一种功率型芯片封装方法
阅读说明：本技术 一种功率型芯片封装方法 (Power type chip packaging method ) 是由 张孝忠 于 2021-11-23 设计创作，主要内容包括：本申请属于半导体封装技术领域,具体公开一种功率型芯片封装方法,包括：配置封装底板；配置保护壳；封装底板与保护壳热接成型；配置封装底板包括：在基板上确定几何中心,几何中心作两条垂直的轴线将基板分为四个区域,一个区域为低产热元件区,与低产热元件区相临近的两个区域分别是高产热高耐热元件区与高产热低耐热元件区；配置保护壳包括：在保护壳体中部形成厚度相对薄的集中外导区,直导区从高产高耐区起延伸到集中外导区；在高产低耐区周围形成一个圆环状且厚度相对薄的环导区；封装底板与保护壳热接成型前,将功率型芯片固定在基板上,将封装底板与保护壳热接成型。保留封壳这种结构以确保功率型芯片封装的安全性,有优良的散热效果。(The application belongs to the technical field of semiconductor packaging, and particularly discloses a power type chip packaging method, which comprises the following steps: configuring a packaging bottom plate; configuring a protective shell; the packaging bottom plate and the protective shell are formed in a hot connection mode; configuring a package substrate includes: determining a geometric center on the substrate, wherein the geometric center is used as two vertical axes to divide the substrate into four regions, one region is a low heat generating element region, and two regions adjacent to the low heat generating element region are a high heat generating high heat-resistant element region and a high heat generating low heat-resistant element region respectively; configuring the protective case includes: a concentrated outer conducting area with relatively thin thickness is formed in the middle of the protective shell, and the straight conducting area extends from the high-yield high-endurance area to the concentrated outer conducting area; forming a ring-shaped ring guide area with relatively thin thickness around the high-yield low-tolerance area; before the packaging bottom plate and the protective shell are formed in a hot joint mode, the power type chip is fixed on the substrate, and the packaging bottom plate and the protective shell are formed in a hot joint mode. The structure of the package is reserved to ensure the safety of the power type chip package, and the heat dissipation effect is excellent.)
