專利名稱：一種高散熱球型陣列封裝結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體封裝技術(shù)領(lǐng)域的散熱結(jié)構(gòu)，特別是涉及一種高散熱球型陣列封 裝結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的半導(dǎo)體倒裝焊封裝結(jié)構(gòu)大多通過(guò)基板來(lái)散熱，主要會(huì)存在以下不足1、隨著半導(dǎo)體技術(shù)的不斷發(fā)展，以塑料基板材質(zhì)為芯片承載底板的中高階封裝越 來(lái)越多，特別是球型陣列封裝多采用基板材質(zhì)，但由于塑料基板本身的導(dǎo)熱性能較差，散熱 效果不佳。2、采用金屬線實(shí)現(xiàn)電互聯(lián)的封裝結(jié)構(gòu)，多通過(guò)高分子環(huán)氧樹(shù)脂材料將芯片粘結(jié)在 承載板上，樹(shù)脂本身的散熱效果較差，芯片主要透過(guò)樹(shù)脂中添加的金屬顆粒進(jìn)行熱傳導(dǎo)，為 了達(dá)到更好的散熱效果而選用金屬顆粒所占比例較高的合成樹(shù)脂，造成樹(shù)脂比例的相對(duì)下 降，降低了其與芯片、承載板之間的粘結(jié)力，進(jìn)而出現(xiàn)因粘結(jié)力不強(qiáng)、金屬顆粒高比例帶來(lái) 的高應(yīng)力殘留而導(dǎo)致的分層等可靠性問(wèn)題。
3、受本身的封裝結(jié)構(gòu)限制而散熱不佳的半導(dǎo)體封裝，也有采用高導(dǎo)熱塑封料的方 式來(lái)提高散熱效果，但高導(dǎo)熱塑封料除了本身高昂的成本價(jià)格外，對(duì)產(chǎn)品塑封工藝的控制 也提出了更高的要求，且散熱效果不明顯。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種高散熱球型陣列封裝結(jié)構(gòu)，使得半導(dǎo)體封 裝散熱結(jié)構(gòu)的散熱性強(qiáng)、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、散熱空間利用率高、適用性強(qiáng)。本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是提供一種高散熱球型陣列封裝結(jié) 構(gòu)，包括芯片、金屬引線、粘結(jié)材料、基板、塑封料和焊球，所述的封裝結(jié)構(gòu)中還包括彈簧散 熱器；所述的芯片通過(guò)粘結(jié)材料置于所述的基板上，并通過(guò)所述的金屬引線實(shí)現(xiàn)與所述的 基板之間的電互聯(lián)；所述的塑封料塑封所述的彈簧散熱器、芯片、金屬引線、粘結(jié)材料、被動(dòng) 元件和基板，形成塑封體；所述的彈簧散熱器周?chē)凰龅乃芊饬瞎潭?，其一端與所述的芯 片相連，另一端裸露于所述的塑封體表面；所述的基板下方植有所述的焊球。所述的高散熱球型陣列封裝結(jié)構(gòu)的彈簧散熱器裸露于所述的塑封體表面的一端 焊有外接散熱裝置。所述的高散熱球型陣列封裝結(jié)構(gòu)的基板上貼有被動(dòng)元件；所述的被動(dòng)元件為電 阻、或電容、或電感、或晶振。所述的高散熱球型陣列封裝結(jié)構(gòu)的彈簧散熱器為柔性結(jié)構(gòu)或彈性結(jié)構(gòu)。所述的高散熱球型陣列封裝結(jié)構(gòu)的彈簧散熱器根據(jù)所述的芯片的尺寸和散熱需 求來(lái)改變與芯片相連端的接觸面積和接觸形狀。所述的高散熱球型陣列封裝結(jié)構(gòu)的粘結(jié)材料為導(dǎo)電膠、不導(dǎo)電膠或粘結(jié)膜。所述的高散熱球型陣列封裝結(jié)構(gòu)的金屬引線為金線、或銅線、或鋁線、或合金線。
所述的高散熱球型陣列封裝結(jié)構(gòu)的焊球?yàn)殄a球、或銅柱、或金凸點(diǎn)、或合金凸塊。 有益效果由于采用了上述的技術(shù)方案，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下的優(yōu)點(diǎn)和積極效 果1、內(nèi)置彈簧散熱器，大大增加了芯片的散熱面積，使芯片由原來(lái)靠一面與承載底 座相連的散熱結(jié)構(gòu)變成靠承載底座與彈簧散熱器同時(shí)散熱的芯片雙面散熱結(jié)構(gòu)。2、解決了一些沒(méi)有外露金屬載板的封裝散熱難題，大大提高了產(chǎn)品的電熱性能和 可靠性。3、封裝體內(nèi)置彈簧散熱器的結(jié)構(gòu)使封裝體在原有的空間內(nèi)實(shí)現(xiàn)了很好的散熱效 果，滿足了半導(dǎo)體封裝輕薄短小的趨勢(shì)要求。4、彈簧散熱器的彈簧伸縮特性，使其在不同封裝厚度的產(chǎn)品中具備了一定的通用 性，適用性的提高也降低了彈簧散熱器的開(kāi)模成本。5、彈簧散熱器本身的柔性結(jié)構(gòu)使其在高度空間上具有很強(qiáng)的靈活性，和傳統(tǒng)非可 壓縮性 金屬塊或金屬片散熱結(jié)構(gòu)相比，彈簧的柔性結(jié)構(gòu)不會(huì)因封裝各環(huán)節(jié)中的高度公差而 造成對(duì)芯片的壓傷，彈簧良好的應(yīng)力吸收功能更有利于產(chǎn)品可靠性的提高。6、在彈簧散熱器裸露于塑封體的一端加焊大型外接散熱裝置，滿足了大功率產(chǎn)品 的超高散熱要求。7、在封裝結(jié)構(gòu)中加入被動(dòng)元件，封裝結(jié)構(gòu)更為緊湊，具有封裝密度高的系統(tǒng)集成 優(yōu)點(diǎn)。


