CN106158785B - 散热型封装结构及其散热件 - Google Patents
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Abstract
一种散热型封装结构及其散热件，该散热型封装结构包括：承载件、设于该承载件上的电子元件、以结合层设于该电子元件上的散热件，该散热件具有支撑脚与支架，该支撑脚与该支架结合于该承载件上，且该支架位于该电子元件与该支撑脚之间，以提供支撑力而避免封装结构发生过大的翘曲。
Description
技术领域
本发明涉及一种封装结构，尤指一种散热型封装结构及其散热件。
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晶片需具有更高密度的电子元件(Electronic Components)及电子电路(ElectronicCircuits)，故半导体晶片在运作时将随之产生更大量的热能，且包覆该半导体晶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，则会造成半导体晶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)，且传统散热片藉由散热胶结合至晶片背面，以藉散热胶与散热片逸散出半导体晶片所产生的热量，通常以散热片的顶面外露出封装胶体或直接外露于大气中为佳，以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)，其设于半导体晶片背面与散热片之间，而为了提升TIM层与晶片背面之间的接着强度，需于晶片背面上覆金(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，现有半导体封装结构1的制法为先将一半导体晶片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)形成于该半导体晶片11的非作用面11b上，再将一散热件13以其顶片130藉由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藉由粘着层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)包覆该半导体晶片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，该半导体晶片11所产生的热能经由该非作用面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。
惟，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及其散热件，可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；结合层，其设于该电子元件上；以及散热件，其设于该结合层上，且该散热件具有散热体、设于该散热体上的支撑脚与设于该散热体上的至少一支架，该散热体接触该结合层，且该支撑脚与该支架结合于该承载件上，又该支架位于该电子元件与该支撑脚之间。
前述的散热型封装结构中，该承载件为封装基板或导线架。
前述的散热型封装结构中，该电子元件为主动元件、被动元件、封装元件或其三者的组合。
前述的散热型封装结构中，该结合层为导热介面材或导热胶。
前述的散热型封装结构中，该支架邻近于该电子元件的角落处。
本发明还提供一种散热件，包括：一种散热件，其包括：散热体；支撑脚，其设于该散热体上；以及至少一支架，其设于该散热体上，且该支架较该支撑脚邻近该散热体中央处。
前述的散热型封装结构及其散热件中，该散热体为散热片。
前述的散热型封装结构及其散热件中，该支架的高度与该支撑脚的高度相同或不相同。
前述的散热型封装结构及其散热件中，该支架为一体成型于该散热体上。
前述的散热型封装结构及其散热件中，该支架粘贴于该散热体上。
前述的散热型封装结构及其散热件中，该支架的材质不同于该散热体的材质。
前述的散热型封装结构及其散热件中，该支架的材质为不导热材料。
前述的散热型封装结构及其散热件中，该支架为L形柱体。
由上可知，本发明的散热型封装结构，主要藉由增设支架，使该支架相较于该支撑脚更靠近该电子元件周围，故相较于现有技术，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，该支架能提供支撑力以维持该散热体与该承载件之间的距离，因而能避免发生过大的翘曲程度，以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的脱层情况的示意图；
图2及图2’为本发明散热型封装结构的不同实施例的剖视示意图；以及
图3A至图3D为图2的支架的各种实施例的上视图。
符号说明
1,2 封装结构
10 封装基板
11 半导体晶片
11a,21a 作用面
11b,21b 非作用面
110,210 导电凸块
111,211 底胶
12 TIM层
12’ TIM层
13,23 散热件
130 顶片
131,231 支撑脚
14,24 粘着层
20 承载件
21 电子元件
22 结合层
230 散热体
232,232’ 支架
d 间隙
h1,h1’,h2 高度。
具体实施方式
以下藉由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，均仅用于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，并非用于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”及“一”等用语，也仅为便于叙述的明了，而非用于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以及一散热件23。
所述的承载件20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，该主动元件为例如半导体晶片，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、设于该基板上的晶片及包覆该晶片的封装层。
此外，该电子元件21具有相对的作用面21a及非作用面21b，且该电子元件21的作用面21a具有多个导电凸块210，而该电子元件21藉由该些导电凸块210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。
又，于其它实施例中，该电子元件21也可以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。
所述的散热件23设于该结合层22上，且该散热件23具有一散热体230、设于该散热体230下侧的多个支撑脚231与设于该散热体230下侧的多个支架232，该散热体230下侧接触该结合层22，且该支撑脚231与该支架232以粘着层24结合于该承载件20上，又于该承载件20上，该支架232位于该电子元件21与该支撑脚231之间。
于本实施例中，该散热体230为散热片，且该支架232较该支撑脚231邻近该散热体230中央处，使该支架232邻近于该电子元件21的角落处(如图3A至图3D)。
此外，该支架232的高度h1与该支撑脚231的高度h2相同。
于其它实施例中，该支架232的高度h1’与该支撑脚231的高度h2可不相同，即该支架232与该支撑脚231可利用不同厚度的粘着层24结合于该承载件20上。如图2’所示，该支架232’的高度h1’小于该支撑脚231的高度h2。该支架232’的高度也可大于该支撑脚231的高度h2。
又，该支架232与该支撑脚231以机械加工同时形成，也就是该支架232与该散热体230为一体成型。或者，可先以导热或不导热材料形成该支架232，再将该支架232粘贴于该散热体230下侧。因此，该支架232的材质可不同于该散热体230的材质。
另外，该支架232为各式形状的柱体，如图3A至图3D所示，较佳者为L形。
本发明的散热型封装结构2藉由该散热件23增设支架232，使该支架232相较于该支撑脚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，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37％，且该电子元件21的表面分离应力(surface peeling stress)减少23％。
因此，该支架232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。
上述实施例仅用于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 (11)
1.一种散热型封装结构，其特征为，该封装结构包括：
承载件；
电子元件，其设于该承载件上；
结合层，其设于该电子元件上；以及
散热件，其设于该结合层上，且该散热件具有散热体、设于该散热体上的支撑脚与设于该散热体上的至少一支架，其中，该散热体接触该结合层，该支架邻近于该电子元件的角落处，该支撑脚与该支架以单一粘着层结合于该承载件上，该支架位于该电子元件与该支撑脚之间，且该支架能提供结合力以维持该散热体中央与该承载件之间的距离。
2.如权利要求1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。
3.如权利要求1所述的散热型封装结构，其特征为，该电子元件为主动元件、被动元件、封装元件或其三者的组合。
4.如权利要求1所述的散热型封装结构，其特征为，该结合层为导热介面材或导热胶。
5.如权利要求1所述的散热型封装结构，其特征为，该散热体为散热片。
6.如权利要求1所述的散热型封装结构，其特征为，该支架的高度与该支撑脚的高度相同或不相同。
7.如权利要求1所述的散热型封装结构，其特征为，该支架为一体成型于该散热体上。
8.如权利要求1所述的散热型封装结构，其特征为，该支架粘贴于该散热体上。
9.如权利要求1所述的散热型封装结构，其特征为，该支架的材质不同于该散热体的材质。
10.如权利要求1所述的散热型封装结构，其特征为，该支架的材质为不导热材料。
11.如权利要求1所述的散热型封装结构，其特征为，该支架为L形柱体。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |