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CN115132690A - 一种强化塑封强度的引线框架及其应用和一种封装方法 - Google Patents

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CN115132690A
CN115132690A CN202210755314.7A CN202210755314A CN115132690A CN 115132690 A CN115132690 A CN 115132690A CN 202210755314 A CN202210755314 A CN 202210755314A CN 115132690 A CN115132690 A CN 115132690A
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CN
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plastic package
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fixed bottom
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CN202210755314.7A
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覃峰
杨英坤
周坤
李俊焘
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Institute of Electronic Engineering of CAEP
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Institute of Electronic Engineering of CAEP
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Abstract

本发明提供了一种强化塑封强度的引线框架及其应用和一种塑封方法，所述引线框架包括固定底板、端子以及管脚；端子分布在固定底板的不同边缘或者中间，且与固定底板一体成型，并在底端向固定底板上表面方向弯折；管脚放置在固定底板不设置端子的一侧，且与固定底板分离。本发明公开的强化塑封强度的引线框架极大的增加了引线框架与塑封料的接触面积，提升粘结作用，而且垂直的端子可以作为塑封料的内骨架，提升整个复合结构在垂直方向上的强度，降低发生溃塌的风险，最终综合的提升塑封器件的力学强度。

Description

一种强化塑封强度的引线框架及其应用和一种封装方法
技术领域
本发明涉及集成电路封装领域，特别涉及一种强化塑封强度的引线框架及其应用和一种封装方法。
背景技术
在集成电路封装领域中，引线框架是塑封技术中使用的一种主要结构，它在电路中主要起承载IC芯片、连接芯片与外部板级线路、传递电信号以及安装固定的作用。在塑封元器件的实际应用场景中，如汽车、航空航天等，塑封元器件可能会面临跌落冲击、高速碰撞等异常的苛刻环境，为了保证塑封元器件在苛刻的环境中的正常工作，需要对塑封结构强度有极高的要求。为了提升塑封器件的各项性能，对塑封器件的引线框架提出更高要求，要求其具备更好的导电性能、导热性能以及更高框架强度，以此来适应多领域复杂应用需求。
现有的加强塑封引线框架结构强度的措施一般分为两种：其中一种是在框架材质选择上进行优化，根据不同的强度要求选取不同型号的铜材料或铁镍合金材料，或者在塑封料中加入掺杂物提升塑封元器件材料的强度特性，降低发生变形破坏的风险；另一种是对引线框架进行定向设计和加工，通过沟槽、孔洞和异形边缘的设计提升框架与塑封料的结合强度，防止在外部机械应力下发生接触面的脱层、分离和开裂现象，比如现有技术中在框架上设计豁口、双层槽、凹凸台、销孔与V型划痕提升塑封料与框架的结合强度，或者在设计中通过冲压或钻孔的方法形成圆孔，充分接触提升气密性，在或者在设计中金属基岛外侧呈倾斜状，外侧壁嵌入塑封体里面，以此改善引线框架与塑封体出现的分层现象。
上述通过框架结构定向设计的方式，虽然一定程度上能够提升结构的可靠性，但仍存在一定的局限性，通过沟槽、孔洞等设计方式提升塑封料结合强度主要是通过增大接触面积来实现，塑封中的引线框架整体呈二维平面结构，设置局部微结构增大的接触面积不会超过原来的10％，因此整体强度提升有限，同时垂直于引线框架上侧的绝大部分塑封料得到框架基体的支撑作用也比较有限，在承受外部较强的机械应力作用时，仅依靠塑封料自身单一的力学支撑有可能会发生大面积的溃塌，因此无法对内部的芯片、键合线等结构产生有效的保护。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种强化塑封强度的引线框架及其应用和一种封装方法，该引线框架在三维空间层面上解决塑封料与引线框架接触面积提升有限的问题。
为达此目标，本发明采用以下技术方案：
作为本发明第一方面公开了一种强化塑封强度的引线框架，所述框架包括固定底板、端子以及管脚；
所述端子分布在固定底板的不同边缘或者中间，且与固定底板一体成型，并在底端向固定底板上表面方向弯折；
所述管脚分为单管脚和管脚组，所述单管脚和管脚组并排放置在固定底板不设置端子的一侧，且与固定底板分离。
优选的，所述端子顶端向固定底板内侧方向弯折。
优选的，所述端子底端和顶端弯折处的内表面为圆弧面倒角。
优选的，所述端子中间区域设置通孔。
优选的，所述端子数量根据实际需求进行调整。
作为本发明第二方面，公开了一种强化塑封强度的引线框架的应用，所述应用为在需要使用引线框架的塑封中应用权利要求1～4中任意一项所述的强化塑封强度的引线框架。
优选的，所述需要使用引线框架的塑封包括但不限于TO封装、QFN封装。
作为本发明第三方面，公开了一种塑封方法，所述方法利用上述强化塑封强度的引线框架以及塑封料进行塑封，封装时，塑封料将引线框架的端子完全包覆，对端子中部的通孔完全填充，对单管脚和管脚组部分包覆。
本发明的有益效果是：本发明公开的强化塑封强度的引线框架在引线框架中加入多个突出的端子，并将端子进行弯折至芯片、键合线一侧，进行塑封时，其上的端子嵌入塑封料中，同时配合端子上通孔等微结构设计，极大的增加了引线框架与塑封料的接触面积，提升粘结作用，而且垂直的端子可以作为塑封料的内骨架，提升整个复合结构在垂直方向上的强度，降低发生溃塌的风险，最终综合的提升塑封器件的力学强度。本发明公开的引线框架可用于需要使用引线框架的塑封技术。
附图说明
图1为本发明实施例中强化塑封强度的引线框架的结构示意图；
图2为本发明实施例中强化塑封强度的引线框架加工实施的示意图；
图3为本发明实施例中利用强化塑封强度的引线框架进行塑封时，塑封料与引线框架性对位置示意图；
图4为本发明实施例中将本发明的引线框架与平面引线框架性能对比的仿真图；
图中：1.固定底板 2.管脚组 3.单管脚 4.中间端子 5.中间端子通孔 6.边缘端子I 7.边缘端子I通孔 8.边缘端子II 9.边缘端子II通孔。
具体实施方式
本领域的普通技术人员将会意识到，这里所述的实施例是为了帮助读者理解本发明的原理，应被理解为本发明的保护范围并不局限于这样的特别陈述和实施例。本领域的普通技术人员可以根据本发明公开的这些技术启示做出各种不脱离本发明实质的其它各种具体变形和组合，这些变形和组合仍然在本发明的保护范围内。
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
本发明公开的强化塑封强度的引线框架相对于现阶段已有的各项引线框架设计，拓展了塑封料内部的三维空间，极大地提升塑封料与引线框架的接触面积，通过计算，引入一个实用性较强的垂直端子对塑封料——引线框架界面面积提升最大可以达到50％，通孔的引入更加强了引线框架与塑封料之间的连接强度，进一步减小在机械冲击应力下的变形，保护内部的脆弱芯片。通过图4中平面引线框架塑封器件(图4左侧)和本发明的垂直端子引线框架封装器件(图4右侧)的有限元仿真结果对比可以看到：垂直端子引线框架封装的芯片上的应力响应值比平面引线框架塑封芯片上的应力低了4％，平面引线框架的变形量明显大于垂直端子引线框架。
实施例
如图1所示，本实施例中的强化塑封强度的引线框架包括固定底板1、三个端子以及一个单管脚3和一个管脚组2；其中三个端子包括：中间端子4、边缘端子I6和边缘端子II8。三个端子均与固定底板1一体成型，并均在底端向固定底板1上表面方向弯折，与固定底板1呈90°夹角，而且三个端子顶端也均向固定底板1内侧方向弯折，呈90°夹角。为了避免在弯折处产生尖锐棱边，破坏封装效果，三个端子的底端和顶端弯折处的内表面为圆弧面倒角。同时在三个端子上设置了中间端子通孔5、边缘端子I通孔7和边缘端子II通孔9增加塑封时，塑封料与引线框架的接触面积。
如图所示，单管脚3和管脚组2并排放置在固定底板1不设置端子的一侧，且与固定底板1分离。
上述实施例仅为了说明本专利，实际应用中嵌入塑封料中的垂直端子在端子尺寸、弯折位置、弯折角度、弯折方向、通孔尺寸、通孔数量以及通孔位置等具体参数方面均可根据实际状况进行灵活调整，产生替代方案。
上述强化塑封强度的引线框架的制作实施如图2所示，以上述的实施例说明本发明引线框架的制作过程，首先进行常规的引线框架冲压成型，表面处理等工艺步骤，得到的平面框架最大尺寸为7.25×7.4×0.254mm，随后选取三个需要弯折的端子，并在凸出底板的中间位置开通孔，孔径为0.4mm，随后将端子沿着与底板连接的根部进行向上90°弯折，最后在端子顶端向内再一次进行90°弯折，弯折部位保持一定的倒角，半径约0.1mm。
本发明的强化塑封强度的引线框架并非只针对某一特定的封装类型，其中的设计可以扩大到TO封装、QFN封装等多数需要使用引线框架的塑封技术实施中。
针对本发明的强化塑封强度的引线框架的塑封方法，塑封料依照图3中的虚线所示轮廓分布，将三个端子完全包覆进去，其上的通孔也实现完全填充，塑封料部分包覆单管脚和脚管组，这样的设计拓展了塑封料内部三维空间，极大地提升了塑封料与引线框架的接触面积，通孔的限位作用更加强了引线框架对塑封料的锁定，在三个端子光滑不破坏塑封料结构的前提下，本专利的框架设计可以有效的提升塑封器件的抗机械冲击强度。

