CN209298095U - 具有双面导热散热结构的半导体元件 - Google Patents

Abstract

本实用新型适用于电子设备技术领域，提供了一种具有双面导热散热结构的半导体元件，包括衬底、芯片、一端与芯片连接的导体、与导体的另一端连接的引脚、胶座和导热散热板；胶座上开设有开窗，导热散热板的一端与芯片贴合，另一端伸出芯片之外。本实用新型通过在胶座上并对应于芯片的位置开设有开窗，在开窗中设置有与芯片贴合的导热散热板，且芯片的一面可与导热散热板相贴合，另一面可与衬底相贴合，因此芯片的热量可分别传递至衬底和导热散热板并扩散，即该半导体元件可于两侧将芯片的热量扩散，进而可提高半导体元件的散热效果；通过导体将芯片与引脚连接，导体也能将芯片的部分热量传递至引脚并扩散，进一步提高散热效果。

Description

具有双面导热散热结构的半导体元件

技术领域

本实用新型适用于电子设备技术领域，更具体地说，是涉及一种具有双面导热散热结构的半导体元件。

背景技术

半导体器件指常温下导电性能介于导体和绝缘体之间的物体，由于其导电性可受控制，范围从绝缘体至导体之间，因而广泛应用于电子设备技术领域中。

现有的半导体器件主要是通过芯片自带的金属片将热量传递给与之贴合的PCB(Printed Circuit Board，印刷电路板)上，进而将热量传递至周边部件以实现散热。由于半导体器件仅能实现单方面的一侧散热，这就使得半导体器件的散热效果差，从而会影响半导体器件的工作性能与效率，温度过高甚至会烧毁芯片，严重影响半导体器件的使用寿命。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种具有双面导热散热结构的半导体元件，以解决现有技术中存在的半导体器件的导热散热效果差的问题。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：提供一种具有双面导热散热结构的半导体元件，包括衬底、设于所述衬底上的芯片、与所述芯片电性相连的引脚、固化成型于所述衬底上并密封固定所述芯片与所述引脚的胶座和导热散热板；所述胶座上对应于所述芯片的位置开设有开窗，所述导热散热板的一端经所述开窗与所述芯片贴合，所述导热散热板的另一端伸出的芯片之外，所述胶座密封包裹所述导热散热板的周边。

进一步地，所述导热散热板包括第一片、于所述第一片的一端朝向所述芯片的方向弯折的第二片和于所述第二片的自由端平行于所述第一片并朝向远离所述第一片的方向弯折的第三片，所述第二片垂直于所述第一片，所述第三片垂直于所述第二片，所述第一片与所述胶座的顶面持平，所述第三片与所述芯片贴合。

进一步地，所述引脚包括固定于所述胶座上的第一接线脚，所述具有双面导热散热结构的半导体元件还包括将所述第一接线脚与所述芯片电性连接的导电线。

进一步地，所述引脚还包括固定于所述胶座上的第二接线脚，所述具有双面导热散热结构的半导体元件还包括将所述第二接线脚与所述芯片电性连接的导电片。

进一步地，所述导电片包括第一段、于所述第一段的一端朝向所述芯片的方向弯折的第二段和于所述第二段的自由端平行于所述第一段并朝向远离所述第一段的方向弯折的第三段，所述第二段垂直于所述第一段，所述第三段垂直于所述第二段，所述第二接线脚的一端与所述第一段贴合，所述第二接线脚的另一端伸出所述胶座，所述第三段与所述芯片贴合。

进一步地，所述第二接线脚的长度大于所述第一接线脚的长度。

进一步地，所述导热散热板的厚度大于所述导电片的厚度。

进一步地，所述衬底的数量为若干个，各所述衬底包括基板和设于所述基板两端的连接板，所述基板上设有所述芯片。

进一步地，各所述连接板包括于所述基板的对应端朝向所述芯片的方向弯折的第一节、于所述第一节的自由端朝向远离所述芯片的方向弯折的第二节和于所述第二节的自由端朝向所述基板的方向弯折的第三节，所述第一节垂直于所述基板，所述第二节垂直于所述第一节，所述第三节垂直于所述第二节。

