专利名称：预塑封引线框架及其封装工艺的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种引线框架及其封装工艺，尤其是涉及一种压力传感器的传感芯片和集成电路芯片的预塑封引线框架及其封装工艺。
背景技术：
引线框架作为集成电路的芯片载体，是一种借助于键合材料实现芯片内部电路引出端与外引脚的电气连接，并形成电气回路的关键结构件，它起到了和外部导线连接的桥梁作用，绝大部分的半导体集成块中都需要使用引线框架，是电子信息产业中重要的基础 材料。现有传感器芯片的引线框架通常采用后塑封工艺，其工艺过程为先用环氧有机导电胶将芯片贴装在引线框架上，再通过引线键合将芯片的焊盘和引线框架的引脚用金丝连接起来，然后用环氧树脂经过注塑模包封成型，最后外引线电镀一层铅锡合金，再从条带上冲切下来，按照所需要的形状成型。其内部芯片与金丝仅通过注塑模塑封进行包封保护，在热冲击和过应力等情况下，内部电路很容易失效，这也是传感器芯片良品率低的重要原因。同时，现有技术中塑封料的潮气吸附所产生的失效是主要的失效模式，并且引线框架与塑封料之间粘接主要依靠塑封料对引线框架的粘附性，无法防止潮气渗透。现有技术中集成电路芯片和压力传感芯片都是贴装在引线框架上，环氧树脂塑封料的热膨胀系数是60ppm/°C，引线框架的热膨胀系数是17ppm/°C，芯片的热膨胀系数是
2.6ppm/°C。由于材料热膨胀系数的差异,在热冲击下,会产生应变,对于压力传感芯片来说，其产生的应变会直接影响到产品的稳定性。
发明内容
本申请人针对上述的问题，进行了研究改进，提供一种引线框架及其封装工艺，隔离潮气，减小热冲击和过应力对内部芯片的影响，避免电路失效，有效地保护整个内部电路，提闻广品稳定性及良品率。为了解决上述技术问题，本发明采用如下的技术方案
一种预塑封引线框架，包括引线框架及预塑封壳体，所述预塑封壳体为上端开口并具有内腔的矩形盒体，所述预塑封壳体通过注塑与所述引线框架结合；所述引线框架包括2个边条、若干个引脚及芯片支撑平台，所述芯片支撑平台设置在预塑封壳体的底部中央，弓丨脚对称设置在所述芯片支撑平台的两侧，所述每个引脚的两侧边缘设有对称设置的锁定孔，所述锁定孔塑封在所述预塑封壳体的边框中，所述每个引脚延伸出所述预塑封壳体，2个边条平行于所述引脚并设置在所述预塑封壳体的两侧，引脚支撑筋设置在所述预塑封壳体外并连接所述引脚与所述边条。进一步的
所述锁定孔为半圆形。
所述芯片支撑平台设有平台支撑筋，所述平台支撑筋呈“L”形。 所述边条的两端设有定位孔。所述预塑封壳体的材料为工程塑料。所述弓I线框架采用铜基合金制成。一种封装工艺，包括以下步聚 A、通过刻蚀或冲压工艺制成引线框架；
B、引线框架电镀镍底层并局部镀金；
C、将引线框架放入模具内注塑形成具有内腔的预塑封壳体，制成预塑封引线框架；
D、在预塑封壳体内腔中进行芯片贴装、金丝键合；
E、用硅胶填充预塑封壳体内腔并安装上盖。本发明的技术效果在于
本发明公开了一种预塑封引线框架及其封装工艺，在引线框架上注塑形成带有内腔的预塑封壳体，在预塑封壳体内腔进行芯片贴装、金丝键合，并用硅胶填充内腔保护芯片及金丝，提高产品稳定性和良品率；同时，引线框架的每个引脚都设有两个半圆锁定孔，引脚锁定在固化的预塑封壳体中，有效地阻止在使用过程中的潮气进入壳体内，以防止产品失效；另外，填充硅胶保护金丝在压力作用下不会拉断而导致开路失效，并可隔离潮气，避免电路失效，有效地保护整个内部电路，提闻了广品的稳定性。
图I为预塑封引线框架的主视图。图2为图I的仰视图。图3为预塑封引线框架的三维结构示意图。图4为引线框架的结构示意图。图5为引脚与预塑封壳体连接结构示意图。图6为芯片封装后的结构示意图。图7为图6的剖视图。图8为封装工艺流程图。
