本发明涉及半导体封装相关,具体为拼接式半导体封装结构。
背景技术:
1、半导体是指常温下导电性能介于导体与绝缘体之间的材料,在集成电路、消费电子、通信系统、光伏发电、照明、大功率电源转换等领域都有应用,如二极管就是采用半导体制作的器件。
2、半导体封装,主要是通过无铅焊料将功率芯片的集电极和与之反并联的二极管芯片(frd)的阳极焊接在覆铜陶瓷基板(dbc)上,然后利用引线键合的方式实现芯片与芯片之间以及芯片与dbc板的电气互连,其中,在dbc的另一侧连接有铜基板,铜基板通过导热硅脂和散热器连接,实现功率模块的散热。
3、现有公开号为cn117293113a的中国专利申请,其公开了一种半导体封装结构,包括塑封体、芯片、基板、第一引脚以及第二引脚,具体的,芯片设置于基板的第一表面,芯片的背面设置有第一焊盘,芯片的正面设置有第二焊盘;且芯片通过第一焊盘与基板电连接,第二引脚的一端通过金属夹与第二焊盘连接;其中,金属夹包括与第二焊盘连接的第一连接板,第一连接板通过焊料与第二焊盘连接,第一连接板上设有若干第一通孔;该发明,通过在第一连接板上设置若干第一通孔,提供了芯片与第一连接板焊接时焊料融化后的气体的逸散通道,降低了芯片与第一连接板之间焊料层的空洞的概率,进而提高芯片与第二引脚的连接可靠性。
4、现有授权公告号为cn117293098b的中国专利申请,其公开了一种igbt模块封装结构及其封装方法,包括igbt模块主体,还包括底板和封装壳,所述igbt模块主体位于底板顶端,所述封装壳通过限位机构连接于底板顶部;所述限位机构包括卡块、固定套、卡槽、齿条板和凹槽,所述卡块固定于封装壳外壁,所述底板顶端固定有固定套,所述固定套顶部开设有供卡块上下移动的卡槽,所述卡块侧壁开设有凹槽;该发明,将封装壳套接在底板和igbt模块主体上,使卡块插入到卡槽内部,最后松开旋钮在伸缩弹簧的弹性下驱动齿条板回弹,齿条板用于插入到卡块内部的凹槽中,用于限制卡块向上移动,能够便于将封装壳进行限位处理,增强了装置封装的稳定性。
5、然而,该半导体封装结构在具体使用时存在以下缺陷:
6、1、现有的半导体封装结构在对半导体芯片进行封装时,为了保证在封装过程中,半导体芯片的安全性,需要在封装的过程中,进行散热处理,传统进行散热的方法,一般通过散热器进行散热的方式,将通过铜板传输的热量进行冷却处理,实现散热功能,但是上述方案在实际操作时,进行散热的封装热量,需要首先经过多组铜板,并传输至封装基座的底部,对热量进行散热的效率低,影响半导体芯片的品质和可靠性;
7、2、现有的半导体封装结构在对半导体芯片进行封装时,为了保证封装作业的正常进行,需要与其他电路和散热系统进行电气连接,但是传统的焊接技术在高温和高电流条件下,进行封装的半导体芯片容易产生接触电阻,并发生烧结现象等问题,影响半导体芯片的性能和可靠性。
技术实现思路
1、本发明的目的在于提供拼接式半导体封装结构,以解决上述背景技术中提出的问题。
2、为实现上述发明目的,本发明采用如下技术方案:
3、本发明提供的拼接式半导体封装结构,包括上基板、与上基板连接的下基板、散热器和半导体芯片,所述上基板的顶部向内侧凹陷,且构成封装部,所述封装部的内部设置有延伸至上基板底部的电气封装组件,所述电气封装组件安装在下基板的顶部,所述下基板顶部的中心处安装有封装基层,所述封装基层的顶部通过支脚架安装有半导体芯片;
4、其中,所述下基板的底部连接有散热器,所述下基板顶部的边缘处连接有冷却组件,所述冷却组件对封装过程中的半导体芯片进行散热;
5、所述封装基层包括有:
6、第一焊层,所述第一焊层设置在所述下基板的顶部中心处,且位于所述冷却组件的内侧,所述第一焊层的顶部支撑有dpc基板;
