CN217507302U - 半导体封装装置 - Google Patents

Abstract

本公开涉及半导体封装装置。该半导体封装装置包括：第一元件，包括一背表面；至少两个导热件，设置在背表面上并突出于背表面，每个导热件包括一上表面，至少两个导热件的上表面平齐；第二元件，设置在至少两个导热件的上表面。该半导体封装装置有利于提高导热件高度的一致性，使得第二元件(例如散热件)接近水平状态，从而减小半导体封装装置的整体厚度。

Description

半导体封装装置

技术领域

本公开涉及半导体封装技术领域，具体涉及半导体封装装置。

背景技术

目前BGA(Ball Grid Array，球状矩阵排列)或DSM(Double Side Molding，双面模封)的原始结构中，散热件(Heat Sink)通常是在芯片表面上的涂布(Coating)热界面材料(Thermal Interface Material，TIM)后设置在芯片上，因此芯片运行所产生的热量会通过热界面材料传递至散热件，进而传递至外界。

然而，热界面材料的涂布借由点胶制程调控，散热件可能受到热界面材料均匀度的影响出现倾斜，导致后续产品的整体厚度增大。此外，若将散热件与芯片通过焊料连接，不同位置焊料的量可能存在差异，同样会导致散热件出现倾斜。

因此，有必要提出一种新的技术方案以解决上述至少一个技术问题。

实用新型内容

本公开提供了一种半导体封装装置。

第一方面，本公开提供的半导体封装装置包括：

第一元件，包括一背表面；

至少两个导热件，设置在所述背表面上并突出于所述背表面，每个所述导热件包括一上表面，所述至少两个导热件的上表面平齐；

第二元件，设置在所述至少两个导热件的上表面。

在一些可选的实施方式中，所述半导体封装装置还包括：

模塑材，包覆所述导热件，所述模塑材的第一表面与所述至少两个导热件的上表面平齐。

在一些可选的实施方式中，所述第二元件为散热件。

在一些可选的实施方式中，所述导热件的上表面为平面。

在一些可选的实施方式中，所述模塑材延伸至相邻两个所述导热件之间。

在一些可选的实施方式中，所述模塑材包括填充材，部分所述填充材包括切口面，所述切口面与所述至少两个导热件的上表面平齐。

在一些可选的实施方式中，所述切口面接触所述第二元件。

在一些可选的实施方式中，所述导热件为可回流材料。

在一些可选的实施方式中，所述导热件与所述第二元件之间包括金属间化合物。

在一些可选的实施方式中，所述第一元件包括与所述背表面相对的主动面，所述主动面设置有导电件，所述导电件与外部电路电连接，所述导电件和所述导热件的材料相同。

第二方面，本公开提供的半导体封装装置包括：

第一元件，包括一背表面；

至少两个导热件，设置在所述背表面上并突出于所述背表面，每个所述导热件包括一上表面，所述至少两个导热件的上表面平齐，所述至少两个导热件的上表面包括切面。

在一些可选的实施方式中，所述至少两个导热件的切面用于连接散热件。

在一些可选的实施方式中，所述半导体封装装置还包括：

模塑材，包覆所述导热件，所述模塑材的第一表面与所述至少两个导热件的上表面平齐。

在一些可选的实施方式中，所述第一元件包括与所述背表面相对的主动面，所述主动面设置有导电件，所述导电件与外部电路电连接，所述导电件和所述导热件的材料相同。

在本公开提供的半导体封装装置中，至少两个导热件的上表面平齐，其可以通过先模塑再研磨的方式形成，有利于提高导热件高度的一致性，使得第二元件(例如散热件)接近水平状态，从而减小半导体封装装置的整体厚度。

附图说明

通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本公开的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1A和图1B为现有技术中半导体封装装置的示意图；

图2和图3为根据本公开实施例的半导体封装装置的第一示意图和第二示意图；

图4-图8为根据本公开实施例的半导体封装装置的制造过程的示意图；

图9-图13为根据本公开实施例的半导体封装装置的第三示意图至第七示意图。

符号说明：

11、基板；12、芯片；13、热界面材料；14、散热件；15、尖端；16、拾取装置；17、焊球；100、第一元件；110、第一导电垫；200、第二元件；220、第二导电垫；300、导热件；400、模塑材；500、导电件；600、第三元件。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对说明本公开的具体实施方式，通过本说明书记载的内容本领域技术人员可以轻易了解本公开所解决的技术问题以及所产生的技术效果。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关实用新型，而非对该实用新型的限定。另外，为了便于描述，附图中仅示出了与有关实用新型相关的部分。

