CN111987001A - 功率半导体结构的制造方法、芯片载体及功率半导体结构 - Google Patents

功率半导体结构的制造方法、芯片载体及功率半导体结构 Download PDF

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Abstract

本发明公开了功率半导体结构的制造方法、芯片载体及功率半导体结构，该功率半导体结构的制造方法，包括载体本体准备、金属盖板准备、凹槽加工、芯片焊接、封装、金属盖板焊接和开口加工步骤；该芯片载体包括载体本体和金属盖板，金属盖板的顶部焊接于载体本体的底部，以封盖凹槽，以在金属盖板与载体本体之间夹合形成空腔，空腔用于给冷却介质提供过流空间，芯片载体设有与空腔连通的介质进口和介质出口；该功率半导体结构包括上述的芯片载体，还包括芯片、引脚和封装体；本发明的制造方法能够制造出散热性能良好的功率半导体结构，该芯片载体具有良好的散热性能，该功率半导体采用具有散热结构的芯片载体，散热良好，能使芯片性能更好地发挥。

Description

功率半导体结构的制造方法、芯片载体及功率半导体结构
技术领域
本发明涉及半导体封装技术领域，尤其涉及功率半导体结构的制造方法、芯片载体及功率半导体结构。
背景技术
功率半导体结构，如功率半导体结构结构、设有功率芯片的分立器件结构等，在工作时容易发热，而较高的温度会影响功率半导体结构的正常工作，影响芯片的性能；因此，为功率半导体结构设计高效的散热方案十分重要。
目前市面上的功率半导体结构一般通过在功率半导体结构的外部加装金属散热器(如齿形散热器)来实现功率半导体结构的散热，金属散热器与功率半导体结构之间通过具有导热性能的结合材料紧固结合，但是，现有的功率半导体结构的散热效率仍然有限。
发明内容
本发明实施例的一个目的在于：提供一种功率半导体结构的制造方法，其能够制造出散热性能良好的功率半导体结构。
本发明实施例的又一个目的在于：提供一种芯片载体，其具有散热结构，其在应用于功率半导体结构时，具有良好的散热性能。
本发明实施例的另一个目的在于：提供一种功率半导体结构，其采用具有散热结构的芯片载体，具有良好的散热性能，能够使芯片性能得到更好地发挥。
为达上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种功率半导体结构的制造方法，包括以下步骤：
载体本体准备步骤：准备载体本体；
金属盖板准备步骤：准备金属盖板；
凹槽加工步骤：在所述载体本体的底部和/或所述金属盖板的顶部加工凹槽；
芯片焊接步骤：将芯片焊接于所述载体本体的顶部的焊片区，并通过金属导线将所述芯片与引脚的电连接端电连接；
封装步骤：采用封装材料包覆所述芯片、所述焊片区和所述引脚的电连接端，所述封装材料固化后形成封装体，所述引脚的引出端由所述封装体伸出；
金属盖板焊接步骤：将所述金属盖板的顶部通过焊接材料焊接固定于所述载体本体的底部，以封盖所述凹槽，从而在所述载体本体与所述金属盖板之间形成空腔；所述载体本体与所述金属盖板焊接形成芯片载体；所述金属盖板焊接步骤在所述封装步骤之前进行或在所述封装步骤之后进行；
开口加工步骤：在所述芯片载体加工介质进口和介质出口，所述介质进口和所述介质出口由所述封装体露出。
一种芯片载体，包括：
载体本体；
金属盖板，在所述载体本体的底部和/或所述金属盖板的顶部设有凹槽，所述金属盖板的顶部焊接于所述载体本体的底部，以封盖所述凹槽，以在所述金属盖板与所述载体本体之间夹合形成空腔，所述空腔用于给冷却介质提供过流空间；
所述芯片载体设有与所述空腔连通的介质进口和介质出口，所述介质进口供冷却介质流入所述空腔，所述介质出口用于供冷却介质流出所述空腔。
作为优选，所述载体本体为TO引线框架或金属基板。
作为优选，在所述载体本体设有第一凹槽，所述第一凹槽为盲槽，所述第一凹槽的槽口位于所述载体本体的底部；所述第一凹槽与所述金属盖板围成所述空腔。
作为优选，在所述金属盖板设有第二凹槽，所述第二凹槽为盲槽，所述第二凹槽的槽口位于所述金属盖板的顶部；所述第二凹槽与所述第一凹槽围成所述空腔。
