CN221447152U - 芯片封装结构 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种芯片封装结构，其特征在于，包括：热沉外壳、芯片模块、封装层与导热层；热沉外壳设有一端开口的腔体；芯片模块设置在热沉外壳的腔体内部；导热层设置在芯片模块与热沉外壳之间；封装层覆盖在热沉外壳的内壁上；热沉外壳设有固定部，固定部嵌入封装层。热沉外壳适用于放置芯片模块，导热层适用于及时将芯片模块热量传递至热沉外壳，热沉效果明显，热沉外壳采用高热导率材料做热沉，热沉外壳有效扩大自然对流散热面积来增加散热量，降低芯片模块的温度。本申请不仅导热能力强，还提高了功率集成电路封装产品的合格率，有效降低了企业的生产成本，提升了产品的可靠性。

Description

芯片封装结构

技术领域

本申请涉及芯片封装技术领域，尤其涉及一种芯片封装结构。

背景技术

近些年在市场应用驱动下，半导体功率器件的输出功率越来越高，当功率电子器件使用过程中，其内部零件运转不断产生摩擦热、电子热等热源，同时封装结构要求也更加紧凑，各层材料存在着电阻，也会产生焦耳热，这使得很大一部分电能转化为热能，可参考公开号为CN112352305B的芯片封装结构及芯片封装方法，塑封材料全包裹芯片设置，热导率低，热量不能快速传导出去，导致所产生的热能不断地积累，不能及时散热就会引起元器件烧坏等毁坏情况。

如何提高半导体功率器件的导热性能，以便及时散热，成为亟需解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本申请提出了一种芯片封装结构，适用于提高半导体功率器件的导热性能，以便及时散热。

根据本申请的一方面，提供了一种芯片封装结构，其特征在于，包括：热沉外壳、芯片模块、封装层与导热层；

热沉外壳设有一端开口的腔体；

芯片模块设置在热沉外壳的腔体内部；

导热层设置在芯片模块与热沉外壳之间；

封装层覆盖在热沉外壳的内壁上；热沉外壳设有固定部，固定部嵌入封装层。

在一种可能的实现方式中，芯片模块包括：基片、芯片与引线；

芯片与导热层分别设置在基片的相对两侧面；

芯片与引线电连接，引线贯穿封装层与热沉外壳。

在一种可能的实现方式中，还包括：粘结层；

粘结层设置在芯片与基片之间。

在一种可能的实现方式中，引线设有两个以上；

两个以上的引线均设置在热沉外壳的同一侧；两个以上的引线沿热沉外壳的体长方向相邻排布。

在一种可能的实现方式中，还包括：两个以上的导线；

两个以上的引线分别通过两个以上的导线与芯片电连接。

在一种可能的实现方式中，引线设有十个。

在一种可能的实现方式中，还包括：绝缘层；

绝缘层设置在引线与热沉外壳之间。

在一种可能的实现方式中，固定部的主体呈环形结构；

固定部环绕设置在热沉外壳的内壁上。

在一种可能的实现方式中，导热层的材质为导热胶。

在一种可能的实现方式中，封装层的材质为环氧树脂。

有益效果：热沉外壳适用于放置芯片模块，导热层适用于及时将芯片模块热量传递至热沉外壳，热沉效果明显，热沉外壳采用高热导率材料做热沉，热沉外壳有效扩大自然对流散热面积来增加散热量，降低芯片模块的温度。

根据下面参考附图对示例性实施例的详细说明，本申请的其它特征及方面将变得清楚。

附图说明

包含在说明书中并且构成说明书的一部分的附图与说明书一起示出了本申请的示例性实施例、特征和方面，并且用于解释本申请的原理。

图1示出本申请实施例的芯片封装结构的剖面图；

图2示出本申请实施例的芯片封装结构的主视图。

具体实施方式

以下将参考附图详细说明本申请的各种示例性实施例、特征和方面。附图中相同的附图标记表示功能相同或相似的元件。尽管在附图中示出了实施例的各种方面，但是除非特别指出，不必按比例绘制附图。

其中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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实用新型或简化描述，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实用新型的限制。

