提高光耦可靠性的封装结构及封装工艺的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及电子元器件技术领域，特别是一种用于提高光耦高压性能的封装工
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【背景技术】
[0002]光親为光親合器、光电隔离器的简称，是以光为媒介传输电信号，对输入电信号和输出电信号具有良好的隔离作用，抗干扰能力强，工作稳定，无触点，使用寿命长，传输效率高，因此在电路中得到广泛应用。
[0003]普通光耦的封装结构如图1所示，包括输入端芯片3和输出端芯片5，输入端芯片和输出端芯片分别设置在输入端框架I和输出端框架4上，输入端芯片和输出端芯片上都焊接有金线；在普通光耦封装过程中，需要将输入端芯片和输出端芯片封装在一块模压料中，并且两者之间需要分开设置。为防止输入端A和输出端B之间发生高压击穿，需要将封装内部的金属导电部分用透明硅胶封8闭住，然后再在壳体和透明硅胶之间填充模压料。由于硅胶和模压料不粘连，为了提高封装内部A-B间的高压击穿距离，硅胶体积必须足够大，以便尽可能覆盖住封装内部的金属导电部分。
[0004]但是由于硅胶体积太大，产品应用时锡焊温度不能超过260°C /10秒，不然会造成产品封装爆裂。然而产品SMT贴片应用时温度将达到270°C -280°C /10秒，所以这类结构的光耦不能采用SMT贴片技术，而需要单独手工焊接；但是手工焊接过程中的焊接温度也不易控制，因此焊接完成后的光耦经常会出现损坏现象。
[0005]为了提高光耦的高压性能和锡焊温度，将光耦内的硅胶体积缩小，如图2所示；但是硅胶体积缩小后，必然后造成高压距离不够，容易发生高压击穿现象。为了解决内部高压击穿距离不够，又采用了硅胶表面处理工艺使硅胶在模压时粘住模压料，以消除光耦内部的高压击穿路径。但是采用这种结构也存在弊端:硅胶在模压时受热(170-180°C)膨胀，模压后冷却收缩，硅胶在模压料和芯片焊接金线之间产生应力使焊接金线容易被拉断，大大降低了产品的可靠性问题。
[0006]综上，采用改进后的光耦封装结构和封装工艺，虽然提高了锡焊温度，可以使光耦在焊接过程中应用SMT贴片锡焊工艺；但是存在硅胶表面处理工艺复杂、制造成本大大提高的缺陷，并且硅胶在模压料和芯片、金线之间的应力会降低金线焊接的可靠性。
【发明内容】
[0007]本发明需要解决的技术问题是提供一种既能够提高光耦锡焊温度、又能够提高光耦可靠性能的封装工艺。
[0008]为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案如下。
[0009]提高光親可靠性的封装结构，包括并列对位安放在壳体内输入端框架和输出端框架，所述输入端框架和输出端框架上分别粘接有输入端芯片和输出端芯片，输入端芯片和输出端芯片上均焊接有焊接金线；所述输入端芯片和输入端芯片焊接金线外包有球形输入端透明硅胶层，输出端芯片和输出端芯片焊接金线外包有球形输出端透明硅胶层，输入端透明硅胶层和输出端透明硅胶层之间设置有热塑型透明塑料高压阻断层，所述壳体与输入端透明硅胶层、输出端透明硅胶层以及高压阻断层之间填充有模压料。
[0010]提高光耦可靠性的封装工艺，包括以下步骤:
第一步.采用导电浆料将光耦的输入端芯片和输出端芯片分别粘接在输入端框架和输出端框架上，并使输入端框架和输出端框架左右并列对位安放在壳体内；
第二步.将焊接金线分别焊接在输入端芯片和输出端芯片上；
第三步.将输入端芯片和输入端芯片焊接金线采用透明硅胶包封形成输入端透明硅胶层，将输出端芯片和输出端芯片焊接金线采用透明硅胶包封形成输出端透明硅胶层；
第四步.在输入端透明硅胶层和输出端透明硅胶层之间注入热塑型透明塑料形成高压阻断层；
第五步，向壳体内注入模压料，模压即完成封装。
[0011]上述提高光耦可靠性的封装工艺，第四步中所述热塑型透明塑料的熔点温度低于模压步骤温度，模压封装后热塑透明塑料与模压料粘连，形成高压阻断层。
[0012]由于采用了以上技术方案，本发明所取得技术进步如下。
[0013]本发明不仅能够提高锡焊温度，使光耦能够在焊接过程中应用SMT贴片锡焊工艺；而且还能够在不需要硅胶表面处理复杂工艺条件下，消除芯片焊接金线与硅胶、模压料之间的应力以及光耦内部的高压击穿路径，在降低生产难度以及生产成本的基础上，有效保证了产品的可靠性。
【附图说明】
[0014]图1为本普通光耦的封装结构示意图；
图2为普通光耦改进后的封装结构示意图；
图3为本发明的封装结构示意图。
[0015]其中:1.输入端框架，2.输入端芯片焊接金线，3.输入端芯片，4.输出端框架，5.输出端芯片，6.输出端焊接金线，7.模压料，8.透明硅胶，9.输入端透明硅胶层，10.输出端透明硅胶层，11.高压阻断层。
【具体实施方式】
[0016]为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行详细的说明。应当说明的是，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0017]提高光耦可靠性的封装工艺，具体包括以下步骤:
第一步.耦合对准并装架
