CN107591378A - 散热型封装结构 - Google Patents

Abstract

一种散热型封装结构，包括：承载件、设于该承载件上的电子元件、设于该承载件上的柱体、以及设于该电子元件与该柱体上的散热件，以通过该柱体提供支撑力而避免封装结构发生过大的翘曲。

Description

散热型封装结构

技术领域

本发明有关一种封装结构，尤指一种散热型封装结构。

背景技术

随着电子产品在功能及处理速度的需求的提升，作为电子产品的核心组件的半导体芯片需具有更高密度的电子元件(Electronic Components)及电子电路(ElectronicCircuits)，故半导体芯片在运作时将随之产生更大量的热能，且包覆该半导体芯片的封装胶体为一种导热系数仅0.8Wm^-1k^-1的不良传热材质(即热量的逸散效率不佳)，因而若不能有效逸散所产生的热量，则会造成半导体芯片的损害或造成产品信赖性问题。

因此，为了迅速将热能散逸至大气中，通常在半导体封装结构中配置散热片(HeatSink或Heat Spreader)，且传统散热片通过散热胶结合至芯片背面，以藉散热胶与散热片逸散出半导体芯片所产生的热量，此外，通常令散热片的顶面外露出封装胶体或直接外露于大气中为佳，俾取得较佳的散热效果。

然而，散热胶已不符合制程需求，故遂发展出导热介面材(Thermal InterfaceMaterial，简称TIM)制程。

现有TIM层为低温熔融的热传导材料(如焊锡材料)，其设于半导体芯片背面与散热片之间，而为了提升TIM层与芯片背面之间的接着强度，需于芯片背面上覆金(即所谓的Coating Gold On Chip Back)，且需使用助焊剂(flux)，以利于该TIM层接着于该金层上。

如图1A所示，现有散热型的半导体封装结构1的制法为先将一半导体芯片11以其作用面11a利用覆晶接合方式(即透过导电凸块110与底胶111)设于一封装基板10上，且将一金层(图略)形成于该半导体芯片11的非作用面11b上，再将一散热件13以其顶片130通过TIM层12(其包含焊锡层与助焊剂)回焊结合于该金层上，且该散热件13的支撑脚131通过黏着层14架设于该封装基板10上。接着，进行封装压模作业，以供封装胶体(图略)包覆该半导体芯片11及散热件13，并使该散热件13的顶片130外露出封装胶体而直接与大气接触。

于运作时，该半导体芯片11所产生的热能通过该非作用面11b、金层、TIM层12而传导至该散热件13以散热至该半导体封装结构1的外部。

然而，当现有半导体封装结构1的厚度薄化，且其面积越来越大时，使该散热件13与TIM层12之间的热膨胀系数差异(CTE Mismatch)而导致变形的情况(即翘曲程度)更明显，故当变形量过大时，该散热件13的顶片130与TIM层12’之间容易发生脱层(如图1B所示的间隙d)，不仅造成导热效果下降，且会造成半导体封装结构1外观上的不良，因而严重影响产品的信赖性。

因此，如何克服上述现有技术的问题，实已成为目前业界亟待克服的难题。

发明内容

鉴于上述现有技术的种种缺失，本发明提供一种散热型封装结构，以避免封装结构发生过大的翘曲。

本发明的散热型封装结构包括：承载件；电子元件，其设于该承载件上；柱体，其设于该承载件上；以及散热件，其设于该电子元件与该柱体上。

前述的散热型封装结构中，该散热件具有散热体与设于该散热体上的支撑脚，该散热体结合该柱体，且该支撑脚结合于该承载件上，使该柱体位于该电子元件与该支撑脚之间。

该承载件上形成有用以结合该散热件的第一胶体。该柱体的高度大于该第一胶体的高度。还包括形成于该承载件上的第二胶体。例如，该柱体的高度大于该第二胶体的高度：该第一胶体与该第二胶体相邻间隔设于该承载件上且位于该承载件的周缘；或者，该第二胶体的材质不同于该第一胶体的材质。

本发明还提供一种散热型封装结构，包括：承载件；电子元件，其设于该承载件上；第一胶体，其设于该承载件上；第二胶体，其设于该承载件上；以及散热件，其设于该电子元件上并结合该第一胶体及/或该第二胶体。

