一種封裝框架的製作方法

2023-05-29 20:38:16 1

專利名稱：一種封裝框架的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種封裝框架，尤其涉及一種應用於半導體行業的封裝框架。
背景技術：
市場上普遍存在的COB光源封裝基板多採用同一種形式，即在金屬板上通過注塑成型工藝，將PPA材料與焊盤相結合，構成封裝的框架，然後在框架中焊接晶片。該PPA框架形狀單一，如果需要對其進行修改，開模費用極高，而且對材料的要求也很高；同時該PPA框架與金屬基板為一整體，如更換基板，則基板上需要進行相關的處理來完成該框架的注塑成型，工藝複雜
發明內容
有鑑於此，有必要提供一種使用方便的封裝框架。本發明是這樣實現的，一種封裝框架，其包括封裝基板以及固定在該封裝基板上的FR4板，該封裝基板包括裸銅平板熱管以及設置在該平板熱管外表面的鍍層，該鍍層從內而外依次包括亮銅層、鍍鎳層、鍍銀層以及防氧化層，該FR4板通過耐高溫粘結膠固定在該封裝基板上。作為上述方案的進一步改進，該環氧玻璃纖維板包括第一膜層、與該第一膜層形狀相同的第二膜層以及夾設在該第一膜層與該第二膜層之間的兩個相對間隔設置的焊盤。作為上述方案的進一步改進，該第一膜層開設有貫穿其自身的第一通孔以及兩個形狀一致的第二通孔，每個焊盤呈門形，該兩個焊盤的一端延伸至該兩個第二通孔的下方，該兩個焊盤的中部部分延伸在該第一通孔內。作為上述方案的進一步改進，該鍍鎳層的厚度範圍為0. 05、. I U m。作為上述方案的進一步改進，該鍍銀層為純銀層，該防氧化層為銀的摻雜物層。作為上述方案的進一步改進，該鍍銀層與該防氧化層的總體厚度範圍為0. 6^3. Oum0優選地，該鍍銀層與該防氧化層的總體厚度範圍為I. (Tl. 5 u m。更優選地，該鍍銀層與該防氧化層的總體厚度為I. 2pm。作為上述方案的進一步改進，該鍍銀層與該防氧化層的總體厚度範圍為0. 6^3. 0 u m,且該鍍銀層的厚度不低於I. 0 i! m。優選地，鍍銀層與該防氧化層的總體厚度為L 2 u m0本發明提供的封裝框架，由於其採用的封裝基板，具有較高的反射率，且能直接在該封裝基板上焊接半導體，同時從根本上解決晶片(半導體)熱密度過高，無法將熱量迅速導出的問題，保證晶片的壽命及性能，從而克服長久以來平板熱管無法應用於半導體封裝領域的偏見。因此，FR4板可以直接通過耐高溫粘結膠固定在具有平板熱管的封裝基板上，從而與傳統的封裝框架相比，該封裝基板費用低，工藝簡單，可任意更改FR4板的形狀，同時也不影響封裝基板的更換。


圖I為本發明較佳實施方式提供的封裝框架的立體圖。圖2為圖I中封裝框架的立體分解圖。圖3為圖2中封裝框架的部分立體分解圖。圖4為圖I中封裝框架的封裝基板的剖視示意圖。圖5為圖4中封裝基板在高溫高溼條件下的光通量變化趨勢圖。
具體實施方式

為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，並不用於限定本發明。請一併參閱圖I、圖2及圖3，其為本發明較佳實施方式提供的適用於半導體行業的封裝框架200的結構示意圖。封裝框架200包括封裝基板100以及固定在封裝基板100上的環氧玻璃纖維板(FR4板)30，FR4板30通過耐高溫粘結膠固定在封裝基板100上。FR4板30包括第一膜層39、與第一膜層39形狀大致相同的第二膜層38以及夾設在第一膜層39與第二膜層38之間的兩個相對間隔設置的焊盤40。第一膜層39開設有貫穿其自身的第一通孔31以及兩個形狀一致的第二通孔33。每個焊盤40大致呈門形，兩個焊盤40的一端延伸至兩個第二通孔33的下方，從兩個第二通孔33內的焊盤40上設置引線既可作為正電極或負電極使用。焊盤40的中部部分延伸在第一通孔內31，以方便焊接LED晶片組。在焊接LED晶片(圖未示)時，直接將LED晶片焊接在第一通孔31內，且LED晶片電性連接在兩個焊盤40之間，此時，只要在兩個第二通孔33處搭接電源即可使LED晶片發光。請結合圖4，封裝基板100包括裸銅平板熱管10以及設置在平板熱管10外表面的鍍層20。