專利名稱：器件封裝結構的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種器件封裝結構，屬于電路板所使用電子器件的封裝結構。
背景技術：
在電子器件的發展過程中，因應不同時期的技術水平和不同的客觀需求，產生了很多封裝形式。目前，電子器件從封裝形式上可以分為插件、表面貼裝等類別，但共同的特點是通過引線連接在電路板上，通過引線傳遞電流，并利用引線的金屬材料特性，增強部分散熱能力。散熱能力增強的幅度，取決于引線材質的熱傳導性質、引線體的熱容和引線的散熱面積。在電子器件引線與PCB板的連接方式上，目前主要采用焊接方式，可以通過波峰焊、回流焊、手工烙焊等方式來完成。由于焊接使用高溫焊料，而目前的高溫焊料普遍含鉛， 不利于環保。而且電路板焊接需要使用的設備耗電量大，對工作環境有惡劣影響。另外，焊接加工過程中PCB板需要經過高溫，因此焊接對PCB板存在一定損害，尤其是在需要拆件的情況下，經過反復幾次拆、裝會導致PCB板局部銅皮的永久損壞而整板報廢。電子器件其散熱主要依靠外表面的殼體傳導至環境、引線傳導至環境、引線傳導至PCB板三個途徑。插件的電子器件，在使用前均需要進行切腳、成型處理，并且受限于散熱要求，對于引線保留的長度都有最低要求。這些工序及要求既增加了半導體器件用戶的成本，也提高了使用的難度。同時，用戶必然要切除的部分引線也造成了資源的浪費。而表面貼裝的電子器件，雖然不需要在用戶使用前進行多余的處理工序，但結構復雜，生產難度大，間接增加了電子器件的生產成本，也就造成了用戶的使用成本的提升，而且散熱條件較差。表面貼裝器件貼板過程中常常需要使用紅膠粘結，不利于環保。雖然現在的封裝技術發展的大趨勢是集成化、微型化、裸芯片化，但對于使用最大量的普通電路板加工來說，目前在使用的插件、表面貼裝封裝形式仍然是在可預期的一段時間內的主流。目前存在的插件和表面貼裝封裝電子器件主要結構如附圖1、2、3所示。圖1所示為一種玻璃封裝的插件電子器件，它包含一只晶片2、兩只引線1與一只玻璃殼體3。玻璃封裝半導體器件為氣密封裝，為保持引線1與玻璃殼體3的緊密接觸，玻璃殼體3的材質中摻有氧化鉛，引線端頭為杜美絲頭4(復合材料)，可以保證膨脹系數一致。 杜美絲頭4與晶片2表面為直接接觸。玻璃殼體3之外的引線1外表面附著錫層5，便于焊接使用。圖2所示為一種樹脂封裝的插件電子器件，它包含一只晶片2、兩只引線1、兩片焊片7與包裹它們的塑封體6。引線端頭8根據晶片2與焊片7的尺寸關系，可能為臺面或者平面。引線端頭8與晶片2由焊片7經高溫熔化后連接為一體，保證電性的可靠傳輸。塑封體6包裹在外面，內中摻有石英砂，具有很高的硬度和一定的密封性，既可以保護電子器件的核心——晶片2免受外力污染和損傷，也賦予了電子器件一定的形狀和尺寸，便于生產、 運輸和使用。塑封體6之外的引線1外表面附著錫層5，便于焊接使用。[0009]圖3所示為一種樹脂封裝的表面貼裝電子器件，它包含一只晶片2、兩片焊片7、兩片引線框架9和包裹它們的塑封體6。引線框架9在塑封體6內部分在焊片7的作用下與晶片2的兩面分別連接。引線框架9在塑封體6外面的部分折彎后平直地位于塑封體6下方，外表面附著錫層5，便于焊接使用。這些封裝形式的電子器件，在使用中都需要采用焊接的方式。其中圖1、圖2兩種電子器件在PCB板焊接之前還需要對引線進行相應的加工。如果為了減少安裝體積，需要將管體呈臥式安裝，并需要將引線切去較多，影響電子器件的散熱性能。
