CN109065511B - 一种带有散热结构的半导体封装件及散热方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了半导体封装技术领域的一种带有散热结构的半导体封装件，包括基板，所述基板的顶部设置有散热棒，所述散热棒的顶部设置有半导体芯片，所述半导体芯片的顶部左右两侧设置有金属焊线，所述金属焊线的外壁套接有屏蔽套管，四组所述密封盖板顶部之间散热顶板，所述散热顶板的顶部设置有散热鳍片，所述基板的顶部和左右两侧、半导体芯片、散热棒、屏蔽套管、散热底板支脚、散热底板、密封盖板的外部和散热顶板左右两侧均包裹有封装胶体，靠近所述半导体芯片四周侧边的封装胶体内部插接有导热铜管，该装置从多方位进行半导体封装件的散热，散热全面高效，延长了半导体的使用寿命。
Description
技术领域
本发明涉及半导体封装技术领域，具体为一种带有散热结构的半导体封装件及散热方法。
背景技术
一般而言，当封装半导体芯片运作时，会产生大量的热量，不及时的将产生的热能散出，会导致半导体封装件内部的温度会持续上升，过高的温度会导致半导体芯片效能衰减或使用寿命缩短，严重者甚至造成永久性的损坏。现有技术的散热封装件，散热单一，散热效率低。为此，我们提出一种带有散热结构的半导体封装件及散热方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种带有散热结构的半导体封装件及散热方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种带有散热结构的半导体封装件，包括基板，所述基板的顶部设置有散热棒，所述散热棒的顶部设置有半导体芯片，所述半导体芯片的顶部左右两侧设置有金属焊线，所述金属焊线的外壁套接有屏蔽套管，所述金属焊线的另一端连接引脚，所述半导体芯片的顶部设置有导热硅脂，所述导热硅脂顶部四周设置有散热底板支脚，所述散热底板支脚的顶部设置有散热底板，所述散热底板顶部设置有散热装置，所述散热底板顶部四周均设置有密封盖板，四组所述密封盖板顶部之间散热顶板，所述散热顶板的顶部设置有散热鳍片，所述基板的顶部和左右两侧、半导体芯片、散热棒、屏蔽套管、散热底板支脚、散热底板、密封盖板的外部和散热顶板左右两侧均包裹有封装胶体，靠近所述半导体芯片四周侧边的封装胶体内部插接有导热铜管。
优选的，所述散热装置包括与散热底板顶部粘结的挡板，所述挡板开设有倒梯形下液斗，所述倒梯形下液斗的底部设置有储液槽。
优选的，所述挡板与散热底板之间粘结层为耐高温且防水的沥青粘结层，所述储液槽为铝或铜制储液槽，且储液槽的底部弧形槽底结构。
优选的，所述散热顶板为CVD金刚石散热板，所述散热顶板的底部端面设置有若干组沟槽，且散热顶板的顶部与封装胶体顶部端面平齐。
优选的，所述导热铜管为正六边形空心管，且导热铜管的两端均延伸至与封装胶体外表面平齐。
优选的，所述封装胶体的底部左右两侧支脚底部低于基板的底部端面。
优选的，一种带有散热结构的半导体封装件的散热方法：
S1：将基板放置在封装模具内，将散热棒在基板的顶部放置好，再将半导体芯片放置在散热棒顶部，将半导体芯片的金属焊线穿过屏蔽套管与引脚连接，在半导体芯片顶部铺设导热硅脂，将冷却液注入储液槽，将散热装置、密封盖板与散热底板均密封粘接好，再通过散热底板支脚将散热底板放置在导热硅脂顶部，储液槽底部与导热硅脂接触，将散热顶板密封安装在密封盖板顶部；
S2：在封装模具内放置导热铜管，向模具内注入封装胶体，待封装胶体固化后取出封装件，当封装件使用时，半导体芯片产生热量，底部热量通过散热棒将热量传递到基板，通过基板底部与封装胶体支脚之间的缝隙快速散热；
S3：四周热量传递到导热铜管，导热铜管将热量导出到封装胶体外部，导热铜管为六边形散热面积大，且导热铜管与外部空气直接接触，散热效率高；
S4：半导体芯片的顶部热量通过导热硅脂传递到散热装置底部的储液槽，储液槽内的冷却液受热蒸发，蒸汽将热量带到散热顶板底部液化，液化过程将热量传递到散热顶板，同时散热底板和密封盖板进行热量固体间的传递，散热顶板通过散热鳍片快速散热，液化的水重新流回储液槽，循环传递热量，该装置散热全面，散热效率高。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1.该装置采用基板和散热棒保证半导体芯片底部的散热，采用导热铜管保证半导体芯片四周侧边的散热，采用导热硅脂、散热底板支脚、散热底板、散热装置、密封盖板、散热顶板和散热鳍片保证半导体芯片顶部的散热，全方位散热，散热效果好，避免局部过热导致半导体芯片使用寿命缩短；
