一种塑料封装外壳的制作方法

1.本实用新型属于半导体封装技术领域，具体涉及一种塑料封装外壳。


背景技术：

2.ldmos芯片(laterally
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diffused metal
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oxide semiconductor，横向扩散金属氧化物半导体)及gan芯片制作的器件均为高频大功率晶体管，应用于无线通信基站中的功率放大组件，是提升基站中射频功率信号的关键部件。热阻抗对于高频大功率晶体管是一个非常重要的参数，但是现有的封装技术如：陶瓷外壳封装和灌封，散热性能较差，生产工艺较复杂，已难以满足ldmos芯片和gan 芯片等半导体器件在散热方面的需求，亟待开发一种高热导率、且生产工艺相对简单、易于实现大规模生产的封装外壳。


技术实现要素：

3.本实用新型要解决的技术问题是提供一种塑料封装外壳，其采用塑料侧墙替代了陶瓷侧墙，形成气密性封装外壳，在满足气密封装的同时，节约制作成本，提高了生产效率。
4.为了解决上述技术问题，本技术实施例提供了一种塑料封装外壳，包括：
5.塑料框架，由塑料侧墙围设成环状，所述塑料侧墙具有相对设置的内壁和外壁；
6.金属引线，塑封设置在所述塑料侧墙上，所述金属引线贯通所述塑料侧墙预设区域的内壁和外壁、且一端伸入至所述塑料框架内用于键合芯片、另一端伸出所述塑料框架外用于连接外部电路；
7.金属热沉，固定于所述塑料框架的下部；
8.所述塑料侧墙与所述金属热沉围合成顶面开窗的腔体。
9.本技术实施例提供的封装外壳由塑料框架的侧墙和金属热沉围成安装器件的腔体，器件直接安装在金属热沉上，提高了器件的散热性能，采用一体成型的塑料框架可降低生产难度，节约生产成本，提高生产效率。
10.在一种可能的实现方式中，所述塑料侧墙包括整体成型上侧墙和下侧墙，上、下侧墙之间在围成的所述塑料框架内侧呈台阶设置，所述金属引线的一端设置在所述台阶上。
11.在一种可能的实现方式中，所述金属引线与所述塑料框架的塑封面上设有用于所述上、下侧墙相互连接和熔合的通孔。
12.在一种可能的实现方式中，所述金属引线与所述塑料框架的塑封面上还加工有微坑，在所述金属引线与所述上、下侧墙之间形成微观的互锁结构。
13.在一种可能的实现方式中，所述微坑的直径小于等于1微米，深度大于等于1微米。
14.在一种可能的实现方式中，所述塑料框架通过注塑工艺一体成型，在用于与注塑流道连通的两侧墙上设有向内凹的工艺槽，所述工艺槽的宽度与所述注塑流道相适配、并贯通相应塑料侧墙的上下表面。
15.在一种可能的实现方式中，所述塑料框架通过注塑工艺一体成型，在用于与注塑流道相通的两侧面上设有向内凹的工艺槽，所述工艺槽的宽度与所述流道相适配、并贯通
所述下侧墙的上下表面。
16.在一种可能的实现方式中，所述塑料框架通过注塑工艺一体成型，在所述塑料框架的底面设有用于将成型后的塑料框架顶出的凸台或凹坑。
17.在一种可能的实现方式中，所述塑料侧墙的纵切面底部尺寸较小、顶部尺寸较大，侧壁为倾斜面。
18.在一种可能的实现方式中，所述金属引线设置在所述台阶的区域为第一区域，其余区域为第二区域，在所述第二区域设有便于将成型后的塑料框架顶出的凸台或凹坑。
19.在一种可能的实现方式中，所述塑料侧墙围成横截面为矩形环体，所述矩形环体的两个相对塑料侧墙上分别设有2
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3组金属引线。
20.在一种可能的实现方式中，所述金属热沉上部设有凹槽，所述塑料框架底面的凸台位于所述凹槽内。
21.在一种可能的实现方式中，所述的塑料封装外壳还包括盖板，所述盖板盖设在所述塑料侧墙与所述金属热沉围合成顶面开窗的腔体上部，形成气密的封装外壳。
22.在一种可能的实现方式中，所述金属引线的形状为扁平状或柱状。
23.本技术实施例的封装外壳与传统的陶瓷封装相比：工艺步骤少，工艺成本低，原材料便宜，外壳的整体成本低，容易大批量生产，能够降低器件制造商的成本；且陶瓷封装外壳的金属引线在陶瓷环的表面焊接，凸起于表面，后续盖板粘接较难，本技术的封装外壳的金属引线位于塑料框架的侧墙内，使得塑料框架的上表面是平的，易于后续盖板的安装。本技术的封装外壳与传统的灌封相比：本技术的封装外壳的腔体是中空的，易于散热，且制作工艺简单，易于大批量生产。
附图说明
24.图1为本实用新型实施例提供的一种塑料封装外壳透视结构示意图；
