TW200527627A - Chip package structure - Google Patents

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200527627 五、發明說明（1) 發明所屬之技術領垃 本發明是有關於一種晶片封裝結構（Chip package structure)，且特別是有關於一種打線接合（Wire bond i ng )晶片封裝結構。 先前技術 隨著積體電路（Integrated Circuit，1C)製程技術的 而度發展，1C晶片之内部電路的積集度（integrafi〇n)不 斷地向上攀升，因而大幅地增加丨c晶片之内部電路的電晶 體數目’並逐漸地縮小I C晶片之内部電路的導線截面積。 因此，I C晶片在運作時，I c晶片之内部電路將產生大量的 $此:因，導致I C晶片之本身的溫度不斷地升高。值得注 ，的是’當1C晶片之本身的溫度一旦超出正常的工作溫度 範圍時，I C晶片之内部電路可能會發生運算錯誤、暫時性 地失效或永久性地損壞等情況。因此，IC封裝（package) 除了必須提供I C晶片之訊號向外連接的媒介以外，更必須 提f適當的保護作用及良好的散熱效能，使得正在運作之 I C =片其本身的脈度可以獲得適當的控制，以避免超出其 正常的工作溫度範圍。 立f參考圖1 ，其繪示習知之一種晶片封裝結構的剖面 ==圖二就打線接合（W/B)型態之晶片封裝結構1〇〇而言， 扁結構1〇()主要係由一承載器（。^心）110、一晶 :多條導線1 5 0及一封膠丨6 〇所構成。首先，承載器 八一承載表面112及多個接合墊114，而這些接合墊 1 1 4均配置於承載裔1 1 〇之承載表面1 1 2。此外，晶片1 2 〇具
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五、發明說明（2) 有一主動表面122及對靡夕 卜 背面1 24並經由一膠料^—为面1 24 ，且晶片1 2 0係以其 表面112。晶片丨20更且而貼附至承載器110之承載 撕客私曰士 /、有夕個金屬墊（metal pad)126 ，其 配置於^ 120之主動表面 別電性連接這些金屬墊J ? R 4 L 一等綠i bu臾彳刀 114之一，而封膠16〇則26甚之一至其所對應之這些接合塾 這些導線150。另外，曰%盖/曰曰片I20及接合墊114，並包覆 τ, , 7 π 皮眭而丨从姑，日日片封裝結構1 〇 〇例如更包括多個焊 球m，其陣列地排列於承載器11〇之遠離晶片12〇的表 面。 清同樣參，圖1，封膠1 6 0於晶片1 2 0上方各位置之厚 度通常保持一定’也就是說封膠16〇之上表面通常為一平 坦面。一般晶片1 2 0之上層係金屬内連線結構，其係由多 個導體層與多個介電層交互堆疊所形成。而且，由於晶片 120 與封膠160 之熱 ％脹係數（c〇efficient 〇f Thermal
Expansion, CTE)的差異，導致晶片12〇在周緣部分極易發 生應力集中的現象。因此，當晶片封裝結構1 〇 〇之溫度隨 工作時間而不斷上升，或是在接受熱應力（thermal s t r e s s )測試，例如溫度循環測試（T e m p e r a t u r e C y c 1 e Test，TCT)或熱衝擊測試（Thermal Shock Test，TST) 時，即會在晶片1 2 0之周緣產生應力集中的現象。當導體 層與介電層間熱膨脹係數的差異所引起之應力大小，超過 晶片120上層之導體層與介電層的黏著力時，即會使得導 體層與介電層產生剝離，導致晶片1 2 0之金屬内連線受到 破壞，進而導致晶片1 2 0之功能失效。
