CN117116872A - 一种半导体器件的封装结构及制作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及半导体封装技术领域，具体涉及一种半导体器件的封装结构及制作方法；包括底座、半导体芯片和散热单元，散热单元包括第一吸热板、第二吸热板、水箱、泵体、输送主管、分流管、换热管路、第一输送管和第一回流管，通过第一吸热板吸收半导体芯片工作时底部产生的热量，通过第二吸热板吸收半导体芯片工作时顶部产生的热量，启动半导体制冷片，对水箱内的水进行制冷，启动泵体，将水箱内的冷水分别输送至换热管路和蛇形换热槽内，使得冷水分别与第一吸热板和第二吸热板换热，从而使得第一吸热板和第二吸热板保持良好的散热效果，换热后的水，回流至水箱内，从而完成循环散热，对半导体芯片的散热效果更好。

Description

一种半导体器件的封装结构及制作方法
技术领域
本发明涉及半导体封装技术领域，尤其涉及一种半导体器件的封装结构及制作方法。
背景技术
半导体封装是指将通过测试的晶圆按照产品型号及功能需求加工得到独立芯片的过程。一般而言，当封装后的半导体芯片运作时，会产生大量的热量。若不及时产生的热能散出，将会导致半导体封装件内部温度持续上升。可以理解的，过高的温度会导致半导体芯片效能衰减并缩短使用寿命，严重者甚至造成永久性的损坏。
为解决以上问题，现有公开专利(CN211788977U)公开了一种半导体器件的封装结构，包括底座，在底座上端表面开设有多个凹槽，多个凹槽呈环形排列，在底座上端表面设有散热管，散热管上端连接有半导体芯片，半导体芯片上端连接有导热板，导热板上端设有冷却装置。从半导体芯片的两侧引出有焊线，焊线的一端与焊接垫连接，焊接垫的一侧设有接线引脚。其中，冷却装置包括与导热板粘连的底板，在底板的上表面固定连接有多个连接管道，连接管道上设有散热板，在散热板上设有多个散热棒。上述结构中的半导体器件的封装结构，可实现有效散热，进而可延长半导体器件的使用寿命，有效避免了因过热导致装置损坏的问题。
但现有的半导体器件的封装结构不能进行循环散热，导致散热效果不够理想。
发明内容
本发明的目的在于提供一种半导体器件的封装结构及制作方法，解决现有技术中的半导体器件的封装结构不能进行循环散热，导致散热效果不够理想的问题。
为实现上述目的，本发明提供了一种半导体器件的封装结构，包括底座、半导体芯片和散热单元，所述底座的上表面设置有安装凸起，所述安装凸起的内部设置有安装槽，所述安装槽的内部设置有所述半导体芯片，所述半导体芯片由封装胶体进行包裹，从所述半导体芯片的两侧分别引出有焊线，所述焊线的远离所述半导体芯片的一端设置有焊接垫，所述焊接垫与所述安装凸起的侧壁相贴合，所述焊接垫上设置有接线引脚；
所述散热单元包括第一吸热板、第二吸热板、水箱、泵体、输送主管、分流管、换热管路、第一输送管和第一回流管，所述安装槽的内底部设置有蛇形换热槽，所述安装槽的内底部还设置有所述第一吸热板，所述第一吸热板覆盖在所述蛇形换热槽的上方，所述半导体芯片设置在所述第一吸热板的上方，所述蛇形换热槽的一端设置有第一连接口，所述蛇形换热槽的另一端设置有第二连接口，所述安装凸起的顶端设置有所述第二吸热板，所述第二吸热板靠近所述半导体芯片的一面设置有吸热凸起，所述吸热凸起与所述半导体芯片的所述封装胶体的顶部相贴合，所述第二吸热板远离所述半导体芯片的一面设置有散热翅片，所述底座的上表面还设置有所述水箱和所述泵体，所述水箱的输出端与所述泵体的输入端管道连接，所述泵体的输出端设置有所述输送主管，所述输送主管远离所述泵体的一端设置有所述分流管，所述分流管上设置有所述换热管路和所述第一输送管，所述换热管路部分嵌设在所述散热翅片的间隙之间，所述换热管路远离所述分流管的一端与所述水箱的回水口相连，所述第一输送管远离所述分流管的一端与所述第一连接口相连，所述第二连接口处设置有所述第一回流管，所述第一回流管远离所述第二连接口的一端与所述水箱的回水口相连，所述水箱上设置有半导体制冷片。
