CN112447650A - 一种芯片封装件 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种芯片封装件，该芯片封装件包括引线框架、设置在引线框架上的芯片组件、封装芯片组件的封装层。引线框架具有相对的第一面及第二面，芯片组件设置在引线框架的第一面。封装层上设置有顶针孔。还包括设置在引线框架的第二面的散热组件。散热组件包括散热片、粘接散热片与引线框架的第二面的粘接层、设置在散热片与第二面之间且用于隔离散热片及第二面的绝缘块。绝缘块与顶针位置相对。芯片封装件的封装过程中，即使顶针通过顶针孔施加给引线框架框架较大的压力，引线框架也不会压穿粘接层，防止引线框架与散热片接触，防止导致芯片短路。且在顶针施加给引线框架较大的压力下,引线框架也能和粘接层充分接触，保证芯片的散热性能。

Description

一种芯片封装件

技术领域

本发明涉及芯片封装技术领域，尤其涉及一种芯片封装件。

背景技术

IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor，绝缘栅双极型晶体管)模块是将多个IGBT芯片、及FRD芯片(Freewheeling diode，续流二极管芯片)采用特定的电路桥接及封装的方式制造成的模块化半导体产品。它具有结构紧凑、可靠性高和安装方便等优点，有助于大功率模块应用实现高可靠性的集成化布局。

由于模块将IGBT芯片、FRD芯片和驱动器集成在一个封装内，保证了其整机产品拥有更高的可靠性，并大大降低了装备的体积。但是，为获取更高的电流处理能力而增加芯片的并联数量，器件工作时产生的热损耗将过于集中，这会增加散热难度。因此，必须有适当的措施来抑制模块在工作时的热积累，这种需要催生了功率半导体领域的一门新技术——散热技术。

参考图1，为了使模块内部的芯片1充分散热，在封装过程中，焊接芯片1的引线框架2下面会粘结一个铜绝缘片3。铜绝缘片3由一层环氧树脂4和一层铜散热片5构成。环氧树脂4主要用于隔绝引线框架2与铜散热片5接触,以实现引线框架2与铜散热片5之间的绝缘隔离。并且在一定的压力下，环氧树脂4能够与引线框架2充分接触，会使芯片1的散热性能更好。但当压力过大时，引线框架2会压穿环氧树脂4，从而导致引线框架2与铜散热片5接触，从而导致芯片1短路。在封装的过程中，会在引线框架2的一侧使用顶针6抵压在引线框架2上，以给引线框架2一定的压力，使环氧树脂4能够与引线框架2充分接触。但由于在封装过程中，顶针6施加在引线框架2上的压力及引线框架2嵌入到环氧树脂4的深度不好把控。若顶针6施加在引线框架2上的压力过大，很容易导致引线框架2与铜散热片5之间接触，从而导致芯片1短路；若顶针6施加在引线框架2上的压力较小，引线框架2和环氧树脂4之间不能充分接触，从而导致芯片1的散热性能降低。

发明内容

本发明提供了一种芯片封装件，以防止引线框架与散热片之间导电连接。

本发明提供了一种芯片封装件，该芯片封装件包括引线框架、设置在引线框架上的芯片组件、以及封装芯片组件的封装层。其中，引线框架具有相对的第一面及第二面，芯片组件设置在引线框架的第一面上。在封装层上设置有顶针孔。芯片封装件还包括设置在引线框架的第二面上的散热组件。散热组件包括散热片、粘接散热片与引线框架的第二面的粘接层、以及设置在散热片与第二面之间且用于隔离散热片及第二面的绝缘块。其中，绝缘块与顶针孔位置相对。

在上述的方案中，通过在引线框架的第二面及散热片之间设置用于隔离散热片与第二面的绝缘块，且绝缘块与顶针孔位置相对，这样，芯片封装件的封装过程中，即使顶针通过顶针孔施加给引线框架较大的压力，引线框架也不会压穿粘接层，从而防止引线框架与散热片接触，从而防止导致芯片短路。并且在顶针施加给引线框架较大的压力下,引线框架也能和粘接层充分接触，从而保证芯片的散热性能。

