阅读说明：本技术 内绝缘封装结构及其工艺方法 (Internal insulation packaging structure and process method thereof ) 是由 戚丽娜 俞义长 赵善麒 于 2020-08-24 设计创作，主要内容包括：本发明提供一种内绝缘封装结构及其工艺方法,所述内绝缘封装结构包括：铜框架,框架包括载片台和引线框架,载片台的一面通过焊料与芯片进行焊接；绝缘装置,绝缘装置的一面通过焊料与载片台的另一面焊接,绝缘装置未与载片台焊接部分的绝缘片厚度大于绝缘装置与所述载片台焊接部分的绝缘片厚度；塑封材料,绝缘装置的另一面与塑封材料结合,塑封材料包围芯片、载片台和绝缘装置,且露出绝缘装置未与载片台焊接部分的金属部分绝缘装置。本发明利用绝缘装置周边绝缘材料的厚边处理,在增加了绝缘片的强度的同时又不增加热阻,且无需设置底部铜框架,节省一次焊接工艺和原材料,降低了生产成本和物料成本,且容易实现量产。(The invention provides an internal insulation packaging structure and a process method thereof, wherein the internal insulation packaging structure comprises the following components: the copper frame comprises a chip carrier and a lead frame, wherein one surface of the chip carrier is welded with the chip through welding flux; one surface of the insulating device is welded with the other surface of the slide holder through welding flux, and the thickness of an insulating sheet of a part of the insulating device which is not welded with the slide holder is larger than that of the part of the insulating device which is welded with the slide holder; and the other surface of the insulating device is combined with the plastic packaging material, the plastic packaging material surrounds the chip, the slide holder and the insulating device, and the metal part insulating device of the part, which is not welded with the slide holder, of the insulating device is exposed. The invention utilizes the thick edge treatment of the insulating material at the periphery of the insulating device, increases the strength of the insulating sheet without increasing thermal resistance, does not need to arrange a bottom copper frame, saves one-time welding process and raw materials, reduces the production cost and the material cost, and is easy to realize mass production.)

内绝缘封装结构及其工艺方法

技术领域

本发明涉及半导体封装技术领域，具体涉及一种内绝缘封装结构和一种内绝缘封装结构的工艺方法。

背景技术

功率器件单管产品在实际应用中，在散热要求高的场合，会要求分立器件背面贴装散热器，然后，为了保证高压环境中的功率器件的绝缘性能，需要在制造过程中采用绝缘措施将引线框架与散热器隔开。一般的做法有两种：

1、将陶瓷片贴装在分立器件背面，但该方法的缺点是陶瓷片绝缘性能优劣不等，需要繁琐的检验流程，另外，外部贴陶瓷片，制作流程复杂，成品率低，成本偏高，且外部裸露陶瓷片，运输和安装过程中容易磕碰破裂，影响绝缘性能。

2、三明治内绝缘结构，即塑封材料采用两层铜框架，一层用于芯片焊接，一层用于背面散热，两层铜框架内用双面覆铜陶瓷片进行绝缘隔离。该方案比外部贴陶瓷片方案可靠性更高，更容易实现量产，但该方案增加了一层焊接层，热阻会增加，另外两层厚框架，成本也随之提高。

发明内容

本发明为解决上述技术问题，提供了一种内绝缘封装结构，利用绝缘装置周边绝缘材料的厚边处理，在增加了绝缘片的强度的同时又不增加热阻，且无需设置底部铜框架，节省一次焊接工艺和原材料，降低了生产成本和物料成本，且容易实现量产。

本发明采用的技术方案如下：

本发明第一方面实施例提出了一种内绝缘封装结构，包括：铜框架，所述通框架包括载片台和引线框架，所述载片台的一面通过焊料与芯片进行焊接，且所述载片台的尺寸大于所述芯片的尺寸；绝缘装置，所述绝缘装置包括绝缘片和覆在所述绝缘片表面的金属，所述绝缘装置的尺寸大于所述载片台的尺寸，所述绝缘装置的一面通过焊料与所述载片台的另一面焊接，其中，所述绝缘装置未与所述载片台焊接部分绝缘片的厚度大于所述绝缘装置与所述载片台焊接部分绝缘片的厚度；塑封材料，所述绝缘装置的另一面与塑封材料结合，所述塑封材料包围所述芯片、所述载片台和所述绝缘装置，且露出所述绝缘装置未与所述载片台焊接部分的金属部分。