其中，所述换热管路包括第二输送管、蛇形盘管和第二回流管，所述蛇形盘管嵌设在所述散热翅片的间隙之间，所述蛇形盘管的一端设置有所述第二输送管，所述蛇形盘管的另一端设置有第二回流管，所述第二输送管远离所述蛇形盘管的一端与所述分流管相连，所述第二回流管远离所述蛇形盘管的一端与所述水箱的回水口相连。
其中，所述第二吸热板的四个端脚处均设置有固定螺钉，所述固定螺钉与所述安装凸起拆卸连接。
其中，所述水箱的外侧壁上还设置有防尘框，所述防尘框罩设在所述半导体制冷片的热端的外部。
其中，所述半导体器件的封装结构还包括排风组件，所述防尘框的内部设置有所述排风组件，所述排风组件位于所述防尘框远离所述半导体制冷片的热端的一端。
其中，所述排风组件包括驱动电机和排风扇叶，所述驱动电机安装在所述防尘框的内部，所述驱动电机的输出端设置有所述排风扇叶。
本发明还提供一种半导体器件的封装结构的制作方法，应用于如上述所述的半导体器件的封装结构，步骤如下：
提供一半导体芯片晶圆，将所述晶圆切割成若干单颗芯片，所述芯片具有功能面和与其相对的非功能面，所述芯片的功能面具有位于中部的功能区和位于周边的若干焊垫；
提供一晶圆载板，将各芯片重新排布在所述晶圆载板上，形成重组晶圆，其中，各芯片的非功能面通过贴片胶键合在所述晶圆载板上，使各芯片的功能面朝外，相邻芯片之间具有间隙；
在键合后的各芯片外表面铺设一层第一干膜或光刻胶，对该第一干膜或光刻胶进行刻蚀或光刻，形成环绕各芯片的功能区且暴露其对应的芯片的焊垫的围堰；
在各芯片的围堰上表面黏贴一层第二干膜，对该第二干膜进行刻蚀或光刻，形成盖在各芯片上且暴露芯片的焊垫的盖板；
在所述芯片与所述晶圆载板解键合后，将芯片暴露的焊垫的电性通过金属引线或焊球引出至外部电路，完成半导体器件的封装结构的制作。
本发明的一种半导体器件的封装结构及制作方法，包括底座、半导体芯片和散热单元，所述散热单元包括第一吸热板、第二吸热板、水箱、泵体、输送主管、分流管、换热管路、第一输送管和第一回流管，通过所述第一吸热板吸收所述半导体芯片工作时底部产生的热量，通过所述第二吸热板吸收所述半导体芯片工作时顶部产生的热量，启动所述半导体制冷片，对所述水箱内的水进行制冷，启动所述泵体，将所述水箱内的冷水通过所述输送主管、所述分流管和所述第一输送管相配合，分别输送至所述换热管路和所述蛇形换热槽内，由于所述换热管路部分嵌设在所述散热翅片的间隙之间，并且所述蛇形换热槽设置在所述第一换热板的底部，从而使得冷水分别与所述第一吸热板和所述第二吸热板换热，使得所述第一吸热板和所述第二吸热板保持良好的散热效果，换热后的水，回流至所述水箱内，从而完成循环散热，对所述半导体芯片的散热效果更好。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅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他的附图。
图1是本发明第一实施例的半导体器件的封装结构的结构示意图。
图2是本发明第一实施例的半导体器件的封装结构的部分结构示意图。
图3是本发明提供的图2的A-A线的内部结构剖视图。
图4是本发明提供的图2的B-B线的内部结构剖视图。
图5是本发明第一实施例中半导体芯片的结构示意图。
图6是本发明第二实施例的半导体器件的封装结构的结构示意图。
图7是本发明第三实施例的半导体器件的封装结构的结构示意图。
图8是本发明提供的半导体器件的封装结构的制作方法的步骤流程图。
