半导体封装件的散热模块化结构及其制造方法

xiaoxiao2020-8-1  6

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专利名称:半导体封装件的散热模块化结构及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种散热模块化结构及其制造方法,特别是涉及一种半导体封装件的散热模块化结构及其制造方法。
背景技术
目前运用软质承载板作为封装芯片载体以将芯片与软性基板电性
连接的现有技术中,其可大约分为巻带承载封装(Tape Carrier Package,TCP)以及倒装芯片薄膜(Chip on Film, COF)等技术,其中显示器的驱动IC封装工艺,以TCP载板与COF软板作为驱动IC的封装承载体,是目前相关技术最大的应用。
然而高集成化(Integration)的半导体芯片运行时将伴随产生大量的热量,如不及时将半导体芯片产生的热量有效逸散,将严重缩短半导体芯片的性能及寿命。
因此,为提高半导体封装件的散热效率,遂有于封装件中增设散热结构的构想应运而生。
鉴此,如图l所示,即为美国专利US6,238,954所公开的一种整合有散热件的倒装芯片薄膜半导体封装结构,其主要是将一半导体芯片11设置于芯片承载件10上,且形成有封装胶体(molding compound)12以包覆该半导体芯片11的二侧,再将一体成型的散热件(dissipationmember)13贴附于该半导体芯片11的表面,藉以逸散半导体芯片11的热量。
但是,这种封装结构中,散热件的贴附方式受限于封装结构尺寸大小,因而限制其散热能力。
另一美国专利US5,866,953则公开一种具有散热胶材的半导体封装结构,如图2所示,其主要结构是以倒装芯片方式于芯片承载件20上先设置一半导体芯片21,且形成有底部填体(under-fillencapsulant)22填充于该半导体芯片21及芯片承载件20间,于该半导体芯片21的周围形成有凹槽的阻障胶材(barrier glob top)23以封住及保护该半导体芯片21,再于该阻障胶材23的凹槽中置入一散热胶材(heat-dissipatingglobt叩)24,藉以逸散半导体芯片21的热量。
但是,在前述封装结构中,该散热胶材24是设置于半导体芯片21的背面,其散热效果仍受限于半导体芯片21的尺寸,无法有效大幅提升散热效率,且实施方式复杂。
另请参阅图3,为日本专利JP11-251483中所公开的另一种半导体
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热片(thinheatsink)32,该开口 320外露出该半导体芯片31背面,通过该薄膜散热片32及开口 320以逸散该半导体芯片31所产生的热量。
但是,此种半导体封装结构,散热能力仍明显受限于封装尺寸大小,且半导体芯片31所产生的热量并非直接自该半导体芯片31带走,而是大部分以热传导的方式,间接通过封装结构中的金属强化件(metalstiffener)33而传导逸散,其散热效率明显不佳。
上述半导体封装结构中所结合的散热元件,其尺寸皆受限于本身封装结构的尺寸大小,而对于应用于巻带承载封装或倒装芯片薄膜技术的半导体封装结构而言,皆具有小尺寸、高功率的特性,往往会受
限于封装结构本身的散热元件面积过小,而无法达到有效散热的效果。因此,如何提出一种半导体封装件的散热模块化结构,以克服现有受限于封装结构尺寸而导致散热件面积过小、散热不佳的问题实已成为目前业界急待解决的问题。

发明内容
鉴于上述现有技术的缺陷,本发明的一目的是提供一种半导体封装件的散热模块化结构及其制造方法,以提升半导体封装件的散热效率。
本发明的另一目的是提供一种半导体封装件的散热模块化结构及其制造方法,以增进半导体芯片效能。
本发明的再一目的是提供一种半导体封装件的散热模块化结构及其制造方法,以简化工艺并利于模块化。
本发明的又一目的是提供一种半导体封装件的散热模块化结构及其制造方法,可不限于封装件的尺寸而加大散热面积。
本发明的又一目的是提供一种半导体封装件的散热模块化结构及其制造方法,可采用简易方式组合封装件及外部电子装置,同时提升散热效能。
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电性连接至该外部电子装置;以及至少一第二散热件,组设于该半导体封装件的第一散热件上,其中该第二散热件的尺寸大于该第一散热件的尺寸。