12585twf.ptd 第9頁 200527627 五、發明說明（3) 值得注意 技術的出現， 氧化矽之搭配 統的鋁與二氧 間的黏著力較 層間產生剝離 的差異所引起 題。 發明内容 因此，本 其適於降低導 應力，並且提 基於上述 由一 承載 之承 主動 央區 凹槽 中央 具有 方。 提高 承載器、 表面。晶 載表面上 表面具有 。封膠係 ，凹槽係 區上方。 基於上述 一凹槽， 因此，當 時，封膠 發明的目的就是 體層與介電層之 高晶片封裝結構 目的，本發明提 至少一晶片及一 片係以打線接合 。晶片具有一主 一中央區及一金 覆蓋晶片與承載 相對凹陷於封膠 的是，隨著應用於製作半導體晶片之銅製程 導體層及介電層之材質已經由傳統的鋁與二 ，改變為銅與有機材料之搭配。但是，與傳 化矽間的黏著力相較，銅與有機材料介電層 低，因此更容易在銅導體層與有機材料介電 。因此，如何解決晶片與封膠之熱膨脹係數 之晶片邊緣的破壞，已成為重要的研究課 在提供一種晶片封裝結構， 熱膨脹係數的差異所引起之 之散熱效率。 出一種晶片封裝結構，其係 封膠所構成。承載器具有一 技術電性連接配置於承載器 動表面及對應之一背面，而 屬墊區，金屬墊區係環繞中 器之承載表面且具有至少一 之遠離晶片的表面，且位於 ，本發明之晶片封裝結構主要是將封膠設計 凹槽係大致位於晶片之主動表面的中央區上 晶片封裝結構之溫度隨工作時間增加而不斷 之厚度差異將可顯著地降低晶片周緣所產生
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五 '發明說明（4) 應力集甲的程度’以避免晶片之表層受到應力而破壞，故 可有效改善晶片封裝結構之信賴性及使用壽命。同時，由 於凹槽處之封膠厚度較薄’這亦可提高晶片封裝結構之散 熱效率。 為讓本發明之上述和其他目的、特徵、和優點能更明 顯易懂’下文特舉數個實施例，並配合所附圖式， 說明如下。 實施方式 請參考圖2，其繪示本發明第一實施例之晶片封裝结 構的剖面示意圖。晶片封裝結構2 0 0主要包括承載器21〇、 晶片2 20、多條導線2 5 0及封膠2 60。承載器2 1〇 ,例如為基 板（substrate)或導線架（leadframe)等，本實施例之承載 器210係為基板。承載器210具有一承載表面212及多個接 合墊214，而這些接合墊214均配置於承載器210之承載表 面 212 。 此外，晶片2 2 0具有一主動表面2 2 2及對應之一背面 2 2 4，且晶片2 2 0係以其背面2 2 4並例如經由一膠料層2 4 2， 而貼附至承載器2 1 0之承載表面2 1 2，其中膠料層2 4 2之材 貝例如為環氧樹脂（epoxy resin)。主動表面222具有一中 央區A1及一金屬墊區A2，金屬墊區A2係環繞中央區A1。而 且’晶片220更具有多個金屬墊226，其配置於晶片220之 主動表面222的金屬墊區A2。 另外，這些導線2 5 0係分別電性連接這些金屬墊2 2 6之 一至其所對應之這些接合墊2丨4之一，而封膠2 6 〇係覆蓋晶
12585twf.ptd 第11頁 200527627 五、發明說明（5) 片220與接合墊226且包覆這些導線250，封膠260具有一凹 槽262，其相對凹陷於封膠260之遠離晶片220的表面，且 凹槽262係位於晶片220之主動表面222的中央區A1上方。 在本實施例中，部分位於主動表面222之中央區A1上 的封膠260具有一第一厚度H1 ，而部分位於主動表面222之 金屬墊區A2上的封膠260具有一第二厚度H2，且第一厚度 Η 1係小於第二厚度Η 2。換言之，晶片2 2 0上方之封膠2 6 0應 以至少包覆導線2 50為主，其餘晶片2 2 0上方之封膠2 6 0則 可減少其厚度。 承上所述，由於主動表面222之中央區Α1上的封膠260 具有較薄的厚度，所以由封膠2 6 0與晶片2 2 0之熱膨脹係數 的差異所引起之熱應力可大幅降低。