一种用于SOT227封装的金属框架及其制备工艺的制作方法

本发明涉及电子器件技术领域，具体涉及一种用于sot227封装的金属框架及其制备工艺。

背景技术：

封装，就是指把硅片上的电路管脚，用导线接引到外部接头处，以便与其它器件连接。封装结构是指安装半导体芯片用的外壳。它不仅起着安装、固定、密封、保护芯片及增强电热性能等方面的作用，而且还通过芯片上的接点用导线连接到封装外壳的引脚上，这些引脚又通过印刷电路板上的导线与其他器件相连接，从而实现内部芯片与外部电路的连接。sot227封装是一种标准封装，主要适合小型晶体管封装，其体积介于单管和模块之间，属于内绝缘封装的一种，常用来封装igbt，mos和二极管等，有些特殊的功率电阻也是可以用sot227封装，成为了一种应用极为广泛的封装结构。

传统的sot-227封装结构的可控硅模块产品，芯片阴极和外部电极连接方式使用粗铝丝(内引线)，通过铝丝键合机将粗铝丝施加超声能量、压力将芯片的表面电极(主要指阴极)和外引线电极连接在一起，达到电气连通的目的。sot227模块有2种封装方式，一种是封塑料外壳加内部灌硅凝胶的壳封方式，另一种是采用注塑工艺的塑封方式。当前，在全球范围内的制造工艺上，无论是壳封方式还是塑封方式都是采用单颗生产的方式，也即是模块都是一颗一颗分离地进入每道工序进行加工，生产效率低下，产品一致性较差。

本发明提供了一种用于sot227封装的金属框架，解决sot227模块根据不同的产品和电路结构需要经常进行金属端子开模，以及生产效率低下和产品一致性较差的问题。

技术实现要素：

为了解决上述技术问题，本发明的第一个方面提供了一种用于sot227封装的金属框架，包括：框架式金属底板1、绝缘衬底2和框架式金属端子3；所述绝缘衬底2焊接在框架式金属底板1上；所述框架式金属端子3焊接在绝缘衬底2上。

作为本发明一种优选的技术方案，所述框架式金属底板1至少包括2个金属底板。

作为本发明一种优选的技术方案，所述框架式金属底板1具有4个金属底板。

作为本发明一种优选的技术方案，所述绝缘衬底2为双面覆铜陶瓷基板。

作为本发明一种优选的技术方案，所述双面覆铜陶瓷基板的大小与框架式金属底板1中每个金属底板的pad部分11一致。

作为本发明一种优选的技术方案，所述框架式金属端子3至少包括2个金属端子。

作为本发明一种优选的技术方案，所述框架式金属端子3中金属端子的数量是框架式金属底板1中金属底板数量的2倍。

作为本发明一种优选的技术方案，所述焊接的材质为锡膏。

作为本发明一种优选的技术方案，所述1个框架式金属底板1对应2个框架式金属端子3。

本发明的第二个方面提供了所述的sot227封装的金属框架的制造工艺，至少包括以下步骤：将绝缘衬底2焊接在框架式金属底板1中每个金属底板的pad部分11；然后将框架式金属端子3中每个金属端子的焊接区域31焊接到绝缘衬底2上。

有益效果

本发明提供了一种用于sot227封装的金属框架，包括多颗粒模块排列在一起框架式金属底板和框架式金属端子，并采用双面覆铜陶瓷基板(dbc)进行电路结构排布和绝缘的工艺方法，解决sot227封装模块根据不同的产品和电路结构需要经常进行金属端子开模，以及生产效率低下和产品一致性较差的问题，极大地提高了生产效率，提高了产品的稳定性和一致性，且框架式金属端子的设计只需要开一种通用模具即可，从而节省大量的金属端子开模成本和大大减少开模时间。

附图说明

图1为实施例1提供的用于sot227封装的金属框架的结构示意图；

图1中所示的图中的标号含义依次解释如下：

1为框架式金属底板；2为绝缘衬底；3为框架式金属端子；

图2为实施例1提供的框架式金属底板1的结构示意图；

图2中所示的图中的标号含义依次解释如下：

11为金属底板的pad部分；

图3为实施例1提供的框架式金属端子3的结构示意图；

图3中所示的图中的标号含义依次解释如下：

31为金属端子的焊接区域。

具体实施方式

参选以下本发明的优选实施方法的详述以及包括的实施例可更容易地理解本发明的内容。除非另有限定，本文使用的所有技术以及科学术语具有与本发明所属领域普通技术人员通常理解的相同的含义。当存在矛盾时，以本说明书中的定义为准。

