CN207183251U - 一种无引脚功率半导体封装结构 - Google Patents

一种无引脚功率半导体封装结构 Download PDF

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Abstract

本实用新型公开一种无引脚功率半导体封装结构，包括功率芯片、金属引脚、布线层、散热层和封装材料层，功率芯片和金属引脚固定在布线层的同一侧上，布线层远离功率芯片的一侧设置散热层，封装材料层设置于散热层靠近布线层的一侧将功率芯片、金属引脚和布线层封装在内，并使金属引脚的上表面裸露于封装材料层外，通过在布线层远离功率芯片的一侧设置散热层将功率芯片产生的热量传导到封装结构外，可增强功率芯片的散热效果，同时引脚封装在封装层内，使得封装的体积更小，利于电路的集成化。

Description

一种无引脚功率半导体封装结构
技术领域
本实用新型涉及芯片封装结构技术领域，尤其涉及一种无引脚功率半导体封装结构。
背景技术
在半导体集成电路中，对于半导体集成电路的芯片的封装尤为重要，可为半导体集成电路的芯片提供外壳，起到安放、固定、密封、保护芯片和增强电热性能的作用，而且还是沟通芯片内部世界与外部电路的桥梁，将芯片上的接点用导线连接到封装外壳的引脚上，这些引脚又通过印制板上的导线与其他器件建立连接。且随着科学技术的不断发展，半导体元器件封装的体积越来越小，但是功率半导体器件的发热量相对较大，对封装的散热要求较高，否则较高的工作温度将影响着功率半导体的性能。
实用新型内容
本实用新型的一个目的在于：提供一种无引脚功率半导体封装结构，其能够很好的将功率半导体的热量散发出去。
本实用新型的另一个目的在于：提供一种无引脚功率半导体封装结构，其占用的体积更小。
为达此目的，本实用新型采用以下技术方案：
一方面，提供一种无引脚功率半导体封装结构，包括功率芯片、金属引脚、布线层、散热层和封装材料层，所述功率芯片和所述金属引脚固定在所述布线层的同一侧上，所述散热层设置在所述布线层远离所述功率芯片的一侧，所述封装材料层设置于所述布线层远离所述散热层的一侧，将所述功率芯片、所述金属引脚和所述布线层封装在内，并使所述金属引脚的上表面裸露于所述封装材料层外。
作为一种优选的技术方案，所述散热层的覆盖面积大小与所述封装材料层的覆盖面积大小相适配。
作为一种优选的技术方案，所述散热层包括多个第一导热块和第二导热块，所述第一导热块对应所述功率芯片设置。
作为一种优选的技术方案，所述散热层与所述布线层间设置有用于绝缘的绝缘层。
作为一种优选的技术方案，所述散热层的各表面均覆盖有绝缘材料。
作为一种优选的技术方案，所述功率芯片通过金属导线与所述金属引脚或所述金属引脚所在的所述布线层相连接。
作为一种优选的技术方案，所述金属引脚包括第一部、第二部和第三部，所述第一部的上表面裸露在所述封装材料层外，所述第三部固定设置于所述布线层上，所述第二部用于连接所述第一部和所述第二部。
作为一种优选的技术方案，所述散热层远离所述功率芯片的一面设置有多个用于增大与空气的接触面积的凹槽。
作为一种优选的技术方案，所述散热层采用金属材料或石墨烯材料制成。
作为一种优选的技术方案，所述封装材料层采用环氧树脂。
本实用新型的有益效果为：通过在布线层远离功率芯片的一侧设置散热层将功率芯片产生的热量传导到封装结构外，可增强功率芯片的散热效果，同时引脚封装在封装层内，使得封装的体积更小，利于电路的集成化。
附图说明
下面根据附图和实施例对本实用新型作进一步详细说明。
图1为实施例所述无引脚功率半导体封装结构结构示意图。
图2为另一实施例所述无引脚功率半导体封装结构示意图。
图3为再一实施例所述无引脚功率半导体封装结构示意图。
图中：
1、功率芯片；2、金属引脚；201、第一部；202、第二部；203、第三部；3、布线层；4、散热层；5、封装材料层；6、金属导线；7、绝缘层；8、凹槽。
具体实施方式
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本实用新型的技术方案。
如图1所示，于本实施例中，本实用新型所述的一种无引脚功率半导体封装结构，包括功率芯片1、金属引脚2、布线层3、散热层4和封装材料层5，所述功率芯片1和所述金属引脚2固定在所述布线层3的同一侧上，所述散热层4设置在所述布线层3远离所述功率芯片1的一侧，所述封装材料层5设置于所述布线层3远离所述散热层4的一侧，将所述功率芯片1、所述金属引脚2和所述布线层3封装在内，并使所述金属引脚2的上表面裸露于所述封装材料层5外。上述布线层3为设置于散热层上4的多个相互独立的层，可对所述功率芯片1及所述金属引脚2进行固定，同时布线层4为导电材料，所述金属引脚2与所述布线层4之间电连接，所述功率芯片1位于靠近所述布线层4一侧的触点与所述布线层4之间电连接。