Claims (8)

1.一种强化塑封强度的引线框架，其特征在于，所述引线框架包括固定底板、端子以及管脚；
所述端子分布在固定底板的不同边缘或者中间，且与固定底板一体成型，并在底端向固定底板上表面方向弯折；
所述管脚分为单管脚和管脚组，所述单管脚和管脚组并排放置在固定底板不设置端子的一侧，且与固定底板分离。
2.根据权利要求1所述的强化塑封强度的引线框架，其特征在于，所述端子顶端向固定底板内侧方向弯折。
3.根据权利要求2所述的强化塑封强度的引线框架，其特征在于，所述端子底端和顶端弯折处的内表面为圆弧面倒角。
4.根据权利要求3所述的强化塑封强度的引线框架，其特征在于，所述端子中间区域设置通孔。
5.根据权利要求4所述的强化塑封强度的引线框架，其特征在于，所述端子数量根据实际需求进行调整。
6.一种强化塑封强度的引线框架的应用，其特征在于，所述应用为在需要使用引线框架的塑封中应用权利要求1～4中任意一项所述的强化塑封强度的引线框架。
7.根据权利要求6所述的强化塑封强度的引线框架的应用，其特征在于，所述需要使用引线框架的塑封包括但不限于TO封装、QFN封装。
8.一种塑封方法，其特征在于，所述方法利用权利要求1～4任意一项所述的强化塑封强度的引线框架以及塑封料进行塑封，封装时，塑封料将引线框架的端子完全包覆，对端子中部的通孔完全填充，对单管脚和管脚组部分包覆。
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