一种引线框架及利用引线框架制作转模功率模块的方法

摘要

本发明提供的一种引线框架，该引线框架通过连接杆将各引出端子相对外部框架固定，各引出端子与外部框架形成一个整体，各引出端子的具体位置根据实际情况预先设计布置，陶瓷衬板和引线框架间采用工装定位，通过陶瓷衬板相对引线框架的一次性定位就能准确定位出所有引出端子与陶瓷衬板的连接位置，简化了定位和连接工艺流程并提高了定位的准确性，提高了生产效率和产品成品率，降低了制造周期及自动化生产的复杂性，为实现一体化自动定位连接提供可能性。本发明还提供一种制作转模功率模块的方法，通过先将引出端子定位固定再将引出端子折弯的方式降低了烧结工艺的复杂度，保证了引出端子尺寸的精度，使操作及加工更为方便。

权利要求

1.一种引线框架制作转模功率模块的方法，其特征在于，所述转模功率模块包括陶瓷衬板和转模封装塑封体，引线框架包括外部框架、引出端子以及连接杆；所述外部框架构造有定位凸点，所述定位凸点用于与转模封装塑封体相连；

所述制作转模功率模块的方法包括如下步骤：S1：对转模功率模块各部件进行连接固定，固定功率芯片、金属块和引线框架的功率端子及辅助端子到陶瓷衬板，陶瓷衬板与引线框架间采用工装定位，以定位出各引出端子与陶瓷衬板的连接位置，在连接位置处将各引出端子与陶瓷衬板连接固定；

S2：在陶瓷衬板的外部注入转模封装材料并使其固化形成与定位凸点相连的转模封装塑封体；

S3：移除连接杆，保留定位凸点以保证转模封装塑封体与外部框架相连，用于引出端子折弯夹具的定位；

S4：分别将各引出端子折弯，并最后剪除定位凸点，移除外部框架。

2.根据权利要求1所述的引线框架制作转模功率模块的方法，其特征在于，转模功率模块为双面散热模块，双面散热模块的陶瓷衬板为两块，包括上陶瓷衬板和下陶瓷衬板；首先焊接功率芯片、金属块和引线框架的功率端子及辅助端子到下陶瓷衬板，下陶瓷衬板与引线框架间采用工装定位；再将上陶瓷衬板焊接到金属块上表面，上陶瓷衬板与引线框架间采用工装定位；准确定位出功率端子、辅助端子与陶瓷衬板的连接位置，并在连接位置处将功率端子、辅助端子与陶瓷衬板连接固定。

3.根据权利要求2所述的引线框架制作转模功率模块的方法，其特征在于，功率端子、辅助端子与陶瓷衬板之间的连接工艺通过烧结实现。

4.根据权利要求1所述的引线框架制作转模功率模块的方法，其特征在于，转模封装塑封体铸模成型后去掉溢料，将第一连接杆和第二连接杆移除，此时，外部框架通过四个定位凸点与转模封装塑封体相连，以方便引出端子折弯夹具定位从而对功率端子和辅助端子进行折弯。

5.根据权利要求4所述的引线框架制作转模功率模块的方法，其特征在于，完成折弯操作后，将外部框架与定位凸点分离，使外部框架完全脱离双面散热模块，完成模块的封装。

说明书

一种引线框架及利用引线框架制作转模功率模块的方法

技术领域

[0001] 本发明属于半导体模块领域，尤其涉及一种引线框架及利用引线框架制作转模功率模块的方法。

背景技术

[0002] 功率半导体的研发和制造一直是世界各国电子电力器件行业的核心关注点和发展的重中之重，小至家用空调变频系统，大至动力机车牵引传动系统，再到可再生能源电动
汽车的控制和电能逆变系统都和功率半导体器件密不可分。而汽车级功率半导体器件的封
装制造及其使用可靠性一直面临各种各样的挑战。转模功率模块的提出，不仅使得模块封
装工艺及步骤得到了简化，更通过其塑封体的固化为模块内部提供物理和电气保护，以此
提高了模块的使用可靠性，转模工艺适应多种封装结构形式，如可采用单面散热结构或双
面散热结构等。在转模封装模块制造过程中，与外部接口相连的引出端子包含功率端子及
辅助端子，各端子需要单独进行组装和定位烧结，从而延长了制造周期并增加了模块自动
化生产的复杂性，同时最终产品成品率也将受此影响而降低，因此，功率端子及辅助端子设
计的多样性与灵活性一直被耗材数量和烧结工艺所局限。

