CN219873516U - 具有均温功能的半导体封装结构 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种具有均温功能的半导体封装结构，包括塑封料包裹层、框架基岛、框架管脚、金属引线和芯片；框架基岛由上壳板、下壳板、吸液芯和粉柱组成；芯片焊接在框架基岛上，通过金属引线与框架管脚相连；框架基岛总体上被包裹在塑封料包裹层中，框架基岛的底面与框架管脚外露于塑封料包裹层；塑封料包裹层的上表面形成微沟槽；上壳板、下壳板、吸液芯和粉柱采用均温板制备。通过采用均温板，本实用新型大幅度提高了框架基岛的导热能力，此外，通过设置微沟槽，本实用新型增加了塑封料上表面的散热面积，进一步提高了芯片上部散热通道的散热能力，有效降低了半导体工作时的热应力，从而大幅度提高了半导体的使用寿命和可靠性。
Description
技术领域
本实用新型属于半导体封装技术领域，具体涉及一种具有均温功能的半导体封装结构。
背景技术
半导体塑封器件(可统称为半导体结构)由于生产工艺简单，成本低，广泛应用于家电、新能源交通工具等多个领域。然而，现有的半导体封装结构(例如但不限于CN111916408 A号发明专利申请公开的技术方案)也存在一些技术缺陷，主要是其均温功能较弱，从而对半导体封装结构的使用寿命和可靠性产生消极影响。具体地说，由于半导体封装结构中的多种材质具有不同的热膨胀系数，特别是其中的塑封料导热率低且不密封，产品长期在热应力的循环下容易导致封装分层现象的发生，从而大幅度降低半导体的使用寿命和可靠性。
发明内容
本实用新型的目的旨在以便捷、经济的技术手段提高半导体封装结构的均温功能，从而克服上述现有技术的缺陷。
为了实现上述目的，本实用新型采用了下述技术方案：
一种具有均温功能的半导体封装结构，包括塑封料包裹层、框架基岛、框架管脚、金属引线和芯片；框架基岛由上壳板、下壳板、吸液芯和粉柱组成；芯片焊接在框架基岛上，通过金属引线与框架管脚相连；框架基岛总体上被包裹在塑封料包裹层中，框架基岛的底面与框架管脚外露于塑封料包裹层；在塑封料包裹层的上表面形成微沟槽；上壳板、下壳板、吸液芯和粉柱采用均温板制备。
在上述技术方案的基础上，本实用新型可采用下述附加的技术手段，以便更好地实现本实用新型的目的：
所述塑封料包裹层采用填充型高导热环氧树脂复合材料制备。
进一步地，所述框架管脚的数量为三条，所述芯片的下表面采用回流焊焊接在所述上壳板上，所述芯片的上表面通过金属引线与位于两侧的框架管脚相连。
进一步地，所述吸液芯采用多层丝网烧结，并与所述粉柱装配在一起。
进一步地，所述吸液芯采用铜粉烧结，并与所述粉柱烧结在一起。
进一步地，所述吸液芯与所述上壳板烧结在一起。
与现有技术相比，本实用新型所具有的主要有益效果如下：
通过采用均温板，本实用新型大幅度提高了框架基岛的导热能力，此外，通过设置微沟槽，本实用新型增加了塑封料包裹层上表面的散热面积，进一步提高了芯片上部散热通道的散热能力，有效降低了半导体工作时的热应力，从而大幅度提高了半导体的使用寿命和可靠性。
附图说明
图1是本实用新型的一个实施例的纵切面结构示意图；
图2是该实施例的内部结构示意图；
图3是该实施例的装配结构示意图。
图中：
1——塑封料包裹层；101——(塑封料包裹层上表面的)微沟槽2——上壳板；3——吸液芯；4——芯片；
5——金属引线；6——框架管脚；7——蒸汽腔；
8——粉柱；9——下壳板；10——框架基岛。
具体实施方式
为了便于本领域技术人员充分地理解本实用新型的技术方案，以下结合附图，介绍本实用新型的一个实施例。
如图1并结合图2、图3所示，一种具有均温功能的半导体封装结构，包括塑封料包裹层1、框架基岛10、框架管脚6、金属引线5和芯片4；框架基岛10由上壳板2、下壳板9、吸液芯3和粉柱8组成(吸液芯3和粉柱8设置在上壳板2与下壳板9之间的密闭空间内)；芯片4焊接在框架基岛10上，通过金属引线5与框架管脚6相连；框架基岛10总体上被包裹在塑封料包裹层1中(所谓总体上被包裹在塑封料包裹层中，是指框架基岛10的顶面以及前、后、左、右四个侧面均被塑封料包裹层1包裹)，框架基岛10的底面与框架管脚6外露于塑封料包裹层1；在塑封料包裹层1的上表面形成微沟槽101(在本实施例中，微沟槽101的横切面形状为“V”字形，其作用是增大塑封料包裹层上表面的散热面积)；上壳板2、下壳板9、吸液芯3和粉柱8采用均温板制备(在本实施例中，均温板是指内部真空或负压，含有液体的空心平板或热管)。另需说明的是，上壳板2、下壳板9之间的密闭空间，除了吸液芯3、粉柱8和液体工质(去离子水、乙醇、丙酮的一种或几种的混合物)所占据的体积以外的空间，谓之蒸汽腔7。
