导热封装结构的制作方法及可穿戴设备与流程

本发明涉及一种芯片封装技术领域，尤其是一种导热封装结构的制作方法及可穿戴设备。

背景技术：

近年来，随着技术的发展，传感器的应用越来越广泛，不同的工作环境给传感器的封装形式及封装性能提出了新的要求。

在各种要求中，热管理是传感器封装的重要内容之一，在现有技术中，针对传感器的导热需求，一般会有三种封装形式，一种是采用pcb板对热量进行传导，这样的传导方式会造成传感器整体设计难度增大；一种是采用插件封装，这样的封装方式在使用上会造成较多的不便，还有一种是采用金属封装，这需要采用基板和金属封装壳，这会较大地提升封装成本。

在各种传感器中，温度传感器是用途最广、使用最多的传感器之一，温度传感器需要对温度具有较快的相应速度，这更是对温度传感器的封装方式提出了较为苛刻的要求。

如何能够快速地进行导热，这成为了传感器封装结构上的一个问题。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明提供了一种导热封装结构的制作方法及可穿戴设备，依据该导热封装结构的制作方法制作而成的封装结构能够具有较好的导热性能。

本发明提供了一种导热封装结构的制作方法，包括如下步骤：

提供一个导热板及芯片；

将所述芯片固定于所述导热板的一侧上；

制作器件引脚结构，所述芯片的pad与所述器件引脚结构相连；

通过所述封装层对所述芯片及所述器件引脚结构进行封装，所述芯片、所述器件引脚结构及所述封装层均位于所述导热板的同一侧。

进一步地，所述芯片通过导电胶体或共晶焊工艺固定于所述导热板上。

进一步地，当所述导热板为金属导热板时，该方法还包括，提供一个金属框架，所述金属框架包括所述导热板以及与所述导热板一体成型的金属支架，在所述导热板上完成所述芯片的贴片、芯片的pad键合互联以及封装后，将所述金属框架上多余的部分切除，以在导热封装结构上形成与导热板相连的第一引出结构及不与所述导热板相连的第二引出结构。

进一步地，所述第二引出结构中与键合引线相连的一端伸入所述封装层内，其余部分沿所述封装层的表面延伸。

进一步地，所述第二引出结构的金属支架均封装于所述封装层内。

进一步地，当所述导热板为陶瓷导热板时，该方法还包括，在所述陶瓷导热板上形成导电线路，在所述导电线路远离所述芯片pad的一端植球以形成器件焊盘。

进一步地，所述芯片为ntc芯片或mos芯片。

本发明还提供了一种可穿戴设备，该可穿戴设备包括导热封装结构，该导热封装结构由本发明提供的导热封装结构的制作方法制作而成。

综上所述，在本发明中，通过导热板的设置，并将封装层设置为仅从导热板的一侧对芯片及器件引脚结构进行封装，芯片与外界热量只有少部分传递至电路板，大部分是通过导热板散出，由于芯片是设置于导热板上的，因此能够更好地完成芯片的导热。进一步地，由于封装层的存在，该结构还能够减少电路板上的热源对芯片的干扰。另外导热板远离芯片的一侧可直接贴附于人体上，该导热封装结构无需再加其他导热部件即可直接应用于人体体温测试，结构简单且具有较快的温度响应速度。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。

附图说明

图1为本发明第一实施例提供的导热封装结构的截面结构示意图。

图2为本发明第二实施例提供的导热封装结构的截面结构示意图。

图3为本发明第三实施例提供的导热封装结构的截面结构示意图。

图4为本发明第四实施例提供的导热封装结构的截面结构示意图。

图5为本发明第五实施例提供的导热封装结构的截面结构示意图。

图6为本发明提供的导热封装结构的制作方法的流程图。

图7a-图7d为本发明第六实施例提供的导热封装结构的制作方法的各步骤的截面结构示意图。

图8a-图8d为本发明第七实施例提供的导热封装结构的制作方法的各步骤的截面结构示意图。

具体实施方式

为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，详细说明如下。

本发明提供了一种导热封装结构的制作方法及具有该导热封装结构的可穿戴设备，该导热封装结构能够具有较好的导热性能。

图1为本发明第一实施例提供的导热封装结构的截面结构示意图，如图1所示，在本发明第一实施例中，导热封装结构包括导热板10、芯片20、器件引脚结构30及封装层40，芯片20设置于导热板10上，封装层40包覆于芯片20外，并使芯片20、所述器件引脚结构30及封装层40均位于导热板10的同一侧，所述器件引脚结构30将所述芯片20从所述封装层40内引出，也即，封装层40仅从导热板10的一个侧面对芯片20及器件引脚结构30进行封装，导热封装结构在远离导热板10的一侧通过器件引脚结构30与电路板(见图1中虚线部分)相连。