本发明还提供一种半导体封装件的散热模块化结构的制造方法,包括提供至少一包含有芯片承载件、设置于该芯片承载件上的半导体芯片、以及设置于该半导体芯片上的第一散热件的半导体封装件;将该半导体封装件通过其芯片承载件而电性连接至一外部电子装置上;将至少一第二散热件组设于该半导体封装件的第一散热件,其中该第二散热件的尺寸大于该第一散热件的尺寸。从而通过模块化方式结合该半导体封装件、第一散热件、外部电子装置及第二散热件,以提升半导体封装件的散热效率。
该外部电子装置是例如为一液晶显示(LCD)面板;该半导体封装
件例如为巻带承载封装或倒装芯片薄膜半导体封装件。
该第一及第二散热件可由散热能力佳的金属或合金制造,且该第一及第二散热件可采用例如相对凹凸的嵌合结构方便组合,亦或于该第一及第二散热件间加入一具散热效果的散热胶进行粘合;另该第二散热件可结合至多个半导体封装件的第一散热件上而形成一强化散热效能的散热模块结构,且该第二散热件的数量不限于单一个,可视实际空间限制而分割成多个,当然该第二散热件亦可一对一地对应设置在半导体封装件的第一散热件上,且该第二散热件的尺寸大于第一散热件的尺寸,以提升散热效能。
因此,本发明的半导体封装件的散热模块化结构及其制造方法,是提供至少一半导体封装件,该半导体封装件包含有芯片承载件、设置于该芯片承载件上的半导体芯片、以及设置于该半导体芯片上的第一散热件,以将该半导体封装件通过其芯片承载件而电性连接至一外部电子装置上,且将至少一第二散热件组设至该半导体封装件的第一散热件上,其中该第二散热件的尺寸大于该第一散热件的尺寸,从而通过模块化方式结合该半导体封装件、第一散热件、外部电子装置及第二散热件,以提升半导体封装件的散热效率,同时确保其散热能力不会局限于半导体封装件的尺寸大小,进而增进半导体芯片效能。
再者,通过本发明的半导体封装件的散热模块化结构及其制造方法,将可使其散热能力不会局限于半导体封装件的尺寸,而可通过该第二散热件,以结合外部空间而加大散热面积。
此外,于该半导体封装件的散热模块化结构中,第二散热件的尺寸大小可视整体散热模块化结构的散热需求而设定,并可在欲电性连接至该外部电子装置的半导体封装件中设置标准化的第一散热件,如此即可将一个甚至多个具有不同芯片尺寸的半导体封装件通过该第一散热件与第二散热件结合,而不用因不同芯片大小而一一客制化,如此将可加大第一散热件的共用性及相容性,以及降低半导体封装件的生产成本及工艺复杂度,从而实现以模块化生产目的。另散热模块化结构的散热能力是于组合半导体封装件与外部电子装置后,才由加入的第二散热件决定,如此可避免先在半导体封装件上设置一尺寸大于该半导体封装件的第二散热件,所导致包装及搬运不便及工艺复杂化的问题。


图1为美国专利US6,258,954所公开的整合有散热件的半导体装置剖面示意图2为美国专利US5,866,953所公开的具有散热胶材的封装半导体装置剖面示意图3为日本专利JP11-251483所公开的半导体装置剖面示意图4A至图4C为本发明的半导体封装件的散热模块化结构及其制造方法剖面示意图;以及
图5A及图5B为本发明的半导体封装件的散热模块化结构平面示意图。
具体实施例方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式,本领域技术人 员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。 本发明亦可通过其他不同的具体实施例加以施行或应用,本说明书中 的各项细节亦可基于不同观点与应用,在不背离本发明的精神下进行 各种修饰与变更。
请参阅图4A至图4C,为本发明半导体封装件的散热模块化结构 及其制造方法的剖面示意图。
如图4A所示,提供至少一半导体封装件4,该半导体封装件4包 括 一芯片承载件40 ;至少一半导体芯片41,设置并电性连接该芯片 承载件40 ;第一散热件42,设置于该半导体芯片41上且具有第一结 合部421。
该半导体封装件4的制造方法是提供一例如为软板或胶片的芯片 承载件40,其中该芯片承载件40表面设有多个焊垫401,以供半导体 芯片41以倒装芯片方式通过焊锡凸块44而电性连接至该芯片承载件 40。该半导体芯片41具有一主动面411及相对的非主动面412,该半 导体芯片41是以其主动面411上的焊锡凸块44而设置于该芯片承载 件40,并电性连接至该芯片承载件40表面的焊垫401。
复可于该半导体芯片41以及该芯片承载件40间的间隙中则填入 倒装芯片底部填胶(underfi11)45,以抑制该半导体芯片41以及该芯片承 载件40间的热膨胀差并降低该焊锡凸块44的应力。
