專利名稱：散熱型半導(dǎo)體封裝結(jié)構(gòu)及其制法的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體封裝結(jié)構(gòu)及其制法，特別是涉及一種散熱型半導(dǎo)體封裝結(jié)
構(gòu)及其制法。
背景技術(shù)：
球柵陣列式(Ball Grid Array, BGA)為一種先進(jìn)的半導(dǎo)體芯片封裝技術(shù)，其特 點在于采用一基板來安置半導(dǎo)體芯片，并在該基板背面植置多個成柵狀陣列排列的焊球 (Solder Ball)，使相同單位面積的半導(dǎo)體芯片承載件上可以容納更多輸入/輸出連接端 (I/O Connection)以符合高度集成化(Integration)的半導(dǎo)體芯片所需，以通過這些焊球 將整個封裝單元焊結(jié)及電性連接至外部的印刷電路板。 但是，高度集成化半導(dǎo)體芯片運行時，將伴隨大量的熱量產(chǎn)生，而且包覆半導(dǎo)體芯 片的封裝膠體又是由一種導(dǎo)熱系數(shù)僅O. 8w/m-k的不良傳熱樹脂材料所形成的，所以極易 致使熱量的逸散效率不佳而危及半導(dǎo)體芯片的性能及使用壽命。 因此，為提高BGA半導(dǎo)體封裝件的散熱效率，遂有在封裝件中增設(shè)散熱結(jié)構(gòu)的構(gòu) 想應(yīng)運而生。 請參閱圖l，如圖所示，為現(xiàn)有散熱型半導(dǎo)體封裝件，該半導(dǎo)體封裝件1是在基板
上設(shè)置芯片10后直接設(shè)置散熱片11 ，接著，進(jìn)行封裝壓模作業(yè)以供封裝膠體12包覆該芯片
10及散熱片ll，并使該散熱片11的頂面110外露出用以包覆該芯片10的封裝膠體12而
直接與大氣接觸，藉以將該芯片IO產(chǎn)生的熱量傳遞至散熱片11而逸散至大氣中。 再者，為增加散熱片11與封裝膠體12間的接著力，其是將該散熱片11上用以與
封裝膠體12接觸的接觸面進(jìn)行黑化處理，也就是將可為銅材所構(gòu)成的散熱片11經(jīng)由黑化
處理使該散熱片11上用以與封裝膠體12接觸的接觸面氧化后形成黑化層。 然而，該種半導(dǎo)體封裝件1在制造上存在有若干的缺點。首先，該散熱片11與該
黑化層的熱膨脹系數(shù)(Coefficient of ThermalExpansion， CTE)和該封裝膠體12的熱膨
脹系數(shù)不同，即會使散熱件11、黑化層與該封裝膠體12間產(chǎn)生應(yīng)力；另外，由于該散熱片與
該黑化層間的粘著性小于該黑化層與該封裝膠體間的粘著性，將導(dǎo)致因熱膨脹系數(shù)不同所
產(chǎn)生的應(yīng)力會在粘著性較小之處釋放，進(jìn)而導(dǎo)致該散熱件11與該黑化層脫層。 易而言之，由于該散熱片11與該黑化層的熱膨脹系數(shù)和該封裝膠體12的熱膨脹
系數(shù)不同，且該散熱片11與該黑化層間的粘著性小于該黑化層與該封裝膠體12間的粘著
性，當(dāng)該芯片10在運行中所產(chǎn)生的熱能導(dǎo)致封裝件1熱膨脹時，因膨脹系數(shù)不同而使該散
熱片11、黑化層與該封裝膠體12之間所產(chǎn)生的應(yīng)力會在粘著性較小的散熱片與黑化層間
釋放，導(dǎo)致該散熱片11與該黑化層脫層，除會影響該散熱片11的散熱效率外，還會造成制
成品外觀上的不良，嚴(yán)重影響產(chǎn)品的可靠性。 因此，如何提出一種散熱型半導(dǎo)體封裝件以克服現(xiàn)有技術(shù)的種種缺陷，實已成為 目前急待克服的難題。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于上述現(xiàn)有技術(shù)的種種缺點，本發(fā)明的主要目的是提供一種散熱型半導(dǎo)體封裝
結(jié)構(gòu)及其制法，可降低散熱件所受的應(yīng)力。 本發(fā)明的再一目的是提供一種可防止脫層問題的散熱型半導(dǎo)體封裝結(jié)構(gòu)及其制法。 為達(dá)到上述及其他目的，本發(fā)明提供一種散熱型半導(dǎo)體封裝結(jié)構(gòu)的制法，包括提 供一芯片承載件，以在該芯片承載件上接置并電性連接至少一半導(dǎo)體芯片；提供一具有第 一表面及第二表面的散熱件，且在該散熱件的第二表面形成黑化層，并在該散熱件的黑化 層上形成一保護(hù)層，將該散熱件接置于該芯片承載件上；以及進(jìn)行封裝模壓作業(yè)，以在該芯 片承載件上形成包覆該半導(dǎo)體芯片、保護(hù)層及散熱件的封裝膠體。 通過前述制法，本發(fā)明還提供一種散熱型半導(dǎo)體封裝結(jié)構(gòu)，包括芯片承載件；半 導(dǎo)體芯片，接置并電性連接至該芯片承載件；封裝膠體，形成于該芯片承載件上，以包覆該 半導(dǎo)體芯片；散熱件，包覆在該半導(dǎo)體芯片上方的封裝膠體中，該散熱件具有第一表面及第 二表面，其中，該第二表面具有黑化層，且該黑化層上設(shè)有保護(hù)層。 