[0003] 现有技术中的引线框架，当模块设计较为复杂，引出端子个数较多或异形时，难以实现批量生产，且辅助端子是另外设计的。

发明内容

[0004] 为解决现有技术中各引出端子需要单独进行组装和定位烧结，致使制造周期延长并增加了模块自动化生产的复杂性的技术问题，本发明提供一种引线框架及利用引线框架
制作转模功率模块的方法，具体方案如下：

[0005] 一种引线框架，包括外部框架、引出端子以及连接杆；

[0006] 所述引出端子为1个或多个，各引出端子通过所述连接杆与所述外部框架固定。

[0007] 进一步的，所述引出端子靠近陶瓷衬板的一端构造有封装固定孔。

[0008] 进一步的，所述连接杆包括第一连接杆，所述第一连接杆将各引出端子依次串接形成引出端子排，所述第一连接杆将引出端子排与外部框架固定连接。

[0009] 进一步的，所述引出端子靠近陶瓷衬板的一端构造有封装固定孔，所述封装固定孔比第一连接杆更靠近陶瓷衬板。

[0010] 进一步的，所述引出端子包括辅助端子，所述连接杆包括第二连接杆，所述第二连接杆将辅助端子远离陶瓷衬板的一端与外部框架固定连接。

[0011] 进一步的，所述引出端子包括功率端子，所述功率端子的待折弯位置处构造有折弯形变预留孔。

[0012] 进一步的，所述引出端子包括功率端子，所述功率端子远离陶瓷衬板的一端构造有螺栓固定孔，所述螺栓固定孔为腰形孔或椭圆形孔。

[0013] 进一步的，所述外部框架构造有定位凸点，所述定位凸点用于与转模封装塑封体相连。

[0014] 一种利用如上所述的引线框架制作转模功率模块的方法，其特征在于，所述转模功率模块还包括陶瓷衬板和转模封装塑封体，所述外部框架构造有定位凸点，所述定位凸
点用于与转模封装塑封体相连；

[0015] 所述制作转模功率模块的方法包括如下步骤：

[0016] S1：对转模功率模块各部件进行连接固定，其中，陶瓷衬板与引线框架间采用工装定位，以定位出各引出端子与陶瓷衬板的连接位置，在连接位置处将各引出端子与陶瓷衬
板连接固定；

[0017] S2：在陶瓷衬板的外部注入转模封装材料并使其固化形成与定位凸点相连的转模封装塑封体；

[0018] S3：移除连接杆，保留定位凸点以保证转模封装塑封体与外部框架相连，用于引出端子折弯夹具的定位；

[0019] S4：分别将各引出端子折弯，并最后剪除定位凸点，移除外部框架。

[0020] 与现有技术相比，本发明通过连接杆将各引出端子相对外部框架固定，这样各引出端子与外部框架形成一个整体，各引出端子的具体位置可根据实际情况预先设计布置，
陶瓷衬板和引线框架间采用工装定位，通过陶瓷衬板相对引线框架的一次性定位就能准确
定位出所有引出端子与陶瓷衬板的连接位置，连接位置的定位不再受引出端子个数的影
响，从而简化了定位和连接工艺(烧结或焊接)流程并提高了定位的准确性，提高了生产效
率和产品成品率，降低了制造周期及自动化生产的复杂性，为实现一体化自动定位连接(烧
结或焊接)提供可能性。

附图说明

[0021] 在下文中将基于实施例并参考附图来对本发明进行更详细的描述。其中：

[0022] 图1为本发明实施例中的引线框架结构示意图；

[0023] 图2为本发明实施例中的转模功率模块(双面散热模块)封装示意图；

[0024] 图3为本发明实施例中的引出端子折弯示意图；

[0025] 在附图中，相同的部件采用相同的附图标记，附图并未按实际比例绘制。

具体实施方式

[0026] 下面将结合附图对本发明作进一步的说明。

[0027] 如图1、图2所示，本实施例提供一种引线框架1，该引线框架1包括外部框架1‑1、引出端子以及连接杆，该引出端子为1个或多个，各引出端子通过所述连接杆与所述外部框架
1‑1固定。

[0028] 与现有技术相比，本实施例通过连接杆将各引出端子相对外部框架1‑1固定，这样各引出端子与外部框架1‑1形成一个整体，各引出端子的具体位置可根据实际情况预先设
计布置，陶瓷衬板2和引线框架1之间采用工装定位，通过陶瓷衬板2相对引线框架1的一次
性定位就能准确定位出所有引出端子与陶瓷衬板2的连接位置，连接位置的定位不再受引
出端子个数的影响，从而简化了定位和连接工艺(烧结或焊接)流程并提高了定位的准确
性，提高了生产效率和产品成品率，降低了制造周期及自动化生产的复杂性，为实现一体化
自动定位连接(烧结或焊接)提供可能性。

