CN115881649A - 改善大功率GaN芯片塑料封装热应力的封装结构及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种改善大功率GaN芯片塑料封装热应力的封装结构及方法，包括：散热板和板体，所述散热板上设有芯片和引脚，所述芯片和引脚的上方间隔设有板体，所述板体通过连接体与散热板连接，所述散热板、板体、芯片以及引脚的部分表面通过塑封体封装。通过建立封装结构的三维模型并对其进行热应力分析，板体的设置能够有效降低芯片表面的热应力，并且选用弹性模量和热膨胀系数合适的板体，改善了常规大功率高散热需求的GaN芯片塑料封装由于封装结构各组合材料热膨胀系数不匹配引起的分层问题，大大降低了GaN芯片两端的热应力，保证了器件使用的稳定性。

Description

改善大功率GaN芯片塑料封装热应力的封装结构及方法

技术领域

本发明涉及集成电路封装技术领域，更具体地说，本发明涉及一种改善大功率GaN芯片塑料封装热应力的封装结构及方法。

背景技术

微电子器件封装中往往都要使用多种不同热膨胀系数的材料，由于材料间的热失配及制造和使用过程中的温度变化，使得各层材料及界面都将承受不同的热应力。层间界面热应力和端部处的热应力集中常常造成封装结构的脱层破坏，从而导致封装结构的失效。

很多特殊场景应用的大功率GaN（氮化镓）芯片的热功耗很大，因此对其散热的要求很高，所以对于GaN芯片的封装设计过程中通常把热沉（散热板）设置的很厚，以便热量更好的散发出去，但主要是由于塑封材料和热沉的CTE（热膨胀系数）差别较大，会引起GaN芯片表面的热应力较大，封装可靠性不足，容易出现分层，此问题在大功率GaN芯片塑料封装中一直是个难题。因此，有必要提出一种改善大功率GaN芯片塑料封装热应力的封装结构及方法，以至少部分地解决现有技术中存在的问题。

发明内容

在发明内容部分中引入了一系列简化形式的概念，这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本发明的发明内容部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。

为至少部分地解决上述问题，本发明提供了一种改善大功率GaN芯片塑料封装热应力的封装结构，包括：散热板和板体，所述散热板上设有芯片和引脚，所述芯片和引脚的上方间隔设有板体，所述板体通过连接体与散热板连接，所述散热板、板体、芯片以及引脚的部分表面通过塑封体封装。

优选的是，所述散热板上设有用于安装芯片的芯片区域、用于安装引脚的引脚区域以及用于安装连接体的连接区域。

优选的是，所述板体为金属板，所述连接体设置在金属板的下方且位于金属板的边角处。

优选的是，所述连接体包括：连接腿和连接脚，所述连接腿的一端与金属板的边角处连接，其另一端与连接脚连接；

所述散热板上的连接区域与连接脚相对应，所述连接区域处设有与连接脚连接的凹槽。

优选的是，所述板体为碳纤维复合材料板，所述连接体为支撑块，所述散热板上用于安装支撑块的连接区域设于散热板的中心处，所述支撑块的顶面和底面分别与碳纤维复合材料板和散热板连接。

优选的是，所述板体上设有多个通孔。

优选的是，所述连接脚的一侧面设有用于与凹槽弹性抵接的弹性件，且相对的另一侧面设有凸起，所述凹槽的侧面设有与凸起对应的凹陷；

所述连接脚的一侧面设有安装槽，所述安装槽贯穿连接脚的底面设置，所述安装槽的两个相对的侧面设有卡槽，所述弹性件的两端设置在卡槽内。

优选的是，所述弹性件包括：两个固定部和至少一个抵接部，所述抵接部设置在两个固定部之间，所述固定部设置在卡槽内，所述抵接部凸出连接脚的侧面设置。

优选的是，所述散热板上的连接区域处设有第一连接槽，所述第一连接槽与支撑块的底面之间形成第一腔，所述支撑块的顶面设有第二连接槽，所述第二连接槽与碳纤维复合材料板的底面之间形成第二腔，所述支撑块上设有两个用于连通第一腔和第二腔的连通孔，所述第一腔、第二腔以及两个连通孔内填充有胶水。

