CN218867039U - 一种半导体封装结构的封装治具 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种半导体封装结构的封装治具，包括散热片定位框和门极遮挡块，散热片定位框位于芯片上方，且围设在散热片的外侧，散热片定位框具有门极通孔，门极通孔暴露出门极，门极遮挡块可拆卸的插设在门极通孔中，且门极遮挡块能够在门极通孔中上下移动，以使得门极遮挡块与门极的表面贴合设置，以消除因为芯片本身的翘曲、高低差造成的封装治具与芯片产生的空隙，避免了回流焊时飞溅的焊锡溅至门极导致的半导体封装结构报废的问题发生。

Description

一种半导体封装结构的封装治具

技术领域

本实用新型涉及半导体技术领域，具体而言，涉及一种半导体封装结构的封装治具。

背景技术

如图1所示，半导体封装结构包括DBC(Direct Bonding Cooper；覆铜陶瓷基板)基板110、芯片120和散热片130(spacer)，所述芯片120位于所述DBC基板110上，所述散热片130位于所述芯片120上，在回流焊工艺之前，所述DBC基板110和芯片120之间，所述芯片120和散热片130之间均设置有固态的锡膏(即焊片)。其中，所述芯片120朝向所述散热片130的表面设置有若干个门极121，所有所述门极121均位于所述散热片130的外侧。

目前，在半导体封装结构的回流焊工艺时，采用传统的石墨治具20将半导体封装结构的各组成部件固定并限位在目标位置处，石墨治具20在对所述散热片130限位时还覆盖了所有所述门极121。由于半导体封装结构的各组成部件的表面不平整性，特别是芯片120的表面不平整性，使得门极121上方的石墨治具20与门极121之间产生间隙，同时由于芯片120表面镀有Ni、Pd、Au等金属使得芯片表面具有可焊性。因此，在回流焊工艺中，液态的焊膏从石墨治具与门极之间的间隙中溅射至门极，使得门极很容易沾到焊膏，从而使得半导体封装结构无法键合，导致半导体封装结构报废。

实用新型内容

本实用新型的目的在于，提供一种半导体封装结构的封装治具，可以解决因芯片表面不平整造成的封装治具与芯片之间的间隙带来的半导体封装结构报废问题。

为了解决上述问题，本实用新型提供一种半导体封装结构的封装治具，在回流焊工艺中对半导体封装结构进行固定，其中，所述半导体封装结构由下至上依次包括DBC基板、芯片和散热片，所述散热片外侧的所述芯片表面具有门极，所述封装治具包括散热片定位框和门极遮挡块，所述散热片定位框位于所述芯片上方，且围设在所述散热片的外侧，所述散热片定位框具有门极通孔，所述门极通孔暴露出所述门极，所述门极遮挡块可拆卸的插设在所述门极通孔中，且所述门极遮挡块能够在所述门极通孔中上下移动，以使得所述门极遮挡块与所述门极的表面贴合设置。

可选的，所述门极遮挡块为不可被焊锡焊接的金属挡块。

可选的，所述芯片朝向所述散热片的表面具有多个门极，每个所述门极通孔暴露出所述散热片一侧的至少一个所述门极，其中，所述门极为正方形。

进一步的，每个所述门极通孔暴露出所述散热片一侧的所有所述门极。

进一步的，所述门极通孔的横截面为长条状，所述门极通孔在横截面的边缘距离最靠近其的所述门极的间距小于1倍的所述门极的边长。

进一步的，所述门极通孔在横截面的边缘距离最靠近其的所述门极的间距小于或等于0.1倍的所述门极的边长。

可选的，所述门极遮挡块包括插设部，所述插设部的形状与所述门极通孔的形状相匹配，且所述插设部插设在所述门极通孔中，并且能够伸出所述门极通孔的底部，以与所述门极贴合设置。

进一步的，所述插设部的高度大于所述门极通孔的深度，使得所述插设部的两端均能够伸出所述门极通孔的两端。

进一步的，所述门极遮挡块还包括至少一个插拔部，所有所述插拔部设置在所述插设部远离所述门极的一端端面上或远离所述门极的一端端部的外周面上。

进一步的，所述插拔部和插设部的总高度大于所述门极通孔的深度，使得所述插拔部的至少部分伸出所述门极通孔的顶部。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