本發(fā)明的散熱型半導(dǎo)體封裝結(jié)構(gòu)及其制法主要是在芯片承載件上接置并電性連 接一半導(dǎo)體芯片，并提供具有第一表面及第二表面的散熱件，在該散熱件的第二表面經(jīng)黑 化處理形成有黑化層，且在該黑化層上形成一保護(hù)層，再將封裝膠體形成于該芯片承載件 上并包覆該半導(dǎo)體芯片、保護(hù)層及散熱件，同時，將該散熱件的第一表面外露出該封裝膠 體，藉以逸散該半導(dǎo)體芯片運行時所產(chǎn)生的熱量。 再者，由于設(shè)置于該黑化層與該封裝膠體之間的保護(hù)層為低彈性模數(shù)材料，可通 過該保護(hù)層的軟性材料特性提供緩沖效果，以吸收散熱件、黑化層與封裝膠間體間因熱膨 脹系數(shù)的不同所產(chǎn)生的應(yīng)力，而降低散熱件與黑化層所受的應(yīng)力，以防止該散熱件與該黑 化層脫層的問題，并增加產(chǎn)品的可靠性。另外，該散熱件還可括多個用以貫穿該散熱件的第 一表面及第二表面的穿孔，藉以封裝膠體流入穿孔中并硬化固定，以分散散熱件與黑化層 所受的應(yīng)力。


圖1為現(xiàn)有散熱型半導(dǎo)體封裝件的剖面示意圖； 圖2A至圖2E為本發(fā)明的散熱型半導(dǎo)體封裝結(jié)構(gòu)及其制法的第一實施例的剖面示 意圖； 圖3為本發(fā)明的散熱型半導(dǎo)體封裝結(jié)構(gòu)及其制法的第二實施例示意圖； 圖4A至圖4E為本發(fā)明的散熱型半導(dǎo)體封裝結(jié)構(gòu)及其制法的第三實施例的散熱件
仰視示意圖； 圖5為本發(fā)明的散熱型半導(dǎo)體封裝結(jié)構(gòu)及其制法的第四實施例的散熱件仰視示 意圖； 圖6為本發(fā)明的散熱型半導(dǎo)體封裝結(jié)構(gòu)及其制法的第五實施例的散熱件仰視示 意圖。 主要元件符號說明 1 半導(dǎo)體封裝件
10心片11散熱片110頂面12封裝膠體21芯片承載件22半導(dǎo)體芯片23散熱件231第一表面232第二表面233平坦部234支撐部235穿孔24黑化層241預(yù)定區(qū)域25保護(hù)層251開口252部分保護(hù)層26封裝膠體
具體實施例方式
以下通過特定的具體實例說明本發(fā)明的實施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可由本說明書
所揭示的內(nèi)容輕易地了解本發(fā)明的其他優(yōu)點與功效。本發(fā)明也可通過其他不同的具體實例
加以施行或應(yīng)用，本說明書中的各項細(xì)節(jié)也可基于不同觀點與應(yīng)用，在不背離本發(fā)明的精
神下進(jìn)行各種修飾與變更。 第一實施例 請參閱圖2A至圖2D，為本發(fā)明的散熱型半導(dǎo)體封裝結(jié)構(gòu)的制法的第一實施例的 剖面示意圖。 如圖2A所示，提供一例如為基板的芯片承載件21，以在該芯片承載件21上接置并 電性連接至少一半導(dǎo)體芯片22。 該芯片承載件21除可為圖示的基板外，也可為導(dǎo)線架。該半導(dǎo)體芯片22可以如 圖示的打線方式電性連接至該芯片承載件21上外，也可利用覆晶方式電性連接至該芯片 承載件21。 如圖2B至圖2C所示，提供一具有第一表面231及第二表面232的散熱件23，且該 散熱件23還包括平坦部233及自該平坦部233向下延伸的支撐部234，該散熱件23的第二 表面232是經(jīng)黑化處理形成黑化層24。同時，在該黑化層24上通過膠片貼合(t即e type attach)方式或膠針點膠(pen dispensing)方式形成一保護(hù)層25，該保護(hù)層25可為一如 聚亞酰胺(Polyimide)的低彈性模數(shù)的材料，其中，該保護(hù)層25的面積可與該散熱件23的 第二表面232面積相同。 如圖2D至圖2E所示，通過該散熱件23的支撐部234將該散熱件23接置于該芯片承載件21上，并將該半導(dǎo)體芯片22容設(shè)于該散熱件23的平坦部233及支撐部234所形 成的容置空間中，藉以逸散該半導(dǎo)體芯片22運行時所產(chǎn)生的熱量。 后續(xù)接著進(jìn)行封裝模壓作業(yè)，S卩，在該芯片承載件21上形成包覆該半導(dǎo)體芯片 22、保護(hù)層25及散熱件23的封裝膠體26，同時，將該散熱件23的第一表面231外露出該封 裝膠體26，且該散熱件23的支撐部234可部分或全部移除于該封裝膠體26外。
