CN202042476U - 器件封装结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种器件封装结构，包括封装体和封装在该封装体内的晶片，以及连接该晶片并延伸出所述封装体的一对的引线，所述封装体为柱形结构，所述引线从柱形结构的底面引出，两底各一；该器件封装结构还包括相应设置在封装体两端的各一个金属壳体，该金属壳体与相应端引线电连接，并与相异侧金属壳体及相异侧引线电绝缘。本实用新型能够有效散热面积大、不会在使用过程中污染环境且消耗材料少。

Description

器件封装结构

技术领域

本实用新型涉及一种器件封装结构，属于电路板所使用电子器件的封装结构。

背景技术

在电子器件的发展过程中，因应不同时期的技术水平和不同的客观需求，产生了很多封装形式。目前，电子器件从封装形式上可以分为插件、表面贴装等类别，但共同的特点是通过引线连接在电路板上，通过引线传递电流，并利用引线的金属材料特性，增强部分散热能力。散热能力增强的幅度，取决于引线材质的热传导性质、引线体的热容和引线的散热面积。

在电子器件引线与PCB板的连接方式上，目前主要采用焊接方式，可以通过波峰焊、回流焊、手工烙焊等方式来完成。由于焊接使用高温焊料，而目前的高温焊料普遍含铅，不利于环保。而且电路板焊接需要使用的设备耗电量大，对工作环境有恶劣影响。另外，焊接加工过程中PCB板需要经过高温，因此焊接对PCB板存在一定损害，尤其是在需要拆件的情况下，经过反复几次拆、装会导致PCB板局部铜皮的永久损坏而整板报废。

电子器件其散热主要依靠外表面的壳体传导至环境、引线传导至环境、引线传导至PCB板三个途径。插件的电子器件，在使用前均需要进行切脚、成型处理，并且受限于散热要求，对于引线保留的长度都有最低要求。这些工序及要求既增加了半导体器件用户的成本，也提高了使用的难度。同时，用户必然要切除的部分引线也造成了资源的浪费。而表面贴装的电子器件，虽然不需要在用户使用前进行多余的处理工序，但结构复杂，生产难度大，间接增加了电子器件的生产成本，也就造成了用户的使用成本的提升，而且散热条件较差。表面贴装器件贴板过程中常常需要使用红胶粘结，不利于环保。

虽然现在的封装技术发展的大趋势是集成化、微型化、裸芯片化，但对于使用最大量的普通电路板加工来说，目前在使用的插件、表面贴装封装形式仍然是在可预期的一段时间内的主流。

目前存在的插件和表面贴装封装电子器件主要结构如附图1、2、3所示。

图1所示为一种玻璃封装的插件电子器件，它包含一只晶片2、两只引线1与一只玻璃壳体3。玻璃封装半导体器件为气密封装，为保持引线1与玻璃壳体3的紧密接触，玻璃壳体3的材质中掺有氧化铅，引线端头为杜美丝头4（复合材料），可以保证膨胀系数一致。杜美丝头4与晶片2表面为直接接触。玻璃壳体3之外的引线1外表面附着锡层5，便于焊接使用。

图2所示为一种树脂封装的插件电子器件，它包含一只晶片2、两只引线1、两片焊片7与包裹它们的塑封体6。引线端头8根据晶片2与焊片7的尺寸关系，可能为台面或者平面。引线端头8与晶片2由焊片7经高温熔化后连接为一体，保证电性的可靠传输。塑封体6包裹在外面，内中掺有石英砂，具有很高的硬度和一定的密封性，既可以保护电子器件的核心——晶片2免受外力污染和损伤，也赋予了电子器件一定的形状和尺寸，便于生产、运输和使用。塑封体6之外的引线1外表面附着锡层5，便于焊接使用。

图3所示为一种树脂封装的表面贴装电子器件，它包含一只晶片2、两片焊片7、两片引线框架9和包裹它们的塑封体6。引线框架9在塑封体6内部分在焊片7的作用下与晶片2的两面分别连接。引线框架9在塑封体6外面的部分折弯后平直地位于塑封体6下方，外表面附着锡层5，便于焊接使用。