如本文所用术语“由…制备”与“包含”同义。本文中所用的术语“包含”、“包括”、“具有”、“含有”或其任何其它变形，意在覆盖非排它性的包括。例如，包含所列要素的组合物、步骤、方法、制品或装置不必仅限于那些要素，而是可以包括未明确列出的其它要素或此种组合物、步骤、方法、制品或装置所固有的要素。

连接词“由…组成”排除任何未指出的要素、步骤或组分。如果用于权利要求中，此短语将使权利要求为封闭式，使其不包含除那些描述的材料以外的材料，但与其相关的常规杂质除外。当短语“由…组成”出现在权利要求主体的子句中而不是紧接在主题之后时，其仅限定在该子句中描述的要素；其它要素并不被排除在作为整体的所述权利要求之外。

当量、浓度、或者其它值或参数以范围、优选范围、或一系列上限优选值和下限优选值限定的范围表示时，这应当被理解为具体公开了由任何范围上限或优选值与任何范围下限或优选值的任一配对所形成的所有范围，而不论该范围是否单独公开了。例如，当公开了范围“1至5”时，所描述的范围应被解释为包括范围“1至4”、“1至3”、“1至2”、“1至2和4至5”、“1至3和5”等。当数值范围在本文中被描述时，除非另外说明，否则该范围意图包括其端值和在该范围内的所有整数和分数。

单数形式包括复数讨论对象，除非上下文中另外清楚地指明。“任选的”或者“任意一种”是指其后描述的事项或事件可以发生或不发生，而且该描述包括事件发生的情形和事件不发生的情形。

说明书和权利要求书中的近似用语用来修饰数量，表示本发明并不限定于该具体数量，还包括与该数量接近的可接受的而不会导致相关基本功能的改变的修正的部分。相应的，用“大约”、“约”等修饰一个数值，意为本发明不限于该精确数值。在某些例子中，近似用语可能对应于测量数值的仪器的精度。在本申请说明书和权利要求书中，范围限定可以组合和/或互换，如果没有另外说明这些范围包括其间所含有的所有子范围。

此外，本发明要素或组分前的不定冠词“一种”和“一个”对要素或组分的数量要求(即出现次数)无限制性。因此“一个”或“一种”应被解读为包括一个或至少一个，并且单数形式的要素或组分也包括复数形式，除非所述数量明显旨指单数形式。

为了解决上述技术问题，本发明的第一个方面提供了一种用于sot227封装的金属框架，包括：框架式金属底板1、绝缘衬底2和框架式金属端子3；所述绝缘衬底2焊接在框架式金属底板1上；所述框架式金属端子3焊接在绝缘衬底2上。

框架式金属底板

本发明中，所述框架式金属底板1至少包括2个金属底板。

在一种优选的实施方式中，所述框架式金属底板1包括2-8个金属底板。

在一种更优选的实施方式中，所述框架式金属底板1包括3-5个金属底板。

在一种最优选的实施方式中，所述框架式金属底板1具有4个金属底板。

绝缘衬底

本发明中，所述绝缘衬底2为陶瓷基板或覆铜陶瓷基板。

在一种优选的实施方式中，所述绝缘衬底2为覆铜陶瓷基板。

在一种更优选的实施方式中，所述绝缘衬底2为双面覆铜陶瓷基板。

覆铜陶瓷基板

覆铜陶瓷基板具有极好的热循环性、形状稳定、刚性好、导热率高、可靠性高，覆铜面可以刻蚀出各种图形的特点，并且它是一种无污染、无公害的绿色产品，使用温度相当广泛，可以从-55℃～850℃，热膨胀系数接近于硅，其应用领域十分广泛：可用于半导体致冷器、电子加热器，大功率电力半导体模块，功率控制电路、功率混合电路、智能功率组件，高频开关电源、固态继电器，汽车电子、航天航空及军用电子组件，太阳能电池板组件，电讯专用交换机、接收系统，激光等多项工业电子领域。