进一步地，各所述衬底还包括于各所述基板的一端向外延伸的连接条，各所述连接条固定于所述胶座上，各所述连接条与对应所述基板处于同一平面上。

本实用新型提供的具有双面导热散热结构的半导体元件的有益效果在于：与现有技术相比，本实用新型通过胶座将衬底、芯片和引脚成型固定，使得芯片和引脚的支撑固定牢固；通过在胶座上并对应于芯片的位置开设有开窗，在开窗中设置有与芯片贴合的导热散热板，芯片设置在导热散热板和衬底之间，且芯片的一面可与导热散热板相贴合，另一面可与衬底相贴合，因此芯片的热量可分别传递至衬底和导热散热板并扩散，即该半导体元件可于两侧将芯片的热量扩散，进而可提高半导体元件的散热效果，提高其使用效果及延长使用寿命；通过导体将芯片与引脚连接，导体也能将芯片的部分热量传递至引脚并扩散，进一步提高散热效果，从而提高半导体元件的使用效果，可延长其使用寿命。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，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实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例一提供的具有双面导热散热结构的半导体元件的正面结构示意图；

图2为本实用新型实施例一提供的具有双面导热散热结构的半导体元件的背面结构示意图；

图3为本实用新型实施例一提供的具有双面导热散热结构的半导体元件的主视图；

图4为本实用新型实施例一提供的具有双面导热散热结构的半导体元件的爆炸示意图；

图5为图3中A-A方向的剖视图；

图6为本实用新型实施例一提供的导热散热板的主视图；

图7为本实用新型实施例一提供的导电片的主视图；

图8为本实用新型实施例一提供的第一衬底与芯片连接的结构示意图；

图9为本实用新型实施例一提供的第二衬底与芯片连接的结构示意图；

图10为本实用新型实施例一提供的胶座的结构示意图一；

图11为本实用新型实施例一提供的胶座的结构示意图二；

图12为本实用新型实施例二提供的具有双面导热散热结构的半导体元件的正面结构示意图；

图13为本实用新型实施例二提供的具有双面导热散热结构的半导体元件的背面结构示意图。

其中，图中各附图主要标记：

1-芯片；

2-衬底；21-第一衬底；22-第二衬底；23-基板；231-槽位；24-连接板；241-第一节；242-第二节；243-第三节；25-连接条；

3-引脚；31-第一接线脚；32-第二接线脚；33-第三接线脚；

4-胶座；40-开窗；41-支撑条；42-定位槽；43-容置槽；44-缺口；45-支撑块；46-第一凹槽；47-第二凹槽；48-第三凹槽；49-卡孔；

51-导热散热板；511-第一片；512-第二片；513-第三片；52-导电片；521-第一段；522-第二段；523-第三段；

6-导体。

具体实施方式

为了使本实用新型所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。

此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”、“第三”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“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，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，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实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“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或两个元件的相互作用关系。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实用新型中的具体含义。

实施例一：

请一并参阅图1至图11，现对本实用新型实施例一提供的具有双面导热散热结构的半导体元件进行说明。该半导体元件包括衬底2、设于衬底2上的芯片1、通过导体6与芯片1电性相连的引脚3和固定成型于衬底2上并密封固定芯片1与引脚3的胶座4。胶座4上对应于芯片1的位置开设有开窗40，该半导体元件还包括设于开窗40中的导热散热板51，该开窗40可将导热散热板51的周边包裹固定，芯片1设于导热散热板51和衬底2之间，芯片1的顶面与导热散热板51的底面相贴合，芯片1的底面与衬底2的顶面相贴合。

上述衬底2可选为两块，两块衬底2上分别设置有芯片1，胶座4上开设有两个分别容置导热散热板51的开窗40。为方便描述，将两块衬底2分别命名为第一衬底21和第二衬底22，第一衬底21和第二衬底22间隔设置在胶座4上。

上述导体6可选由铜材料制成，具有优良的导热散热和导电性能。

上述导电片52可为由高导电金属材料制成的金属片或者金属线，用于导热和导电，如铝、铜、金、银、镍等材料。在其它实施例中，也可以将其用导线替代，实现导电功能，在此不作唯一限定。

上述半导体元件的型号为TDP1610，其中，TDP(Thermal Design Power，散热设计功耗)指封装名称；1610指封装尺寸，具体为宽10长16，单位值可根据实际生产进行调节，如mm、cm、dm等。在其它实施例中，电子元器件的尺寸大小和引脚3的数量可以根据实际生产进行调节，在此不作唯一限定。