需要说明的是，说明书附图中所绘示的结构、比例、大小等，仅用于配合说明书所记载的内容，以供本领域技术人员的了解与阅读，并非用以限定本公开可实施的限定条件，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，在不影响本公开所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本公开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”、“第一”、“第二”及“一”等用语，也仅为便于叙述的明了，而非用以限定本公开可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当也视为本公开可实施的范畴。

还需要说明的是，本公开的实施例对应的纵向截面可以为对应前视图方向截面，横向截面可以为对应右视图方向截面，而水平截面可以为对应上视图方向截面。

应容易理解，本公开中的“在...上”、“在...之上”和“在...上面”的含义应该以最广义的方式解释，使得“在...上”不仅意味着“直接在某物上”，而且还意味着包括存在两者之间的中间部件或层的“在某物上”。

此外，为了便于描述，本公开中可能使用诸如“在...下面”、“在...之下”、“下部”、“在...之上”、“上部”等空间相对术语来描述一个元件或部件与附图中所示的另一元件或部件的关系。除了在图中描述的方位之外，空间相对术语还意图涵盖装置在使用或操作中的不同方位。设备可以以其他方式定向(旋转90°或以其他定向)，并且在本公开中使用的空间相对描述语可以被同样地相应地解释。

另外，在不冲突的情况下，本公开中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本公开。

图1A和图1B为现有技术中半导体封装装置的示意图。图1A示出了利用热界面材料13连接芯片12和散热件14的方式。图1B示出了利用焊球17连接芯片12和散热件14的方式。

如图1A所示，芯片12设置在基板11上，其上表面涂布有热界面材料13。拾取装置16的尖端15吸附散热件14并将其转移至芯片12上方，再将其下压(如图中箭头所示)直至散热件14与热界面材料13接触，从而完成芯片12与散热件14的连接。在该方式中，热界面材料13的涂布借由点胶制程调控，其厚度的均匀性受到限制。如果热界面材料13的厚度不均匀，设置在其上的散热件14会出现倾斜，从而导致半导体封装装置的整体厚度增大。

如图1B所示，芯片12设置在基板11上，其上表面设置有焊球17。散热件14与芯片12通过焊球17连接。在实际作业中，每个焊球17所含的焊锡量会存在差异，在回流焊(Reflow)时不同位置的焊球17的高度会存在差异，使得上方的散热件14出现倾斜，从而导致半导体封装装置的整体厚度增大。

图2为根据本公开实施例的半导体封装装置的第一示意图，其示出了半导体封装装置的纵向截面。

如图2所示，该半导体封装装置包括第一元件100、第二元件200和第三元件600。第一元件100例如是芯片，第二元件200例如是散热件，第三元件600例如是基板。

第一元件100设置在第三元件600的上表面。第一元件100的下表面为主动面，设置有导电件500并且用于传输信号。第一元件100和第三元件600通过导电件500电连接。第一元件100的上表面为背表面。

至少两个导热件300设置在第一元件100的背表面上并突出于第一元件100的背表面。每个导热件300包括一上表面，各个导热件300的上表面平齐。第二元件200设置在至少两个导热件300的上表面。

由于各个导热件300的上表面平齐，因此第二元件200大致保持水平。相对于第二元件200倾斜的情形，该半导体封装装置没有某一边翘起的情况，因此具有更小的整体厚度。

第一元件100的背表面设置有第一导电垫110，导热件300与第一导电垫110连接。第一导电垫110可以是第一元件100的原本结构，例如是第一元件100的重布线结构中的导电垫。第一导电垫110还可以是第一元件100之外的结构，例如通过刷铜膏等方式形成。其中，刷铜膏方式相对于制作重布线结构具有较低的制造成本。