作为优选，所述空腔内设有扰流结构，所述扰流结构相对所述空腔的腔壁凸出。
一种功率半导体结构，包括如上所述的芯片载体，还包括芯片、引脚和封装体；所述引脚的一端为电连接端，另一端为外引端；所述芯片通过焊材层焊接于所述芯片载体的顶部，所述芯片与所述引脚的电连接端电连接；所述封装体包覆所述芯片载体的至少一部分、所述芯片和所述引脚的电连接端，所述引脚的外引端伸出所述封装体外。
作为优选，所述金属盖板的底部由所述封装体露出，所述介质进口、所述介质出口均位于所述金属盖板的底部。
作为优选，所述功率半导体结构为分立器件封装结构；所述载体本体为TO 引线框架，所述TO引线框架包括基岛和所述引脚；所述基岛的顶部包括焊片区和散热区；所述芯片通过焊材层焊接于所述焊片区，所述芯片与所述引脚的电连接端的之间通过金属导线电连接；所述封装体包覆所述芯片、所述金属导线、所述焊片区和所述引脚的电连接端。
作为优选，所述功率半导体结构为功率模块；所述载体本体为金属基板，所述金属基板包括依次堆叠连接的上铜层、绝缘层和金属基材层，所述金属基材为铝基材或铜基材；所述芯片通过焊材层焊接于所述上铜层，所述芯片通过金属导线与所述引脚的电连接部电连接；所述封装体包覆所述芯片、所述金属导线、所述上铜层、所述引脚的电连接端。
本发明的有益效果为：该功率半导体结构的制造方法，其能够制造出散热性能良好的功率半导体结构；该芯片载体具有散热结构，其在应用于功率半导体结构时，具有良好的散热性能；该功率半导体结构，其采用具有散热结构的芯片载体，具有良好的散热性能，能够使芯片性能得到更好地发挥。
附图说明
下面根据附图和实施例对本发明作进一步详细说明。
图1为本发明其一实施例所述功率半导体结构的制造方法步骤示意图之一；
图2为本发明其一实施例所述功率半导体结构的制造方法步骤示意图之二；
图3为本发明其一实施例所述功率半导体结构的制造方法步骤示意图之三；
图4为本发明其一实施例所述功率半导体结构的制造方法步骤示意图之四；
图5为本发明另一实施例所述功率半导体结构的制造方法步骤示意图之一；
图6为本发明另一实施例所述功率半导体结构的制造方法步骤示意图之一；
图7为本发明其一实施例所述芯片载体的结构示意图；
图8为本发明又一实施例所述芯片载体的结构示意图；
图9为本发明另一实施例所述芯片载体的结构示意图；
图10为本发明另一实施例所述芯片载体的结构示意图；
图11为本发明另一实施例所述芯片载体的结构示意图；
图12为本发明另一实施例所述芯片载体的结构示意图；
图13为本发明另一实施例所述芯片载体的结构示意图；
图14为本发明其一实施例所述功率半导体结构的结构示意图；
图15为本发明又一实施例所述功率半导体结构的结构示意图；
图16为本发明另一实施例所述功率半导体结构的应用示意图；
图17为本发明另一实施例所述功率半导体结构的应用示意图；
图18为本发明另一实施例所述功率半导体结构的应用示意图；
图19为本发明另一实施例所述功率半导体结构的应用示意图；
图20为本发明另一实施例所述功率半导体结构的应用示意图；
图中：100、芯片载体；110、载体本体；111、引线框架；1111、基岛；112、金属基板；1121、上铜层；1122、绝缘层；1123、金属基材层；120、金属盖板； 130、凹槽；140、空腔；151、介质进口；152、介质出口；160、扰流结构；161、上部扰流结构；162、下部扰流结构；200、芯片；300、引脚；400、封装体； 500、金属导线；600、焊材层；700、绝缘片；810、导入管；820、导出管。
具体实施方式
为使本发明解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面将结合附图对本发明实施例的技术方案作进一步的详细描述，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，本领域技术人员在没有作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。