上述胶座4可由环氧树脂材料固化成型，也可以由其它绝缘材料制成，在此不作唯一限定。

该半导体元件的组装步骤如下：

1、将衬底2放置在型腔中，将芯片1设置在衬底2上，引脚3固定在型腔的对应位置，并通过导体6与芯片1电性连接；

2、通过在型腔中注胶密封固化形成胶座4，以将衬底2、芯片1和各引脚3胶装密封固定；

3、在胶座4上对应于芯片1的位置开设开窗40，将导热散热板51粘接于胶座4上，导热散热板51的一端粘接于支撑条41上，另一端与芯片1相贴合。

或者，将衬底2、芯片1、引脚3和导热散热板51分别固定在型腔的对应位置，通过在型腔中注胶密封固化形成胶座4，一次成型为半导体元件，提高制备效率。

上述半导体元件的组装工艺各步骤的序号大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，并可根据实际生产进行调节，而不应对本实用新型实施例的实施过程构成任何限定。

该半导体元件由于可从两侧进行散热，因此该半导体元件可实现正反两面使用，在此不作唯一限定。

本实用新型提供的具有双面导热散热结构的半导体元件，与现有技术相比，本实用新型通过胶座4将衬底2、芯片1和引脚3注胶密封固定，使得芯片1和引脚3的支撑密封固定牢固；通过在胶座4上并对应于芯片1的位置开设有开窗40，在开窗40中设置有与芯片1贴合的导热散热板51，芯片1设置在导热散热板51和衬底2之间，且芯片1的一面可与导热散热板51相贴合，另一面可与衬底2相贴合，因此芯片1的热量可分别传递至衬底2和导热散热板51并扩散，即该半导体元件可于两侧将芯片1的热量扩散，进而可提高半导体元件的散热效果；通过在开窗40中设置支撑条41，便于对导热散热板51的支撑固定。

本实用新型可同时降低电性内阻，增大通过电流，提高电能效率与功率；降低元件与产品的温度。

本实用新型的半导体元件，相比传统器件封装减少生产原料，减化生产工艺，从而降低其器件成本；提高生产效率等优点。

本实用新型的半导体元件，相比传统器件封装在生产PCBA(Printed CircuitBoard Assembly)时，无需繁琐的人工流程，100％机器生产工作；提高生产效率；降低生产成本。

进一步地，请一并参阅图4和图6，作为本实用新型实施例一提供的具有双面导热散热结构的半导体元件的一种具体实施方式，导热散热板51包括第一片511、于第一片511的一端朝向芯片1的方向弯折的第二片512和于第二片512的自由端平行于第一片511并朝向远离第一片511的方向弯折的第三片513，第二片512垂直于第一片511，第三片513垂直于第二片512，第一片511与胶座4的顶面持平，第三片513与芯片1贴合。具体地，第一片511与胶座4的顶面持平，第三片513与第一片511形成台阶面，第三片513与胶座4的顶面间隔设置。此结构，通过将导热散热板51弯折形成第一片511、第二片512和第三片513，可有效增加热量的扩散面积，可有效提高芯片1的散热效果。在其它实施例中，导热散热板51的构型也可以根据实际生产进行调节，在此不作唯一限定。

进一步地，请一并参阅图4，作为本实用新型实施例一提供的具有双面导热散热结构的半导体元件的一种具体实施方式，引脚3包括固定于胶座4上的第一接线脚31，导体6包括将第一接线脚31与芯片1电性连接的导电线。具体地，第一接线脚31的一端通过导电线与芯片1电性相连，另一端伸出胶座4，以与外部器件相连；第一接线脚31位于第一衬底21的一侧，固化成型后的胶座4上具有用于支撑固定该第一接线脚31的第一凹槽46。此结构，便于对第一接线脚31的支撑固定，并能有效地实现与芯片1的电性连接，实现多方位、多角度与不同的外部器件进行电性连接。

进一步地，请一并参阅图4，作为本实用新型实施例一提供的具有双面导热散热结构的半导体元件的一种具体实施方式，引脚3还包括固定于胶座4上的第二接线脚32，导体6还包括将第二接线脚32与芯片1电性连接的导电片52。具体地，第二接线脚32的一端通过导电片52与芯片1电性相连，另一端伸出胶座4，以与外部器件相连；第一接线脚31与第二接线脚32间隔分别设置在第一衬底21和第二衬底22的同一侧。固化成型后的胶座4上具有用于支撑固定该第二接线脚32的第二凹槽47；在第二衬底22的一侧设置有第三接线脚33，该第三接线脚33也通过导电线与芯片1电性相连，第三接线脚33的一端固定于胶座4上，另一端伸出胶座4，以便与外部器件相连；固化成型后的胶座4上具有用于支撑固定该第三接线脚33的第三凹槽48。此结构，便于对第二接线脚32的支撑固定，并能有效地实现与芯片1的电性连接，实现多方位、多角度与不同的外部器件进行电性连接。