圖1是本發(fā)明高散熱球型陣列封裝結(jié)構(gòu)的剖面圖；圖2是本發(fā)明高散熱球型陣列封裝結(jié)構(gòu)中彈簧散熱器的示意圖；圖3是本發(fā)明高散熱球型陣列封裝結(jié)構(gòu)的底部示意圖；圖4是本發(fā)明高散熱球型陣列封裝結(jié)構(gòu)中焊有外接散熱裝置的產(chǎn)品示意圖；圖5是本發(fā)明高散熱球型陣列封裝結(jié)構(gòu)中貼有被動(dòng)元件的產(chǎn)品示意圖；圖6是本發(fā)明高散熱球型陣列封裝結(jié)構(gòu)中貼有被動(dòng)元件并焊有外接散熱裝置的 產(chǎn)品示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合具體實(shí)施例，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。應(yīng)理解，這些實(shí)施例僅用于說(shuō)明本發(fā)明 而不用于限制本發(fā)明的范圍。此外應(yīng)理解，在閱讀了本發(fā)明講授的內(nèi)容之后，本領(lǐng)域技術(shù)人 員可以對(duì)本發(fā)明作各種改動(dòng)或修改，這些等價(jià)形式同樣落于本申請(qǐng)所附權(quán)利要求書(shū)所限定 的范圍。本發(fā)明的實(shí)施方式涉及一種高散熱倒裝焊球型陣列封裝結(jié)構(gòu)，如圖1所示，包括 芯片2、金屬引線3、粘結(jié)材料4、基板5、塑封料6和焊球7，所述的封裝結(jié)構(gòu)中還包括彈簧散 熱器1 ；所述的芯片2通過(guò)粘結(jié)材料4置于所述的基板5上，并通過(guò)所述的金屬引線3實(shí)現(xiàn) 與基板5之間的電互聯(lián)，其中，金屬引線3可以是金線、或銅線、或鋁線、或合金線；所述的粘 結(jié)材料4為導(dǎo)電膠、不導(dǎo)電膠或粘結(jié)膜；所述的塑封料6塑封所述的彈簧散熱器1、芯片2、金屬引線3、粘結(jié)材料4和基板5，形成塑封體，所述的彈簧散熱器1周?chē)凰龅乃芊饬?固定，其一端與所述的芯片2相連，另一端裸露于所述的塑封體表面，如圖1所示，彈簧散熱 器1的下表面粘在芯片2上，其上表面裸露于塑封體表面，以便將芯片2的熱量散出塑封體 外；所述的基板5下方植有所述的焊球7，其中，焊球7以矩陣形式排列，如圖3所示，焊球7 可以是錫球、銅柱、金凸點(diǎn)或合金凸塊。圖2所示的是彈簧散熱器1的結(jié)構(gòu)示意圖，可以根據(jù)實(shí)際使用時(shí)的情況選用各種 不同形狀、面積和體積的彈簧散熱器，即根據(jù)具體的產(chǎn)品需要來(lái)確定彈簧散熱器采用螺旋 線形式的彈性結(jié)構(gòu)，還是采用折疊式的彈性結(jié)構(gòu)，或是采用Z字的上升結(jié)構(gòu)，根據(jù)芯片的尺 寸和散熱需求來(lái)改變彈簧散熱器與芯片的接觸面積和接觸形狀以及彈簧散熱器的高度和 層數(shù)。由于彈簧散熱器本身的彈簧伸縮特性，使其在不同封裝厚度的產(chǎn)品中具備了一定的 通用性，適用性的提高從而降低了彈簧散熱器的開(kāi)模成本；同時(shí)，彈簧本身的柔性結(jié)構(gòu)使其 在高度空間上具有很強(qiáng)的靈活性，和傳統(tǒng)非可壓縮性金屬塊或金屬片散熱結(jié)構(gòu)相比，不會(huì) 因封裝各環(huán)節(jié)中的高度公差而造成對(duì)芯片的壓傷，彈簧良好的應(yīng)力吸收功能有利于產(chǎn)品可 靠性的提高。在彈簧散熱器1裸露于所述的塑封體表面的一端還可以加焊外接散熱裝置8，如 圖4所示，由于在彈簧散熱器1的上表面焊有外接散熱裝置8，因此可以滿足大功率產(chǎn)品的 超高散熱要求。在所述的基板5上還可以貼有被動(dòng)元件9，如圖5所示，所述的被動(dòng)元件9 為電阻、或電容、或電感、或晶振，由于在封裝結(jié)構(gòu)中加有被動(dòng)元件9，使得封裝結(jié)構(gòu)更為緊 湊，具有封裝密度高的系統(tǒng)集成優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明可以在彈簧散熱器1裸露于所述的塑封體表 面的一端加焊外接散熱裝置8的同時(shí)，并在所述的基板5上貼有被動(dòng)元件9，同時(shí)滿足超高 散熱和系統(tǒng)集成的封裝需求，如圖6所示。不難發(fā)現(xiàn)，本發(fā)明采用內(nèi)置彈簧散熱器，大大增加了芯片的散熱面積，使芯片由原 來(lái)僅僅靠一面與承載底座相連來(lái)散熱的方式變成同時(shí)依靠承載底座與彈簧散熱器進(jìn)行雙 面散熱的方式，從而解決了一些沒(méi)有外露金屬載板的封裝散熱難題，大大提高了產(chǎn)品的電 熱性能和可靠性；另外，封裝體內(nèi)置彈簧散熱器的結(jié)構(gòu)使封裝體在原有的空間內(nèi)實(shí)現(xiàn)了很 好的散熱效果，滿足了半導(dǎo)體封裝輕薄短小的趨勢(shì)要求。