發明內容因此，本實用新型為了克服目前器件封裝結構的結構特點使得相關器件在使用中散熱性能差、污染環境且消耗材料多的缺陷，提供了一種能夠有效散熱面積大、不會在使用過程中污染環境且消耗材料少的器件封裝結構。依據本實用新型，提供一種帶有金屬外殼的封裝結構，以減少或者避免器件安裝和使用狀態下的一些缺陷，通常，針對該封裝結構，還提供該類封裝結構的封裝方法。那么依據本實用新型一個方面的器件封裝結構，包括封裝體和封裝在該封裝體內的晶片，以及連接該晶片并延伸出所述封裝體的一對的引線，所述封裝體為柱形結構，所述引線從柱形結構的底面引出，兩底各一；該器件封裝結構還包括相應設置在封裝體兩端的各一個金屬殼體，該金屬殼體與相應端引線電連接，并與相異側金屬殼體及相異側引線電絕緣。準確一點講，本實用新型所針對的是具有兩只引腳的器件，用金屬殼體替代引腳作為電極，其連接也就不再限于焊接，可以加以匹配的采用其他的連接方式，比如卡接、插接，由于金屬殼體具有比較大的連接面積，可以保證處焊接外的其他電性連接的可靠性，連接電阻小，完全可以滿足低電壓驅動器件的連接需要。那么，當避開焊接時，就可以避開焊接的一系列問題，比如不會因此再增加污染， 同時對PCB板的損害也小，不會因此而導致整塊PCB板的報廢，尤其是插接，可以允許有多次的插接，不僅不會破壞PCB板，少量的次數的拔插也不會影響器件的連接性能。金屬殼體的存在大大增加了有效散熱面積，散熱面積的增大可以有效的提高器件的使用壽命。由于該封裝結構對引腳長短的要求僅限于與金屬殼體的連接，而不用考慮與PCB 板的連接，又由于器件的封裝都是通過模具來進行的，一致性好，那么引腳的長短可以根據金屬殼體的封裝特點選擇固定長度，這個長度要遠小于因考慮PCB板上不同固定位置和連接對象的需要而預留出的長度，大大減少了引腳材料的用量。上述器件封裝結構，所述封裝體為圓柱形結構，所述金屬殼體為套裝在圓柱形結構端部的盲套體，相應側引線焊接在相應側盲套體的底面上。上述器件封裝結構，所述金屬殼體在引線引出部位設有凹坑，相應側引線引入該凹坑，在凹坑內通過焊錫填充形成連接引線與金屬殼體的焊錫體，并進而形成平整的盲套體端面。上述器件封裝結構，所述凹坑為內凹坑，相應地，凹坑底部設有用于相應側引線穿出的孔。[0021 ] 上述器件封裝結構，所述引線穿過對應的所述孔而延伸出的部分完全容納入所述凹坑內。上述器件封裝結構，所述引線與所述孔之間留有填充間隙。上述器件封裝結構，所述引線與所述晶片連接的端預設有引線端頭，以使引線與晶片面接觸連接。上述器件封裝結構，所述引線端頭與所述晶片間設有用于熔焊的焊片。
圖1為一種常見玻封插件電子器件的封裝結構示意圖。圖2為一種常見塑封插件電子器件的封裝結構示意圖。圖3為一種常見的表面貼裝電子器件的封裝結構示意圖。圖4為依據本實用新型的一種器件封裝結構的外形結構示意圖。圖5為依據本實用新型的一個示例的器件封裝結構的剖視圖。圖6為基于本實用新型技術方案的封裝結構的器件的一種使用方式。圖7為基于本實用新型技術方案的封裝結構的器件的一種使用方式圖中1 引線；2 晶片；3 玻璃殼體；4 杜美絲頭；5 錫層；6 塑封體；7 焊片； 8 引線端頭；9 引線框架；10 金屬殼體；11 焊錫；12 槽式底座；13 夾式底座。
具體實施方式
