CN116403978A - 一种半导体封装结构及封装方法 - Google Patents

一种半导体封装结构及封装方法 Download PDF

Info

Publication number
CN116403978A
CN116403978A CN202310381761.5A CN202310381761A CN116403978A CN 116403978 A CN116403978 A CN 116403978A CN 202310381761 A CN202310381761 A CN 202310381761A CN 116403978 A CN116403978 A CN 116403978A
Authority
CN
China
Prior art keywords
locking mechanism
packaging
heat
heat dissipating
groove
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202310381761.5A
Other languages
English (en)
Other versions
CN116403978B (zh
Inventor
艾育林
石海忠
朱锦辉
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Jiangxi Wannianxin Microelectronics Co Ltd
Original Assignee
Jiangxi Wannianxin Microelectronics Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Jiangxi Wannianxin Microelectronics Co Ltd filed Critical Jiangxi Wannianxin Microelectronics Co Ltd
Priority to CN202310381761.5A priority Critical patent/CN116403978B/zh
Publication of CN116403978A publication Critical patent/CN116403978A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN116403978B publication Critical patent/CN116403978B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/34Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements
    • H01L23/36Selection of materials, or shaping, to facilitate cooling or heating, e.g. heatsinks
    • H01L23/367Cooling facilitated by shape of device
    • H01L23/3672Foil-like cooling fins or heat sinks
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/50Assembly of semiconductor devices using processes or apparatus not provided for in a single one of the subgroups H01L21/06 - H01L21/326, e.g. sealing of a cap to a base of a container
    • H01L21/56Encapsulations, e.g. encapsulation layers, coatings
    • H01L21/565Moulds
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/28Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection
    • H01L23/29Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection characterised by the material, e.g. carbon
    • H01L23/293Organic, e.g. plastic
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/28Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection
    • H01L23/31Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection characterised by the arrangement or shape
    • H01L23/3107Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection characterised by the arrangement or shape the device being completely enclosed

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Structures Or Materials For Encapsulating Or Coating Semiconductor Devices Or Solid State Devices (AREA)

Abstract

本发明公开了一种半导体封装结构,包括封装基底和与所述封装基底焊接合片的散热装置;所述封装基底包括封装基板、封装框架和焊接材料,所述散热装置包括与所述封装基底接触的接触面和远离所述封装基底的散热面;所述散热装置的侧边设置有至少一个锁定机构,所述塑封料通过所述锁定机构将所述封装基底与散热装置锁定封装为所述半导体封装结构。本发明基于锁定结构,使塑封料和锁定结构在结合后具有双向锁定散热装置的作用,还能使锁定结构中的塑封料与散热装置上下面的塑封料融合在一起,从而增加塑封料锁定散热装置的面积和体积,实现了提高塑封料与散热装置结合强度的效果,保障了半导体封装结构的产品可靠性。

