CN212482727U - 半导体封装结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种半导体封装结构，第一基板包括若干贯穿其正面和背面的第一过孔；温度传感器管芯位于所述第一基板的正面上；第二基板位于所述第一基板的正面上并覆盖所述温度传感器管芯，所述第一基板的正面与所述第二基板的正面相对；第三基板位于所述第一基板与所述第二基板之间，所述第三基板具有贯穿其正面和背面的容置空间。所述温度传感器管芯位于所述容置空间内将第一基板的背面作为感温面，利用第一过孔将所述感温面获取热量传递至温度传感器管芯上实现温度检测，缩短了热传导路径，提高温度检测的准确性和灵敏度。

Description

半导体封装结构

技术领域

本实用新型涉及半导体封装技术领域，尤其涉及一种半导体封装结构。

背景技术

封装是把具有集成电路的管芯安放在一块起承载作用的基板上，将管脚引出，然后固定包装成为一个整体的过程。封装的形式多种多样，可以包括双列直插式封装(DIP)、方形扁平无引脚封装(QFN)、栅格阵列封装(LGA)、球栅阵列封装(BGA)等类型。

传统的温度传感器采用环氧树脂塑封料和DFN框架封装，这种封装方式由于正面的环氧树脂塑封料热阻大且厚度超过200um，因此正面进行热传导的效果很差，需要通过背面进行热传导。与此同时，背面还需要制作外接焊盘以焊接到PCB板上，因此背面无法和待测物直接接触，热传导路径增加，导致温度检测的准确性和灵敏度均不高。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种半导体封装结构，能够缩短热传导路径，提高温度检测的准确性和灵敏度。

为了达到上述目的，本实用新型提供了一种半导体封装结构，包括：

第一基板，包括若干贯穿其正面和背面的第一过孔；

温度传感器管芯，位于所述第一基板的正面上；

第二基板，位于所述第一基板的正面上并覆盖所述温度传感器管芯，所述第一基板的正面与所述第二基板的正面相对；

第三基板，位于所述第一基板与所述第二基板之间，所述第三基板具有贯穿其正面和背面的容置空间，所述温度传感器管芯位于所述容置空间内；

其中，所述第一基板的背面为感温面，所述感温面用于获取热量并通过所述第一过孔将热量传递至所述温度传感器管芯。

可选的，所述第一过孔均匀分布于所述第一基板对应所述容置空间的区域内。

可选的，还包括：

若干外接焊盘，位于所述第二基板的背面并与所述温度传感器管芯的对应引脚电性连接。

可选的，所述第二基板包括若干贯穿其正面和背面的第二过孔，所述第三基板包括若干贯穿其正面和背面的第三过孔，所述第二过孔的一端与对应的外接焊盘电性连接，另一端通过所述第三过孔与所述温度传感器管芯的对应引脚电性连接。

可选的，所述第二过孔与所述第三过孔一一对应，所述第二过孔及所述第三过孔的两端均设置有第一内接焊盘，所述第二过孔与对应的第三过孔通过对应的第一内接焊盘电性连接，所述第二过孔与所述温度传感器管芯的对应引脚通过对应的第二内接焊盘和引线电性连接。

可选的，所述第二内接焊盘设置于所述第一基板的正面且分为两组，两组第二内接焊盘中相对应的第二内接焊盘电性连接，其中一组第二内接焊盘位于所述第一基板对应所述容置空间的区域外且与对应的第二过孔的第一内接焊盘电性连接，另一组第二内接焊盘位于所述第一基板对应所述容置空间的区域内且通过所述引线与所述温度传感器管芯的对应引脚电性连接。