这些封装形式的电子器件，在使用中都需要采用焊接的方式。其中图1、图2两种电子器件在PCB板焊接之前还需要对引线进行相应的加工。如果为了减少安装体积，需要将管体呈卧式安装，并需要将引线切去较多，影响电子器件的散热性能。

发明内容

因此，本实用新型为了克服目前器件封装结构的结构特点使得相关器件在使用中散热性能差、污染环境且消耗材料多的缺陷，提供了一种能够有效散热面积大、不会在使用过程中污染环境且消耗材料少的器件封装结构。

依据本实用新型，提供一种带有金属外壳的封装结构，以减少或者避免器件安装和使用状态下的一些缺陷，通常，针对该封装结构，还提供该类封装结构的封装方法。

那么依据本实用新型一个方面的器件封装结构，包括封装体和封装在该封装体内的晶片，以及连接该晶片并延伸出所述封装体的一对的引线，所述封装体为柱形结构，所述引线从柱形结构的底面引出，两底各一；该器件封装结构还包括相应设置在封装体两端的各一个金属壳体，该金属壳体与相应端引线电连接，并与相异侧金属壳体及相异侧引线电绝缘。

准确一点讲，本实用新型所针对的是具有两只引脚的器件，用金属壳体替代引脚作为电极，其连接也就不再限于焊接，可以加以匹配的采用其他的连接方式，比如卡接、插接，由于金属壳体具有比较大的连接面积，可以保证处焊接外的其他电性连接的可靠性，连接电阻小，完全可以满足低电压驱动器件的连接需要。

那么，当避开焊接时，就可以避开焊接的一系列问题，比如不会因此再增加污染，同时对PCB板的损害也小，不会因此而导致整块PCB板的报废，尤其是插接，可以允许有多次的插接，不仅不会破坏PCB板，少量的次数的拔插也不会影响器件的连接性能。

金属壳体的存在大大增加了有效散热面积，散热面积的增大可以有效的提高器件的使用寿命。

由于该封装结构对引脚长短的要求仅限于与金属壳体的连接，而不用考虑与PCB板的连接，又由于器件的封装都是通过模具来进行的，一致性好，那么引脚的长短可以根据金属壳体的封装特点选择固定长度，这个长度要远小于因考虑PCB板上不同固定位置和连接对象的需要而预留出的长度，大大减少了引脚材料的用量。

上述器件封装结构，所述封装体为圆柱形结构，所述金属壳体为套装在圆柱形结构端部的盲套体，相应侧引线焊接在相应侧盲套体的底面上。

上述器件封装结构，所述金属壳体在引线引出部位设有凹坑，相应侧引线引入该凹坑，在凹坑内通过焊锡填充形成连接引线与金属壳体的焊锡体，并进而形成平整的盲套体端面。

上述器件封装结构，所述凹坑为内凹坑，相应地，凹坑底部设有用于相应侧引线穿出的孔。

上述器件封装结构，所述引线穿过对应的所述孔而延伸出的部分完全容纳入所述凹坑内。

上述器件封装结构，所述引线与所述孔之间留有填充间隙。

上述器件封装结构，所述引线与所述晶片连接的端预设有引线端头，以使引线与晶片面接触连接。

上述器件封装结构，所述引线端头与所述晶片间设有用于熔焊的焊片。

附图说明

图1为一种常见玻封插件电子器件的封装结构示意图。

图2为一种常见塑封插件电子器件的封装结构示意图。

图3为一种常见的表面贴装电子器件的封装结构示意图。

图4为依据本实用新型的一种器件封装结构的外形结构示意图。

图5为依据本实用新型的一个示例的器件封装结构的剖视图。

图6为基于本实用新型技术方案的封装结构的器件的一种使用方式。

图7为基于本实用新型技术方案的封装结构的器件的一种使用方式

图中：1：引线；2：晶片；3：玻璃壳体；4：杜美丝头；5：锡层；6：塑封体；7：焊片；8：引线端头；9：引线框架；10：金属壳体；11：焊锡；12：槽式底座；13：夹式底座。