[0029] 本实施例中，引出端子和陶瓷衬板2在连接位置处通过焊接或烧结的方式进行连接固定。

[0030] 陶瓷衬板2和引线框架1之间采用的工装定位为本领域的惯用技术手段，此处不再展开论述。

[0031] 进一步的在外部框架1‑1上设置有定位孔1‑1‑1，该定位孔1‑1‑1用于将引线框架1与用于定位的工装固定连接，便于实现陶瓷衬板2相对引线框架1之间的工装定位。

[0032] 通过陶瓷衬板2相对引线框架1的一次性定位以准确定位出所有引出端子与陶瓷衬板2的连接位置的也使得引出端子的外形不再受到局限。

[0033] 单面散热模块(只有一块陶瓷衬板)和双面散热模块(含两块陶瓷衬板)统称为转模功率模块，优选的，本实施例中的转模功率模块为双面散热模块，双面散热模块包括引出
端子、上下平行布置的两块陶瓷衬板2、陶瓷衬板2外的转模封装塑封体3以及布置在两块陶
瓷衬板2之间由转模封装塑封体3所围成的空间内的结构，该结构内通常放置功率芯片以及
起到互连作用的金属块和键合线等部件。图2、图3中只看到其中一块陶瓷衬板，另一块陶瓷
衬板在与该陶瓷衬板相对的另一面。

[0034] 优选的，本实施例中的引出端子由功率端子1‑2和辅助端子1‑3组成。在功率端子1‑2靠近陶瓷衬板2的一端以及辅助端子1‑3靠近陶瓷衬板2的一端均构造有封装固定孔1‑
8，转模封装塑封体3由转模封装材料固化而成，在铸模过程中，软化的转模封装材料会渗透
至封装固定孔1‑8内，在转模封装材料固化后起到了加固的作用。

[0035] 本实施例中的连接杆包括第一连接杆1‑4和第二连接杆1‑5。第一连接杆1‑4将各引出端子依次串接形成引出端子排，第一连接杆1‑4将引出端子排与外部框架1‑1固定连
接。具体地，本实施例中的第一连接杆1‑4将功率端子1‑2和辅助端子1‑3依次串接，形成两
个对称布置的引出端子排，串接方向垂直于引出端子的长度方向。两个引出端子排各自通
过第一连接杆1‑4沿垂直于引出端子的长度方向与外部框架1‑1连接固定。如此，则通过第
一连接杆1‑4即可将功率端子1‑2和辅助端子1‑3按照预先设计好的位置相对外部框架1‑1
固定，使功率端子1‑2和辅助端子1‑3与外部框架1‑1形成一个整体，避免功率端子1‑2和辅
助端子1‑3在封装过程中产生位移和形变。进一步的，第二连接杆1‑5将辅助端子1‑3远离陶
瓷衬板2的一端与外部框架1‑1固定连接，由于功率端子1‑2和辅助端子1‑3连接成了一个整
体，加强辅助端子1‑3与外部框架1‑1的连接即能更好地避免功率端子1‑2和辅助端子1‑3在
封装过程中产生位移和形变。在其它实施例中，还可以通过第二连接杆1‑5将功率端子1‑2
远离陶瓷衬板2的一端与外部框架1‑1固定连接。

[0036] 本实施例中，转模封装材料固化形成的转模封装塑封体3会渗透进入到封装固定孔1‑8内，为避免第一连接杆1‑4被转模封装塑封体3所覆盖，对封装固定孔1‑8和第一连接
杆1‑4的相对位置进行限定，使封装固定孔1‑8比第一连接杆1‑4更靠近陶瓷衬板2，如此，则
第一连接杆1‑4的移除操作更为方便。

[0037] 本实施例中，功率端子1‑2在待折弯位置处被折弯，功率端子1‑2的待折弯位置处构造有折弯形变预留孔1‑7，优选的，折弯形变预留孔1‑7呈长条形。具体地，折弯形变预留
孔1‑7为一个长方形，如图3所示，功率端子1‑2经过三道折弯，长方形的折弯形变预留孔1‑7
的长边延伸至每一道待折弯位置。功率端子1‑2的宽度相对较大，折弯易产生形变和偏移，
折弯形变预留孔1‑7能够在一定程度上避免功率端子1‑2由于折弯而产生的端子形变或偏
移造成废品，减少累计误差，保证产品质量。本发明的折弯形变预留孔并不局限于一个连续
的长方形孔延伸至每一道待折弯位置，在其它实施例中，也可以在每一道待折弯位置处分
别设置一个折弯形变预留孔或止裂槽，各待折弯位置处的折弯形变预留孔各自独立互不连
通，这样的设置使得当待折弯位置之间的距离较大时，能够避免在开设折弯形变预留孔时
由于去除材料过多导致的功率端子1‑2的强度被过度削弱的问题。