Description

一种半导体封装结构及封装方法
技术领域
本发明涉及半导体封装技术领域,特别涉及一种半导体封装结构及封装方法。
背景技术
在半导体封装工艺过程中,通常是将散热装置通过焊接材料与基板、框架焊接后进行塑封作业,例如将功率模块或功率器件中的框架与散热装置通过焊接材料与基板焊接后进行塑封作业。但是由于塑封后散热装置与塑封料在模块两侧安装区域Z方向结合的面积和体积比较小,因此导致散热装置正面与塑封料结合的角落处结合力非常薄弱,容易产生应力集中点。并且,在可靠性试验或应用环境中受到内应力或外部冲击力时容易从功率模块或功率器件的安装区直角应力集中点处产生塑封体裂纹,进而导致功率模块或功率器件的可靠性下降。
现有功率模块封装中还会将散热装置的正面向下预置一个弧度值(如:0.15~0.50mm,具体弧度值根据散热装置材质、结构及所用框架、基板、焊接材料、回流条件等诸多因素有关),虽然这种方式能够在与框架、基板高温焊接后使散热装置的弧度值有所降低,但是散热装置仍然存在一定的弧度值(如:0.05~0.20mm,具体弧度值由封装结构、材料和工艺决定),而具有弧度的散热装置在塑封过程中会被塑封模具强行压平,但在塑封后散热装置则会出现部分弧度的回弹(具体回弹的弧度值由封装结构和塑封料的粘结强度等决定),如此便会造成塑封体内部的内应力增加,而如果塑封料粘结力不足或锁定散热装置的强度不足,那么便可能造成塑封体内部产生分层,或者是在功率模块两侧安装区的直角应力集中点产生裂纹,最终导致产品质量较低。
发明内容
本发明实施例提供了一种半导体封装结构及封装方法,旨在增强塑封料与散热装置的结合强度,提高封装结构的产品可靠性。
本发明实施例提供了一种半导体封装结构,包括封装基底和与所述封装基底焊接合片的散热装置;所述封装基底包括封装基板、封装框架和焊接材料,所述散热装置包括与所述封装基底接触的接触面和远离所述封装基底的散热面;
所述散热装置的侧边设置有至少一个锁定机构,所述塑封料通过所述锁定机构将所述封装基底与散热装置锁定封装为所述半导体封装结构。
进一步的,所述散热装置包括三层由上至下依次设置的散热板,三层所述散热板由下至上依次为下散热板、中散热板和上散热板,其中,所述下散热板具有所述接触面,所述上散热板具有所述散热面。
进一步的,所述锁定机构包括第一锁定机构、第二锁定机构、第三锁定机构和第四锁定机构中的任意一种或多种,且每一种锁定机构至少设置有一个。
进一步的,所述第一锁定机构为第一复式U槽锁定机构,所述第一复式U槽锁定机构包括连贯开设于所述上散热板侧边的第一上U槽、开设于所述中散热板侧边的第一中U槽和开设于所述下散热板侧边的第一下U槽;
所述第一上U槽和第一下U槽的宽度均大于所述第一中U槽的宽度,所述第一上U槽和第一下U槽的深度均大于所述第一中U槽的深度。
进一步的,所述第二锁定机构为第二复式U槽锁定机构,所述第二复式U槽锁定机构包括连贯开设于所述上散热板侧边的第二上U槽、开设于所述中散热板侧边的第二中U槽和开设于所述下散热板上的第二下U槽;
所述第二上U槽与所述第二中U槽宽度相同、深度不同,所述第二下U槽的宽度和深度均大于所述第二上U槽与所述第二中U槽的宽度和深度。
进一步的,所述第三锁定机构为T形锁定机构,所述T形锁定机构包括设置于所述散热装置侧边的第一锁定块,且所述第一锁定块在所述中散热板的位置上沿所述中散热板侧边向两侧延伸设置,以在所述第一锁定块两侧分别形成T形状。
进一步的,所述第四锁定机构为半舌形锁定机构,所述半舌形锁定机构包括凸出设置于所述中散热板侧边的第二锁定块。
进一步的,所述封装基底上设置有多个安装区域,每一所述安装区域设置有多个塑封台阶,多个塑封台阶的截面积从下至上依次减小,且每一所述塑封台阶具有预置的拔模斜度。
本发明实施例还提供了一种半导体封装方法,适用于如上任一项所述的半导体封装结构,包括:
对散热装置和封装基底进行焊接合片处理;所述封装基底包括封装基板、封装框架和焊接材料;
采用定制校平装置对所述散热装置两侧的安装区域进行施力校平,并在施力校平过程中追加防止氧化的保护气体;或者
利用机械手将焊接合片后的散热装置放置于塑封模具的型腔中,并利用所述塑封模具的型腔对所述散热装置进行预压,以及在预压过程中追加防止氧化的保护气体;