具体实施方式

依据本实用新型，一种器件封装结构，包括封装体和封装在该封装体内的晶片2，以及连接该晶片2并延伸出所述封装体的一对的引线1，所述封装体为柱形结构，所述引线1从柱形结构的底面引出，两底各一；该器件封装结构还包括相应设置在封装体两端的各一个金属壳体10，该金属壳体与相应端引线电连接，并与相异侧金属壳体及相异侧引线电绝缘。

关于金属壳体10，名义上是用来电连接的，也就是通过与引线的连接，实现连接的转换。同时金属可以涉及到其自身与封装体的连接，可以根据具体的连接形式而具有特定的结构，比如其含有延伸入封装体的部分，封装是连同该部分一块封装。简单一些可以采用如附图5所示的结构，也就是所述封装体为圆柱形结构或者其他的柱形结构，所述金属壳体10为套装在圆柱形结构端部的盲套体，直接采用套接，结构简单，套接可以直接采用过盈配合的方式进行连接，不需要其他的任何辅料，或者采用粘连的方式，以保证连接的可靠性，当然，还可以在套接完毕后，盲套上开有径向突起，形成可靠的连接。

圆柱形结构具有生产方便的特点，当然其他的柱形结构也可以采用，套筒就简单的一个圆筒，为了方便连接，这里把套筒加了一个底，就成了盲套筒了，对应地，相应侧引线1焊接在相应侧盲套体的底面上。

晶片2提供器件的电特性，是核心部分，当然，其封装体可以采用现在的常用封装，比如塑封体6，不会影响金属壳体的存在。

对于弱电压驱动的器件，尤其是常规的电子器件，驱动电压都很低，需要保证其电连接的可靠性，因此，参考说明书附图5，较佳地，所述金属壳体在引线引出部位设有凹坑，相应侧引线引入该凹坑，在凹坑内通过焊锡11填充形成连接引线与金属壳体的焊锡体，并进而形成平整的盲套体端面，基于此结构，保证了连接有足够的连接面积，进而保证了电连接特性的表达。

至于凹坑是内凹还是外凹对电连接特性没有太大影响，影响比较大的是加工和外形的表现，外凹是可以进行加工的，但相对比较麻烦，同时向外凸起的部分会影响外观，并且也会影响金属壳体作为电极的连接。因此较佳的选择是如附图5所示的内凹形式，相应地，凹坑底部设有用于相应侧引线穿出的孔，以保证焊接的顺利进行。

进一步地，所述引线穿过对应的所述孔而延伸出的部分完全容纳入所述凹坑内，以保证封装结构外形的美观，同时便于器件的安装。

优选地，所述引线与所述孔之间留有填充间隙，那么焊接时会有锡液进入，进而形成更可靠的连接。

上面主要涉及的是封装结构本身，对于上述封装结构可以选择下面的晶片连接方式，所述引线1与所述晶片2连接的端预设有引线端头8，以使引线与晶片面接触连接，保证连接的可靠性，处于同样连接可靠性的考虑，上面连接可靠性的封装结构的其他结构部分可以相互结合使用，保证整体的使用寿命，避免局部相对较早的失效，当然，这是工艺上面所需要考虑的，这里不再赘述。

所述引线端头8与所述晶片2间设有用于熔焊的焊片7，通过弹性的夹头实现对金属壳体10的夹持，结构也更简单。

那么，基于上述结构晶片2提供器件的电特性，与引线端头8通过熔化后的焊片7连接，为面接触；引线1外端与塑封体6两端的金属壳体10也通过焊锡11进行较大面积的连接。其中晶片2可以为正方形、正六边形或者圆形，焊片7为圆形，引线1外形可为细长圆柱形或者细棱柱形，引线端头8可以为圆台型、圆饼型或者片形，引线1与引线端头8材质一致，为无氧铜。塑封体6形状为圆柱体或者多棱柱形，金属壳体10形状与塑封体6形状一致，材质可选用铜、铁等易于机械加工的材料，外表面需通过电镀或者沾锡等工艺附着一层锡层5，以便于防氧化和与引线连接。

