CN110429070B - 可双面散热的功率元件 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种可双面散热的功率元件，包括安装架及芯片，通过在芯片本体上直接设置多个电镀片，使得芯片本体可直接焊接在电路板上，从而代替了传统的方式是通过金属导线将芯片本体上的引脚邦定至铜框架的引脚上，再进行焊接封装；通过将芯片本体直接焊接在安装架上，避免在注塑封装时，在芯片本体上形成的塑料膜，使得芯片本体累积的热量可直接通过铜框架散发，从而有效地解决了芯片本体热量堆积产生短路的问题；同时，由于本申请不需要使用金属导线进行邦定，故解决了在处理过程中需要利用金属导线对芯片本体的引脚进行邦定，产生金属引线热量堆积问题，以及解决了在邦定点局部电流过大，导致芯片内部热量升高并堆积，烧坏芯片的问题。
Description
技术领域
本发明涉及芯片封装领域，特别是涉及一种可双面散热的功率元件。
背景技术
目前，芯片是指内含集成电路的硅片，体积很小，常常是计算机或其他电子设备的一部分。同时，芯片包含多个引脚，引脚是指从芯片内部电路引出与外围电路的接线，引脚构成了这块芯片的接口，而这些引脚在封装后与外部器件进行焊接处理。封装是指安装半导体集成电路芯片用的外壳，它不仅起着安放、固定、密封、保护芯片和增强导热性能的作用，而且还是沟通芯片内部信息与外部电路的桥梁，即芯片上的接点用导线连接到封装外壳的引脚上，这些引脚又通过印刷电路板上的导线与其他器件建立连接。
然而，现阶段的封装方式是将芯片直接焊接在铜板上，然后将芯片的引脚通过导线邦定至铜框架的引脚上，紧接着对整个铜框架进行注塑封装，并使铜框架的引脚外露，用于与外部元器件进行焊接。但此方式存在以下弊端：
1、由于注塑封装在芯片上会形成塑料膜，进而使得芯片的热量堆积无法散出，易发生短路危险；
2、在处理过程中需要利用导线对芯片的引脚进行邦定，由于金属引线的内阻较大，进而增加热量的堆积；
3、在邦定过程中，易使得电流全部流向邦定点，导致邦定点局部电流过大，进而导致芯片内部热量升高并堆积，烧坏芯片。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中的不足之处，提供一种能够避免芯片产生热量堆积的问题、以及能够不需要采用导线对芯片的引脚进行邦定的可双面散热的功率元件。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
一种可双面散热的功率元件，包括：
安装架，所述安装架包括导热板、折弯件及连接件，所述导热板上开设有避位区，所述导热板具有第一侧边及第二侧边，所述折弯件包括第一散热弯折块及第二散热弯折块，所述第一散热弯折块设置于所述导热板的所述第一侧边上，所述第二散热弯折块设置于所述导热板的所述第二侧边上，所述连接件包括第一承接块及第二承接块，所述第一承接块设置于所述第一散热弯折块上，所述第二承接块设置于所述第二散热弯折块上；及
芯片，所述芯片包括芯片本体及多个电镀片，所述芯片本体设置于所述避位区内，所述芯片本体上开设有多个焊接区，在一个所述焊接区内，各所述电镀片分别设置于所述焊接区内。
在其中一个实施例中，所述芯片本体具有矩形结构，所述导热板具有矩形结构，且所述芯片本体的中心轴线与所述导热板的中心轴线重合。
在其中一个实施例中，所述安装架还包括两个焊接片，两个所述焊接片分别设置于所述第一承接块及所述第二承接块上。
在其中一个实施例中，所述焊接片为镀镍层。
在其中一个实施例中，两个所述焊接片分别具有矩形结构。
在其中一个实施例中，所述芯片本体远离所述导热板的一侧面与所述焊接片远离所述导热板的一侧面在同一平面上。
在其中一个实施例中，所述第一承接块上开设有左冲压口，所述第二承接块上开设有右冲压口，所述左冲压口和所述右冲压口以所述导热板的中心轴线呈轴对称设置。
在其中一个实施例中，所述导热板的厚度范围为0.3mm～0.5mm。
在其中一个实施例中，所述电镀片具有圆形或矩形结构。
在其中一个实施例中，所述导热板具有矩形横截面。
本发明相比于现有技术的优点及有益效果如下：
