CN219329253U - 一种散热盖及半导体封装器件 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种散热盖及半导体封装器件，包括：散热本体，包括相背设置的第一表面和第二表面、以及连接于第一表面和第二表面之间的侧面；其中，第一表面一侧用于与待散热元件连接，且至少部分侧面设置有孔道，孔道用于承载热交换介质。本申请所提供的散热盖侧面设置有与外界导通的孔道，孔道用于承载热交换介质，当散热盖与芯片贴合后，这样的孔道结构，增加了芯片的散热面积，降低了芯片的工作温度，有利于提高芯片的使用寿命。

Description

一种散热盖及半导体封装器件

技术领域

本申请属于半导体封装技术领域，具体涉及一种散热盖及半导体封装器件。

背景技术

在市场持续发展的大环境下，芯片尺寸越来越大、功率越来越高、发热量也越来越高，进而人们对控制芯片翘曲，提高芯片散热等要求也越来越高。因此，如何提高芯片的散热效果成为亟待解决的问题。

实用新型内容

本申请提供一种散热盖及半导体封装器件，以提高芯片的散热效果。

为解决上述技术问题，本申请采用的一个技术方案是：提供一种散热盖，包括：散热本体，包括相背设置的第一表面和第二表面、以及连接于所述第一表面和所述第二表面之间的侧面；其中，所述第一表面一侧用于与待散热元件连接，且至少部分所述侧面设置有孔道，所述孔道用于承载热交换介质。

根据本申请一实施方式，在所述孔道的延伸方向上，所述孔道贯通所述散热本体。

根据本申请一实施方式，所述散热本体包括：依次层叠设置的第一散热板、多个散热柱体和第二散热板；其中，多个所述散热柱体同层设置于所述第一散热板和所述第二散热板之间，且至少部分相邻的两个所述散热柱体之间设置有缝隙，所述孔道包含所述缝隙。

根据本申请一实施方式，多个所述散热柱体沿相互交叉的第一方向和第二方向呈阵列排布，任意相邻的两个所述散热柱体之间设置有所述缝隙；且在所述第一方向或所述第二方向上，相邻的两排所述散热柱体之间的所述缝隙形成所述孔道。

根据本申请一实施方式，所述多个散热柱体与所述第一散热板一体成型，所述多个散热柱体与所述第二散热板之间设置有焊料连接层；或者，所述多个散热柱体与所述第二散热板一体成型，所述多个散热柱体与所述第一散热板之间设置有焊料连接层；或者，所述多个散热柱体与所述第一散热板和所述第二散热板之间分别设置有焊料连接层。

根据本申请一实施方式，所述第二散热板包含主体部以及自所述主体部的边缘沿远离所述第一散热板的方向延伸的支撑部；其中，所述支撑部和所述第二散热板呈倒U型设置。

根据本申请一实施方式，所述散热盖还包括：第一镀层，设置于所述第一表面、所述第二表面以及所述侧面上；第二镀层，设置于位于所述第一表面的所述第一镀层上，所述第二镀层用于与待散热元件连接。

根据本申请一实施方式，所述散热本体的材质为铜，所述第一镀层的材质为镍，所述第二镀层的材质为铟。

根据本申请一实施方式，所述散热盖还包括：助焊剂层，位于所述第二镀层背离所述第一表面一侧。

为解决上述技术问题，本申请采用的另一个技术方案是：提供一种半导体封装器件，包括：封装基板；芯片，设置于所述封装基板一侧，且与所述封装基板电连接；以上任一项所述的散热盖，与所述芯片背离所述封装基板一侧连接。

本申请的有益效果是：区别于现有技术的情况，本申请所提供的散热盖侧面设置有与外界导通的孔道，孔道用于承载热交换介质，当散热盖与芯片贴合后，这样的孔道结构，增加了芯片的散热面积，降低了芯片的工作温度，有利于提高芯片的使用寿命。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例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申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图，其中：

图1是本申请的一种散热盖一实施例的整体结构示意图；

图2是本申请的一种半导体封装器件一实施例的整体结构示意图；

图3是图1中沿A-A剖线一实施例的剖视示意图；

图4是本申请的一种半导体封装器件一实施例的整体结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅用于解释本申请，而非对本申请的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本申请相关的部分而非全部结构。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“厚度”、“上”、“后”、“左”、“右”、“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申请和简化描述，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申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”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”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“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，也可以是电连接或可以相互通讯；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申请中的具体含义。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。

