应用在功率半导体元器件中的铝合金引线框架的制作方法_2

文档序号:8529353阅读:来源:国知局
构示意图。
[0028]图2B是电镀的第一、第二金属电镀层进行放大的结构示意图。
[0029]图3A-3B是在引线框架包含的芯片安装单元上粘贴芯片并将芯片的电极连接到引脚焊区上后的结构示意图。
[0030]图4是完成塑封工艺后以获得的塑封体包覆住引线框架包含的芯片安装单元的结构示意图。
[0031]图5是在延伸至塑封体之外的外部引脚上和裸露在塑封体外部的芯片粘贴区的底面上电镀第三金属电镀层的结构示意图。
[0032]图6A是将引脚的外部引脚部分弯折成型至与芯片粘贴区位于同一平面的示意图。
[0033]图6B是引线框架上各芯片安装单元分离后获得的贴片式的功率器件的俯视示意图。
[0034]图7A是本申请另一实施方式中另一种引线框架的俯视结构示意图。
[0035]图7B是引线框架上各芯片安装单元分离后获得的插入式的功率器件的截面示意图。
[0036]图7C是插入式的功率器件的俯视结构示意图。
[0037]图8A-1至8A-2是对引线框架的冲切圆角半径进行限制的结构示意图。
[0038]图SB是对引线框架的弯折圆角半径进行限制的结构示意图。
【具体实施方式】
[0039]参见图1A所示,本发明将以图示的引线框架100及芯片安装单元100A为例对本案进行叙述说明。铝合金材质的引线框架100通常包含有多个类似于以图1A中虚线所框定的芯片安装单元100A,并且芯片安装单元100A至少包含有芯片粘贴区(即基岛区)101和设置在芯片粘贴区101周围的多个引脚102、103、104或更多未示意出的引脚,而引脚102、103则分别包含引脚焊区102a和引脚焊区103a。作为选择,可以利用连筋105将引脚102、103、104相互彼此连接起来或将这些引脚连接在引线框架100的其它部位,从而增强引脚的机械强度以防止它们发生诸如扭曲或弯折等意外变形。必须认识到,除了在图1A中已经示意出的结构适用于本申请以外,还有其他多种类型的引线框架(未示出)可以替代引线框架100或芯片安装单元100A,本申请只是以图式的结构对本发明的精神进行一般性阐释,因此图中所描述的结构并不构成对本发明的限制。
[0040]基于铝合金材料的引线框架在受到冲切或弯折时极易发生崩裂或断折,本方案的一方面就在于采用合适的原材料,并通过调节合金材料中的各种成分的比例关系来优化引线框架的硬度和韧性,以使其能够承受一定范围内的冲切力或在其弯折成型时不至断裂。具体而言,制备引线框架100所采用的铝合金混合材料中各种基本材料的种类及含量分别可以选取如下^Si的含量为0.20%?0.6%,铁Fe的含量为0.3%?0.8%,铜Cu的含量为0.1%?0.3%,锰Mn的含量为0.1%?1%,镁Mg的含量为0.5%?5%,铬Cr的含量为0.1 %?0.5%,锌Zn的含量为0.1 %?0.4%,钛Ti的含量为0.05%?0.3%,其他的材料为金属铝Al。务必注意到,上述所公开的这种比例关系的混合材料适用于任何类型铝合金引线框架的制备,而且若只是将该混合材料中的任意一种或几种基本材料稍作替换、或额外将其他原材料补充添加至该混合材料中、或是将各种基本材料的百分比稍作更改,都应认为是涵盖本发明的真实意图和范围的全部变化和修正。
[0041]本发明的方法流程可以大致描述如下:由上述混合材料所制备的铝合金引线框架首先要电镀一层第一金属电镀层(例如锌电镀层),然后再在铝合金引线框上电镀另一层第二金属电镀层(例如镍电镀层)覆盖在第一金属电镀层上,之后再电镀第三金属电镀层(例如铜电镀层)覆盖在第二金属电镀层上。第一金属电镀层、第二金属电镀层和第三金属电镀层皆不包含贵重金属电镀层。此时,电镀有第一、第二、第三金属电镀层的引线框架需要用来完成芯片粘贴、引线键合和塑封工艺等制造流程。在塑封工艺中,引线框架的一部分区域将被塑封料包覆在内,也即第三金属电镀层的一部分区域必然被塑封体所包覆住,但第三金属电镀层的未被塑封体包覆住的另一部分区域就容易发生氧化。所以在完成塑封工艺之后,还需要在引线框架未被塑封料包覆的区域电镀便宜的第四金属电镀层(例如不易发生氧化作用的锡电镀层),也即利用第四金属电镀层将第三金属电镀层裸露在塑封材料之外的这部分区域覆盖住,其具体过程参见本发明下述内容。