本发明为一种可双面散热的功率元件，通过在芯片本体上直接设置多个电镀片，使得芯片本体可直接焊接在电路板上，从而代替了传统的方式是通过金属导线将芯片本体上的引脚邦定至铜框架的引脚上，再进行焊接封装；通过将芯片本体直接焊接在安装架上，避免在注塑封装时，在芯片本体上形成的塑料膜，使得芯片本体累积的热量可直接通过铜框架散发，从而有效地解决了芯片本体热量堆积产生短路的问题；同时，由于本申请不需要使用金属导线进行邦定，故解决了在处理过程中需要利用金属导线对芯片本体的引脚进行邦定，产生金属引线热量堆积问题，以及解决了在邦定点局部电流过大，导致芯片内部热量升高并堆积，烧坏芯片的问题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本发明一实施方式的可双面散热的功率元件的结构示意图；
图2为图1所示的可双面散热的功率元件另一视角的结构示意图；
图3为本发明另一实施方式的可双面散热的功率元件的结构示意图。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施方式。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本发明的公开内容理解的更加透彻全面。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
请参阅图1，一种可双面散热的功率元件10，包括安装架100及芯片200，安装架100用于散热及导电，芯片200为主控制器。
请参阅图2，安装架100包括导热板110、折弯件120及连接件130，导热板110上开设有避位区，导热板110具有第一侧边及第二侧边，折弯件120包括第一散热弯折块121及第二散热弯折块122，第一散热弯折块121设置于导热板110的第一侧边上，第二散热弯折块122设置于导热板110的第二侧边上，连接件130包括第一承接块131及第二承接块132，第一承接块131设置于第一散热弯折块121上，第二承接块132设置于第二散热弯折块122上。
请再次参阅图2，芯片200包括芯片本体210及多个电镀片220，芯片本体210设置于避位区内，芯片本体210上开设有多个焊接区，在一个焊接区内，各电镀片220分别设置于焊接区内。
需要说明的是，导热板110具有矩形结构，导热板110的第一侧边以及第二侧边为长边，第一散热弯折块121以及第二散热弯折块122分别设置在第一侧边以及第二侧边上，进一步地，通过设置第一散热弯折块121以及第二散热弯折块122，一面可以增加整个安装架的散热面积，加快散热速度；另一方面，可增加导电的面积，提高导电效率。再进一步地，电镀片220为化学电镀层，利用电解原理在金属表面上镀上一薄层其它金属或合金的过程，是利用电解作用使金属或其它材料制件的表面附着一层金属膜的工艺从而起到防止金属氧化，提高耐磨性、导电性、反光性、抗腐蚀性及增进美观等作用，而本申请通过设置电镀片220，用电镀片直接代替芯片200的引脚，即摒除了芯片200的引脚，通过直接在芯片本体210上设置电镀片220，使得芯片本体210焊接在安装架100后，芯片本体210直接于电路板接触并焊接，而不需要采用金属导线将芯片本体的引脚邦定至铜框架的引脚后，再将铜框架的引脚于电路板焊接，从而解决了由于使用金属导线邦定会使金属导线热量堆积问题以及邦定点的热量堆积问题。同时，芯片本体210上开设有两个焊接区，且每个焊接区内的电镀片220的数量是相等的。更进一步地，由于安装架100为铜，且本申请不需要进行封装处理就可直接使用，故芯片本体210可以通过安装架100进行散热，也可以通过焊接的电路板进行散热，从而解决了传统由于注塑封装在芯片本体210上形成塑料膜，导致热量堆积的问题，通过设置第一承接块131以及第二承接块132，能够使安装架100保持平衡，焊接在电路板上。
进一步地，还需要说明的是，每个焊接区的面积均相等，且在一个焊接区内，每相邻两个电镀片220之间的间隔相同，如此，能够保证每个焊接区与电路板接触的面积相同，通过将每相邻两个电镀片220之间的间隔设置成相同，进而使得各个电镀片220与电路板之间的导电更加均匀，提高导电的稳定性。
如此，通过在芯片本体210上直接设置多个电镀片220，使得芯片本体210可直接焊接在电路板上，从而代替了传统的方式是通过金属导线将芯片本体210上的引脚邦定至铜框架的引脚上，再进行焊接封装；通过将芯片本体210直接焊接在安装架100上，避免在注塑封装时，在芯片本体210上形成的塑料膜，使得芯片本体210累积的热量可直接通过铜框架散发，从而有效地解决了芯片本体210热量堆积产生短路的问题；同时，由于本申请不需要使用金属导线进行邦定，故解决了在处理过程中需要利用金属导线对芯片本体210的引脚进行邦定，产生金属引线热量堆积问题，以及解决了在邦定点局部电流过大，导致芯片200内部热量升高并堆积，烧坏芯片200的问题。