本发明上述提出的内绝缘封装结构还具有如下附加技术特征：

根据本发明的一个实施例，所述双面金属陶瓷未与所述载片台焊接部分绝缘片的厚度为2-5mm。

根据本发明的一个实施例，所述绝缘装置与所述载片台焊接部分的绝缘片的厚度为0.25~0.5mm，所述金属的厚度为0.25~0.5mm。

根据本发明的一个实施例，所述绝缘片包括陶瓷，所述覆在所述绝缘片表面的金属包括铜。本发明第二方面实施例提出了一种内绝缘封装结构的工艺方法，包括以下步骤：提供一铜框架，所述铜框架包括载片台和引线框架，通过焊料将所述载片台的一面与芯片进行焊接，其中，所述载片台的尺寸大于所述芯片的尺寸；提供一绝缘装置，包括绝缘片和覆在所述绝缘片表面的金属，通过所述焊料将所述绝缘装置的一面与所述载片台的另一面焊接，其中，所述绝缘装置的尺寸大于所述载片台的尺寸，所述绝缘装置未与所述载片台焊接部分绝缘片的厚度大于所述绝缘装置与所述载片台焊接部分绝缘片的厚度；提供一塑封材料，将所述绝缘装置的另一面与塑封材料结合，通过所述塑封材料包围所述芯片、所述载片台和所述绝缘装置，且露出所述绝缘装置未与所述载片台焊接部分的金属部分。

根据本发明的一个实施例，所述绝缘装置与所述载片台焊接部分绝缘片的厚度为2-5mm。

根据本发明的一个实施例，所述绝缘装置与所述载片台焊接部分的绝缘片的厚度为0.25~0.5mm，所述金属的厚度为0.25~0.5mm。

根据本发明的一个实施例，所述绝缘片包括陶瓷，所述覆在所述绝缘片表面的金属包括铜。本发明的有益效果：

本发明利用绝缘装置周边绝缘材料的厚边处理，在增加了绝缘片的强度的同时又不增加热阻，且无需设置底部铜框架，节省一次焊接工艺和原材料，降低了生产成本和物料成本，且容易实现量产，且塑封材料封装时只露出绝缘装置未与载片台焊接部分的金属部分，既实现了芯片与背面散热器的绝缘，又实现了背面结构与散热器的良好散热。

附图说明

图1是相关技术中内绝缘封装结构的剖面示意图；

图2是根据本发明一个实施例的内绝缘封装结构的剖面示意图；

图3是根据本发明一个实施例的绝缘装置的结构示意图；

图4是根据本发明一个实施例的内绝缘封装结构的俯视图；

图5是根据本发明一个实施例的内绝缘封装结构的工艺方法的流程图。

具体实施方式

本发明是发明人基于对以下问题的研究和认知做出的：

如图1所示，三明治内绝缘方案，芯片101到铜框架102，铜框架102到双面覆铜陶瓷片103，双面覆铜陶瓷片103到背面的铜框架102，总共要经历三次焊接工艺，三层焊料105引入了热阻的增加，工艺成本和材料成本都较高。芯片101到铜框架102，该框架厚度是为了保证大电流的通过，所以不能减薄。陶瓷片厚度为0.25~0.5mm，陶瓷片厚度直接影响热阻，所以不宜厚，双面覆铜厚度为0.25~0.5mm，双面覆铜陶瓷片103整体材质较为脆弱。而背面的铜框架102是为了与散热器的贴装，对厚度并没有要求。但如果直接取消该铜框架，仅依赖陶瓷片覆的薄铜，在后期封装冲压过程中，容易造成裂片等质量隐患。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图2是根据本发明一个实施例的内绝缘封装结构的剖面示意图，如图2所示，该内绝缘封装结构包括：铜框架2、绝缘装置3和塑封材料4。

其中，铜框架2包括载片台21和引线框架22，载片台21的一面通过焊料5与芯片1进行焊接，且载片台21的尺寸大于芯片1的尺寸；绝缘装置3可以包括：绝缘片和覆在绝缘片表面的金属，绝缘装置3的尺寸大于载片台21的尺寸，绝缘装置3的一面通过焊料5与载片台21的另一面焊接，其中，绝缘装置3未与载片台21焊接部分的绝缘片厚度a1大于绝缘装置3与载片台21焊接部分绝缘片的厚度a2；绝缘装置3的另一面与塑封材料4结合，塑封材料4包围芯片1、载片台21和绝缘装置3，且露出绝缘装置3未与载片台21焊接部分的金属，既实现了芯片与背面散热器的绝缘，又实现了背面结构与散热器的良好散热。

具体地，如图2所示，载片台21用以承托芯片1，因此，载片台21的尺寸需大于芯片1的尺寸，引线框架22用以管腿引出，同普通分立器件管腿作用。绝缘装置3的一面通过焊料5与载片台21的焊接，绝缘片3的另一面与塑封材料4结合。其中，如图3所示，绝缘装置3可以包括：绝缘片31和覆在绝缘片表面的金属32，绝缘装置3的尺寸大于载片台21的尺寸，且绝缘装置3未与载片台21焊接部分绝缘片的厚度a1大于绝缘装置3与载片台21焊接部分绝缘片的厚度a2，即将绝缘装置3非承载芯片区域一圈绝缘材料厚度增加，对热阻贡献基本可以忽略，但增加了绝缘装置整体的强度，利用现有封装工艺，即可实现整套封装，但可以省去绝缘片到背面铜框架的焊接，可以省去背面铜框架，减小了热阻，提升了封装特性，节省了成本，提高了生产效率，且塑封材料封装时只露出绝缘装置未与载片台焊接部分的金属部分，既实现了芯片与背面散热器的绝缘，又实现了背面结构与散热器的良好散热。

