一种全包封TO220封装结构及PCB板和半导体器件的制作方法

一种全包封to220封装结构及pcb板和半导体器件
技术领域
1.本实用新型涉及半导体器件封装领域，特别的，涉及一种全包封to220封装结构及pcb板和半导体器件。


背景技术：

2.功率半导体器件在电力电子行业有着非常广泛的应用，是电子产品的基础元器件之一，在产业电子化升级过程中，其越发得到重视与应用。近年来随着5g的快速发展，万物互联的呼声越来越高，以汽车、高铁为代表的交通工具；以光伏、风电为代表的新能源领域；以手机为代表的通信设备；以电视机、洗衣机、空调、冰箱为代表的消费级产品，都在不断提高电子化水平，其中又以新能源汽车的高度电子化最为引人注目，与此同时，工业、电网等传统行业也在加速电子化进程。电子产品的发展要求功率器件向高频化、高精度、高功率、多功能、组件化、复合化、模块化和智能化等的发展趋势。所有产品都朝小型化、高效率方向发展。
3.常规to220功率器件顶部有螺丝孔，通过螺丝孔固定在散热片上，但由于螺丝孔固定位置空间要求限制，导致整个功率器件高度高、体积较大，无法满足体积较小的电子产品要求。同时，功率器件本体为金属，其中本体金属部分与器件的中间脚电极相连接，而散热器或机壳通常为金属，金属为导体，所以无法绝缘。因此，设计以满足体积较小的电子产品安装要求的一种既无螺丝孔、又绝缘的to220封装结构具有必要性。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的在于解决现有技术存在的上述不足中的至少一项。例如，本实用新型的目的在于提供一种去掉常规to220功率器件螺丝孔、减小封装体积的全包封to220封装结构。又如，本实用新型的另一目的在于提供一种设置有全包封to220封装结构的pcb板和半导体器件。
5.为了实现上述目的，本实用新型提供了一种全包封to220封装结构，所述全包封to220封装结构可包括框架、芯片及塑封体，其中，
6.所述框架包括载片台和引脚，所述载片台上端部不设置螺丝孔，所述引脚具有n组彼此连接的管脚和限位台阶，且所述限位台阶的宽度大于所述管脚的宽度；
7.所述芯片固定于所述载片台上；
8.所述管脚与所述芯片固定连接；
9.所述塑封体将载片台、芯片全部包覆并绝缘。
10.根据本实用新型的一个示例性实施例，所述塑封体可包括火花面区域和光面区域。
11.根据本实用新型的一个示例性实施例，所述to220封装结构的体积可为500～600cm3，额定功率可为20～300w，额定电流可为1～200a。
12.根据本实用新型的一个示例性实施例，所述塑封体可包括上侧塑封体与下侧塑封
体，其中，
13.可以管脚所在的平面作为交界面，所述上侧塑封体可位于交界面上侧，下侧塑封体可位于交界面的下侧，上下两侧塑封体在交界面处可相互连接，上侧塑封体的高度可小于下侧塑封体的高度，上下两侧塑封体底端可相互对齐，上侧塑封体的顶端在交界面处的连接端与下层塑封体可形成夹角，所述夹角为90
°
～95
°
，下侧塑封体可对载片台及芯片进行包覆。
14.根据本实用新型的一个示例性实施例，所述塑封体的整体高度可为2.0～14.0mm，塑封体的整体厚度可为4.5～5.0mm，塑封体的整体宽度可为9.0～11.0mm。
15.根据本实用新型的一个示例性实施例，所述塑封体的封装材料可包括环氧树脂。
16.根据本实用新型的一个示例性实施例，所述n可为3、5或7，所述限位台阶的高度可为1.32～1.35mm。
17.本实用新型另一方面提供了一种pcb板，所述pcb板设置有如上任意一项所述的全包封to220封装结构。
18.本实用新型再一方面提供了一种半导体器件，所述半导体器件包括如上述示例性实施例所述的pcb板。
19.与现有技术相比，本实用新型的有益效果包括以下内容中的至少一项：
20.(1)本实用新型删除了螺丝孔的设置，减小了封装的体积及高度，便于小体积的电子器件的安装及使用；
21.(2)本实用新型具有整体全包封的设计，可使用u字卡槽直接与散热板固定，提高了使用效率；
22.(3)功率器件本体为金属，其中本体金属部分与器件的中间脚电极相连接，而散热器或机壳通常为金属，金属为导体，所以无法绝缘，本实用新型利用环氧塑脂将裸露在外的本体塑封上，厚度约5mm，能够绝缘且承受应用场所的高压冲击。
附图说明
23.通过下面结合附图进行的描述，本实用新型的上述和其他目的和/或特点将会变得更加清楚，其中：
24.图1示出了本实用新型一个示例性实施例的全包封to220封装结构的结构示意图；
25.图2示出了本实用新型另一个示例性实施例的全包封to220封装结构的结构示意图。
26.主要附图标记说明：
27.1-框架，11-载片台，12-管脚，13-键合焊线，14-限位台阶，2-芯片，3-焊料，4-塑封体，41-下侧塑封体，42-上侧塑封体，5-环氧树脂。
具体实施方式
28.在下文中，将结合示例性实施例来详细说明本实用新型的一种全包封to220封装结构及pcb板和半导体器件。
29.需要说明的是，“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等仅仅是为了方便描述和便于区分，而不能理解为指示或暗示相对重要性。“上”、“下”、“内”、“外”仅仅为了便于描述和构成
相对的方位或位置关系，而并非指示或暗示所指的部件必须具有该特定方位或位置。
30.在本实用新型的第一示例性实施例中，所述全包封to220封装结构包括框架、芯片及塑封体。框架包括载片台及引脚，引脚设置在载片台下端。芯片固定在载片台上。载片台上端不设置螺丝孔。引脚包括n组相互连接管脚及限位台阶。管脚的宽度小于限位台阶的宽度。管脚与芯片固定连接。塑封对载片台及芯片包覆并绝缘。
31.在本示例性实施例中，所述塑封体包括火花面区域及光面区域。
32.在本示例性实施例中，to220封装的体积可为500～600cm3，例如510、550、585cm3。根据被封装芯片的不同型号，额定电流可为1～200a，例如30、50、70、105、185a。额定功率可为20～300w，例如35、55、100、250、270w。
33.在本示例性实施例中，所述塑封体也可以引脚所在平面为交界面，可将塑封体可分为上侧塑封体及下侧塑封体。上侧塑封体可设置于交界面上侧，下侧塑封体可设置于交接面下侧。上侧塑封体及下侧塑封体可在交界面处相互连接。进一步的，上侧塑封体的顶端可低于下侧塑封体的顶端。在上侧塑封体的顶端与下侧塑封体的连接处可形90
°
～95
°
的夹角。例如90
°
、93
°
、95
°
。
34.进一步的，下侧塑封体可对载片台及芯片进行包封。
35.在本示例性实施例中，塑封体的整体高度可为2.0～14.0mm，例如3.5、6.0、10.0、13.5mm。塑封体的整体厚度可为4.5～5.0mm，例如4.5、4.7、4.9mm。塑封体的整体宽度可为9.0～11.0mm，例如9.0、10.5、11.0mm。
36.在本示例性实施例中，塑封体可为环氧树脂。
37.图1示出了本实用新型一个示例性实施例的全包封to220封装结构的结构示意图；图2示出了本实用新型另一个示例性实施例的全包封to220封装结构的结构示意图。
38.在本实用新型的第二示例性实施例中，如图1和2所示，所述to220的封装包括框架1、芯片2及塑封体4。
39.其中，所述框架1包括载片台11及引脚。载片台设置在框架上，载片台为设置螺丝孔以减少框架高度。引脚固定设置在载片台下端。所述引脚包括n组相互连接的管脚12及限位台阶14，限位台阶14的宽度大于管脚12的宽度。
40.进一步的，芯片2固定在载片台11上并与管脚连接。
41.进一步的，塑封体4对载片台11及芯片2进行全部包封并绝缘。
42.在本示例性实施例中，所述载片台11上可设置焊料3固定芯片。
43.在本示例性实施例中，所述芯片2与管脚12之间可设置键合焊线13进行连接。
44.在本示例性实施例中，如图1所示，所述塑封体可包括火花面区域及光面区域。
45.to220封装的体积可为500～600cm3，例如510、550、585cm3。根据被封装芯片的不同型号，额定电流可为1～200a，例如10、30、50、70、115、185a。额定功率可为20～300w，例如25、35、55、100、250、270w。
46.在本示例性实施例中，所述塑封体4可分为上侧塑封体42与下侧塑封体41。以引脚所在的平面为交界面，位于交界面上侧的可为上侧塑封体，位于交界面下侧的可为下侧塑封体。上侧塑封体与下侧塑封体可在交界面处相互连接。上侧塑封体与下侧塑封体的底端可相互对齐连接。下侧塑封体的顶端可高于上侧塑封体顶端。在上侧塑封体的顶端与下侧塑封体的接触部分可构成夹角，所述夹角的范围为：90
°
～95
°
，例如90
°
、93
°
、95
°
。
47.进一步的，塑封体的高度可为2.0～14.0mm，例如3.5、6.0、10.0、13.5mm。塑封体的整体厚度可为4.5～5.0mm，例如4.5、4.7、4.9mm。塑封体的整体宽度可为9.0～11.0mm，例如9.0、10.5、11.0mm。在本示例实施例中，所述塑封体的材料可为环氧树脂5。环氧树脂种类多使用方便固化能力强，且环氧树脂材质稳定耐久，可延长封装的使用期限。
48.在本示例性实时例中，管脚12及限位台阶14的数量n可为3、5或7。管脚的宽度为0.5～1.0mm，例如0.5、0.7、1.0mm。通过减小管脚的宽度，方便电子器件的安装。从而实现直接降低高度，缩小体积的目的。
49.所述限位台阶的高度为1.32～1.35mm，例如1.32、1.33、1.34mm。
50.在本实用新型的第三例示例性实施例中，所述pcb板可设置如第一示例性实施例或第二示例性实施例的全包封to220封装结构。
51.在本实用新型的第四例示例性实施例中，所述半导体器件可包括上述第三示例性实施例所述的pcb板。
52.综上所述，本实用新型的优点可包括以下内容中至少一点：
53.(1)本实用新型删除了现有技术中设置在框架上的螺丝孔，降低了封装的高度，减小了封装的体积，适用于体积更小的电源产品，顺应了半导体器件微型化、集成化的趋势；
54.(2)本实用新型芯片与管脚直接设置键合焊线连接，并且塑封体也对键合焊线进行包封。增加了产品的结合强度，提高了产品的可靠性。
55.尽管上面已经通过结合示例性实施例描述了本实用新型的一种全包封to220封装结构及pcb板和半导体器件，但是本领域技术人员应该清楚，在不脱离权利要求所限定的精神和范围的情况下，可对本实用新型的示例性实施例进行各种修改和改变。