参见说明书附图6，上方为基于本实用新型封装结构的一个器件，下面为槽式底座，槽的宽度需要保证能够夹紧金属壳体10，同时，为了便于器件的取放，槽的夹持部分支是用来夹持金属壳体，除此之外的部分，为开放性结构。

而对于说明书附图7所示的使用方式，则是一种典型的夹式底座，夹头就是相对的一对弹性片，夹持部分设定成与金属壳体曲率（金属壳体是圆柱形结构时），相同，保证夹持的可靠接触，另外，再在扣入端设置导向部分即可，比如倾斜设置的导入部。

进一步地，针对上述器件封装结构，一种器件封装结构的封装方法，包括将晶片2、焊片7及两条引线1配装进而焊接的步骤，使两条引线向相反方向延伸，然后再进行封装成柱形结构，部分引线外露，这是一般的处理方式，那么依据本实用新型，其特点在于：所述引线为给定长度，通过定型模具封装，以在封装成形时控制引线的预露量，预露量需要根据与金属壳体的可靠连接入手，本领域的技术人员据此非常容易处理，该封装方法进一步包括以下步骤：

装配金属壳体10，该金属壳体为预制成形的底部带有中心孔的盲套体结构，将该金属壳体两端各一地套装在所述柱形结构的两端，并使引线从相应侧中心孔穿出；

焊接，将所述金属壳体与相应侧的所述引线焊接。

所述金属壳体的底面预压有凹坑，以把引线引入凹坑，进而进行所述焊接步骤，且该焊接步骤中需保证完全填平凹坑，使金属壳体的端面成为平整的电极面，保证使用和连接的可靠性；

所述金属壳体在所述装配金属壳体步骤前含有在该金属壳体表面上形成锡层5的步骤，方便连接。

Claims (8)

1.一种器件封装结构，包括封装体和封装在该封装体内的晶片（2），以及连接该晶片（2）并延伸出所述封装体的一对的引线（1），其特征在于：所述封装体为柱形结构，所述引线（1）从柱形结构的底面引出，两底各一；该器件封装结构还包括相应设置在封装体两端的各一个金属壳体（10），该金属壳体与相应端引线电连接，并与相异侧金属壳体及相异侧引线电绝缘。

2.根据权利要求1所述的器件封装结构，其特征在于：所述封装体为圆柱形结构，所述金属壳体（10）为套装在圆柱形结构端部的盲套体，相应侧引线（1）焊接在相应侧盲套体的底面上。

3.根据权利要求1或2所述的器件封装结构，其特征在于：所述金属壳体在引线引出部位设有凹坑，相应侧引线引入该凹坑，在凹坑内通过焊锡（11）填充形成连接引线与金属壳体的焊锡体，并进而形成平整的盲套体端面。

4.根据权利要求3所述的器件封装结构，其特征在于：所述凹坑为内凹坑，相应地，凹坑底部设有用于相应侧引线穿出的孔。

5.根据权利要求4所述的器件封装结构，其特征在于：所述引线穿过对应的所述孔而延伸出的部分完全容纳入所述凹坑内。

6.根据权利要求4所述的器件封装结构，其特征在于：所述引线与所述孔之间留有填充间隙。

7.根据权利要求1所述的器件封装结构，其特征在于：所述引线（1）与所述晶片（2）连接的端预设有引线端头（8），以使引线与晶片面接触连接。

8.根据权利要求7所述的器件封装结构，其特征在于：所述引线端头（8）与所述晶片（2）间设有用于熔焊的焊片（7）。

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