[发明专利]具有均温功能的半导体封装结构及其封装方法

说明书

本发明提供了一种具有均温功能的半导体结构及封装方法，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。通过采用均温板和高导热填料，本发明大幅度提高了框架基岛和塑封料的导热能力；通过设置微沟槽，本发明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。

技术领域

本发明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及其封装方法。

背景技术

半导体塑封器件(可统称为半导体封装结构)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

本发明的目的旨在以便捷、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，本发明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；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，本发明可采用下述附加的技术手段，以便更好地实现本发明的目的：

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，所述填充型高导热环氧树脂复合材料填充有高导热填料，高导热填料为氧化物填料或/和氮化物填料。

进一步地，所述氧化物填料为Al2O3、SiO2、ZnO中的一种或两种以上，所氮化物填料为BN、AlN、Si3N4中的一种或两种以上。

进一步地，所述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％。

进一步地，按质量份，所述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。

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。

上述技术方案构成了本发明中的“产品”部分，本发明还进一步提供了相应的封装方法，其包括下述步骤：

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，抽真空得到框架基岛；