專利名稱：大功率半導(dǎo)體器件電極的保護封裝方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體器件的封裝技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種大功率半導(dǎo)體器 件電極的保護封裝方法。
技術(shù)背景大功率半導(dǎo)體芯片在封裝中往往采用金屬柱作為引腳電極，以承受大電 流。比如，圖l所示的大功率二極管模塊，由兩個功率二極管芯片、 一塊基 板和兩個電極組成，基板作為兩個芯片的共陰極或共陽極的電極，兩個金屬 柱分別作為兩個芯片的電極。目前，對這種二極管功率模塊采用的封裝方法是先在待封裝的芯片和電極上套裝一個塑料框，再向塑料框內(nèi)灌注液態(tài)環(huán) 氧，并通過高溫或常溫固化進行封裝，見圖2所示。這種封裝方法的不足是 1、封裝中要先加裝塑料框，然后才能灌注環(huán)氧封裝，工序多，不適合大規(guī) 模生產(chǎn)；2、液態(tài)環(huán)氧一般熱傳導(dǎo)率低(普通牌號環(huán)氧的熱傳導(dǎo)率為 0.21W/m.k，高牌號環(huán)氧為0.5 W/m.k),導(dǎo)熱性差，不利于大功率器件的散 熱；3、封裝中要十分小心，不得將環(huán)氧滴在電極端面上(因為電極端面是 用于電連接的端面)，以免增大接觸電阻，因此對操作控制要求較高。壓注成型的封裝工藝通常是先將待封裝的器件放入模具型腔中定位，然 后將熔融狀態(tài)的環(huán)氧用壓機通過入口壓力注射到模具型腔中，最后冷卻成型 并脫才莫達到封裝目的。這種封裝方法與上述灌注環(huán)氧封裝方法相比， 一方面 工藝簡單，適合大規(guī)一莫生產(chǎn)，另一方面可以使用高熱傳導(dǎo)率的環(huán)氧(熱傳導(dǎo) 率為0.67-2.3 W/m.k)。目前已應(yīng)用于軸型、單列型小功率器件的封裝，但 并未應(yīng)用于大功率半導(dǎo)體器件。其原因是大功率半導(dǎo)體器件由于電極尺寸 大而且剛性強，使得封裝困難。該壓注成型封裝有以下幾道工序1、 將封裝前棵件裝到下模具上，并定位。2、 合模(上下模合攏，棵件待封裝部分進入模具的密封腔體內(nèi))。3、 壓注環(huán)氧(環(huán)氧進入密封腔體內(nèi))。 4.......o其中，合模要求為1) 棵件的待封裝部分需進入模具的密封腔體內(nèi)。2) 腔體內(nèi)要保證密封，防止壓注環(huán)氧時，環(huán)氧滲漏。3) 電極的端面要露出密封腔體，不能被環(huán)氧沾染，影響電氣連接。難點在于該封裝要求塑封模具與電極壓注成型時有良好的機械配合，類 似于軸與軸孔的配合。電極的端面要露出密封腔體，電極的其余部分要被封 在密封腔體內(nèi)，這就要求模具的相應(yīng)部分與電極有機械上良好的密封配合。 如果間隙大，則環(huán)氧滲漏，沾染電極的端面和模具；如果間隙小，模具碰到 電極，損傷電極、芯片。這兩種情況均不能發(fā)生，而要將間隙調(diào)整到'^f是 困難的，所以目前大功率半導(dǎo)體器件都無法采用壓注成型封裝工藝(軸型、 單列型小功率器件的電極尺寸小，剛性小，即使電極和模具間的間隙小，模 具碰到電極而產(chǎn)生的應(yīng)力也不會損傷電極、芯片，可以正常生產(chǎn))。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明提供一種大功率半導(dǎo)體器件電極的保護封裝方法，其目的是要解 決帶有金屬柱引出端電極的大功率半導(dǎo)體器件，在壓注成型封裝工藝中遇到 的引出電極與模具密封配合問題和環(huán)氧粘結(jié)電極端面問題。為達到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是 一種大功率半導(dǎo)體器件電 極的保護封裝方法，在壓注封裝前，用螺釘擰入電極端面上所設(shè)的螺孔，使 螺釘端面直接或經(jīng)密封圏間接與電極端面緊密接觸，以此對電極端面進行密 封掩蔽保護；然后將芯片以及帶螺釘密封掩蔽保護的電極整體定位在模具型 腔中進行壓注封裝，最后去除螺釘密封掩蔽保護后得到成型的封裝制品。上述技術(shù)方案中的有關(guān)內(nèi)容解釋如下1、 上述方案中，所述"電才及"即電氣引出端子。所述"電才及端面"是指 電極上用于電連接的端面。2、 上述方案中，所述螺釘釘頭的直徑小于或等于電極端面的外徑。3、 本發(fā)明主要解決大功率半導(dǎo)體器件在壓注成型封裝中產(chǎn)生的漏膠和損 傷引腳、芯片問題。其核心是將電極端面密封掩蔽后整體壓注成型，最后去 除密封掩蔽后得到需要的制品。由于上述技術(shù)方案運用，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有下列優(yōu)點和效果1、 本發(fā)明僅需要環(huán)氧壓注成型一道工序，封裝工序簡單，適合于大規(guī)模 生產(chǎn)。2、 本發(fā)明可以使用高熱傳導(dǎo)率的環(huán)氧(熱傳導(dǎo)率為0.67-2.3 W/m.k),導(dǎo)熱性好，有利于大功率器件的散熱、提升功率以及降低成本。3、 本發(fā)明通過密封掩蔽保護，較好的解決了金屬柱作為電極的大功率半 導(dǎo)體器件，在壓注成型封裝工藝中遇到的電極與模具密封配合問題和環(huán)氧粘 結(jié)電才及端面問題，其技術(shù)構(gòu)思簡化巧妙，具有較高的實用價值。