本发明还提供了一种改善大功率GaN芯片塑料封装热应力的方法，用于形成上述任一项所述的改善大功率GaN芯片塑料封装热应力的封装结构，包括：

S100、依据塑封体的预设厚度确定板体与散热板之间的距离以及板体的厚度；

S200、依据散热板上的芯片区域以及引脚区域的位置确定板体的长度和宽度，其中，板体覆盖芯片区域和引脚区域，且板体的尺寸不大于散热板的尺寸；

S300、建立封装结构的三维模型并通过仿真软件进行热应力分析，确定满足芯片的热应力要求的板体材料。

相比现有技术，本发明至少包括以下有益效果：

本发明所述的改善大功率GaN芯片塑料封装热应力的封装结构及方法通过建立封装结构的三维模型并对其进行热应力分析，板体的设置能够有效降低芯片表面的热应力，并且选用弹性模量和热膨胀系数合适的板体，改善了常规大功率高散热需求的GaN芯片塑料封装由于封装结构各组合材料热膨胀系数不匹配引起的分层问题，大大降低了GaN芯片两端的热应力，保证了器件使用的稳定性。

本发明所述的改善大功率GaN芯片塑料封装热应力的封装结构及方法，本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1为现有技术中的GaN芯片在塑封前的封装结构的示意图；

图2为现有技术中的GaN芯片在塑封后的封装结构的示意图；

图3为本发明所述的改善大功率GaN芯片塑料封装热应力的封装结构中，板体为金属板时的散热板结构示意图；

图4为本发明所述的改善大功率GaN芯片塑料封装热应力的封装结构中，板体为金属板时，塑封前的封装结构示意图；

图5为本发明所述的改善大功率GaN芯片塑料封装热应力的封装结构中，板体为金属板时，塑封后的封装结构透视示意图；

图6为现有技术中的封装结构在仿真软件中的热应力分布示意图；

图7为本发明所述的改善大功率GaN芯片塑料封装热应力的封装结构中，板体为金属板时的封装结构在仿真软件中的热应力分布示意图；

图8为本发明所述的改善大功率GaN芯片塑料封装热应力的封装结构中，板体为金属板时的封装结构在仿真软件中的热应力分布示意图；

图9为在图8中芯片处的放大示意图；

图10为本发明所述的改善大功率GaN芯片塑料封装热应力的封装结构中，板体为碳纤维复合材料板时，塑封前的封装结构示意图；

图11为本发明所述的改善大功率GaN芯片塑料封装热应力的封装结构中，板体为碳纤维复合材料板时，塑封前的封装结构示意图；

图12为本发明所述的改善大功率GaN芯片塑料封装热应力的封装结构中，板体为碳纤维复合材料板时，塑封后的封装结构示意图；

图13为本发明所述的改善大功率GaN芯片塑料封装热应力的封装结构中，板体选用厚度为0.35mm，型号为M40J的碳纤维复合材料板时，封装结构在仿真软件中的热应力分布示意图；

图14为本发明所述的改善大功率GaN芯片塑料封装热应力的封装结构中，板体选用厚度为0.3mm，型号为M40J的碳纤维复合材料板时，封装结构在仿真软件中的热应力分布示意图；

图15为在图14中芯片处的放大示意图；

图16为本发明所述的改善大功率GaN芯片塑料封装热应力的封装结构中，板体选用厚度为0.5mm，型号为T300J的碳纤维复合材料板时，封装结构在仿真软件中的热应力分布示意图；

图17为在图16中芯片处的放大示意图；

图18为本发明所述的改善大功率GaN芯片塑料封装热应力的封装结构中，板体选用厚度为0.5mm，型号为T800H的碳纤维复合材料板时，封装结构在仿真软件中的热应力分布示意图；

