半导体封装结构和制作方法

摘要

本申请实施例提供了一种半导体封装结构和制作方法，半导体封装结构包括芯片、基板、散热件和电感，芯片设置在基板上，散热件设置在芯片远离基板的一侧，电感设置在散热件远离芯片的一侧，通过上述设置，能够改善半导体封装结构的散热问题。

权利要求

1.一种半导体封装结构，其特征在于，包括芯片、基板、散热件和电感，所述芯片设置在所述基板上，所述散热件设置在所述芯片远离所述基板的一侧，所述电感设置在所述散热件远离所述芯片的一侧；

所述基板包括冷却端和吸热端，所述冷却端和吸热端位于所述芯片的两端；所述散热件包括散热沟道，所述散热沟道的一端与所述冷却端连接，另一端与所述吸热端连接，以使所述芯片位于所述散热沟道与所述基板所形成的区域；当所述散热件吸收所述芯片和/或所述电感的热量后，所述冷却端和吸热端之间形成压强差，以使所述散热沟道内的空气从所述冷却端向所述吸热端流动，将所述散热沟道内的热量从所述吸热端中导出。

2.根据权利要求1所述的半导体封装结构，其特征在于，所述散热件还包括冷却管，所述冷却管的一端与所述散热沟道靠近所述芯片的一侧连接，另一端与所述散热沟道靠近所述电感的一侧连接，所述冷却管用于容置冷却液，所述冷却液并未填充满所述冷却管；当所述散热件吸收所述芯片和/或所述电感的热量后，所述冷却管中的冷却液气化产生蒸汽，所述蒸汽能够容置于所述冷却管中未被所述冷却液填充的空间。

3.根据权利要求1所述的半导体封装结构，其特征在于，所述散热件包括多个散热沟道，所述芯片位于所述多个散热沟道与所述基板所形成的区域内。

4.根据权利要求1所述的半导体封装结构，其特征在于，所述冷却端为单层铜箔，所述吸热端为至少两层铜箔。

5.根据权利要求1所述的半导体封装结构，其特征在于，所述散热件靠近所述电感的一侧设置有导热胶，所述电感通过所述导热胶固定在所述散热件上。

6.根据权利要求1所述的半导体封装结构，其特征在于，所述半导体封装结构还包括塑封体，所述塑封体设置在所述芯片远离所述基板的一侧，所述塑封体用于形成容置所述芯片、基板、散热件和电感的空间。

7.一种半导体封装结构制作方法，其特征在于，用于制作形成权利要求1-6中任一项所述的半导体封装结构，所述方法包括：提供一基板，将芯片设置在所述基板的一侧，将散热件设置在所述芯片远离所述基板的一侧，将电感设置在所述散热件远离所述芯片的一侧；

在所述基板上，位于所述芯片的两端的位置处分别设置冷却端和吸热端；

设置一端与所述冷却端连接、另一端与所述吸热端连接的散热沟道，当所述散热件吸收所述芯片和/或所述电感的热量后，所述冷却端和吸热端之间形成压强差，以使所述散热沟道内的空气从所述冷却端向所述吸热端流动，将所述散热沟道内的热量从所述吸热端中导出。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

将冷却管的一端与所述散热沟道靠近所述芯片的一侧连接，另一端与所述散热沟道靠近所述电感的一侧连接；

在所述冷却管中容置冷却液，使所述冷却液并未填充满所述冷却管，当所述散热件吸收所述芯片和/或所述电感的热量后，所述冷却管中的冷却液气化产生蒸汽，所述蒸汽能够容置于所述冷却管中未被所述冷却液填充的空间。

说明书

半导体封装结构和制作方法

技术领域

[0001] 本申请涉及半导体技术领域，具体而言，涉及一种半导体封装结构和制作方法。

背景技术

[0002] 随着半导体行业的迅速发展，用户对于半导体系统封装中的电源模组的功率需求越来越高，而随着功率的增加，电源模组中的电感所需的尺寸就越大，发热也会随之增加，采用传统的封装结构并不能满足散热需求。

[0003] 有鉴于此，如何提供一种能够改善散热问题的封装结构，是本领域技术人员需要考虑的。

发明内容

[0004] 本申请实施例提供了一种半导体封装结构和制作方法。

[0005] 本申请的实施例可以这样实现：

[0006] 第一方面，本申请实施例提供一种半导体封装结构，包括芯片、基板、散热件和电感，所述芯片设置在所述基板上，所述散热件设置在所述芯片远离所述基板的一侧，所述电感设置在所述散热件远离所述芯片的一侧。