采用导电浆料将光耦的输入端芯片3和输出端芯片5分别粘接在输入端框架I和输出端框架4上，并使输入端框架和输出端框架左右并列对位安放在壳体内。
[0018]第二步.焊接
将焊接金线分别焊接在输入端芯片和输出端芯片上。
[0019]第三步.包封输入端和输出端将输入端芯片3和输入端芯片焊接金线2采用透明硅胶包封形成输入端透明硅胶层9，将输出端芯片5和输出端芯片焊接金线6采用透明硅胶包封形成输出端透明硅胶层10。由于硅胶与模压料不粘连，因此硅胶和模压料不会对焊接金线产生应力，也就不会影响焊接金线的焊接可靠性。
[0020]第四步.设置高压阻断层
在输入端透明硅胶层9和输出端透明硅胶层10之间注入热塑型透明塑料形成高压阻断层11。本发明中，热塑型透明塑料的熔点温度低于模压步骤温度，以保证在第六步的模压工序中热塑性材料与模压料能够粘连，且在模压冷却后热塑性材料可靠粘住模压料，从而在输入端和输出端之间形成高压阻断层，消除光耦内部的高压击穿路径，提高了产品高压可靠性。
[0021]第五步，模压
向壳体内注入模压料7，模压即完成封装。本发明中，模压料采用白色环氧树脂，以提高透光率。模压封装后，输入端透明硅胶层、输出端透明硅胶层与模压料无粘连，热塑透明塑料与模压料粘连，由于高压阻断层位于金线之外，形成高压阻断层，避免了粘连后的应力将金线拉断。
[0022]采用本发明的封装工艺制作的光耦，其结构如图3所示，光耦的封装结构具体为:壳体内并列对位安放有输入端框架I和输出端框架4，输入端框架I和输出端框架4上分别粘接有输入端芯片3和输出端芯片5，输入端芯片3和输出端芯片5上均焊接有焊接金线；输入端芯片3和输入端芯片焊接金线2外包有球形输入端透明硅胶层9，输出端芯片5和输出端芯片焊接金线6外包有球形输出端透明硅胶层10，输入端透明硅胶层9和输出端透明硅胶层10之间设置有热塑型透明塑料高压阻断层11 ;输入端透明硅胶层9、输出端透明硅胶层10、高压阻断层11的外壁与壳体之间填充有模压料7。
[0023]本发明由于利用了两种不同特性的透明材料，用热塑性材料与模压料粘合消除光耦内部高压击穿路径，提高产品的高压可靠性；用透明硅胶不与模压料粘合，消除了硅胶和模压料对焊接金线的应力，提高了产品的焊接可靠性。由于热塑性材料在模压时融化变形，其体积必须较小才能保证模压时控制变形，因此本发明采用在设置高压阻断层前在输入端与输出端的包封硅胶，从而使热塑性材料的体积控制在较小的范围中。
[0024]以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用于限制本发明，分流支路、限压支路以及放电支路还可以是其他元器件构成的电路结构。因此凡在本发明的原则和精神之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均就包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.提高光耦可靠性的封装结构，包括并列对位安放在壳体内输入端框架(I)和输出端框架(4)，所述输入端框架(I)和输出端框架(4)上分别粘接有输入端芯片(3)和输出端芯片(5)，输入端芯片和输出端芯片上均焊接有焊接金线；其特征在于:所述输入端芯片(3)和输入端芯片焊接金线(2)外包有球形输入端透明硅胶层(9)，输出端芯片(5)和输出端芯片焊接金线(6)外包有球形输出端透明硅胶层(10)，输入端透明硅胶层(9)和输出端透明硅胶层(10)之间设置有热塑型透明塑料高压阻断层(11 )，所述壳体与输入端透明硅胶层、输出端透明硅胶层以及高压阻断层之间填充有模压料(7)。
2.提高光耦可靠性的封装工艺，其特征在于包括以下步骤: 第一步.采用导电浆料将光耦的输入端芯片和输出端芯片分别粘接在输入端框架和输出端框架上，并使输入端框架和输出端框架左右并列对位安放在壳体内； 第二步.将焊接金线分别焊接在输入端芯片和输出端芯片上； 第三步.将输入端芯片和输入端芯片焊接金线采用透明硅胶包封形成输入端透明硅胶层，将输出端芯片和输出端芯片焊接金线采用透明硅胶包封形成输出端透明硅胶层； 第四步.在输入端透明硅胶层和输出端透明硅胶层之间注入热塑型透明塑料形成高压阻断层； 第五步，向壳体内注入模压料，模压即完成封装。
3.根据权利要2所述的提高光耦可靠性的封装工艺，其特征在于:第四步中所述热塑型透明塑料的熔点温度低于模压步骤温度，模压封装后热塑透明塑料与模压料粘连，形成高压阻断层。
【专利摘要】本发明公开了一种提高光耦可靠性的封装结构及封装工艺，所述封装工艺具体包括：耦合对准并装架、焊接、包封输入端和输出端、设置高压阻断层以及模压的步骤，其中高压阻断层设置在输入端透明硅胶层和输出端透明硅胶层之间，模压料填充在输入端透明硅胶层、输出端透明硅胶层、高压阻断层外壁与壳体之间。本发明不仅能够提高锡焊温度，使光耦能够在焊接过程中应用SMT贴片锡焊工艺；而且还能够在不需要硅胶表面处理复杂工艺条件下，消除芯片焊接金线与硅胶、模压料之间的应力以及光耦内部的高压击穿路径，在降低生产难度以及生产成本的基础上，有效保证了产品的可靠性。
【IPC分类】H01L23-31, H01L21-56, H01L25-16, H01L21-50
【公开号】CN104867919
【申请号】CN201510276434
【发明人】沈震强
【申请人】沈震强
【公开日】2015年8月26日
【申请日】2015年5月27日