内绝缘封装结构的俯视图可参见图4所示，其中区域D为绝缘装置3非承载芯片区域绝缘材料加厚区域。

可以理解的是，绝缘装置3未与载片台21焊接部分的绝缘片厚度a1大于绝缘装置3与载片台21焊接部分绝缘片的厚度a2的部分可以是一次成型也可以采用烧结、焊接、或者涂覆等工艺，即加厚部分可以采用一次成型，也可以后期采用烧结、焊接或者涂覆工艺实现绝缘材料在指定位置的加厚处理。

在本发明的一个具体示例中，绝缘装置3未与载片台21焊接部分绝缘片31的厚度a1可以是2-5mm。

在本发明的实施例中，绝缘装置3与载片台21焊接部分的绝缘片的厚度可以为0.25~0.5mm，金属的厚度可以为0.25~0.5mm。

在本发明的实施例中，绝缘片31可以为任何可以实现绝缘的材料，例如陶瓷、聚酰亚胺、橡胶等，覆在绝缘片表面的金属32可以为任何可以实现绝缘材料保护和散热器贴装的材料，例如铜、铝、金等，考虑到特性、成本及生产可行性，陶瓷加铜是目前比较好的选择，即绝缘片为陶瓷，覆在绝缘片表面的金属32为铜为较好的选择。

综上所述，根据本发明实施例的内绝缘封装结构，铜框架的载片台的一面通过焊料与芯片进行焊接，绝缘装置的一面通过焊料与载片台的另一面焊接，其中，绝缘装置未与载片台焊接部分绝缘片的厚度大于绝缘装置与载片台焊接部分的绝缘片厚度，绝缘装置的另一面与塑封材料结合，塑封材料包围芯片、载片台和绝缘装置，且露出绝缘装置未与载片台焊接部分的金属。本发明利用绝缘装置周边绝缘材料的厚边处理，在增加了绝缘片的强度的同时又不增加热阻，且无需设置底部铜框架，节省一次焊接工艺和原材料，降低了生产成本和物料成本，且容易实现量产，且塑封材料封装时只露出绝缘装置未与载片台焊接部分的金属部分，既实现了芯片与背面散热器的绝缘，又实现了背面结构与散热器的良好散热。

与上述的内绝缘封装结构相对应，本发明还提出一种内绝缘封装结构的工艺方法，由于本发明的方法实施例与上述的结构实施例相对应，对于方法实施例中未披露的细节可参照上述的结构实施例，本发明中不再进行赘述。

图5是根据本发明一个实施例的内绝缘封装结构的工艺方法的流程图。如图5所示，该方法包括以下步骤：

S1，提供一铜框架，铜框架包括载片台和引线框架，通过焊料将载片台的一面与芯片进行焊接。其中，载片台的尺寸大于芯片的尺寸。

S2，提供一绝缘装置，绝缘装置包括绝缘片和覆在绝缘片表面的金属，通过焊料将绝缘装置的一面与载片台的另一面焊接，其中，绝缘装置的尺寸大于载片台的尺寸，绝缘装置未与载片台焊接部分的绝缘片厚度大于绝缘装置与载片台焊接部分的绝缘片厚度。

S3，提供一塑封材料，将绝缘装置的另一面与塑封材料结合，通过塑封材料包围芯片、载片台和绝缘装置，且露出绝缘装置未与载片台焊接部分的金属。

在本发明的一个实施例中，绝缘装置未与载片台焊接部分绝缘片的厚度为2-5mm。

在本发明的一个实施例中，所述绝缘装置与载片台焊接部分的绝缘片的厚度可以为0.25~0.5mm，金属的厚度可以为0.25~0.5mm。

在本发明的实施例中，绝缘片可以为任何可以实现绝缘的材料，例如陶瓷、聚酰亚胺、橡胶等，覆在绝缘片表面的金属可以为任何可以实现绝缘材料保护和散热器贴装的材料，例如铜、铝、金等，考虑到特性、成本及生产可行性，陶瓷加铜是目前比较好的选择。

根据本发明实施例的内绝缘封装结构的工艺方法，铜框架的载片台的一面通过焊料与芯片进行焊接，绝缘装置的一面通过焊料与载片台的另一面焊接，其中，绝缘装置未与载片台焊接部分的绝缘片厚度大于绝缘装置与载片台焊接部分的绝缘片厚度，绝缘装置的另一面与塑封材料结合，塑封材料包围芯片、载片台和绝缘装置，且露出绝缘装置未与载片台焊接部分的金属。本发明利用绝缘装置周边绝缘材料的厚边处理，在增加了绝缘片的强度的同时又不增加热阻，且无需设置底部铜框架，节省一次焊接工艺和原材料，降低了生产成本和物料成本，且容易实现量产，且塑封材料封装时只露出绝缘装置未与载片台焊接部分的金属部分，既实现了芯片与背面散热器的绝缘，又实现了背面结构与散热器的良好散热。

在本发明的描述中，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。“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

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针对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一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，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以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。