在一个具体的实施方式中，绝缘块镶嵌在散热片及粘接层内，以便于绝缘块的设置。

在一个具体的实施方式中，散热片上朝向粘接层的一面设置有第一凹槽，粘接层上朝向散热片的一面设置有第二凹槽。第一凹槽与第二凹槽位置相对，且绝缘块设置在第一凹槽及第二凹槽内。通过上述的方式，以便于将绝缘块镶嵌在散热片与粘接层之间。

在一个具体的实施方式中，绝缘块过盈装配在第一凹槽内，以便于绝缘块的装配。

在一个具体的实施方式中，第一凹槽及第二凹槽均为矩形槽，以便于在散热片上开槽。

在一个具体的实施方式中，第一凹槽的长度为L₁，散热片的长度为L₂，其中，L₁≤1/5L₂，以提高散热片与粘接层之间粘接的稳定性。

在一个具体的实施方式中，第一凹槽的深度为D₁，散热片的厚度为H₁，其中，D₁≤1/2H₁，以防止散热片因局部较薄而断裂。

在一个具体的实施方式中，第二凹槽的深度为D₂，粘接层的深度为H₂，其中，D₂≤1/2H₂，以保证粘接层与引线框架之间粘接的稳定性。

在一个具体的实施方式中，绝缘块的材料为导热材料，以提高芯片的散热性能。在具体设置绝缘块时，绝缘块的材料可以为陶瓷，以防止顶针施加在引线框架上的压力将绝缘块压碎。

在一个具体的实施方式中，绝缘块的形状为立方体，以便于绝缘块的设置。

在一个具体的实施方式中，散热片为铜散热片，以提高芯片的散热性能，且节约成本。

在一个具体的实施方式中，粘接层的材料为环氧树脂，以提高引线框架与散热片之间粘接的稳定性及热传导性能。

在一个具体的实施方式中，引线框架为铜框架，以节约成本。

附图说明

图1为现有技术中的芯片封装件的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的芯片封装件的结构示意图。

附图标记：

10-引线框架 11-第一面 12-第二面

20-芯片组件 30-封装层 31-顶针孔

32-顶针 41-散热片 411-第一凹槽

42-粘接层 421-第二凹槽 50-绝缘块

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述。

为了方便理解本发明实施例提供的芯片封装件，首先说明一下其应用场景。该芯片封装件具体可以为诸如但不限于IGBT模块的功率模块封装件，还可以为其他类型的芯片封装件。下面结合附图对本发明实施例提供的芯片封装件进行详细的描述。

参考图2，本发明实施例提供的芯片封装件包括一个引线框架10、以及设置在引线框架10上的芯片组件20。其中，引线框架10为现有技术中常规用于设置芯片的框架结构，其具体可以为铜框架，以节约成本。如图2示出的引线框架10，其具有相对的第一面11及第二面12。在引线框架10的第一面11上设置有芯片组件20。其中，芯片组件20可以包含有一个芯片，该芯片具体可以为IGBT芯片，还可以为FRD芯片，还可以为其他类型的芯片。芯片组件20上还可以设置两个芯片，例如，可以在引线框架10的第一面11上设置一个IGBT芯片及一个FRD芯片。应当理解的是，芯片组件20中所包含芯片的个数并不限于上述示出的方式，除此之外，还可以为其他的方式。另外，在具体将芯片组件20设置在引线框架10上的第一面11时，可以采用锡焊焊接的方式，还可以采用其他的方式。

参考图2，在引线框架10的第一面11及芯片组件20上还设置有封装层30，以封装芯片组件20。在具体设置时，封装层30的材料可以为环氧树脂、硅胶等现有技术中能够封装芯片的材料。

继续参考图2，为提高芯片的散热性能，在引线框架10的第二面12上设置有用于给芯片组件20散热的散热组件。如图2所示出的散热组件，其包括一个散热片41，散热片41具体可以为铜散热片41、铝散热片41、合金散热片41等金属片，以提高芯片的散热性能，且节约成本。

另外，为防止散热片41与引线框架10之间接触，散热片41通过粘接层42粘接在引线框架10的第二面12上。在具体设置时，粘接层42的材料具体可以为环氧树脂，既实现引线框架10与散热片41之间的热传导，从而提高芯片组件20的散热性能，又防止引线框架10与散热片41之间接触，从而使芯片组件20短路。应当理解的是，粘接层42的材料并不限于上述示出的环氧树脂的方式，除此之外，还可以采用其他为绝缘材料且可粘接散热片41及引线框架10的材料。

