CN1622319A - 晶片散热元件 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种晶片散热元件，以应用至一晶片上。晶片散热元件具有一顶钣与侧壁，顶钣弯折且延伸连接侧壁，顶钣具有一凹陷板部以接触晶片。

Description

说明书 晶片散热元件

技术领域

本发明有关于一种晶片散热元件，特别是有关于应用一凹陷板部的晶片散热元件。

背景技术

一般于晶片封装组件内的散热片与晶片表面，会隔着模压树脂(Epoxy MoldingCompound，EMC)，以利用模压树脂保护各个连接于晶片与基底间的线路，以防止短路。然而，因为模压树脂的散热特性不佳，所以发热源所散出的热并无法透过模压树脂的作用而适当地发散出去，继而使晶片封装组件的可靠度容易缩短。

如图1A所示，已知的晶片封装组件11结构是应用至一晶片18上。晶片散热元件11具有一顶钣13、侧壁15与底钣17。顶钣13弯折且延伸连接侧壁15，而侧壁15弯折且延伸连接底钣17。底钣17接触且固定于基底19之上。晶片18则与基底19之间电性连接，并利用在基底19之上的适当区域形成模压树脂191而保护晶片散热元件11，同时保护晶片18与基底19之间，用以使两者电性连接之线路(未图示)，防止短路的情形发生。

另外如图所示，若在封装制程结束时，在模压树脂191之中存在有气孔193(void或是air-trap)的包封问题，则易使晶片封装组件的品质大受影响。

在封装过程中可能产生气孔193的原因大概有以下几项1、在封装的过程中，熔融的模压树脂191将室内空气夹带进入晶片散热元件11之中，却无法排出，以致在内部形成气孔193；2、模压树脂191本身所含的水汽及挥发成份，会在封装时的加热过程中蒸发，使其遗留下气孔193；3、在充填的过程里，由于上下流动阻力的差异，致使因流动而产生″部份领先-部份落后″的现象(lead-lag flow)，致使模压树脂191领先部份与落后部份间的空气为领先部份所包覆、堵塞，而形成气孔193。

亦即如图1B的填充制程所示，当模压树脂191由孔洞151流入时，会依灌入时间的不同，而产生不同的模流范围R。当模压树脂191在一开始进入孔洞151，而未接触到晶片18之前，模流范围R系为一平均的分布，而当模压树脂191接触到晶片18之后，接触到晶片18的模压树脂191将会开始产生至少两种不同的流速，而使原本平均分布的模流范围R开始产生变化，而如模流范围R’般开始有流速不变的部份以及流速较慢的部份。由于晶片18上方的模压树脂191流速较慢，而产生如模流范围R’般部份凹陷的情形。所以在持续灌入模压树脂191，并使之从部份的孔洞151中流出时，流速较快的模流范围R’将会超越流速较慢的模流范围R’，而形成气孔193。

在模压树脂191内部所产生气孔193，会对晶片封装组件的品质及可靠性(reliability)造成相当的影响。且在测试或运作过程中，会因温度的升高，使气孔193受热膨胀而使压力升高。高压的气体有时会破坏模压树脂191，而使此电子元件的晶片封装组件产生故障，此即所谓的爆米花现象(popcorn)。此外，气孔193甚至可能含有水汽，这些水汽内所含的游离离子会对晶片18造成腐蚀，降低产品寿命。又因气孔193的存在亦会对整个模压树脂191的机械强度及散热性质造成影响，所以，在进行封装时，须注意到如何去避免及排除造成气孔193的可能。然而，虽然已知有以降低模压树脂191灌入速度的方法，而减少产生气孔193的机率，但却会影响到整体的充填制程时间。

故如上所述，如何有效地防止因包封问题而产生的气孔，以及增快晶片封装组件的散热效率，已成为一需改进的重点。

发明内容

鉴于以上所述已知技术的缺点，本发明的一目的乃为提供一晶片散热元件，以应用至一晶片封装组件，藉由热传导效率良好的凹陷板部，增加晶片封装组件的整体散热效率，以及增加其散热面积。

本发明的又一目的为提供一晶片散热元件，以应用至一晶片封装组件，藉由形成一凹陷板部解决包封问题，防止因气体膨胀而产生的损坏情形。

本发明的另一目的为提供一晶片散热元件，以应用至一晶片封装组件，藉由形成一凹陷板部解决包封问题的同时，维持整体晶片封装组件的机械强度，以确保晶片封装组件的寿命及其可靠度。

