CN113410197B

CN113410197B - 一种电极片与半导体器件

Info

Publication number: CN113410197B
Application number: CN202110957827.1A
Authority: CN
Inventors: 吴家健; 孙健锋; 钱嘉丽
Original assignee: Jiejie Semiconductor Co ltd
Current assignee: Jiejie Semiconductor Co ltd
Priority date: 2021-08-20
Filing date: 2021-08-20
Publication date: 2021-11-02
Anticipated expiration: 2041-08-20
Also published as: CN113410197A

Abstract

本申请提供了一种电极片与半导体器件，涉及半导体技术领域。该电极片包括多个散热元与连筋，散热元呈阵列排布，且相邻两个散热元通过一条连筋连接，其中，散热元的形状为多边形，连筋与散热元之间成锐角设置。本申请提供的电极片与半导体器件具有不易出现芯片损坏的优点。

Description

一种电极片与半导体器件

技术领域

本申请涉及半导体技术领域，具体而言，涉及一种电极片与半导体器件。

背景技术

半导体产品电极片为半导体芯片提供导电及散热功能，而导电及散热性价比最好材料莫过于铜，一些小尺寸的封装，都是使用铜材料作为框架及电极片。

然而，铜材料的膨胀系数是半导体芯片材料的好几倍，由于在使用过程及产品生产过程中会出现电极片与半导体芯片膨胀系数不匹配的问题，因此可能导致产品在热胀冷缩过程中芯片破损，直接影响产品合格率及产品可靠性。

综上，现有技术中存在电极片与半导体芯片材料的膨胀系数不匹配，导致可能出现芯片损坏的问题。

发明内容

本申请的目的在于提供一种电极片，以解决现有技术中存在的电极片与半导体芯片材料的膨胀系数不匹配，导致可能出现芯片损坏的问题。

为了实现上述目的，本申请实施例采用的技术方案如下：

第一方面，本申请实施例提供了一种电极片，所述电极片包括多个散热元与连筋，所述散热元呈阵列排布，且相邻两个散热元通过一条连筋连接，其中，

所述散热元的形状为多边形，所述连筋与散热元之间成锐角设置。

可选地，所述连筋的一端与其中一个散热元的端部连接，所述连筋的另一端与另一个散热元的非端部连接。

可选地，所述连筋分别与相邻的两个散热元的端部连接。

可选地，所述散热元的形状为四边形，所述散热元的厚度小于或等于所述散热元的长度，且所述散热元的厚度小于或等于所述散热元的宽度。

可选地，所述电极片的长度与宽度满足公式：

Lx≤A/B/C；Ly≤A/B/C；

其中，Lx表示散热元的长度，Ly表示散热元的宽度，A表示散热元允许最大的延伸长度，B表示电极片的膨胀系数，C表示过程变化温度。

可选地，所述连筋与散热元之间成10°~15°设置。

可选地，制作所述散热元的材料为铜。

可选地，所述散热元的数量包括4个或9个，且所述散热元按2*2或3*3阵列排布。

第二方面，本申请实施例还提供了一种电极片，所述电极片包括多个散热元与连筋，所述散热元呈阵列排布，且相邻两个散热元通过一条连筋连接，其中，

所述散热元的形状为圆形，所述连筋与散热元相切。

第三方面，本申请实施例还提供了一种半导体器件，所述半导体器件包括上述的电极片。

相对于现有技术，本申请具有以下有益效果：

本申请提供了一种电极片与半导体器件，该电极片包括多个散热元与连筋，散热元呈阵列排布，且相邻两个散热元通过一条连筋连接，其中，散热元的形状为多边形，连筋与散热元之间成锐角设置。一方面，由于本申请提供的电极片呈阵列排布，因此相邻两个电极片之间存在一定的间距，当半导体芯片与电极片之间的膨胀系数不匹配，且电极片发生膨胀时，相邻两个散热元之间存在一定的膨胀空间，同时通过连筋进行缓冲，因此不易出现芯片损坏的问题。另一方面，由于连筋与散热元之间成锐角设置，因此当散热元产生膨胀力时，连筋能够沿水平与竖直两个方向进行缓冲，不易损坏连筋，散热能力更强。

为使本申请的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，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申请的某些实施例，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它相关的附图。

图1为本申请实施例提供的第一种电极片的结构示意图。

图2为本申请实施例提供的第一种电极片处于另一视角的结构示意图。

图3为本申请实施例提供的第二种电极片的结构示意图。

图4为本申请实施例提供的第三种电极片的结构示意图。

图5为本申请实施例提供的第四种电极片的结构示意图。

图6为本申请实施例提供的第五种电极片的结构示意图。

图7为本申请实施例提供的第六种电极片的结构示意图。

图中：

100-电极片；110-散热元；120-连筋。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通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，都属于本申请保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本申请的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