将塑封料经由塑封模具的注胶口注入至型腔中,并逐渐将所述型腔以及所述散热装置上的锁定机构填充完毕;
对填充的塑封料继续施加注塑压力,以使塑封料与所述锁定机构形成结合力;在塑封料形成塑封体后,开模后取出处于半成品状态的塑封体,并按照预设时间对所述塑封体在烘箱中进行烘烤后取出。
进一步的,所述对填充的塑封料继续施加注塑压力,以使塑封料与所述锁定机构形成结合力步骤之后,包括:
对填充的塑封料追加保压时间,以使塑封料内部进行充分的化学反应充分,提高塑封体强度;
对所述散热装置两侧的安装区域继续施加合模压力。
与现有封装技术相比,在本发明实施例所提供的半导体封装结构中,对散热装置设置锁定结构,使塑封料和锁定结构在结合后不仅具有双向锁定散热装置的作用,还能使所有锁定结构中的塑封料与散热装置上下面的塑封料直接融合在一起,从而增加塑封料锁定散热装置的面积和体积,最终实现了增强塑封料双向锁定散热装置的结合强度的效果,达到半导体封装结构具有更高强度和可靠性的目的,避免产品出现分层或塑封体裂纹等质量问题,从而提升产品合格率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例技术方案,下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图是本发明的一些实施例,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的附图。
图1为本发明实施例提供的一种半导体封装结构的结构示意图;
图2为本发明实施例提供的一种半导体封装结构中散热装置的结构示意图;
图3为本发明实施例提供的一种半导体封装结构中散热装置另一角度的结构示意图;
图4为本发明实施例提供的一种半导体封装结构中第一锁定机构的结构示意图;
图5为本发明实施例提供的一种半导体封装结构中第二锁定机构的结构示意图;
图6为本发明实施例提供的一种半导体封装结构中第三锁定机构的结构示意图;
图7为本发明实施例提供的一种半导体封装结构中第四锁定机构的结构示意图;
图8为本发明实施例提供的一种半导体封装结构中封装基底的结构示意图;
图9为本发明实施例提供的一种半导体封装方法的流程示意图。
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它实施例,都属于本发明保护的范围。
应当理解,当在本说明书和所附权利要求书中使用时,术语“包括”和“包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在,但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。
还应当理解,在此本发明说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本发明。如在本发明说明书和所附权利要求书中所使用的那样,除非上下文清楚地指明其它情况,否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。
还应当进一步理解,在本发明说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合,并且包括这些组合。
下面请参见图1~图3,本发明实施例提供了一种半导体封装结构,包括封装基底1和与所述封装基底1焊接合片的散热装置2;所述封装基底1包括封装基板、封装框架和焊接材料,所述散热装置2包括与所述封装基底1接触的接触面21和远离所述封装基底1的散热面22;
所述散热装置2的侧边设置有至少一个锁定机构23,所述塑封料通过所述锁定机构23将所述封装基底1与散热装置2锁定封装为所述半导体封装结构。
本实施例中,所述半导体封装结构包括封装基底1和散热装置2,所述封装基底1与散热装置2作焊接合片处理,即所述封装基底1与散热装置2通过焊接形成一体,并且所述散热装置2的侧边设置有所述锁定机构23,在进行塑封时,塑封料会通过该锁定机构23对散热装置2进行锁定塑封。