101-底座、102-半导体芯片、103-第一吸热板、104-第二吸热板、105-水箱、106-泵体、107-输送主管、108-分流管、109-换热管路、110-第一输送管、111-第一回流管、112-第二输送管、113-蛇形盘管、114-第二回流管、115-安装凸起、116-安装槽、117-焊线、118-焊接垫、119-接线引脚、120-蛇形换热槽、121-第一连接口、122-第二连接口、123-吸热凸起、124-散热翅片、125-半导体制冷片、126-固定螺钉、127-防尘框、128-封装胶体、201-排风组件、202-驱动电机、203-排风扇叶、301-保护框、302-框体、303-防尘网。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
第一实施例：
请参阅图1至图5，其中图1是第一实施例的半导体器件的封装结构的结构示意图，图2是第一实施例的半导体器件的封装结构的部分结构示意图，图3是图2的A-A线的内部结构剖视图，图4是图2的B-B线的内部结构剖视图，图5是第一实施例中半导体芯片的结构示意图。
本发明提供一种半导体器件的封装结构，包括底座101、半导体芯片102和散热单元，所述散热单元包括第一吸热板103、第二吸热板104、水箱105、泵体106、输送主管107、分流管108、换热管路109、第一输送管110和第一回流管111，所述换热管路109包括第二输送管112、蛇形盘管113和第二回流管114。
针对本具体实施方式，所述底座101的上表面设置有安装凸起115，所述安装凸起115的内部设置有安装槽116，所述安装槽116的内部设置有所述半导体芯片102，所述半导体芯片102由封装胶体128进行包裹，从所述半导体芯片102的两侧分别引出有焊线117，所述焊线117的远离所述半导体芯片102的一端设置有焊接垫118，所述焊接垫118与所述安装凸起115的侧壁相贴合，所述焊接垫118上设置有接线引脚119，所述安装槽116的内底部设置有蛇形换热槽120，所述安装槽116的内底部还设置有所述第一吸热板103，所述第一吸热板103覆盖在所述蛇形换热槽120的上方，所述半导体芯片102设置在所述第一吸热板103的上方，所述蛇形换热槽120的一端设置有第一连接口121，所述蛇形换热槽120的另一端设置有第二连接口122，所述安装凸起115的顶端设置有所述第二吸热板104，所述第二吸热板104靠近所述半导体芯片102的一面设置有吸热凸起123，所述吸热凸起123与所述半导体芯片102的所述封装胶体128的顶部相贴合，所述第二吸热板104远离所述半导体芯片102的一面设置有散热翅片124，所述底座101的上表面还设置有所述水箱105和所述泵体106，所述水箱105的输出端与所述泵体106的输入端管道连接，所述泵体106的输出端设置有所述输送主管107，所述输送主管107远离所述泵体106的一端设置有所述分流管108，所述分流管108上设置有所述换热管路109和所述第一输送管110，所述换热管路109部分嵌设在所述散热翅片124的间隙之间，所述换热管路109远离所述分流管108的一端与所述水箱105的回水口相连，所述第一输送管110远离所述分流管108的一端与所述第一连接口121相连，所述第二连接口122处设置有所述第一回流管111，所述第一回流管111远离所述第二连接口122的一端与所述水箱105的回水口相连，所述水箱105上设置有半导体制冷片125，通过所述第一吸热板103吸收所述半导体芯片102工作时底部产生的热量，通过所述第二吸热板104吸收所述半导体芯片102工作时顶部产生的热量，启动所述半导体制冷片125，对所述水箱105内的水进行制冷，启动所述泵体106