在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。

请参阅图1和图2，图1是本申请散热盖一实施例的整体结构示意图，图2是本申请的一种半导体封装器件一实施例的整体结构示意图。本申请所提供的散热盖100包括：散热本体101。散热本体101包括相背设置的第一表面a和第二表面b、以及连接于第一表面a和第二表面b之间的侧面c；其中，第一表面a一侧用于与待散热元件102(如图2所示，图1中未示意)连接，且至少部分侧面c设置有孔道103，孔道103用于承载热交换介质。

其中，待散热元件102可以为芯片等。由于第一表面a一侧用于与待散热元件102连接，故后续待散热元件102的热量可以通过第一表面a传导给侧面c，侧面c再传导给第二表面b，达到对待散热元件102的散热效果。进一步，散热本体101的至少部分侧面c设置有孔道103，孔道103用于承载热交换介质(例如，冷却液等)，待散热元件102产生的热量也可藉由孔道103内的热交换介质传递出去，以进一步提高散热效果。

在一些实施例中，如图3所示，图3为图1中沿A-A剖线一实施例的剖视示意图，在孔道103的延伸方向上，孔道103贯通散热本体101。例如，如图3所示，侧面c包含依次连接的第一子侧面c1、第二子侧面c2、第三子侧面c3和第四子侧面c4；且第一子侧面c1和第三子侧面c3相对设置，第二子侧面c2和第四子侧面c4相对设置。此时，在孔道103的延伸方向上，孔道103可以贯通相对设置的第一子侧面c1和第三子侧面c3；或，在孔道103的延伸方向上，孔道103可以贯通相对设置的第二子侧面c2和第四子侧面c4。在一个应用场景中，如图4所示，图4为本申请的一种半导体封装器件一实施例的整体结构示意图，后续当将贴合有散热盖100的待散热元件102置于充满热交换介质201的环境中时，由于孔道103贯通散热本体101，散热本体101与热交换介质201的接触面积增大，孔道103内的热交换介质201可以与孔道103外部的热交换介质201更好的进行热交换，进而提高待散热元件102散热效果。

在一些实施例中，请一并参阅图1和图3，散热本体101包括，依次层叠设置的第一散热板1031、多个散热柱体1033和第二散热板1032；其中，多个散热柱体1033同层设置于第一散热板1031和第二散热板1032之间，且至少部分相邻的两个散热柱体1033之间设置有缝隙1034，孔道103包含缝隙1034。

其中，散热柱体1033可以为棱柱体、圆柱体等，本申请对此不作限定。多个散热柱体1033同层设置于第一散热板1031和第二散热板1032之间，以矩阵排列的方式支撑第一散热板1031和第二散热板1032，散热柱体1033的矩阵排列方式可以根据散热本体101承受压力的不同而设置成不同的排列方式。当散热本体101承受的压力较大时，散热柱体1033的矩阵排列较大，可以是散热柱体1033的个数增加，也可以是散热柱体1033的体积增大，也可以是散热柱体1033的个数和体积同时增加；当散热本体101承受的压力较小时，散热柱体1033的矩阵排列较小，可以是散热柱体1033的个数减少，也可以是散热柱体1033的体积减小，也可以是散热柱体1033的个数和体积同时减小。第一散热板1031和第二散热板1032之间至少设置两个或两个以上散热柱体1033，相邻两个散热柱体1033之间有缝隙1034，热交换介质201可以进入缝隙1034，带走散热柱体1033上的热量，增加散热本体101与热交换介质201的接触面积，提高散热效果。

可选地，如图3所示，多个散热柱1033沿相互交叉的第一方向x和第二方向y呈阵列排布，任意相邻的两个散热柱体1033之间设置有缝隙1034；且在第一方向x或第二方向y上，相邻的两排散热柱体1033之间的缝隙1034形成孔道103。热交换介质201可以进入缝隙1034，带走散热柱体1033上的热量，增加散热本体101与承载热交换介质201的接触面积，提高散热效果。可选地，第一方向x和第二方向y相互垂直。孔道103可以沿第一方向x或第二方向y延伸。