上述导电片52可为由高导电金属材料制成的金属片或者金属线，用于导热和导电，如铝、铜、金、银、镍等材料。在其它实施例中，也可以将其用导线替代，实现导电功能，在此不作唯一限定。

进一步地，请一并参阅图7，作为本实用新型实施例一提供的具有双面导热散热结构的半导体元件的一种具体实施方式，导电片52包括第一段521、于第一段521的一端朝向芯片1的方向弯折的第二段522和于第二段522的自由端平行于第一段521并朝向远离第一段521的方向弯折的第三段523，第二段522垂直于第一段521，第三段523垂直于第二段522，第二接线脚32的一端与第一段521贴合，第二接线脚32的另一端伸出胶座4，第三段523与芯片1贴合。具体地，第三段523的横截面与芯片1的横截面相一致。此结构，通过导电片52取代传统的导线，一方面，可有效提高第二接线脚32与芯片1之间的导电能力；另一方面，芯片1的热量可传递至导电片52，进而可分别传递至导热散热板51和第二接线脚32并扩散，进而提高对芯片1的散热效率。

进一步地，请一并参阅图4，作为本实用新型实施例一提供的具有双面导热散热结构的半导体元件的一种具体实施方式，第二接线脚32的长度大于第一接线脚31的长度。此结构，第二接线脚32具有比第一接线脚31更好的热传导和导电性能。将第一接线脚31和第二接线脚32经多次折弯设置，可有效延长热量的传递路径，进而提高传热效果。

进一步地，请一并参阅图6和图7，作为本实用新型实施例一提供的具有双面导热散热结构的半导体元件的一种具体实施方式，导热散热板51的厚度大于导电片52的厚度。此结构，可有效增加散热面积，提高对芯片1的散热效率。在其它实施例中，导热散热板51和导电片52的厚度可以根据实际生产进行调节，在此不作唯一限定。

进一步地，请一并参阅图4、图8和图9，作为本实用新型实施例一提供的具有双面导热散热结构的半导体元件的一种具体实施方式，衬底2的数量为若干个，各所述衬底2包括基板23和设于各基板23两端的连接板24，各基板23上设有芯片1。具体地，第一衬底21的基板23的两端分别设置有连接板24，第二衬底22的基板23的两端分别设置有连接板24。此结构，通过在基板23的两端分别设置连接板24，芯片1的热量传递至基板23后，基板23又可将热量分别传递至各连接板24进行扩散，可增大热量的传递面积，进而可提高芯片1的散热效果。

可选地，该连接板24可采用中空结构。当然，在其它实施例中，该连接板24也可以采用实心结构，连接板24可以与胶座4的顶面或者底面持平，连接板24不限长度、宽度、厚度、形状等，在此不作唯一限定。

进一步地，请一并参阅图4、图8和图9，作为本实用新型实施例一提供的具有双面导热散热结构的半导体元件的一种具体实施方式，各连接板24包括于基板23的对应端朝向芯片1的方向弯折的第一节241、于第一节241的自由端朝向远离芯片1的方向弯折的第二节242和于第二节242的自由端朝向基板23的方向弯折的第三节，第一节241垂直于基板23，第二节242垂直于第一节241，第三节垂直于第二节242。具体地，各连接板24呈倒U型设置。此结构，通过将连接板24弯折成第一节241、第二节242和第三节243，一方面，便于对衬底2的支撑固定；另一方面，可延长热量的传递路径，提高热量的扩散效率。

固化成型后的胶座4具有用于支撑各连接板24的缺口44，各缺口44的两端分别设有用于支撑对应连接板24的第二节242的支撑块45。此结构，各缺口44中的两个支撑块45可将对应连接板24的第二节242的两端支撑，两个支撑块45分别与缺口44的内侧壁间隔设置，便于各连接板24的第一节241穿过。

进一步地，请一并参阅图4、图8和图9，作为本实用新型实施例一提供的具有双面导热散热结构的半导体元件的一种具体实施方式，各衬底2还包括于各基板23的一端向外延伸的连接条25，各连接条25固定于胶座4上，各连接条25与对应基板23处于同一平面上。具体地，第一衬底21靠近第二衬底22的一侧的两端分别设置有连接条25；第二衬底22远离第一衬底21的一侧的一端设置有一根连接条25；固化成型后的胶座4具有用于分别支撑固定连接条25的卡孔49。此结构，通过设置连接条25，可有效将第一衬底21和第二衬底22支撑固定，从而实现双芯片1的固化成型，胶座4上开设有两个开窗40，各开窗40中分别设置有导热散热板51和导电片52，进而可对双芯片1实现两侧散热，提高芯片1的散热效率。