在以電腦進行模擬之 分析結果中，可發現最大熱應力大約下降了 5. 6%，而在晶 片220之邊緣處的熱應力更下降了約14.2%。同樣因為主動 表面2 2 2上的封膠2 6 0具有較薄的厚度，因此可大幅縮短晶 片2 2 0之熱量散出時所需經過之距離，進而提高晶片封裝 結構2 0 0之散熱效率。 擧 在本實施例中，晶片封裝結構2 0 0例如更包括多個接 點2 7 0，其陣列地排列於承載器2 1 0之遠離晶片2 2 0的表 面，以提供晶片封裝結構2 0 0後續電性連接至其他裝置之 途徑。另外，此處之接點2 7 0係以焊球為例，但亦可能是 接腳或其他形式之接點。 請參考圖3，其繪示本發明第二實施例之晶片封裝結 構的剖面示意圖。晶片封裝結構2 0 2係與圖2所示之第一實
12585twf.ptd 第12頁 200527627 五、發明說明（6) 施例相似，惟其差異在於晶片封裝結構2 〇 2較圖2之晶片封 裝結構200更增加一散熱器280，其餘相同之處在此不再贅 述。散熱器280係配置於封膠260上，且散熱器280具有至 少一凸部284，其嵌合至封膠260之凹槽262。換言之，散 熱器2 8 0之下半部的外型係與封膠2 6 0之上表面的外型相契 合，當散熱器2 8 0配置於封膠2 6 0上後，彼此之間不會留有 空隙。而且，散熱器2 8 0與封膠2 6 0之間，例如更配置有導 熱性佳之材料層（圖未示）以增進散熱效率。此外，散熱器 28〇例如更具有多個散熱鰭片282，以增加散熱器280之表 面，進而加速晶片封裝結構2 02之散熱。 請參考圖4，其繪示本發明第三實施例之晶片封裝結 構的剖面不思圖。晶片封裝結構3 0 〇係由一承載器3 1 〇、多 個晶片3 2 0，3 3 0及一封膠3 6 0所構成。承載器3 1 〇例如為基 板或導線架等，本實施例之承載器3 1 〇係為基板。承載器 31〇具有一承載表面312及多個接合墊314，而這些接合^ 3 1 4均配置於承載器3 1 〇之承載表面3 1 2。 口 _ 晶片3 2 0，3 3 0係堆疊配置於承載器3 1 〇之承載表面3 1 2 上。這些晶片3 2 0, 3 3 0中最遠離承載器310之晶片33〇具有 一主動表面332及對應之一背面334，而主動表面332具^有 ~中央區A3及一金屬墊區A4，金屬墊區A4係環繞中央、區 A3。同時，晶片3 3 0更具有多個金屬墊336 ，其^置於^動 表面3 32之金屬墊區A4。晶片33 0係使用打線接合技術，將 金屬塾3 3 6藉由導線3 5 0而電性連接至接合墊314。封膠3 6〇 係覆蓋晶片3 2 0，3 3 0與接合墊3 1 4 ’並包覆導線3 5 〇。封膠
200527627 五、發明說明（7) 360具有至少一凹槽362 ’凹槽362係相對凹陷於封膠“ο之 遠離晶片320，330的表面’且位於中央區A3上方。 在本實施例中’封膠3 60之厚度、'配置於承載器31〇之 背面的接點等’皆與前述實施例之晶片封裝結構相同，於 此即不再贅述。 請參考圖5 ’其繪示本發明第四實施例之晶片封裝結 構的剖面示意圖。晶片封裝結構4〇〇係由一承載器41〇、多 個晶片4 2 0，4 3 0，4 3 5及一封膠4 6 0所構成。這些晶片 4 2 0, 4 30, 4 35係分散配置於承載器41〇之上，^ ^至少一個 晶片（例如晶片4 2 0，4 3 0 )係使用打線接合技術，而晶片4 3 5 例如係覆晶接合式晶片。晶片封裝結構4 〇 〇之封膠4 6 〇具有 至少一個凹槽4 6 2，位於使用打線接合技術之晶片4 2 〇，4 3 〇 的中央區上方。本實施例中其餘特徵皆與前述各實施例之 晶片封裴結構相同，於此即不再贅述。 值得注意的是，本發明之第三與第四實施例的晶片封 裝結構’亦可如第二實施例之晶片封裝結構一樣，增加一 散熱器於封膠表面上。第三與第四實施例之晶片封裝結構 的型態可以是系統單一封裝（SyStem In Package, SIP)、 多晶片模組（Multi Chip Module, MCM)封裝或堆疊式多晶 片模組封裝。 <» 綜上所述，本發明之晶片封裝結構的封膠係具有凹 槽’且凹槽係位於晶片之中央區上方，因而晶片封裝結構 在後續以表面黏著技術（Surface Mount Technology, SMT )進行裝配或進行信賴度測試時，由封膠與晶片之熱膨