權(quán)利要求
一種高散熱球型陣列封裝結(jié)構(gòu)，包括芯片(2)、金屬引線(3)、粘結(jié)材料(4)、基板(5)、塑封料(6)和焊球(7)，其特征在于，所述的封裝結(jié)構(gòu)中還包括彈簧散熱器(1)；所述的芯片(2)通過(guò)粘結(jié)材料(4)置于所述的基板(5)上，并通過(guò)所述的金屬引線(3)實(shí)現(xiàn)與所述的基板(5)之間的電互聯(lián)；所述的塑封料(6)塑封所述的彈簧散熱器(1)、芯片(2)、金屬引線(3)、粘結(jié)材料(4)和基板(5)，形成塑封體；所述的彈簧散熱器(1)周?chē)凰龅乃芊饬?6)固定，其一端與所述的芯片(2)相連，另一端裸露于所述的塑封體表面；所述的基板(5)下方植有所述的焊球(7)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高散熱球型陣列封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述的彈簧散熱器 (1)裸露于所述的塑封體表面的一端焊有外接散熱裝置(8)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高散熱球型陣列封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述的基板(5)上貼 有被動(dòng)元件(9)；所述的被動(dòng)元件(9)為電阻、或電容、或電感、或晶振。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高散熱球型陣列封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述的彈簧散熱器 (1)為柔性結(jié)構(gòu)或彈性結(jié)構(gòu)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高散熱球型陣列封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述的彈簧散熱器 (1)根據(jù)所述的芯片(2)的尺寸和散熱需求來(lái)改變與芯片(2)相連端的接觸面積和接觸形 狀。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高散熱球型陣列封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述的粘結(jié)材料(4) 為導(dǎo)電膠、不導(dǎo)電膠或粘結(jié)膜。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高散熱球型陣列封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述的金屬引線(3) 為金線、銅線、鋁線、或合金線。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高散熱球型陣列封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述的焊球(7)為錫 球、或銅柱、或金凸點(diǎn)、或合金凸塊。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種高散熱球型陣列封裝結(jié)構(gòu)，包括芯片、金屬引線、粘結(jié)材料、基板、塑封料和焊球，該封裝結(jié)構(gòu)中還包括彈簧散熱器；芯片通過(guò)粘結(jié)材料置于基板上，并通過(guò)金屬引線實(shí)現(xiàn)與基板之間的電互聯(lián)；塑封料塑封彈簧散熱器、芯片、金屬引線、粘結(jié)材料、和基板，形成塑封體，彈簧散熱器周?chē)凰芊饬瞎潭?，其一端與芯片相連，另一端裸露于塑封體表面，將芯片的熱量散出塑封體外，解決了一些沒(méi)有外露金屬載板的封裝散熱難題，大大提高了產(chǎn)品的電熱性能和可靠性。
文檔編號(hào)H01L25/16GK101840895SQ20101016337
公開(kāi)日2010年9月22日 申請(qǐng)日期2010年4月29日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月29日
發(fā)明者吳曉純, 陶玉娟 申請(qǐng)人:南通富士通微電子股份有限公司