依據本實用新型，一種器件封裝結構，包括封裝體和封裝在該封裝體內的晶片2， 以及連接該晶片2并延伸出所述封裝體的一對的引線1，所述封裝體為柱形結構，所述引線 1從柱形結構的底面引出，兩底各一；該器件封裝結構還包括相應設置在封裝體兩端的各一個金屬殼體10，該金屬殼體與相應端引線電連接，并與相異側金屬殼體及相異側引線電絕緣。關于金屬殼體10，名義上是用來電連接的，也就是通過與引線的連接，實現連接的轉換。同時金屬可以涉及到其自身與封裝體的連接，可以根據具體的連接形式而具有特定的結構，比如其含有延伸入封裝體的部分，封裝是連同該部分一塊封裝。簡單一些可以采用如附圖5所示的結構，也就是所述封裝體為圓柱形結構或者其他的柱形結構，所述金屬殼體10為套裝在圓柱形結構端部的盲套體，直接采用套接，結構簡單，套接可以直接采用過盈配合的方式進行連接，不需要其他的任何輔料，或者采用粘連的方式，以保證連接的可靠性，當然，還可以在套接完畢后，盲套上開有徑向突起，形成可靠的連接。圓柱形結構具有生產方便的特點，當然其他的柱形結構也可以采用，套筒就簡單的一個圓筒，為了方便連接，這里把套筒加了一個底，就成了盲套筒了，對應地，相應側引線 1焊接在相應側盲套體的底面上。晶片2提供器件的電特性，是核心部分，當然，其封裝體可以采用現在的常用封裝，比如塑封體6，不會影響金屬殼體的存在。對于弱電壓驅動的器件，尤其是常規的電子器件，驅動電壓都很低，需要保證其電連接的可靠性，因此，參考說明書附圖5，較佳地，所述金屬殼體在引線引出部位設有凹坑， 相應側引線引入該凹坑，在凹坑內通過焊錫11填充形成連接引線與金屬殼體的焊錫體，并進而形成平整的盲套體端面，基于此結構，保證了連接有足夠的連接面積，進而保證了電連接特性的表達。至于凹坑是內凹還是外凹對電連接特性沒有太大影響，影響比較大的是加工和外形的表現，外凹是可以進行加工的，但相對比較麻煩，同時向外凸起的部分會影響外觀，并且也會影響金屬殼體作為電極的連接。因此較佳的選擇是如附圖5所示的內凹形式，相應地，凹坑底部設有用于相應側引線穿出的孔，以保證焊接的順利進行。進一步地，所述引線穿過對應的所述孔而延伸出的部分完全容納入所述凹坑內， 以保證封裝結構外形的美觀，同時便于器件的安裝。優選地，所述引線與所述孔之間留有填充間隙，那么焊接時會有錫液進入，進而形成更可靠的連接。上面主要涉及的是封裝結構本身，對于上述封裝結構可以選擇下面的晶片連接方式，所述引線1與所述晶片2連接的端預設有引線端頭8，以使引線與晶片面接觸連接，保證連接的可靠性，處于同樣連接可靠性的考慮，上面連接可靠性的封裝結構的其他結構部分可以相互結合使用，保證整體的使用壽命，避免局部相對較早的失效，當然，這是工藝上面所需要考慮的，這里不再贅述。所述引線端頭8與所述晶片2間設有用于熔焊的焊片7，通過彈性的夾頭實現對金屬殼體10的夾持，結構也更簡單。那么，基于上述結構晶片2提供器件的電特性，與引線端頭8通過熔化后的焊片7 連接，為面接觸；引線1外端與塑封體6兩端的金屬殼體10也通過焊錫11進行較大面積的連接。其中晶片2可以為正方形、正六邊形或者圓形，焊片7為圓形，引線1外形可為細長圓柱形或者細棱柱形，引線端頭8可以為圓臺型、圓餅型或者片形，引線1與引線端頭8材質一致，為無氧銅。塑封體6形狀為圓柱體或者多棱柱形，金屬殼體10形狀與塑封體6形狀一致，材質可選用銅、鐵等易于機械加工的材料，外表面需通過電鍍或者沾錫等工藝附著一層錫層5，以便于防氧化和與引線連接。參見說明書附圖6，上方為基于本實用新型封裝結構的一個器件，下面為槽式底座，槽的寬度需要保證能夠夾緊金屬殼體10，同時，為了便于器件的取放，槽的夾持部分支是用來夾持金屬殼體，除此之外的部分，為開放性結構。