技术领域
本申请涉及半导体封装，尤其是涉及到一种功率型芯片封装方法。
背景技术
功率型芯片的封装方法和相关封装结构在现有技术中比较固化的，比如，相关的专利文献中就有代表性的技术内容，中国发明专利CN200910032590.5就公开了用于大功率芯片的封装方法，该技术的核心是在金属基板上打一尺寸略小于铜底座的孔，将铜底座嵌入金属基板，在铜底座和金属基板上印刷焊膏，将芯片和引线脚分别装到铜底座和金属基板上，将芯片、引线脚、铜底座和金属基板一起放到烧结炉烧结，温度210℃～230℃，芯片与引线脚之间通过金属丝键合，在显微镜下检查有无脱丝或漏键合，在芯片表面涂覆上胶，封壳，将金属基板用壳子盖上，把引线脚切筋并打弯，测试开短路情况，灌封并烘干。
在该技术中芯片是在基板上外露设置的，实际上这更有利于散热，但是这种技术框架的封装方法或结构也具有很多缺点，比如，这种封装也需要封壳，实际上封壳是安全保护罩，这样可以解决一些安全保护的问题，但是这种封壳有可能使得散热的效果大大折扣，因为封壳是封闭的，所以不利于散热；所以现在技术中缺少一种既可以保留封壳这种结构以确保安全性，还可以有明显散热效果的封装技术。
发明内容
为了克服现有的技术存在的不足，本申请提供一种功率型芯片封装方法。
本申请解决其技术问题所采用的技术方案是：一种功率型芯片封装方法，包括：配置封装底板；配置保护壳；封装底板与保护壳热接成型；
其中的配置封装底板包括：在基板上确定几何中心，通过几何中心作两条垂直的轴线将基板分为四个区域，一个区域为低产热元件区，与低产热元件区相临近的两个区域分别是高产热高耐热元件区与高产热低耐热元件区；在高产热高耐热元件区、低产热元件区、高产热低耐热元件区上均配置相应的元件固定孔；其中的高产热高耐热元件区具体是放置高产热高耐热元件或高产热高耐热芯片的区域，其中的低产热元件区具体是放置低产热元件或低产热芯片的区域，其中的高产热低耐热元件区具体是放置高产热低耐热元件或高产热低耐热芯片的区域；
配置保护壳包括：以基板加工成保护壳体，在保护壳体中部形成厚度相对薄的集中外导区，在集中外导区两侧分别形成高产高耐区与高产低耐区，在高产高耐区与高产低耐区中部且非集中外导区的位置形成低产区，所述高产高耐区两侧分别形成一个长条状且厚度相对薄的直导区，直导区从高产高耐区起延伸到集中外导区；在高产低耐区周围形成一个圆环状且厚度相对薄的环导区；
封装底板与保护壳热接成型前，将功率型芯片固定在基板上，并且将功率型芯片的高耐热一端置于高产热高耐热元件区，将功率型芯片的低耐热一端置于高产热低耐热元件区；将保护壳体先扣在基板上且使得高产高耐区正下方最接近高产热高耐热元件区，低产区正下方最接近低产热元件区，高产低耐区正下方最接近高产热低耐热元件区，集中外导区正下方最接近几何中心；然后将封装底板与保护壳热接成型。
进一步，环导区与集中外导区、直导区均可在保护壳体上一体冲压成型。
进一步，所述基板与保护壳体的俯视截面形状均为正方形。
进一步，所述“封装底板与保护壳热接成型前，将功率型芯片固定在基板上”还包括将其他的元件固定在基板上。
进一步，所述的配置封装底板中还包括在基板环周形成引线孔及引线。
进一步，在配置环导区、直导区和集中外导区前测得高产热高耐热元件区的元件产热效率为V1，低产热元件区的元件产热效率为V2，高产热低耐热元件区的元件产热效率为V3，高产高耐区的散热效率为V5，直导区的综合散热效率为V6，集中外导区的总散热效率为V7，环导区的综合散热效率为V8，高产低耐区的散热效率为V9，低产区的散热效率V10，集中外导区对高产高耐区的综合提升散热效率为V71，集中外导区对高产低耐区的综合提升散热效率为V72，则首先配置环导区，然后配置直导区，然后配置集中外导区，使得V9＋V8＋V72＞V3且V5＋V6＋V71≥V1，且V7＋V6＋V8＋V5＋V9＋V10≥V1＋V2＋V3。
进一步，所述的首先配置环导区，然后配置直导区，然后配置集中外导区，具体是先配置环导区的厚度和具体区域并且使得环导区的厚度相对于保护壳体或高产低耐区较薄，然后配置直导区厚度和具体区域并且使得直导区的厚度相对于保护壳体或高产高耐区较薄，然后配置集中外导区厚度和具体区域并且使得集中外导区的厚度相对于直导区且环导区较薄。
进一步，所述的配置环导区，然后配置直导区，然后配置集中外导区还具体包括配置环导区的材质和/或配置直导区的材质和/或配置集中外导区的材质。