dbc技术的优越性：实现金属和陶瓷键合的方法有多种，在工业上广泛应用的有效合金化方法是厚膜法及钼锰法。厚膜法是将贵重金属的细粒通过压接在一起而组成，再由熔融的玻璃粘附到陶瓷上，因此厚膜的导电性能比金属铜差。钼锰法虽使金属层具有相对高的电导，但金属层的厚度往往很薄，小于25μm，这就限制了大功率模块组件的耐浪涌能力。因此必须有一种金属陶瓷键合的新方法来提高金属层的导电性能和承受大电流的能力，减小金属层与陶瓷间的接触热阻，且工艺不复杂。铜与陶瓷直接键合技术解决了以上问题，并为电力电子器件的发展开创了新趋势。

在一种优选的实施方式中，所述双面覆铜陶瓷基板的大小与框架式金属底板1中每个金属底板的pad部分11一致。

在一种优选的实施方式中，所述双面覆铜陶瓷基板的数量与框架式金属底板1中金属底板的数量一致。

框架式金属端子

本发明中，所述框架式金属端子3至少包括2个金属端子。

在一种优选的实施方式中，所述框架式金属端子3包括2-20个金属端子。

在一种更优选的实施方式中，所述框架式金属端子3包括6-10个金属端子。

在一种更优选的实施方式中，所述框架式金属端子3具有8个金属端子。

在一种最优选的实施方式中，所述框架式金属端子3中金属端子的数量是框架式金属底板1中金属底板数量的2倍。。

在一种最最优选的实施方式中，所述1个框架式金属底板1对应2个框架式金属端子3。

焊接

本发明中，所述焊接的材质为锡膏。

锡膏

锡膏也叫焊锡膏，英文名solderpaste，灰色膏体。焊锡膏是伴随着smt应运而生的一种新型焊接材料，是由焊锡粉、助焊剂以及其它的表面活性剂、触变剂等加以混合，形成的膏状混合物。主要用于smt行业pcb表面电阻、电容、ic等电子元器件的焊接。

在一种优选的实施方式中，所述锡膏为锡银铜系列锡膏。

本发明中，所述锡银铜系列锡膏的来源，没有特别的限制，可提及深圳市福英达工业技术有限公司，合金牌号为sn99.3cu0.7、sn96.5ag3cu0.5、sn99ag0.3cu0.7、sn98.5ag1cu0.5中的一种；优选sn98.5ag1cu0.5。

本发明的第二个方面提供了所述的sot227封装的金属框架的制造工艺，至少包括以下步骤：将绝缘衬底2焊接在框架式金属底板1中每个金属底板的pad部分11；然后将框架式金属端子3中每个金属端子的焊接区域31焊接到绝缘衬底2上。

本发明将sot227塑封模块的制造方式从单颗，依靠夹具，大量的手工作业变成整条，设备自动作业，极大地提高了生产效率，提高了产品的稳定性和一致性。本发明采用双面覆铜陶瓷基板(dbc)取代传统的氧化铝陶瓷(氧化铝陶瓷主要起绝缘作用)，极大地降低了金属端子开模的频率(现有技术中，将芯片焊接在金属端子的pad部分的，然后通过铝线键合连接；因此，金属端子的设计要根据每个产品，每种电路结构进行开模，费用巨大，周期太长)。而本发明涉及的工艺创新是，采用双面覆铜陶瓷基板(dbc)取代氧化铝陶瓷，dbc在起绝缘作用的同时，通过刻蚀dbc上层铜箔的走线来满足不同产品和不同电路结构的应用要求。传统金属端子设计上，芯片是通过锡片焊接在端子的pad区域的，因此针对不同的产品和不同的结构都需要开对应的金属端子模具，而本发明采用dbc设计后，金属端子设计只需要开一种通用模具即可，从而节省大量的金属端子开模成本和大大减少开模时间。

下面通过实施例对本发明进行具体描述。有必要在此指出的是，以下实施例只用于对本发明作进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，该领域的专业技术人员根据上述本发明的内容做出的一些非本质的改进和调整，仍属于本发明的保护范围。

另外，如果没有其它说明，所用原料都是市售的。

实施例

实施例1

实施例1提供了一种用于sot227封装的金属框架，其结构如图1所示，包括：框架式金属底板1、绝缘衬底2、框架式金属端子3；所述绝缘衬底2焊接在框架式金属底板1上；所述框架式金属端子3焊接在绝缘衬底2上。