本实用新型提供一种半导体封装结构的封装治具，在回流焊工艺中对半导体封装结构进行固定，其中，所述半导体封装结构由下至上依次包括DBC基板、芯片和散热片，所述散热片外侧的所述芯片表面具有门极，所述封装治具包括散热片定位框和门极遮挡块，所述散热片定位框位于所述芯片上方，且围设在所述散热片的外侧，所述散热片定位框具有门极通孔，所述门极通孔暴露出所述门极，所述门极遮挡块可拆卸的插设在所述门极通孔中，且所述门极遮挡块能够在所述门极通孔中上下移动，以使得所述门极遮挡块与所述门极的表面贴合设置。由于所述插设部在所述门极通孔中具有上下可活动性，因此在芯片与所述散热片定位框之间有间隙时，通过上下可活动的所述插设部完全贴合在所述门极表面，消除了因为芯片本身的翘曲、高低差造成的所述封装治具与芯片产生的空隙，避免了回流焊时飞溅的焊锡溅至门极导致的半导体封装结构报废的问题发生。

附图说明

图1为一种半导体封装结构的封装治具的结构示意图；

图2为本实用新型一实施例提供的一种半导体封装结构的封装治具的简易结构示意图；

图3为本实用新型一实施例提供的一种半导体封装结构的封装治具的爆炸示意图；

图4为本实用新型一实施例提供的散热片定位框的部分简易结构示意图；

图5-9为本实用新型一实施例提供的门极遮挡块的简易结构示意图。

附图标记说明：

110-DBC基板；120-芯片；121-门极；130-散热片；20-石墨治具；210-治具底板；211-承载部；212-第一连接部；220-芯片定位框；221-第二连接部；222-第一通孔；230-散热片定位框；231-第三连接部；232-第二通孔；233-门极通孔；240-上盖板；241-第四连接部；300-门极遮挡块；310-插设部；310a-第一端面；310b-第二端面；311-第一段；312-第二段；320、321、322-插拨部。

具体实施方式

以下将对本实用新型的一种半导体封装结构的封装治具作进一步的详细描述。下面将参照附图对本实用新型进行更详细的描述，其中表示了本实用新型的优选实施例，应该理解本领域技术人员可以修改在此描述的本实用新型而仍然实现本实用新型的有利效果。因此，下列描述应当被理解为对于本领域技术人员的广泛知道，而并不作为对本实用新型的限制。

为了清楚，不描述实际实施例的全部特征。在下列描述中，不详细描述公知的功能和结构，因为它们会使本实用新型由于不必要的细节而混乱。应当认为在任何实际实施例的开发中，必须做出大量实施细节以实现开发者的特定目标，例如按照有关系统或有关商业的限制，由一个实施例改变为另一个实施例。另外，应当认为这种开发工作可能是复杂和耗费时间的，但是对于本领域技术人员来说仅仅是常规工作。

为使本实用新型的目的、特征更明显易懂，下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步的说明。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比率，仅用以方便、明晰地辅助说明本实用新型实施例的目的。

图2为本实施例提供的一种半导体封装结构的封装治具的简易结构示意图。图3为本实施例提供的一种半导体封装结构的封装治具的爆炸示意图。如图2和3所示，本实施例提供一种半导体封装结构的封装治具，用于在回流焊工艺中固定所述半导体封装结构。

所述半导体封装结构包括由下至上依次设置的DBC(Direct Bonding Cooper；覆铜陶瓷基板)基板110、芯片120和散热片130(spacer)，所述DBC基板110朝向所述芯片120的表面具有第一预设位置，所述第一预设位置上设置有第一焊片(即固体的锡膏)，所述芯片120位于所述第一预设位置处，且所述第一焊片位于所述芯片120和DBC基板110之间。所述芯片120具有相对设置的第一表面和第二表面，所述第一表面远离所述DBC基板110设置，所述第二表面朝向所述DBC基板110设置。所述芯片120的第一表面上具有多个门极121和第二预设位置，所述第二预设位置和所有所述门极121间隔设置，所有所述门极121在后续的键合工艺中可以与其他半导体器件进行键合，在所述第二预设位置处设置有第二焊片(图中未示出)，所述散热片130放置于所述第二位置处，且所述第二焊片位于所述芯片120和散热片130之间，所有所述门极121间隔设置在所述散热片130的周围。