在具体将散热片41设置在引线框架10的第二面12时，为使引线框架10与粘接层42、以及粘接层42与散热片41之间的粘接较为可靠，参考图2，采用顶针32抵压在引线框架10的第一面11上，使引线框架10受到向下(以图2示出的芯片封装件为参考)的压力，从而使引线框架10的第二面12、粘接层42及散热片41之间具有挤压在一起的压力，从而提高散热片41与引线框架10之间粘接的稳定性。在具体设置时，参考图2，在封装层30上具有用于使顶针32穿过的顶针孔31，顶针32通过穿过顶针孔31抵压在引线框架10的第一面11上。

为防止顶针32抵压在引线框架10上的压力过大导致引线框架10嵌入到粘接层42过深，从而导致散热片41与引线框架10接触，参考图2，在散热片41与第二面12之间设置有用于隔离散热片41及第二面12的绝缘块50，其中，绝缘块50与顶针孔31位置相对。通过在引线框架10的第二面12及散热片41之间设置用于隔离散热片41与第二面12的绝缘块50，且绝缘块50与顶针孔31位置相对，这样，芯片封装件的封装过程中，即使顶针通过顶针孔31施加给引线框架10框架较大的压力，引线框架10也不会压穿粘接层42，从而防止引线框架10与散热片41接触，从而防止导致芯片短路。并且在顶针32施加给引线框架10较大的压力下,引线框架10也能和粘接层42充分接触，从而保证芯片的散热性能。

在设置时，绝缘块50可以镶嵌在散热片41及粘接层42内，以便于绝缘块50的设置。具体的，参考图2，可以在散热片41上朝向粘接层42的一面设置一个第一凹槽411，在粘接层42上朝向散热片41的一面设置有第二凹槽421。且第一凹槽411与第二凹槽421位置相对，使绝缘块50设置在第一凹槽411及第二凹槽421内。通过上述的方式，以便于将绝缘块50镶嵌在散热片41与粘接层42之间。在具体将绝缘块50固定在第一凹槽411及第二凹槽421内时，可以使绝缘块50过盈装配在第一凹槽411内，以便于绝缘块50的装配；绝缘块50还可以通过胶粘的方式粘接在第一凹槽411及第二凹槽421内，以便于将绝缘块50固定在第一凹槽411及第二凹槽421内。

另外，第一凹槽411及第二凹槽421可以均为矩形槽，且第一凹槽411与顶针孔31位置相对，以便于在散热片41上开槽。在具体设置第一凹槽411时，参考图2，第一凹槽411的长度(以图2示出的芯片封装件中的左右方向为第一凹槽411的长度方向)为L₁，散热片41的长度(以图2示出的芯片封装件中的左右方向为散热片41的长度方向)为L₂。其中，L₁≤1/5L₂，以防止第一凹槽411的长度过长，从而影响散热片41与粘接层42的粘接面积，影响散热片41与粘接层42之间粘接的稳定性，从而提高散热片41与粘接层42之间粘接的稳定性。具体设置时，可以设置第一凹槽411的长度L₁＝1/5L₂、L₁＝1/6L₂、L₁＝1/7L₂、L₁＝1/8L₂等不大于1/5L₂的任意值。

继续参考图2，第一凹槽411的深度(以图2示出的芯片封装件中第一凹槽411的上下方向上的高度为第一凹槽411的厚度)为D₁，散热片41的厚度(以图2示出的芯片封装件中散热片41的上下方向上的高度为散热片41的厚度)为H₁。其中，D₁≤1/2H₁，以防止散热片41因局部较薄而断裂。具体的，可以设置第一凹槽411的厚度D₁＝1/2H₁、D₁＝1/3H₁、D₁＝1/4H₁、D₁＝1/5H₁、D₁＝1/6H₁等不大于1/2H₁的任意值。