通过在布线层3远离功率芯片1的一侧设置散热层4将功率芯片1产生的热量传导到封装结构外，可增强功率芯片1的散热效果。通过将金属引脚2封装到封装材料层5内部，并使得金属引脚2的上表面裸露在封装材料层5外，可减小封装好的功率芯片1占用的面积，提高半导体集成电路的集成度。同时金属引脚2与散热层4分别处于半导体封装的两侧可避免散热层4贴合在电路板上，利于功率芯片1的散热。且由于在原有的布线层3散热的基础上增设散热层4，可大大的增强封装结构的散热效果，保证功率芯片1产生的热量能够被很好的散发出去。
优选的，所述散热层4的覆盖面积大小与所述封装材料层5的覆盖面积大小相适配。
布线层3远离功率芯片1的一侧完整覆盖的散热层4可增强与外界的接触面积，使得功率芯片1产生的热量能够被散热层4更好的散发到空气中，同时更大的接触面积可增强散热层4的散热效果。
优选的，所述散热层4与所述布线层3间设置有用于绝缘的绝缘层7。
绝缘层7和绝缘材料的设置可防止散热层4的导电性引起的短路现象，造成半导体器件内部的电路短路损坏，使得封装好的半导体器件的使用更安全可靠。
在另一优选的实施例中，所述散热层4的各表面均覆盖有绝缘材料。
散热层4的各个表面均覆盖绝缘材料防止散热层4对封装内部的电路造成的短路现象，更好的保护封装好的半导体器件。
进一步的，所述功率芯片1通过金属导线6与所述金属引脚2所在的所述布线层3相连接。
通过金属导线6连接功率芯片1的引脚和布线层3，可方便的将功率芯片1设置于布线层3上，对功率芯片1的位置限制相对更宽松，使得加工更容易，提升加工效率。
优选的，所述金属引脚2包括第一部201、第二部202和第三部203，所述第一部201的上表面裸露在所述封装材料层5外，所述第三部203固定设置于所述布线层3上，所述第二部202用于连接所述第一部201和所述第二部202。
金属引脚2的第一部201的上表面与封装材料层5的上表面平齐，并且第一部201的上表面裸露在封装材料层5外，功率芯片1可通过第一部201与电路板连接，同时第二部202与第三部203被封装在封装材料层5内，金属引脚2的第一部201、第二部202和第三部203均封装在封装材料层5内，可大大的减小封装好的半导体器件的体积，提高半导体器件的集成度，使得集成电路可做得更小，同时还能够保证功率芯片1的散热效果。
具体的，所述散热层4采用金属材料或石墨烯材料制成。所述封装材料层5采用环氧树脂。
如图2所示，在另一具体的实施例中，本实用新型所述的一种无引脚功率半导体封装结构，包括功率芯片1、金属引脚2、布线层3、散热层4和封装材料层5，所述功率芯片1和所述金属引脚2固定在所述布线层3的同一侧上，所述散热层4设置在所述布线层3远离所述功率芯片1的一侧，所述封装材料层5设置于所述布线层3远离所述散热层4的一侧，将所述功率芯片1、所述金属引脚2和所述布线层3封装在内，并使所述金属引脚2的上表面裸露于所述封装材料层5外。
通过在布线层3远离功率芯片1的一侧设置散热层4将功率芯片1产生的热量传导到封装结构外，可增强功率芯片1的散热效果。通过将金属引脚2封装到封装材料层5内部，并使得金属引脚2的上表面裸露在封装材料层5外，可减小封装好的功率芯片1占用的面积，提高半导体集成电路的集成度。同时金属引脚2与散热层4分别处于半导体封装的两侧可避免散热层4贴合在电路板上，利于功率芯片1的散热。且由于在原有的布线层3散热的基础上增设散热层4，可大大的增强封装结构的散热效果，保证功率芯片1产生的热量能够被很好的散发出去。
优选的，所述散热层4的覆盖面积大小与所述封装材料层5的覆盖面积大小相适配。
布线层3远离功率芯片1的一侧完整覆盖的散热层4可增强与外界的接触面积，使得功率芯片1产生的热量能够被散热层4更好的散发到空气中，同时更大的接触面积可增强散热层4的散热效果。
具体的，所述散热层4包括多个第一导热块41和第二导热块42，所述第一导热块41对应所述功率芯片1设置。
散热层4由第一导热块及第二导热块42组成，第一导热块41可选用导热性能更好的材料制成，第二导热块42可采用生产使用成本相对较低的散热材料制成，这样的设置可在保证功率芯片的散热性能的同时减少生产成本。
优选的，所述散热层4与所述布线层3间设置有用于绝缘的绝缘层7。
绝缘层7和绝缘材料的设置可防止散热层4的导电性引起的短路现象，造成半导体器件内部的电路短路损坏，使得封装好的半导体器件的使用更安全可靠。
在另一优选的实施例中，所述散热层4的各表面均覆盖有绝缘材料。
散热层4的各个表面均覆盖绝缘材料防止散热层4对封装内部的电路造成的短路现象，更好的保护封装好的半导体器件。
进一步的，所述功率芯片1通过金属导线6与所述金属引脚2所在的所述布线层3相连接。
通过金属导线6连接功率芯片1的引脚和布线层3，可方便的将功率芯片1设置于布线层3上，对功率芯片1的位置限制相对更宽松，使得加工更容易，提升加工效率。