接着将第一散热件42通过一导热粘着层46而设置于该半导体芯 片41的非主动面412上,其中,该第一散热件42的材料为如铜或铝 的散热能力佳的金属或合金,且该第一散热件42设有第一结合部421。
如图4B所示,将至少一该半导体封装件4通过其例如为软板或胶 片的芯片承载件40而设置并电性连接至一外部电子装置51上,该外 部电子装置51例如为液晶显示面板。
如图4C所示,提供至少一第二散热件52,以将该第二散热件52 设置于该半导体封装件4的第一散热件42上。该第二散热件52为铜及铝的金属或其合金的其中一者,其具有第
二结合部521,且该第二结合部521是相对于该第一散热件42的第一 结合部421而设置,本实施例中,该第一散热件42的第一结合部421 与该第二散热件52的第二结合部521为相对的凹凸嵌合结构,以使该 第二散热件52组合至该半导体封装件4的第一散热件42上,亦或可 于该第一散热件42与第二散热件52间设置一导热胶(未图示)以供相互 點合°
另外,该第二散热件52的尺寸大于该第一散热件42尺寸,故该 第二散热件52可设计结合一个或多个第一散热件42。
复请配合参阅图5A及图5B,为本发明半导体封装件的散热模块 化结构的平面示意图,包括有一外部电子装置51;半导体封装件4, 该半导体封装件4是通过其芯片承载件40而电性连接至该外部电子装 置51;以及第二散热件52,组设于该半导体封装件4的第一散热件42 上,其中该第二散热件52的尺寸大于该第一散热件42的尺寸。
本实施例中该外部电子装置51是例如为一液晶显示面板,另提供 多组具第一散热件42的半导体封装件4(本实施例中设有4个半导体封 装件,但非以此为限),以供所述半导体封装件4通过例如为软板或胶 片的芯片承载件40而设置并电性连接至该外部电子装置51,并将第二 散热件52组设于该半导体封装件4的第一散热件42上。
该第二散热件52可结合至多个半导体封装件4的第一散热件42 上而形成一强化散热效能的散热模块结构,且该第二散热件52的数量 不限于单一个,该第二散热件52可视实际空间配置而仅设单一个(如图 5A所示)或设置多个(如图5B所示),当然该第二散热件52亦可一对一 设置在半导体封装件4的第一散热件42上,且该第二散热件52的尺 寸大于第一散热件42的尺寸,以提升散热效能。
此外,该第二散热件52的尺寸大小可视整体散热模块化结构的散 热需求而设定,并可在欲电性连接至该外部电子装置51的半导体封装 件4中设置标准化的第一散热件42(不论各该半导体封装件中的半导体 芯片规格是否相同),如此即可将一个甚至多个具有不同芯片尺寸的半 导体封装件4通过该第一散热件42与第二散热件52结合,而不用因 不同芯片大小而一一客制化,藉以增加该第一散热件42的共用性及相容性,以及降低半导体封装件4的生产成本及工艺复杂度,从而达到 模块化生产目的。
再者,于本发明中,散热模块化结构的散热能力是于组合半导体
封装件4与外部电子装置51后,才由加入的第二散热件52决定,如 此可避免先在半导体封装件4上设置一尺寸大于该半导体封装件4的 第二散热件,所导致包装及搬运不便及工艺复杂化的问题。
因此,本发明的半导体封装件的散热模块化结构及其制造方法, 是提供至少一半导体封装件,该半导体封装件包含有芯片承载件、设 置于该芯片承载件上的半导体芯片、以及设置于该半导体芯片上的第 一散热件,以将该半导体封装件通过其芯片承载件而电性连接至一外 部电子装置上,且将至少一第二散热件组设至该半导体封装件的第一 散热件上,其中该第二散热件的尺寸大于该第一散热件的尺寸,从而
通过模块化方式结合该半导体封装件、第一散热件、外部电子装置及 第二散热件,以提升半导体封装件的散热效率,同时确保其散热能力 不会局限于半导体封装件的尺寸大小,进而增进半导体芯片性能。
另外,通过本发明的半导体封装件的散热模块化结构及其制造方 法,将可使其散热能力不会局限于半导体封装件的尺寸,而可结合外 部装置空间加大散热面积。
再者,由于本发明是在半导体封装件的第一散热件上及第二散热 件上设置例如嵌合结构的第一接合部及第二接合部,如此将可方便使 用者轻易将该第二散热件组合至该半导体封装件的第一散热件上。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效,而非用于限制 本发明。任何本领域技术人员均可在不违背本发明的精神及范畴下, 对上述实施例进行修饰与改变。因此,本发明的权利保护范围,应以 权利要求书的范围为依据。