具体实施例方式下面结合附图对本发明的具体实施方式
作进一步详细的说明。如图f 5所示，预塑封引线框架包括引线框架2及预塑封壳体1，预塑封壳体I为上端开口并具有内腔的矩形盒体，预塑封壳体I通过注塑与引线框架2结合，引线框架2作为预塑封的骨架，经过注塑后与预塑封壳体I形成一体。引线框架2包括2个边条203、8个引脚202及芯片支撑平台201，芯片支撑平台201设置在预塑封壳体I的底部中央，芯片支撑平台201设有平台支撑筋205，平台支撑筋205呈“L”形，平台支撑筋205保证注塑时芯片支撑平台201的稳定性。引脚202对称设置在芯片支撑平台201的两侧，每个引脚202的两侧边缘设有对称设置的锁定孔207 (如图4)，锁定孔207为半圆形，锁定孔207塑封在预塑封壳体I的边框中(如图5 )，每个引脚202延伸出预塑封壳体I，2个边条203平行于引脚202并设置在预塑封壳体I的两侧，引脚支撑筋204设置在预塑封壳体I外并连接引脚202与边条203，边条203的两端设有定位孔206。引线框架2的定位孔206必须与封装生产线系统匹配，定位孔206位于引线框架2的边缘，定位孔与传送机械部分定位针刚好能匹配，这些定位针是生产线上设备的一部分，设备包括装片机、焊线机、切近成型设备及打印设备。引脚支撑筋204作为引脚202之间的连筋，在预塑封过程中，可防止塑封料在引脚202之间猛然涌出。芯片支撑平台201作为芯片的载体，用于贴装集成电路芯片。在现有技术中，引脚与塑封料的粘接主要依托塑封料对引脚的粘附性，由于材料间热膨胀系数的差异，在热冲击下，塑封料与引脚易出现分层现象，潮气易通过此分层进入产品内部，导致内部电路失效。在本发明中，如图4、5，引线框架的引脚202都设有两个半圆锁定孔207，将引脚202锁定在塑封料内，锁定孔207的结构大大改善了塑封料对引脚的粘附效果，并且引脚锁定孔207作为引脚锁定和潮气隔离结构，其将引线框架的引脚锁定在固化的预塑封壳体I中，能很好地阻止在使用过程中的潮气进入壳体内，以防止产品失效。
同时，本发明中，用工程塑料代替环氧树脂作为塑封料，工程塑料与引线框架的热膨胀系数匹配性更好，有效地防止塑封料与引线框架的分层现象。如图8，采用前述引线框架2的压力传感器的封装工艺包括以下步聚
A、通过刻蚀或冲压工艺制成引线框架2 (如图4)。B、引线框架2电镀镍底层并局部镀金。电镀镍底层的镀层厚度不小于I. 27毫米，然后进行局部镀金，内引脚和芯片支撑平台上表面镀层厚度应控制在O. 10微米以上，I. 27微米以下，外引脚镀层厚度应控制在O. 10微米以上，O. 30微米以下。C、将引线框架2放入模具内注塑形成具有内腔的预塑封壳体I (如图1、2、3)，预塑封壳体I与引线框架2结合为一体，制成预塑封引线框架。D、在预塑封壳体I内腔中进行集成电路芯片3、压力传感芯片4的贴装、金丝键合(图6)，集成电路芯片3贴装在芯片支撑平台201上，压力传感芯片4贴装在预塑封壳体I的内腔底部。E、用硅胶5填充预塑封壳体I的内腔(图7)并安装上盖(未在图中画出)。引线框架2的生产可以用化学刻蚀法或机械冲制法，毛坯是卷成一捆的条带。典型的条带厚度值是O. 25毫米，化学刻蚀的工艺是采用光刻及金属溶解的化学药品从金属条带上刻蚀出一个图形(如图4)。加工前在条带上冲压出定位孔，然后在两面涂上光刻胶；光刻胶在紫外线下通过光刻掩模版进行曝光、显影并固化；此时曝光固化后的光刻胶在框架上刻出一个轮廓并准备进行刻蚀；类似三氯化铁或过硫酸铵的化学物质喷涂于条带的两面，将暴露部分的金属腐蚀掉并且使框架不受损伤。尽管化学刻蚀法相关的设备成本较低，但它的框架生产成本却高于冲制法。此种工艺方法适合于处于开发阶段的封装新品、生产周期短或对于冲制法而言难度太大的产品。冲制法生产引线框架时，使用跳步模具将卷成一捆的条带毛坯靠机械力作用进行冲切，冲切金属所需的力与所要冲切的金属长度成正比。