7、所述dpc基板由第一导电铜层、绝缘层和散热铜层构成,所述第一导电铜层设置在第一焊层的顶部,所述第一导电铜层的顶部安装有绝缘层,所述绝缘层的顶部设置有散热铜层;
8、所述散热铜层的顶部支撑有支脚架,所述支脚架的侧面安装有dbc铜层线路,所述dbc铜层线路安装在散热铜层的顶部,所述dbc铜层线路通过门极导线和门极端子相连接,所述门极端子安装在封装部的顶部。
9、作为本发明的优选方案,所述上基板的偏心处和边缘处均开设有拼接孔,且设置有若干,所述拼接孔的内部贯穿设置有螺钉,且通过螺钉将所述上基板和下基板相连接。
10、作为本发明的优选方案,所述电气封装组件包括有:
11、功率端子,所述功率端子安装在所述封装部的内部,所述功率端子通过功率导线和第二焊层相连接,所述第二焊层安装在第二导电铜层的顶部,所述第二导电铜层安装在散热铜层顶部的一侧;
12、其中,所述第二导电铜层的侧面设置有若干支脚架,两组相邻所述支脚架之间通过连接导线相连接,所述支脚架的侧面通过连接导线连接有另一组第二导电铜层,且所述第二导电铜层的顶部通过第二焊层连接有gate极导线;
13、gate极端子,所述gate极端子安装在所述封装部的内部,且位于所述功率端子的侧面,所述gate极端子和gate极导线相连接。
14、作为本发明的优选方案,所述第二导电铜层、支脚架和dbc铜层线路之间通过键合线相连接,所述键合线和半导体芯片相连接。
15、作为本发明的优选方案,所述散热铜层由若干结构大小相同的散热铜芯构成,相邻两组所述散热铜芯之间留有空隙。
16、作为本发明的优选方案,所述支脚架包括有:
17、第三导电铜层,所述第三导电铜层安装在所述散热铜层的顶部,且设置有若干,两组相邻所述第三导电铜层之间通过连接导线相连接,所述第三导电铜层的顶部设置有第三焊层;
18、底部引线架,所述底部引线架设置在所述第三焊层的顶部,所述底部引线架的内部安装有半导体芯片,所述半导体芯片通过导线和引脚部相连接;
19、顶部引线架,所述顶部引线架安装在所述半导体芯片的顶部,且与所述底部引线架相连接;
20、其中,所述引脚部延伸至底部引线架的外侧。
21、作为本发明的优选方案,一组所述底部引线架和顶部引线架之间设置有两组半导体芯片,且两组所述半导体芯片均与引脚部相连接。
22、作为本发明的优选方案,所述引脚部由若干导电引脚组成,若干所述导电引脚均与键合线相连接。
23、作为本发明的优选方案,所述冷却组件包括有:
24、储液罐,所述储液罐设置在所述上基板的侧面,所述储液罐的进液口和出液口均安装有液泵,所述液泵安装在储液罐的顶部;
25、循环管道,所述循环管道和所述液泵的进液口和出液口相连接,且延伸至冷却部的内部,所述冷却部开设在下基板顶部的边缘处;
26、分液管,所述分液管和所述循环管道相连通,所述分液管设置在冷却部的内部,且朝向所述散热铜层设置。
27、作为本发明的优选方案,所述冷却部呈“凹”形设置,且位于所述散热铜层的外侧,所述分液管等距设置有若干。
28、与现有技术相比,以上一个或多个技术方案存在以下有益效果:
29、1、该拼接式半导体封装结构,在对半导体芯片进行封装操作时,进行封装的半导体芯片,可通过导电连接的第三导电铜层、第三焊层和底部引线架,连接在散热铜层的顶部,此时,封装产生的热量,会通过散热铜层传输在第一导电铜层和下基板内,并将热量传输至散热器内,之后,通过散热器可对热量进行散热处理,减少封装过程中的热量,同时,位于散热铜层内部的热量,可通过外部设置的循环管道,及其内部进行散热的液体(水等),加速对热量进行散热的效果和效率,保证半导体芯片在封装时的品质和可靠性,并且,进行散热的散热铜层,由若干散热铜芯构成,在封装时,通过若干散热铜芯之间的空隙,提升若干散热铜芯对热量进行吸收的效果,而且,空隙处的空间,可便于循环管道对热量的散热吸收,最大程度提升封装操作时的散热效果;
