓷隔离层。

在上述方案基础上，所述载片上焊接芯片，芯片背电极通过与载片相连的中间管脚引出，其他电极与悬空的电极相连，所述芯片由于高导热隔离层的作用，与散热背板绝缘。

本发明提供一种适用于功率MOS的新型塑封结构的封装方法，依序按下述步骤：

第1、将铜制的散热背板置于烧结的模具中，通过焊料将导热性能良好的绝缘材料层固定到散热背板上，然后，将载片固定到导热性能良好的绝缘材料层上；

第2、通过传统粘片工艺，把芯片粘贴到固定好的载片上；

3、通过压焊工艺，从芯片压焊点引线到载片的管脚上；

4、进行塑封工艺，形成塑封体，成型器件。

本发明的优越性在于，由于载片和散热背板是隔离开的独立部分，载片完成电气连接，散热背板提供散热通道，在方便PCB装配的同时，降低了功率MOS的封装热阻，大大提高了其在应用端的安全工作区，充分发挥了功率MOS大功率，低功耗的优势。

附图说明

图1是传统直插式TO系列封装结构示意图；

图2是本发明的封装结构示意图；

图3是本发明的封装结构框架的分解示意图；

图4是本发明的框架组合后的俯视图；

图中标号说明

图1中，

1’——TO系列框架；4’——芯片；5’——塑封体；

图2至4中，

1——散热背板；2——陶瓷隔离层；3——载片；4——芯片；5——塑封体。

具体实施方式

为了更好地理解该封装结构，下面结合附图和具体实施方式对本发明发明进行详细说明。

如图2-4所示，一种适用于功率MOS的新型塑封结构，包含一框架，一芯片2以及一封装体，其中，所述的框架为铜框架，该铜框架分成两部分，一部分作为载片3与器件背电极相连并引出管脚形成电气连接，一部分用来实现散热功能的散热背板1，二者通过高导热隔离层隔离开，使铜框架的两部分形成物理连接。

本实施例中，如图4所示，所述的高导热隔离层采用上下两面都覆盖铜层的陶瓷隔离层2。所述的陶瓷隔离层2（c×d）大于载片3的面积（e×f），小于散热背板1面积（a×b）。

本发明的关键在于框架的制备，其散热背板1和载片3的绝缘隔离需要通过陶瓷片实现，为了与二者之间形成良好的导热效过，陶瓷片正反两面需要同时覆盖一大面积铜层，制成陶瓷隔离层2，通过焊料分别与散热背板和载片粘贴在一起，形成上中下三层结构，其厚度在0.4~0.6mm之间；为了简化生产工艺，载片的厚度可以与管脚厚度一致；由于封装模具的限制，散热背板的形状与厚度应与封装线上模具的尺寸保持一致；这样的话，框架制备好后，即可在标准的封装流程中完成封装，在不会影响线上的封装工艺的同时，大大提高了封装器件的性能；

具体的实施步骤如下

1、将铜制备的散热背板1置于烧结的模具中，通过焊料将覆盖铜层的陶瓷隔离层2焊接到背板上，同时也将载片3焊接到隔离层上，如图3分解示意图所示；

2、通过正常的粘片工艺，把芯片4粘贴到制备好的载片3上；

3、通过压焊工艺，从芯片4压焊点引线到载片3的管脚上；

4、进行塑封工艺，形成塑封体5，器件即可成型。

本发明中，由于载片和散热背板是隔离开的独立部分，载片完成电气连接，散热背板提供散热通道，在方便PCB装配的同时，降低了功率MOS的封装热阻，大大提高了其在应用端的安全工作区。