与现有封装技术相比,在本实施例所提供的半导体封装结构中,对散热装置2设置锁定结构,使塑封料和锁定结构在结合后不仅具有双向锁定散热装置2的作用,还能使所有锁定结构中的塑封料与散热装置2上下面的塑封料直接融合在一起,从而增加塑封料锁定散热装置2的面积和体积,最终实现了增强塑封料双向锁定散热装置2的结合强度的效果,达到半导体封装结构具有更高强度和可靠性的目的,避免产品出现分层或塑封体裂纹等质量问题,从而提升产品合格率。
可以理解的是,所述封装基底1除了包括封装基板、框架、焊接材料之外,还可以包括封装结构的芯片等等,同时,所述的封装基底1由于包括多种结构,因此其材质可以为陶瓷、金属等等。还需说明的是,本实施例所提供的半导体封装结构特别适用于包含散热装置2的各种类型模块,例如包含散热装置2的功率模块或者是功率器件等等。
在具体实施例中,所述散热装置2包括三层由上至下依次设置的散热板,三层所述散热板由下至上依次为下散热板、中散热板和上散热板,其中,所述下散热板具有所述接触面21,所述上散热板具有所述散热面22。
此外,所述锁定机构23包括第一锁定机构231、第二锁定机构232、第三锁定机构233和第四锁定机构234中的任意一种或多种,且每一种锁定机构23至少设置有一个。
在不同的实施例中,所述散热装置2可以包括更多的散热板或者是更少的散热板,所述锁定机构23同样可以是相同类型的锁定机构23或者是不同类型的锁定机构23,例如第一锁定机构231、第二锁定机构232、第三锁定机构233和第四锁定机构234,且各锁定机构23(即第一锁定机构231、第二锁定机构232、第三锁定机构233和第四锁定机构234)的数量可以是一个也可以是多个。换句话说,所述散热装置2上的锁定机构23的数量至少为一个,锁定机构23的类型可以相同或者不同,当类型不同时,可以采用两种类型、三种类型或者四种类型又或者更多类型的锁定机构23,并且采用不同类型锁定机构23时,各类型锁定机构23的数量分别至少为一个。当然,锁定机构23的数量越多,锁定封装的效果也会越好。
具体的,所述第一锁定机构231为第一复式U槽锁定机构,所述第一复式U槽锁定机构包括连贯开设于所述上散热板侧边的第一上U槽2311、开设于所述中散热板侧边的第一中U槽2312和开设于所述下散热板侧边的第一下U槽2313;
所述第一上U槽2311和第一下U槽2313的宽度均大于所述第一中U槽2312的宽度,所述第一上U槽2311和第一下U槽2313的深度均大于所述第一中U槽2312的深度。
结合图4可见,所述第一复式U槽锁定机构包括上、中、下三个大小不同的U槽,且第一中U槽2312的宽度、深度均小于第一上U槽2311和第一下U槽2313的宽度、深度,如此可以使塑封料在填充所述第一复式U槽锁定机构时,能够对散热装置2进行双向锁定,从而提高锁定塑封效果。本实施例所设置的第一复式U槽锁定机构在塑封料填充后能够在上、下两个方向对散热装置2进行锁定,因此能够限定散热装置2在X/Y/Z三维方向上的偏移,同时塑封料通过中间U槽(即所述第一中U槽2312)达到上下贯通,从而达到塑封体在散热装置2上下表面之间形成加强筋的效果,进而使塑封料锁定散热装置2的面积和体积更大,提高塑封体锁定强度。特别的,所述第一锁定机构231设置于散热装置2侧边的四角位置。
具体的,所述第二锁定机构232为第二复式U槽锁定机构,所述第二复式U槽锁定机构包括连贯开设于所述上散热板侧边的第二上U槽2321、开设于所述中散热板侧边的第二中U槽2322和开设于所述下散热板上的第二下U槽2323;
所述第二上U槽2321与所述第二中U槽2322宽度相同、深度不同,所述第二下U槽2323的宽度和深度均大于所述第二上U槽2321与所述第二中U槽2322的宽度和深度。
结合图5可见,所述第二复式U槽锁定机构同样包括上、中、下三个大小不同的U槽,不过与第一复式U槽锁定机构不同的是,第二复式U槽锁定机构中的第二下U槽2323的宽度和深度在第二复式U槽锁定机构的三个U槽中均是最大,同时,所述的第二上U槽2321和第二中U槽2322的宽度相同、但深度不同。在这里,所述散热装置2的正面设置有塑封体连筋,当塑封料填充第二复式U槽锁定机构后,能够与散热装置2正面的两条塑封体连筋相融合,并且第二复式U槽锁定机构同样能够起到双向锁定散热装置2的作用。