，将所述水箱105内的冷水通过所述输送主管107、所述分流管108和所述第一输送管110相配合，分别输送至所述换热管路109和所述蛇形换热槽120内，由于所述换热管路109部分嵌设在所述散热翅片124的间隙之间，并且所述蛇形换热槽120设置在所述第一换热板的底部，从而使得冷水分别与所述第一吸热板103和所述第二吸热板104换热，使得所述第一吸热板103和所述第二吸热板104保持良好的散热效果，换热后的水，回流至所述水箱105内，从而完成循环散热，对所述半导体芯片102的散热效果更好。
其中，所述蛇形盘管113嵌设在所述散热翅片124的间隙之间，所述蛇形盘管113的一端设置有所述第二输送管112，所述蛇形盘管113的另一端设置有第二回流管114，所述第二输送管112远离所述蛇形盘管113的一端与所述分流管108相连，所述第二回流管114远离所述蛇形盘管113的一端与所述水箱105的回水口相连，所述分流管108内的冷水，通过所述第二输送管112输送至所述蛇形盘管113的内部，所述蛇形盘管113内的冷水与所述散热翅片124换热后，通过所述蛇形盘管113内的冷水带走所述散热翅片124上的热量，通过所述第二回流管114将换热后的水输送至所述水箱105内。
其次，所述第二吸热板104的四个端脚处均设置有固定螺钉126，所述固定螺钉126与所述安装凸起115拆卸连接，通过所述固定螺钉126将所述第二吸热板104安装在所述安装凸起115上。
同时，所述水箱105的外侧壁上还设置有防尘框127，所述防尘框127罩设在所述半导体制冷片125的热端的外部，通过所述防尘框127的设置，避免外界环境中的灰尘附着在所述半导体制冷片125的热端的外部，对所述半导体制冷片125的制冷效果造成影响。
使用本实施例的一种半导体器件的封装结构时，通过所述第一吸热板103吸收所述半导体芯片102工作时底部产生的热量，通过所述第二吸热板104吸收所述半导体芯片102工作时顶部产生的热量，启动所述半导体制冷片125，对所述水箱105内的水进行制冷，启动所述泵体106，将所述水箱105内的冷水通过所述输送主管107、所述分流管108和所述第一输送管110相配合，分别输送至所述换热管路109和所述蛇形换热槽120内，由于所述换热管路109部分嵌设在所述散热翅片124的间隙之间，并且所述蛇形换热槽120设置在所述第一换热板的底部，从而使得冷水分别与所述第一吸热板103和所述第二吸热板104换热，使得所述第一吸热板103和所述第二吸热板104保持良好的散热效果，换热后的水，回流至所述水箱105内，从而完成循环散热，对所述半导体芯片102的散热效果更好。
第二实施例：
在第一实施例的基础上，请参阅图6，图6为第二实施例的半导体器件的封装结构的结构示意图。
本发明提供一种半导体器件的封装结构还包括排风组件201，所述排风组件201包括驱动电机202和排风扇叶203。
针对本具体实施方式，所述防尘框127的内部设置有所述排风组件201，所述排风组件201位于所述防尘框127远离所述半导体制冷片125的热端的一端，通过所述排风组件201的设置，加快所述防尘框127的内部与外界环境的流通速度，从而通过快速流动的空气带走所述半导体制冷片125的热端散热的热量，使得所述半导体制冷片125的热端的温度更低，进而使得所述半导体制冷片125的冷端的制冷效果更好。
其中，所述驱动电机202安装在所述防尘框127的内部，所述驱动电机202的输出端设置有所述排风扇叶203，启动所述驱动电机202，带动所述排风扇叶203转动，从而加快所述防尘框127的内部与外界环境的流通速度。