本发明的再一目的为提供一晶片散热元件，以应用至一晶片封装组件，藉由形成一凹陷板部，增快封装制程的速度、减少充填材料的装填时间。

本发明的再一目的为提供一晶片散热元件，以应用至一晶片封装组件，藉由形成一凹陷板部而减少充填材料的用量与成本。

本发明的再一目的为提供一晶片散热元件，以应用至一晶片封装组件，藉由形成一凹陷板部，并以原本需进行回收处理且具有良好热传导性质的材料作为本发明中晶片散热元件的一结构，而增进回收材质的再应用率。

本发明提供一种晶片散热元件，其具有一顶钣与侧壁，顶钣弯折且延伸连接侧壁，顶钣具有一凹陷板部。将之应用至一晶片封装组件，使凹陷板部接触至一晶片，以达到增加散热效率、增加散热面积、解决包封问题以防止因气体膨胀而产生的损坏情形并维持整体晶片封装组件的机械强度，继而确保晶片封装组件的寿命及其可靠度，而且更可增快封装制程的速度、减少充填材料的装填时间、减少充填材料的用量与成本并增进回收材质的再应用率。

为进一步说明本发明的上述目的、结构特点和效果，以下将结合附图对本发明进行详细的描述。

附图说明

图1A显示了已知晶片封装组件的结构；

图1B显示的已知的充填制程示意图；

图2显示了本发明晶片散热元件的第一实施例；

图3显示了应用本发明第一实施例的晶片封装组件；

图4显示了应用本发明第二实施例的晶片封装组件；

图5显示了应用本发明第三实施例的晶片封装组件；以及

图6显示了本发明的充填制程示意图。

具体实施方式

本发明主要为一晶片散热元件，将于以下详述。本发明实施例乃以解决先前技术所述的问题为主，但本发明所具的专利范围，并不以下述的图形与实施例的描述为限，而应以所申请的专利范围与精神为准。

本发明的晶片散热元件21的第一实施例如图2所示，具有一顶钣23、侧壁25与底钣27。顶钣23弯折且延伸连接侧壁25，而侧壁25弯折且延伸连接底钣27。顶钣23具有一凹陷板部235。

如图3所示，晶片散热元件21应用于一晶片33之上，透过凹陷板部235接触并固着于部份的晶片33上，而底钣27则固着于基底35之上。并以一充填材料291灌入晶片散热元件21之中以及基底35之上，以保护用以电性连接晶片31与基底35间的线路(未图示)，并防止晶片散热元件21受到外力的撞击或不良影响。

由于凹陷板部235接触到晶片33，所以当晶片33开始运作时，晶片33所产生的热能，将直接藉由热传导性质良好的凹陷板部235外露的表面将热量散出，以及藉由传导至晶片散热元件21的顶钣23或是其他外露的部份，而散出热量。而固着凹陷板部235与晶片33间的众多固着方式中的一种，系以一胶状物，如具有高热传导系数的之传导胶作为其间的接着剂；或是仅使凹陷板部235紧密接触至晶片33，亦可达到加强散热效率的目的。

以本实施例的结构与已知的结构相较后，可清楚地了解本发明的结构所具的散热效能较已知的结构良好许多。由于已知的结构仅能透过热传导效率不佳的模压树脂191将晶片18上因操作而产生的大量热能传导至散热效能较好的晶片散热元件11，才利用其顶钣13散热。所以即使已知的结构的顶钣13的散热效能很好，亦将因模压树树脂191而降低其散热效率。故当直接以散热效率优于模压树脂191的凹陷板部235接触晶片33，使之直接吸收晶片33的热能，或是作为晶片33与晶片散热元件21其他部份的传导物质时，将大大地增快整体晶片封装组件的散热效率，继而确保晶片封装组件的运作不会因屯积过多的热能而影响其运作品质。除此之外，因凹陷板部235的存在，晶片散热元件21的整体散热面积将增加许多，使得散热的效率加快更多。

