CN109411425A - 半导体元件 - Google Patents

Abstract

本发明适用于电子设备技术领域，提供了一种半导体元件，包括衬底、芯片、于衬底的周边间隔设有若干引脚和固化成型于衬底上的胶座，胶座上设有通孔，半导体元件还包括设于胶座上的导热散热片，导热散热片上设有凸部，凸部穿过通孔并与芯片贴合。本发明通过将导热散热片的凸部穿过胶座的通孔并与芯片相贴合，芯片的一部分热量可经凸部传递至导热散热片并扩散，芯片的一部分热量可传递至衬底并扩散，该半导体元件可于胶座的两侧将芯片的热量扩散，半导体元件的散热效果好；通过设置若干引脚并分别与芯片电性相连，芯片的部分热量可传递至各引脚进行扩散，也可实现与多个外部器件的连通，进而提高半导体元件的工作使用效率。

Description

半导体元件

技术领域

本发明适用于电子设备技术领域，更具体地说，是涉及一种半导体元件。

背景技术

半导体器件指常温下导电性能介于导体和绝缘体之间的物体，由于其导电性可受控制，范围从绝缘体至导体之间，因而广泛应用于电子设备技术领域中。

现有的半导体器件主要是通过芯片自带的金属片将热量传递给与之贴合的PCB(Printed Circuit Board，印刷电路板)上，进而将热量传递至周边部件以实现散热。由于半导体器件仅能实现单方面的一侧散热，这就使得半导体器件的散热效果差，从而会影响半导体器件的工作性能与效率，温度过高甚至会烧毁芯片，严重影响半导体器件的使用寿命。

发明内容

本发明的目的在于提供一种半导体元件，以解决现有技术中存在的半导体器件的散热效果差的问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：提供一种半导体元件，包括衬底、设于所述衬底上的芯片、于所述衬底的周边间隔设有用于与外部器件电性连接的若干引脚和固化成型于所述衬底上并密封固定所述芯片与各所述引脚的胶座，各所述引脚设于所述胶座上，各所述引脚的一端与所述芯片电性相连，各所述引脚的另一端伸出所述胶座；所述胶座对应于所述芯片的中部区域开设有通孔，所述半导体元件还包括设于所述胶座上的导热散热片，所述导热散热片对应于所述通孔的位置并朝向所述芯片的方向凸设有凸部，所述凸部穿过所述通孔并与所述芯片相贴合。

进一步地，所述导热散热片在水平面上的横截面尺寸与所述胶座顶面的横截面尺寸一致。

进一步地，所述衬底包括呈方形的基板和沿所述基板的一侧边朝向所述导热散热片的方向延伸的用于支撑所述基板的连接条，所述芯片设于所述基板上，所述连接条固定于所述胶座中。

进一步地，所述衬底包括呈方形的基板和沿所述基板的两侧边朝向所述导热散热片的方向延伸并用于支撑所述基板的所述连接条，所述芯片设于所述基板上，各所述连接条固定于所述胶座中。

进一步地，所述衬底包括呈方形的基板和沿所述基板的三侧边朝向所述导热散热片的方向延伸并用于支撑所述基板的所述连接条，所述芯片设于所述基板上，各所述连接条固定于所述胶座中。

进一步地，所述衬底包括呈方形的基板和沿所述基板的各侧边朝向所述导热散热片的方向延伸并用于支撑所述基板的所述连接条，所述芯片设于所述基板上，各所述连接条固定于所述胶座中。

进一步地，各所述连接条包括由所述基板的对应端朝向所述导热散热片的方向延伸的第一段和由所述第一段的自由端平行于所述芯片并朝向远离所述芯片的方向延伸的第二段。

进一步地，各所述第二段的自由端伸出所述胶座。

进一步地，各所述第二段的高度高于所述引脚的高度。

进一步地，各所述引脚包括与所述芯片电性相连的第一截、于所述第一截远离所述芯片的一端朝向所述衬底的方向弯折的第二截和于所述第二截的自由端朝远离所述芯片的方向弯折的第三截，所述第一截垂直于所述第二截，所述第二截垂直于所述第三截，所述第一截平行于所述第三截。