2.采用散热底板、散热装置、密封盖板、散热顶板和散热鳍片，既通过散热装置储液槽内的冷却液蒸发液化进行热量传递，又通过散热底板和散热装置等固体结构，将热量由密封盖板传递到散热顶板和散热鳍片进行散热，双重散热，散热高效。
附图说明
图1为本发明结构示意图；
图2为本发明结构左视图；
图3为本发明散热装置结构俯视图。
图中：1基板、2半导体芯片、3散热棒、4金属焊线、5屏蔽套管、6引脚、7导热硅脂、8散热底板支脚、9散热底板、10散热装置、101挡板、102倒梯形下液斗、103储液槽、11密封盖板、12散热顶板、13散热鳍片、14导热铜管、15封装胶体。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-3，本发明提供一种技术方案：一种带有散热结构的半导体封装件，包括基板1，基板1的顶部设置有散热棒3，散热棒3的顶部设置有半导体芯片2，半导体芯片2的顶部左右两侧设置有金属焊线4，金属焊线4的外壁套接有屏蔽套管5，屏蔽套管5避免金属焊线4之间相互的电磁干扰，金属焊线4的另一端连接引脚6，半导体芯片2的顶部设置有导热硅脂7，导热硅脂7具有轻微弹性，避免受热后的刚性挤压，导热硅脂7顶部四周设置有散热底板支脚8，散热底板支脚8的顶部设置有散热底板9，散热底板9顶部设置有散热装置10，散热底板9顶部四周均设置有密封盖板11，四组密封盖板11顶部之间散热顶板12，散热顶板12的顶部设置有散热鳍片13，基板1的顶部和左右两侧、半导体芯片2、散热棒3、屏蔽套管5、散热底板支脚8、散热底板9、密封盖板11的外部和散热顶板12左右两侧均包裹有封装胶体15，靠近半导体芯片2四周侧边的封装胶体15内部插接有导热铜管14。
其中，散热装置10包括与散热底板9顶部粘结的挡板101，挡板101开设有倒梯形下液斗102，倒梯形下液斗102的底部设置有储液槽103，通过液体的蒸发吸热和液化放热进行热量的传递；
挡板101与散热底板9之间粘结层为耐高温且防水的沥青粘结层，储液槽103为铝或铜制储液槽，且储液槽103的底部弧形槽底结构，防止冷却液流到底部损坏半导体芯片2，弧形槽底结构增大了与导热硅脂7接触面积，提高导热效率；
散热顶板12为CVD金刚石散热板，散热顶板12的底部端面设置有若干组沟槽，且散热顶板12的顶部与封装胶体15顶部端面平齐，CVD金刚石散热板散热效果极佳，能快速将冷却液液化的热量和密封盖板11传递的热量快速散出；
导热铜管14为正六边形空心管，且导热铜管14的两端均延伸至与封装胶体15外表面平齐，正六边形空心管增大导热面积，与空气直接接触，散热迅速；
封装胶体15的底部左右两侧支脚底部低于基板1的底部端面，保证基板1底部有散热缝隙，加快底部的散热效率。
一种带有散热结构的半导体封装件的散热方法：
S1：将基板1放置在封装模具内，将散热棒3在基板1的顶部放置好，再将半导体芯片2放置在散热棒3顶部，将半导体芯片2的金属焊线4穿过屏蔽套管5与引脚6连接，在半导体芯片2顶部铺设导热硅脂7，将冷却液注入储液槽103，将散热装置10、密封盖板11与散热底板9均密封粘接好，再通过散热底板支脚8将散热底板9放置在导热硅脂7顶部，储液槽103底部与导热硅脂7接触，将散热顶板12密封安装在密封盖板11顶部；
S2：在封装模具内放置导热铜管14，向模具内注入封装胶体15，待封装胶体15固化后取出封装件，当封装件使用时，半导体芯片2产生热量，底部热量通过散热棒3将热量传递到基板1，通过基板1底部与封装胶体15支脚之间的缝隙快速散热；
S3：四周热量传递到导热铜管14，导热铜管14将热量导出到封装胶体15外部，导热铜管14为六边形散热面积大，且导热铜管14与外部空气直接接触，散热效率高；
