CN220692000U - 功率芯片封装载板 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种功率芯片封装载板。实施例的封装载板包括第一基板和第二基板，第一基板具有多层芯板，第二基板嵌埋在第一基板内；其中，第二基板包括陶瓷片和设置在陶瓷片两个主表面上的铜箔，陶瓷片的至少相对两侧被夹持在多层芯板之间，铜箔从第一基板暴露。使用时，可以将功率芯片安装在第二基板上，利用第一基板对第二基板进行支撑和保护，具有制作成本低且结构可靠性高的优点。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种封装载板，特别是涉及用于封装功率芯片的载板。
背景技术
诸如IGBT(绝缘栅双极型晶体管)、MOSFET(金属-氧化物半导体场效应晶体管)、GTO(门极可关断晶闸管)、GTR(电力晶体管)、BJT(双极结型晶体管)、UJT(单结晶体管)以及晶闸管等的功率芯片广泛应用在各种电子/电力设备上。由于这些功率芯片在工作过程中会产生大量热量，因此要求气封装载板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、功率芯片和金属散热板；其中，功率芯片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，功率芯片产生的热量可通过覆铜陶瓷基板和金属散热板快速向外部扩散。
参照上述专利文献的公开，现有技术普遍使用高导热和高载流的陶瓷基板作为功率芯片封装载板，这种封装载板不仅成本较高，而且存在陶瓷容易碎裂的结构可靠性问题，需要加以改进。
实用新型内容
本实用新型的主要目的是提供一种具有更高结构可靠性且更低成本的高导热功率芯片封装载板。
为了实现上述主要目的，本实用新型公开了一种功率芯片封装载板，其包括：
第一基板，包括多层芯板；
第二基板，嵌埋在第一基板内；第二基板包括陶瓷片和设置在陶瓷片两个主表面上的铜箔，陶瓷片的至少相对两侧被夹持在多层芯板之间，铜箔从第一基板暴露。
优选的，陶瓷片的整个侧边缘均被夹持在多层芯板之间。
优选的，芯板为FR-4芯板，多层芯板之间通过粘结材料粘结连接。
优选的，铜箔包括与陶瓷片连接的第一铜箔和焊接在第一铜箔上的第二铜箔，第二铜箔的侧边缘朝第一铜箔的侧边缘的内侧缩进预定间距。
优选的，铜箔的厚度为0.2mm～1.5mm，从而能够负载较大电流。
优选的，陶瓷片的厚度为0.2mm～1.0mm。
优选的，陶瓷片为氮化铝、氮化硅、碳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，陶瓷片一个主表面上的铜箔为用于安装功率芯片的芯片连接铜箔，陶瓷片另一个主表面上的铜箔为用于散热的导热铜箔。
进一步地，功率芯片封装载板还包括与导热铜箔连接的金属散热器。
优选的，散热器通过对金属板进行折弯加工而得到。
本实用新型的技术方案具有如下有益效果：
⑴用于安装功率芯片的第二基板采用高导热的陶瓷片作为绝缘介质，能够快速传导功率芯片的热量；第二基板嵌埋在第一基板内，利用第一基板对第二基板进行支撑，不仅可以减少陶瓷材料的使用而降低成本，而且第一基板可以对陶瓷片起到保护作用，以解决陶瓷片容易碎裂的问题。
⑵陶瓷片的侧边缘夹持在多层芯板之间，使得第二基板能够可靠地固定在第一基板内，并且可以增大陶瓷片两个主表面之间铜箔的爬电间距，以提高封装载板的耐电压性能。
⑶在优选的实施方式中，铜箔包括第一铜箔和焊接在第一铜箔上的第二铜箔，第二铜箔的侧边缘与第一铜箔的侧边缘之间具有间距，能够减小铜箔边缘与陶瓷片之间的热应力，具有更佳的结构稳定性。
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载板实施例1的结构示意图；
图2是本实用新型中封装载板实施例2的结构示意图；
图3是本实用新型中封装载板实施例3的结构示意图；
图4是本实用新型中封装载板实施例4的结构示意图。
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。
实施例1
如图1所示，实施例的封装载板包括第一基板10和嵌埋在第一基板10内的第二基板20，第二基板20具有高于第一基板10的导热性能。其中，第一基板10可以是不具有导电线路的支持载板，包括多层芯板11，多层芯板11之间通过粘结材料12粘结连接。具体的，芯板11可以是FR-4芯板，粘结材料12可以选用半固化片(其在热压第一基板10的过程中热固化)，但本实用新型并不以此为限。
第二基板20可以通过粘结材料12固定在第一基板10中。制作封装载板时，可以先在芯板11和半固化片上加工出容纳第二基板20的通孔，然后在热压多层芯板11(中间放置半固化片)之前将第二基板20安放到该通孔内，热压过程中半固化片流动填充芯板11与第二基板20之间的间隙，从而将第二基板20和第一基板10固定连接在一起。
第二基板20包括陶瓷片21和铜箔221、222，铜箔221、222分别设置在陶瓷片21的两个主表面上。其中，陶瓷片21的至少相对两侧被夹持在多层芯板11之间，从而使得第二基板20能够与第一基板10可靠连接；优选的，陶瓷片21的整个侧边缘均被夹持在多层芯板11之间，使得第二基板20与第一基板10的连接强度得以进一步提升。