本发明提供的半导体元件的有益效果在于：与现有技术相比，本发明通过将芯片设置在衬底上，并通过胶座将衬底、芯片和若干引脚胶装固定，导热散热片设置在胶座上，导热散热片的凸部可穿过胶座的通孔并与芯片相贴合，因此芯片的一部分热量可经凸部传递至导热散热片并扩散，芯片的一部分热量可传递至衬底并扩散，该半导体元件可于胶座的两侧将芯片的热量扩散，半导体元件的散热效果好；通过设置多个引脚并分别与芯片电性相连，芯片的部分热量可传递至各引脚进行扩散，也可实现与多个外部器件的连通，进而提高半导体元件的工作使用效果，延长其使用寿命。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的半导体元件的正面结构示意图；

图2为本发明实施例提供的半导体元件的背面结构示意图；

图3为本发明实施例提供的半导体元件的主视图；

图4为本发明实施例提供的半导体元件的结构示意图；

图5为图3中A-A方向的剖视图；

图6为本发明实施例提供的芯片与衬底连接的结构示意图；

图7为本发明实施例提供的引脚的结构示意图；

图8为本发明实施例提供的胶座的结构示意图一；

图9为本发明实施例提供的胶座的结构示意图二。

其中，图中各附图主要标记：

1-芯片；

2-衬底；21-基板；211-槽位；22-延伸部；23-连接条；

3-引脚；31-第一截；32-第二截；33-第三截；34-伸出端；35-第三倒角；

4-胶座；41-通孔；42-凹槽；43-卡槽；44-定位槽；45-容置槽；46-第一倒角；

5-导热散热片；51-凸部；52-第二倒角；

6-导体。

具体实施方式

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。

此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”、“第三”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“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，仅是为了便于描述本发明和简化描述，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发明的限制。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

请一并参阅图1至图9，现对本发明实施例提供的半导体元件进行说明。该半导体元件包括衬底2、设置于衬底2上的芯片1、环绕衬底2的周边设置的若干引脚3和固化成型于衬底2上并固定芯片1与各引脚3的胶座4，衬底2可设置在PCB板上，各引脚3分别设置在胶座4上，各引脚3的一端与芯片1为电性连接，另一端伸出胶座4的对应端，以便与外部器件相连。胶座4面向芯片1的侧面上并对应于该芯片1的位置开设有通孔41，该半导体元件还包括用于与芯片1贴合以扩散该芯片1的热量的导热散热片5，导热散热片5粘接在胶座4的表面，导热散热片5对应于通孔41的位置并朝向芯片1的方向凸设有凸部51，该凸部51穿过通孔41，凸部51的端部与芯片1相贴合设置。导热散热片5、胶座4、芯片1和衬底2由上至下依次设置。芯片1的表面可与凸部51相贴合，芯片1的一部分热量可传递经凸部51传递至导热散热片5并扩散；芯片1的底面可与衬底2相贴合，芯片1的一部分热量可传递至衬底2并扩散。

上述导热散热片5和衬底2均可由铜材料制成，铜材料制成的导热散热片5和衬底2具有优良的导热和导电性能。在其它实施例中，导热散热片5也可以由其它材料制成，在此不作唯一限定。导热散热片5的顶面也可以为整体平面。

上述半导体元件的型号为TDP0405-16，其中，TDP(Thermal Design Power，散热设计功耗)指封装名称；0405指封装尺寸，具体为宽4长5，单位值可根据实际生产进行调节，如mm、cm、dm等；-16指引脚3数量，具体指本半导体元件的引脚3数量为16个。在其它实施例中，半导体元件的尺寸大小和引脚3的数量可以根据实际生产进行调节，在此不作唯一限定。