S4：半导体芯片2的顶部热量通过导热硅脂7传递到散热装置10底部的储液槽103，储液槽103内的冷却液受热蒸发，蒸汽将热量带到散热顶板12底部液化，液化过程将热量传递到散热顶板12，同时散热底板9和密封盖板11进行热量固体间的传递，散热顶板12通过散热鳍片13快速散热，液化的水重新流回储液槽103，循环传递热量，该装置散热全面，散热效率高。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (7)
1.一种带有散热结构的半导体封装件，包括基板(1)，其特征在于：所述基板(1)的顶部设置有散热棒(3)，所述散热棒(3)的顶部设置有半导体芯片(2)，所述半导体芯片(2)的顶部左右两侧设置有金属焊线(4)，所述金属焊线(4)的外壁套接有屏蔽套管(5)，所述金属焊线(4)的一端连接引脚(6)，所述半导体芯片(2)的顶部设置有导热硅脂(7)，所述导热硅脂(7)顶部四周设置有散热底板支脚(8)，所述散热底板支脚(8)的顶部设置有散热底板(9)，所述散热底板(9)顶部设置有散热装置(10)，所述散热底板(9)顶部四周均设置有密封盖板(11)，四组所述密封盖板(11)顶部之间设置有散热顶板(12)，所述散热顶板(12)的顶部设置有散热鳍片(13)，所述基板(1)的顶部和左右两侧、半导体芯片(2)、散热棒(3)、屏蔽套管(5)、散热底板支脚(8)、散热底板(9)、密封盖板(11)的外部和散热顶板(12)左右两侧均包裹有封装胶体(15)，靠近所述半导体芯片(2)四周侧边的封装胶体(15)内部插接有导热铜管(14)。
2.根据权利要求1所述的一种带有散热结构的半导体封装件，其特征在于：所述散热装置(10)包括与散热底板(9)顶部粘结的挡板(101)，所述挡板(101)开设有倒梯形下液斗(102)，所述倒梯形下液斗(102)的底部设置有储液槽(103)。
3.根据权利要求2所述的一种带有散热结构的半导体封装件，其特征在于：所述挡板(101)与散热底板(9)之间粘结层为耐高温且防水的沥青粘结层，所述储液槽(103)为铝或铜制储液槽，且储液槽(103)的底部弧形槽底结构。
4.根据权利要求1所述的一种带有散热结构的半导体封装件，其特征在于：所述散热顶板(12)为CVD金刚石散热板，所述散热顶板(12)的底部端面设置有若干组沟槽，且散热顶板(12)的顶部与封装胶体(15)顶部端面平齐。
5.根据权利要求1所述的一种带有散热结构的半导体封装件，其特征在于：所述导热铜管(14)为正六边形空心管，且导热铜管(14)的两端均延伸至与封装胶体(15)外表面平齐。
6.根据权利要求1所述的一种带有散热结构的半导体封装件，其特征在于：所述封装胶体(15)的底部左右两侧支脚底部低于基板(1)的底部端面。
7.一种带有散热结构的半导体封装件的散热方法，其特征在于：
S1：将基板(1)放置在封装模具内，将散热棒(3)在基板(1)的顶部放置好，再将半导体芯片(2)放置在散热棒(3)顶部，将半导体芯片(2)的金属焊线(4)穿过屏蔽套管(5)与引脚(6)连接，在半导体芯片(2)顶部铺设导热硅脂(7)，将冷却液注入储液槽(103)，将散热装置(10)、密封盖板(11)与散热底板(9)均密封粘接好，再通过散热底板支脚(8)将散热底板(9)放置在导热硅脂(7)顶部，储液槽(103)底部与导热硅脂(7)接触，将散热顶板(12)密封安装在密封盖板(11)顶部；
S2：在封装模具内放置导热铜管(14)，向模具内注入封装胶体(15)，待封装胶体(15)固化后取出封装件，当封装件使用时，半导体芯片(2)产生热量，底部热量通过散热棒(3)传递到基板(1)，通过基板(1)底部与封装胶体(15)支脚之间的缝隙快速散热；
S3：四周热量传递到导热铜管(14)，导热铜管(14)将热量导出到封装胶体(15)外部，导热铜管(14)为六边形散热面积大，且导热铜管(14)与外部空气直接接触，散热效率高；
S4：半导体芯片(2)的顶部热量通过导热硅脂(7)传递到散热装置(10)底部的储液槽(103)，储液槽(103)内的冷却液受热蒸发，蒸汽将热量带到散热顶板(12)底部液化，液化过程将热量传递到散热顶板(12)，同时散热底板(9)和密封盖板(11)进行热量固体间的传递，散热顶板(12)通过散热鳍片(13)快速散热，液化的水重新流回储液槽(103)，循环传递热量，该装置散热全面，散热效率高。
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