具有散热片的半导体封装件制造技术

一种具有散热片的半导体封装件，其特征在于，该半导体封装件包括：　　　　基板，具有一第一表面与一相对的第二表面；　　　　至少一芯片，接置在基板的第一表面上且电性连接至基板；　　　　散热片，具有一平坦部与自该平坦部边缘延伸出的支撑部，通过该支撑部接置在基板的第一表面上，并将芯片包覆在平坦部、支撑部与基板围置成的空间中，其中，支撑部与基板接触的表面上具有至少一凹部，且该凹部的表面上具有至少一突起单元；　　　　胶粘材料，敷设在散热片的支撑部与基板的第一表面间，以填充入凹部中并包覆该突起单元的周围；以及　　　　多个焊球，植接于基板的第二表面上。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术是关于一种具有散热片的半导体封装件，特别是关于一种可稳固粘接散热片以避免其脱落的具有散热片的半导体封装件。
技术介绍
倒装芯片球栅阵列(Flip-Chip Ball Grid Array，FCBGA)半导体封装件是一种同时具有倒装芯片与球栅阵列的封装结构，使至少一芯片的作用表面(Active Surface)通过多个焊点(Solder Bumps)电性连接至基板(Substrate)的一表面上，并在基板的另一表面上植设多个作为输入/输出(I/O)端的焊球(Solder Ball)；这种封装结构可大幅缩减体积，同时也去掉了现有焊线(Wire)的设计，可降低阻抗、提高电性，以避免信号在传输过程中衰退，因此已成为芯片与电子组件的主流封装技术。由于倒装芯片球栅阵列封装的优越特性，使它多用于高集成度(Integration)的多芯片封装件中，以满足这种电子组件的体积与运算需求，但是由于这类电子组件高频率的运算特性，使其在运行过程中产生的热量比一般封装件高，因此，散热效果是否良好成为影响这类封装技术品质优良率的重要关键；现有的倒装芯片球栅阵列封装件是直接将散热片(Heat Sink)粘覆在芯片的非作用表面(Non-active Surface)上，而不通过导热性较差的封装胶体(Encapsulant)传递热量，从而形成芯片-胶粘剂-散热片-外界的直接散热路径，达到比其它封装件更好的散热效果。对于这类封装结构，在现有技术中，是直接以胶粘剂(Adhesive)或焊料(Solder)等胶粘材料将散热片粘接在基板上，并使散热片的面积大于芯片的面积，以达到较佳的散热效果，例如美国专利第5,311,402号案、第5,396,403号案、第5,931,222号案、第5,637,920号案、第5,650,918号案或第6,011,304号案所揭示的；但是，在这种粘置方法中散热片与基板间的实际粘接面积并不大，限制了它的粘接稳固性，尤其当基板上还接置有其它提高其电性效能的被动组件(Passive Component)时，更加缩减了基板与散热片的粘接面积，使散热片极易在后续冲击试验(Shock Test)或其它外力震动时，承受一剪切力而脱落。为解决这种问题，美国专利第6,093,961号案还揭示一种封装件结构，通过机械方式加强散热片的接合稳固性，如图11所示，在散热片50的边缘设计具有弹性的勾状支脚51，以卡接的方式将散热片50卡合在芯片52上，以提高散热片50的接合稳固性，然而，这种设计方式只考虑到散热片50的牢固，却造成封装件更大的破坏，这是由于散热片50与芯片52的热膨胀系数(Coefficient ofThermal Expansion，CTE)相差很大，所以散热片50的接触表面53与勾状支脚51极易在后续高温工序或可靠度测试中，因其与芯片52的热变形差异量而压挤芯片52，进而导致芯片52的破裂(Crack)。综上所述，如何在降低散热片与芯片的接触面积的情况下强化该散热片的粘着力，是一重要的研发方向，因此，还有人提出数种用外加固定件定位散热片的连接方法，如图12所示的美国专利第5,396,403号案，即是分别在散热片60与基板61的对应位置上开设定位孔62、63，用螺栓64嵌设其中，以避免散热片60的脱落，美国专利第5,926,371号案也揭示了近似的连接方法；除了上述的螺接方式外，也有用卡合件定位散热片的结构，例如美国专利第6,441,485号案，如图13所示，即是将设置在散热片70边缘的勾状结构71嵌设在基板72上的孔洞73中，以定位散热片70。然而，对上述各种用外加固定件定位散热片的现有结构而言，其共同点是必须在基板上预留面积上开设孔洞，这种设计可减少基板上可利用的线路布局面积，同时也增加了基板制造成本，且如果该孔洞在工序中被外界湿气或污染物侵入，将无法预知封装件的优良率。因此，相关改良逐渐向改变散热片设计以强化其粘着的方向发展，以避免在固定散热片的同时损及芯片与基板的原有功能，图14即是其中一种设计的封装件剖视图，其特点是在散热片80与基板81接触的表面上开设一道凹槽82，通过胶粘材料83在凹槽82中的填充，增加散热片80与胶粘材料83的接触面积，进而提高散热片80的固着性；然而，这类设计提供的散热片粘着性仅略高于直接将散热片粘覆于基板上的方式，难以应付后续冲击试验与运送过程的震动环境，仍然无法解决散热片脱落的问题，也不符合使用者的需要。近期的发展则是针对图14的设计作一改良，如图15所示，将散热片上的凹槽改为一鸠尾槽式凹槽结构91，令其开口端的口径略小于内壁口径，以加强散热片90的附着，这种设计确实提高了散热片90的粘着效果，但仍不能满足量产的需要，这是因为，在现有机械制造的卡具中，要形成口径具有连续变化的渐缩或渐增凹槽是制造上的难题，更何况像半导体封装般的微小尺寸