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该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在这里专用的词“示例性”意为“用作例子、实施例或说明性”。这里作为“示例性”所说明的任何实施例不必解释为优于或好于其它实施例。

另外，为了更好的说明本申请，在下文的具体实施方式中给出了众多的具体细节。本领域技术人员应当理解，没有某些具体细节，本申请同样可以实施。在一些实例中，对于本领域技术人员熟知的方法、手段、元件和电路未作详细描述，以便于凸显本申请的主旨。

图1示出本申请实施例的芯片封装结构的剖面图；图2示出本申请实施例的芯片封装结构的主视图。如图1所示，该芯片封装结构，包括：热沉外壳100、芯片模块、封装层200与导热层300；热沉外壳100设有一端开口的腔体；芯片模块设置在热沉外壳100的腔体内部；导热层300设置在芯片模块与热沉外壳100之间；封装层200覆盖在热沉外壳100的内壁上；热沉外壳100设有固定部110，固定部110嵌入封装层200。

此处，需要说明的是，热沉外壳100适用于放置芯片模块，导热层300适用于及时将芯片模块热量传递至热沉外壳100，热沉效果明显，热沉外壳100采用高热导率材料做热沉，热沉外壳100有效扩大自然对流散热面积来增加散热量，降低芯片模块的温度。封装层200适用于固定与密封芯片模块,固定部110嵌入封装层200的侧壁，起到卡位与锁紧的效果，防止封装层200与热沉外壳100之间出现分层现象，提高芯片500与热沉外壳100之间的固定稳定性，避免芯片模块的松动脱落，否则会影响电器的散热效果，本申请不仅导热能力强，还提高了功率集成电路封装产品的合格率，有效降低了企业的生产成本，提升了产品的可靠性。

在一种可能的实现方式中，热沉外壳100的主体呈矩形壳体结构，一端设有开口。内侧壁突出设有固定部110。芯片模块设置在热沉外壳100的内部，热沉外壳100的尺寸较大，散热面积较大，芯片模块的热量可以多个方向的分散到热沉外壳100上，导热能力强。

在一种可能的实现方式中，固定部110为矩形环形结构，固定部110突出设置在热沉外壳100的内侧壁上，封装层200的外侧壁环绕开设有固定槽，固定部110与固定槽相匹配，固定部110嵌入固定槽，以实现热沉外壳100与封装层200的连接。

在一种可能的实现方式中，芯片模块包括：基片400、芯片500与引线600；芯片500与导热层300分别设置在基片400的相对两侧面；芯片500与引线600电连接，引线600贯穿封装层200与热沉外壳100。基片400适用于放置芯片500；引线600适用于实现芯片500与外部信号的连接。

在一种可能的实现方式中，还包括：粘结层510；粘结层510设置在芯片500与所述基片400之间。需要说明的是，粘结层510适用于提高芯片500在基板上的固定稳定性。粘结层510的材质为导热胶。

在一种可能的实现方式中，封装层200的结构与热沉外壳100的结构相同，封装层200也呈矩形结构，一端设有开口，封装层200嵌入热沉外壳100的腔体内部，并且覆盖热沉外壳100的五个内侧壁设置。进一步的，封装层200一侧的厚度与导热层300的厚度相同，封装层200覆盖在导热层300的四个侧面。

需要说明的是，导热层300需全面覆盖基片400，导热层300与基片400、热沉外壳100之间完全接触，导热层300的厚度在10μm左右；减小导热层300厚度，可以减小芯片模块与热沉外壳100间的热阻和热应力，但是导热层300厚度过薄，则会导致芯片模块与热沉外壳100之间固定不牢，造成芯片模块与热沉外壳100之间开裂。若芯片模块与热沉外壳100没有完全润湿而产生空洞，这会出现局部热点效应，严重影响激光器的可靠性和寿命。

在一种可能的实现方式中，引线600设有两个以上；两个以上的引线600均设置在热沉外壳100的同一侧；两个以上的引线600沿热沉外壳100的体长方向相邻排布。

在一种可能的实现方式中，热沉外壳100设有引线孔；引线孔开设在热沉外壳100的外侧壁上；引线孔与引线600相匹配。引线600通过贯穿引线孔，实现芯片500与外部设备的连接。两个以上的引线600排列在热沉外壳100的同一侧并探出热沉外壳100设置，并且两个以上的引线600均位于同一高度。