前述的散热型封装结构中，该第一胶体与该第二胶体相邻间隔设于该承载件上且位于该承载件的周缘。

前述的散热型封装结构中，该第二胶体的材质不同于该第一胶体的材质。

前述的散热型封装结构中，该散热件具有散热体与设于该散热体上的支撑脚，该散热体结合该电子元件，且该支撑脚结合该第一胶体及/或该第二胶体。

前述的两种散热型封装结构中，该承载件为封装基板或导线架。

前述的两种散热型封装结构中，该电子元件通过结合层结合该散热件。

由上可知，本发明的散热型封装结构，主要通过柱体或第一胶体与第二胶体搭配的设计，以当薄化该散热型封装结构的厚度，且该散热型封装结构的面积越来越大时，该柱体或第一胶体与第二胶体搭配来分散应力，因而能避免发生过大的翘曲程度，故相较于现有技术，本发明能避免该散热体与结合层之间发生脱层，进而提升导热效果，且能提升产品的信赖性。

附图说明

图1A为现有半导体封装结构的剖视示意图；

图1B为图1A的半导体封装结构产生脱层情况的示意图；

图2为本发明的散热型封装结构的剖视示意图；以及

图3A至图3H为图2的散热型封装结构省略散热件与结合层的各种态样的上视图。

符号说明：

1,2 封装结构

10 封装基板

11 半导体芯片

11a,21a 作用面

11b,21b 非作用面

110,210 导电凸块

111,211 底胶

12,12’ TIM层

13,23 散热件

130 顶片

131,231 支撑脚

14 黏着层

20 承载件

21 电子元件

22 结合层

230 散热体

24a 第一胶体

24b 第二胶体

25 柱体

d 间隙

h,t 高度。

具体实施方式

以下通过特定的具体实施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及功效。

须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供本领域技术人员的了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“第一”、“第二”及“一”等用语，也仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当也视为本发明可实施的范畴。

图2为本发明的散热型封装结构2，其包括：一承载件20、一电子元件21、一结合层22、多个柱体25以及一散热件23。

所述的承载件20例如为封装基板，且有关封装基板的种类繁多，并无特别限制；于其它实施例中，该承载件20也可为导线架。

所述的电子元件21设于该承载件20上，且该电子元件21为主动元件、被动元件、封装元件或其三者的组合。

于本实施例中，该主动元件例如为半导体芯片，该被动元件为例如电阻、电容及电感，且该封装元件包含基板、设于该基板上的芯片及包覆该芯片的封装层。例如，该电子元件21具有相对的作用面21a及非作用面21b，且该作用面21a设有多个导电凸块210，使该电子元件21藉该些导电凸块210以覆晶方式结合并电性连接该承载件20，并以底胶211包覆该些导电凸块210。于其它实施例中，该电子元件21也可通过打线封装方式电性连接该承载件20。

所述的结合层22为导热介面材或导热胶，其设于该电子元件21的非作用面21b上。

所述的柱体25设于该承载件20上并位于该电子元件21的外围，例如位于电子元件21角落处或侧边处，且该柱体25为各式形状的柱体，如图3A至图3H所示的L形、圆形或矩形等形状的组合，且可紧临或远离该电子元件21的周围设置，但不限于上述。

此外，该柱体25的高度h大于该第一胶体24a的高度t。

所述的散热件23设于该结合层22上且具有一散热体230与多个设于该散热体230下侧的支撑脚231，该散热体230为散热片并以下侧接触该结合层22，且该支撑脚231以第一胶体24a结合于该承载件20上，且相对位于该承载件20的上侧表面，再者，该柱体25位于该电子元件21与该支撑脚231之间。

于本实施例中，于制作过程中，可先以导热或不导热胶材，或金属或绝缘材料制成该柱体25，再将该柱体25黏贴于该散热体230下侧或该承载件20上侧。

此外，该柱体25的材质可相同或不同于该散热体230的材质。

又，该第一胶体24a的布设面积可对应该支撑脚231的压印形状，如图3A至图3H所示。于制程中，可先将该第一胶体24a形成于该支撑脚231的脚底上，再以该支撑脚231压合该第一胶体24a于该承载件20上。

本发明的散热型封装结构2通过该柱体25较该支撑脚231更靠近该电子元件21周围，故当薄化该散热型封装结构2的厚度，且该散热型封装结构2的面积越来越大时，透过该柱体25的设置可使该散热型封装结构2的翘曲(warpage)程度相较于现有封装结构减少，且降低该电子元件21的表面分离应力(surface peeling stress)。