附圖1為現(xiàn)有大功率二極管模塊套裝塑料框的立體圖； 附圖2為現(xiàn)有大功率二^L管i^莫塊灌注環(huán)氧封裝立體圖； 附圖3為本發(fā)明大功率二極管模塊封裝前棵件立體圖； 附圖4為本發(fā)明大功率二極管模塊封裝前密封掩蔽保護立體圖； 附圖5為本發(fā)明大功率二;fel管模塊在模具型腔中定位示意圖； 附圖6為本發(fā)明大功率二極管模塊壓注封裝脫模后的立體圖； 附圖7為本發(fā)明大功率二極管模塊去除保護部后的封裝制品立體圖。 上圖中1、芯片；2、基板；3、電極；4、螺孔；5、螺釘；6、端面；7、 密封圏；8、模具型腔；9、模具；10、塑料框；11、保護部；12、環(huán)氧。
具體實施方式
下面結(jié)合附圖及實施例對本發(fā)明作進一步描述 實施例 一種大功率半導(dǎo)體器件電極的保護封裝方法 如圖3所示，大功率二極管模塊，由兩個功率二極管芯片1、 一塊基板2 和兩個電極3 (金屬柱)組成棵芯片組件，基板2作為兩個芯片1的共陰極 或共陽極電極，兩個電極3分別作為兩個芯片1的電氣引出端，每個電極3 的端面6上設(shè)有螺孔4供金屬片外引線連接使用(外引線通過金屬片用螺釘 固定在電極端面上)。如圖4所示，在壓注封裝前，用螺釘5(現(xiàn)采用黃銅，也可以采用其它金 屬材料制成)擰入電極3的端面6上所設(shè)的螺孔4，螺釘5端面與電極端面 6之間設(shè)有密封圏7,使螺釘5端面通過密封圏7與電極端面6緊密接觸， 以此對電極3的端面6進行密封掩蔽保護，避免電極端面6沾染環(huán)氧，影響 器件今后電氣連接性能。 一般情況下螺釘5釘頭的直徑應(yīng)小于或等于電極端 面6的外徑。如圖5所示，在密封掩蔽保護之后，將芯片1以及帶螺釘密封掩蔽保護 的電極整體按圖5所示定位在模具型腔8中，而且模具型腔8對應(yīng)的外引線 端槽口應(yīng)大于器件密封掩蔽保護后的電極3，使得壓注成型時，不損傷器件 電極3和芯片1。然后將熔融狀態(tài)的環(huán)氧用壓機通過入口壓力注射到才莫具型 腔8中。壓制成型的工藝可才艮據(jù)模具等具體情況調(diào)整確定?，F(xiàn)模具一?？芍?作32個模塊，合模壓力為110噸，轉(zhuǎn)進壓力為3.5噸。模具溫度為165。C。 環(huán)氧采用住工EME-1100RG。環(huán)氧固化時間240S。成型固化后，材料從模 具上脫才莫取下，去除密封掩蔽保護部ll,就得到了壓制成型完成的制品。圖6為脫模后大功率二極管模塊的立體圖。最后去除螺釘密封掩蔽保護部11后 得到環(huán)氧12壓注成型的封裝制品，見圖7所示。上述實施例只為說明本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思及特點，其目的在于讓熟悉此項 技術(shù)的人士能夠了解本發(fā)明的內(nèi)容并據(jù)以實施，并不能以此限制本發(fā)明的保 護范圍。凡根據(jù)本發(fā)明精神實質(zhì)所作的等效變化或修飾，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明 的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1、一種大功率半導(dǎo)體器件電極的保護封裝方法，其特征在于在壓注封裝前，用螺釘擰入電極端面上所設(shè)的螺孔，使螺釘端面直接或經(jīng)密封圈間接與電極端面緊密接觸，以此對電極端面進行密封掩蔽保護；然后將芯片以及帶螺釘密封掩蔽保護的電極整體定位在模具型腔中進行壓注封裝，最后去除螺釘密封掩蔽保護后得到成型的封裝制品。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的保護封裝方法，其特征在于所述螺釘釘頭的直 徑小于或等于電極端面的外徑。
全文摘要
一種大功率半導(dǎo)體器件電極的保護封裝方法，其特征在于在壓注封裝前，用螺釘擰入電極端面上所設(shè)的螺孔，使螺釘端面直接或經(jīng)密封圈間接與電極端面緊密接觸，以此對電極端面進行密封掩蔽保護；然后將芯片以及帶螺釘密封掩蔽保護的電極整體定位在模具型腔中進行壓注封裝，最后去除螺釘密封掩蔽保護后得到成型的封裝制品。本發(fā)明解決了大功率半導(dǎo)體器件在壓注成型封裝中產(chǎn)生的漏膠和損傷電極、芯片問題。其特點是技術(shù)構(gòu)思巧妙，工藝簡單，有利于規(guī)模生產(chǎn)，而且產(chǎn)品熱傳導(dǎo)性好，遠優(yōu)于現(xiàn)有無加壓灌注環(huán)氧工藝。
文檔編號H01L21/02GK101217121SQ20071019203
公開日2008年7月9日 申請日期2007年12月28日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月28日
發(fā)明者何耀喜, 吳念博, 張國平, 李志軍, 鋒 鄒, 陳建明 申請人:蘇州固锝電子股份有限公司