图19为在图18中芯片处的放大示意图；

图20为本发明所述的改善大功率GaN芯片塑料封装热应力的封装结构中，连接脚与凹槽的一种连接方式的俯视结构示意图；

图21为本发明所述的改善大功率GaN芯片塑料封装热应力的封装结构中，弹性件与连接脚的结构示意图；

图22为本发明所述的改善大功率GaN芯片塑料封装热应力的封装结构中，凹槽的结构示意图；

图23为本发明所述的改善大功率GaN芯片塑料封装热应力的封装结构中，连接脚的底视结构示意图；

图24为本发明所述的改善大功率GaN芯片塑料封装热应力的封装结构中，弹性件与连接脚的底视结构示意图；

图25为本发明所述的改善大功率GaN芯片塑料封装热应力的封装结构中，弹性件的结构示意图；

图26为本发明所述的改善大功率GaN芯片塑料封装热应力的封装结构中，弹性件的抵接部为两个时，连接脚的结构示意图；

图27为本发明所述的改善大功率GaN芯片塑料封装热应力的封装结构中，弹性件的抵接部为两个时的结构示意图；

图28为本发明所述的改善大功率GaN芯片塑料封装热应力的封装结构中，碳纤维复合材料板、支撑块以及散热板的一种连接方式的分解结构示意图；

图29为本发明所述的改善大功率GaN芯片塑料封装热应力的封装结构中，碳纤维复合材料板、支撑块以及散热板的一种连接方式的剖面结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图以及实施例对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不排除一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。

在现有技术中，GaN芯片的封装结构如图1-图2所示，散热板1上设置有芯片2和引脚3，芯片2通过装片胶13贴装在散热板1上，通过塑封体4将散热板1、芯片2和引脚3进行塑封形成封装结构；采用现有技术中的封装结构，塑封体和散热板1的热膨胀系数差别较大，会引起GaN芯片表面的热应力较大，从而使得封装的可靠性不足，容易出现分层现象，影响微电子器件的使用稳定性。

如图3-图29所示，本发明提供了一种改善大功率GaN芯片塑料封装热应力的封装结构，包括：散热板1和板体，所述散热板1上设有芯片2和引脚3，所述芯片2和引脚3的上方间隔设有板体，所述板体通过连接体与散热板1连接，所述散热板1、板体、芯片2以及引脚3的部分表面通过塑封体4封装。

上述技术方案的工作原理和有益效果：与现有技术不同的是，在芯片2和引脚3的上方间隔设置一板体，板体通过连接体与散热板1进行固定，散热板1上与连接体连接的位置应避让芯片2和引脚3所在的区域，板体与连接体可以为同一材料一体成型设置，例如金属材料，或者板体与连接体为不同材料，例如，板体为碳纤维复合材料板，连接体为金属材料，两者采用粘接的方式连接，而连接体与散热板1的连接方式可以为卡接、粘接等连接方式；板体能够提升芯片2的散热能力；

通过建立封装结构的三维模型并对其进行热应力分析，板体的设置能够有效降低芯片2表面的热应力，并且选用弹性模量和热膨胀系数合适的板体，改善了常规大功率高散热需求的GaN芯片塑料封装由于封装结构各组合材料热膨胀系数不匹配引起的分层问题，大大降低了GaN芯片两端的热应力，保证了器件使用的稳定性。

在一个实施例中，所述散热板1上设有用于安装芯片2的芯片区域、用于安装引脚3的引脚区域以及用于安装连接体的连接区域。

上述技术方案的工作原理和有益效果：连接区域的设置应当避让芯片区域和引脚区域，优先选择对芯片区域的热应力影响最小的区域为连接区域。

在一个实施例中，所述板体为金属板5，所述连接体设置在金属板5的下方且位于金属板5的边角处。

上述技术方案的工作原理和有益效果：金属板5的材料选择弹性模量较大的结构钢，结构钢材料中以常见的冷轧钢为例，弹性模量为180GPa，密度为

、抗拉强度300~600MPa、弹性模量190GPa、比热容0.42KJ/ (kg·K)、伸长率16%~23%、热膨胀系数

；

金属板5的形状为矩形，连接体设置在金属板5的四个边角处，而连接区域也对应连接体的位置进行设置；

在仿真中发现，金属板5的厚度越大，其能够减少的芯片2两端的热应力值幅度越大，但是受到封装结构整体的外形尺寸标准的限制，优选结构钢材料的金属板5的厚度为0.5mm，而金属板5的长度和宽度应满足将芯片区域和引脚区域进行覆盖，且不大于散热板1的尺寸；