所述第二复式U槽锁定机构与第一复式U槽锁定机构均包含有三个U槽,如此与一个U槽相比,三个U槽能够具有较高的锁定强度,并且还能够起到限制散热装置2在X/Y/Z方向上的偏移,尤其是加强了Z方向的锁定强度,加强了Z方向的偏移限制,从而提高模块整体的可靠性。此外,之所以设置第二上U槽2321的尺寸(宽度和深度)均小于第二下U槽2323的尺寸,是考虑到使第二上U槽2321与散热装置2正面的两个塑封料连筋宽度相适配。
具体的,所述第三锁定机构233为T形锁定机构,所述T形锁定机构包括设置于所述散热装置2侧边的第一锁定块2331,且所述第一锁定块2331在所述中散热板的位置上沿所述中散热板侧边向两侧延伸设置,以在所述第一锁定块2331两侧分别形成T形状。
结合图6可见,所述第三锁定机构233为T形状,其是在散热装置2的侧边纵向伸出T形形成上下两个不同的台阶面,本实施例考虑到散热装置2的侧面空间较小因此设置较小尺寸的T形锁定结构,且因T形上下表面设置有台阶,故塑封料填充后在Z方向的上下两个方向都能够达到限制散热装置2偏移的效果,即T形锁定机构同样具有双向锁定作用。
具体的,所述第四锁定机构234为半舌形锁定机构,所述半舌形锁定机构包括凸出设置于所述中散热板侧边的第二锁定块2341。
结合图7可见,半舌形锁定结构由凸出部分形成两个不同的台阶面,在塑封料填充半舌形锁定结构后同样具有双向锁定作用。
综上所述,本实施例所述的锁定机构23具体包括了第一复式U槽锁定机构、第二复式U槽锁定机构、T形锁定机构和半舌形锁定机构,在具体应用场景中,所述第一复式U槽锁定机构设置于散热装置2的对侧,且每一侧均设置有两个,即共四个第一复式U槽锁定机构;所述第二复式U槽锁定机构与第一复式U槽锁定机构设置于相同的两侧,且每一侧均为两个;所述T形锁定机构设置于第一复式U槽锁定机构的相邻两侧,且每一侧均为两个;所述半舌形锁定机构设置于侧边四角。
需要说明的是,在其它实施例中,所述锁定机构23也可以是其它形状,例如半圆形、梯形、锥形等近似形状的锁定结构;同时,所述锁定结构可以设置双向锁定结构,也可以设置单向锁定结构;所述锁定结构可以在散热装置2的四周同时配置,也可以两侧配置,又或者是单侧配置;上述的四种锁定结构可以采用其中一种,也可以同时采用两种或两种以上锁定结构。另外,所述的锁定结构可以采用机加工、锻压、浇注、化学腐蚀等任意一种生产方式中实现,也可以采用其中两种或两种以上生产方式组合实现;还有,所述的锁定结构可以应用在针座散热装置2上,也可以应用在平板散热装置2上,又或者是其它散热装置2上。
在一具体实施例中,所述封装基底1上设置有多个(例如2个)安装区域11,每一所述安装区域11设置有多个塑封台阶111,多个塑封台阶111的截面积从下至上依次减小,且每一所述塑封台阶111具有预置的拔模斜度。
本实施例对封装基底1两侧的安装区域11进行改进,如图8所示,在安装区域11的直角区追加塑封体小台阶,其侧面采用12°以上拔模斜度,底部与散热装置2表面接触区采用R0.60mm以上圆弧,安装区其它塑封体侧面采用6°以上拔模斜度,如此可降低塑封脱模的阻力及脱模过程中对塑封料与散热装置2之间结合力的损伤,进一步提高产品质量和可靠性。
在一实施例中,以功率模块为例,将采用本实施例所提供的具有锁定机构23的散热装置2与现有散热装置进行塑封体裂纹评估对比,对比结果如表1所示:
Figure BDA0004172566130000091
表1
注:F/S=Fail(失效数)/S(样本数);温度冲击的高低温转换时间比温度循环更快,试验条件更严厉。
结合表1可见,现有散热装置所对应的功率模块在经过可靠性试验后两侧安装区的直角处出现外观裂纹(现有散热装置2),而本实施例提供的散热装置2所对应的功率模块在经过可靠性试验后外观没有出现裂纹。
如图9所示,本发明实施例还提供了一种半导体封装方法,适用于如上任一项所述的半导体封装结构,具体包括:步骤S901~S905。
S901、对散热装置2和封装基底1进行焊接合片处理;所述封装基底包括封装基板、封装框架和焊接材料;