优选的，所述金属引脚2包括第一部201、第二部202和第三部203，所述第一部201的上表面裸露在所述封装材料层5外，所述第三部203固定设置于所述布线层3上，所述第二部202用于连接所述第一部201和所述第二部202。
金属引脚2的第一部201的上表面与封装材料层5的上表面平齐，并且第一部201的上表面裸露在封装材料层5外，功率芯片1可通过第一部201与电路板连接，同时第二部202与第三部203被封装在封装材料层5内，金属引脚2的第一部201、第二部202和第三部203均封装在封装材料层5内，可大大的减小封装好的半导体器件的体积，提高半导体器件的集成度，使得集成电路可做得更小，同时还能够保证功率芯片1的散热效果。
具体的，所述散热层4采用金属材料或石墨烯材料制成。所述封装材料层5采用环氧树脂。
如图3所示，再一实施例中，本实用新型所述的一种无引脚功率半导体封装结构，包括功率芯片1、金属引脚2、布线层3、散热层4和封装材料层5，所述功率芯片1和所述金属引脚2固定在所述布线层3的同一侧上，所述散热层4设置在所述布线层3远离所述功率芯片1的一侧，所述封装材料层5设置于所述布线层3远离所述散热层4的一侧，将所述功率芯片1、所述金属引脚2和所述布线层3封装在内，并使所述金属引脚2的上表面裸露于所述封装材料层5外。
通过在布线层3远离功率芯片1的一侧设置散热层4将功率芯片1产生的热量传导到封装结构外，可增强功率芯片1的散热效果。通过将金属引脚2封装到封装材料层5内部，并使得金属引脚2的上表面裸露在封装材料层5外，可减小封装好的功率芯片1占用的面积，提高半导体集成电路的集成度。同时金属引脚2与散热层4分别处于半导体封装的两侧可避免散热层4贴合在电路板上，利于功率芯片1的散热。且由于在原有的布线层3散热的基础上增设散热层4，可大大的增强封装结构的散热效果，保证功率芯片1产生的热量能够被很好的散发出去。
优选的，所述散热层4的覆盖面积大小与所述封装材料层5的覆盖面积大小相适配。
布线层3远离功率芯片1的一侧完整覆盖的散热层4可增强与外界的接触面积，使得功率芯片1产生的热量能够被散热层4更好的散发到空气中，同时更大的接触面积可增强散热层4的散热效果。
优选的，所述散热层4远离所述功率芯片1的一面设置有多个用于增大与空气的接触面积的凹槽8。
通过在散热层4远离功率芯片1的一面上设置多个凹槽8可增大散热层4与空气的接触面积，增强散热层4的散热效果。
优选的，所述散热层4与所述布线层3间设置有用于绝缘的绝缘层7。
绝缘层7和绝缘材料的设置可防止散热层4的导电性引起的短路现象，造成半导体器件内部的电路短路损坏，使得封装好的半导体器件的使用更安全可靠。
在另一优选的实施例中，所述散热层4的各表面均覆盖有绝缘材料。
散热层4的各个表面均覆盖绝缘材料防止散热层4对封装内部的电路造成的短路现象，更好的保护封装好的半导体器件。
进一步的，所述功率芯片1通过金属导线6与所述金属引脚2所在的所述布线层3相连接。
通过金属导线6连接功率芯片1的引脚和布线层3，可方便的将功率芯片1设置于布线层3上，对功率芯片1的位置限制相对更宽松，使得加工更容易，提升加工效率。
优选的，所述金属引脚2包括第一部201、第二部202和第三部203，所述第一部201的上表面裸露在所述封装材料层5外，所述第三部203固定设置于所述布线层3上，所述第二部202用于连接所述第一部201和所述第二部202。
金属引脚2的第一部201的上表面与封装材料层5的上表面平齐，并且第一部201的上表面裸露在封装材料层5外，功率芯片1可通过第一部201与电路板连接，同时第二部202与第三部203被封装在封装材料层5内，金属引脚2的第一部201、第二部202和第三部203均封装在封装材料层5内，可大大的减小封装好的半导体器件的体积，提高半导体器件的集成度，使得集成电路可做得更小，同时还能够保证功率芯片1的散热效果。
具体的，所述散热层4采用金属材料或石墨烯材料制成。所述封装材料层5采用环氧树脂。
于本文的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于在描述上加以区分，不具有特殊含义。
需要声明的是，上述具体实施方式仅仅为本实用新型的较佳实施例及所运用技术原理，在本实用新型所公开的技术范围内，任何熟悉本技术领域的技术人员所容易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围内。
以上通过具体的实施例对本实用新型进行了说明，但本实用新型并不限于这些具体的实施例。本领域技术人员应该明白，还可以对本实用新型做各种修改、等同替换、变化等等。但是，这些变换只要未背离本实用新型的精神，都应在本实用新型的保护范围之内。另外，本申请说明书和权利要求书所使用的一些术语并不是限制，仅仅是为了便于描述。此外，以上多处所述的“一个实施例”、“另一个实施例”等表示不同的实施例，当然也可以将其全部或部分结合在一个实施例中。