在设置第二凹槽421时，第二凹槽421与封装层30上的顶针孔31位置相对。另外，参考图2，第二凹槽421的深度((以图2示出的芯片封装件中第二凹槽421的上下方向上的高度为第二凹槽421的厚度)为D₂，粘接层42的深度(以图2示出的芯片封装件中粘接层42的上下方向上的高度为粘接层42的厚度)为H₂。其中，D₂≤1/2H₂，以保证粘接层42与引线框架10之间粘接的稳定性。具体的，可以设置第二凹槽421的厚度D₂＝1/2H₂、D₂＝1/3H₂、D₂＝1/4H₂、D₂＝1/5H₂、D₂＝1/6H₂等不大于1/2H₂的任意值。

在具体设置绝缘块50时，绝缘块50的形状为立方体，以便于将绝缘块50设置在第一凹槽411及第二凹槽421内。应当理解的是绝缘块50的形状并不限于上述示出的立方体，对应的，第一凹槽411及第二凹槽421也并不限于上述示出的矩形槽，除此之外，还可以采用其他的方式。即只要符合绝缘块50与顶针孔31位置相对，且设置在引线框架10的第二面12及散热片41之间的方式都在本发明实施例的保护范围之内。例如，可以设置绝缘块50的形状为圆形，此时，第一凹槽411及第二凹槽421的形状同样为圆形，以便于第一凹槽411及第二凹槽421容纳绝缘块50。

另外，绝缘块50的材料可以为导热材料，以提高芯片的散热性能。具体的，绝缘块50的材料可以为陶瓷，以防止顶针32施加在引线框架10上的压力将绝缘块50压碎。应当理解的是，绝缘块50的材料并不限于陶瓷，除此之外，还可以为现有技术中其他能够导热，且可以承受一定压力的绝缘材料。

通过在引线框架10的第二面12及散热片41之间设置用于隔离散热片41与第二面12的绝缘块50，且绝缘块50与顶针孔31位置相对，这样，芯片封装件的封装过程中，即使顶针32通过顶针孔31施加给引线框架10框架较大的压力，引线框架10也不会压穿粘接层42，从而防止引线框架10与散热片41接触，从而防止导致芯片短路。并且在顶针32施加给引线框架10较大的压力下,引线框架10也能和粘接层42充分接触，从而保证芯片的散热性能。

以上，仅为本发明的具体实施方式，但本发明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发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种芯片封装件，其特征在于，包括：

引线框架，所述引线框架具有相对的第一面及第二面；

设置在所述第一面上的芯片组件；

封装所述芯片组件的封装层，且所述封装层具有顶针孔；

设置在所述第二面上的散热组件，所述散热组件包括散热片、粘接所述散热片与所述第二面的粘接层、以及设置在所述散热片与所述第二面之间且用于隔离所述散热片及所述第二面的绝缘块；所述绝缘块与所述顶针孔位置相对。

2.如权利要求1所述的芯片封装件，其特征在于，所述绝缘块镶嵌在所述散热片及所述粘接层内。

3.如权利要求2所述的芯片封装件，其特征在于，所述散热片上朝向所述粘接层的一面设置有第一凹槽，所述粘接层上朝向所述散热片的一面设置有第二凹槽；所述第一凹槽与所述第二凹槽位置相对，且所述绝缘块设置在所述第一凹槽及所述第二凹槽内。

4.如权利要求3所述的芯片封装件，其特征在于，所述第一凹槽及所述第二凹槽均为矩形槽。

5.如权利要求4所述的芯片封装件，其特征在于，所述第一凹槽的长度为L₁，所述散热片的长度为L₂；其中，L₁≤1/5L₂。

6.如权利要求3所述的芯片封装件，其特征在于，所述第一凹槽的深度为D₁，所述散热片的厚度为H₁；其中，D₁≤1/2H₁。

7.如权利要求3所述的芯片封装件，其特征在于，所述第二凹槽的深度为D₂，所述粘接层的厚度为H₂；其中，D₂≤1/2H₂。

8.如权利要求1-7任一项所述的芯片封装件，其特征在于，所述绝缘块的材料为导热材料。

9.如权利要求8所述的芯片封装件，其特征在于，所述绝缘块的材料为陶瓷。

10.如权利要求1-7任一项所述的芯片封装件，其特征在于，所述绝缘块的形状为立方体。

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