在回流焊工艺中，所述第一焊片和第二焊片从固态融化为液体最后再凝固为固体，使得所述芯片120通过所述第一焊片固定在第一预设位置处，所述散热片120通过所述第二焊片固定在第二预设位置处。

其中，所述门极121的形状为正方形，且边长例如是a，位于所述散热片130同侧的几个门极121间隔设置，且位于所述散热片130同侧的所有所述门极121的排列方式例如是沿直线延伸。

所述封装治具包括治具底板210、芯片定位框220、散热片定位框230和上盖板240，在回流焊工艺中，所述DBC基板110设置于所述治具底板210上，且所述治具底板承载并定位所述DBC基板，还用于在回流焊工艺中起到传送热量的作用。所述芯片定位框220固定在所述治具底板210上，且所述芯片定位框220围设在所述芯片120的外侧，以将所述芯片120限位并固定在其内侧。所述散热片定位框230固定在所述芯片定位框220上，且所述散热片定位框230围设在所述散热片130的外侧，以将所述散热片130限位并固定在其内侧。所述上盖板240固定在所述散热片定位框230上，且从所述散热片130的上方将所述半导体封装结构整体固定在所述封装治具中的位置。其中，所述治具底板210为导热底板，以便于传热。

如图3所示，所述治具底板210包括承载部211和第一连接部212，所述第一连接部212环设在所述治具底板210的边缘位置处，所述承载部211位于所述第一连接部212的内侧，所述DBC基板110设置于所述承载部211上。所述承载部211的高度低于所述第一连接部212，使得所述第一连接部212可以固定连接所述芯片定位框220、散热片定位框230和上盖板240，还用于将所述DBC基板110限位在所述承载部211上。

所述芯片定位框220包括第二连接部221和第一通孔222，所述第二连接部221环设在所述芯片定位框220的边缘位置处，所述第一通孔222位于所述第二连接部221的内侧，且所述第一通孔222沿厚度方向贯通所述芯片定位框220，所述第二连接部221固定在所述第一连接部212上，所述第一通孔222暴露出所述第一预设位置处的第一焊片，且所述芯片120设置在所述第一通孔222中。在本实施例中，所述第一预设位置的数量为至少一个，所述芯片120的数量为至少一个，每个所述第一预设位置处均放置有一个所述芯片120，所述第一通孔222的数量与所述芯片120的数量相同，使得每个所述第一通孔222内均设置有一个所述芯片120。

其中，每个所述第一通孔222的形状均与设置在其内的所述芯片120的形状相同，且每个所述第一通孔222的横截面尺寸与设置在其内的所述芯片120的横截面尺寸大致相同，以使得每个所述芯片120可以限位在一个所述第一通孔222中。每个所述第一通孔222的深度与设置在其内芯片120的厚度相同，所述芯片定位框220覆盖了所述DBC基板110的第一预设位置以外的大部分区域，使得所述DBC基板110在厚度方向限位在所述承载部211和芯片定位框220之间。

所述散热片定位框230包括第三连接部231和第二通孔232，所述第三连接部环设在所述散热片定位框230的边缘位置处，所述第二通孔232位于所述第三连接部231的内侧，且所述第二通孔232沿厚度方向贯通所述散热片定位框230，所述第三连接部231固定在所述第二连接部221上，所述第二通孔232暴露出所述第二预设位置处的第二焊片，且所述散热片130设置在所述第二通孔232中。在本实施例中，所述第二预设位置的数量为至少一个，所述散热片130的数量为至少一个，每个所述第二预设位置处均放置有一个所述散热片130，所述第二通孔232的数量与所述散热片130的数量相同，使得每个所述第二通孔232内均设置有一个所述散热片130。

其中，每个所述第二通孔232的形状均与设置在其内的散热片130的形状相同，且所述第二通孔232的横截面尺寸与所述散热片130的横截面尺寸大致相同，以使得每个所述散热片130可以限位在一个所述第二通孔232中。每个所述第二通孔232的深度为设置在其内的散热片130的厚度相同，所述散热片定位框230覆盖了所述第二预设位置处以外的大部分区域，使得所述芯片120在厚度方向限位在所述DBC基板110和散热片定位框230之间。

由于所述芯片120的第一表面和第二表面的表面平整性较差，使得所述散热片定位框230与所述芯片120的第二表面之间具有间隙，该间隙可能存在于所述门极121与所述散热片定位框230之间。