在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
需要说明的是，本文中的所述焊材层600由焊接材料固化形成，在一些实施例中，所述焊接材料为锡铅合金或银浆，本领域技术人员可根据实际需求选取合适的焊接材料，如导电焊接材料或绝缘焊接材料。
本发明提出了一种功率半导体结构的制造方法，该制造方法能够制造出散热性能良好的功率半导体结构。
如图1-20所示，在本发明的功率半导体结构的制造方法一实施例中，该制造方法包括：
载体本体110准备步骤：准备载体本体110；
金属盖板120准备步骤：准备金属盖板120；
凹槽130加工步骤：采用机械加工或化学腐蚀加工的方式，在所述载体本体110的底部和/或所述金属盖板120的顶部加工凹槽130；
芯片200焊接步骤：将芯片200焊接于所述载体本体110的顶部的焊片区，并通过金属导线500将所述芯片200与引脚300的电连接端电连接；
封装步骤：采用封装材料包覆所述芯片200、所述焊片区和所述引脚300的电连接端，所述封装材料固化后形成封装体400，所述引脚300的外引端由所述封装体400伸出；
金属盖板120焊接步骤：将所述金属盖板120的顶部通过焊接材料焊接固定于所述载体本体110的底部，以封盖所述凹槽130，从而在所述载体本体110 与所述金属盖板120之间形成空腔140；所述载体本体110与所述金属盖板120 焊接形成芯片载体100；所述金属盖板120焊接步骤在所述封装步骤之前进行或在所述封装步骤之后进行；
开口加工步骤：采用机械加工或化学腐蚀加工的方式，在所述芯片载体100 加工介质进口151和介质出口152，所述介质进口151和所述介质出口152由所述封装体400露出。
需要说明的是，上述若干步骤的排序，并非用于对上述若干步骤的执行顺序进行唯一限定，本领域技术人员可依据实际需求调整上述若干步骤的执行顺序；如，所述凹槽130加工步骤只需要在所述金属盖板120焊接步骤之前进行即可。
在本发明的制造方法的一实施例中，图1至图4所示的步骤依次进行；在本发明的制造方法的另一实施例中，图1、图2、图5、图6所示的步骤依次进行。
具体地，所述引脚300的一端为电连接端，另一端为外引端。
具体地，机械加工方式如铣床加工，化学加工方式如腐蚀液腐蚀加工，在腐蚀加工的过程中，可在不需要成槽的部位粘贴防腐蚀膜。
在本发明的一实施例中，所述载体本体110为引线框架111；在本发明的其他一些实施例中，所述载体本体110为金属基板112。
本发明的所述功率半导体结构的制造方法，采用后加工的方法，无需改变所述载体本体110的原有制程；通过增加设置金属盖板120，在金属盖板120焊接于所述载体本体110时，能够封盖所述凹槽130，以夹合形成用于散热的空腔 140，以夹合形成用于容纳冷却液的空腔140，使得所述空腔140的加工制造过程方便快捷。
采用本发明的功率半导体结构的制造方法制造得到的功率半导体结构，在工作时，能够通过外部的结构将热交换用的冷却液由所述介质进口151导入所述空腔140，冷却液在所述空腔140内流动时，直接地与所述芯片载体100接触，且具有较大的接触面积，从而通过冷却液与芯片载体100的热交换，将芯片200 等电子元器件散发的热量带走，从而使得该芯片载体100具有更加优秀的散热冷却性能。
进一步地，在本发明的功率半导体结构的制造方法又一实施例中，还包括扰流结构160加工步骤，采用机械加工或化学腐蚀加工的方式，在所述空腔140 的内壁设置相对于腔壁凸出的扰流结构160；所述扰流结构160可以与所述金属盖板120或所述基岛1111为一体设置，也可以通过焊接实现连接。
进一步地，在本发明的功率半导体结构的制造方法又一实施例中，提供一种采用引线框架111作为载体本体110的功率半导体结构的制造方法，该制造方法包括依次执行的如下步骤：
载体本体110准备步骤：准备引线框架111；