在本实施例中，塑封料包裹层1采用填充型高导热环氧树脂复合材料制备。填充型高导热环氧树脂复合材料中的高导热填料包含氧化物填料或/和氮化物填料。氧化物填料为Al2O3、SiO2、ZnO中的一种或两种以上，氮化物填料为BN、AlN、Si3N4中的一种或两种以上。高导热填料的体积为高导热环氧树脂复合材料的5.9～6.1％。作为本实用新型的一种优选的实施方式，按质量份，高导热填料由三份氧化物填料和一份氮化物填料组成，在氧化物填料中，Al2O3、SiO2、ZnO的质量比为3：2：1，在氮化物填料中，BN、AlN、Si3N4的质量比为2：1：1。
如图2所示，在本实施例中，框架管脚6的数量为三条，芯片4的下表面采用回流焊焊接在框架基岛10的上壳板2上，芯片4的上表面通过金属引线5与位于两侧的框架管脚6相连。
在本实施例中，吸液芯3采用多层丝网烧结，并与粉柱8装配在一起。吸液芯3也可采用铜粉烧结，并与粉柱8烧结在一起(粉柱8也采用铜粉烧结的方法制备，其在上下壳板之间起支撑和液体回流的作用)。此外，吸液芯3也与上壳板2烧结在一起。
以上，结合附图描述了本实用新型的一个实施例的结构特征，以下进一步介绍其封装方法，该方法包括下述步骤：
步骤1，框架基岛的制备：采用蚀刻方法制备上壳板和下壳板；采用高温烧结多层丝网或者铜粉的方法制备吸液芯；高温烧结铜粉制备粉柱；吸液芯烧结时与框架基岛的上壳板烧结一体；采用模具装配制备框架基岛的各均温板并钎焊，在蒸汽腔内注入液体工质(去离子水、乙醇、丙酮的一种或几种的混合物)，抽真空得到框架基岛(简而言之，框架基岛在密封、灌液、抽真空后形成)；
步骤2，填充型高导热环氧树脂复合材料的制备：采用真空辅助自组装技术，将热导率大，绝缘性能优良的氧化物填料或/和氮化物填料的一种或两种以上的填料填入环氧树脂中并混合均匀；
步骤3，粘接芯片：在框架基岛上点涂焊料，再把待封装的芯片放置焊料上面，然后通过回流焊把芯片焊接在上壳板的上表面(亦即框架基岛的上表面)；
步骤4，引线互联：利用金属引线把芯片的顶部与框架管脚连接起来，形成电路通路；
步骤5，电路互联测试：电性能测试保证半导体器件工作正常，剔除不合格品；
步骤6，塑封成品：将填充型高导热环氧树脂复合材料放入注塑机，注射出塑封料，将芯片、框架基岛和引线封装保护，形成塑封料包裹层，并使用其表面带有微沟槽的模具在塑封料包裹层的上表面形成微沟槽；
步骤7，剔除溢胶，亦即采用高压水喷淋和化学软化的方法，祛除塑封成品表面的溢胶，从而保证产品美观。
Claims (6)
1.一种具有均温功能的半导体封装结构，包括塑封料包裹层、框架基岛、框架管脚、金属引线和芯片；框架基岛由上壳板、下壳板、吸液芯和粉柱组成；芯片焊接在框架基岛上，通过金属引线与框架管脚相连；框架基岛总体上被包裹在塑封料包裹层中，框架基岛的底面与框架管脚外露于塑封料包裹层；其特征在于：在塑封料包裹层的上表面形成微沟槽；上壳板、下壳板、吸液芯和粉柱采用均温板制备。
2.如权利要求1所述的具有均温功能的半导体封装结构，其特征在于：所述塑封料包裹层采用填充型高导热环氧树脂复合材料制备。
3.如权利要求1所述的具有均温功能的半导体封装结构，其特征在于：所述框架管脚的数量为三条，所述芯片的下表面采用回流焊焊接在所述上壳板上，所述芯片的上表面通过金属引线与位于两侧的框架管脚相连。
4.如权利要求1所述的具有均温功能的半导体封装结构，其特征在于：所述吸液芯采用多层丝网烧结，并与所述粉柱装配在一起。
5.如权利要求1所述的具有均温功能的半导体封装结构，其特征在于：所述吸液芯采用铜粉烧结，并与所述粉柱烧结在一起。
6.如权利要求1所述的具有均温功能的半导体封装结构，其特征在于：所述吸液芯与所述上壳板烧结在一起。
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