25.图2为图1的b
‑
b面的剖面结构示意图；
26.图3为本实用新型实施例提供的另一塑料封装外壳的仰视结构示意图；
27.图4为本实用新型实施例提供的一种塑料封装外壳的封盖后剖面结构示意图；
28.图中：1
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塑料框架，2
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金属引线，3
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金属热沉，4
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盖板，5
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通孔，6
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微坑， 7
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工艺槽，8
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凸台。
具体实施方式
29.本实用新型申请人在器件封装的生产过程中，发现传统的封装技术生产成本较高，不适于大批量生产，特别是对于低成本要求较高的某些半导体器件，现在封装不能满足半导体器件低成本、高性能的需求。为此，本实用新型对封装外壳进行了针对性的设计。
30.作为本实用新型的一种实施例，如图1和2所示，塑料封装外壳，包括：塑料框架1、金属引线2和金属热沉3。其中，所述塑料框架1由塑料侧墙围设成环状，所述塑料侧墙具有相对设置的内壁和外壁。所述金属引线2塑封设置在所述塑料侧墙上，所述金属引线2贯通所述塑料侧墙预设区域的内壁和外壁、且一端伸入至所述塑料框架1内用于键合芯片、另一端伸出所述塑料框架1外用于连接外部电路。所述金属热沉3，固定于所述塑料框架1的下部；所述塑料侧墙与所述金属热沉3围合成顶面开窗的腔体。
31.上述塑料框架1的侧墙内塑封金属引线2，塑料框架1的下部有金属热沉3，从而形成中空的腔体用于安装芯片。采用塑料框架1作为封装外壳的主体框架，塑料框架1可采用注塑模具制作，方便加工，且成本较低，易于大规模生产。芯片直接安装在金属热沉3的上表面，易于芯片散热，且组装方便，便于大规模生产。
32.在本实施例中，塑料框架1可采用lcp(液晶聚合物)、lcp改性材料、 pps、ps、pbt等耐高温工程塑料制作，且塑料内有玻璃纤维或矿物粉末做填料。
33.在本实施例中，金属热沉3可采用铜及铜合金、钨铜、钼铜、cpc、cmc 等高导热金属材料制作。金属引线2可采用铜及铜合金、铝及铝合金、可伐合金等材料制作。
34.在本实施例中，金属热沉3与塑料框架1采用环氧树脂胶粘接固定。
35.作为一种实施例，所述塑料侧墙包括整体成型的上侧墙和下侧墙，上、下侧墙之间在围成的塑料框架1内侧呈台阶设置，金属引线2的一端设置在所述台阶上。
36.在本实施例中，金属引线2的一端设置在台阶上，在制作封装外壳时，只需要将金属引线2装入到制备塑料框架1的模具中，塑料被熔化后注入模具中，塑料冷却后将金属引线2塑封在塑料框架1中。其中，金属引线2露出台阶上的金属面作为与芯片连接的键合面。在注塑前或注塑后，还需要对金属引线2 进行镀覆，镀覆为镀镍、镀金或镀镍钯金等。与传统的陶瓷封装外壳的金属引线在陶瓷环的表面焊接相比，陶瓷封装外壳的金属引线凸起于陶瓷环的表面，这个面在器件制作过程中要与盖板粘接，表面不平，盖板粘接比较困难，且气密性较差。而本实施例中的塑料框架1的表面是平的，盖板4的制作和与盖板 4的粘结都比较容易。
37.为了保证封装外壳的气密性，保证金属引线2与塑料框架1紧密结合，在金属引线2与塑料框架1的塑封面上制备了与塑料框架1的上、下侧墙相互连接和熔合的通孔5。在注塑时，熔化的塑料会流入通孔5内，使塑料框架1的上、下侧墙相互连接，使金属引线2和塑料框架1熔合在一起。
38.金属引线2可以为扁平状的，也可以为柱状的，可根据器件封装需求制作。由于金属引线2与塑料框架1的材质不同，不同材质较难紧密熔合，影响封装外壳的气密性，因此还在金属引线2与塑料框架1的塑封面上制备了微坑6，其中微坑6的直径≤1微米，深度≥1微米。在注塑时熔化的塑料进入金属引线 2表面的微坑6，使塑料与金属间形成微米级的互相结合，形成“锚栓”结构。使金属引线2与塑料框架1两者可以紧密结合在一起，没有缝隙，从而达到气密的效果。