使用本实施例的一种半导体器件的封装结构时，启动所述驱动电机202，带动所述排风扇叶203转动，从而加快所述防尘框127的内部与外界环境的流通速度，进而通过快速流动的空气带走所述半导体制冷片125的热端散热的热量，使得所述半导体制冷片125的热端的温度更低，从而使得所述半导体制冷片125的冷端的制冷效果更好。
第三实施例：
在第二实施例的基础上，请参阅图7，图7为第三实施例的半导体器件的封装结构的结构示意图。
本发明提供一种半导体器件的封装结构还包括保护框301，所述保护框301包括框体302和防尘网303。
针对本具体实施方式，所述保护框301与所述防尘框127拆卸连接，并位于所述防尘框127远离所述水箱105的一端，且罩设在所述排风组件201的外部，通过所述保护框301的设置，避免使用人员误触所述排风组件201中的排风扇叶203，对使用人员的身体造成伤害。
其中，所述框体302与所述防尘框127拆卸连接，并罩设在所述排风组件201的外部，所述框体302的内部设置有所述防尘网303，利用螺钉将所述框体302固定在所述防尘框127的端部，通过所述防尘网303的设置，避免外界环境中的灰尘进入到所述防尘框127的内部，附着在所述半导体制冷片125的热端的外部。
使用本实施例的一种半导体器件的封装结构时，利用螺钉将所述框体302固定在所述防尘框127的端部，通过所述保护框301的设置，避免使用人员误触所述排风组件201中的排风扇叶203，对使用人员的身体造成伤害，通过所述防尘网303的设置，避免外界环境中的灰尘进入到所述防尘框127的内部，附着在所述半导体制冷片125的热端的外部。
请参阅图8，本发明还提供一种半导体器件的封装结构的制作方法，应用于如上述所述的半导体器件的封装结构，步骤如下：
S1：提供一半导体芯片晶圆，将所述晶圆切割成若干单颗芯片，所述芯片具有功能面和与其相对的非功能面，所述芯片的功能面具有位于中部的功能区和位于周边的若干焊垫；
S2：提供一晶圆载板，将各芯片重新排布在所述晶圆载板上，形成重组晶圆，其中，各芯片的非功能面通过贴片胶键合在所述晶圆载板上，使各芯片的功能面朝外，相邻芯片之间具有间隙；
S3：在键合后的各芯片外表面铺设一层第一干膜或光刻胶，对该第一干膜或光刻胶进行刻蚀或光刻，形成环绕各芯片的功能区且暴露其对应的芯片的焊垫的围堰；
S4：在各芯片的围堰上表面黏贴一层第二干膜，对该第二干膜进行刻蚀或光刻，形成盖在各芯片上且暴露芯片的焊垫的盖板；
S5：在所述芯片与所述晶圆载板解键合后，将芯片暴露的焊垫的电性通过金属引线或焊球引出至外部电路，完成半导体器件的封装结构的制作。
在本实施方式中，提供一半导体芯片晶圆，将所述晶圆切割成若干单颗芯片，所述芯片具有功能面和与其相对的非功能面，所述芯片的功能面具有位于中部的功能区和位于周边的若干焊垫，提供一晶圆载板，将各芯片重新排布在所述晶圆载板上，形成重组晶圆，其中，各芯片的非功能面通过贴片胶键合在所述晶圆载板上，使各芯片的功能面朝外，相邻芯片之间具有间隙，在键合后的各芯片外表面铺设一层第一干膜或光刻胶，对该第一干膜或光刻胶进行刻蚀或光刻，形成环绕各芯片的功能区且暴露其对应的芯片的焊垫的围堰，在各芯片的围堰上表面黏贴一层第二干膜，对该第二干膜进行刻蚀或光刻，形成盖在各芯片上且暴露芯片的焊垫的盖板，在所述芯片与所述晶圆载板解键合后，将芯片暴露的焊垫的电性通过金属引线或焊球引出至外部电路，完成半导体器件的封装结构的制作。
以上所揭露的仅为本发明一种较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分流程，并依本发明权利要求所作的等同变化，仍属于发明所涵盖的范围。

Claims (7)