芯片200焊接步骤：将所述芯片200的底部通过焊接材料(如锡铅合金) 焊接于绝缘片700，将绝缘片700通过焊接材料焊接于所述引线框架111的顶部的焊片区；采用金属导线500将芯片200与所述引线框架111的引脚300的电连接端进行电连接；
凹槽130加工步骤，在所述引线框架111的底部采用铣削加工的方式或化学腐蚀的方式，加工出一个凹槽130，以形成待封装体400；
封装步骤：采用环氧树脂封装胶对所述待封装体400进行注塑封装，以包覆所述芯片200、所述焊片区和所述引脚300的电连接端；所述封装材料固化后形成封装体400，所述引脚300的引出端由所述封装体400伸出，所述引线框架 111的散热区由所述封装体400露出，所述引线框架111的底部由所述封装体 400露出；
金属盖板120准备步骤：准备金属盖板120；
开口加工步骤：采用铣削加工、冲压加工或化学腐蚀的方式，在所述金属盖板120上加工出至少两个通孔，以形成介质进口151和介质出口152；
金属盖板120焊接步骤：采用密封焊接材料(如锡铅合金或银浆)将所述金属盖板120的顶部焊接于所述引线框架111的底部，以封盖所述凹槽130，使所述凹槽130的内壁与所述金属盖板120的顶部围成空腔140，并使所述介质进口151、所述介质出口152与所述空腔140连通。
在其他一些实施例中，如图6所示，上述的封装步骤在所述金属盖板120 焊接步骤之后进行，所述封装体400包覆于所述引线框架111、所述金属盖板 120的侧壁。
本发明还提出一种芯片载体100，该芯片载体100设有散热结构，该芯片载体100在应用于功率半导体结构时，能够发挥良好的散热性能。
如图1-20所示，在本发明的芯片载体100的一实施例中，该芯片载体100 包括载体本体110，其顶部用于焊接芯片200；所述载体本体110可以为但不限于引线框架111、金属基板112；
金属盖板120，在所述载体本体110的底部和/或所述金属盖板120的顶部设有凹槽130，所述金属盖板120的顶部焊接于所述载体本体110的底部，以封盖所述凹槽130，以在所述金属盖板120与所述载体本体110之间夹合形成空腔140，所述空腔140用于给冷却介质提供过流空间；
所述芯片载体100设有与所述空腔140连通的介质进口151和介质出口152，所述介质进口151供冷却介质流入所述空腔140，所述介质出口152用于供冷却介质流出所述空腔140。
进一步地，所述金属盖板120通过焊接材料焊接固定于所述载体本体110，在焊接时，将焊接材料施加于所述凹槽130外周一圈，以保证所述金属盖板120 焊接于所述载体本体110后，由焊接材料固化的焊材层600能够密封所述空腔 140。
进一步地，所述芯片载体100还包括引脚300，所述引脚300与所述载体本体110一体成型设置，或所述引脚300通过焊材层600固定于所述载体本体110。
具体地，所述冷却介质为冷却液，冷却液的成分可以根据实际需求配置。
本发明的芯片载体100，通过设置凹槽130，并通过在载体本体110的底部增加焊接金属盖板120，以封盖所述凹槽130，从而在所述载体本体110与所述金属盖板120之间夹合形成空腔140，使得在所述芯片载体100上提供了一个能够供冷却液过流的空间；并设置了与所述空腔140连通的介质进口151和介质出口152，以便于将冷却液导入或导出所述空腔140；如此设置，所述芯片载体 100在应用于功率半导体结构时，如在应用于功率模块或分立功率器件时，能够通过外部的结构将热交换冷却液由所述介质进口151导入所述空腔140，冷却液在所述空腔140内流动时，直接地与所述芯片载体100接触，且具有较大的接触面积，从而通过冷却液与芯片载体100的热交换，将芯片200等电子元器件散发的热量带走，从而使得该芯片载体100具有更加优秀的散热冷却性能。
现有技术中，通过在功率半导体结构的外部加装金属散热器，以实现功率半导体结构的散热冷却，金属散热器一般是通过空气散热，但是空气的导热系数较低，为了增加金属散热器的导热效果，一般通过其他手段增加金属散热器的散热效果：选用齿形的金属散热器以增大散热器与空气的接触面积，从而提高散热效率；另外，金属散热器一般是通过结合材料固定于功率半导体结构的其一散热面上，而结合材料具有一定热阻，不利于散热。