为了避免所述门极121与所述散热片定位框230之间存在间隙，所述散热片定位框230还具有至少一个门极通孔233，每个所述门极通孔233暴露出所述散热片130一侧的至少一个所述门极121，优选的，每个所述门极通孔233暴露出所述散热片130一侧的所有所述门极121。

图4为本实施例提供的散热片定位框的部分简易结构示意图，如图4所示，所述封装治具还包括至少一个门极遮挡块300，每个所述门极遮挡块300均可插设在一个所述门极通孔233中，且所述门极遮挡块300可以沿所述门极通孔233的深度方向上下移动，以使得所述门极遮挡块300与所述门极121表面完全。其中，所述门极遮挡块300为不可被焊锡焊接的金属挡块，具体例如是SKD11挡块或SUS316挡块。

所述门极通孔233在垂直于厚度方向的截面呈长条状，，所述门极通孔233的横截面为长条状，所述门极通孔233在横截面的边缘距离最靠近其的所述门极121的间距小于1倍的所述门极121的边长。详细的，所述门极通孔233沿长度方向的两端分别与其相邻的所述门极121之间的存在第一间隙，所述第一间隙的距离例如是小于1倍的所述门极121的边长a，优选的，所述第一间隙的距离为所述门极的边长的0.1倍；所述门极通孔233沿宽度方向的两端分别与所有所述门极121之间均存在第二间隙，所述第二间隙的距离例如是小于1倍的所述门极121的边长，优选的，所述第二间隙的距离为所述门极121的边长的0.1倍。

如图5-8所示，每个所述门极遮挡块300可以插设在一个所述门极通孔233中。每个所述门极遮挡块300包括至少一个插拨部320和一个插设部310，所有所述插拨部320均连接所述插设部310上，所述插设部310插设在所述门极通孔233中，所述插拨部320的至少部分可以伸出所述门极通孔233的顶部，以便于通过握持所述插拨部320将所述插设部310移入或移除所述门极通孔233。

所述插设部310的形状与所述门极通孔233的形状相匹配，即所述插设部310的形状与对应的所述门极通孔233的形状相同，且所述插设部310的横截面尺寸(即垂直于所述门极通孔233深度方向的截面尺寸)与所述门极通孔233的横截面尺寸相同，使得在没有外力作用于所述插拨部320时，所述插设320在所述门极通孔233中不发生位移。由于所述插设部310在所述门极通孔233中具有上下可活动性，因此在第二表面与所述散热片定位框230之间有间隙时，通过上下可活动的所述插设部31完全贴合在所述门极121表面，消除了因为芯片120本身的翘曲、高低差造成的所述封装治具与芯片120产生的空隙，避免了回流焊时飞溅的焊锡溅至门极121导致的半导体封装结构报废的问题发生。

其中，所述插设部310沿高度方向包括第一段311和第二段312，所述插设部310沿高度方向包括相对设置的第一端面310a和第二端面310b。

所述门极遮挡块还包括至少一个插拔部320，所有所述插拔部320设置在所述插设部310远离所述门极121的一端端面上或远离所述门极121的一端端部的外周面上。如图5所示，所述门极遮挡块300包括两个插拨部321、322，两个所述插拨部321、322设置在所述第一段311的两侧。如图6所示，所述门极遮挡块300包括一个所述插拨部320，所述插拨部320设置在所述第一段311的一侧。

此时，所述第二段312的长度h1大于所述门极通孔233的深度，使得所述第二端312可以从所述门极通孔233的底部伸出所述门极通孔233并与所述门极121表面完全贴合。其中，所述第二段312的长度根据所述门极通孔233的深度以及所述第二表面与所述散热片定位框230之间的间隙的可能尺寸进行针对性设计。

如图7所示，所述门极遮挡块包括一个所述插拨部320，所述插拨部320设置在所述第一端面310a上的任意位置处，例如位于所述第一端面310a的中心位置处，或者位于所述第一端面310a的边缘处。如图8所示，所述门极遮挡块300包括两个所述插拨部321、322，两个所述插拨部321、322间隔设置在所述第一端面310a上。

此时，所述门极遮挡块300在高度方向上的总长度大于所述门极通孔233的深度，使得所述插设部310的第二端面310b可以伸出所述门极通孔233的底部伸出所述门极通孔233，并与所述门极121表面完全贴合，所述插拨部320的至少部分伸出所述门极通孔233的顶部，以便于操作者可以通过握持所述插拨部320的伸出部分将所述门极遮挡块300移入或移除门极通孔233。

