[发明专利]塑封电子器件回流焊时防止开裂的结构设计

说明书

本发明的名称是“塑封电子器件回流焊时防止开裂的结构设计”，属于塑封电子器件回流焊时防止开裂而获得高可靠性的技术领域。当可靠性不良的电子器件通过红外回流钎焊炉最终被焊接在印刷线路板上时，就会发生诸如裂纹、脱层、鼓胀等致命缺陷。本发明持有人认为，决定塑封电子器件回流焊可靠性的真正首要因素是其“结构强度”。设计出结构上合理、尽可能完美且具有高强度的塑封电子器件结构就能实现其回流焊时无开裂的技术难题。附图1是一个典型塑封电子器件的外形和剖面图，塑封体的厚度决定其结构强度。本发明能够从根本上解决开裂问题，并为无铅焊锡的应用提供条件。

所属技术领域：

塑封电子器件回流焊时防止开裂而获得高可靠性的技术领域。

背景技术：

塑封电子器件在回流焊时的可靠性是电子行业内最关心的问题之一。当可靠性不良的电 子器件通过红外回流钎焊炉最终被焊接在印刷线路板上时，就会发生诸如裂纹、脱层、鼓胀 等致命缺陷。约半个世纪以来盛行的“水汽作用”理论认为，造成回流焊时器件失效的原因 是：作为塑封材料的聚合物，例如环氧树脂模制化合物等，也即塑封后塑封电子器件上的塑 封体，当暴露在潮湿环境中时具有强的从空气中吸收水汽的性能，并且吸收的水汽会沿着塑 封体内部以及塑封体与引脚的界面向内扩散。当回流焊时在快速加热引起的热应力的作用下 水汽会膨胀而引起器件塑封体开裂。于是回流焊前的预烘干自然成为防止器件失效的重要手 段。

然而，器件生产中的长期实践表明，对于有些塑封电子器件，回流焊前的预烘干有一定 的作用，似乎能够防止开裂；而对于有些塑封电子器件，预烘干(一般8到16小时)，甚至 长期预烘干(延长到24小时以上)也不能避免开裂。于是，有人牵强附会地把塑封电子器件 分为二类：对水汽不敏感的，和敏感的。

发明创造的目的：

本发明专利持有人曾是一位封装工程师，在多年的工作经历中遇到过多起长期“预烘干” 也不能避免塑封电子器件回流焊时失效的一些生产案例。本发明专利持有人决定改变思路， 用“结构强度”的观点去观察问题并使用改进结构的方法去处理它们，出乎意料，开裂问题 却都得到顺利解决。于是认为“水汽理论”是人类对塑封电子器件可靠性认识上的一个“误 区”，而决定塑封电子器件回流焊可靠性的真正首要因素是其“结构强度”。

本发明专利持有人提出的“结构强度”理论是对“水汽作用”理论的否定和颠覆，能够 彻底解决塑封电子器件在回流焊时的可靠性问题而无须任何预烘干。此外，还能节能，节约 加热设备和生产场地投资以及缩短生产周期等。它是中国人的原创，是西方国家应该向我们 学习并与我国接轨的一个电子技术领域。只要按照本专利的认知和方法去做，一定能够设计 出完美的抗开裂的塑封电子器件，最终达到无开裂中国电子，甚至无开裂世界电子的目标。

发明内容：

一般的塑封电子器件如图1所示。它包括电子元件，粘结剂，引脚，线路板和塑封体等。 本专利把塑封体(见图2)比喻为一座建筑物，它对其内的元件起着存放和保护作用，并通 过引脚与外界发生联系，实现器件的电子属性。如果它受到破损，整个器件也就失效了。因 此它的结构强度对整个器件的可靠性起着决定性的作用。当塑封电子器件在温度急剧变化的 回流焊炉内进行钎焊时，内部形成的热应力将非常巨大，就像建筑物经历了一次强烈地震一 样，只有那些具有足够坚固结构者才具有优良的可靠性，才能存活下来而不倒塌。

因此，凡是能够增加塑封体强度的结构设计，就能够提高塑封电子器件的可靠性；反之， 凡是那些削弱塑封体强度的结构设计或其它因素(例如不良工艺方法)，就必然降低塑封电子 器件的可靠性，引起最严重的失效现象--开裂。

塑封体的厚度对其结构强度起着决定性作用，厚度越大，强度越高。但是电子行业对器件 小型化的要求又希望越薄越好。因此，合理地选择厚度十分重要。况且，塑封体厚度过大的 器件塑封时还容易造成表面砂眼或缩孔等缺陷。另外，合理厚度与器件的尺寸有关，尺寸越 大，合理厚度也应该越大。一般而言，当器件最大尺寸在10mm到25mm之间变化时，合理 厚度的变化范围是0.3mm到1mm。