一种具有角度校正设计的TO封装功率器件的制作方法

一种具有角度校正设计的to封装功率器件
技术领域
1.本发明属于功率芯片技术领域，具体涉及一种具有角度校正设计的to封装功率器件。


背景技术：

2.芯片是功率器件的主要组成部分，芯片使用过程中必须与外界隔离，以防止空气中的杂质对芯片电路的腐蚀而造成电气性能下降。另外，封装后的芯片也更便于安装和运输，而且，封装技术的好坏还直接影响到芯片自身性能的发挥，是功率器件制备过程中的重要步骤。封装不仅起着安装、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。
3.to封装(transistor outlinepackage)技术是一种全封闭式封装技术，是功率器件比较常用的微电子器件封装方式。to封装相对于其他的封装技术，长处在于寄生参数比较小，而且成本很低，工艺也相对来说简单，使用起来更加的灵活方便，但其管脚较少，内部容量也很小，因此其热环境较差。to封装中焊层厚度的设计需要综合考虑热阻、热应力的影响，为保障芯片的热可靠性，会保证一定厚度的焊层材料，在芯片粘贴之后进行焊接时，焊层材料会融化，出现在芯片“漂浮”在融化的焊层材料上，在焊层材料冷却之后，芯片的粘贴位置和角度常会出现变化，影响到结构的一致性，造成芯片电气参数出现波动。因此如何对to封装中芯片粘贴角度进行校正成为电力电子行业亟待解决的问题。