在本申请的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，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申请的限制。

在本申请的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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。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申请中的具体含义。

下面结合附图，对本申请的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

正如背景技术中所述，现有技术中电极片与半导体芯片材料的膨胀系数不匹配，导致可能出现芯片损坏的问题。

半导体行业蓬勃发展，芯片版面从小到大，膨胀系数的不匹配特性在功率模块等大尺寸硅片封装上被无限放大，行业内往往采用钼、钨等贵重金属来制作金属电极片，但这些贵重金属不仅成本高，而且导热导电性能远低于金属材料铜。

因此，采用性价比高的材料，或设计出一款能降低铜材料对硅片影响的电极片显得尤为重要。

有鉴于此，本申请提供了一种电极片100，通过将电极片100进行分解，并将整个散热区域的膨胀尺寸进行分割，通过连筋120进行吸收缓冲的方式，使整个半导体芯片面上的膨胀尺寸大为减少，提高了产品散热能力，导电能力同时，节约了成本；

下面对本申请提供的电极片100进行示例性说明：

作为一种实现方式，请参阅图1与图2，该电极片100包括多个散热元110与连筋120，散热元110呈阵列排布，且相邻两个散热元110通过一条连筋120连接，其中，散热元110的形状为多边形，连筋120与散热元110之间成锐角设置。

通过该设置方式，一方面，由于本申请提供的电极片100呈阵列排布，因此相邻两个电极片100之间存在一定的间距，当半导体芯片与电极片100之间的膨胀系数不匹配，且电极片100发生膨胀时，相邻两个散热元110之间存在一定的膨胀空间，同时通过连筋120进行缓冲，因此不易出现芯片损坏的问题。另一方面，由于连筋120与散热元110之间成锐角设置，因此当散热元110产生膨胀力时，连筋120能够沿水平与竖直两个方向进行缓冲，不易损坏连筋120，散热能力更强。

当然地，由于通过连筋120实现了缓冲，因此即使当电极片100与半导体芯片的膨胀系数不匹配时，也不会在使用过程中因膨胀出现芯片损坏的问题。换言之，本设置本申请提供的电极片100的结构后，即使电极片100的材料采用铜，也不会在使用过程中出现因膨胀系数不匹配导致芯片损坏的问题。因此，本申请提供的电极片100的材料选用铜，而无需选用钼、钨等贵重金属，减小了生产成本。

可选地，制作连筋120与散热元110的材料相同，且连筋120的两端分别与两个散热元110连接。例如，连筋120的两端分别与散热元110焊接。

其中，本申请并不对散热元110的形状进行限定，例如，散热元110的形状为四边形、五边形或者六边形等，如图1所示，本申请以散热元110的形状为四边形为例进行说明，在此基础上，散热元110的形状可以为正方形或长方形。

需要说明的是，本申请所述的散热元110呈阵列排布，可以为散热元110沿水平方向排布，如图3所示，为散热元110沿水平方向排布的示意图；也可以为散热元110沿垂直方向排布，如图4所示，为散热元110沿垂直方向排布的示意图。或者，散热元110同时沿水平与竖直方向排布，例如，如图5所示，散热元110呈2*2的阵列进行排布，或者，如图1所示，散热元110呈3*3的阵列排布，或者，散热元110呈3*2的阵列排布，在此不做限定。

其中，本申请并不对连筋120与散热元110的连接方式进行限定，在一种可选的实现方式中，连筋120的一端与其中一个散热元110的端部连接，连筋120的另一端与另一个散热元110的非端部连接，例如，如图6所示，连筋120的另一端与另一个散热元110的中间位置连接。

在另一种可选的实现方式中，如图1所示，连筋120的两端分别与相邻的两个散热元110的端部连接。通过该实现方式，使得当电极片100出现与半导体芯片的膨胀系数不匹配的情况时，连筋120能够更好的卸力。即当散热元110在受热膨胀时，任意散热元110均会存在膨胀力，若此时电极片100之间的连筋120呈水平或竖直方向设置，则导致连筋120与膨胀力的方向水平，进而导致在膨胀过程中，膨胀力完全作用于连筋120上，可能导致连筋120损坏。

因此，将两端分别与相邻的两个散热元110的端部连接，可以在散热元110产生膨胀力时，连筋120与膨胀力的方向呈一定夹角，进而可以实现很好的卸力作用，通过两端连接方式，使得膨胀力可以作用于连筋120的两端，进而通过连筋120的形变对膨胀力进行吸收缓冲。