可选的，还包括：

导热粘结胶层，位于所述温度传感器管芯的背面与所述第一基板的正面之间，以粘结所述温度传感器管芯的背面与所述第一基板的正面；

导热灌封胶层，覆盖所述温度传感器管芯的正面并周向延伸至覆盖部分所述第一基板的正面，以将所述温度传感器管芯与外界隔离。

可选的，所述温度传感器管芯包括：

第一背金层，覆盖所述温度传感器管芯的背面。

可选的，所述温度传感器管芯的厚度小于60微米。

可选的，第一基板还包括：

第二背金层，覆盖所述第一基板的背面。

可选的，所述第一基板的正面对应所述容置空间的区域上覆盖有一镀金层。

可选的，第一基板的厚度小于200微米。

可选的，所述第一基板、第二基板和第三基板均为PCB板。

本实用新型提供的半导体封装结构具有如下有益效果：

(1)将所述第一基板的背面作为感温面，利用第一过孔将所述感温面获取热量传递至所述温度传感器管芯上实现温度检测，缩短了热传导路径，提高温度检测的准确性和灵敏度；

(2)将所述第一基板的背面作为感温面，将外接焊盘设置于第二基板的背面，感温面不受外接焊盘的阻挡，可以与待测物直接接触，热量从第一过孔传递至温度传感器管芯，实现温度检测，可进一步缩短热传导路径，提高温度检测的准确性和灵敏度；

(3)在第二基板和第三基板中分别设置第二过孔和第三过孔，能够传递温度传感器管芯的检测信号，同时第三基板还兼具支撑第二基板的作用；

(4)温度传感器管芯的背面通过导热粘结胶层直接粘结在第一基板的正面，可进一步实现温度传感器管芯立体全方位的高效热传导，提高温度检测的精度，并且导热粘结胶的导热性良好，不会对温度检测产生不良影响；

(5)在温度传感器管芯的背面以及第一基板的背面分别设置第一背金层和第二背金层，进一步提高了热传导的效率，第二背金层还可扩大感温面积同时防止感温面被氧化；

(6)控制温度传感器管芯的厚度小于60微米，第一基板的厚度小于200微米，从而进一步缩短热传导路径。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的半导体封装结构的示意图；

图2为本实用新型实施例提供的半导体封装结构中第一基板的示意图；

其中，附图标记为：

100-第一基板；100a-第一基板的正面；100b-第一基板的背面；101-第一过孔；

200-第二基板；200a-第二基板的正面；200b-第二基板的背面；201-外接焊盘；202-第二过孔；

300-第三基板；300a-第三基板的正面；300b-第三基板的背面；301-容置空间，302-第三过孔；

203、303-第一内接焊盘；102、103-第二内接焊盘；

400-温度传感器管芯；401-引线；

501-导热粘结胶层；502-导热灌封胶层。

具体实施方式

下面将结合示意图对本实用新型的具体实施方式进行更详细的描述。根据下列描述，本实用新型的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本实用新型实施例的目的。

图1为本实用新型实施例提供的半导体封装结构的示意图，图2为本实用新型实施例提供的半导体封装结构中第一基板100的示意图。如图1及图2所示，本实施例提供的半导体封装结构包括第一基板100、第二基板200、第三基板300、温度传感器管芯400及若干外接焊盘201。其中，所述第一基板100、第三基板300及第二基板200顺次重叠以构成三明治结构，所述第一基板100、第二基板200、第三基板300及所述温度传感器管芯400均具有相对的正面和背面。具体而言，所述第一基板100具有相对的正面100a和背面100b，所述第二基板200具有相对的正面200a和背面200b，所述第三基板300具有相对的正面300a和背面300b，所述温度传感器管芯400的正面是其电性连接面。

所述第三基板300设置于所述第一基板100的正面100a，并且所述第三基板300的背面300b与所述第一基板100的正面100a贴合。所述第三基板300具有一贯穿其正面300a与背面300b的容置空间301，所述温度传感器管芯400容置于所述容置空间301内且位于所述第一基板100的正面100a，所述温度传感器管芯400的背面(异于电性连接面的一面)与所述第一基板100的正面100a贴合。所述第二基板200设置于所述第三基板300的正面300a，并且所述第二基板200的正面200a与所述第三基板300的正面300a贴合。如此一来，所述第一基板100的正面100a与所述第二基板200的正面200a相对，并且，所述第一基板100起承载作用，所述第二基板200起覆盖作用，所述第一基板100的正面100a与所述第二基板200的正面200a分别遮盖住所述容置空间301的两端，从而起到将所述容置空间301密闭以隔离外界与所述温度传感器管芯400的作用，为所述温度传感器管芯400提供保护。