本申请的有益效果是，本申请在实施中单独的保护壳体或环导区或直导区或集中外导区均可以实现散热的效果，尤其是本申请可以在集中外导区正下方形成较大区域的从下到上的热空气流动，并且环导区和直导区的正下方形成较小区域的从下到上的热空气流动，而且从环导区到集中外导区下方也可以形成水平方向的热空气流动，而且而且直导区到集中外导区下方也可以形成水平方向的热空气流动，这样在本申请的保护壳体可以形成定向的热空气向外流动的路径，并且能够实际提高散热的效果。
尤其是本申请在实施中高产低耐区下方的区域可以做到最优先的散热（也即高产热低耐热元件区，也即放置高产热低耐热元件或高产热低耐热芯片的区域），其次是高产高耐区下方区域和低产区下方也能做到很好的散热效果，这样首先确保了高产热低耐热元件或高产热低耐热芯片做到优先的散热，可以确保芯片或元件工作的最大安全性。
本申请可以确保集中外导区的散热效率既能满足总的需求，还可以确保单独的高产热高耐热元件区的元件产热能够有效散热，还可以确定单独的高产热低耐热元件区的元件产热能够有效散热等。
本申请不仅可以保留封壳这种结构以确保功率型芯片封装的安全性，还有优良的散热效果。
附图说明
下面结合附图和实施例对本申请进一步说明。
图1是本申请基板结构示意图。
图2是本申请的保护壳体的结构示意图。
图3是本申请保护壳体封装芯片后的结构示意图。
图中：
保护壳体101；基板102；高产高耐区103；低产区104；集中外导区105；高产低耐区106；环导区107；直导区108；高产热高耐热元件区1020；低产热元件区1021；几何中心1023；高产热低耐热元件区1024。
具体实施方式
在具体实施中，本申请的功率型芯片封装方法主要包括：配置封装底板；配置保护壳；封装底板与保护壳热接成型；其中的配置封装底板包括：如图1所示的，在基板102上确定几何中心1023，通过几何中心1023作两条垂直的轴线将基板102分为四个区域，一个区域为低产热元件区1021，与低产热元件区1021相临近的两个区域分别是高产热高耐热元件区1020与高产热低耐热元件区1024；在高产热高耐热元件区1020、低产热元件区1021、高产热低耐热元件区1024上均配置相应的元件固定孔；其中的高产热高耐热元件区1020具体是放置高产热高耐热元件或高产热高耐热芯片的区域，其中的低产热元件区1021具体是放置低产热元件或低产热芯片的区域，其中的高产热低耐热元件区1024具体是放置高产热低耐热元件或高产热低耐热芯片的区域；实施中，所述的基板102还进行喷砂、退火氧化等工艺处理，之后，还进行清洗、干燥、电镀等传统的处理。
实施中配置保护壳包括：如图2所示的，以基板加工成保护壳体101，在保护壳体101中部形成厚度相对薄的集中外导区105，在集中外导区105两侧分别形成高产高耐区103与高产低耐区106，在高产高耐区103与高产低耐区106中部且非集中外导区105的位置形成低产区104，所述高产高耐区103两侧分别形成一个长条状且厚度相对薄的直导区108，直导区108从高产高耐区103起延伸到集中外导区105；在高产低耐区106周围形成一个圆环状且厚度相对薄的环导区107；实施中，相应的保护壳体101也进行退火以及电镀等传统工艺的处理。优选实施中，环导区107与集中外导区105、直导区108均可在保护壳体101上一体冲压成型。
优选实施中，所述基板102与保护壳体101的俯视截面形状均为正方形，还可以采用三角形。
实施封装底板与保护壳热接成型前，如图3所示的，将功率型芯片固定在基板102上，并且将功率型芯片的高耐热一端置于高产热高耐热元件区1020，将功率型芯片的低耐热一端置于高产热低耐热元件区1024；将保护壳体101先扣在基板102上且使得高产高耐区103正下方最接近高产热高耐热元件区1020，低产区104正下方最接近低产热元件区1021，高产低耐区106正下方最接近高产热低耐热元件区1024，集中外导区105正下方最接近几何中心1023；然后将封装底板与保护壳热接成型。
本申请在实施中单独的保护壳体101或环导区107或直导区108或集中外导区105均可以实现散热的效果，尤其是本申请可以在集中外导区105正下方形成较大区域的从下到上的热空气流动，并且环导区107和直导区108的正下方形成较小区域的从下到上的热空气流动，而且从环导区107到集中外导区105下方也可以形成水平方向的热空气流动，而且而且直导区108到集中外导区105下方也可以形成水平方向的热空气流动，这样在本申请的保护壳体101可以形成定向的热空气向外流动的路径，并且能够实际提高散热的效果。