通過前述制法，本發(fā)明還提供一種散熱型半導(dǎo)體封裝結(jié)構(gòu)，包括芯片承載件21 ; 半導(dǎo)體芯片22，接置并電性連接至該芯片承載件21 ;封裝膠體26，形成于該芯片承載件21 上，以包覆該半導(dǎo)體芯片22 ;散熱件23，包覆在該半導(dǎo)體芯片22上方的封裝膠體26中，該 散熱件23具有第一表面231及第二表面232，其中，該第二表面232具有黑化層24，且該黑 化層24上設(shè)有保護(hù)層25。 本發(fā)明的散熱型半導(dǎo)體封裝結(jié)構(gòu)及其制法主要是在芯片承載件21上接置并電性 連接一半導(dǎo)體芯片22，并提供一第二表面232經(jīng)黑化處理形成黑化層24的散熱件23，且該 黑化層24上形成有一保護(hù)層25，再將散熱件23通過該散熱件23的支撐部234接置于該 芯片承載件21上，接著通過封裝模壓作業(yè)以在該芯片承載件21上形成包覆該半導(dǎo)體芯片 22、保護(hù)層25及散熱件23的封裝膠體26。另外，可將該散熱件23的支撐部234的部分或 全部移除于該封裝膠體26外，以供該散熱件23包覆在該半導(dǎo)體芯片22上方的封裝膠體26 中，同時，將該散熱件23的第一表面231外露出該封裝膠體26，藉以逸散該半導(dǎo)體芯片22 運行時所產(chǎn)生的熱量。 再者，由于該散熱件23的第二表面232經(jīng)黑化處理形成黑化層24，同時，在該黑 化層24上形成一低彈性模數(shù)材料的保護(hù)層25，從而進(jìn)行封裝壓模作業(yè)后，使該保護(hù)層25 設(shè)置于該黑化層24與該封裝膠體26之間，通過該保護(hù)層25的軟性材料特性提供緩沖效 果，以吸收散熱件23、黑化層24與封裝膠體26之間因熱膨脹系數(shù)的不同所產(chǎn)生的應(yīng)力 (stress)，即通過該保護(hù)層25作為該黑化層24與該封裝膠體26之間的緩沖層，以降低散 熱件23與黑化層24所受的應(yīng)力，進(jìn)而防止該散熱件23與該黑化層24脫層的問題，以增加 產(chǎn)品的可靠性。
第二實施例 另請參閱圖3，為本發(fā)明的散熱型半導(dǎo)體封裝結(jié)構(gòu)及其制法的第二實施例示意圖，
其中為簡化附圖及便于了解，對應(yīng)與前述實施例相同或相似元件，以相同編號表示。 本實施例的散熱型半導(dǎo)體封裝結(jié)構(gòu)與前述實施例大致相同，主要差異在于該散熱
件23還包括多個用以貫穿該散熱件23的第一表面231及第二表面232的穿孔235，且在涂
布該保護(hù)層25時需避開該散熱件23的穿孔235，通過封裝膠體26流入該穿孔235中并硬
化固定，以分散熱件23與黑化層24所受的應(yīng)力。 第三實施例 另請參閱圖4A至圖4E，為本發(fā)明的散熱型半導(dǎo)體封裝結(jié)構(gòu)及其制法的第三實施 例的散熱件仰視示意圖，其中為簡化附圖及便于了解，對應(yīng)與前述實施例相同或相似元件， 以相同編號表示。 本實施例的散熱型半導(dǎo)體封裝結(jié)構(gòu)與前述實施例大致相同，主要差異在于該保護(hù) 層25形成于一開口 251，用以外露部分黑化層24，也就是說，使該保護(hù)層25形成于該散熱 件23的平坦部233的周邊，該開口 251的形狀可為圓形、方形、菱形等。
7
第四實施例 另請參閱圖5，為本發(fā)明的散熱型半導(dǎo)體封裝結(jié)構(gòu)及其制法的第四實施例的散熱 件仰視示意圖，其中為簡化附圖及便于了解，對應(yīng)與前述實施例相同或相似元件，以相同編
號表示。 本實施例的散熱型半導(dǎo)體封裝結(jié)構(gòu)與前述實施例大致相同，主要差異在于該保護(hù) 層25形成于一開口 251，且該保護(hù)層25的開口 251具有一外露部分黑化層24的預(yù)定區(qū)域 241，以供在該預(yù)定區(qū)域241上保留部分保護(hù)層252，同時，該預(yù)定區(qū)域241上的部分保護(hù)層 252并未與該保護(hù)層25的開口 251邊緣連接，可使該保護(hù)層25與該預(yù)定區(qū)域241上的部分 保護(hù)層252可形成同心圓結(jié)構(gòu)。
第五實施例 另請參閱圖6，為本發(fā)明的散熱型半導(dǎo)體封裝結(jié)構(gòu)及其制法的第五實施例的散熱 件仰視示意圖，其中為簡化附圖及便于了解，對應(yīng)與前述實施例相同或相似元件，以相同編