在本实施例中，通过导热板10的设置，并将封装层40设置为仅从导热板10的一侧对芯片20及器件引脚结构30进行封装，芯片20与外界热量的交换很少通过封装层40传入电路板，大部分通过导热板10散出，由于芯片20是设置于导热板10上的，因此能够更好地完成芯片20的导热，对外界的温度有较快的相应速度。

进一步地，在本实施例中，器件引脚结构30包括器件焊盘引出结构31及器件焊盘32，芯片20的pad通过pad键合结构与所述器件焊盘引出结构31相连，芯片20的pad依次通过器件焊盘引出结构31及器件焊盘32后从所述封装层40引出，导热封装结构通过器件焊盘32与电路板相连。

更为具体地，在本实施例中，芯片20可以为ntc(negativetemperaturecoefficient负温度系数热敏电阻)芯片。

器件焊盘引出结构31包括第一引出结构311及第二引出结构312。具体地，在本实施例中，导热板10可以为金属导热板10，第一引出结构311包括与金属导热板10相连的金属支架。第二引出结构312包括与金属导热板10不相连的金属支架。

芯片20可以通过导电胶或共晶焊工艺实现与导热板10相连。并实现芯片20粘接面上的pad与金属导热板10直接相连；也即芯片20的该pad经过金属导热板后与第一引出结构311中的金属支架相连，金属导热板在此承担了一部分信号传递的功能；芯片20的剩余的pad可以通过金线、铝线及合金线等键合引线51与第二引出结构312中的金属支架相连。

在作为第一引出结构311及第二引出结构312的金属支架远离芯片20的一端均形成有与金属支架一体成型的金属引脚，以作为器件引脚结构30中的器件焊盘32。

在本实施例中，芯片20的其中一个pad由导热板10及与导热板10相连的金属支架引出，而芯片20剩余的pad由键合引线51以及不与导热板10相连的金属支架引出。也即金属支架集成了器件焊盘32及部分器件焊盘引出结构31。

在本实施例中，导热板10的材料可以为铜、铁等金属，在金属导热板10的表面上还设置有钝化层，如镀镍层或镀镍钯层(图未示)，以防止金属导热板10氧化。在金属导热板10上还设置有镀金层(图未示)，以利于芯片20通过导电胶或共晶焊工艺与金属导热板10的连接。

进一步地，作为器件焊盘引出结构31及器件焊盘32的金属支架的形状可以为多种，在本实施例中，第二引出结构312中与键合引线51相连的一端伸入封装层40内，其余部分沿封装层40的表面延伸，器件焊盘32形成于封装层40远离导热板10一侧的表面上。

在制作导热封装结构的过程中，可以事先提供一个金属框架(见图7a-图7d)，该金属框架包括导热板10以及与导热板10一体成型的金属支架，在导热板10上完成芯片20的贴片、芯片20pad键合互联以及注塑封装后，将金属框架上多余的部分切除，以形成具有本发明导热封装结构特征的器件。

封装层40可以采用环氧树脂或硅胶等低导热性能封装材料，封装层40从芯片20的一侧对芯片20进行封装，封装层40的尺寸不大于导热板10的尺寸。

在本实施例中，通过导热板10的设置，并将封装层40设置为仅从导热板10的一侧对芯片20及器件引脚结构30进行封装，芯片20与外界热量只有少部分传递至电路板，大部分是通过导热板10散出，由于芯片20是设置于导热板10上的，因此能够更好地完成芯片20的导热。进一步地，由于封装层40的存在，该结构还能够减少电路板上的热源对芯片20的干扰。另外导热板10远离芯片20的一侧可直接贴附于人体上，该导热封装结构无需再加其他导热部件即可直接应用于人体体温测试，结构简单且具有较快的温度响应速度。

图2为本发明第二实施例提供的导热封装结构的截面结构示意图，如图2所示，本发明第二实施例提供的导热封装结构与本发明第一实施例提供的导热封装结构基本相同，其不同之处在于，在本实施例中，芯片20可以为mos(metaloxidesemiconductor金属-氧化物-半导体)芯片，与第一实施例相同地，mos芯片的其中一个pad直接与导热板10相连，剩余的pad分别通过一键合引线51与一第二引出结构312键合，最终引出到器件焊盘32上，也即，在本实施例中，mos芯片20中的一个pad经过导热板10及第一引出结构311内的金属支架(由于截面方向的限制，图2中该处的金属支架并未示出)从封装层40内引出，另外两个pad均通过一键合引线51及一第二引出结构312内的金属支架从封装层40内引出。

