【嘉勤点评】三星的半导体封装专利，通过利用半导体热电元件，实现从半导体封装件吸热并且在基底散热，使芯片封装件中产生的热量可以进一步向基板移动，从而达到散热的目的，同时改善了板级的温度循环可靠性。
集微网消息，近日三星电子已经启动了一个半导体封装任务小组（TF），该团队直接由CEO领导，旨在加强与大型代工客户在封装领域的合作。
随着芯片集成密度和用户的迫切需要，电子设备向小型化、轻量化和多功能化方向发展。然而，这些需求会导致电子装置的功耗逐渐增加，使得在包含半导体芯片的半导体封装件工作期间产生的热量会增加，并且半导体芯片在被封装后实际上难以散热，从而容易导致发热严重。目前，经常使用散热块或散热通道来传递半导体封装件中产生的热量以达到散热的目的，但是散热块或散热通道仅能用于传递热量，其不能致冷，因此其散热效果有限。
为此，三星于2022年2月9日申请了一项名为“半导体封装结构”的发明专利（申请号: 202210121899.7），申请人为三星半导体（中国）研究开发有限公司。
图1 具有半导体热电元件的半导体封装结构示意性剖视图
图1为具有半导体热电元件的半导体封装结构示意性剖视图，半导体封装结构100包括半导体封装件110、基板130、焊球140以及半导体热电元件150。其中半导体封装件包括芯片封装件101和封装件基板102，芯片封装件又包括半导体芯片和至少部分覆盖半导体芯片的包封材料。芯片封装件中的半导体芯片通过引线键合或倒装的方式等电连接到封装件基板。封装件基板通过焊球电连接到基板。基板包括印刷电路板、存储器模块板、移动装置板或计算机主板。
半导体热电元件位于封装件基板与基板之间，基板向半导体热电元件施加电压。半导体热电元件包括至少一个热电偶15，其通过帕尔贴效应来执行冷却过程。热电偶布置在封装件基板与基板之间以在竖直方向上与芯片封装件中的芯片叠置。热电偶包括一对P型半导体15p和N型半导体15n。半导体热电元件包括多个热电偶，并且构成一个热电偶的P型半导体和N型半导体通过形成在封装件基板中的贯穿过孔151彼此电连接。
通过与多个热电偶之中的第一个热电偶的P型半导体连接的垫152和与多个热电偶之中的最后一个热电偶的N型半导体连接的垫向半导体热电元件施加电压，使得第一个热电偶的P型半导体被施加有负电压，并且最后一个热电偶的N型半导体被施加有正电压。在这种情况下，热量从半导体热电元件的顶部传递到底部，从而实现在半导体热电元件上方吸热并且在半导体热电元件下方散热。由此，芯片封装件中产生的热量可以在半导体热电元件的作用下经由封装件基板中的贯穿过孔进一步向基板移动，从而达到散热的目的。
简而言之，三星的半导体封装专利，通过利用半导体热电元件，实现从半导体封装件吸热并且在基底散热，使芯片封装件中产生的热量可以进一步向基板移动，从而达到散热的目的，同时改善了板级的温度循环可靠性。
三星是电子技术领域的龙头企业，引领技术创新，不断重塑未来。将来三星电子的特别工作小组能否找到在半导体封装领域与竞争对手抗争甚至保持领先的方法，让我们拭目以待。
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（校对/赵月）