而本发明的芯片载体100在应用于功率半导体结构时，可采用液冷的方式散热，作为热交换介质的冷却液，能够更加直接地接触所述芯片载体100，热交换效率更高，其冷却效果优于采用金属散热器的散热方式，在芯片200工作时，可以让芯片200的自身温度保持在比较低的状态，芯片200的性能能够更好地发挥，其适用于更高功率需求的第三代半导体(Si C和GaN)的封装结构的应用。
进一步地，所述载体本体110为TO引线框架111或金属基板112，当该芯片载体100需要应用于分立功率器件时，所述载体本体110为所述TO引线框架 111；当该芯片载体100需要应用于功率模块时，所述载体本体110为金属基板112，金属基板112的底部的基材层的厚度一般为0.7～3.5mm之间，多数厚度为 1～2mm，如此，适合通过铣削加工等机械加工的方式在金属基板112的底部加工凹槽130，使得该芯片载体的加工制造便于实施。
进一步地，所述金属基板112为金属铝基板或金属铜基板。
进一步地，在本发明的所述芯片载体100的又一实施例中，为了在设置空腔140的前提下，保证所述芯片载体100的小型化，本实施例中的在所述载体本体110上设有第一凹槽，所述第一凹槽为盲槽，所述第一凹槽的槽口位于所述载体本体110的底部；所述第一凹槽与所述金属盖板120围成所述空腔140；如此设置，既能够在所述金属盖板120与所述载体本体110焊接夹合时，能够形成所述空腔140，并且，在所述空腔140的设计高度一定的前提下，能够利用所述载体本体110的厚度，在所述载体本体110上设计所述第一凹槽，从而避免选用的金属盖板120的厚度过厚，从而控制所述芯片载体100的整体厚度。
进一步地，在上述结构的基础上，为了增大所述空腔140的容积，在所述金属盖板120上还设有第二凹槽，所述第二凹槽为盲槽，所述第二凹槽的槽口位于所述金属盖板120的顶部；所述第二凹槽与所述第一凹槽围成所述空腔140；如此设置，可以通过增加所述第二凹槽以增加所述空腔140的容积，从而提高所述空腔140对冷却液的容纳能力，从而提高热交换效率，从而提高所述芯片载体100的散热性能。
进一步地，在本发明的所述芯片载体100的另一实施例中，为了提升冷却散热效果，所述空腔140内设有扰流结构160，所述扰流结构160相对所述空腔 140的腔壁凸出；通过设置所述扰流结构160，使得冷却液在所述空腔140内流动时受到流道上的扰流结构160的影响，形成湍流，以均匀所述冷却液的温度，从而使得所述空腔140内的各处的温度基本一致，从而更加高效地带走由芯片 200等电子元器件散发出的热量。
进一步地，所述扰流结构160为扰流凸柱或扰流弧形块。
进一步地，在所述空腔140内设有若干所述扰流结构160，沿所述介质进口 151往所述介质出口152的方向上，若干所述扰流结构160间隔排布。
进一步地，在所述载体本体110的底部设有上部扰流结构161，在所述金属盖板120的顶部设有下部扰流结构162；为了提高扰流效果，提高所述空腔140 内的各处温度的均匀性，所述上部扰流结构161和所述下部扰流结构162在水平方向上相错设置；所述空腔140的高度为X，所述上部扰流结构161和所述下部扰流结构162的高度均大于0.5X；如此设置，使得所述空腔140内的若干扰流结构160之间，在水平方向上和竖直方向上都存在交错，冷却液在所述空腔 140内流动时，既会发生水平方向上的流向改变，也会发生竖直方向上的流向改变，从而能够多维度地通过所述冷却液对所述空腔140内的各处温度进行调节，而使得所述空腔140内的各处的温度基本一致。
进一步地，所述金属盖板120为铜盖板，铜盖板具有良好的导热性能，其能够有效提高所述芯片载体100的散热性能。
本发明还提出了一种功率半导体结构，其采用具有散热结构的芯片载体 100，具有良好的散热性能，能够使芯片200性能得到更好地发挥。