陶瓷片21的形状可以是矩形、圆形等任意形状，根据需要设置即可，本实用新型对此不作限制。陶瓷片21可以为氮化铝、氮化硅、碳化硅或氧化铝陶瓷片，其厚度可以为0.2mm～1.0mm，例如大约0.40mm。
铜箔221、222从第一基板10暴露，以分别实现功率芯片的安装和散热器的连接。具体来说，铜箔221可以是用于安装功率芯片的芯片连接铜箔，铜箔222可以是用于散热(连接散热器)的导热铜箔。其中，铜箔221、222的厚度可以为0.2mm～1.2mm，铜箔221和铜箔222的厚度可以相同或不同，例如均为大约0.30mm。
实施例1中，作为芯片连接铜箔的铜箔221形成图案化的线路结构，其线路间隙内可以填充绝缘介质223。具体的，可以先制作好铜箔221形成线路结构的第二基板20，这样在热压多层芯板11的过程中，半固化片将流动到铜箔221的线路间隙内并固化，以形成绝缘介质223。作为一种变化，也可以先进行多层芯板11的热压以固定第二基板20，然后对铜箔221进行蚀刻形成线路结构，最后再在线路间隙内填充绝缘介质223(也可以不填充绝缘介质223)。也就是说，绝缘介质223和粘结材料12的材质可以相同或不同。
需说明的是，虽然图1中仅示出了一个第二基板20，但实际应用时第二基板20的数量可以为多个，其具体数量和在第一基板10中的分布位置可以根据使用需求设置，本实用新型对此不作限制。
实施例2
如图2所示，实施例2的封装载板还设有与铜箔222连接的金属散热器30，金属散热器30可以为铝散热器或铜散热器，优选采用铜散热器。其中，当第二基板20的数量为多个时，每个第二基板20的铜箔222分别连接一个金属散热器30。
优选的，金属散热器30通过对金属薄板进行折弯加工而得到，这种金属散热器不仅具有散热面积大的优点，而且材料和加工成本相对于传统的铸造散热器更低。
实施例3
如图3所示，实施例3的封装载板中，铜箔221、222包括与陶瓷片21连接的第一铜箔22a和焊接在第一铜箔22a上的第二铜箔22b，第二铜箔22b的侧边缘朝第一铜箔22a的侧边缘的内侧缩进预定间距D，间距D的范围可以为0.3mm～1.0mm。
实施例3中，间距D的设置，可以减小铜箔221、222的侧边缘与陶瓷片21之间的热应力，使得封装载板尤其是第二基板20具有更佳的结构稳定性。
实施例4
如图4所示，实施例4的封装载板中，作为芯片连接铜箔的铜箔221不具有图案化的线路结构，而是以整块铜箔的形式存在。另外，与实施例3相同的是，实施例4中铜箔221、222包括与陶瓷片21连接的第一铜箔22a和焊接在第一铜箔22a上的第二铜箔22b，第二铜箔22b的侧边缘朝第一铜箔22a的侧边缘的内侧缩进预定间距D。
综上所述，本实用新型的封装载板将具有陶瓷片21的第二基板20嵌埋在第一基板10内，利用第一基板10对第二基板20进行支撑和保护，即保持了现有技术中陶瓷基板高导热和高载流的优点，又可以降低陶瓷材料的用量而降低成本，同时还解决了现有陶瓷基板容易碎裂的问题，具有更佳的结构可靠性。
最后应说明的是，除非存在相互矛盾或排斥的情形，否则以上所公开的不同实施例可以相互引用、参照或组合，不同实施例的技术特征也可以进行相互的组合和/或替换。
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)
1.一种功率芯片封装载板，其特征在于包括：
第一基板，包括多层芯板；
第二基板，嵌埋在所述第一基板内；所述第二基板包括陶瓷片和设置在所述陶瓷片两个主表面上的铜箔，所述陶瓷片的至少相对两侧被夹持在所述多层芯板之间，所述铜箔从所述第一基板暴露。
2.根据权利要求1所述的功率芯片封装载板，其特征在于：所述陶瓷片的整个侧边缘均被夹持在所述多层芯板之间。
3.根据权利要求1所述的功率芯片封装载板，其特征在于：所述芯板为FR-4芯板，所述多层芯板之间通过粘结材料粘结连接。
4.根据权利要求1所述的功率芯片封装载板，其特征在于：所述铜箔包括与所述陶瓷片连接的第一铜箔和焊接在所述第一铜箔上的第二铜箔，所述第二铜箔的侧边缘朝所述第一铜箔的侧边缘的内侧缩进预定间距。
5.根据权利要求1所述的功率芯片封装载板，其特征在于：所述铜箔的厚度为0.2mm～1.5mm。
6.根据权利要求1所述的功率芯片封装载板，其特征在于：所述陶瓷片的厚度为0.2mm～1.0mm。
7.根据权利要求1所述的功率芯片封装载板，其特征在于：所述陶瓷片为氮化铝、氮化硅、碳化硅或氧化铝陶瓷片。
8.根据权利要求1所述的功率芯片封装载板，其特征在于：所述陶瓷片一个主表面上的铜箔为用于安装功率芯片的芯片连接铜箔，所述陶瓷片另一个主表面上的铜箔为用于散热的导热铜箔。
9.根据权利要求8所述的功率芯片封装载板，其特征在于还包括：金属散热器，与所述导热铜箔连接。
10.根据权利要求9所述的功率芯片封装载板，其特征在于：所述散热器通过对金属板进行折弯加工而得到。
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