需要说明的是，为了能够使连筋120对膨胀力进行吸收缓冲的效果更好，经申请人研究发现，连筋120与散热元110之间可以成10°~15°设置，如图1所示，连筋120与散热元110之间的夹角a可以为10°，也可以为15°，在此不做限定。一方面，该设置方式可以在散热元110膨胀或收缩时，连筋120能够更好的进行吸收缓冲，另一方面，通过设置连筋120与散热元110之间的夹角为10°~15°，使得相邻两个散热元110之间的距离不会过远，进而在利用连筋120进行吸收缓冲时，不会影响电极片100的整体稳定性，电极片100的散热能力也更强。

此外，通过调整连筋120与散热元110之间的夹角，可以影响在相同数量的散热元110的前提下，散热元110所围成的面积。因此，通过调整散热元110的数量、连筋120与散热元110之间的夹角，能够适应不同尺寸的芯片。

同时，为了保证电极片100在正常工作室不会损坏，本申请对温散热元110的长度、宽度以及厚度进行限制。在一种可选的实现方式中，当散热元110的形状为四边形，散热元110的厚度小于或等于散热元110的长度，且散热元110的厚度小于或等于散热元110的宽度。

同时，电极片100的长度与宽度满足公式：Lx≤A/B/C；Ly≤A/B/C；其中，Lx表示散热元110的长度，Ly表示散热元110的宽度，A表示散热元110允许最大的延伸长度，B表示电极片100的膨胀系数，C表示过程变化温度。

通过上述提供的实现方式，可以实现采用散热元110进行分解，将整个电极片100的膨胀尺寸进行分割，并且通过连筋120进行吸收缓冲，使整个半导体芯片面上的膨胀尺寸大为减少，提高了产品散热能力，导电能力同时，节约了成本。同时，可以通过增减散热元110个数，及连筋120与散热元110的夹角来适应不同尺寸的芯片，灵活方便可靠性高。

在上述实现方式的基础上，本申请还提供了另一种电极片100，该电极片100包括多个散热元110与连筋120，散热元110呈阵列排布，且相邻两个散热元110通过一条连筋120连接，其中，请参阅图7，散热元110的形状为圆形，连筋120与散热元110相切。

在上述实现方式的基础上，本申请实施例还提供了一种半导体器件，该半导体器件包括上述的电极片100。

综上所述，本申请提供了一种电极片与半导体器件，该电极片包括多个散热元与连筋，散热元呈阵列排布，且相邻两个散热元通过一条连筋连接，其中，散热元的形状为多边形，连筋与散热元之间成锐角设置。一方面，由于本申请提供的电极片呈阵列排布，因此相邻两个电极片之间存在一定的间距，当半导体芯片与电极片之间的膨胀系数不匹配，且电极片发生膨胀时，相邻两个散热元之间存在一定的膨胀空间，同时通过连筋进行缓冲，因此不易出现芯片损坏的问题。另一方面，由于连筋与散热元之间成锐角设置，因此当散热元产生膨胀力时，连筋能够沿水平与竖直两个方向进行缓冲，不易损坏连筋，散热能力更强。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

对于本领域技术人员而言，显然本申请不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本申请的精神或基本特征的情况下，能够以其它的具体形式实现本申请。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本申请的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本申请内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims

1.一种电极片，其特征在于，所述电极片包括多个散热元与连筋，所述散热元呈阵列排布，且相邻两个散热元通过一条连筋连接，其中，

所述散热元的形状为多边形，所述连筋与散热元之间成锐角设置；

其中，所述电极片的长度与宽度满足公式：

Lx≤A/B/C；Ly≤A/B/C；

2.如权利要求1所述的电极片，其特征在于，所述连筋的一端与其中一个散热元的端部连接，所述连筋的另一端与另一个散热元的非端部连接。

3.如权利要求1所述的电极片，其特征在于，所述连筋分别与相邻的两个散热元的端部连接。

4.如权利要求1所述的电极片，其特征在于，所述散热元的形状为四边形，所述散热元的厚度小于或等于所述散热元的长度，且所述散热元的厚度小于或等于所述散热元的宽度。

5.如权利要求1所述的电极片，其特征在于，所述连筋与散热元之间成10°~15°设置。

6.如权利要求1所述的电极片，其特征在于，制作所述散热元的材料为铜。

7.如权利要求1所述的电极片，其特征在于，所述散热元的数量包括4个或9个，且所述散热元按2*2或3*3阵列排布。

8.一种电极片，其特征在于，所述电极片包括多个散热元与连筋，所述散热元呈阵列排布，且相邻两个散热元通过一条连筋连接，其中，

所述散热元的形状为圆形，所述连筋与散热元相切。

9.一种半导体器件，其特征在于，所述半导体器件包括如权利要求1至8任一项所述的电极片。