號表示。 本實施例的散熱型半導(dǎo)體封裝結(jié)構(gòu)與前述實施例大致相同，主要差異在于該保護(hù) 層25形成于開口 251，以供該保護(hù)層25的開口 251形成一外露部分黑化層24的預(yù)定區(qū)域 241，同時在該預(yù)定區(qū)域241上保留部分保護(hù)層252，并令該預(yù)定區(qū)域241上的部分保護(hù)層 252與該保護(hù)層25的開口 251邊緣連接。 上述實施例僅例示性說明本發(fā)明的原理及其功效，而非用于限制本發(fā)明。任何本 領(lǐng)域技術(shù)人員均可在不違背本發(fā)明的精神及范疇下，對上述實施例進(jìn)行修飾與改變。因此， 本發(fā)明的權(quán)利保護(hù)范圍，應(yīng)以權(quán)利要求書的范圍為依據(jù)。
權(quán)利要求
一種散熱型半導(dǎo)體封裝結(jié)構(gòu)的制法，其特征在于，至少包括提供一芯片承載件，以在該芯片承載件上接置并電性連接至少一半導(dǎo)體芯片；提供一具有第一表面及第二表面的散熱件，在該散熱件的第二表面形成黑化層，并在該散熱件的黑化層上形成一保護(hù)層，令該散熱件接置于該芯片承載件上；以及進(jìn)行封裝模壓作業(yè)，以在該芯片承載件上形成包覆該半導(dǎo)體芯片、保護(hù)層及散熱件的封裝膠體。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的散熱型半導(dǎo)體封裝結(jié)構(gòu)的制法，其特征在于該散熱件還形 成有一平坦部及多個支撐部，以供該散熱件通過所述支撐部接置于該芯片承載件上。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的散熱型半導(dǎo)體封裝結(jié)構(gòu)的制法，其特征在于該散熱件的支撐部可移除于該封裝膠體外。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的散熱型半導(dǎo)體封裝結(jié)構(gòu)的制法，其特征在于該散熱件的第 一表面外露出該封裝膠體。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的散熱型半導(dǎo)體封裝結(jié)構(gòu)的制法，其特征在于該散熱件還形 成有多個穿孔。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的散熱型半導(dǎo)體封裝結(jié)構(gòu)的制法，其特征在于該黑化層是經(jīng) 黑化處理形成于該散熱件的第二表面上。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的散熱型半導(dǎo)體封裝結(jié)構(gòu)的制法，其特征在于散熱件的材料 為銅片。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的散熱型半導(dǎo)體封裝結(jié)構(gòu)的制法，其特征在于該保護(hù)層為一 低彈性模數(shù)的材料。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的散熱型半導(dǎo)體封裝結(jié)構(gòu)的制法，其特征在于該保護(hù)層的材 料為聚亞酰胺。
10. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的散熱型半導(dǎo)體封裝結(jié)構(gòu)的制法，其特征在于該保護(hù)層是通 過膠針點膠方式或膠片貼合方式的其中一者形成于該黑化層上。
11. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的散熱型半導(dǎo)體封裝結(jié)構(gòu)的制法，其特征在于形成于該黑化 層上的保護(hù)層形成一開口。
12. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的散熱型半導(dǎo)體封裝結(jié)構(gòu)的制法，其特征在于該保護(hù)層的 開口具有一外露部分黑化層的預(yù)定區(qū)域。
13. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的散熱型半導(dǎo)體封裝結(jié)構(gòu)的制法，其特征在于該預(yù)定區(qū)域 上保留部分保護(hù)層。
14. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的散熱型半導(dǎo)體封裝結(jié)構(gòu)的制法，其特征在于該預(yù)定區(qū)域 上的部分保護(hù)層與該保護(hù)層的開口邊緣連接。
15. —種散熱型半導(dǎo)體封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于，至少包括 芯片承載件；半導(dǎo)體芯片，接置并電性連接至該芯片承載件； 封裝膠體，形成于該芯片承載件上，以包覆該半導(dǎo)體芯片；散熱件，包覆在該半導(dǎo)體芯片上方的封裝膠體中，該散熱件具有第一表面及第二表面， 其中，該第二表面具有黑化層，且該黑化層上設(shè)有保護(hù)層。
16. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的散熱型半導(dǎo)體封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于該散熱件還形成有一平坦部及多個支撐部，以供該散熱件通過所述支撐部接置于該芯片承載件上。
17. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的散熱型半導(dǎo)體封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于散熱件的第一表面 外露出該封裝膠體。
18. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的散熱型半導(dǎo)體封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于該散熱件還形成有 多個穿孔。
19. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的散熱型半導(dǎo)體封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于該黑化層是經(jīng)黑化 處理形成于該散熱件的第二表面上。
20. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的散熱型半導(dǎo)體封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于散熱件的材料為銅片。
21. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的散熱型半導(dǎo)體封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于該保護(hù)層為一低彈 性模數(shù)的材料。
22. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的散熱型半導(dǎo)體封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于該保護(hù)層的材料為聚亞酰胺。
23. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的散熱型半導(dǎo)體封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于該保護(hù)層是通過膠針點膠方式或膠片貼合方式的其中一者形成于該黑化層上。
24. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的散熱型半導(dǎo)體封裝結(jié)構(gòu)的制法，其特征在于形成于該黑化層上的保護(hù)層形成一開口。
25. 根據(jù)權(quán)利要求24所述的散熱型半導(dǎo)體封裝結(jié)構(gòu)的制法，其特征在于該保護(hù)層的開口具有一外露部分黑化層的預(yù)定區(qū)域。
26. 根據(jù)權(quán)利要求25所述的散熱型半導(dǎo)體封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于該預(yù)定區(qū)域上保留部分保護(hù)層。
27. 根據(jù)權(quán)利要求26所述的散熱型半導(dǎo)體封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于該預(yù)定區(qū)域上的部 分保護(hù)層與該保護(hù)層的開口邊緣連接。
全文摘要
一種散熱型半導(dǎo)體封裝結(jié)構(gòu)及其制法，主要是在芯片承載件上接置并電性連接一半導(dǎo)體芯片，并提供經(jīng)黑化處理形成有黑化層的散熱件，且在該黑化層上形成有一保護(hù)層，再將封裝膠體形成于該芯片承載件上并包覆該半導(dǎo)體芯片、保護(hù)層及散熱件，使該保護(hù)層可設(shè)置于該黑化層與封裝膠體之間，以作為該黑化層與該封裝膠體之間的緩沖層，進(jìn)而防止因散熱件與黑化層所受的應(yīng)力而導(dǎo)致該散熱件與該黑化層脫層的問題。
文檔編號H01L21/50GK101752264SQ200810178979
公開日2010年6月23日 申請日期2008年12月3日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月3日
發(fā)明者洪敏順, 蔡和易, 黃建屏 申請人:矽品精密工業(yè)股份有限公司