该半导体封装装置还包括模塑材400，该模塑材400包覆第一元件100，对第一元件100起到保护作用。此外，模塑材400延伸至相邻两个导热件300之间，这一特点是由本公开实施例的制程所形成的，具体将在下文进行描述。

模塑材400延伸至相邻两个导热件300之间，能够利用模塑材400增大导热件300的强度，防止第一元件100和第二元件200的接合面断裂。

模塑材400包括填充材(未示出)，部分填充材包括切口面，切口面与至少两个导热件300的上表面平齐并且接触第二元件200。这一特点是由本公开实施例的制程所形成的，具体将在下文进行描述。

在一些实施方式中，导热件300为可回流材料，例如焊料(Solder)。

在一些实施方式中，导热件300与第二元件200通过回流焊(Reflow)工艺形成连接，导热件300因在回流焊工艺中加热至熔点故与第二元件200之间存在金属间化合物(Intermetallic Compound，IMC)。

在一些实施方式中，导电件500和导热件300的材料相同，例如均为焊料。

图2中的半导体封装装置为单侧封装(Single Side Molding)产品。容易理解，本公开实施例中第一元件100与第二元件200的连接方式也可应用于双侧封装(Double SideMolding)产品。

图3示出了图2中半导体封装装置的一种变形。在图2中，第二元件200为散热件。而在图3中，第二元件200为芯片或者线路结构。

如图3所示，第二元件200具有第二导电垫220，导热件300将第一导电垫110和第二导电垫220连接，导热件300可同时用于导电和导热。

图4-图8为根据本公开实施例的半导体封装装置的制造过程的示意图。该制造过程包括以下步骤：

第一步，如图4所示，将第一元件100与第三元件600通过导电件500连接，其中，第一元件100的上表面具有第一导电垫110。

第二步，如图5所示，在第一导电垫110上设置导热件300，其中，导热件300与第一导电垫110一一对应。

第三步，如图6所示，在第三元件600上方进行模塑以形成模塑材400，其中，模塑材400包覆第一元件100以及导热件300。

第四步，如图7所示，从模塑材400的上方进行研磨，直至去除导热件300的一部分，形成平齐的上表面。研磨后的上表面可参见图13，其中模塑材400和导热件300的上表面均为平面，并且导热件300或模塑材400的上表面可见研磨痕迹，相较之下导热件300的研磨痕迹较为明显。

第五步，如图8所示，通过加热使导热件300成熔融成球，从而得到大小和高度等基本一致的多个导热件300。

在此基础上，将第二元件200(参见图2或图3)设置在第一元件100上，能够使第二元件200大致保持水平，防止第二元件200倾斜，从而降低半导体封装装置的整体厚度。

在上述制程中，模塑材400包覆导热件300，能够对导热件300起到保护作用，避免导热件300在研磨时受到损坏。相应地，在最终的半导体封装装置中，模塑材400延伸至相邻两个导热件300之间。

在上述制程中，研磨操作能够将导热件300研磨至同一水平面，从而使各个导热件300的材料量控制在较小差距内，提高导热件300的均匀性，使焊接后的第二元件200(参见图2或图3)接近水平状态。此外，研磨操作可以使导热件300具有较小的材料量，减小第一元件100和第二元件200(参见图2或图3)的间距，有效降低半导体封装装置的整体厚度。

在研磨步骤中，模塑材400的部分填充材会出现切口面(未示出)，该切口面与至少两个导热件300的上表面平齐，并且在最终的半导体封装装置中会接触第二元件200(参见图2或图3)。

在研磨量不足(例如研磨掉的部分不足导热件300的一半)时，可以利用激光(Laser)钻孔的方式来补救，将导热件300上方的开孔直径扩大至导热件300的直径，以便导热件300能够熔融成球。

图9是图2中半导体封装装置的另一种变形，其中省略了第二元件200(参见图2)。在图2中，导热件300为横向尺寸较小的单元，其数目为多个。在图9中，导热件300为横向尺寸较大的单元，其数目为一个。

图10-图12示出了图9中导热件300的不同的俯视结构。如图9所示，导热件300为直线形并且多个导热件300平行排布。如图10所示，导热件300为闭合矩形，并且多个导热件300依次嵌套。如图11所示，导热件300为一个连续的弯折曲线。