[0007] 在可选的实施方式中，所述基板包括冷却端和吸热端，所述冷却端和吸热端位于所述芯片的两端；所述散热件包括散热沟道，所述散热沟道的一端与所述冷却端连接，另一端与所述吸热端连接，以使所述芯片位于所述散热沟道与所述基板所形成的区域；当所述散热件吸收所述芯片和/或所述电感的热量后，所述冷却端和吸热端之间形成压强差，以使所述散热沟道内的空气从所述冷却端向所述吸热端流动，将所述散热沟道内的热量从所述吸热端中导出。

[0008] 在可选的实施方式中，所述散热件还包括冷却管，所述冷却管的一端与所述散热沟道靠近所述芯片的一侧连接，另一端与所述散热沟道靠近所述电感的一侧连接，所述冷却管用于容置冷却液，所述冷却液并未填充满所述冷却管；当所述散热件吸收所述芯片和/或所述电感的热量后，所述冷却管中的冷却液气化产生蒸汽，所述蒸汽能够容置于所述冷却管中未被所述冷却液填充的空间。

[0009] 在可选的实施方式中，所述散热件包括多个散热沟道，所述芯片位于所述多个散热沟道与所述基板所形成的区域内。

[0010] 在可选的实施方式中，所述冷却端为单层铜箔，所述吸热端为至少两层铜箔。

[0011] 在可选的实施方式中，所述散热件靠近所述电感的一侧设置有导热胶，所述电感通过所述导热胶固定在所述散热件上。

[0012] 在可选的实施方式中，所述半导体封装结构还包括塑封体，所述塑封体设置在所述芯片远离所述基板的一侧，所述塑封体用于形成容置所述芯片、基板、散热件和电感的空间。

[0013] 第二方面，本申请实施例提供一种半导体封装结构制作方法，用于制作形成前述实施方式中任一项所述的半导体封装结构，所述方法包括：

[0014] 提供一基板，将芯片设置在所述基板的一侧，将散热件设置在所述芯片远离所述基板的一侧，将电感设置在所述散热件远离所述芯片的一侧。

[0015] 在可选的实施方式中，所述方法还包括：

[0016] 在所述基板上，位于所述芯片的两端的位置处分别设置冷却端和吸热端；

[0017] 设置一端与所述冷却端连接、另一端与所述吸热端连接的散热沟道，当所述散热件吸收所述芯片和/或所述电感的热量后，所述冷却端和吸热端之间形成压强差，以使所述散热沟道内的空气从所述冷却端向所述吸热端流动，将所述散热沟道内的热量从所述吸热端中导出。

[0018] 在可选的实施方式中，所述方法还包括：

[0019] 将冷却管的一端与所述散热沟道靠近所述芯片的一侧连接，另一端与所述散热沟道靠近所述电感的一侧连接；

[0020] 在所述冷却管中容置冷却液，使所述冷却液并未填充满所述冷却管；当所述散热件吸收所述芯片和/或所述电感的热量后，所述冷却管中的冷却液气化产生蒸汽，所述蒸汽能够容置于所述冷却管中未被所述冷却液填充的空间。

[0021] 本申请实施例的有益效果包括，例如：

[0022] 采用本申请实施例提供的半导体封装结构和制作方法，通过将电感巧妙地设置在位于芯片和电感之间的散热件远离芯片的一侧，实现了对电感和芯片的散热，从而改善了半导体封装结构的散热问题。

附图说明

[0023] 为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

[0024] 图1为本申请实施例提供的半导体封装结构的结构示意图；

[0025] 图2为本申请实施例提供的半导体封装结构的局部结构示意图；

[0026] 图3为本申请实施例提供的半导体封装结构的另一实施方式的俯视图；

[0027] 图4为本申请实施例提供的半导体封装结构制作方法的步骤流程示意图。

[0028] 图标：1-芯片；2-基板；21-冷却端；22-吸热端；3-散热件；31-散热沟道；32-冷却管；4-电感；5-塑封体；6-导热胶。

具体实施方式

[0029] 为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

[0030] 因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

[0031] 应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

[0032] 在本申请的描述中，需要说明的是，若出现术语“上”、“下”、“内”、“外”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，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，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申请的限制。

[0033] 此外，若出现术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

[0034] 需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例中的特征可以相互结合。

[0035] 请参考图1，图1为本申请实施例提供的半导体封装结构的结构示意图。半导体封装结构包括芯片1、基板2、散热件3和电感4，所述芯片1设置在所述基板2上，所述散热件3设置在所述芯片1远离所述基板2的一侧，所述电感4设置在所述散热件3远离所述芯片1的一侧。