而對于說明書附圖7所示的使用方式，則是一種典型的夾式底座，夾頭就是相對的一對彈性片，夾持部分設定成與金屬殼體曲率(金屬殼體是圓柱形結構時)，相同，保證夾持的可靠接觸，另外，再在扣入端設置導向部分即可，比如傾斜設置的導入部。進一步地，針對上述器件封裝結構，一種器件封裝結構的封裝方法，包括將晶片2、 焊片7及兩條引線1配裝進而焊接的步驟，使兩條引線向相反方向延伸，然后再進行封裝成柱形結構，部分引線外露，這是一般的處理方式，那么依據本實用新型，其特點在于所述引線為給定長度，通過定型模具封裝，以在封裝成形時控制引線的預露量，預露量需要根據與金屬殼體的可靠連接入手，本領域的技術人員據此非常容易處理，該封裝方法進一步包括以下步驟裝配金屬殼體10，該金屬殼體為預制成形的底部帶有中心孔的盲套體結構，將該金屬殼體兩端各一地套裝在所述柱形結構的兩端，并使引線從相應側中心孔穿出；焊接，將所述金屬殼體與相應側的所述弓I線焊接。[0049]所述金屬殼體的底面預壓有凹坑，以把引線引入凹坑，進而進行所述焊接步驟，且該焊接步驟中需保證完全填平凹坑，使金屬殼體的端面成為平整的電極面，保證使用和連接的可靠性；所述金屬殼體在所述裝配金屬殼體步驟前含有在該金屬殼體表面上形成錫層5 的步驟，方便連接。
權利要求1.一種器件封裝結構，包括封裝體和封裝在該封裝體內的晶片(2)，以及連接該晶片 (2)并延伸出所述封裝體的一對的引線(1)，其特征在于所述封裝體為柱形結構，所述引線(1)從柱形結構的底面引出，兩底各一；該器件封裝結構還包括相應設置在封裝體兩端的各一個金屬殼體(10)，該金屬殼體與相應端引線電連接，并與相異側金屬殼體及相異側引線電絕緣。
2.根據權利要求1所述的器件封裝結構，其特征在于所述封裝體為圓柱形結構，所述金屬殼體(10)為套裝在圓柱形結構端部的盲套體，相應側引線(1)焊接在相應側盲套體的底面上。
3.根據權利要求1或2所述的器件封裝結構，其特征在于所述金屬殼體在引線引出部位設有凹坑，相應側引線引入該凹坑，在凹坑內通過焊錫(11)填充形成連接引線與金屬殼體的焊錫體，并進而形成平整的盲套體端面。
4.根據權利要求3所述的器件封裝結構，其特征在于所述凹坑為內凹坑，相應地，凹坑底部設有用于相應側引線穿出的孔。
5.根據權利要求4所述的器件封裝結構，其特征在于所述引線穿過對應的所述孔而延伸出的部分完全容納入所述凹坑內。
6.根據權利要求4所述的器件封裝結構，其特征在于所述引線與所述孔之間留有填充間隙。
7.根據權利要求1所述的器件封裝結構，其特征在于所述引線(1)與所述晶片(2)連接的端預設有引線端頭(8)，以使引線與晶片面接觸連接。
8.根據權利要求7所述的器件封裝結構，其特征在于所述引線端頭(8)與所述晶片 (2)間設有用于熔焊的焊片(7)。
專利摘要本實用新型公開了一種器件封裝結構，包括封裝體和封裝在該封裝體內的晶片，以及連接該晶片并延伸出所述封裝體的一對的引線，所述封裝體為柱形結構，所述引線從柱形結構的底面引出，兩底各一；該器件封裝結構還包括相應設置在封裝體兩端的各一個金屬殼體，該金屬殼體與相應端引線電連接，并與相異側金屬殼體及相異側引線電絕緣。本實用新型能夠有效散熱面積大、不會在使用過程中污染環境且消耗材料少。
文檔編號H01L21/50GK202042476SQ20112015408
公開日2011年11月16日 申請日期2011年5月16日 優先權日2011年5月16日
發明者劉博 , 季群, 張洪亮, 邢騰 申請人:濟南晶恒電子有限責任公司