因此，该柱体25能提供结合力以维持该散热体230中央与该承载件20之间的距离，故能避免该散热体230与结合层22之间发生脱层，因而不仅能提升导热效果，且能提升产品的信赖性。

于另一实施例中，如图3A至图3H所示，该散热型封装结构2还包括形成于该承载件20上的第二胶体24b，其与该第一胶体24a位于该承载件20的边缘，以环绕该电子元件21与该柱体25的周围，以加强散热件23与承载件20的结合。具体地，该第二胶体24b的材质与该第一胶体24a的材质可相同或不相同，且该第二胶体24b可配合设于支撑脚231处，使该支撑脚231同时结合该第一胶体24a与该第二胶体24b而设于该承载件20上，该第二胶体24b也可无需结合支撑脚231，而使该第二胶体24b的材质可采用多个种类，不限于单一种类。另外，该柱体25的高度可大于该第二胶体24b的高度。

于其它实施例中，本发明也可提供一种如上所述的散热型封装结构，但省略该柱体25，使该第二胶体24b与该第一胶体24a相邻间隔设置于该承载件20的周缘且环绕该电子元件21，而使散热件23设于该电子元件21上并结合该第一胶体24a及/或该第二胶体24b。藉此，当薄化该散热型封装结构的厚度，且该散热型封装结构的面积越来越大时，该散热型封装结构的翘曲程度仍会减少，且该电子元件21的表面分离应力会减少。因此，该第二胶体24b与该第一胶体24a能分散应力(较佳地，该第一胶体24a的材质与第二胶体24b的材质为不同)，以维持该散热体230中央与该承载件20之间的距离，故能避免该散热体230与结合层22之间发生脱层，因而不仅能提升导热效果，且能提升产品的信赖性。

上述实施例仅用以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改。因此本发明的权利保护范围，应如权利要求书所列。

Claims (15)

1.一种散热型封装结构，其特征为，该结构包括：

承载件；

电子元件，其设于该承载件上；

柱体，其设于该承载件上；以及

散热件，其设于该电子元件与该柱体上。

2.如权利要求1所述的散热型封装结构，其特征为，该散热件具有散热体与设于该散热体上的支撑脚，该散热体结合该柱体与该电子元件，且该支撑脚结合于该承载件上，使该柱体位于该电子元件与该支撑脚之间。

3.如权利要求1所述的散热型封装结构，其特征为，该结构还包括设于该承载件上且用以结合该散热件的第一胶体。

4.如权利要求3所述的散热型封装结构，其特征为，该结构还包括设于该承载件上的第二胶体，以令该散热件结合于该第一胶体及第二胶体上。

5.如权利要求4所述的散热型封装结构，其特征为，该第一胶体及该第二胶体相邻间隔设于该承载件上。

6.如权利要求4所述的散热型封装结构，其特征为，该第二胶体的材质不同于该第一胶体的材质。

7.如权利要求4所述的散热型封装结构，其特征为，该柱体的高度大于该第二胶体的高度。

8.如权利要求3所述的散热型封装结构，其特征为，该柱体的高度大于该第一胶体的高度。

9.如权利要求1所述的散热型封装结构，其特征为，该柱体位于该电子元件外围。

10.一种散热型封装结构，其特征为，该结构包括：

承载件；

电子元件，其设于该承载件上；

第一胶体，其设于该承载件上；

第二胶体，其设于该承载件上；以及

散热件，其设于该电子元件上并结合该第一胶体及/或该第二胶体。

11.如权利要求10所述的散热型封装结构，其特征为，该第一胶体及该第二胶体相邻间隔设于该承载件上。

12.如权利要求10所述的散热型封装结构，其特征为，该第二胶体的材质不同于该第一胶体的材质。

13.如权利要求10所述的散热型封装结构，其特征为，该散热件具有散热体与设于该散热体上的支撑脚，该散热体结合该电子元件，且该支撑脚结合该第一胶体及/或该第二胶体。

14.如权利要求1或10所述的散热型封装结构，其特征为，该承载件为封装基板或导线架。

15.如权利要求1或10所述的散热型封装结构，其特征为，该电子元件通过结合层结合该散热件。