图3为本发明第三实施例提供的导热封装结构的截面结构示意图，如图3所示，本发明第三实施例提供的导热封装结构与第二实施例中的导热封装结构基本相同，其不同之处在于：作为第二引出结构312的金属支架均封装于封装层40内。

也即在本发明前三个实施例中，封装层40至少将芯片20、键合引线51，以及至少部分器件焊盘引出结构31封装。

图4为本发明第四实施例提供的导热封装结构的截面结构示意图，如图4所示，本发明第四实施例提供的导热封装结构与本发明第一实施例提供的导热封装结构基本相同，其不同之处在于，在本实施例中，导热板10为陶瓷导热板10，如al2o3、aln、beo、sic或si3n4等，导热板10朝向芯片20所在的一侧的表面上布设有ag、au等金属材料制成的导电线路以作为器件焊盘引出结构31，在第一引出结构311中，导电线路靠近芯片20的一端伸入芯片20朝向导热板10所在方向的投影内，以利于芯片20的其中一个pad通过导电胶或共晶焊工艺与第一引出结构311中的导电线路相连；芯片20剩余的pad通过键合引线51与第二引出结构312中的导电线路相连，在第一引出结构311及第二引出结构312中导电线路远离芯片20的一端制作锡球等焊球作为器件焊盘32。焊球均通过植球工艺固定于导热板10朝向芯片20一侧的表面上。在本实施例中，芯片20为ntc芯片20温度传感器。

在本实施例提供的导热封装结构中，芯片20的数量为一个，可以理解地，在其它实施例中，芯片20的数量可以为多个。

综上所述，在本发明中，通过在导热板10上布设导电线路，并在导电线路上设置焊球作为器件焊盘32，使芯片20、焊球及封装层40均位于导热板10的同一侧，省去了制造通孔这一复杂的工序，降低了封装的成本。

图5为本发明第五实施例提供的导热封装结构的截面结构示意图，如图5所示，本发明第五实施例提供的导热封装结构与本发明第四实施例提供的导热封装结构基本相同，其不同之处在于，在本实施例中，芯片20为mos芯片20，mos芯片20中的一个pad直接与第一引出结构311中的导电线路(由于截面方向的限制，图5中第一外引线并未示出)相连，mos芯片20的另外两个pad均各自依次经过一键合引线51、一第二引出结构312中的导电线路与一作为器件焊盘32的的焊球相连。

图6为本发明提供的导热封装结构的制作方法的流程图，如图6所示，本发明提供的导热封装结构的制作方法包括如下步骤：

提供一个导热板10及芯片20；

将芯片20固定于导热板10的一侧上；

制作器件引脚结构30，并将芯片20的pad与器件引脚结构30相连；

通过封装层40对芯片20及器件引脚结构30进行封装，芯片20、器件引脚结构30及封装层40均位于导热板10的同一侧。

图7a-图7d为本发明第六实施例提供的导热封装结构的制作方法的各步骤的截面结构示意图，如图7a-图7d所示，当导热板10为金属导热板10，第一引出结构311及第二引出结构312为金属支架时，该方法包括如下步骤：

提供一个金属框架，该金属框架包括导热板10以及与导热板10一体成型的金属支架；

将芯片20通过导电胶或共晶焊工艺固定于导热板10上，并使芯片20的其中一个pad与导热板10之间相连；

将芯片20的剩余pad分别通过一键合引线51与一金属引线相连；

对芯片20进行封装；

将金属支架上多余的部分切除，以在导热封装结构上形成与导热板10相连的第一引出结构311及不与导热板10相连的第二引出结构312。

在本实施例中，在将芯片20固定于导热板10上前，导热板10还需要进行钝化处理以在导热板10的表面上形成钝化层，以及在钝化层上形成镀金层。

图8a-图8d为本发明第七实施例提供的导热封装结构的制作方法的各步骤的截面结构示意图，如图8a-图8d所示，在本发明的第七实施例中，当导热板10为陶瓷导热板10时，该方法包括：

提供一个导热板10，并在导热板10上制作导电线路及引脚；

在导电线路上进行引脚植球，具体地可以采用印刷锡膏或者贴锡球，然后过回流完成植球，以形成器件焊盘32；

将芯片20通过导电胶或共晶焊工艺固定于导热板10的一侧上，并使芯片20的其中一个pad与导热板10上的导电线路相连；

将芯片20剩余的pad各自通过一键合引线51与一导电线路相连；

对芯片20进行封装。

本发明还提供了一种可穿戴设备，该可穿戴设备包括本发明所述的导热封装结构，关于该可穿戴设备的其它技术特征，请参见现有技术，在此不再赘述。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。