39.此外，在金属引线2的表面还设有一层含有硫键的有机物分子膜。金属引线2表面的有机物分子膜层中有机小分子的硫键会与塑料框架1中的有机物分子反应，形成化合物，使金属引线2与塑料框架1两者可以结合在一起，实现紧密结合，达到气密效果。
40.作为一种实施例，所述塑料框架1通过注塑工艺一体成型，在用于与注塑流道连通的两侧墙上设有向内凹的工艺槽7，所述工艺槽7的宽度与注塑流道相适配、并贯通相应塑料侧墙的上下表面。
41.在本实施例中，在塑料框架1的两侧墙上的工艺槽7为注塑时塑料料把的位置，当把塑料料把切除后，料把残余的部分会在工艺槽7内，不会伸出塑料框架1的两侧墙，从而不会影响腔体内部空间的尺寸，不影响芯片的安装。
42.当塑料框架1是通过注塑工艺一体成型制作而成时，在用于与注塑流道相通的两
侧面上同样也设有向内凹的工艺槽7，所述工艺槽7的宽度与所述流道相适配、并贯通所述下侧墙的上下表面。当注塑一体成型时，塑料料把主要集中在下侧墙的上下表面，工艺槽7位于下侧墙的上下表面。
43.作为另一种实施例，如图3所示，所述塑料框架1通过注塑工艺一体成型，在塑料框架1的底面设有用于将成型后的塑料框架1顶出的凸台8。
44.在本实施例中，注塑后模具内的塑料框架1与注塑模具间接触紧密，较难取出，必须使用顶杆推出。顶杆通常为圆柱体，顶杆表面与注塑模具空腔的表面平齐。实际加工时，顶杆相对注塑模具空腔表面会凸出或凹陷，在注塑后顶杆痕迹对应的形成凹坑或凸起。在塑料框架1的底面设置凸台8，顶杆在凸台8 上施加力后，塑料框架1即可与注塑模具分离。
45.为了使塑料框架1与注塑模具较易分离，还可以将塑料框架1的侧墙设为倾斜面，即侧墙的纵切面底部尺寸较小、顶部尺寸较大。当顶杆向凸台8施加外力时，塑料框架1可不使用较大的外力即可脱模。
46.作为另一种实施例，还可以将凸台8设置在塑料框架1的上表面的台阶上。其中台阶分为第一区域和第二区域，金属引线2设置在台阶的第一区域，其余区域为第二区域，凸台8位于第二区域内。凸台8的高度低于台阶的高度，不能超过塑料框架1的上表面。顶杆在塑料框架1的上表面的凸台8上施加外力，使塑料框架1从注塑模具的下部与注塑模具分离。
47.作为另一种实施例，所述塑料侧墙围成的塑料框架1的横截面为矩形环体，矩形环体的两个相对塑料侧墙上分别设有2
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3组金属引线2。金属引线2的数量可以根据腔体内安装的芯片的需求设定即可。
48.作为另一种实施例，当在塑料框架1的底面设置凸台8时，为了使塑料框架1与金属热沉3紧密结合，在金属热沉3上部设有凹槽9，塑料框架1的底面的凸台8位于凹槽9内，可以使塑料框架1和金属热沉3紧密结合，使得封装外壳的气密性更好。塑料框架1和金属热沉3采用环氧树脂胶粘接在一起，依靠环氧树脂的密封性，粘结位置能够达到很好的密封效果。金属热沉3采用机加工或模具冲制的方法制作，制作后需对金属热沉3进行镀覆，镀覆为镀金或镀镍钯金等。
49.此外，如图4所示，封装外壳上部还设有于塑料框架1相扣合的盖板4，盖板4的材质为塑料，可采用注塑工艺制备。盖板4与塑料框架1采用胶粘接在一起，从而形成气密的腔体。
50.综上，本实用新型实施例提供的塑料封装外壳，采用中空的塑料框架作为封装主体，底部与金属热沉固定形成安装芯片的空腔。本技术的封装外壳与传统的陶瓷封装相比：散热性好，工艺步骤少，工艺成本低，原材料便宜，外壳的整体成本低，容易大批量生产，能够降低器件制造商的成本；且陶瓷封装外壳的金属引线在陶瓷环的表面焊接，凸起于表面，后续盖板粘接较难，本技术的封装外壳的金属引线位于塑料框架的侧墙内，使得塑料框架的上表面是平的，易于后续盖板的安装。与传统的灌封相比：本技术的封装外壳的腔体是中空的，易于散热，且制作工艺简单，易于大批量生产。
51.本实用新型制备塑料封装外壳的制备步骤包括：
52.s101：金属引线2加工；
53.s102：金属引线2装入注塑模具后，塑料框架1一体成型；
54.s103：在金属引线2表面镀覆，镀覆为镀镍、镀金或镀镍钯金等；
55.s104：将金属热沉3表面镀覆后与塑料框架1粘接；
56.s105：在金属热沉3表面安装芯片，从芯片的电极键合金丝到金属引线2 的表面；
57.s106：在盖板4的背面涂胶，粘接在塑料框架1的上表面，形成气密的封装外壳。
58.以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。