又如本发明第二实施例的图4所示，晶片散热元件21的底钣27具有多个凹陷处271。而凹陷板部235更包含一接触块2355，接触块2355固着于凹陷板部235与晶片33之间，晶片33固着于接触块2355与基底35之间。接触块2355的材质可为硅晶片、铝、铜或其他种具有良好热传导性质的金属或其他物质，所以当晶片33开始运作时，晶片33所产生的热能将直接藉由热传导性质良好的接触块2355传导至晶片散热元件21的凹陷板部235之上。尔后，再藉由凹陷板部235外露的表面将热量散出，以及藉由传导至晶片散热元件21的顶钣23或是其他外露的部份，而散出热量。而固着晶片散热元件21与接触块2355，以及接触块2355与晶片33间的众多固着方式中的一种，系以一胶状物，如具有高热传导系数之传导胶作为其间的接着剂。

而且，又因接触块2355的材质的适用范围并无太大限制，所以，若接触块2355的材料，是使用热传导性质颇为良好且原先需要透过回收才可再加以应用的材料(如结构成长得不够良好的硅晶片)，亦可因将的应用至此接触块2355的用途上，而藉由不需另外进行繁杂的回收制程，相对地增进需回收材质的再应用率。

又如本发明第三实施例的图5所示，其图示有多个孔洞251，以供充填材料291(如模压树脂或其他有类似功效的材料)灌入晶片散热元件21之中。凹陷板部235的面积与晶片33的面积同样大小，以更全面性地将晶片33的热能吸收。因凹陷板部235与晶片33的接触面积较本发明第一实施例为大，如此，将使来自晶片33的热能更均匀且更快速地由晶片散热元件21的凹陷板部235、顶钣23与外露的表面散热出去。

另外，如图6所示，当充填材料291由孔洞251流入时，会依灌入时间的不同，而产生不同的模流范围R。当充填材料291开始进入孔洞251，而未接触到晶片33与凹陷板部235之前，模流范围R为一平均的分布，而当充填材料291接触到晶片33之后，即如已知的结构一般，接触到晶片33的充填材料291将会因在晶片33上方的流速较慢，而产生如模流范围R’般部份凹陷的情形。然而，与已知结构不同之处，则是模流范围R’在本发明的结构中会遇到凹陷板部235；所以如模流范围R’流速较慢的部份，会因凹陷板部235的作用而使模流范围R恢复相同的流速，继而如图6中所示，持续灌入充填材料291，直至充填材料291陆续由各个孔洞251流出，并填满晶片散热元件21的内部，才停止灌入充填材料291。另外，凹陷板部235的形状可如图中所示般为圆形，但却不仅限定于此种形状，即其亦可如晶片33般为一方形或是其他形状。

透过本发明凹陷板部的作用，可减少充填材料的用量，甚至减少充填时间。举例而言，若已知结构中约需12秒才可完成整体晶片封装组件的封装制程，在使用已知解决包封问题的方式处理后(如降低填充速度)，可能使时间增加为1.5倍或更久。亦即，将本发明的晶片散热元件应用至晶片封装组件上时，除了不必花费解决包封问题的时间及其制程与成本外，更可因凹陷板部的存在使晶片散热元件内可充填充填材料的容量减少，继而减少充填材料的用量，而进一步缩短灌入充填材料的制程时间，增进整体制程的效率。且藉由减少气孔的存在而增强整体晶片封装组件的机械强度，以确保晶片封装组件的寿命及其可靠度。而且又可增加散热面积、产生良好的散热效能以及增进回收材质的再应用率。

Claims (10)

1.一种晶片散热元件，包含：

一顶钣，具有一凹陷板部；以及

一侧壁，该顶钣弯折且延伸连接该侧壁。

2、如权利要求1所述的晶片散热元件，其特征在于，还包含一底钣弯折且延伸连接该侧壁。

3、如权利要求1所述的晶片散热元件，其特征在于，上述的凹陷板部的形状为圆形。

4、如权利要求1所述的晶片散热元件，其特征在于，上述的凹陷板部的形状为方形。

5、如权利要求1所述的晶片散热元件，其特征在于，上述的凹陷板部接触一晶片。

6、如权利要求5所述的晶片封装组件，其特征在于，上述的凹陷板部接触于全部的该晶片。

7、如权利要求1所述的晶片散热元件，其特征在于，上述的凹陷板部还包含一接触块。

8、如权利要求7所述的晶片散热元件，其特征在于，上述的接触块接触一晶片。

9、如权利要求7所述的晶片散热元件，其特征在于，上述的接触块的形状为方形。

10、如权利要求7所述的晶片散热元件，其特征在于，上述的接触块的形状为圆形。

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