CN215869372U - 功率半导体散热封装结构与电子装置 - Google Patents

Abstract

本申请涉及功率半导体散热封装结构与电子装置，功率半导体散热封装结构包括导线框架、MOSFET芯片和塑封体，导线框架包括散热载片以及多个传输引脚；MOSFET芯片设置于所述散热载片上；塑封体密封所述MOSFET芯片，塑封体具有散热顶面以及相对的底面；散热载片的一表面外露于塑封体的散热顶面，传输引脚由塑封体在与散热顶面相邻的侧面引出，传输引脚远离散热顶面的端部向靠近塑封体的底面方向弯折，散热载片与其中一传输引脚一体连接，MOSFET芯片与传输引脚电性连接。本申请在电路应用中能够减小自身热量对周边元器件的影响，并且提高散热效果。

Description

功率半导体散热封装结构与电子装置

技术领域

本申请涉及封装半导体器件技术领域，尤其是涉及功率半导体散热封装结构与电子装置。

背景技术

传统的例如DPAK/D²PAK(TO-252/TO-263)封装产品的散热载片朝下，塑封体面朝上。在使用过程中，散热载片与PCB焊接在一起，主要通过PCB进行散热，这种散热方式可以将器件产生热量传导到PCB板上的铜箔，再通过面积较大的铜箔进行散热，但同时也会导致PCB板的温度随着器件的温度升高而升高，器件周边的其他元件会受到较大的影响。

在一些紧凑的电路中，PCB板的铜箔不能做得太大，导致散热效果不佳，在需要增加外置散热载片帮助散热的应用中，外置散热载片只能通过塑封体传热，散热效果较差。

实用新型内容

为了提高功率半导体封装器件的散热效果，本申请提供一种功率半导体散热封装结构与电子装置。

本申请提供的一种功率半导体散热封装结构，采用如下的技术方案：

一种功率半导体散热封装结构，包括：

导线框架，包括散热载片以及多个传输引脚；

MOSFET芯片，设置于所述散热载片上；

塑封体，密封所述MOSFET芯片，所述塑封体具有散热顶面以及相对的底面；所述散热载片的一表面外露于所述塑封体的所述散热顶面，所述传输引脚由所述塑封体在与所述散热顶面相邻的侧面引出，所述传输引脚远离所述散热顶面的端部向靠近所述塑封体的底面方向弯折，所述散热载片与其中一所述传输引脚一体连接，所述MOSFET芯片与所述传输引脚电性连接。

通过采用上述技术方案，MOSFET芯片(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor，金属-氧化物半导体场效应晶体管)设置在散热载片上并且密封于塑封体中，由于散热载片比起塑封体有更高的对外导热性，MOSFET芯片产生的高温会优先从散热载片上进行热量传导。散热载片的一表面外露塑封体的散热顶面，并且传输引脚远离散热顶面的端部向靠近塑封体的底面方向弯折，在PCB板上安装时，塑封体的底面与PCB板贴合，能够隔绝大部分热量传导至PCB板中；而散热载片一表面外露在散热顶面中，当使用外置散热器时，散热载片与外置散热器能够有较好的接触，热量传导更快。散热效果更好。

可选的，所述散热载片开设有锁孔，所述锁孔内形成有所述塑封体的卡接部。

通过采用上述技术方案，塑封体能够通过卡接部镶嵌在散热载片上，增加了散热载片与塑封体结合的牢固性。

可选的，所述塑封体包覆所述散热载片在所述塑封体的外露面的三个相邻侧面，所述锁孔呈腰型孔状，所述锁孔的延伸方向能模拟所述散热载片未被所述塑封体包覆的另一侧边。

通过采用上述技术方案，散热载片的三个侧边被包覆在塑封体中，呈腰型孔状的锁孔固定散热载片未被塑封体包覆的一侧边，并通过腰型孔的延伸方向来模拟散热载片未被塑封体包覆的一侧边，使得散热载片的四个侧边均被塑封体所固定，进一步增加塑封体和散热载片之间的结合稳定性。

可选的，所述传输引脚由所述塑封体的侧面中部引出，与所述散热载片一体相连的所述传输引脚具有位于所述塑封体内的第一弯折部，所述散热载片与其他的所述传输引脚之间有下沉位差，所述传输引脚在所述塑封体外形成第二弯折部。

通过采用上述技术方案，将传输引脚设置在塑封体的侧面中部，以避免从塑封体的侧面顶部或者底部引出时传输引脚和塑封体之间的连接不稳定的问题。

可选的，所述散热载片远离所述塑封体的一侧一体延伸有一个或多个固定引脚，所述固定引脚远离所述塑封体的端部向靠近所述塑封体的底面方向弯折。

通过采用上述技术方案，在使用功率半导体封装结构时，将延伸的固定引脚焊接在PCB板上，通过和传输引脚共同焊接配合，以增加功率半导体散热封装结构的使用稳定性。

可选的，所述固定引脚在所述塑封体外形成有第三弯折部，所述第三弯折部的弯折差大于所述第二弯折部的弯折差。

通过采用上述技术方案，尽可能减小延伸出来的固定引脚所占用的空间，以使得功率半导体散热封装结构体积更小。

可选的，当延伸有所述固定引脚，其中一与所述散热载片一体相连的所述传输引脚被截断且位于其他所述传输引脚之中。

通过采用上述技术方案，与散热载片一体相连的传输引脚中传输的信号可以通过固定引脚进行传输，截断与散热载片一体相连的传输引脚，并且将截断的传输引脚设置在其他传输引脚之间，以减小其他传输引脚之间的信号干扰。

可选的，所述第二弯折部的一侧面、所述第三弯折部的一侧面和所述塑封体的底面处于同一平面。

通过采用上述技术方案，当功率半导体封装结构安装在PCB板上时，传输引脚以及固定引脚能够很好地贴合在PCB的焊点上，避免了在使用过程中对传输引脚或者固定引脚进行再次弯折，减小了对传输引脚和固定引脚的折损，降低功率半导体封装结构的使用损坏率。

本申请还提供一种电子装置，采用如下的技术方案：

一种电子装置，包括上述任意技术方案可能组合的一种功率半导体散热封装结构。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

1.传输引脚向塑封体底面弯折，在安装功率半导体封装结构时，塑封体与PCB板接触，以减小热量传导至PCB板上，降低功率半导体封装结构的温度对周边器件的影响；并且散热载片一表面外露与塑封体，在应用外置散热器时，散热载片与外置散热器有较好的接触，以增加散热效果；

2.散热载片上设置有呈腰型孔状的锁孔，并通过塑封体的卡接部镶嵌在锁孔中，增加散热载片与塑封体之间结合的牢固性；

3.散热载片延伸设置有多个固定引脚，与传输引脚共同焊接配合，能够增加功率半导体封装结构的安装稳定性。

附图说明

图1是本申请实施例1一种功率半导体散热封装结构示意图。

图2是本申请实施例1一种功率半导体散热封装结构制造中MOSFET芯片在导线框架上安装示意图。

图3是本申请实施例1一种功率半导体散热封装结构制造中MOSFET芯片与传输引脚信号连接示意图。

图4是本申请实施例1一种功率半导体散热封装结构制造中封装MOSFET芯片后示意图。

图5是本申请实施例1一种功率半导体散热封装结构制造中封装MOSFET芯片后剖面示意图。

图6是本申请实施例1一种功率半导体散热封装结构制造中传输引脚弯折处理后示意图。

图7是本申请实施例1一种功率半导体散热封装结构制造中固定引脚弯折处理后示意图。

图8是本申请实施例2一种功率半导体散热封装结构中截断与散热载片一体连接的传输引脚示意图。

图9是本申请实施例3一种功率半导体散热封装结构示意图。

附图标记说明：1、导线框架；11、散热载片；111、锁孔；12、传输引脚；121、第一弯折部；122、第二弯折部；13、固定引脚；131、第三弯折部；2、MOSFET芯片；3、塑封体；31、散热顶面；32、卡接部。

具体实施方式

以下结合附图对本申请作进一步详细说明。

实施例1

本申请实施例公开一种功率半导体散热封装结构。参照图1和图2，功率半导体散热封装结构包括导线框架1、MOSFET芯片2和塑封体3；导线框架1包括散热载片11以及多个传输引脚12；MOSFET芯片2设置在散热载片11上；塑封体3密封MOSFET芯片2，并且塑封体3具有散热顶面31以及相对的底面，散热载片11的一表面外露于散热顶面31，传输引脚12从散热顶面31的相邻侧面引出，并且传输引脚12远离散热顶面31的端部向靠近塑封体3的底面方向弯折，散热载片11与其中一个传输引脚12一体连接，MOSFET芯片2与传输引脚12电性连接。在进行功率半导体封装结构的安装固定时，传输引脚12需要与PCB焊点进行焊接固定，此时塑封体3能够与PCB板紧贴，通过塑封体3尽量减少因功率半导体散热封装结构自身发热过高从而给周边元器件带来影响；散热载片11的一表面在塑封体3的散热顶面31上裸露在外，在实际运用的PCB上安装外置散热器时，外置散热器能够与散热载片11有良好的接触，能够较为迅速地降低功率半导体器件的温度。

参照图2和图3，具体地，导线框架1为TO-252框架或者TO-263框架。散热载片11位于导线框架1的中部，散热载片11上预制有一个锁孔111以及一个放置区；MOSFET芯片2通过粘接的方式固定在放置区中。散热载片11的一端一体延伸设置有一个或多个固定引脚13。

在本实施例中，固定引脚13的数量为三个，三个固定引脚13之间呈间隔设置；传输引脚12的数量为三个，三个传输引脚12之间也呈间隔设置，位于中间的传输引脚12与散热载片11一体设置。其中，位于中间的传输引脚12与散热载片11通过第一弯折部121进行连接，并且位于中间的传输引脚12与散热载片11之间具有高度差。通过生产模具，将其他两个传输引脚12固定在与位于中间的传输引脚12处于同一水平面的位置，使得散热载片11和其他传输引脚12之间同样具有高度差。 MOSFET芯片2的漏极和散热载片11电性连接；通过铝线、金线或者铜线焊线方式将MOSFET芯片2的栅极和源极分别电性连接至其他两个传输引脚12上。

参照图4和图5，当MOSFET芯片2与传输引脚12电性连接之后，通过外置模具，对MOSFET芯片2进行密封以形成塑封体3，实现对MOSFET芯片2的密封保护。本实施例中，塑封体3整体为扁平状的长方体。散热载片11由金属铝制成，塑封体3由陶瓷制成，散热载片11的热量传导速度要快于塑封体3的热量传导。MOSFET芯片2在工作时产生的高温主要通过散热载片11进行热量传导散失。

参照图5和图6，塑封体3具有两个面积较大的相对表面，散热载片11镶嵌在塑封体3其中一个表面所在的一侧，该表面为散热顶面31。散热载片11外露于散热顶面31的一表面为外露面。当散热载片11镶嵌在塑封体3的散热顶面31时，散热载片11的外露面的三个相邻侧面被塑封体3所包覆。除此之外，塑封体3在锁孔111内形成卡接部32，通过卡接部32镶嵌在散热载片11上，增加了散热载片11与塑封体3结合的牢固性。在本实施例中，锁孔111呈腰型孔状，且锁孔111的延伸方向与散热载片11未被塑封体3包覆的另一侧面平行，通过锁孔111内的卡接部32，来模拟塑封体3包覆散热载片11未被塑封体3包覆的另一侧面。

MOSFET芯片2被塑封体3密封之后，传输引脚12位于散热顶面31的相邻侧面的中部，此时不与散热载片11一体连接的其他传输引脚12与散热载片11之间存在下沉位差，且该下沉位差与第一弯折部121的高度有关。位于塑封体3外的所有传输引脚12再经过弯折处理，使其在塑封体3外形成第二弯折部122。其中，在第二弯折部122且与传输引脚12的端面相邻的一个侧面和塑封体3的底面处于同一平面；在焊接功率半导体散热封装结构时，传输引脚12的端部能够与PCB板上的焊点有紧密的接触，避免焊接过程中的虚焊情况。

参照图7，散热载片11未被塑封体3包覆的一端在塑封体3外有延伸距离，并且散热载片11延伸的三个固定引脚13经过弯折处理形成第三弯折部131，在焊接使用时，第三弯折部131使得固定引脚13也能够焊接在PCB板上；通过固定引脚13和传输引脚12的共同的焊接作用，以使得功率半导体散热封装结构安装固定效果更好。并且，在第三弯折部131且与固定引脚13的端面相邻的一个侧面和塑封体3的底面处于同一平面，以减小固定引脚13在焊接时会出现虚焊的情况。同时，固定引脚13还能够将散热载片11上的小部分热量传导至PCB板上，增加了散热途径。

固定引脚13是由散热载片11延伸引出，在对固定引脚13进行弯折处理时，需要将固定引脚13弯折处理的角度要大于传输引脚12的弯折处理的角度，即第三弯折部131形成的弯折差大于第二弯折部122形成的弯折差，以实现减小固定引脚13在塑封体3一侧所占用的空间。并且固定引脚13和传输引脚12进行弯折处理后，固定引脚13和传输引脚12均具备了部分形变的能力，在温度变化时，起到缓冲因热胀冷缩产生的应力的作用。

本申请实施例的实施原理为：在散热载片11上对MOSFET芯片2进行粘接、封装，并且将传输引脚12以及延伸的固定引脚13向散热载片11方向进行弯折处理，以使得功率半导体散热封装结构在使用过程中，散热载片11不会和PCB板直接接触，减小热量传导；同时，使用外置散热器时，散热载片11能够和外置散热器有紧密的接触，从而通过外置散热器进行快速散热。

实施例2

参照图8，本申请实施例与实施例1不同之处在于，位于中间的传输引脚12和散热载片11一体连接，当散热载片11延伸有固定引脚13时，将位于中间的传输引脚12截断，MOSFET芯片2的漏极从固定引脚13中引出，以增加其他两个传输引脚12之间的距离，减小MOSFET芯片2的源极和栅极之间的影响。在使用过程中，功率半导体散热封装结构兼容原有的PCB布版，方便使用。

实施例3

参照图9，本申请实施例与实施例1不同之处在于，在散热载片11未被塑封体3包覆的一端没有延伸固定引脚13，在PCB板上焊接功率半导体散热封装结构时，MOSFET芯片2的栅极、漏极和源极均通过塑封体3一侧的传输引脚12与PCB进行电信号连接，进一步减小了整个功率半导体散热封装结构的体积。

实施例4

本申请还提出一种电子装置，包括印刷电路板、接合在印刷电路板上如上述任意技术方案可能组合的一种功率半导体散热封装结构以及固定在功率半导体散热封装结构的散热顶面中的散热器。在功率半导体散热封装结构的散热顶面的相邻侧面中，位于同一表面的传输引脚12焊接到印刷电路板的对应焊接点位；若散热载片延伸有固定引脚13，则将固定引脚13也焊接到印刷电路板的对应焊接点位。其中，MOSFET芯片2在塑封体3的阻隔下，使印刷电路板受到来自MOSFET芯片2的较少热量；MOSFET芯片2产生的大部分热量传导至散热载片11上，散热器将散热载片11表面的热量进行散失，以达到快速降温的效果。

以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种功率半导体散热封装结构，其特征在于，包括：

导线框架(1)，包括散热载片(11)以及多个传输引脚(12)；

MOSFET芯片(2)，设置于所述散热载片(11)上；

塑封体(3)，密封所述MOSFET芯片(2)，所述塑封体(3)具有散热顶面(31)以及相对的底面；所述散热载片(11)的一表面外露于所述塑封体(3)的所述散热顶面(31)，所述传输引脚(12)由所述塑封体(3)在与所述散热顶面(31)相邻的侧面引出，所述传输引脚(12)远离所述散热顶面(31)的端部向靠近所述塑封体(3)的底面方向弯折，所述散热载片(11)与其中一所述传输引脚(12)一体连接，所述MOSFET芯片(2)与所述传输引脚(12)电性连接。

2.根据权利要求1所述的功率半导体散热封装结构，其特征在于：所述传输引脚(12)由所述塑封体(3)的侧面中部引出，与所述散热载片(11)一体相连的所述传输引脚(12)具有位于所述塑封体(3)内的第一弯折部(121)，所述散热载片(11)与其他的所述传输引脚(12)之间有下沉位差，所述传输引脚(12)在所述塑封体(3)外形成第二弯折部(122)。

3.根据权利要求2所述的功率半导体散热封装结构，其特征在于：所述散热载片(11)远离所述塑封体(3)的一侧一体延伸有一个或多个固定引脚(13)，所述固定引脚(13)远离所述塑封体(3)的端部向靠近所述塑封体(3)的底面方向弯折。

4.根据权利要求3所述的功率半导体散热封装结构，其特征在于：所述固定引脚(13)在所述塑封体(3)外形成有第三弯折部(131)，所述第三弯折部(131)的弯折差大于所述第二弯折部(122)的弯折差。

5.根据权利要求3所述的功率半导体散热封装结构，其特征在于：当延伸有所述固定引脚(13)，其中一与所述散热载片(11)一体相连的所述传输引脚(12)被截断且位于其他所述传输引脚(12)之中。

6.根据权利要求4所述的功率半导体散热封装结构，其特征在于：所述第二弯折部(122)的一侧面、所述第三弯折部(131)的一侧面和所述塑封体(3)的底面处于同一平面。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的功率半导体散热封装结构，其特征在于：所述散热载片(11)开设有锁孔(111)，所述锁孔(111)内形成有所述塑封体(3)的卡接部(32)。

8.根据权利要求7所述的功率半导体散热封装结构，其特征在于：所述塑封体(3)包覆所述散热载片(11)在所述塑封体(3)的外露面的三个相邻侧面，所述锁孔(111)呈腰型孔状，所述锁孔(111)的延伸方向能模拟所述散热载片(11)未被所述塑封体(3)包覆的另一侧面。

9.一种电子装置，其特征在于，包括如权利要求1-8中任一项所述的一种功率半导体散热封装结构。

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