如图9所示，所述门极遮挡块仅包括插设部310，所述插设部310在高度方向的长度大于所述门极通孔233的深度，使得所述插设部310的第二端面310b可以伸出所述门极通孔233的底部伸出所述门极通孔233，并与所述门121表面完全贴合，以便于操作者可以通过从第二端握持所述插设部310的伸出部分将所述门极遮挡块300移入或移除门极通孔233。

所述上盖板240包括第四连接部241，所述第四连接部241设置在所述上盖板的边缘区域处，所述第四连接部241固定在所述第三连接部231上，所述上盖板240覆盖所述散热片130远离所述芯片120的至少部分表面，使得所述上盖板240与所述芯片130在厚度方向上对所述散热片130进行限位。所述第一连接部212、第二连接部221、第三连接部231和第四连接部241将所述半导体封装结构固定在所述封装治具上。

综上所述，本实用新型提供一种半导体封装结构的封装治具，通过在散热片定位框中开槽，以暴露出芯片的门极表面，并在槽中设置具有上下可活动性的门极遮挡块，通过门极遮挡块与门极完全接触且具有不可焊接的特性，使门极沾锡比例及严重程度都有明显改善，从而消除了对半导体封装结构的外观和键合的负面效应。

此外，需要说明的是，除非特别说明或者指出，否则说明书中的术语“第一”、“第二”的描述仅仅用于区分说明书中的各个组件、元素、步骤等，而不是用于表示各个组件、元素、步骤之间的逻辑关系或者顺序关系等。

可以理解的是，虽然本实用新型已以较佳实施例披露如上，然而上述实施例并非用以限定本实用新型。对于任何熟悉本领域的技术人员而言，在不脱离本实用新型技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本实用新型技术方案作出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本实用新型技术方案保护的范围内。

Claims (10)

1.一种半导体封装结构的封装治具，在回流焊工艺中对半导体封装结构进行固定，其中，所述半导体封装结构由下至上依次包括DBC基板、芯片和散热片，所述散热片外侧的所述芯片表面具有门极，其特征在于，所述封装治具包括散热片定位框和门极遮挡块，所述散热片定位框位于所述芯片上方，且围设在所述散热片的外侧，所述散热片定位框具有门极通孔，所述门极通孔暴露出所述门极，所述门极遮挡块可拆卸的插设在所述门极通孔中，且所述门极遮挡块能够在所述门极通孔中上下移动，以使得所述门极遮挡块与所述门极的表面贴合设置。

2.如权利要求1所述的封装治具，其特征在于，所述门极遮挡块为不可被焊锡焊接的金属挡块。

3.如权利要求1所述的封装治具，其特征在于，所述芯片朝向所述散热片的表面具有多个门极，每个所述门极通孔暴露出所述散热片一侧的至少一个所述门极，其中，所述门极为正方形。

4.如权利要求3所述的封装治具，其特征在于，每个所述门极通孔暴露出所述散热片一侧的所有所述门极。

5.如权利要求4所述的封装治具，其特征在于，所述门极通孔的横截面为长条状，所述门极通孔在横截面的边缘距离最靠近其的所述门极的间距小于1倍的所述门极的边长。

6.如权利要求5所述的封装治具，其特征在于，所述门极通孔在横截面的边缘距离最靠近其的所述门极的间距小于或等于0.1倍的所述门极的边长。

7.如权利要求1所述的封装治具，其特征在于，所述门极遮挡块包括插设部，所述插设部的形状与所述门极通孔的形状相匹配，且所述插设部插设在所述门极通孔中，并且能够伸出所述门极通孔的底部，以与所述门极贴合设置。

8.如权利要求7所述的封装治具，其特征在于，所述插设部的高度大于所述门极通孔的深度，使得所述插设部的两端均能够伸出所述门极通孔的两端。

9.如权利要求7所述的封装治具，其特征在于，所述门极遮挡块还包括至少一个插拔部，所有所述插拔部设置在所述插设部远离所述门极的一端端面上或远离所述门极的一端端部的外周面上。

10.如权利要求9所述的封装治具，其特征在于，所述插拔部和插设部的总高度大于所述门极通孔的深度，使得所述插拔部的至少部分伸出所述门极通孔的顶部。

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