12585twf.ptd 第14頁 200527627 五、發明說明（8) 脹係數的差異所造成之熱應力可大幅降低。如此，即可大 幅減少晶片周緣所產生之應力集中的程度，以避免晶片之 表層（特別是晶片之主動表面）受到應力不當地破壞，故可 有效延長晶片封裝結構之使用壽命。此外，由於封膠在晶 片之中央區上方具有較薄厚度，更可加速晶片封裝結構 2 0 2的散熱，若搭配使用散熱器則可獲得極佳之散熱效 率。 雖然本發明已以數個實施例揭露如上，然其並非用以 限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神 和範圍内，當可作些許之更動與潤飾，因此本發明之保護 範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。 驗
12585twf.ptd 第15頁 200527627 圖式簡單說明 圖1繪示習知之一種晶片封裝結構的剖面示意圖。 圖2繪示本發明第一實施例之晶片封裝結構的剖面示 意圖。 圖3繪示本發明第二實施例之晶片封裝結構的剖面示 意圖。 圖4繪示本發明第三實施例之晶片封裝結構的剖面示 意圖。 圖5繪示本發明第四實施例之晶片封裝結構的剖面示 意圖。 【圖式標示說明】 100 1 10 1 12 1 14 120 1 22 1 24 126 142 150 160 1 70 200 210 # 晶片封裝結構 承載器 承載表面 接合墊 晶片 主動表面 背面 金屬墊 膠料層 導線 封膠 焊球 2 0 2、3 0 0、4 0 0 :晶片封裝結構 3 1 0、4 1 0 :承載器
12585 twf.ptd 第16頁 200527627 圖式簡單說明 212 2 14 220 222 224 226 242 250 260 262 270 280 282 284 A1 A2 HI ： H2 ： 3 12 314 320 332 334 336 承載表面 接合墊 330 、 420 主動表面 背面 金屬塾 430 ^ 435 曰曰 片 膠料層 3 5 0 :導線 3 6 0 ^ 4 60 ·· 362 > 462 ： 接點 散熱器 散熱鰭片 凸部 A3 :中央區 A 4 ··金屬墊區 第一厚度 第二厚度 封膠 凹槽 _
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Claims (1)

  1. 200527627 六、申請專利範圍 1 一種晶片封裝結構，包括： 一承載器，具有一承載表面及多數個接合墊，且該些 接合墊係配設於該承載器之該承載表面； 至少一晶片，具有一主動表面及對應之一背面，該晶 片係以該背面配置於該承載器之該承載表面，而該主動表 面具有一中央區及一金屬墊區，該金屬墊區係環繞該中央 區，且該晶片更具有多數個金屬墊，其配置於該主動表面 之該金屬墊區； 多數個導線，分別電性連接該些金屬墊之一至其所對 應之該些接合墊之一；以及 一封膠，覆蓋該晶片與該些接合墊且包覆該些導線， 該封膠具有至少一凹槽，其相對凹陷於該封膠之遠離該晶 片的表面，且該凹槽係位於該中央區上方。 2 .如申請專利範圍第1項所述之晶片封裝結構，其中 部分位於該主動表面之該中央區上的該封膠具有一第一厚 度，而部分位於該主動表面之該金屬墊區上的該封膠具有 一第二厚度，且該第一厚度係小於該第二厚度。 3 ·如申請專利範圍第1項所述之晶片封裝結構，更包 括多數個接點，配置於該承載器之遠離該晶片的表面。 4 ·如申請專利範圍第1項所述之晶片封裝結構，更包 括一散熱器，其配置於該封膠上，且該散熱器具有至少一 凸部，其敌合至該凹槽。 5.如申請專利範圍第1項所述之晶片封裝結構，其中 該承載器係基板與導線架其中之一。