S902、采用定制校平装置对所述散热装置2两侧的安装区域进行施力校平,并在施力校平过程中追加防止氧化的保护气体;或者
S903、利用机械手将焊接合片后的散热装置2放置于塑封模具的型腔中,并利用所述塑封模具的型腔对所述散热装置进行预压,以及在预压过程中追加防止氧化的保护气体;
S904、将塑封料经由塑封模具的注胶口注入至型腔中,并逐渐将所述型腔以及所述散热装置2上的锁定机构23填充完毕;
S905、对填充的塑封料继续施加注塑压力,以使塑封料与所述锁定机构形成结合力;在塑封料形成塑封体后,开模后取出处于半成品状态的塑封体,并按照预设时间对所述塑封体在烘箱中进行烘烤后取出。
本实施例在经过焊接合片工序后,以及在塑封前采用定制校平装置对散热装置2两侧安装区域(可以理解为非锁定机构23区域或者是其它与封装基底1未接触的区域等)的正反两面施加一定的力,并保持一定时间,并且在校平过程中,将散热装置2处于175℃环境中(跟塑封模具温度一致或接近)。优选的,在校平过程中,追加防止氧化的保护气体,从而使焊接后的散热装置2两侧弧度值趋向于零;在这里,还可以通过机械手将合片后的散热装置2放入塑封模具的型腔中,通过塑封模具的型腔对所述散热装置2两侧的安装区域进行预压,在预压过程中,追加防止氧化的保护气体。
此后,将散热装置2由全自动或半自动方式机械手放入塑封模具的型腔中,并通过模具上下型腔对散热装置2先进行整体预压,此处预压时长至少为60秒。然后将高温融化后的塑封料(例如树脂)通过塑封模具的注胶口注入型腔中,逐渐将塑封模具中的型腔、锁定机构23(例如第一复式U槽锁定机构、第二复式U槽锁定机构、T形锁定机构和半舌形锁定机构)全部填满,随后通过塑封系统或者压机等装置继续对熔融的塑封料(树脂)施加一定的注塑压力,并设置保压时间及加长保压50~150秒,以使塑封料(树脂)在高温下进行化学反应,同时与所有锁定结构的台阶面形成比较强的结合力。待塑封料形成高强度的塑封体(即所述封装结构)后,打开塑封模具,并将产品取出后放入175℃烘箱中继续烘烤6~12小时,如此可以使塑封体内部的化学物质再次进行充分的化学反应,从而形成与锁定结构之间具有更强结合力的塑封体。
在一具体实施例中,所述对填充的塑封料继续施加注塑压力,以使塑封料与所述锁定机构23形成结合力步骤之后,包括:
对填充的塑封料追加较长的保压时间,让塑封料内部化学反应更充分,塑封体强度更可靠,同时对所述散热装置2两侧的安装区域继续施加合模压力,让散热装置更趋向平整,回弹更小,塑封体内部内应力更小。
本实施例在塑封系统或压机在塑封填充、保压时间结束后,再次追加50~150秒的保压时间,即通过塑封模具的上下型腔继续对散热装置2的两侧安装区域11施加一定的合模压力,以当塑封模具开模后,散热装置2整体回弹后的弧度值比较小(例如回弹弧度值最大不超过0.080mm)。本实施例通过塑封前的校平或预压、塑封后加长保压时间,使塑封体内部各材料之间逐渐达到平衡的内应力和形变,从而让散热装置2达到最小的变形,减小内应力对塑封料的拉扯力,从而提高产品质量和可靠性。
由于方法部分的实施例与装置部分的实施例相互对应,因此方法部分的实施例请参见装置部分的实施例的描述,这里暂不赘述。
说明书中各个实施例采用递进的方式描述,每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处,各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的系统而言,由于其与实施例公开的方法相对应,所以描述的比较简单,相关之处参见方法部分说明即可。应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本申请原理的前提下,还可以对本申请进行若干改进和修饰,这些改进和修饰也落入本申请权利要求的保护范围内。
还需要说明的是,在本说明书中,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。在没有更多限制的状况下,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。