如图1-20所示，在本发明的功率半导体结构的一实施例中，该功率半导体结构包括上述芯片载体100，还包括芯片200、引脚300和封装体400；所述引脚300的一端为电连接端，另一端为外引端；所述芯片200通过焊材层600焊接于所述芯片载体100的顶部，所述芯片200与所述引脚300的电连接端电连接；所述封装体400包覆所述芯片载体100、所述芯片200和所述引脚300的电连接端，所述引脚300的外引端伸出所述封装体400外以与外部的电子元器件电连接。
进一步地，所述芯片载体100具有由所述封装体400露出的散热部，通过外露的散热部向外散热，从而进一步提高散热效果。
具体地，所述引脚300与所述芯片载体100一体成型，或所述引脚300通过焊材层600焊接固定于所述芯片载体100的顶部。
本发明的功率半导体结构采用了具有空腔140散热结构的芯片载体100，可通过冷却液在所述芯片载体100内的空腔140内的流动，带走芯片200产生的热量，可散热冷却效果好；本发明的功率模块的散热性能得到提高，能够使芯片200性能得到更好地发挥，适用于更高功率需求的第三代半导体(S i C和GaN) 的封装结构的应用。
进一步地，在本发明的所述功率半导体结构的又一实施例中，为了提升散热效果并为了方便导入和导出冷却液，所述金属盖板120的底部由所述封装体 400露出，所述介质进口151、所述介质出口152均位于所述金属盖板120的底部；如此设置，可以通过所述金属盖板120的底部向外散热，从而提供所述功率半导体结构的散热效率，并且，方便在所述金属盖板120的底部设置所述介质进口151和介质出口152，以方便通过管路或管道与所述介质进口151、所述介质出口152连接，以方便通过泵等驱动机构将冷却液泵入所述空腔140内或导出所述空腔140外。
进一步地，在上述结构的基础上，为了保证所述芯片200工作的可靠性，所述芯片200与所述金属盖板120之间设置为绝缘，如此，可避免所述金属盖板120外露的部分误触其他电子元器件时影响所述芯片200的工作。
进一步地，在本发明的所述功率半导体结构的另一实施例中，所述功率半导体结构为分立器件封装结构；所述载体本体110为TO引线框架111，所述TO 引线框架111包括基岛1111和所述引脚300，所述引脚300一端为电连接端，另一端为外引端；所述基岛1111的顶部包括焊片区和散热区；所述芯片200通过焊材层600焊接于所述焊片区，所述芯片200与所述引脚300的电连接端的之间通过金属导线500电连接；所述封装体400包覆所述芯片200、所述金属导线500、所述焊片区和所述引脚300的电连接端，从而对所述芯片200和电气连接的部位进行保护。
进一步地，所述芯片200的顶部通过焊材层600焊接于绝缘片700，所述绝缘片700的底部通过焊材层600焊接于所述焊片区，从而实现所述芯片200与所述载体本体110、所述金属盖板120之间的绝缘。
进一步地，如图3、4、6所示，所述散热区由所述封装体400露出；也即，所述封装体400只封装所述载体本体110的一部分，未焊接所述芯片200的所述载体本体110的一端伸出所述封装体400，以进行散热，从而提升所述功率半导体结构的整体散热效果。
进一步地，在一些实施例中，所述封装体400包覆所述金属盖板120的侧壁；在另一些实施例中，所述金属盖板120的侧壁由所述封装体400露出，也即所述金属盖板120位于所述封装体400外。
进一步地，在发明的所述功率半导体结构的另一实施例中，所述功率半导体结构为功率模块；所述载体本体110为金属基板112，所述金属基板112包括依次堆叠连接的上铜层1121、绝缘层1122和金属基材层1123，所述金属基材为铝基材或铜基材；所述芯片200通过焊材层600焊接于所述上铜层1121，所述芯片200通过金属导线500与所述引脚300的电连接部电连接；所述封装体 400包覆所述芯片200、所述金属导线500、所述上铜层1121、所述引脚300的电连接端。
具体地，所述金属基板112的制造工艺为本领域的成熟技术，此不赘述。