[0036] 在本实施例中，可以在芯片1远离基板2的一侧设置散热件3，还可以将原本设置在基板2上的电感4设置到散热件3远离芯片1的一侧，应当理解的是，在半导体封装结构中(例如电池模组的封装)，随着电功率需求的增加，所需电流就要增大，而随着所需电流的增大，电感4的尺寸也需要增大来满足增大的电流，而半导体结构中的其他元器件，例如电阻，其尺寸的大小并不会因电流的改变而有明显的变化，因此将电感4设置在散热件3远离芯片1的一侧，能够有效地减少半导体封装结构的占用面积。在一些精细的电子仪器中，半导体封装结构能够占用面积越小越好，能够提高电子仪器的集成度，采用前述电感4的设置方法，将电感4原本在芯片1所在的水平面上的占用面积巧妙地变为了芯片1确定的水平面垂直方向上的占用体积，以此来改善电感4尺寸变大导致的封装占用面积过大的问题。并且，通过将散热件3设置在芯片1和电感4之间，既能改善芯片1和电感4的散热问题，又可以为电感4的设置提供框架，不会占用其他额外的空间，而散热件3的材料可以采用金属，也可以采用陶瓷。

[0037] 进一步地，所述基板2包括冷却端21和吸热端22，所述冷却端21和吸热端22位于所述芯片1的两端；所述散热件3包括散热沟道31，所述散热沟道31的一端与所述冷却端21连接，另一端与所述吸热端22连接，以使所述芯片1位于所述散热沟道31与所述基板2所形成的区域；当所述散热件3吸收所述芯片1和/或所述电感4的热量后，所述冷却端21和吸热端22之间形成压强差，以使所述散热沟道31内的空气从所述冷却端21向所述吸热端22流动，将所述散热沟道31内的热量从所述吸热端22中导出。

[0038] 在本实施例中，可以在基板2的焊盘(pad)上设置冷却端21和吸热端22，冷却端21和吸热端22可以设置在芯片1不同的两端，冷却端21和吸热端22可以与芯片1保持一定距离，并不需要紧贴芯片1设置，散热件3可以包括散热沟道31，散热沟道31是贯通设置的，散热沟道31的一端可以与冷却端21通过焊锡连接，另一端也可以与吸热端22通过焊锡连接，通过设置散热沟道31的方式，能够形成热量隔离区，以使芯片1和电感4的热量分开，分别从散热沟道31的两侧进行降温，当电感4和/或芯片1开始运行，温度上升后，热量会传递至散热沟道31中，而冷却端21与吸热端22的吸热性能不同，吸热端22的吸热性能可以高于冷却端21的吸热性能，因此在散热沟道31吸收了芯片1和电感4产生的热量后，冷却端21和吸热端22之间会产生压强差，散热沟道31内的空气会从冷却端21流向吸热端22，同时会带动散热沟道31内的热量至吸热端22，从而达到将热量从吸热端22排除的目的。

[0039] 进一步地，所述半导体封装结构还包括塑封体5，所述塑封体5设置在所述芯片1远离所述基板2的一侧，所述塑封体5用于形成容置所述芯片1、基板2、散热件3和电感4的空间。

[0040] 在本实施例中，在将芯片1、基板2、散热件3和电感4设置好之后，可以设置一塑封体5，以保护半导体封装结构内部元件。

[0041] 请参照图2，图2为本申请实施例提供的半导体封装结构的局部结构示意图。所述散热件3还包括冷却管32，所述冷却管32的一端与所述散热沟道31靠近所述芯片1的一侧连接，另一端与所述散热沟道31靠近所述电感4的一侧连接，所述冷却管32用于容置冷却液，所述冷却液并未填充满所述冷却管32；当所述散热件3吸收所述芯片1和/或所述电感4的热量后，所述冷却管32中的冷却液气化产生蒸汽，所述蒸汽能够容置于所述冷却管32中未被所述冷却液填充的空间。

[0042] 在前述基础上，散热沟道31内可以设置冷却管32，冷却管32的一端可以设置在散热沟道31靠近芯片1的一侧，另一端可以设置在散热沟道31靠近电感4的一侧，可以在冷却管32中添加冷却液，冷却液可以是无机液体或有机液体(液体可以包含水、醇类、酮类(例如，丙酮)和氨水中的一或多种)，且冷却液并不会填充满冷却管32，在电感4和/或芯片1开始产生热量后，冷却管32中的冷却液会因温度升高而气化成蒸汽，由液体到气体的过程会吸收热量，能够快速地将芯片1和电感4的温度降低，而当热量从散热沟道31散去后，温度降低，冷却管32中的蒸汽又会液化为冷却液，可以循环使用。

[0043] 进一步地，所述冷却端21为单层铜箔，所述吸热端22为至少两层铜箔。

[0044] 为了满足冷却端21和吸热端22的吸热性能的不同，本实施例提供一种冷却端21和吸热端22的示例，冷却端21可以采用单层铜箔制作，而吸热端22可以采用多层铜箔制作，通过这样简便的设置方式，就能实现冷却端21的吸热性能低于吸热端22的吸热性能。在本实施例的其他实施方式中，冷却端21可以由单层陶瓷制作，吸热端22可以由多层陶瓷制作，也能够实现冷却端21和吸热端22的吸热性能不同的效果。