请再次参阅图2，进一步地，在一实施方式中，芯片本体210具有矩形结构，导热板110具有矩形结构，且芯片本体210的中心轴线与导热板110的中心轴线重合。
需要说明的是，芯片本体210是设置在导热板110的中心位置处的，如此，能够使芯片本体210的热量均匀的导出。
请再次参阅图2，进一步地，在一实施方式中，安装架100还包括两个焊接片140，两个焊接片140分别设置于第一承接块131及第二承接块132上。
请再次参阅图2，具体地，焊接片140为镀镍层。
需要说明的是，传统的焊接片140是镀铜层，镀铜层易氧化，因此，通过将焊接片140设置成镀镍层，能够防止焊接片140被氧化。
请再次参阅图2，进一步地，在一实施方式中，两个焊接片140分别具有矩形结构。
需要说明的是，由于第一承接块131以及第二承接块132上具有矩形的横截面，通过将焊接片140设置成矩形结构，可方便工作人员进行贴附。
请再次参阅图2，进一步地，在一实施方式中，芯片本体210远离导热板110的一侧面与焊接片140远离导热板110的一侧面在同一平面上。
需要说明的是，芯片本体210的底面与焊接片140的底面是处在同一个平面上的，如此，使得导电面积增大，整个功率元件的导电效率提高，同时，芯片200工作产生的热量能够通过电路板直接导热，进而起到散热的作用。
请再次参阅图2，进一步地，在一实施方式中，第一承接块131上开设有左冲压口131a，第二承接块132上开设有右冲压口132a，左冲压口131a和右冲压口132a以导热板110的中心轴线呈轴对称设置。
需要说明的是，本申请的安装架100是以冲压的方式制作而成，且一次性生成多个安装架100，工作人员通过裁减形成单个安装架100。
请再次参阅图2，进一步地，在一实施方式中，导热板110的厚度范围为0.3mm～0.5mm。
需要说明的是，通过将导热板110的厚度在0.3mm、0.4mm以及0.5mm的导热效果相同。
请再次参阅图2，进一步地，在一实施方式中，电镀片220具有圆形或矩形结构。
需要说明的是，电镀片220可根据实际情况需求对形状进行设置。
请再次参阅图2，进一步地，在一实施方式中，导热板110具有矩形横截面。
请参阅图3，进一步地，在另一实施方式中，还包括散热片300，散热片300贴附于导热板110上，散热片300上开设有多个导热槽310，各导热槽310之间分别设置有间隔。
需要说明的是，在传统的方式中，需要对芯片200进行注塑操作，进而在芯片本体210表面上形成注塑膜，然后在注塑膜上安装散热片300，由于注塑膜严重影响了芯片本体210的散热效率，进而会导致热量的堆积，并且未将散热片300的散热效果发挥至最佳。进一步地，通过将散热片300直接通过导热硅胶贴附在导热板110上，导热硅胶是高端的导热化合物，以及不会固体化，不会导电的特性可以避免诸如电路短路等风险，使散热片300贴附在导热板110上，由于散热片300为铝材质，且散热片300是直接与导热板110接触，芯片本体210直接将热量传递至安装架100后，直接传递至散热片300，使得芯片本体210上的热量散热效率加快。同时，在散热片300上开设多个导热槽310，进而能够增加散热的面积，提高散热的效率，起到辅助散热的作用。
请再次参阅图1，进一步地，在另一实施方式中，还包括第一凸块400、第二凸块500、第三凸块600及第四凸块700，第一凸块400及第二凸块500分别设置于第一承接块131上，第三凸块600及第四凸块700分别设置于第二承接块132上。
需要说明的是，第一凸块400与第三凸块600以导热板110的中线轴线呈轴对称设置，第二凸块500与第四凸块700以导热板110的中线轴线呈轴对称设置，且第一凸块400与第二凸块500之间的距离与第三凸块600与第四凸块700之间的距离相等。进一步地，在生产过程中，是一次性冲压生成多个安装架100的，通过分别设置第一凸块400、第二凸块500、第三凸块600及第四凸块700，能够将多个安装架100连接起来，进而提高了生产的效率，工作人员只需通过简单的裁剪便可得到单个安装架100。
请再次参阅图1，进一步地，在另一实施方式中，第一散热弯折块121上设置有第一散热斜面部121a，第二散热弯折块122上设置有第二散热斜面部122a。