上述胶座4可由环氧树脂材料固化成型，也可以由其它绝缘材料制成，在此不作唯一限定。

该半导体元件的组装方式一的步骤为：

1、将衬底2放置在型腔中，将芯片1设于衬底2上；

2、将各引脚3设于型腔的对应位置，并将各引脚3与芯片1电性连接；

3、在型腔中注胶密封固化形成胶座4，将衬底2、芯片1和各引脚3支撑密封固定；

4、在胶座4对应于芯片1的位置开设有通孔41；

5、将设有凸部51的导热散热片5粘接于胶座4上，使凸部51穿过通孔41并与芯片1贴合。

或者，该半导体元件的组装方式二的步骤为：

1、将衬底2放置在型腔中，将芯片1设于衬底2上；

2、将各引脚3设于型腔的对应位置，并将各引脚3与芯片1电性连接；

3、将导热散热片5设于型腔的对应位置，使导热散热片5的凸部51与芯片1贴合；

4、在型腔中注胶密封固化形成胶座4，将衬底2、芯片1、各引脚3和导热散热片5支撑密封固定。

上述半导体元件的组装工艺各步骤的序号大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，并可根据实际生产进行调节，而不应对本发明实施例的实施过程构成任何限定。

该半导体元件由于可从两侧进行散热，因此该半导体元件可实现正反两面使用，在此不作唯一限定。

本发明提供的半导体元件，与现有技术相比，本发明通过将芯片1设置在衬底2上，并通过胶座4将衬底2、芯片1和若干引脚3胶装固定，导热散热片5设置在胶座4上，导热散热片5的凸部51可穿过胶座4的通孔41并与芯片1相贴合，因此芯片1的一部分热量可经凸部51传递至导热散热片5并扩散，芯片1的一部分热量可传递至衬底2并扩散，该半导体元件可于胶座4的两侧将芯片1的热量扩散，半导体元件的散热效果好；通过设置多个引脚3并分别与芯片1电性相连，芯片1的部分热量可传递至各引脚3进行扩散，也可实现与多个外部器件的连通，进而提高半导体元件的工作使用效率。

本发明可同时降低电性内阻，增大通过电流，提高电能效率与功率；降低元件与产品的温度。

本发明的半导体元件，相比传统器件封装减少生产原料，减化生产工艺，从而降低其器件成本；提高生产效率等优点。

本发明的半导体元件，相比传统器件封装在生产PCBA(Printed Circuit BoardAssembly)时，无需繁琐的人工流程，100％机器生产工作；提高生产效率；降低生产成本。

进一步地，请一并参阅图3和图4，作为本发明实施例提供的半导体元件的一种具体实施方式，导热散热片5在水平面上的横截面尺寸与胶座4顶面的横截面尺寸相一致。此结构，一方面，将导热散热片5的面积尽可能做到最大，可有效增大散热面积，进而提高对芯片1的散热效果；另一方面，使半导体元件的外形设计更加美观，结构方正化，便于灌胶成型。在其它实施例中，导热散热片5的横截面与胶座4的横截面也可以为其它构型，在此不作唯一限定。

可选地，请一并参阅图3和图4，作为本发明实施例提供的半导体元件的一种具体实施方式，衬底2包括呈方形的基板21和沿基板21的一侧边朝向导热散热片5的方向延伸的用于支撑基板21的连接条23，芯片1设于基板21上，连接条23固定于胶座4中。此结构，通过在基板21的一侧边延伸出连接条23，该连接条23可固定在胶座4中，进而可有效将基板21支撑。

基板21上且位于芯片1的周边设置有槽位211，可防湿，防漏气，增加接触面积，便于半导体元件的密封于固定。

可选地，请一并参阅图3和图4，作为本发明实施例提供的半导体元件的一种具体实施方式，衬底2包括呈方形的基板21和沿基板21的两侧边朝向导热散热片5的方向延伸并用于支撑基板21的连接条23，芯片1设于基板21上，各连接条23固定于胶座4中。具体地，可以在基板21的两相邻侧边分别设置连接条23，或者在基板21的两相对侧边设置连接条23。此结构，通过设置两根连接条23，可进一步提高对基板21的支撑固定效果，两根连接条23也能起到一定的传导热效果，进一步提高对芯片1的散热效果。

可选地，请一并参阅图3和图4，作为本发明实施例提供的半导体元件的一种具体实施方式，衬底2包括呈方形的基板21和沿基板21的三侧边朝向导热散热片5的方向延伸并用于支撑基板21的连接条23，芯片1设于基板21上，各连接条23固定于胶座4中。此结构，通过设置三根连接条23，可进一步提高对基板21的支撑固定效果，三根连接条23也能起到一定的传导热效果，进一步提高对芯片1的散热效果。