引线框架2采用铜基合金，常用的铁镍合金虽具有很好的抗拉强度和韧性，但其热导率低，由于引线框架是热量从芯片到印制电路板传递的主要通道，当器件长期工作后，这会对封装的热阻产生重要影响。而铜基合金不管是从导电性还是导热性角度来说，都是引线框架的理想材料。引线框架2在预塑封前进行局部镀金，内引脚通过镀金防止引线框键合区和引脚在高温下被氧化，同时保证了金丝键合的质量。工程塑料作为预塑封壳体I的塑封料，在本实施例中，塑封料的热膨胀系数是7ppm/°C，引线框架的热膨胀系数是17ppm/°C，芯片的热膨胀系数是I. 6ppm/°C，塑封料与压力传感芯片4的热膨胀系数匹配性好，在热冲击下，所产生的应变很小，相对于压力传感芯片直接贴装于引线框架的结构，引线框架2的这种结构设计大大提高了压力传感芯片4的精度和稳定性。硅胶5填充于预塑封壳体I的内腔，保护集成电路芯片3、压力传感芯片4及金丝，硅胶具有良好的绝热性、绝缘性、防潮性、抗震性，尤其是在高频下的抗震性好，有效地保护了芯片和金丝。 本发明的预塑封弓I线框架及其封装工艺与现有技术相比，集成电路芯片贴装于弓I线框架上，而压力传感芯片直接贴装于预塑封壳体内，同时采用工程塑料替代传统的环氧树脂材料作为塑封料，与压力传感芯片直接贴装于引线框架相比，芯片与塑封料的热膨胀系数匹配性更好，极大地提高了产品的稳定性。
权利要求
1.一种预塑封引线框架，其特征在于包括引线框架及预塑封壳体，所述预塑封壳体为上端开口并具有内腔的矩形盒体，所述预塑封壳体通过注塑与所述引线框架结合；所述引线框架包括2个边条、若干个引脚及芯片支撑平台，所述芯片支撑平台设置在预塑封壳体的底部中央，引脚对称设置在所述芯片支撑平台的两侧，所述每个引脚的两侧边缘设有对称设置的锁定孔，所述锁定孔塑封在所述预塑封壳体的边框中，所述每个引脚延伸出所述预塑封壳体，2个边条平行于所述引脚并设置在所述预塑封壳体的两侧，引脚支撑筋设置在所述预塑封壳体外并连接所述引脚与所述边条。
2.按照权利要求I所述的预塑封引线框架，其特征在于所述锁定孔为半圆形。
3.按照权利要求I所述的预塑封引线框架，其特征在于所述芯片支撑平台设有平台支撑筋，所述平台支撑筋呈“L”形。
4.按照权利要求I所述的预塑封引线框架，其特征在于所述边条的两端设有定位孔。
5.按照权利要求I所述的预塑封引线框架，其特征在于所述预塑封壳体的材料为工程塑料。
6.按照权利要求I所述的预塑封引线框架，其特征在于所述引线框架采用铜基合金制成。
7.一种封装工艺，其特征在于包括以下步聚 A、通过刻蚀或冲压工艺制成引线框架； B、引线框架电镀镍底层并局部镀金； C、将引线框架放入模具内注塑形成具有内腔的预塑封壳体，制成预塑封引线框架； D、在预塑封壳体内腔中进行芯片贴装、金丝键合； E、用硅胶填充预塑封壳体内腔并安装上盖。
全文摘要
本发明涉及一种压力传感器的传感芯片和集成电路芯片的预塑封引线框架及其封装工艺，预塑封引线框架包括引线框架及预塑封壳体，预塑封壳体为上端开口并具有内腔的矩形盒体，预塑封壳体通过注塑与引线框架结合。本发明在引线框架上注塑形成带有内腔的预塑封壳体，在预塑封壳体内腔进行芯片贴装、金丝键合，并用硅胶填充内腔保护芯片及金丝，提高产品稳定性和良品率；引线框架的每个引脚都设有两个半圆锁定孔，引脚锁定在固化的预塑封壳体中，有效地阻止在使用过程中的潮气进入壳体内，以防止产品失效；填充硅胶保护金丝，并可隔离潮气，避免电路失效，有效地保护整个内部电路，提高了产品的稳定性。
文档编号H01L21/48GK102891129SQ20121031475
公开日2013年1月23日 申请日期2012年8月30日 优先权日2012年8月30日
发明者朱荣惠, 田吉成 申请人:无锡永阳电子科技有限公司