鍍層20將平板熱管10包裹在內，鍍層20包括從內而外的四層結構第一層為亮銅層21 ;第二層為鍍鎳層23 ;第三層為鍍銀層25 ;第四層為防氧化層27。在平板熱管10的外表面上鍍亮銅層21的主要目的是為了使平板熱管10表面光滑，無拉絲、沙孔的作用，從而使平板熱管10整體應力均勻。亮銅層21的厚度在達到上述目的的情況下一般越薄越好。鍍鎳層23主要起過渡作用，在亮銅層21的基礎上再增加過渡層，避免不同鍍層之間(亮銅層21與鍍銀層25之間)在溫度升高的情況下，由於熱應力不同而出現亮銅層21與鍍銀層25分層的現象。過渡層的厚度範圍為0. 05、. I u m，在該範圍內是越薄越好。鍍銀層25可以起到增加反射率的作用，在本實施方式中，鍍銀層25為純銀層，防氧化層27為銀的摻雜物層，其摻雜物為能讓銀產生抗氧化物的材質。鍍銀層25與防氧化層27的總體厚度可選範圍為1.0 1.511111，優選地，為1.211111。另外，鍍銀層25的厚度越薄越好，但是其厚度儘量不要低於I. Oy m，這樣達成的效果最好，比如當鍍銀層25的厚度為
0.8 ii m時，雖然也可以接受，但是焊接在封裝基板100上的LED燈使用500個小時後有可能會出現銀層發黑現象。銀的摻雜物層即防氧化層27必須要有，添加摻雜物可以防止純銀層即鍍銀層25氧化，否則鍍銀層25很容易被氧化成暗褐色，而影響反射率、焊接性能。在滿足鍍銀層25高於I. O y m的條件下，銀的摻雜物層越薄越好。將使用封裝基板100的LED集成光源(100W)處在高溫高溼的條件下，即溼度為70%、溫度為45°C的環境中，連續點亮1850小時，其光衰僅為2. 2%，效果良好(請參閱表I與圖5)。在實驗當中，存在環境溫度的影響、螢光粉是否完全激發、導熱膏與基板間是否接觸充分以及測量誤差等影響，因此會出現光通量上下波動的情況，±2%的誤差範圍是可允許的範圍。通過對普通LED集成光源在同樣條件下進行測試，1000小時其光衰就為14%左右，2000小時其光衰已達到20%。表I
時 faOC 1 >
(I TO ) OIO O ￠5 II O
501006SI 00_
130100 3299.7*
_2 5C__10 04—7__99..
—.......................330.........................................................................................................................
-4f>09 S. I
3 5 O.
_6 30_992 3__9S.. 6*
—〒3 0I: OO^O^:
.
...............................Ti......To....................................................Too^i.......................Too'...........................
1300S>￡>34S e.7*
I €*■ O Cl10 0 5 299 .
I S.S O^S>^S3S^ S^ib
高溫高溼的條件是在高溫高溼箱中進行的，是通過氣流流動使箱子裡面的環境保持在需要的溫度和溼度，如果放進去一個溫度高的物體，那氣流就會將該物體產生的熱量帶走，使物體的溫度也保證在一定的範圍內。因此，在本實施方式中的高溫高溼試驗中，封裝基板將保持45°C。高溫高溼實驗確定的是在惡劣條件下對晶片的影響，而溫度實驗是需要在常溫(指環境溫度25°C)下進行的，在本實施方式中，除非有特殊說明，否則溫度數據均是在常溫條件下測量得到，而晶片影響是在高溫高溼條件下得出，其中，常溫條件環境溫度25°C，IOOW光源的多組LED晶片連續使用1850小時；高溫高溼條件溼度為70%、溫度為45°C的恆定環境，IOOW光源的多組LED晶片連續使用1850小時。使用封裝基板100的LED集成光源，其在連續使用1850小時的整個過程中，溫度基本保持在55°C，在一般晶片所能承受的範圍內。封裝基板100保證焊接在其上的LED晶片高亮度輸出的同時，在高溼度環境中基板不發生變異，不會影響LED晶片的光通量。然而得出封裝基板100的上述結構不是一蹴而就的，而是在科學研究的基礎上以及結合大量的實驗得出來的，是需要付出創造性勞動的，其克服長久以來平板熱管10無法應用於半導體封裝領域的偏見，下文將結合表2大致敘述整個研發過程。I.技術人員在平板熱管10上做了比較常規的噴粉處理，即在平板熱管10的外表面噴金屬材質的粉末層，再直接焊接LED晶片。在溼度為70%、溫度為45°C的高溫高溼環境中實驗，發現其光通量較差，光效比較低；在常溫條件試驗中，該封裝基板一直處於高溫(85 °C)，表面氧化發黑。