，因此，图15所示的鸠尾槽结构91虽具有理论上的功效，但是其工序实现起来却极为困难，精度也难以控制，难满足量产规模与其成本需求。通过上述现有技术的改革过程可发现，若针对强化散热片粘着的课题进行改良，在解决现有问题的同时又衍生了其它工序限制，或者虽能克服所有难题，却耗费极高的工序成本，难以进行商业实施，所以始终没有一种能充分符合产业需求的解决方式。综上所述，如何开发出一种具有散热片的半导体封装件，以令散热片不致脱落，同时还可兼顾工序简单与成本低廉的需求，也不致降低芯片与基板的优良率，是相关研发领域需迫切面对的课题。
技术实现思路
为克服上述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种可稳固粘接散热片以避免其脱落的具有散热片的半导体封装件。本专利技术的还一目的在于提供一种工序简单且具有散热片锁固功能的具有散热片的半导体封装件。本专利技术的另一目的在于提供一种低成本的具有散热片的半导体封装件。本专利技术的再一目的在于提供一种不致影响基板上的线路布局而可稳固粘接散热片的具有散热片的半导体封装件。本专利技术的又一目的在于提供一种不致造成芯片破裂的具有散热片的半导体封装件。为达上述及其它目的，本专利技术提供的具有散热片的半导体封装件包括具有一第一表面与一相对的第二表面的基板；至少一芯片，接置在基板的第一表面上且电性连接至基板；散热片，具有一平坦部与自该平坦部边缘延伸出的支撑部，通过该支撑部接置在基板的第一表面上，并将芯片包覆在平坦部、支撑部与基板围置成的空间中，其中，支撑部与基板接触的表面上具有凹部，且凹部的表面上具有至少一突起单元；胶粘材料，敷设在散热片的支撑部与基板的第一表面间，以填充入凹部中并包覆该突起单元的周围；以及多个焊球，植接在基板的第二表面上。其中，上述凹部可为凹槽或多个开口。本专利技术的具有散热片的半导体封装件也可包括具有一第一表面与一相对的第二表面的基板；至少一芯片，接置在基板的第一表面上且电性连接至基板；一散热片，具有一平坦部与自该平坦部边缘延伸出的支撑部，通过该支撑部接置在基板的第一表面上，并将芯片包覆在平坦部、支撑部与基板围置成的空间中，其中，支撑部未与该基板接触的表面上具有至少一突起单元；一胶粘材料，敷设在散热片的支撑部与基板的第一表面间，以包覆在突起单元的周围；以及多个焊球，植接在基板的第二表面上。上述的突起单元可为单一毛刺(Burr)、双本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有散热片的半导体封装件，其特征在于，该半导体封装件包括基板，具有一第一表面与一相对的第二表面；至少一芯片，接置在基板的第一表面上且电性连接至基板；散热片，具有一平坦部与自该平坦部边缘延伸出的支撑部，通过该支撑部接置在基板的第一表面上，并将芯片包覆在平坦部、支撑部与基板围置成的空间中，其中，支撑部与基板接触的表面上具有至少一凹部，且该凹部的表面上具有至少一突起单元；胶粘材料，敷设在散热片的支撑部与基板的第一表面间，以填充入凹部中并包覆该突起单元的周围；以及多个焊球，植接于基板的第二表面上。2.如权利要求1所述的具有散热片的半导体封装件，其特征在于，该凹部是一凹槽。3.如权利要求1所述的具有散热片的半导体封装件，其特征在于，该凹部是一开口。4.如权利要求1所述的具有散热片的半导体封装件，其特征在于，该突起单元是一单一毛刺。5.如权利要求1所述的具有散热片的半导体封装件，其特征在于，该突起单元是一双勾毛刺。6.如权利要求1所述的具有散热片的半导体封装件，其特征在于，该突起单元是一整排式毛刺。7.如权利要求1所述的具有散热片的半导体封装件，其特征在于，该突起单元分别形成于凹部上的两个相对内壁表面上。8.如权利要求1所述的具有散热片的半导体封装件，其特征在于，该突起单元的突起朝向基板的第一表面。9.如权利要求1所述的具有散热片的半导体封装件，其特征在于，该突起单元是用尖角冲压头冲制而成。10.如权利要求1所述的具有散热片的半导体封装件，其特征在于，该突起单元是用水平冲压头刮制而成。11.如权利要求1所述的具有散热片的半导体封装件，其特征在于，该凹部的截面是方形。12.如权利要求1所述的具有散热片的半导体封装件，其特征在于，该凹部的截面是V字型。13.如权利要求1所述的具有散热片的半导体封装件，其特征在于，该凹部的截面是半圆形。14.如权利要求1所述的具有散热片的半导体封装件，其特征在于，该凹部是用冲压头冲制而成。15.如权利要求1所述的具有散热片的半导体封装件，其特征在于，该芯片利用导电凸块与基板的第一表面电性连接。16.如权利要求15所述的具有散热片的半导体封装件，其特征在于，该半导体封装件还包括填充于导电...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄建屏，萧承旭，邱世冠，
申请(专利权)人：矽品精密工业股份有限公司，
类型：发明
国别省市：