金属板5的尺寸确定好后，在仿真软件中进行热应力分析，如图6所示为未安装金属板5的封装结构的热应力分布情况，图6中显示，芯片2端部承受的最大热应力值为1142.9MPa；如图7-图9所示，为安装金属板5后的封装结构的热应力分布情况，图中示出，最大热应力出现在两个位置处，一个是金属板5与四个连接体连接的根部，另一个是在芯片2的两端，芯片2两端承受的最大热应力值为950.25MPa，相比于现有技术，芯片2端部承受的热应力值降低20%左右；

可见，通过仿真分析，安装金属板5的封装结构能够有效降低芯片2端部的热应力值，本实施例中采用的封装结构的使用稳定性提升，降低分层情况出现的概率，提升封装可靠性，且成本较低。

在一个实施例中，所述连接体包括：连接腿6和连接脚7，所述连接腿6的一端与金属板5的边角处连接，其另一端与连接脚7连接；

所述散热板1上的连接区域与连接脚7相对应，所述连接区域处设有与连接脚7连接的凹槽110。

上述技术方案的工作原理和有益效果：在此实施例中，连接腿6和连接脚7均采用与金属板5相同材质的结构钢，且与金属板5一体成型。

进一步地，为了保证封装时的便捷性，连接脚7与散热板1上的凹槽110优选为卡接，第一种卡接方式如图3和图4所示，将凹槽110的尺寸设置为与连接脚7的尺寸相配合，使得连接脚7刚好插入至凹槽110内且不会脱出，无需使用胶水粘结，安装方便。

在一个实施例中，所述板体为碳纤维复合材料板8，所述连接体为支撑块9，所述散热板1上用于安装支撑块9的连接区域设于散热板1的中心处，所述支撑块9的顶面和底面分别与碳纤维复合材料板8和散热板1连接。

进一步地，支撑块9与碳纤维复合材料板8和散热板1的第一种连接方式如图10所示：支撑块9的顶面和底面通过粘结层14分别与碳纤维复合材料板8和散热板1连接，粘结层14为胶水。

上述技术方案的工作原理和有益效果：与上一实施例不同的是，板体选用碳纤维复合材料板8，其具有比结构钢更高的弹性模量，以及更小的热膨胀系数，其能够更大幅度的降低芯片2端部的热应力值；支撑块9设于散热板1的中心处，且支撑块9沿着散热板1的宽度方向延伸，这是由于在封装结构中心垂直方向的热应力基本很小，而选用的材料对芯片区域的热应力影响不大，因此，在碳纤维复合材料板8和散热板1之间的支撑块9材料选用成本较低的结构钢；

在散热板1和碳纤维复合材料板8之间采用支撑块9进行支撑，且支撑块9的顶面和底面采用胶水分别与两者连接；

在仿真分析中，碳纤维复合材料板8选择东丽公司的多种型号不同厚度的碳纤维复合材料进行仿真；

其中，如图14和图15所示，M40J型号，0.3mm厚度的碳纤维复合材料板8，芯片2受到的最大热应力值为776.03MPa，与现有技术相比能降低30%左右；

如图13所示，M40J型号，0.35mm厚度的碳纤维复合材料板8，芯片2受到的最大热应力值为3.0634KPa，与现有技术相比能够降低99%左右，效果十分显著，但成本相对较高；

如图16和图17所示，T300J型号，0.5mm厚度的碳纤维复合材料板8，芯片2受到的最大热应力值为765.25MPa，与现有技术相比能够降低33%左右，成本最低；