2.在平板熱管10的外表面設置鎳層，再直接焊接LED晶片。在測溫過程中發現雖然與噴粉處理相比，該封裝基板的溫度從85°C下降到78. 3°C，但是還是處於高溫狀態。而且在高溫高溼條件中發現LED晶片光衰嚴重。3.在平板熱管10的外表面設置銀層，再直接焊接LED晶片。在高溫高溼條件中發現上述兩個方案相比，該封裝基板的起初光通量明顯提高，應力還可以，但是隨著使用時間的推進，其防氧化能力很弱表面氧化發黑，光通量急劇下降。在常溫條件試驗中，該封裝基板測得的溫度為65. 5°C。4.在平板熱管10的外表面依次設置鎳、銅、銀層，再直接焊接LED晶片。在高溫高溼條件中發現部分銅與銀分層，表面氧化發黑。5.在平板熱管10的外表面依次設置銅、銀層，再直接焊接LED晶片。在高溫高溼
條件中發現部分銅與銀分層，鍍層脫落，表面氧化發黑。6.在平板熱管10的外表面依次設置銅、銀、防氧化層，再直接焊接LED晶片。在高溫高溼條件中發現部分銅與銀分層，銀表面為黃褐色。表 權利要求
1.一種封裝框架，其包括封裝基板以及固定在該封裝基板上的環氧玻璃纖維板，其特徵在於，該封裝基板包括裸銅平板熱管以及設置在該平板熱管外表面的鍍層，該鍍層從內而外依次包括亮銅層、鍍鎳層、鍍銀層以及防氧化層，該環氧玻璃纖維板通過耐高溫粘結膠固定在該封裝基板上。
2.如權利要求I所述的封裝框架，其特徵在於，該環氧玻璃纖維板包括第一膜層、與該第一膜層形狀相同的第二膜層以及夾設在該第一膜層與該第二膜層之間的兩個相對間隔設置的焊盤。
3.如權利要求2所述的封裝框架，其特徵在於，該第一膜層開設有貫穿其自身的第一通孔以及兩個形狀一致的第二通孔，每個焊盤呈門形，該兩個焊盤的一端延伸至該兩個第二通孔的下方，該兩個焊盤的中部部分延伸在該第一通孔內。
4.如權利要求I所述的封裝框架，其特徵在於，該鍍鎳層的厚度範圍為0.05、. I u m。
5.如權利要求I所述的封裝框架，其特徵在於，該鍍銀層為純銀層，該防氧化層為銀的摻雜物層。
6.如權利要求I或5所述的封裝框架，其特徵在於，該鍍銀層與該防氧化層的總體厚度範圍為 0. 6^3. 0 u mo
7.如權利要求6所述的封裝框架，其特徵在於，該鍍銀層與該防氧化層的總體厚度範圍為I. 0 I. 5 u mo
8.如權利要求7所述的封裝框架，其特徵在於，該鍍銀層與該防氧化層的總體厚度為L 2 u m。
9.如權利要求6所述的封裝框架，其特徵在於，該鍍銀層的厚度不低於l.Oym。
10.如權利要求9所述的封裝框架，其特徵在於，該鍍銀層與該防氧化層的總體厚度為L 2 u m。
全文摘要
本發明涉及一種封裝框架，其包括封裝基板以及固定在封裝基板上的環氧玻璃纖維板，封裝基板包括裸銅平板熱管以及設置在平板熱管外表面的鍍層，鍍層從內而外依次包括亮銅層、鍍鎳層、鍍銀層以及防氧化層，環氧玻璃纖維板通過耐高溫粘結膠固定在封裝基板上。所述封裝框架，由於採用封裝基板，其具有較高的反射率，且能直接焊接半導體，從根本上解半導體熱密度過高無法將熱量迅速導出的問題，保證半導體的壽命及性能，從而克服長久以來平板熱管無法應用於半導體封裝領域的偏見。因此，環氧玻璃纖維板可以直接通過耐高溫粘結膠固定在封裝基板上，費用低，工藝簡單，可任意更改環氧玻璃纖維板的形狀，同時也不影響封裝基板的更換。
文檔編號H01L33/00GK102738320SQ201110407628
公開日2012年10月17日 申請日期2011年12月9日 優先權日2011年12月9日
發明者於正國, 包磊, 徐俊峰, 朱亮, 李盼, 楊佳, 潘凌怡, 牛玥 申請人:安徽萊德光電技術有限公司