尤其是本申请在实施中高产低耐区106下方的区域可以做到最优先的散热（也即高产热低耐热元件区1024，也即放置高产热低耐热元件或高产热低耐热芯片的区域），其次是高产高耐区103下方区域和低产区104下方也能做到很好的散热效果，这样首先确保了高产热低耐热元件或高产热低耐热芯片做到优先的散热，可以确保芯片或元件工作的最大安全性。
进一步，优选地，本申请的功率型芯片封装方法其中的配置封装底板包括：在基板102上确定几何中心1023，通过几何中心1023作两条垂直的轴线将基板102分为四个区域，一个区域为低产热元件区1021，与低产热元件区1021相临近的两个区域分别是高产热高耐热元件区1020与高产热低耐热元件区1024；在高产热高耐热元件区1020、低产热元件区1021、高产热低耐热元件区1024上均配置相应的元件固定孔；其中的高产热高耐热元件区1020具体是放置高产热高耐热元件或高产热高耐热芯片的区域，其中的低产热元件区1021具体是放置低产热元件或低产热芯片的区域，其中的高产热低耐热元件区1024具体是放置高产热低耐热元件或高产热低耐热芯片的区域；实施中所述的配置封装底板中还包括在基板102环周形成引线孔及引线，所述的基板102还进行喷砂、退火氧化等工艺处理，之后，还进行清洗、干燥、电镀等传统的处理。
实施中配置保护壳包括：以基板加工成保护壳体101，在保护壳体101中部形成厚度相对薄的集中外导区105，在集中外导区105两侧分别形成高产高耐区103与高产低耐区106，在高产高耐区103与高产低耐区106中部且非集中外导区105的位置形成低产区104，所述高产高耐区103两侧分别形成一个长条状且厚度相对薄的直导区108，直导区108从高产高耐区103起延伸到集中外导区105；在高产低耐区106周围形成一个圆环状且厚度相对薄的环导区107；实施中，相应的保护壳体101也进行退火以及电镀等传统工艺的处理。
在配置环导区107、直导区108和集中外导区105前测得高产热高耐热元件区1020的元件产热效率为V1，低产热元件区1021的元件产热效率为V2，高产热低耐热元件区1024的元件产热效率为V3，高产高耐区103的散热效率为V5，直导区108的综合散热效率为V6，集中外导区105的总散热效率为V7，环导区107的综合散热效率为V8，高产低耐区106的散热效率为V9，低产区104的散热效率V10，集中外导区105对高产高耐区103的综合提升散热效率为V71，集中外导区105对高产低耐区106的综合提升散热效率为V72，则首先配置环导区107，然后配置直导区108，然后配置集中外导区105，使得V9＋V8＋V72＞V3且V5＋V6＋V71≥V1，且V7＋V6＋V8＋V5＋V9＋V10≥V1＋V2＋V3。
这样本申请可以确保集中外导区105的散热效率既能满足总的需求，还可以确保单独的高产热高耐热元件区1020的元件产热能够有效散热，还可以确定单独的高产热低耐热元件区1024的元件产热能够有效散热等。
实施中，所述的首先配置环导区107，然后配置直导区108，然后配置集中外导区105，具体是先配置环导区107的厚度和具体区域并且使得环导区107的厚度相对于保护壳体101或高产低耐区106较薄，然后配置直导区108厚度和具体区域并且使得直导区108的厚度相对于保护壳体101或高产高耐区103较薄，然后配置集中外导区105厚度和具体区域并且使得集中外导区105的厚度相对于直导区108且环导区107较薄；进一步的，所述的配置环导区107，然后配置直导区108，然后配置集中外导区105还具体包括配置环导区107的材质和/或配置直导区108的材质和/或配置集中外导区105的材质。
实施封装底板与保护壳热接成型前，将功率型芯片固定在基板102上，还包括将其他的元件固定在基板102上，并且将功率型芯片的高耐热一端置于高产热高耐热元件区1020，将功率型芯片的低耐热一端置于高产热低耐热元件区1024；将保护壳体101先扣在基板102上且使得高产高耐区103正下方最接近高产热高耐热元件区1020，低产区104正下方最接近低产热元件区1021，高产低耐区106正下方最接近高产热低耐热元件区1024，集中外导区105正下方最接近几何中心1023；然后将封装底板与保护壳热接成型。
由技术常识可知，本申请可以通过其它的不脱离其精神实质或必要特征的实施方案来实现。上述公开的实施方案，就各方面而言，都只是举例说明，并不是仅有的。所有在本申请范围内或在等同于本申请的范围内的改变均被本申请包含。
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