在一些实施例中，多个散热柱体1033与第一散热板1031一体成型，多个散热柱体1033与第二散热板1032之间设置有焊料连接层；或者，多个散热柱体1033与第二散热板1032一体成型，多个散热柱体1033与第一散热板1031之间设置有焊料连接层；或者，多个散热柱体1033与第一散热板1031和第二散热板1032之间分别设置有焊料连接层。散热本体101的制作形成方式在本申请中不作限定，可以是两层结构，即在第一散热板1031上通过冲压或者锻压方式形成多个散热柱体1033，再与第二散热板1032焊接形成散热本体101；或者，在第二散热板1032上通过冲压或者锻压方式形成多个散热柱体1033，再与第一散热板1031焊接形成散热本体101。散热本体101可以是三层结构，即第一散热板1031与多个散热柱体1033焊接，再与第二散热板1032焊接，多个散热柱体1033焊接在第一散热板1031和第二散热板1032之间，形成三层夹心结构。

在一些实施例中，参阅图1，第二散热板1032包含主体部106以及自主体部106的边缘沿远离第一散热板1031的方向延伸的支撑部104，即此时第二散热板1032呈倒U型设置。如图2所示，待散热元件102具有一定的厚度，所以散热本体101需要具备一个内腔，第二散热板1032的主体部106是平板部分，主体部106和支撑部104形成倒U型，可以很好地罩住待散热元件102，起到保护和散热作用；如图4所示，后续当将贴合有散热盖100的待散热元件102置于充满热交换介质201的环境中时，上述倒U型结构可以降低热交换介质201与待散热元件102接触的概率，以提高待散热元件102工作时的稳定性和寿命。

在一些实施例中，请参阅图1和图2，散热盖100还包括第一镀层d和第二镀层e。其中，第一镀层d设置于第一表面a、第二表面b以及侧面c上；第二镀层e设置于位于第一表面a的第一镀层d上，第二镀层e用于与图2中的待散热元件102连接。散热盖100的第一表面a、第二表面b以及侧面c裸露在外的部分均通过电镀的方式沉积第一镀层d，在第一表面a的第一镀层d上，又通过局部电镀的方式沉积第二镀层e，第二镀层e用于与待散热元件102连接。具体地，第二镀层e的面积略小于待散热元件102的背面面积。在焊接过程中，受高温影响，第二镀层e会融化溢流出来一点，与待散热元件102焊接完成后，第二镀层e的面积就与待散热元件102的背面面积基本相同，有利于简化制作工艺，降低成本。

在一些实施例中，散热本体101的材质为铜，第一镀层d的材质为镍，第二镀层e的材质为铟。散热本体101的材质为铜，铜的热导率高，强度大，成本低，除了起到保护待散热元件102的作用以外，对待散热元件102的翘曲、散热效果等也起到决定性的作用。第一镀层d的材质为镍，镍的厚度范围为3-9μm，具体可以为3.1μm，3.8μm，4.5μm，4.9μm，5.3μm，6.0μm，7.1μm，8.5μm；镍可以降低散热本体101的氧化程度，减少腐蚀，方便打标刻字，起到表面保护作用。第二镀层e的材质为铟，铟层厚度范围为180-280μm，优选230μm，具体可以为185μm，198μm，214μm，235μm，251μm，263μm，274μm，279μm；铟的热导率是焊接材料里比较高的，约87W/(m·K)，采用铟作为第二镀层e，可以提高待散热元件102的散热性。

在一些实施例中，请继续参阅图1和图2，散热盖100还包括助焊剂层f；助焊剂层f位于第二镀层e背离第一表面a一侧。助焊剂层f的主要成分为松香混合物。助焊剂层f主要通过涂覆的方式，均匀涂覆在第二镀层e背离第一表面a一侧，助焊剂层f和待散热元件102直接接触，形成稳定的接触面。第二镀层e通过助焊剂层f和待散热元件102回流焊接，在高温回流焊接的过程中，助焊剂层f挥发消失，第二镀层e和待散热元件102实现焊接结合。这能很好的解决目前普通工艺流程中助焊剂喷涂量不足或喷涂不均的问题，避免贴装工艺导致第二镀层e偏移，还能避免转移过程中第二镀层e表面附着杂质，降低第二镀层e的空洞率和分层，减少待散热元件102的翘曲，提高待散热元件102的散热性能和使用寿命。

本申请的一实施例提供了一种半导体封装器件200，请再次参照图2，该半导体封装器件200包括封装基板204、芯片202以及上述实施例中所提及的散热盖100；其中，芯片202设置于封装基板204一侧，且与封装基板204电连接；散热盖100与芯片202背离封装基板204一侧连接。