较大尺寸的导热件300能够增大第一元件100和第二元件200之间的导热面积，有利于提升散热效果。

本实施例还提供另一种半导体封装装置，图7示出了该半导体封装装置的纵向截面。

如图7所示，该半导体封装装置包括第一元件100和至少两个导热件300。

第一元件100包括一背表面。

至少两个导热件300设置在背表面上并突出于背表面，每个导热件300包括一上表面，至少两个导热件300的上表面平齐，至少两个导热件300的上表面包括切面。

至少两个导热件300的切面用于连接散热件。

该半导体封装装置还包括模塑材400。模塑材400包覆导热件300。模塑材400的第一表面与至少两个导热件300的上表面平齐。

第一元件100包括与背表面相对的主动面，主动面设置有导电件500，导电件500与外部电路电连接，导电件500和导热件300的材料相同。

该半导体封装装置可视为前一实施例中半导体封装装置制造过程的中间结构，具体细节和技术效果可参见前文描述，这里不再赘述。

尽管已参考本公开的特定实施例描述并说明本公开，但这些描述和说明并不限制本公开。所属领域的技术人员可清楚地理解，可进行各种改变，且可在实施例内替代等效元件而不脱离如由所附权利要求书限定的本公开的真实精神和范围。图示可能未必按比例绘制。归因于制造过程中的变量等等，本公开中的技术再现与实际设备之间可能存在区别。可存在未特定说明的本公开的其它实施例。应将说明书和图式视为说明性的，而非限制性的。可作出修改，以使特定情况、材料、物质组成、方法或过程适应于本公开的目标、精神以及范围。所有此些修改都落入在此所附权利要求书的范围内。虽然已参考按特定次序执行的特定操作描述本公开中所公开的方法，但应理解，可在不脱离本公开的教示的情况下组合、细分或重新排序这些操作以形成等效方法。因此，除非本公开中特别指示，否则操作的次序和分组并不限制本公开。

Claims (13)

1.一种半导体封装装置，其特征在于，包括：

第一元件，包括一背表面；

至少两个导热件，设置在所述背表面上并突出于所述背表面，每个所述导热件包括一上表面，所述至少两个导热件的上表面平齐；

第二元件，设置在所述至少两个导热件的上表面，所述第二元件为散热件。

2.根据权利要求1所述的半导体封装装置，其特征在于，还包括：

模塑材，包覆所述导热件，所述模塑材的第一表面与所述至少两个导热件的上表面平齐。

3.根据权利要求1所述的半导体封装装置，其特征在于，所述导热件的上表面为平面。

4.根据权利要求2所述的半导体封装装置，其特征在于，所述模塑材延伸至相邻两个所述导热件之间。

5.根据权利要求2所述的半导体封装装置，其特征在于，所述模塑材包括填充材，部分所述填充材包括切口面，所述切口面与所述至少两个导热件的上表面平齐。

6.根据权利要求5所述的半导体封装装置，其特征在于，所述切口面接触所述第二元件。

7.根据权利要求1所述的半导体封装装置，其特征在于，所述导热件为可回流材料。

8.根据权利要求7所述的半导体封装装置，其特征在于，所述导热件与所述第二元件之间包括金属间化合物。

9.根据权利要求7所述的半导体封装装置，其特征在于，所述第一元件包括与所述背表面相对的主动面，所述主动面设置有导电件，所述导电件与外部电路电连接，所述导电件和所述导热件的材料相同。

10.一种半导体封装装置，其特征在于，包括：

第一元件，包括一背表面；

至少两个导热件，设置在所述背表面上并突出于所述背表面，每个所述导热件包括一上表面，所述至少两个导热件的上表面平齐，所述至少两个导热件的上表面包括切面。

11.根据权利要求10所述的半导体封装装置，其特征在于，所述至少两个导热件的切面用于连接散热件。

12.根据权利要求10所述的半导体封装装置，其特征在于，还包括：

模塑材，包覆所述导热件，所述模塑材的第一表面与所述至少两个导热件的上表面平齐。

13.根据权利要求10所述的半导体封装装置，其特征在于，所述第一元件包括与所述背表面相对的主动面，所述主动面设置有导电件，所述导电件与外部电路电连接，所述导电件和所述导热件的材料相同。

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