所述框架式金属底板1具有4个金属底板；其结构如图2所示。

所述绝缘衬底2为双面覆铜陶瓷基板；所述双面覆铜陶瓷基板大小与框架式金属底板1中每个金属底板的pad部分11一致；所述双面覆铜陶瓷基板数量与框架式金属底板中金属底板的数量一致，为4个。

所述金属端子的数量为金属底板数量的2倍；所述框架式金属端子3具有8个金属端子，其结构如图3所示；所述1个框架式金属底板1对应2个框架式金属端子3。

所述焊接的材质为锡膏选自深圳市福英达工业技术有限公司，合金牌号为sn98.5ag1cu0.5。

所述的sot227封装的金属框架的制造工艺，包括以下步骤：将绝缘衬底2焊接在框架式金属底板1中每个金属底板的pad部分11；然后将框架式金属端子3中每个金属端子的焊接区域31焊接到绝缘衬底上。

实施例2

实施例2提供了一种用于sot227封装的金属框架，包括：框架式金属底板1、绝缘衬底2和框架式金属端子3；所述绝缘衬底2焊接在框架式金属底板1上；所述框架式金属端子3焊接在绝缘衬底2上。

所述框架式金属底板1具有2个金属底板。

所述绝缘衬底2为双面覆铜陶瓷基板；所述双面覆铜陶瓷基板大小与框架式金属底板1中金属底板的pad部分11一致；所述双面覆铜陶瓷基板的数量与框架式金属底板1中金属底板的数量一致，为2个。

所述金属端子的数量为金属底板数量的2倍；所述框架式金属端子3具有4个金属端子；所述1个框架式金属底板1对应2个框架式金属端子3。

所述焊接的材质为锡膏选自深圳市福英达工业技术有限公司，合金牌号为sn98.5ag1cu0.5。

所述的sot227封装的金属框架的制造工艺，包括以下步骤：将绝缘衬底2焊接在框架式金属底板1中每个金属底板的pad部分11；然后将框架式金属端子3中每个金属端子的焊接区域31焊接到绝缘衬底上。

实施例3

实施例3提供了一种用于sot227封装的金属框架，包括：框架式金属底板1、绝缘衬底2和框架式金属端子3；所述绝缘衬底2焊接在框架式金属底板1上；所述框架式金属端子3焊接在绝缘衬底2上。

所述框架式金属底板1具有6个金属底板。

所述绝缘衬底2为双面覆铜陶瓷基板；所述双面覆铜陶瓷基板大小与框架式金属底板1中每个金属底板的pad部分11一致；所述双面覆铜陶瓷基板的数量与框架式金属底板1中金属底板的数量一致，为6个。

所述金属端子的数量为金属底板数量的2倍；所述框架式金属端子3具有12个金属端子；所述1个框架式金属底板1对应2个框架式金属端子3。

所述焊接的材质为锡膏选自深圳市福英达工业技术有限公司，合金牌号为sn98.5ag1cu0.5。

所述的sot227封装的金属框架的制造工艺，包括以下步骤：将绝缘衬底2焊接在框架式金属底板1中每个金属底板的pad部分11；然后将框架式金属端子3中每个金属端子的焊接区域31焊接到绝缘衬底上。

实施例4

实施例4为某市售用于sot227封装的金属模块，包括：金属底板、氧化铝陶瓷基板和金属端子；所述氧化铝陶瓷基板焊接在金属底板上；所述金属端子焊接在氧化铝陶瓷基板上。

所述市售用于sot227封装的金属模块的制备工艺，包括以下步骤：首先，氧化铝陶瓷片通过锡片以夹具装载定位的方式单颗单颗地接到金属底板上，同时金属端子也是通过锡片用夹具定位的方法焊接到氧化铝陶瓷上。

前述的实例仅是说明性的，用于解释本发明所述方法的一些特征。所附的权利要求旨在要求可以设想的尽可能广的范围，且本文所呈现的实施例仅是根据所有可能的实施例的组合的选择的实施方式的说明。因此，申请人的用意是所附的权利要求不被说明本发明的特征的示例的选择限制。在权利要求中所用的一些数值范围也包括了在其之内的子范围，这些范围中的变化也应在可能的情况下解释为被所附的权利要求覆盖。