如图18和图19所示，T800H型号，0.5mm厚度的碳纤维复合材料板8，芯片2受到的最大热应力值为725.11MPa，与现有技术相比能降低36.6%左右；

可根据产品本身的需求和对成本的预算而选择合适型号的碳纤维复合材料板8；

T300J型号的碳纤维复合材料，其弹性模量为230GPa，T800H型号的碳纤维复合材料，其弹性模量为294GPa，M40J型号的碳纤维复合材料，弹性模量在377Gpa；

碳纤维复合材料的密度为

，抗拉强度3000MPa，断裂伸长率1.5%、比热容0.7~0.9KJ/(kg·K)、热膨胀系数/>

、电阻0.00075~0.0015Ω·cm；

由上述可知，碳纤维复合材料板8的弹性模量要高于结构钢的弹性模量，密度以及强度包括热膨胀系数这些方面都具有优势，还具有耐高温、耐烧蚀、防水、耐辐射等特性，强度可以达到结构钢的四倍，而质量只有结构钢的五分之一，能够非常好的实现了产品轻量化，这非常符合芯片塑料封装对低重量的要求，因此本实施例在不降低塑料封装芯片低重量优势的同时又改善了塑料封装芯片的热应力问题。

在一个实施例中，所述板体上设有多个通孔10。

上述技术方案的工作原理和有益效果：在板体选用金属板5或者碳纤维复合材料板8时，均可在其上开设多个通孔10，用于增加板体与塑封材料（塑封体4）的结合力，更好的锁住塑封材料以抵挡其在温度变化后所造成的形变；并且，对于金属板5而言，开设的通孔10能够进一步降低金属板5的重量。

在一个实施例中，所述连接脚7的一侧面设有用于与凹槽110弹性抵接的弹性件710，且相对的另一侧面设有凸起720，所述凹槽110的侧面设有与凸起720对应的凹陷111；

所述连接脚7的一侧面设有安装槽701，所述安装槽701贯穿连接脚7的底面设置，所述安装槽701的两个相对的侧面设有卡槽702，所述弹性件710的两端设置在卡槽702内。

上述技术方案的工作原理和有益效果：由于板体用于锁住塑封材料以抵挡其在温度变化后所造成的形变，因此，板体会受到力的作用，因而需要保证板体和散热板1的连接稳定性，以更好的锁住塑封材料，进一步保证封装结构的稳定性；

基于此，在本实施例中，提供了连接脚7与凹槽110的第二种卡接方式，如图20-图27所示，在连接脚7的一侧面设置弹性件710，将连接脚7插入至凹槽110时，将凸起720对应插入至凹陷111，凹陷111贯穿凹槽110的顶面，而同时弹性件710受压后对凹槽110的一侧面形成弹性抵接作用，从而增加凹槽110与连接脚7之间的竖向滑动摩擦力，使得连接脚7稳定的卡接在凹槽110内；

弹性件710可以为V形或者U形的簧片，簧片的两端可从连接脚7的底部对应插入至两个卡槽702中，通过卡槽702限制弹性件710的运动，如此方便连接脚7的插入；

为了防止连接脚7在插入过程中，由于弹性件710的弹力使得连接脚7从凹槽110中斜着滑出，采用凸起720和凹陷111进行限位，保证两者连接的稳固性和方便性。

在一个实施例中，所述弹性件710包括：两个固定部711和至少一个抵接部712，所述抵接部712设置在两个固定部711之间，所述固定部711设置在卡槽702内，所述抵接部712凸出连接脚7的侧面设置。

上述技术方案的工作原理和有益效果：弹性件710的两个固定部711用于与卡槽702连接，抵接部712的数量至少为一个，其为弹性件710向外凸出的部分，是与凹槽110侧面抵接的主要部分，抵接部712的数量越多，则弹性件710与凹槽110侧面接触的点越多，则连接越紧固，具体可依据需要进行设置；