30、2、该拼接式半导体封装结构,在对半导体芯片进行封装操作时,需要对封装的半导体芯片进行导电,此时,进行导电的电流和电压,由门极端子和功率端子提供,保证半导体芯片进行封装时,可进行信号的传输,并且,在实际进行上述操作时,与上述端子连接的gate极端子,可控制信号传输时,输入信号的电压或电流,来保证半导体芯片信号传输时的工作状态,保证在封装操作中,减少半导体芯片产生接触电阻(通过电力和电压的调控),并发生烧结现象等问题的概率,保证半导体芯片在封装时的性能和可靠性;
31、3、该拼接式半导体封装结构,在对半导体芯片进行封装操作时,封装的半导体芯片,放置在底部引线架的顶部,此时通过底部引线架和顶部引线架结构形状的设计,在进行封装稳定性的同时,两者连接的开口部分,留有足够引脚部连接安装的空间,使得引脚部通过键合线和半导体芯片连接,并进行封装(挤压)时,不会对引脚部造成干扰和损伤,提升在对半导体芯片进行封装时的安全性;
32、4、该拼接式半导体封装结构,在对半导体芯片进行封装操作时,通过底部引线架的设计,可同时对多组(超过两组)半导体芯片进行统一的封装作业,且配合若干组导电引脚,保证在进行封装作业时,可对每组半导体芯片进行分别的导电连接,提升在对半导体芯片进行封装时的效率。
1.拼接式半导体封装结构,其特征在于:包括上基板(10)、与上基板(10)连接的下基板(20)、散热器(30)和半导体芯片(40),所述上基板(10)的顶部向内侧凹陷,且构成封装部(10i),所述封装部(10i)的内部设置有延伸至上基板(10)底部的电气封装组件(50),所述电气封装组件(50)安装在下基板(20)的顶部,所述下基板(20)顶部的中心处安装有封装基层(60),所述封装基层(60)的顶部通过支脚架(70)安装有半导体芯片(40);
2.根据权利要求1所述的拼接式半导体封装结构,其特征在于:所述上基板(10)的偏心处和边缘处均开设有拼接孔(10a),且设置有若干,所述拼接孔(10a)的内部贯穿设置有螺钉,且通过螺钉将所述上基板(10)和下基板(20)相连接。
3.根据权利要求1所述的拼接式半导体封装结构,其特征在于:所述电气封装组件(50)包括有:
4.根据权利要求3所述的拼接式半导体封装结构,其特征在于:所述第二导电铜层(504)、支脚架(70)和dbc铜层线路(606)之间通过键合线(507)相连接,所述键合线(507)和半导体芯片(40)相连接。
5.根据权利要求3所述的拼接式半导体封装结构,其特征在于:所述散热铜层(605)由若干结构大小相同的散热铜芯(605i)构成,相邻两组所述散热铜芯(605i)之间留有空隙。
6.根据权利要求1所述的拼接式半导体封装结构,其特征在于:所述支脚架(70)包括有:
7.根据权利要求6所述的拼接式半导体封装结构,其特征在于:一组所述底部引线架(703)和顶部引线架(705)之间设置有两组半导体芯片(40),且两组所述半导体芯片(40)均与引脚部(704)相连接。
8.根据权利要求6所述的拼接式半导体封装结构,其特征在于:所述引脚部(704)由若干导电引脚(704i)组成,若干所述导电引脚(704i)均与键合线(507)相连接。
9.根据权利要求1所述的拼接式半导体封装结构,其特征在于:所述冷却组件(80)包括有:
10.根据权利要求9所述的拼接式半导体封装结构,其特征在于:所述冷却部(804)呈“凹”形设置,且位于所述散热铜层(605)的外侧,所述分液管(805)等距设置有若干。