Claims (10)

1.一种无引脚功率半导体封装结构，其特征在于，包括功率芯片、金属引脚、布线层、散热层和封装材料层，所述功率芯片和所述金属引脚固定在所述布线层的同一侧上，所述散热层设置在所述布线层远离所述功率芯片的一侧，所述封装材料层设置于所述布线层远离所述散热层的一侧，将所述功率芯片、所述金属引脚和所述布线层封装在内，并使所述金属引脚的上表面裸露于所述封装材料层外。
2.根据权利要求1所述的无引脚功率半导体封装结构，其特征在于，所述散热层的覆盖面积大小与所述封装材料层的覆盖面积大小相适配。
3.根据权利要求1所述的无引脚功率半导体封装结构，其特征在于，所述散热层包括多个第一导热块和第二导热块，所述第一导热块对应所述功率芯片设置。
4.根据权利要求1所述的无引脚功率半导体封装结构，其特征在于，所述散热层与所述布线层间设置有用于绝缘的绝缘层。
5.根据权利要求1所述的无引脚功率半导体封装结构，其特征在于，所述散热层的各表面均覆盖有绝缘材料。
6.根据权利要求1所述的无引脚功率半导体封装结构，其特征在于，所述功率芯片通过金属导线与所述金属引脚或所述金属引脚所在的所述布线层相连接。
7.根据权利要求1所述的无引脚功率半导体封装结构，其特征在于，所述金属引脚包括第一部、第二部和第三部，所述第一部的上表面裸露在所述封装材料层外，所述第三部固定设置于所述布线层上，所述第二部用于连接所述第一部和所述第二部。
8.根据权利要求1所述的无引脚功率半导体封装结构，其特征在于，所述散热层远离所述功率芯片的一面设置有多个用于增大与空气的接触面积的凹槽。
9.根据权利要求1所述的无引脚功率半导体封装结构，其特征在于，所述散热层采用金属材料或石墨烯材料制成。
10.根据权利要求1所述的无引脚功率半导体封装结构，其特征在于，所述封装材料层采用环氧树脂。
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