本实施例中，首先通过回流焊工艺将所述传感器管芯400安装至所述第一基板100的正面100a，所述传感器管芯400在安装前可进行减薄及背金处理，支持回流焊作业。然后通过回流焊工艺将所述第三基板300的背面300b设置于所述第一基板100的正面100a，所述第三基板300的背面300b设置有环形焊接区，通过回流焊密封所述容置空间301的底部。最后通过回流焊工艺将所述第二基板200的正面200a设置于所述第三基板300的正面300a，所述第二基板200的正面200a设置有环形焊接区，通过回流焊密封所述容置空间301的顶部。如此通过回流焊将所述容置空间301的顶部及底部均密封，可提高密封效果。所述第一基板100的背面100b为感温面，可直接与被测物接触，所述被测物的热量经过设置于所述第一基板100内的若干贯穿其正面100a和背面100b的第一过孔101传递至所述温度传感器管芯400，实现温度检测；所述外接焊盘201设置于所述第二基板200的背面200b并与所述温度传感器管芯400的对应引脚电性连接，所述外接焊盘201例如可以与一PCB板电性连接，所述温度传感器管芯400检测到的信号可通过所述外接焊盘201传递至所述PCB板上，通过信号处理，即可得到被测物的温度。可以理解的是，本实用新型将所述第一基板100的背面100b作为感温面，将所述外接焊盘201设置于所述第二基板200的背面200b，两者位置相背，工作时互不影响，相较于现有技术，本实用新型中的感温面不受外接焊盘201的阻挡直接与待测物接触，缩短了热传导路径，提高温度检测的准确性和灵敏度。

本实施例中，所述第一过孔101位于所述第一基板100对应所述容置空间301的区域内，从而能够更好的将热量传递至所述温度传感器管芯400。

进一步地，所述第二基板200包括若干贯穿其正面200a和背面200b的第二过孔202，所述第三基板300包括若干贯穿其正面300a和背面300b的第三过孔302，所述第二过孔202的一端与对应的外接焊盘201电性连接，另一端通过所述第三过孔302与所述温度传感器管芯400的对应引脚电性连接。

请继续参阅图1及图2，所述温度传感器管芯400的正面上具有4个引脚，所述第二过孔202、所述第三过孔302及所述外接焊盘201均具有4个，所述第二过孔202、第三过孔302及外接焊盘201一一对应。

所述第一基板100的正面100a设置有4个第二内接焊盘103和4个第二内接焊盘102，其中4个第二内接焊盘103为一组第二内接焊盘，4个第二内接焊盘102为另一组第二内接焊盘。4个第二内接焊盘102分布于4个第二内接焊盘103的外周上，且一个第二内接焊盘102与一个第二内接焊盘103对应电性连接。4个第二内接焊盘103位于所述第一基板100对应所述容置空间301的区域内，4个第二内接焊盘102位于所述第一基板100对应所述容置空间301的区域外。所述第三基板300的正面300a和背面300b分别具有4个第一内接焊盘303，每个所述第三过孔302的两端分别与所述第三基板300的正面300a和背面300b的一个第一内接焊盘303电性连接。所述第二基板200的正面200a和背面200b分别具有4个第一内接焊盘203，每个所述第二过孔202的两端分别与所述第二基板200的正面200a和背面200b的一个第一内接焊盘203电性连接。

所述温度传感器管芯400的每个引脚均通过引线401与对应的第二内接焊盘103电性连接，每个所述第二内接焊盘102与所述第三基板300的背面300b上对应的第一内接焊盘303电性连接，所述第三基板300的正面300a上的每个第一内接焊盘303与所述第二基板200的正面200a上对应的第一内接焊盘203电性连接，所述第二基板200的背面200b上的每个第一内接焊盘203与对应的外接焊盘201电性连接。如此一来，所述温度传感器管芯400的每个引脚即可通过第二过孔202和第三过孔302与对应的外接焊盘201电性连接，从而实现所述温度传感器管芯400与所述PCB板的信号连接。

应理解，本实用新型中的所述温度传感器管芯400不限于具有4个引脚，所述温度传感器管芯400的引脚可以是任何可能的数量，所述第二过孔202和第三过孔302的数量也可根据所述温度传感器管芯400的引脚的数量进行调整，本实用新型不作限制。