Claims (10)

1.一种半导体封装结构,其特征在于,包括封装基底和与所述封装基底焊接合片的散热装置;所述封装基底包括封装基板、封装框架和焊接材料,所述散热装置包括与所述封装基底接触的接触面和远离所述封装基底的散热面;
所述散热装置的侧边设置有至少一个锁定机构,所述塑封料通过所述锁定机构将所述封装基底与散热装置锁定封装为所述半导体封装结构。
2.根据权利要求1所述的半导体封装结构,其特征在于,所述散热装置包括三层由上至下依次设置的散热板,三层所述散热板由下至上依次为下散热板、中散热板和上散热板,其中,所述下散热板具有所述接触面,所述上散热板具有所述散热面。
3.根据权利要求2所述的半导体封装结构,其特征在于,所述锁定机构包括第一锁定机构、第二锁定机构、第三锁定机构和第四锁定机构中的任意一种或多种,且每一种锁定机构至少设置有一个。
4.根据权利要求3所述的半导体封装结构,其特征在于,所述第一锁定机构为第一复式U槽锁定机构,所述第一复式U槽锁定机构包括连贯开设于所述上散热板侧边的第一上U槽、开设于所述中散热板侧边的第一中U槽和开设于所述下散热板侧边的第一下U槽;
所述第一上U槽和第一下U槽的宽度均大于所述第一中U槽的宽度,所述第一上U槽和第一下U槽的深度均大于所述第一中U槽的深度。
5.根据权利要求3所述的半导体封装结构,其特征在于,所述第二锁定机构为第二复式U槽锁定机构,所述第二复式U槽锁定机构包括连贯开设于所述上散热板侧边的第二上U槽、开设于所述中散热板侧边的第二中U槽和开设于所述下散热板上的第二下U槽;
所述第二上U槽与所述第二中U槽宽度相同、深度不同,所述第二下U槽的宽度和深度均大于所述第二上U槽与所述第二中U槽的宽度和深度。
6.根据权利要求3所述的半导体封装结构,其特征在于,所述第三锁定机构为T形锁定机构,所述T形锁定机构包括设置于所述散热装置侧边的第一锁定块,且所述第一锁定块在所述中散热板的位置上沿所述中散热板侧边向两侧延伸设置,以在所述第一锁定块两侧分别形成T形状。
7.根据权利要求3所述的半导体封装结构,其特征在于,所述第四锁定机构为半舌形锁定机构,所述半舌形锁定机构包括凸出设置于所述中散热板侧边的第二锁定块。
8.根据权利要求1所述的半导体封装结构,其特征在于,所述封装基底上设置有多个安装区域,每一所述安装区域设置有多个塑封台阶,多个塑封台阶的截面积从下至上依次减小,且每一所述塑封台阶具有预置的拔模斜度。
9.一种半导体封装方法,适用于如权利要求1~8任一项所述的半导体封装结构,其特征在于,包括:
对散热装置和封装基底进行焊接合片处理;所述封装基底包括封装基板、封装框架和焊接材料;
采用定制校平装置对所述散热装置两侧的安装区域进行施力校平,并在施力校平过程中追加防止氧化的保护气体;或者
利用机械手将焊接合片后的散热装置放置于塑封模具的型腔中,并利用所述塑封模具的型腔对所述散热装置进行预压,以及在预压过程中追加防止氧化的保护气体;
将塑封料经由塑封模具的注胶口注入至型腔中,并逐渐将所述型腔以及所述散热装置上的锁定机构填充完毕;
对填充的塑封料继续施加注塑压力,以使塑封料与所述锁定机构形成结合力;在塑封料形成塑封体后,开模后取出处于半成品状态的塑封体,并按照预设时间对所述塑封体在烘箱中进行烘烤后取出。
10.根据权利要求9所述的半导体封装方法,其特征在于,所述对填充的塑封料继续施加注塑压力,以使塑封料与所述锁定机构形成结合力步骤之后,包括:
对填充的塑封料追加保压时间,以使塑封料内部进行充分的化学反应充分,提高塑封体强度;
对所述散热装置两侧的安装区域继续施加合模压力。
CN202310381761.5A 2023-04-11 2023-04-11 一种半导体封装结构及封装方法 Active CN116403978B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202310381761.5A CN116403978B (zh) 2023-04-11 2023-04-11 一种半导体封装结构及封装方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202310381761.5A CN116403978B (zh) 2023-04-11 2023-04-11 一种半导体封装结构及封装方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN116403978A true CN116403978A (zh) 2023-07-07
CN116403978B CN116403978B (zh) 2024-02-06