    12585twf.ptd 第18頁 200527627 六、申請專利範圍 6. —種晶片封裝結構，包括： 一承載器，具有一承載表面及多數個接合墊，且該些 接合塾係配設於該承載器之該承載表面； 多數個晶片，堆疊配置於該承載器之該承載表 其中該些晶片最遠離該承載器者具有一主動表面及 一背面，而該主動表面具有一中央區及一金屬墊區 屬墊區係環繞該中央區，且該些晶片最遠離該承載 具有多數個金屬墊，其配置於該主動表面之該金屬 該些金屬墊係以打線接合技術電性連接至該些接合 及 少一凹 且該凹 部分位 度，而 一第二 括多數9. 括一散 凸部， 10 該承載 封膠，覆蓋該些晶片與該些接合墊，該封膠 槽，其相對凹陷於該封膠之遠離該些晶片的 槽係位於該中央區上方。 如申請專利範圍第6項所述之晶片封裝結構 於該主動表面之該中央區上的該封膠具有一 部分位於該主動表面之該金屬墊區上的該封 厚度，且該第一厚度係小於該第二厚度。 如申請專利範圍第6項所述之晶片封裝結構： 個接點，配置於該承載器之遠離該些晶片的 如申請專利範圍第6項所述之晶片封裝結構， 熱器，其配置於該封膠上，且該散熱器具有 其嵌合至該凹槽。 .如申請專利範圍第6項所述之晶片封裝結構 器係基板與導線架其中之一。 面上 ， 對應之 ，該金 器者更 塾區， 墊；以 具有至 表面， •其中 第一厚 膠具有 更包 表面。 更包 至少一 ，其中 _
    12585twf.ptd 第19頁 200527627 六、申請專利範圍 1 1 . 一種晶片封裝結構，包括： 一承載器，具有一承載表面； 至少一晶片，以打線接合技術電性連接配置於該承載 器之該承載表面上，該晶片具有一主動表面及對應之一背 面，而該主動表面具有一中央區及一金屬塾區’該金屬塾 區係環繞該中央區；以及 一封膠，覆蓋該晶片與該承載表面，該封膠具有至少 一凹槽，其相對凹陷於該封膠之遠離該晶片的表面，且該 凹槽係位於該中央區上方。 1 2.如申請專利範圍第1 1項所述之晶片封裝結構，其 中部分位於該主動表面之該中央區上的該封膠具有一第一 厚度，而部分位於該主動表面之該金屬墊區上的該封膠具 有一第二厚度，且該第一厚度係小於該第二厚度。 1 3.如申請專利範圍第1 1項所述之晶片封裝結構，更 包括多數個接點，配置於該承載器之遠離該些晶片的表 面〇 1 4.如申請專利範圍第1 1項所述之晶片封裝結構，更 包括一散熱器，其配置於該封膠上，且該散熱器具有至少 一凸部，其嵌合至該凹槽。 1 5.如申請專利範圍第1 1項所述之晶片封裝結構，其 中該承載器係基板與導線架其中之一。 _ 1 6.如申請專利範圍第1 1項所述之晶片封裝結構，更響 包括一覆晶接合式晶片，配置於該承載器之該承載表面上 且與該承載器相電性連接。
    12585twf.ptd 第20頁 200527627 六、申請專利範圍 1 7.如申請專利範圍第1 1項所述之晶片封裝結構，其 型態係系統單一封裝（S y s t e m I η P a c k a g e， S I P )。 1 8.如申請專利範圍第1 1項所述之晶片封裝結構，其 型態係多晶片模組（Mul ti Chip Module, MCM)封裝。 1 9.如申請專利範圍第1 1項所述之晶片封裝結構，其 型態係堆疊式多晶片模組封裝。 « _
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