进一步地，所述温度传感器管芯400的背面与所述第一基板100的正面100a之间设置有一导热粘结胶层501，所述温度传感器管芯400的背面通过所述导热粘结胶层501直接粘结在所述第一基板100的正面100a，可进一步实现温度传感器管芯立体全方位的高效热传导，提高温度检测的精度，并且导热粘结胶的导热性良好，不会对温度检测产生不良影响。当然，本实用新型不限于采用导热粘结胶层501将温度传感器管芯400粘结在第一基板100的正面100a，还可以采用其他具有高导热系数的粘结材料。

应理解，所述温度传感器管芯400也可直接利用回流焊工艺设置于所述第一基板100的正面100a，此时可省略导热粘结胶层501。

所述温度传感器管芯400的正面设置有一导热灌封胶层502，所述导热灌封胶层502覆盖所述温度传感器管芯400的正面并周向延伸至覆盖所述第一基板100的部分正面100a。如此一来，所述导热灌封胶层502可以完全包裹所述温度传感器管芯400的正面和侧面，从而将所述温度传感器管芯400与外界隔离，防止外界侵扰所述温度传感器管芯400。

本实施例中，所述温度传感器管芯400的厚度被控制在小于60微米，有利于热量从温度传感器管芯400的背面的衬底传递至内部的传感器件上。

进一步地，所述温度传感器管芯400的背面通过背金工艺形成了第一背金层，所述第一背金层可采用背金材料制成。

本实施例中，所述第一基板100的厚度被控制在小于200微米，从而可以进一步缩短热传导的距离，提高热传导效率。

进一步地，所述第一基板100的背面100b通过背金工艺形成了第二背金层，与所述第一背金层的效果相同，所述第二背金层可进一步提高所述第一基板100的导热性能。并且，所述第二背金层可完全覆盖所述第一基板100的背面100b，使得所述第一基板100的背面100b的整面均可感温，提高了使用时的热传导的面积，而且所述第二背金层还可以防止所述第一基板100的背面100b由于接触空气而被氧化，起到保护感温面的作用。

可以理解的是，所述第一背金层的结构可以与所述第一背金层的结构相同，此处不再过多赘述。

本实施例中，所述第一基板100、第二基板200和第三基板300均为单层PCB板，可采用BT心材、FR4心材、陶瓷心材或其他心材。作为可选实施例，所述述第一基板100、第二基板200和第三基板300也可以是至少两层的PCB板，本实用新型不作限制。

可选的，所述第一过孔101、第二过孔202和第三过孔302可以为PCB板中的电镀铜塞孔，而所述第一基板100设置所述传感器管芯400的区域进行了镀金工艺从而形成了一镀金层，本实施例中，所述镀金层覆盖所述第一基板100对应所述容置空间301的区域，从而减小了热阻。

本实施例中，所述第一基板100、第二基板200、第三基板300及所述温度传感器管芯400的平面形状均为方形，所述容置空间301的平面形状为花瓣形，所述温度传感器管芯400可设置于所述容置空间301的中心，以增强结构的可靠性。

可以理解的是，所述第一基板100、第二基板200、第三基板300、温度传感器管芯400的平面形状不限于是方形，所述容置空间301的平面形状不限于是花瓣形，还可以是其他任何可能的形状。可选的，所述第一基板100、第二基板200、第三基板300及温度传感器管芯400的平面形状相同，所述容置空间301的平面形状与所述第一基板100、第二基板200、第三基板300及温度传感器管芯400的相同或不同皆可。

综上，在本实用新型提供的半导体封装结构中，将所述第一基板的背面作为感温面，利用第一过孔将所述感温面获取热量传递至所述温度传感器管芯上实现温度检测，缩短了热传导路径，提高温度检测的准确性和灵敏度。

进一步地，将所述第一基板的背面作为感温面，将外接焊盘设置于第二基板的背面，感温面不受外接焊盘的阻挡，可以与待测物直接接触，可进一步缩短热传导路径。

进一步地，在第二基板和第三基板中分别设置第二过孔和第三过孔，能够传递温度传感器管芯的检测信号，同时第三基板还兼具支撑第二基板的作用。

进一步地，温度传感器管芯的背面通过导热粘结胶层直接粘结在第一基板的正面，可进一步实现温度传感器管芯立体全方位的高效热传导，提高温度检测的精度，并且导热粘结胶的导热性良好，不会对温度检测产生不良影响。

进一步地，在温度传感器管芯的背面以及第一基板的背面分别设置第一背金层和第二背金层，进一步提高了热传导的效率，第二背金层还可扩大感温面积同时防止感温面被氧化。

进一步地，控制温度传感器管芯的厚度小于60微米，第一基板的厚度小于200微米，从而进一步缩短热传导路径。

上述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不对本实用新型起到任何限制作用。任何所属技术领域的技术人员，在不脱离本实用新型的技术方案的范围内，对本实用新型揭露的技术方案和技术内容做任何形式的等同替换或修改等变动，均属未脱离本实用新型的技术方案的内容，仍属于本实用新型的保护范围之内。

Claims (13)

1.一种半导体封装结构，其特征在于，包括：

第一基板，包括若干贯穿其正面和背面的第一过孔；

温度传感器管芯，位于所述第一基板的正面上；

第二基板，位于所述第一基板的正面上并覆盖所述温度传感器管芯，所述第一基板的正面与所述第二基板的正面相对；

第三基板，位于所述第一基板与所述第二基板之间，所述第三基板具有贯穿其正面和背面的容置空间，所述温度传感器管芯位于所述容置空间内；

其中，所述第一基板的背面为感温面，所述感温面用于获取热量并通过所述第一过孔将热量传递至所述温度传感器管芯。

2.如权利要求1所述的半导体封装结构，其特征在于，所述第一过孔均匀分布于所述第一基板对应所述容置空间的区域内。

3.如权利要求1所述的半导体封装结构，其特征在于，还包括：

若干外接焊盘，位于所述第二基板的背面并与所述温度传感器管芯的对应引脚电性连接。

4.如权利要求3所述的半导体封装结构，其特征在于，所述第二基板包括若干贯穿其正面和背面的第二过孔，所述第三基板包括若干贯穿其正面和背面的第三过孔，所述第二过孔的一端与对应的外接焊盘电性连接，另一端通过所述第三过孔与所述温度传感器管芯的对应引脚电性连接。

5.如权利要求4所述的半导体封装结构，其特征在于，所述第二过孔与所述第三过孔一一对应，所述第二过孔及所述第三过孔的两端均设置有第一内接焊盘，所述第二过孔与对应的第三过孔通过对应的第一内接焊盘电性连接，所述第二过孔与所述温度传感器管芯的对应引脚通过对应的第二内接焊盘和引线电性连接。

6.如权利要求5所述的半导体封装结构，其特征在于，所述第二内接焊盘设置于所述第一基板的正面且分为两组，两组第二内接焊盘中相对应的第二内接焊盘电性连接，其中一组第二内接焊盘位于所述第一基板对应所述容置空间的区域外且与对应的第二过孔的第一内接焊盘电性连接，另一组第二内接焊盘位于所述第一基板对应所述容置空间的区域内且通过所述引线与所述温度传感器管芯的对应引脚电性连接。

7.如权利要求1所述的半导体封装结构，其特征在于，还包括：

导热粘结胶层，位于所述温度传感器管芯的背面与所述第一基板的正面之间，以粘结所述温度传感器管芯的背面与所述第一基板的正面；

导热灌封胶层，覆盖所述温度传感器管芯的正面并周向延伸至覆盖部分所述第一基板的正面，以将所述温度传感器管芯与外界隔离。

8.如权利要求1所述的半导体封装结构，其特征在于，所述温度传感器管芯包括：

第一背金层，覆盖所述温度传感器管芯的背面。

9.如权利要求1所述的半导体封装结构，其特征在于，所述温度传感器管芯的厚度小于60微米。

10.如权利要求1所述的半导体封装结构，其特征在于，第一基板还包括：

第二背金层，覆盖所述第一基板的背面。

11.如权利要求1所述的半导体封装结构，其特征在于，所述第一基板的正面对应所述容置空间的区域上覆盖有一镀金层。

12.如权利要求1所述的半导体封装结构，其特征在于，第一基板的厚度小于200微米。

13.如权利要求1所述的半导体封装结构，其特征在于，所述第一基板、第二基板和第三基板均为PCB板。

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