进一步地，所述功率模块内包括至少两个芯片200，所述上铜层1121包括若干覆铜区，覆铜区供芯片200等电子元器件焊接，不同覆铜区之间根据实际需求设置为电互连或电绝缘。
进一步地，所述引脚300的电连接端通过焊材层600焊接于所述覆铜区。
进一步地，在一些实施例中，所述封装体400包覆所述金属盖板120的侧壁；在另一些实施例中，所述金属盖板120的侧壁由所述封装体400露出，也即所述金属盖板120位于所述封装体400外。
进一步地，所述金属基板112为单面板，所述介质进口151和所述介质出口152设于所述金属盖板120的底部。本发明还提出了一种功率模块散热系统，其具有良好可靠的散热性能。
在本发明的所述功率模块散热系统的一实施例中，包括如上方案所述的功率模块，还包括冷却装置；所述冷却装置设有导入管810和导出管820，所述导入管810、所述导出管820分别通过密封焊材层600焊接于所述金属盖板120，所述导入管810与所述介质进口151连通，所述导出管820与所述介质出口152 连通；所述冷却装置用于通过所述导入管810往所述空腔140导入冷却介质，所述导出管820用于将所述空腔140内的冷却介质导出所述空腔140外。
进一步地，所述冷却装置还包括驱动装置，所述驱动装置用于提供将冷却液泵入所空腔140内的动力。
本发明的功率模块散热系统，所述芯片载体100中的空腔140作为功率模块的冷却腔，通过利用密封焊材层600实现所述导入管810、所述导出管820焊接于散热层，如此，可以保证所述导入管810与散热层之间的连接处、所述导出管820与所述金属盖板120之间的连接处的密封性，防止冷却液泄露，保证散热性能的可靠性，且可避免由于漏液导致其他电子器件工作故障。采用焊接的方法保证连接处的密封性，相对于在尺寸较小的芯片载体100上设置密封环、设置螺纹孔等提高连接处密封性的方案，更便于加工实施，生产效率高。
于本文的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“左、”“右”等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”，仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。
在本说明书的描述中，参考术语“一实施例”、“示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
以上结合具体实施例描述了本发明的技术原理。这些描述只是为了解释本发明的原理，而不能以任何方式解释为对本发明保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本发明的其它具体实施方式，这些方式都将落入本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种功率半导体结构的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：
载体本体(110)准备步骤：准备载体本体(110)；
金属盖板(120)准备步骤：准备金属盖板(120)；
凹槽(130)加工步骤：在所述载体本体(110)的底部和/或所述金属盖板(120)的顶部加工凹槽(130)；
芯片(200)焊接步骤：将芯片(200)焊接于所述载体本体(110)的顶部的焊片区，并通过金属导线(500)将所述芯片(200)与引脚(300)的电连接端电连接；
封装步骤：采用封装材料包覆所述芯片(200)、所述焊片区和所述引脚(300)的电连接端，所述封装材料固化后形成封装体(400)，所述引脚(300)的引出端由所述封装体(400)伸出；
金属盖板(120)焊接步骤：将所述金属盖板(120)的顶部通过焊接材料焊接固定于所述载体本体(110)的底部，以封盖所述凹槽(130)，从而在所述载体本体(110)与所述金属盖板(120)之间形成空腔(140)；所述载体本体(110)与所述金属盖板(120)焊接形成芯片载体(100)；所述金属盖板(120)焊接步骤在所述封装步骤之前进行或在所述封装步骤之后进行；