需要说明的是，通过设置第一散热斜面部121a及第二散热斜面122a，一方面可以减少安装架100的重量，进而降低材料成本的投入；另一方面，通过设置第一散热斜面部121a及第二散热斜面部122a，能够增加散热面积，进而加快散热的效率，芯片本体210产生的热量经导热板传递至第一散热弯折块121及第二散热弯折块122，再由第一散热弯折块121将热量传递至第一散热斜面部121a，第二散热弯折块122传递到第二散热斜面部122a，最终将热量散发至空气当中。
请再次参阅图2，进一步地，在另一实施方式中，芯片200上还开设有多个电镀槽，在一个焊接区内，各电镀槽分别设置于焊接区内，各电镀片220分别嵌置于各电镀槽内。
需要说明的是，电镀槽具有圆形或矩形横截面，电镀槽可根据电镀片220的形状可设置成多种形状，各电镀槽的槽深同样可根据电镀片220的厚度进行相应的设计。通过开设电镀槽，一方面，能够为各电镀片220提供安装的空间及位置；另一方面，能够保证电镀片能够紧密卡持在电镀槽内，保证芯片本体210与电路板进行焊接的时候发生松动脱落，进而保证了芯片本体210与电路板之间良好的导电性。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
上述一种可双面散热的功率元件10，通过在芯片本体210上直接设置多个电镀片220，使得芯片本体210可直接焊接在电路板上，从而代替了传统的方式是通过金属导线将芯片本体210上的引脚邦定至铜框架的引脚上，再进行焊接封装；通过将芯片本体210直接焊接在安装架100上，避免在注塑封装时，在芯片本体210上形成的塑料膜，使得芯片本体210累积的热量可直接通过铜框架散发，从而有效地解决了芯片本体210热量堆积产生短路的问题；同时，由于本申请不需要使用金属导线进行邦定，故解决了在处理过程中需要利用金属导线对芯片本体210的引脚进行邦定，产生金属引线热量堆积问题，以及解决了在邦定点局部电流过大，导致芯片200内部热量升高并堆积，烧坏芯片200的问题。
以上所述实施方式仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种可双面散热的功率元件，其特征在于，包括：
安装架，所述安装架包括导热板、折弯件及连接件，所述导热板上开设有避位区，所述导热板具有第一侧边及第二侧边，所述折弯件包括第一散热弯折块及第二散热弯折块，所述第一散热弯折块设置于所述导热板的所述第一侧边上，所述第二散热弯折块设置于所述导热板的所述第二侧边上，所述连接件包括第一承接块及第二承接块，所述第一承接块设置于所述第一散热弯折块上，所述第二承接块设置于所述第二散热弯折块上；及
芯片，所述芯片包括芯片本体及多个电镀片，所述芯片本体设置于所述避位区内，所述芯片本体上开设有多个焊接区，在一个所述焊接区内，各所述电镀片分别设置于所述焊接区内，以使所述芯片本体焊接在所述安装架后，所述芯片本体直接与电路板接触并焊接，其中，所述电镀片为化学电镀层。
2.根据权利要求1所述的可双面散热的功率元件，其特征在于，所述芯片本体具有矩形结构，所述导热板具有矩形结构，且所述芯片本体的中心轴线与所述导热板的中心轴线重合。
3.根据权利要求1所述的可双面散热的功率元件，其特征在于，所述安装架还包括两个焊接片，两个所述焊接片分别设置于所述第一承接块及所述第二承接块上。
4.根据权利要求3所述的可双面散热的功率元件，其特征在于，所述焊接片为镀镍层。
5.根据权利要求3所述的可双面散热的功率元件，其特征在于，两个所述焊接片分别具有矩形结构。
6.根据权利要求3所述的可双面散热的功率元件，其特征在于，所述芯片本体远离所述导热板的一侧面与所述焊接片远离所述导热板的一侧面在同一平面上。
7.根据权利要求1所述的可双面散热的功率元件，其特征在于，所述第一承接块上开设有左冲压口，所述第二承接块上开设有右冲压口，所述左冲压口和所述右冲压口以所述导热板的中心轴线呈轴对称设置。
8.根据权利要求1所述的可双面散热的功率元件，其特征在于，所述导热板的厚度范围为0.3mm～0.5mm。
9.根据权利要求1所述的可双面散热的功率元件，其特征在于，所述电镀片具有圆形或矩形结构。
10.根据权利要求1所述的可双面散热的功率元件，其特征在于，所述导热板具有矩形横截面。
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