1.一种半导体器件的封装结构，包括底座和半导体芯片，所述底座的上表面设置有安装凸起，所述安装凸起的内部设置有安装槽，所述安装槽的内部设置有所述半导体芯片，所述半导体芯片由封装胶体进行包裹，从所述半导体芯片的两侧分别引出有焊线，所述焊线的远离所述半导体芯片的一端设置有焊接垫，所述焊接垫与所述安装凸起的侧壁相贴合，所述焊接垫上设置有接线引脚，其特征在于，
还包括散热单元；
所述散热单元包括第一吸热板、第二吸热板、水箱、泵体、输送主管、分流管、换热管路、第一输送管和第一回流管，所述安装槽的内底部设置有蛇形换热槽，所述安装槽的内底部还设置有所述第一吸热板，所述第一吸热板覆盖在所述蛇形换热槽的上方，所述半导体芯片设置在所述第一吸热板的上方，所述蛇形换热槽的一端设置有第一连接口，所述蛇形换热槽的另一端设置有第二连接口，所述安装凸起的顶端设置有所述第二吸热板，所述第二吸热板靠近所述半导体芯片的一面设置有吸热凸起，所述吸热凸起与所述半导体芯片的所述封装胶体的顶部相贴合，所述第二吸热板远离所述半导体芯片的一面设置有散热翅片，所述底座的上表面还设置有所述水箱和所述泵体，所述水箱的输出端与所述泵体的输入端管道连接，所述泵体的输出端设置有所述输送主管，所述输送主管远离所述泵体的一端设置有所述分流管，所述分流管上设置有所述换热管路和所述第一输送管，所述换热管路部分嵌设在所述散热翅片的间隙之间，所述换热管路远离所述分流管的一端与所述水箱的回水口相连，所述第一输送管远离所述分流管的一端与所述第一连接口相连，所述第二连接口处设置有所述第一回流管，所述第一回流管远离所述第二连接口的一端与所述水箱的回水口相连，所述水箱上设置有半导体制冷片。
2.如权利要求1所述的半导体器件的封装结构，其特征在于，
所述换热管路包括第二输送管、蛇形盘管和第二回流管，所述蛇形盘管嵌设在所述散热翅片的间隙之间，所述蛇形盘管的一端设置有所述第二输送管，所述蛇形盘管的另一端设置有第二回流管，所述第二输送管远离所述蛇形盘管的一端与所述分流管相连，所述第二回流管远离所述蛇形盘管的一端与所述水箱的回水口相连。
3.如权利要求1所述的半导体器件的封装结构，其特征在于，
所述第二吸热板的四个端脚处均设置有固定螺钉，所述固定螺钉与所述安装凸起拆卸连接。
4.如权利要求1所述的半导体器件的封装结构，其特征在于，
所述水箱的外侧壁上还设置有防尘框，所述防尘框罩设在所述半导体制冷片的热端的外部。
5.如权利要求4所述的半导体器件的封装结构，其特征在于，
所述半导体器件的封装结构还包括排风组件，所述防尘框的内部设置有所述排风组件，所述排风组件位于所述防尘框远离所述半导体制冷片的热端的一端。
6.如权利要求5所述的半导体器件的封装结构，其特征在于，
所述排风组件包括驱动电机和排风扇叶，所述驱动电机安装在所述防尘框的内部，所述驱动电机的输出端设置有所述排风扇叶。
7.一种半导体器件的封装结构的制作方法，应用于如权利要求1所述的半导体器件的封装结构，其特征在于，步骤如下：
提供一半导体芯片晶圆，将所述晶圆切割成若干单颗芯片，所述芯片具有功能面和与其相对的非功能面，所述芯片的功能面具有位于中部的功能区和位于周边的若干焊垫；
提供一晶圆载板，将各芯片重新排布在所述晶圆载板上，形成重组晶圆，其中，各芯片的非功能面通过贴片胶键合在所述晶圆载板上，使各芯片的功能面朝外，相邻芯片之间具有间隙；
在键合后的各芯片外表面铺设一层第一干膜或光刻胶，对该第一干膜或光刻胶进行刻蚀或光刻，形成环绕各芯片的功能区且暴露其对应的芯片的焊垫的围堰；
在各芯片的围堰上表面黏贴一层第二干膜，对该第二干膜进行刻蚀或光刻，形成盖在各芯片上且暴露芯片的焊垫的盖板；
在所述芯片与所述晶圆载板解键合后，将芯片暴露的焊垫的电性通过金属引线或焊球引出至外部电路，完成半导体器件的封装结构的制作。
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