进一步的，引线600设有十个；引线孔设有十个，每个引线600对应一个引线孔。

在一种可能的实现方式中，还包括：绝缘层620，每个引线孔与每个引线600之间均设有绝缘层620，适用于隔离引线600。进一步的，绝缘层620为环形结构，套设在引线600的外侧。

在一种可能的实现方式中，还包括：两个以上的导线610；两个以上的引线600分别通过两个以上的导线610与芯片500电连接。芯片500内部电路引出端(键合点)通过导线610与引线600的电气连接，形成电气回路的关键结构件，起到了和外部导线610连接的桥梁作用。

在一种可能的实现方式中，芯片模块还包括：原装IC700；原装IC700覆盖热沉外壳100的开口端。原装IC700是产品的功能性核心；芯片500是是原装IC700的芯片(晶粒)。若要提高器件的耗散功率Ptot，需要不同的封装外形和封装工艺；如果对芯片500进行新的封装，从外形重新设计、到建立新工艺等，需投入明显的时间和成本，而本申请不需要对芯片500进行新的封装可以有效地节约制作成本。同时耗散功率与晶体管的最高允许结温和集电极最大电流有密切关系，要保证管子结温不超过允许值,就必须将产生的热散发出去，而本申请导热效率高可以有效地克服这个问题。

在一种可能的实现方式中，热沉外壳100的材质采用高导热金属合金。高导热金属合金的导热性明显高于其他材料，能快速地将发热部分的热量传导给外界，并形成一个相对较大的热容量，让部分热量得以累积。随后，可用其他方式(如风扇、水冷等)把累积的热量带走，从而达到散热的目的，保证电器的正常工作。

在一种可能的实现方式中，封装层200采用绝缘封装材料，例如环氧树脂。

在一种可能的实现方式中，导热层300采用导热胶；导热胶具有较好的导热、电绝缘性能和粘接性，可以牢固地粘结各种材料。导热胶在传导热量的同时有效提高基片400与热沉壳体100之间的固定稳定性。

在一种可能的实现方式中，基片400采用高导热金属合金。

以上已经描述了本申请的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术的改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。

Claims (10)

1.一种芯片封装结构，其特征在于，包括：热沉外壳、芯片模块、封装层与导热层；

所述热沉外壳设有一端开口的腔体；

所述芯片模块设置在所述热沉外壳的腔体内部；

所述导热层设置在所述芯片模块与所述热沉外壳之间；

所述封装层覆盖在所述热沉外壳的内壁上；所述热沉外壳设有固定部，所述固定部嵌入所述封装层。

2.根据权利要求1所述的芯片封装结构，其特征在于，所述芯片模块包括：基片、芯片与引线；

所述芯片与所述导热层分别设置在所述基片的相对两侧面；

所述芯片与所述引线电连接，所述引线贯穿所述封装层与所述热沉外壳。

3.根据权利要求2所述的芯片封装结构，其特征在于，还包括：粘结层；

所述粘结层设置在所述芯片与所述基片之间。

4.根据权利要求2所述的芯片封装结构，其特征在于，所述引线设有两个以上；

两个以上的所述引线均设置在所述热沉外壳的同一侧；两个以上的所述引线沿所述热沉外壳的体长方向相邻排布。

5.根据权利要求4所述的芯片封装结构，其特征在于，还包括：两个以上的导线；

两个以上的所述引线分别通过两个以上的所述导线与所述芯片电连接。

6.根据权利要求5所述的芯片封装结构，其特征在于，所述引线设有十个。

7.根据权利要求2所述的芯片封装结构，其特征在于，还包括：绝缘层；

所述绝缘层设置在所述引线与所述热沉外壳之间。

8.根据权利要求1所述的芯片封装结构，其特征在于，所述固定部的主体呈环形结构；

所述固定部环绕设置在所述热沉外壳的内壁上。

9.根据权利要求1所述的芯片封装结构，其特征在于，所述导热层的材质为导热胶。

10.根据权利要求1所述的芯片封装结构，其特征在于，所述封装层的材质为环氧树脂。