[0042]参见图1A-6B所示的工艺流程图对本发明进行详细说明。芯片安装单元100A中,引脚102、103、104均设置的芯片粘贴区101的同一侧,引脚焊区102a和引脚焊区103a与芯片粘贴区101分离断开并沿着芯片粘贴区101的边缘设置,而引脚104则是直接连接在芯片粘贴区101上,其中引脚104包含内部引脚104a和外部引脚104b,此时认为引脚104还相当于连筋。引脚102、103、104既可以与芯片粘贴区101位于同一平面也可以形成如图1B所示的二者不在同一平面的结构。图1B是引线框架100沿图1A中虚线A-A的竖截面结构示意图,该实施方式中,在初始状态,引脚102、103、104所在的平面的位置高于芯片粘贴区101所在的平面的位置。首先,先要在引线框架100的表面电镀第一金属电镀层201,第一金属电镀层201为一层锌的电镀层,并在引线框架100上电镀第二金属电镀层202覆盖在第一金属电镀层201上,第二金属电镀层202为镍电镀层。可以选择先镀镍再镀锌,也可以在锌层表面镀镍。然后再如图2A所示,在引线框架100上电镀另一层覆盖在第二金属电镀层202之上的第三金属电镀层203,此时第三金属电镀层203可以为一层铜的电镀层。第一金属电镀层201、第二金属电镀层202和第三金属电镀层203皆不包含贵重金属电镀层。为了更直观的理解,图2B是截取一段依次镀有第一金属电镀层201、第二金属电镀层202和第三金属电镀层203的引线框架100的片段并进行放大的示意图。
[0043]参见图3A-3B所示,将芯片400粘贴在芯片安装单元100A所包含的芯片粘贴区101上,但是芯片400的背面并未直接与芯片粘贴区101的顶面1la接触,因为芯片400的背面其实是与电镀在芯片粘贴区101顶面的第三金属电镀层203直接接触,而电镀在芯片粘贴区101顶面的第三金属电镀层203则覆盖在依次电镀于芯片粘贴区101顶面的第一金属电镀层201和第二金属电镀层202上。芯片400通常为垂直式的功率器件,例如垂直式的功率MOSFET,设置在芯片400正面的电极一般至少包括第一电极401和第二电极402,第一电极401和第二电极402通过未示意出的钝化层绝缘,而设置在芯片400背面的电极则为其第三电极(未标注),第三电极可以通过导电材料(如导电银浆或焊锡膏等)粘合在电镀于芯片粘贴区101的顶面上的电镀层上,也即第三电极实质上通过该导电材料粘合在电镀于芯片粘贴区101顶面最上层的第三金属电镀层203上。在一些实施方式中,芯片400的第一电极401和第二电极402 —般分别是栅极和源极,而第三电极则为其漏极。
[0044]完成芯片的粘贴后,还需要利用多条键合引线302将设置在芯片400正面的多个电极分别电性连接在不同引脚所包含的引脚焊区上,这些键合引线302至少包括键合引线302a、302b,例如图3B所示的利用键合引线302a将第一电极401电性连接在引脚102所包含的引脚焊区102a上,利用键合引线302b将第二电极402电性连接在引脚103所包含的引脚焊区103a上。自然,键合引线302a并未与引脚焊区102a直接接触,键合引线302a其实是与电镀在引脚焊区102a上的最外层的第三金属电镀层203直接接触,而电镀在引脚焊区102a上的第三金属电镀层203则是覆盖在依次电镀于引脚焊区102a上的第一金属电镀层201和第二金属电镀层202上;同样,键合引线302a也是与电镀在引脚焊区103a上的最外层的第三金属电镀层203直接接触,并且电镀在引脚焊区103a上的第三金属电镀层203则是覆盖在依次电镀于引脚焊区103a上的第一金属电镀层201和第二金属电镀层202上。值得注意的是,引脚103往往呈现为L形结构,其引脚焊区103a垂直于引脚103所包含的外部引脚103b,并且引脚焊区103a通常是沿着芯片粘贴区101的边缘进行延伸从而具有一个较大的焊接面积,以迎合多条键合引线302b焊接键合在其上,这是因为构成源极的第二电极402通常有较大的电流通过
当前第2页1 2 3 4 
网友询问留言 已有0条留言
  • 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞!
1