[0045] 进一步地，所述散热件3靠近所述电感4的一侧设置有导热胶6，所述电感4通过所述导热胶6固定在所述散热件3上。

[0046] 本实施例提供一种将电感4固定在散热件3远离芯片1的一侧的实例，可以在电感4靠近散热件3的一侧设置导热胶6，电感4可以通过导热胶6固定在散热件3上，根据导热胶6具备的粘性和导热性的特点，电感4既可以稳固的固定在散热件3上，又能提升与散热件3之间的热传递效率。

[0047] 请参照图3，图3为本申请实施例提供的半导体封装结构的另一实施方式的俯视图。所述散热件3包括多个散热沟道31，所述芯片1位于所述多个散热沟道31与所述基板2所形成的区域内。

[0048] 在本市实施例中，散热件3中包括的散热沟道31可以是多个，各个散热沟道31的设置方式可以与前述散热够到的设置方式一致，可以对应设置多组冷却端21和吸热端22在芯片1附近，以使散热件3中包括的多个散热沟道31与基板2形成的区域能够将芯片1覆盖，以达到较好的散热效果，应当理解的是，除了芯片1，半导体封装结构中的其他元器件，例如电阻等，也可以设置在芯片1所在的基板2的一侧利用散热件3进行散热。

[0049] 请参照图4，图4为本申请实施例提供的半导体封装结构制作方法的步骤流程示意图，采用该方法可以用于制作形成前述的半导体封装结构，所述方法包括步骤S201至步骤S203。

[0050] 步骤S201，提供一基板2，将芯片1设置在所述基板2的一侧。

[0051] 步骤S202，将散热件3设置在所述芯片1远离所述基板2的一侧。

[0052] 步骤S203，将电感4设置在所述散热件3远离所述芯片1的一侧。

[0053] 在本实施例中，基板2的制作可以利用激光/金刚石将整片wafer(晶圆)沿着切割道切割成单颗而成，芯片1设置在基板2上的方式可以是利用SMT(Surface Mounted Technology，表面贴装技术)机台将芯片1贴装至基板2上，而散热件3也可以利用SMT机台贴装至芯片1远离基板2的一侧，而电感4设置在散热件3上的方式可以是通过烘烤涂覆在电感4靠近散热件3一侧的导热胶6的方式，将电感4粘牢在散热件3上。

[0054] 进一步地，所述方法还包括：

[0055] 在所述基板2上，位于所述芯片1的两端的位置处分别设置冷却端21和吸热端22；

[0056] 设置一端与所述冷却端21连接、另一端与所述吸热端22连接的散热沟道31，当所述散热件3吸收所述芯片1和/或所述电感4的热量后，所述冷却端21和吸热端22之间形成压强差，以使所述散热沟道31内的空气从所述冷却端21向所述吸热端22流动，将所述散热沟道31内的热量从所述吸热端22中导出。

[0057] 在基板2进行制作时，可以在基板2的pad上制作冷却端21和吸热端22，冷却端21可以是单层铜箔，吸热端22可以是多层铜箔，散热件3的制作可以先利用SMT机台在芯片1远离基板2的一侧贴装第一散热层，然后在第一散热层远离芯片1的一端利用SMT机台贴装第二散热层，第一散热层和第二散热层之间留有间隙，而该间隙可以作为散热沟道31使用。将散热沟道31的一端利用焊锡与冷却端21连接，另一端利用焊锡与吸热端22连接，以此来实现将所述散热沟道31内的热量从所述吸热端22中导出的效果。

[0058] 进一步地，所述方法还包括：

[0059] 将冷却管32的一端与所述散热沟道31靠近所述芯片1的一侧连接，另一端与所述散热沟道31靠近所述电感4的一侧连接；

[0060] 在所述冷却管32中容置冷却液，使所述冷却液并未填充满所述冷却管32；当所述散热件3吸收所述芯片1和/或所述电感4的热量后，所述冷却管32中的冷却液气化产生蒸汽，所述蒸汽能够容置于所述冷却管32中未被所述冷却液填充的空间。

[0061] 在执行完前述制作第一散热层的步骤后，可以在第一散热层上设置冷却管32，将冷却管32的一端设置在第一散热层远离芯片1的一端，而后在冷却管32中注入冷却液，冷却液并未装满冷却管32，然后在将第二散热层进行设置，第二散热层与冷却管32的另一端连接，以实现对冷却管32的密封。

[0062] 综上所述，本申请实施例提供了一种半导体封装结构和制作方法，能够通过设置散热件的方式实现对半导体封装结构中芯片和电感的散热，同时将电感从基板上改为设置在散热件上远离芯片的一侧，从而改善了由于电感尺寸过大占用空间大的问题。

[0063] 以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。