如图25所示，抵接部712的数量为一个，则其与凹槽110内侧面接触的点为一个；如图27所示，抵接部712的数量为两个，则其与凹槽110内侧面接触的点为两个。

在一个实施例中，所述散热板1上的连接区域处设有第一连接槽120，所述第一连接槽120与支撑块9的底面之间形成第一腔11，所述支撑块9的顶面设有第二连接槽910，所述第二连接槽910与碳纤维复合材料板8的底面之间形成第二腔12，所述支撑块9上设有两个用于连通第一腔11和第二腔12的连接孔920，所述第一腔11、第二腔12以及两个连接孔920内填充有胶水。

上述技术方案的工作原理和有益效果：本实施例中，也是基于板体用于锁住塑封材料以抵挡其在温度变化后所造成的形变，而板体会受到力的作用，这一问题提出的针对板体为碳纤维复合材料板8时的技术方案；

本实施例为支撑块9与碳纤维复合材料板8和散热板1的第二种连接方式，如图28-图29所示，在进行胶水粘结时，可先将支撑块9对应放置在散热板1的第一连接槽120上，从而形成第一腔11，然后向其中一个连接孔920内通入胶水，则胶水会由一个连接孔920流入至第一腔11内，当第一腔11内的胶水充满后，胶水会从另一个连接孔920流至第二连接槽910内，当胶水充满第二连接槽910时，停止胶水的注入，此时再将碳纤维复合材料板8放置在支撑块9的上方，使得碳纤维复合材料板8与胶水进行结合，为了增加两者的结合性，碳纤维复合材料板8与胶水接触的表面可设置为粗糙面，或者设置有向下凸出的毛刺等凸出部，增加其与胶水的结合能力；

如此，通过第一腔11内的胶水以及两个连接孔920的胶水，能够增加胶水与支撑块9和散热板1的粘接面积；通过第二腔12内的胶水、两个连接孔920内的胶水以及碳纤维复合材料板8底面的粗糙面或毛刺等凸出部，能够增加胶水与支撑块9和碳纤维复合材料板8的粘接面积，从而保证碳纤维复合材料板8和散热板1的连接稳定性，以更好的锁住塑封材料，板体能够更好的承受塑封材料变形所产生的作用力，进一步保证封装结构的稳定性；并且，通过连接孔920进行胶水的注入，能够防止胶水溢出，提升粘接的便利性。

在一个实施例中，一种改善大功率GaN芯片塑料封装热应力的方法，用于形成上述任一项所述的改善大功率GaN芯片塑料封装热应力的封装结构，包括：

S100、依据塑封体4的预设厚度确定板体与散热板1之间的距离以及板体的厚度；

S200、依据散热板1上的芯片区域以及引脚区域的位置确定板体的长度和宽度，其中，板体覆盖芯片区域和引脚区域，且板体的尺寸不大于散热板1的尺寸；

S300、建立封装结构的三维模型并通过仿真软件进行热应力分析，确定满足芯片2的热应力要求的板体材料。

上述技术方案的工作原理和有益效果：塑封体4的预设厚度即为形成的封装结构的整体厚度，本发明依据封装结构的预设尺寸对板体的尺寸进行确定，并建立封装结构的三维模型，然后通过仿真软件（ANSYS）进行热应力分析，具体分析结果在前述多个实施例中已经详细阐明，此处不再赘述，通过分析结果可知不同的板体材料对芯片2受到的热应力值的大小有所差异，可以依据需求选择板体；

本发明通过设计板体在封装结构中的位置，以及选择合适弹性模量和热膨胀系数的板体，改善了常规大功率高散热需求的GaN芯片塑料封装由于封装结构各组合材料热膨胀系数不匹配引起的分层问题，大大降低了GaN芯片两端的热应力，保证了器件使用的稳定性。

本发明除了以上所述涉及部分，其他除引线框架外的其他封装类型，只要采用此思路或方案的设计应当都属于专利保护范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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，仅是为了便于描述本发明和简化描述，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发明的限制。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，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，也可以是电连接或彼此可通讯；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，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节与这里示出与描述的图例。

Claims (10)