Family

ID=87012008

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202310381761.5A Active CN116403978B (zh) 2023-04-11 2023-04-11 一种半导体封装结构及封装方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN116403978B (zh)

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5736785A (en) * 1996-12-20 1998-04-07 Industrial Technology Research Institute Semiconductor package for improving the capability of spreading heat
CN110349864A (zh) * 2019-07-24 2019-10-18 气派科技股份有限公司 一种芯片散热片的封装方法及芯片封装产品
US20200402883A1 (en) * 2019-06-18 2020-12-24 Samsung Electronics Co., Ltd. Semiconductor packages having heat spreader
CN114038812A (zh) * 2021-10-26 2022-02-11 广东汇芯半导体有限公司 半导体电路和半导体电路的制造方法
CN114823573A (zh) * 2022-06-24 2022-07-29 威海市泓淋电力技术股份有限公司 一种散热型封装结构及其形成方法
CN115230080A (zh) * 2022-06-24 2022-10-25 青岛歌尔微电子研究院有限公司 SIP拼版Mold模具及制作方法和使用方法
CN115831887A (zh) * 2022-08-15 2023-03-21 杰华特微电子股份有限公司 半导体封装结构及其制造方法

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5736785A (en) * 1996-12-20 1998-04-07 Industrial Technology Research Institute Semiconductor package for improving the capability of spreading heat
US20200402883A1 (en) * 2019-06-18 2020-12-24 Samsung Electronics Co., Ltd. Semiconductor packages having heat spreader
CN110349864A (zh) * 2019-07-24 2019-10-18 气派科技股份有限公司 一种芯片散热片的封装方法及芯片封装产品
CN114038812A (zh) * 2021-10-26 2022-02-11 广东汇芯半导体有限公司 半导体电路和半导体电路的制造方法
CN114823573A (zh) * 2022-06-24 2022-07-29 威海市泓淋电力技术股份有限公司 一种散热型封装结构及其形成方法
CN115230080A (zh) * 2022-06-24 2022-10-25 青岛歌尔微电子研究院有限公司 SIP拼版Mold模具及制作方法和使用方法
CN115831887A (zh) * 2022-08-15 2023-03-21 杰华特微电子股份有限公司 半导体封装结构及其制造方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN116403978B (zh) 2024-02-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US12025381B2 (en) Vapor chamber and manufacturing method thereof
US7447032B2 (en) Heat spreader module and method of manufacturing same
US20100255732A1 (en) Metal-resin compound member
US7849598B2 (en) Method for manufacturing an isothermal plate
CN106575639A (zh) 功率模块用基板的制造方法
CN101941072A (zh) 平板式热管的制造方法
US10269753B2 (en) Semiconductor device and manufacturing method of semiconductor device
TW201538915A (zh) 具有散熱鰭片的均溫板及其製法
JP2016111028A (ja) 半導体装置およびその製造方法
CN116403978B (zh) 一种半导体封装结构及封装方法
WO2019189329A1 (ja) ヒートシンク付き絶縁回路基板
WO2019179063A1 (zh) 一种解决塑封模流问题拓宽晶元宽度的塑封方法
JP2011199146A (ja) 電子部品の樹脂封止方法およびそれを用いて製造された電子部品封止成形品
CN106225538A (zh) 一种薄型化热传导装置制造方法
JP7238985B2 (ja) 半導体装置及び半導体装置の製造方法
JP2016012612A (ja) ヒートシンク付パワーモジュール用基板及びその製造方法、パワーモジュール
WO2020215249A1 (zh) 芯片互联装置、集成桥结构的基板及其制备方法
US20120114932A1 (en) Thermal conduction device and method for fabricating the same
KR101960784B1 (ko) 자동차용 배터리 냉각 장치 제조 방법
TW202023834A (zh) 貼合治具及貼合方法
JP2019160852A (ja) ヒートシンクの製造方法
JP3177101U (ja) 成形金型
JP5235630B2 (ja) モールド成形方法、モールド成形品の製造方法、スティフナ付き基板、およびモールド金型
CN211457778U (zh) 均温板
CN209454854U (zh) 门框部件、集成门框、侧围分总成和车辆

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant