CN218788368U - 具有分体式散热结构的封装基板和芯片封装模组 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及具有分体式散热结构的封装基板和芯片封装模组。实施例的封装基板包括绝缘载体、设置在绝缘载体上的引线框架、部分地嵌入绝缘载体内的多个散热器，多个散热器之间分体设置；进一步的，还包括多个绝缘陶瓷片，多个绝缘陶瓷片之间分体设置；绝缘陶瓷片的两侧表面分别与散热器和引线框架连接，用于在散热器和引线框架之间形成电绝缘的导热通道。本实用新型的封装基板和芯片封装模组具有极佳的散热性能和热稳定性。

Description

具有分体式散热结构的封装基板和芯片封装模组

技术领域

本实用新型涉及一种封装基板以及采用该封装基板的芯片封装模组。

背景技术

由于功率半导体芯片在工作过程中会产生大量热量，因此要求芯片封装结构具有较佳的散热性能。

中国专利文献CN104900546A公开了一种功率模块的封装结构，包括覆铜陶瓷基板、功率器件和金属散热板；其中，功率器件通过焊料焊接到覆铜陶瓷基板的集电极铜层上，金属散热板与覆铜陶瓷基板焊接连接。工作时功率器件产生的热量可通过覆铜陶瓷基板快速传导至金属散热板，使得整个封装结构具有较佳的散热性能。

在诸如上述专利文献公开现有功率芯片封装结构中，金属散热板与陶瓷基板通常形成都是形成为一个整体结构，二者之间的连接面积较大，但由于陶瓷和金属之间的热膨胀系数存在很大差异，金属散热板与陶瓷基板之间在冷热循环过程中会产生较大的热应力，进而导致封装结构的热稳定性差，容易因产生过大的热应力而导致在连接界面形成缺陷，导致产品性能的劣化。

发明内容

本实用新型的主要目的是提供一种具有极佳散热性能和热稳定性的封装基板和采用该封装基板的芯片封装模组。

为了实现上述主要目的，本实用新型的第一方面公开了一种具有分体式散热结构的封装基板，包括：

绝缘载体；

引线框架，设置在该绝缘载体上；

多个散热器，该散热器部分地嵌入绝缘载体内，且多个散热器之间分体设置；

多个绝缘陶瓷片，多个绝缘陶瓷片之间分体设置；绝缘陶瓷片的两侧表面分别与散热器和引线框架连接，用于在散热器和引线框架之间形成电绝缘的导热通道。

根据本实用新型的一种具体实施方式，引线框架包括金属衬底和图形化金属箔；金属衬底设置在绝缘陶瓷片上，并且镶嵌在绝缘载体内；图形化金属箔设置在金属衬底及绝缘载体的表面。

根据本实用新型的一种具体实施方式，散热器具有多个阵列设置的散热柱和/或散热片，散热柱和/或散热片暴露在绝缘载体的外部。

根据本实用新型的一种具体实施方式，多个绝缘陶瓷片与多个散热器一一对应设置，使得每个散热器与引线框架之间均设有一个绝缘陶瓷片。

根据本实用新型的一种具体实施方式，绝缘陶瓷片的厚度为0.5mm～2mm。

优选的，从绝缘陶瓷片的厚度方向观察，绝缘陶瓷片的整个外缘均凸伸出散热器连接绝缘陶瓷片的表面。

进一步地，绝缘陶瓷片的整个外缘均凸伸出散热器连接绝缘陶瓷片的表面1mm～5mm。

根据本实用新型的一种具体实施方式，绝缘陶瓷片为氮化铝、氮化硅或氧化铝陶瓷片。

根据本实用新型的一种具体实施方式，绝缘陶瓷片与引线框架和散热器之间焊接连接。

本实用新型的第二方面公开了一种芯片封装模组，包括芯片以及如上所述的任意一种封装基板，芯片安装在该封装基板的引线框架上。

本实用新型具有如下有益效果：

⑴，在散热器与引线框架之间设置绝缘陶瓷片，以形成电绝缘的导热通道，具有结构简单且散热性能好的优点；

⑵，多个散热器和多个绝缘陶瓷片均分体设置，有利于减小因绝缘陶瓷片与散热器和引线框架之间热膨胀系数差异而产生的热应力，使得封装基板和模组具有极佳的热稳定性。

⑶，在优选的实施方式中，绝缘陶瓷片的整个外缘均凸伸出散热器连接绝缘陶瓷片的表面，从而能够在散热器与引线框架之间形成更高的电绝缘性。

为了更清楚地说明本实用新型的目的、技术方案和优点，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步的详细说明。

附图说明

图1是本实用新型中封装基板实施例的整体结构示意图之一；

图2是本实用新型中封装基板实施例的整体结构示意图之二；

图3是本实用新型中封装基板实施例的剖面结构示意图；

图4是实施例中封装基板在注塑绝缘载体后的结构示意图；

图5是实施例中封装基板在绝缘载体和金属衬底上制作金属箔后的结构示意图；

图6是本实用新型中芯片封装模组实施例的剖面结构示意图。

具体实施方式

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型，但是本实用新型还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本实用新型的保护范围并不限于下面公开的具体实施例的限制。

封装基板实施例

如图1至3所示，实施例的封装基板包括引线框架10、绝缘载体20、多个散热器30和多个绝缘陶瓷片40。其中，绝缘载体20具有相对设置的第一表面和第二表面，引线框架10设置在绝缘载体20的第一表面侧；引线框架10的材质可以为铜，但并不以此为限。

多个散热器30之间分体设置，每个散热器30都部分地嵌入绝缘载体20内，并且从绝缘载体20的第二表面侧暴露。实施例中，散热器30可以为铝散热器或铜散热器，优选采用铜散热器。优选的，散热器30具有多个阵列设置的散热柱31，散热柱31暴露在绝缘载体20的外部，以增大散热器30的散热面积。

本实用新型的其他实施例中，散热器30可以具有多个阵列设置且暴露在绝缘载体20外部的散热片，散热器30也可以同时设有均从绝缘载体20暴露的散热片和散热柱。

多个绝缘陶瓷片40之间同样分体设置，绝缘陶瓷片40的两侧表面分别与散热器30和引线框架10连接，用于在散热器30和引线框架10之间形成电绝缘的导热通道，使得封装基板具有极佳的散热性能。实施例中，绝缘陶瓷片40的厚度可以为0.5mm～2mm，例如为1mm；绝缘陶瓷片40可以为氮化铝、氮化硅或氧化铝陶瓷片，优选采用氮化硅或氮化铝陶瓷片。

如图3所示，引线框架10包括金属衬底11和图形化金属箔12；金属衬底11设置在绝缘陶瓷片40上，并且镶嵌在绝缘载体20内；图形化金属箔12设置在金属衬底11及绝缘载体20的表面，用于在多个金属衬底11之间形成导电线路。其中，可以在每个绝缘陶瓷片40上各设置一个金属衬底11，金属衬底11可以采用铜衬底，其厚度可以为0.2mm～2mm，更具体可以为0.32mm～1mm；金属箔12可以为铜箔，其厚度可以为1OZ～3OZ。金属衬底11和金属箔12的厚度可以根据设计需求确定，本实用新型不作限制。

其中，绝缘陶瓷片40与金属衬底11和散热器30之间可以焊接连接，例如采用活性金属钎焊连接或者锡膏焊接，以增加连接强度，并减小连接界面的热阻。

如图3所示，多个绝缘陶瓷片40与多个散热器30之间可以设置为一一对应，使得每个散热器30与引线框架10之间均设有一个绝缘陶瓷片40。本实用新型的其他实施例中，也可以采用一个绝缘陶瓷片40连接两个以上散热器30的结构设计，例如可以在引线框架10与两个散热器30之间设置一个绝缘陶瓷片40。其中，多个散热器30和多个绝缘陶瓷片40均分体设置，有利于减小因绝缘陶瓷片40与散热器30和引线框架10之间热膨胀系数差异而产生的热应力，使得封装基板具有极佳的热稳定性。

散热器30和绝缘陶瓷片40的具体数量可以根据需要确定，本实用新型对此不作限定；优选的，封装基板中散热器30设置为与需要安装的芯片一一对应，以实现更好的散热效果。举例来说，实施例的封装基板具有以4X4的阵列方式布置的16个散热器，每个散热器30上分别设有一块绝缘陶瓷片40。

如图3所示，散热器30具有连接绝缘陶瓷片40的表面32。优选的，为了增加引线框架10与散热器30之间的电绝缘能力，从绝缘陶瓷片40的厚度方向观察，绝缘陶瓷片40的整个外缘均凸伸出散热器30的表面32。实施例中，绝缘陶瓷片40凸伸出表面32的距离D可以为1mm～5mm，例如大约3mm，但并不以此为限。

制作封装基板时，可以先将金属衬底11和散热器30分别焊接在绝缘陶瓷片40的两个相对表面，然后将多个散热器30的固定在定位载具上，以保持金属衬底11的表面相互平齐，再利用模具注塑成型工艺制作例如树脂材质的绝缘载体20，以实现多个散热器30之间的固定连接。

如图4所示，绝缘载体20制作完成后，绝缘载体20的第一表面与金属衬底11的表面相互对齐；其中，为了保证二者表面的平整性，在模具注塑成型步骤后，可以对绝缘载体20的第一表面和金属衬底11进行研磨。

研磨之后，如图5所示，再在绝缘载体20的第一表面和金属衬底11的表面上制作金属箔12(例如通过化学镀和/或电镀铜工艺制作金属箔12)，并对金属箔12进行图形化蚀刻，以形成引线框架10。

芯片封装模组实施例

如6所示，实施例的芯片封装模组包括上述实施例的封装基板、芯片50以及用于封装芯片的封装体60。其中，芯片50安装在引线框架10上，并被封装在封装体60内，芯片50工作时产生的热量可通过引线框架10和绝缘陶瓷片40传导至散热器30，并通过散热器30散发到外部环境，实现快速散热。

实施例中，芯片50的数量可以为多个，具体根据需要设置，本实用新型对此不作限制。进一步地，芯片封装模组还可以具有与引线框架10电连接并暴露在封装体60外部的引脚(图中未示出)，以实现模组的外部电连接。

虽然以上通过实施例描绘了本实用新型，但应当理解的是，上述实施例仅用于示例性地描述本实用新型的可实施方案，而不应解读为限制本实用新型的保护范围，凡本领域技术人员依照本实用新型所作的同等变化，应同样为本实用新型权利要求的保护范围所涵盖。

Claims (10)

1.一种具有分体式散热结构的封装基板，包括绝缘载体和设置在所述绝缘载体上的引线框架；其特征在于：

多个散热器，所述散热器部分地嵌入所述绝缘载体内，且多个所述散热器之间分体设置；

多个绝缘陶瓷片，多个所述绝缘陶瓷片之间分体设置；所述绝缘陶瓷片的两侧表面分别与所述散热器和所述引线框架连接，用于在所述散热器和所述引线框架之间形成电绝缘的导热通道。

2.如权利要求1所述具有分体式散热结构的封装基板，其特征在于：所述引线框架包括金属衬底和图形化金属箔；所述金属衬底设置在所述绝缘陶瓷片上，并且镶嵌在所述绝缘载体内；所述图形化金属箔设置在所述金属衬底及所述绝缘载体的表面。

3.如权利要求1所述具有分体式散热结构的封装基板，其特征在于：所述散热器具有多个阵列设置的散热柱和/或散热片，所述散热柱和/或所述散热片暴露在所述绝缘载体的外部。

4.如权利要求1所述具有分体式散热结构的封装基板，其特征在于：多个所述绝缘陶瓷片与多个所述散热器一一对应设置，使得每个所述散热器与所述引线框架之间均设有一个所述绝缘陶瓷片。

5.如权利要求1所述具有分体式散热结构的封装基板，其特征在于：所述绝缘陶瓷片的厚度为0.5mm～2mm。

6.如权利要求1所述具有分体式散热结构的封装基板，其特征在于：从所述绝缘陶瓷片的厚度方向观察，所述绝缘陶瓷片的整个外缘均凸伸出所述散热器连接所述绝缘陶瓷片的表面。

7.如权利要求6所述具有分体式散热结构的封装基板，其特征在于：所述绝缘陶瓷片的整个外缘均凸伸出所述散热器连接所述绝缘陶瓷片的表面1mm～5mm。

8.如权利要求1所述具有分体式散热结构的封装基板，其特征在于：所述绝缘陶瓷片为氮化铝、氮化硅或氧化铝陶瓷片。

9.如权利要求1所述具有分体式散热结构的封装基板，其特征在于：所述绝缘陶瓷片与所述引线框架和所述散热器之间焊接连接。

10.一种芯片封装模组，其特征在于：包括芯片以及如权利要求1至9任一项所述的封装基板，所述芯片安装在所述封装基板的所述引线框架上。

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