[0038] 本实施例中，功率端子1‑2在远离陶瓷衬板2的一端构造有螺栓固定孔1‑9，该螺栓固定孔1‑9为腰形孔或椭圆形孔。本实施例中的螺栓固定孔1‑9的形状是为了适应功率端子
制造以及功率端子键合造成的误差。

[0039] 本实施例中的外部框架1‑1的内侧构造有四个定位凸点1‑6，且四个定位凸点1‑6处于对称布置的两个引出端子排之间，定位凸点1‑6用于外部框架1‑1与转模封装塑封体3
相连。外部框架1‑1可用于引出端子折弯夹具的定位，以限定引出端子位置，在引出端子折
弯操作完成后，切断定位凸点1‑6使外部框架1‑1完全脱离双面散热模块。

[0040] 本实施例还提供一种利用上述引线框架1制作转模功率模块的方法，该转模功率模块包括了陶瓷衬板2和转模封装塑封体3，外部框架1‑1构造有定位凸点1‑6，定位凸点1‑6
用于与转模封装塑封体3相连，该制作方法包括如下步骤：

[0041] S1：对转模功率模块各部件进行连接固定，其中，陶瓷衬板2与引线框架1之间采用工装定位，以定位出各引出端子与陶瓷衬板2的连接位置，在连接位置处将各引出端子与陶
瓷衬板2连接固定；

[0042] S2：在陶瓷衬板2的外部注入转模封装材料并使其固化形成与定位凸点1‑6相连的转模封装塑封体3；

[0043] S3：移除连接杆，保留定位凸点1‑6以保证转模封装塑封体3与外部框架1‑1相连，用于引出端子折弯夹具的定位；

[0044] S4：分别将各引出端子折弯，并最后剪除定位凸点1‑6，移除外部框架1‑1。

[0045] 具体地，本实施例中的转模功率模块为双面散热模块，双面散热模块的陶瓷衬板2为两块，包括上陶瓷衬板和下陶瓷衬板。首先焊接功率芯片、金属块和引线框架1的功率端
子1‑2及辅助端子1‑3到下陶瓷衬板，下陶瓷衬板与引线框架1间采用工装定位；再将上陶瓷
衬板焊接到金属块上表面，上陶瓷衬板与引线框架1间采用工装定位。如此则可准确定位出
功率端子1‑2、辅助端子1‑3与陶瓷衬板2的连接位置，并在连接位置处将功率端子1‑2、辅助
端子1‑3与陶瓷衬板2连接固定。功率端子1‑2、辅助端子1‑3与陶瓷衬板2之间的连接工艺除
了上述焊接外，还可以通过烧结实现。在连接位置处通过烧结或焊接的方式将功率端子1‑
2、辅助端子1‑3与陶瓷衬板2连接固定之后，在陶瓷衬板2的外部注入转模封装材料并使其
固化形成与定位凸点1‑6相连的转模封装塑封体3，转模封装塑封体3为模块内部提供物理
和电气保护，防止外界干扰；优选的，转模封装材料选用环氧树脂及各种添加剂。转模封装
塑封体3铸模成型后去掉溢料，将第一连接杆1‑4和第二连接杆1‑5移除，此时，外部框架1‑1
通过四个定位凸点1‑6与转模封装塑封体3相连，以方便引出端子折弯夹具定位从而对功率
端子1‑2和辅助端子1‑3进行折弯。完成折弯操作后，将外部框架1‑1与定位凸点1‑6分离，使
外部框架1‑1完全脱离双面散热模块，完成模块的封装。可采用剪除定位凸点1‑6的方式将
外部框架1‑1与定位凸点1‑6分离。该方法通过先对陶瓷衬板2和引线框架1定位以准确定位
出各引出端子与陶瓷衬板2的连接位置，并在连接位置处将各引出端子与陶瓷衬板2固定，
之后再来进行折弯操作，降低了烧结工艺的复杂度，保证了引出端子尺寸的精度，使操作及
加工更为方便。

[0046] 单面散热模块包括转模封装塑封体3，其陶瓷衬板则只有一块，本发明关于制作转模功率模块的方法对单面散热模块的制作同样适用。

[0047] 虽然已经参考优选实施例对本发明进行了描述，但在不脱离本发明的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以对其中部分或者全部技术特征进行等同替换。尤其是，
只要不存在逻辑或结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起
来。本发明并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技
术方案。