权利要求
1、一种半导体封装件的散热模块化结构的制造方法,其特征在于,该制造方法包括提供至少一包含有芯片承载件、设置于该芯片承载件上的半导体芯片、以及设置于该半导体芯片上的第一散热件的半导体封装件;将该半导体封装件通过其芯片承载件而电性连接至一外部电子装置上;以及将至少一第二散热件组设于该半导体封装件的第一散热件上,且该第二散热件的尺寸大于该第一散热件的尺寸。
2、 根据权利要求1所述的半导体封装件的散热模块化结构的制造方法,其特征在于该外部电子装置为显示面板。
3、 根据权利要求1所述的半导体封装件的散热模块化结构的制造方法,其特征在于该芯片承载件设有多个焊垫以供该半导体芯片以倒装芯片方式设置于该芯片承载件上。
4、 根据权利要求1所述的半导体封装件的散热模块化结构的制造方法,其特征在于该半导体封装件为巻带承载封装或倒装芯片薄膜半导体封装件的其中一者。
5、 根据权利要求1所述的半导体封装件的散热模块化结构的制造方法,其特征在于该芯片承载件为软板或胶片的其中一者。
6、 根据权利要求1所述的半导体封装件的散热模块化结构的制造方法,其特征在于该第二散热件选择以一对一或一对多方式设置在该半导体封装件的第一散热件上。
7、 根据权利要求1所述的半导体封装件的散热模块化结构的制造方法,其特征在于该第一散热件及第二散热件具有相对的第一及第二结合部。
8、 根据权利要求7所述的半导体封装件的散热模块化结构的制造方法,其特征在于该第一及第二散热件的第一及第二结合部为相对的凹凸嵌合结构。
9、 根据权利要求1所述的半导体封装件的散热模块化结构的制造方法,其特征在于该外部电子装置与多个半导体封装件电性连接,各该半导体封装件具不同尺寸的半导体芯片且设置标准化的第一散热件,以供各该半导体封装件通过该第一散热件与第二散热件结合。
10、 一种半导体封装件的散热模块化结构,其特征在于,该结构包括一外部电子装置;至少一半导体封装件,该半导体封装件包含有芯片承载件、设置于该芯片承载件上的半导体芯片、以及设置于该半导体芯片上的第一散热件,且该半导体封装件是通过其芯片承载件而电性连接至该外部电子装置;以及至少一第二散热件,组设于该半导体封装件的第一散热件上,其中该第二散热件的尺寸大于该第一散热件的尺寸。
11、 根据权利要求10所述的半导体封装件的散热模块化结构,其特征在于该外部电子装置为显示面板。
12、 根据权利要求10所述的半导体封装件的散热模块化结构,其特征在于该芯片承载件设有多个焊垫以供该半导体芯片以倒装芯片方式设置于该芯片承载件上。
13、 根据权利要求10所述的半导体封装件的散热模块化结构,其特征在于该半导体封装件为巻带承载封装件或倒装芯片薄膜半导体封装件的其中一者。
14、 根据权利要求10所述的半导体封装件的散热模块化结构,其特征在于该芯片承载件为软板或胶片的其中一者。
15、 根据权利要求10所述的半导体封装件的散热模块化结构,其特征在于该第二散热件选择以一对一或一对多方式设置在该半导体封装件的第一散热件上。
16、 根据权利要求10所述的半导体封装件的散热模块化结构,其特征在于该第一散热件及第二散热件具有相对的第一及第二结合部。
17、 根据权利要求16所述的半导体封装件的散热模块化结构,其特征在于该第一及第二散热件的第一及第二结合部为相对的凹凸嵌合结构。
18、 根据权利要求10所述的半导体封装件的散热模块化结构,其特征在于该外部电子装置与多个半导体封装件电性连接,各该半导体封装件具不同尺寸的半导体芯片且设置标准化的第一散热件,以供各该半导体封装件通过该第一散热件与第二散热件结合。
全文摘要
一种半导体封装件的散热模块化结构及其制造方法,是提供至少一包含有芯片承载件、设置于该芯片承载件上的半导体芯片、及设置于该半导体芯片上的第一散热件的半导体封装件,以将该半导体封装件通过其芯片承载件而电性连接至一外部电子装置上,再将至少一第二散热件组设于该半导体封装件的第一散热件,其中该第二散热件的尺寸大于该第一散热件的尺寸,从而通过模块化方式结合该半导体封装件、第一散热件、外部电子装置及第二散热件,以提升半导体封装件的散热效率。
文档编号H01L21/02GK101515550SQ20081008055
公开日2009年8月26日 申请日期2008年2月22日 优先权日2008年2月22日
发明者程吕义 申请人:矽品精密工业股份有限公司

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