技术实现要素：

4.为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种具有角度校正设计的to封装功率器件。本发明要解决的技术问题通过以下技术方案实现：
5.本发明提供了一种具有角度校正设计的to封装功率器件，包括：散热板、芯片载片区、功率芯片、管脚和若干功能引线，其中，
6.所述散热板上设置有所述芯片载片区；
7.所述芯片载片区上设置有若干校正沟槽；
8.所述功率芯片设置在所述芯片载片区上，且位于所述校正沟槽围绕成的位置处；
9.所述管脚通过若干所述功能引线与所述功率芯片连接。
10.在本发明的一个实施例中，所述校正沟槽包括第一校正沟槽部和第二校正沟槽部，其中，所述第一校正沟槽部的端部与所述第二校正沟槽部的端部呈垂直设置，所述第一校正沟槽部和所述第二校正沟槽部之间的内角处，用于放置所述功率芯片的端角部。
11.在本发明的一个实施例中，所述芯片载片区上至少设置有两个所述校正沟槽，两个所述校正沟槽沿所述功率芯片的对角设置。
12.在本发明的一个实施例中，所述功率芯片与所述芯片载片区之间涂覆有焊料层，所述校正沟槽内填充有焊料。
13.在本发明的一个实施例中，所述校正沟槽的外边与所述焊料层边界之间的距离，为所述校正沟槽宽度的1/2
‑
3/5。
14.在本发明的一个实施例中，所述校正沟槽内边的长度，为与其接触的所述功率芯片相应边长的2/5
‑
1/2。
15.在本发明的一个实施例中，所述校正沟槽的深度为所述芯片载片区厚度的1/5
‑
2/5。
16.在本发明的一个实施例中，所述校正沟槽的宽度为所述功率芯片长边的1/5
‑
2/5。
17.在本发明的一个实施例中，还包括封装外壳，所述封装外壳用于对功率器件进行保护，所述散热板、所述芯片载片区、所述功率芯片、若干所述功能引线以及所述管脚与所述功能引线连接的部分均位于所述封装外壳内部。
18.与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
19.1、本发明的具有角度校正设计的to封装功率器件，在芯片载片区上设置有校正沟槽，校正沟槽内填充有焊料，并将功率芯片放置在校正沟槽所围的位置处，利用熔融的焊料层不同区域的表面张力的大小不同，将功率芯片吸附在校正沟槽处，从而避免了功率芯片在焊接时发生功率芯片偏斜的现象。
20.2、本发明的具有角度校正设计的to封装功率器件，将校正沟槽设计为l型结构，一方面可以对功率芯片焊接角度的偏斜进行校正，另一方面尽可能减小了校正沟槽对器件热可靠性的影响。
21.3、本发明的具有角度校正设计的to封装功率器件，结构简单，易于批量加工，而且使用方便，工程应用可实施性较佳。
22.上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。
附图说明
23.图1是本发明实施例提供的一种具有角度校正设计的to封装功率器件的结构示意图；
24.图2是本发明实施例提供的一种芯片载片区的结构示意图；
25.图3是本发明实施例提供的一种芯片载片区的侧视图。
26.附图标记说明
27.100
‑
散热板；200
‑
芯片载片区；201
‑
校正沟槽；2011
‑
第一校正沟槽部；2012
‑
第二校正沟槽部；300
‑
功率芯片；400
‑
管脚；500
‑
功能引线；600
‑
焊料层；700
‑
封装外壳。
具体实施方式
28.为了进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及具体实施方式，对依据本发明提出的一种具有角度校正设计的to封装功率器件进行详细说明。
29.有关本发明的前述及其他技术内容、特点及功效，在以下配合附图的具体实施方式详细说明中即可清楚地呈现。通过具体实施方式的说明，可对本发明为达成预定目的所
采取的技术手段及功效进行更加深入且具体地了解，然而所附附图仅是提供参考与说明之用，并非用来对本发明的技术方案加以限制。
30.实施例一
31.请参见图1，图1是本发明实施例提供的一种具有角度校正设计的to封装功率器件的结构示意图。如图所示，本实施例的具有角度校正设计的to封装功率器件，包括：散热板100、芯片载片区200、功率芯片300、管脚400和若干功能引线500，其中，散热板100上设置有芯片载片区200；芯片载片区200上设置有校正沟槽201；功率芯片300设置在芯片载片区200上，且位于校正沟槽201围绕成的位置处；管脚400通过若干功能引线500与功率芯片300连接。
32.进一步地，还包括封装外壳700，封装外壳700用于对功率器件进行保护，散热板100、芯片载片区200、功率芯片300、若干功能引线500以及管脚400与功能引线500连接的部分均位于封装外壳700内部。
33.具体地，功率芯片300为to封装功率器件中的功能主体，用于实现特定设计功能，其粘贴位置和角度的变化，会影响到to封装功率器件结构的一致性，从而造成to封装功率器件的电气参数出现波动。因此，功率芯片300是to封装功率器件中需要进行角度校正的部分，而且也是器件中主要发热部分。在本实施例中，功率芯片300通过散热板100进行散热。
34.进一步地，在本实施例中，校正沟槽201包括第一校正沟槽部2011和第二校正沟槽部2012，其中，第一校正沟槽部2011的端部与第二校正沟槽部2012的端部呈垂直设置，第一校正沟槽部2011和第二校正沟槽部2012之间的内角处，用于放置功率芯片300的端角部。在本实施例中，校正沟槽201呈l型结构。值得说明的是，芯片载片区200上至少设置有两个校正沟槽201，两个校正沟槽201沿功率芯片300的对角设置。在其他实施例中，芯片载片区200上可以沿着功率芯片300的对角设置三个校正沟槽201或是四个校正沟槽201。
35.进一步地，请参见图2，图2是本发明实施例提供的一种芯片载片区的结构示意图。如图所示，功率芯片300与芯片载片区200之间涂覆有焊料层600，校正沟槽201内填充满焊料。在功率芯片300粘贴之后进行焊接时，焊料层600的材料会融化，由于校正沟槽201内填充满焊料，在回流焊的过程中，由于校正沟槽201内融化的焊料较多，因此，具有较大的液体表面张力，能够将位于第一校正沟槽部2011和第二校正沟槽部2012之间内角处的功率芯片300的端角部，牢牢吸附在校正沟槽201上，从而在功率芯片300焊接时不会发生芯片的偏斜。
36.本实施例的校正沟槽201呈l型结构，一方面可以对功率芯片300焊接角度的偏斜进行校正，主要是利用熔融焊料表面张力的作用，校正沟槽201内融化的焊料较多，具有较大的液体表面张力，能够将功率芯片300的一角牢牢吸附在l型的校正沟槽201上，从而使得在功率芯片300焊接时不会发生角度和位置的偏斜。另一方面l型结构的校正沟槽201尺寸的设计尽可能地减小了其对to封装功率器件热可靠性的影响。
37.在本实施例中，焊料层600的面积略大于校正沟槽201的外边所围绕成的面积，这是由于，在使用焊料涂覆焊料层600时，校正沟槽201内有可能存在空洞，在回流焊的过程中，大于校正沟槽201的外边的覆焊料层600的焊料熔融回流，可以提供额外的焊料以填补校正沟槽201内缺失的空洞。优选地，校正沟槽201的外边与焊料层600边界之间的距离l2，为校正沟槽201宽度l1的1/2
‑
3/5。需要注意的是，若l2的宽度较大，会降低校正沟槽201的
校正效果。
38.进一步地，在本实施例中，两个校正沟槽201的内边所围绕成的面积与功率芯片300的面积大小一致，校正沟槽201内边的长度，为与其接触的功率芯片300相应边长的2/5
‑
1/2，即，l4＝(2/5～1/2)*l3，l6＝(2/5～1/2)*l5。校正沟槽201内边的的长度太短容易造成校正沟槽201的校正效果降低，校正沟槽201内边的的长度太长会降低to封装功率器件的热可靠性。
39.优选地，为方便校正沟槽201的加工，校正沟槽201的宽度l1为功率芯片300长边的1/5
‑
2/5。
40.请结合参见图3，图3是本发明实施例提供的一种芯片载片区的侧视图，如图所示，在本实施例中，为了满足to封装功率器件的可靠性要求，优选地，校正沟槽201的深度h1为芯片载片区200厚度h2的1/5
‑
2/5。值得说明的是，校正沟槽201的内拐角，即第一校正沟槽部2011和第二校正沟槽部2012相交处，呈直角状，无需进行圆弧状倒角，这是因为圆弧状的内拐角会降低校正沟槽201对功率芯片300角度偏移的校正效果。
41.进一步地，功能引线500用于实现功率芯片300与管脚400的电气连接，其一端焊接在功率芯片300上，另一端焊接在管脚400上，其材料参数和焊接参数的选择与芯片的电流传输能力有关，另外，需要说明的是，可以采用若干功能引线500并联的方式，以增加总的通流截面积，提高功能引线500的通流能力，功能引线500的数量与功率芯片300所需的通流能力有关，其数量在此不做限制。管脚400用于实现to封装功率器件内部电路与外围电路的连接和导通。
42.本实施例的具有角度校正设计的to封装功率器件，在芯片载片区上设置有校正沟槽，校正沟槽内填充有焊料，并将功率芯片放置在校正沟槽所围的位置处，利用熔融的焊料层不同区域的表面张力的大小不同，将功率芯片吸附在校正沟槽处，从而避免了功率芯片在焊接时发生功率芯片偏斜的现象。另外，本实施例的具有角度校正设计的to封装功率器件，将校正沟槽设计为l型结构，一方面可以对功率芯片焊接角度的偏斜进行校正，另一方面尽可能减小了校正沟槽对器件热可靠性的影响。而且本实施例的具有角度校正设计的to封装功率器件结构简单，易于批量加工，而且使用方便，工程应用可实施性较佳。
43.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”、“若干”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
44.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例进行接合和组合。
45.以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的
保护范围。