1.一种改善大功率GaN芯片塑料封装热应力的封装结构，其特征在于，包括：散热板（1）和板体，所述散热板（1）上设有芯片（2）和引脚（3），所述芯片（2）和引脚（3）的上方间隔设有板体，所述板体通过连接体与散热板（1）连接，所述散热板（1）、板体、芯片（2）以及引脚（3）的部分表面通过塑封体（4）封装。

2.根据权利要求1所述的改善大功率GaN芯片塑料封装热应力的封装结构，其特征在于，所述散热板（1）上设有用于安装芯片（2）的芯片区域、用于安装引脚（3）的引脚区域以及用于安装连接体的连接区域。

3.根据权利要求2所述的改善大功率GaN芯片塑料封装热应力的封装结构，其特征在于，所述板体为金属板（5），所述连接体设置在金属板（5）的下方且位于金属板（5）的边角处。

4.根据权利要求3所述的改善大功率GaN芯片塑料封装热应力的封装结构，其特征在于，所述连接体包括：连接腿（6）和连接脚（7），所述连接腿（6）的一端与金属板（5）的边角处连接，其另一端与连接脚（7）连接；

所述散热板（1）上的连接区域与连接脚（7）相对应，所述连接区域处设有与连接脚（7）连接的凹槽（110）。

5.根据权利要求2所述的改善大功率GaN芯片塑料封装热应力的封装结构，其特征在于，所述板体为碳纤维复合材料板（8），所述连接体为支撑块（9），所述散热板（1）上用于安装支撑块（9）的连接区域设于散热板（1）的中心处，所述支撑块（9）的顶面和底面分别与碳纤维复合材料板（8）和散热板（1）连接。

6.根据权利要求1所述的改善大功率GaN芯片塑料封装热应力的封装结构，其特征在于，所述板体上设有多个通孔（10）。

7.根据权利要求4所述的改善大功率GaN芯片塑料封装热应力的封装结构，其特征在于，所述连接脚（7）的一侧面设有用于与凹槽（110）弹性抵接的弹性件（710），且相对的另一侧面设有凸起（720），所述凹槽（110）的侧面设有与凸起（720）对应的凹陷（111）；

所述连接脚（7）的一侧面设有安装槽（701），所述安装槽（701）贯穿连接脚（7）的底面设置，所述安装槽（701）的两个相对的侧面设有卡槽（702），所述弹性件（710）的两端设置在卡槽（702）内。

8.根据权利要求7所述的改善大功率GaN芯片塑料封装热应力的封装结构，其特征在于，所述弹性件（710）包括：两个固定部（711）和至少一个抵接部（712），所述抵接部（712）设置在两个固定部（711）之间，所述固定部（711）设置在卡槽（702）内，所述抵接部（712）凸出连接脚（7）的侧面设置。

9.根据权利要求5所述的改善大功率GaN芯片塑料封装热应力的封装结构，其特征在于，所述散热板（1）上的连接区域处设有第一连接槽（120），所述第一连接槽（120）与支撑块（9）的底面之间形成第一腔（11），所述支撑块（9）的顶面设有第二连接槽（910），所述第二连接槽（910）与碳纤维复合材料板（8）的底面之间形成第二腔（12），所述支撑块（9）上设有两个用于连通第一腔（11）和第二腔（12）的连接孔（920），所述第一腔（11）、第二腔（12）以及两个连接孔（920）内填充有胶水。

10.一种改善大功率GaN芯片塑料封装热应力的方法，用于形成权利要求1-9任一项所述的改善大功率GaN芯片塑料封装热应力的封装结构，其特征在于，包括：

S100、依据塑封体（4）的预设厚度确定板体与散热板（1）之间的距离以及板体的厚度；

S200、依据散热板（1）上的芯片区域以及引脚区域的位置确定板体的长度和宽度，其中，板体覆盖芯片区域和引脚区域，且板体的尺寸不大于散热板（1）的尺寸；

S300、建立封装结构的三维模型并通过仿真软件进行热应力分析，确定满足芯片（2）的热应力要求的板体材料。

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