优选地，请一并参阅图3和图4，作为本发明实施例提供的半导体元件的一种具体实施方式，衬底2包括呈方形的基板21和沿基板21的各侧边朝向导热散热片5的方向延伸并用于支撑基板21的连接条23，芯片1设于基板21上，各连接条23固定于胶座4中。此结构，通过设置四根连接条23，可进一步提高对基板21的支撑固定效果，四根连接条23也能起到一定的传导热效果，进一步提高对芯片1的散热效果。

基板21各侧边的中部向外延伸出呈等腰梯形状的延伸部22，各延伸部22的端部向上弯折有呈“L”型的连接条23，连接条23的长端插入胶座4对应的卡槽43中并伸出胶座4的对应端。

进一步地，请一并参阅图5和图6，作为本发明实施例提供的半导体元件的一种具体实施方式，各连接条23包括由基板21的对应端朝向导热散热片5的方向延伸的第一段和由第一段的自由端平行于芯片1并朝向远离芯片1的方向延伸的第二段，各第二段固定于胶座4中。优选地，各连接条23分别设置在基板21对应侧边的中间位置处，固化成型后的胶座4上具有供连接条23穿过的开孔43。连接条23优选为由铜材料制成。此结构，一方面，各连接条23穿过对应开孔43设置，可有效将衬底2和芯片1支撑；另一方面，衬底2上的热量也可传递至连接条23并进行扩散，进而提高散热效果。

进一步地，请一并参阅图3和图5，作为本发明实施例提供的半导体元件的一种具体实施方式，各连接条23的第二段232的自由端伸出胶座4。此结构，一方面，通过与连接板22的配合，可将衬底2的四周均支撑固定，使得衬底2和芯片1的固定牢固；另一方面，将各连接条23折弯呈第一段231和第二段232，可有效增加散热面积，提高对芯片1的散热效率。。

进一步地，请一并参阅图3和图5，作为本发明实施例提供的半导体元件的一种具体实施方式，各第二段的高度高于引脚3的高度。此结构，可避免各第二段与引脚3之间存在静电效应，进而提高半导体元件的使用性能。在其它实施例中，第二段与引脚3的高度也可以根据实际生产进行调节，在此不作唯一限定。

进一步地，请一并参阅图7，作为本发明实施例提供的半导体元件的一种具体实施方式，引脚3包括与芯片1电性相连的第一截31、于第一截31远离芯片1的一端朝向衬底2的方向弯折的第二截32和于第二截32的自由端朝远离芯片1的方向弯折的第三截33，第一截31垂直于第二截32，第二截32垂直于第三截33，第一截31平行于第三截33。具体地，第一截31通过导体6与芯片1电性连接，第一截31的一端伸出有伸出端34，便于对第一接线脚的支撑固定；第三截33伸出胶座4的对应端，用于与外部器件相连。此结构，通过将引脚3弯折成第一截31、第二截32和第三截33，进而可调整引脚3的方向和角度，便于与外部器件的快速连接。

各第一截31的一端沿第一截31的长度方向延伸有伸出端34，各第一截31的另一端具有第三倒角35。具体地，该第三倒角35呈矩形状。此结构，通过在第一截31的两端分别设置伸出端34和第三倒角35，使得胶座4在固化成型的过程中，可有效将各引脚3支撑固定，使得各引脚3的固定牢固。

上述导体6可选为由铜材料制成的导线或者导电片，具有优良的导电和导热性能。在其它实施例中，导体6也可以为由其它材料制成的导电体，在此不作唯一限定。

请一并参阅图4，胶座4呈方形，胶座4厚度方向上的四角分别设有第一倒角46，导热散热片5对应各第一倒角46的位置设有第二倒角52。具体地，胶座4可选为正方体构型，胶座4的四个角均为矩形状的第一倒角46；导热散热片5具有与胶座4的横截面一致的形状，导热散热片5的四角也为矩形状的第二倒角52，且各第一倒角46与对应第二倒角52之间位于同一平面上；胶座4的厚度要大于导热散热片5的厚度，进而增加半导体元件的强度和硬度，提高半导体元件的防冲击性能。上述第一倒角46和第二倒角52也可设置呈圆弧形倒角，在此不作唯一限定。此结构，将半导体元件的各角设置呈倒角，避免直角对其它器件造成刮伤或损坏。

