[发明专利]增强塑料封壳对含铜引线底板的附着力的方法

说明书

本发明涉及安装在含铜引线底板上的塑封电气器件的制造方法，更具体地说，涉及一种增强塑料封壳在引线底板上附着能力以减少发生从底板上脱层的方法。

在电气工业，尤其是在电子工业中，含铜引线底板被大量用作电气元件尤其是半导体元件的基座。塑料封壳则被用来为制成的器件提供环境保护。

功率晶体管或可控硅是采用含铜引线底板的塑封器件的典型例子子。一个带有所需的晶体管或可控硅半导体芯片，安装在引线底板的芯片台面部分，而各种连接导线跨接在芯片接点与引线底板接点之间间。然后将塑料浇注在引线底板上包括半导体芯片和连接导线的部分，以提供机械的和环境的保护。

在许多情况下，尤其是在功率器件的情况下，为了能有效地散热，芯片台面具有一个较大的平面面积。通常这个大的芯片台面伸出塑料封壳以外和/或有一个表面暴露出来，从而可以方便地安装在一个散热器上。在其它情况下，这个大面积芯片台面完全为塑料所包封来为其提供完全的电气绝缘。

与这些及其它带有相对较大的平面金属区域的塑封器件有关的一个特殊问题是塑料封壳从底板上脱层。在典型情况下，脱层出现在温度循环变化（如-65到150℃）之后，并且是由塑料封壳与引线底板之间的差热膨胀系数（DTCE）造成的。当采用含有相当大量（如＞50%）的铜的引线底板时这个DTCE值通常都比较大，而当引线底板基本上是纯铜的情况尤为严重。

过去，一向使用各种机械构造（沟槽、划痕、网线、孔眼等）来将塑料封固在引线底板上并减少脱层的发生。但是，对于某些类型的器件，这类机械构造不足以防止脱层或无法采用这类构造，而脱层仍然是个问题。

先有技术中采用的一个替代方法是使引线底板在安装电子元件之后和马上封装之前通过热的还原（hot    reducing）气氛，从而去除所有的表面氧化物并使塑料直接附着在洁净的金属上。但是，这会增加额外的成本，并且不适用于许多不能承受所需的还原气氛和/或温度的元件。

另一个先有技术的方法是在安装电子元件之前去除所有的表面氧化物，典型情况下靠酸洗，然后给引线底板涂覆上聚丙烯单体之类的有机材料，以防止在装配和封装过程中再次氧化。这样也可以实现塑料-金属的直接附着。但是，这种处理会增加额外的成本，并且由于单体只能在一段有限时间内防止引线底板氧化，制造过程中使用起来会更加复杂。

因此，本发明的一个目的就是提高含有相当大量的铜的引线底板与适用于半导体和其它电子元件的塑料封壳之间附着强度。

本发明的另一个目的是提高附着强度，使之与底板的机械构造无关而且能耐受在引线底板上装配电子元件时即已形成的原有的氧化物。

在这里，术语“活性氧化剂”被用来指能够离解各种氧化物质的气氛或溶液。

上述及其它目的和优点是通过一种改进的处理方法实现的，它包括制备具有用于外部连接的第一部分和容纳电子元件的第二部分的含铜引线底板，将该引线底板在低于其退火温度的温度下暴露于一种活性氧化剂中，然后用塑料将引线底板第二部分至少部分地封起来。

一种使用方便的活性氧化剂是含有10～30%H₂O₂的水溶液。1～30分钟的浸没时间是合适的，而5-15分钟较为方便。大约100℃以下的温度是合适的，而室温则较为方便。氧化剂最好基本上不含氯。含有氧而引线底板在其中又能保持低于其退火温度的等离子体也是一种适用的活性氧化剂。在暴露于活性氧化剂之前，最好但并非必须给引线底板除油。上述处理方法可获得实际上比采用带有原有氧化物而未经如此处理的引线底板更高的塑料与引线底板的附着强度和更少的脱层。

参看下面的附图和说明，可以更好地了解本发明的方法。

图1表示一个典型的塑封半导体功率器件的顶视和部分剖开图。

图2表示图1中器件的一个截面图，表明脱层情况;以及

图3表示图2中的同一个器件，而根据此项发明防止了脱层。

图1表示带有塑料壳12和引线14、16、18的半导体功率器件10的顶视部分剖开图。为了便于理解，在剖示图1中塑料壳的露出部分画有断面线。引线16带有可将半导体芯片22（如一个晶体管）安装在上面的芯片台面20，芯片22上有一个与延伸到引线18连接部28的连接导线26相连的接点24。用于孔30使器件10能安装到一个适当的散热器（未予图示）上。制造器件10的装置和方法在本领域是公知的。