开口加工步骤：在所述芯片载体(100)加工介质进口(151)和介质出口(152)，所述介质进口(151)和所述介质出口(152)由所述封装体(400)露出。
2.一种芯片载体(100)，其特征在于，包括：
载体本体(110)；
金属盖板(120)，在所述载体本体(110)的底部和/或所述金属盖板(120)的顶部设有凹槽(130)，所述金属盖板(120)的顶部焊接于所述载体本体(110)的底部，以封盖所述凹槽(130)，以在所述金属盖板(120)与所述载体本体(110)之间夹合形成空腔(140)，所述空腔(140)用于给冷却介质提供过流空间；
所述芯片载体(100)设有与所述空腔(140)连通的介质进口(151)和介质出口(152)，所述介质进口(151)供冷却介质流入所述空腔(140)，所述介质出口(152)用于供冷却介质流出所述空腔(140)。
3.根据权利要求2所述的芯片载体(100)，其特征在于，所述载体本体(110)为TO引线框架(111)或金属基板(112)。
4.根据权利要求2所述的芯片载体(100)，其特征在于，在所述载体本体(110)设有第一凹槽，所述第一凹槽为盲槽，所述第一凹槽的槽口位于所述载体本体(110)的底部；所述第一凹槽与所述金属盖板(120)围成所述空腔(140)。
5.根据权利要求4所述的芯片载体(100)，其特征在于，在所述金属盖板(120)设有第二凹槽，所述第二凹槽为盲槽，所述第二凹槽的槽口位于所述金属盖板(120)的顶部；所述第二凹槽与所述第一凹槽围成所述空腔(140)。
6.根据权利要求2-5任一项所述的芯片载体(100)，其特征在于，所述空腔(140)内设有扰流结构(160)，所述扰流结构(160)相对所述空腔(140)的腔壁凸出。
7.一种功率半导体结构，其特征在于，包括如权利要求2-6任一项所述的芯片载体(100)，还包括芯片(200)、引脚(300)和封装体(400)；所述引脚(300)的一端为电连接端，另一端为外引端；所述芯片(200)通过焊材层(600)焊接于所述芯片载体(100)的顶部，所述芯片(200)与所述引脚(300)的电连接端电连接；所述封装体(400)包覆所述芯片载体(100)的至少一部分、所述芯片(200)和所述引脚(300)的电连接端，所述引脚(300)的外引端伸出所述封装体(400)外。
8.根据权利要求7所述的功率半导体结构，其特征在于，所述金属盖板(120)的底部由所述封装体(400)露出，所述介质进口(151)、所述介质出口(152)均位于所述金属盖板(120)的底部。
9.根据权利要求8所述的功率半导体结构，其特征在于，所述功率半导体结构为分立器件封装结构；所述载体本体(110)为TO引线框架(111)，所述TO引线框架(111)包括基岛(1111)和所述引脚(300)；所述基岛(1111)的顶部包括焊片区和散热区；所述芯片(200)通过焊材层(600)焊接于所述焊片区，所述芯片(200)与所述引脚(300)的电连接端的之间通过金属导线(500)电连接；所述封装体(400)包覆所述芯片(200)、所述金属导线(500)、所述焊片区和所述引脚(300)的电连接端。
10.根据权利要求7所述的功率半导体结构，其特征在于，所述功率半导体结构为功率模块；所述载体本体(110)为金属基板(112)，所述金属基板(112)包括依次堆叠连接的上铜层(1121)、绝缘层(1122)和金属基材层(1123)，所述金属基材为铝基材或铜基材；所述芯片(200)通过焊材层(600)焊接于所述上铜层(1121)，所述芯片(200)通过金属导线(500)与所述引脚(300)的电连接部电连接；所述封装体(400)包覆所述芯片(200)、所述金属导线(500)、所述上铜层(1121)、所述引脚(300)的电连接端。
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