可选地，散热盖100的两侧支撑部104通过粘接胶203与封装基板204粘接，形成封闭的结构，保护散热盖100内部芯片202。芯片202面向封装基板204一侧与封装基板204电连接，且芯片202面向封装基板204一侧还设置有绝缘的底部填充物205，保护芯片202的焊接点，起到缓冲作用。参照图4，将半导体封装器件200浸入充满热交换介质201的循环系统中，芯片202产生的热量先通过第二镀层e传导给第二散热板1032，再传导给散热柱体1033，相邻散热柱体1033之间的缝隙1034充满了热交换介质201，热量通过循环的热交换介质201带出，增强芯片202的散热效果。

综上所述，本申请采用一种散热盖，使用现有的高强度的铜材质，首先将镍层直接电镀沉积在铜材质上，其次将铟部分电镀沉积在镍层上，再通过涂覆后干燥的形式将助焊剂层沉积在铟层上。这样的方式制作的散热盖，省略了传统工艺中铟片贴装工序以及散热盖的镀金工序，提高了产能，降低了成本；使用涂覆工艺代替喷涂工艺，避免了助焊剂层喷涂量不足或喷涂不均匀导致的局部区域焊接不良；用电镀沉积铟层的方式代替铟片贴装工艺，避免了贴装过程中铟片偏移、引入外部杂质，导致焊接不良，降低焊接后铟层空洞率和分层，提高散热效果，延长芯片使用寿命。进一步地，本申请的散热盖侧面通过设置散热柱体和通孔与外界相导通，增加了芯片的散热面积，提高了散热性能。

以上所述仅为本申请的实施方式，并非因此限制本申请的专利范围，凡是利用本申请说明书及附图内容所做的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本申请的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种散热盖，其特征在于，包括：

散热本体，包括相背设置的第一表面和第二表面、以及连接于所述第一表面和所述第二表面之间的侧面；其中，所述第一表面一侧用于与待散热元件连接，且至少部分所述侧面设置有孔道，所述孔道用于承载热交换介质。

2.根据权利要求1所述的散热盖，其特征在于，在所述孔道的延伸方向上，所述孔道贯通所述散热本体。

3.根据权利要求1所述的散热盖，其特征在于，所述散热本体包括：依次层叠设置的第一散热板、多个散热柱体和第二散热板；其中，多个所述散热柱体同层设置于所述第一散热板和所述第二散热板之间，且至少部分相邻的两个所述散热柱体之间设置有缝隙，所述孔道包含所述缝隙。

4.根据权利要求3所述的散热盖，其特征在于，多个所述散热柱体沿相互交叉的第一方向和第二方向呈阵列排布，任意相邻的两个所述散热柱体之间设置有所述缝隙；且在所述第一方向或所述第二方向上，相邻的两排所述散热柱体之间的所述缝隙形成所述孔道。

5.根据权利要求3所述的散热盖，其特征在于，所述多个散热柱体与所述第一散热板一体成型，所述多个散热柱体与所述第二散热板之间设置有焊料连接层；或者，所述多个散热柱体与所述第二散热板一体成型，所述多个散热柱体与所述第一散热板之间设置有焊料连接层；或者，所述多个散热柱体与所述第一散热板和所述第二散热板之间分别设置有焊料连接层。

6.根据权利要求3所述的散热盖，其特征在于，所述第二散热板包含主体部以及自所述主体部的边缘沿远离所述第一散热板的方向延伸的支撑部；其中，所述支撑部和所述第二散热板呈倒U型设置。

7.根据权利要求1所述的散热盖，其特征在于，所述散热盖还包括：

第一镀层，设置于所述第一表面、所述第二表面以及所述侧面上；

第二镀层，设置于位于所述第一表面的所述第一镀层上，所述第二镀层用于与待散热元件连接。

8.根据权利要求7所述的散热盖，其特征在于，所述散热本体的材质为铜，所述第一镀层的材质为镍，所述第二镀层的材质为铟。

9.根据权利要求7所述的散热盖，其特征在于，所述散热盖还包括：助焊剂层，位于所述第二镀层背离所述第一表面一侧。

10.一种半导体封装器件，其特征在于，包括：

封装基板；

芯片，设置于所述封装基板一侧，且与所述封装基板电连接；

权利要求1-9中任一项所述的散热盖，与所述芯片背离所述封装基板一侧连接。

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