请一并参阅图4，若干引脚3等分成四组，各组引脚3分别位于衬底2的对应侧，各引脚3的第一截31与芯片1电性相连，各引脚3的第三截33伸出胶座4的对应端。具体地，各组引脚3形成对称分布。此结构，通过在衬底2的四周均设置多个引脚3，可增加与外部器件的连接数量，进而实现半导体元件的多功能。在其它实施例中，引脚3的数量和安装位置可以根据实际生产进行调节，在此不作唯一限定。

请一并参阅图8和图9，固化成型后的胶座4上具有用于支撑芯片1的定位槽44和用于支撑基板21的容置槽45，定位槽44与容置槽45连通。此结构，定位槽44与芯片1的横截面形状一致，基板21与容置槽45的横截面形状一致，便于对芯片1和基板21的精确拆装和维护。

请一并参阅图8和图9，固化成型后的胶座4上具有用于支撑引脚3的凹槽42，引脚3设于凹槽42中，引脚3的一端与芯片1电性相连，引脚3的另一端伸出胶座4的对应端。此结构，通过凹槽42可支撑固定引脚3，使得引脚3的固定牢固，同时便于半导体元件的外观结构设计方正，整体外观效果好，便于灌胶成型。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.半导体元件，其特征在于：包括衬底、设于所述衬底上的芯片、于所述衬底的周边间隔设有用于与外部器件电性连接的若干引脚和固化成型于所述衬底上并密封固定所述芯片与各所述引脚的胶座，各所述引脚设于所述胶座上，各所述引脚的一端与所述芯片电性相连，各所述引脚的另一端伸出所述胶座；所述胶座对应于所述芯片的中部区域开设有通孔，所述半导体元件还包括设于所述胶座上的导热散热片，所述导热散热片对应于所述通孔的位置并朝向所述芯片的方向凸设有凸部，所述凸部穿过所述通孔并与所述芯片相贴合。

2.如权利要求1所述的半导体元件，其特征在于：所述导热散热片在水平面上的横截面尺寸与所述胶座顶面的横截面尺寸一致。

3.如权利要求1所述的半导体元件，其特征在于：所述衬底包括呈方形的基板和沿所述基板的一侧边朝向所述导热散热片的方向延伸的用于支撑所述基板的连接条，所述芯片设于所述基板上，所述连接条固定于所述胶座中。

4.如权利要求1所述的半导体元件，其特征在于：所述衬底包括呈方形的基板和沿所述基板的两侧边朝向所述导热散热片的方向延伸并用于支撑所述基板的所述连接条，所述芯片设于所述基板上，各所述连接条固定于所述胶座中。

5.如权利要求1所述的半导体元件，其特征在于：所述衬底包括呈方形的基板和沿所述基板的三侧边朝向所述导热散热片的方向延伸并用于支撑所述基板的所述连接条，所述芯片设于所述基板上，各所述连接条固定于所述胶座中。

6.如权利要求1所述的半导体元件，其特征在于：所述衬底包括呈方形的基板和沿所述基板的各侧边朝向所述导热散热片的方向延伸并用于支撑所述基板的所述连接条，所述芯片设于所述基板上，各所述连接条固定于所述胶座中。

7.如权利要求3-6任一项所述的半导体元件，其特征在于：各所述连接条包括由所述基板的对应端朝向所述导热散热片的方向延伸的第一段和由所述第一段的自由端平行于所述芯片并朝向远离所述芯片的方向延伸的第二段。

8.如权利要求7所述的半导体元件，其特征在于：各所述第二段的自由端伸出所述胶座。

9.如权利要求7所述的半导体元件，其特征在于：各所述第二段的高度高于所述引脚的高度。

10.如权利要求1所述的半导体元件，其特征在于：各所述引脚包括与所述芯片电性相连的第一截、于所述第一截远离所述芯片的一端朝向所述衬底的方向弯折的第二截和于所述第二截的自由端朝远离所述芯片的方向弯折的第三截，所述第一截垂直于所述第二截，所述第二截垂直于所述第三截，所述第一截平行于所述第三截。