请一并参阅图10和图11，固化成型后的胶座4具有用于支撑芯片1的定位槽42和用于支撑基板23的容置槽43，开窗40与定位槽42连通，定位槽42与容置槽43连通，芯片1设置在该定位孔中，基板23设置在该容置槽43中。此结构，定位槽42与芯片1的横截面形状一致，基板23与容置槽43的横截面形状一致，便于对芯片1和基板23的精确拆装和维护。

基板23上且位于芯片1的周边设置槽位231，可防湿，防漏气，增加接触面积，便于半导体元件的密封与固定。

实施例二：

请一并参阅图12和图13，现对本实用新型实施例二提供的具有双面导热散热结构的半导体元件进行说明。该实施例二与上述实施例一的区别在于：

1、取消导热散热板51，简化生产工序，降低成本；

2、将实施例一的半导体元件的正面作为本实施例二的半导体元件的背面，将实施例一的半导体元件的背面作为本实施例二的半导体元件的正面；

3、连接板24与各引脚3处于同一平面上。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.具有双面导热散热结构的半导体元件，其特征在于：包括衬底、设于所述衬底上的芯片、与所述芯片电性相连的引脚、固化成型于所述衬底上并密封固定所述芯片与所述引脚的胶座和导热散热板；所述胶座上对应于所述芯片的位置开设有开窗，所述导热散热板的一端经所述开窗与所述芯片贴合，所述导热散热板的另一端伸出的芯片之外，所述胶座密封包裹所述导热散热板的周边。

2.如权利要求1所述的具有双面导热散热结构的半导体元件，其特征在于：所述导热散热板包括第一片、于所述第一片的一端朝向所述芯片的方向弯折的第二片和于所述第二片的自由端平行于所述第一片并朝向远离所述第一片的方向弯折的第三片，所述第二片垂直于所述第一片，所述第三片垂直于所述第二片，所述第一片与所述胶座的顶面持平，所述第三片与所述芯片贴合。

3.如权利要求2所述的具有双面导热散热结构的半导体元件，其特征在于：所述引脚包括固定于所述胶座上的第一接线脚，所述具有双面导热散热结构的半导体元件还包括将所述第一接线脚与所述芯片电性连接的导电线。

4.如权利要求3所述的具有双面导热散热结构的半导体元件，其特征在于：所述引脚还包括固定于所述胶座上的第二接线脚，所述具有双面导热散热结构的半导体元件还包括将所述第二接线脚与所述芯片电性连接的导电片。

5.如权利要求4所述的具有双面导热散热结构的半导体元件，其特征在于：所述导电片包括第一段、于所述第一段的一端朝向所述芯片的方向弯折的第二段和于所述第二段的自由端平行于所述第一段并朝向远离所述第一段的方向弯折的第三段，所述第二段垂直于所述第一段，所述第三段垂直于所述第二段，所述第二接线脚的一端与所述第一段贴合，所述第二接线脚的另一端伸出所述胶座，所述第三段与所述芯片贴合。

6.如权利要求4所述的具有双面导热散热结构的半导体元件，其特征在于：所述第二接线脚的长度大于所述第一接线脚的长度。

7.如权利要求4所述的具有双面导热散热结构的半导体元件，其特征在于：所述导热散热板的厚度大于所述导电片的厚度。

8.如权利要求1所述的具有双面导热散热结构的半导体元件，其特征在于：所述衬底的数量为若干个，各所述衬底包括基板和设于所述基板两端的连接板，所述基板上设有所述芯片。

9.如权利要求8所述的具有双面导热散热结构的半导体元件，其特征在于：各所述连接板包括于所述基板的对应端朝向所述芯片的方向弯折的第一节、于所述第一节的自由端朝向远离所述芯片的方向弯折的第二节和于所述第二节的自由端朝向所述基板的方向弯折的第三节，所述第一节垂直于所述基板，所述第二节垂直于所述第一节，所述第三节垂直于所述第二节。

10.如权利要求8所述的具有双面导热散热结构的半导体元件，其特征在于：各所述衬底还包括于各所述基板的一端向外延伸的连接条，各所述连接条固定于所述胶座上，各所述连接条与对应所述基板处于同一平面上。