TW200841162A - Method of manufacturing heat dissipation structure of electronic component - Google Patents

Description

200841162 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 構，特別是一種電 子元件散熱結構 本發明係關於一種散熱結 的製造方法。 【先前技術】 電子元件在運作時會伴隨產生高熱，效 運作時其溫度會編， 〃、子轉於

中央吏理目前科技所開發的 中央處理早狀運减耗可魏十麟(GH2)， 已非傳統散熱器所可以迅速散去。 、 千此外’近十年來統半導體元件，例如發光二極體(LED)、 帥二極I等，其技雜魅進，所使_辨越來越高，伴 P思產生㈣也越來越高’溫度已達半導體絲·承受之上限， 為了避免7L件因高熱而受破壞，新的散熱材料或散熱方式急待開 c元件之散熱方式而言，主要有兩個方向，一是熱經 二 李面傳到空氣中，另一是熱由1C元件下傳到電路板，再 由电路板傳到空氣中，如台灣專利第524388號及第546_號專 J木以目别的製程’向下傳導的散熱方式的效率遠大於向上對 、政…、方式的效率’因此向下傳導的散熱方式為目前主要的散 熱途徑。 然而’ 1C元件向下傳導的散熱方式需藉由媒介，例如因應不 5 200841162 同封裝方式所採用的導線架、锡球或填充材料等等’才能將熱傳 導至電路板’因此向下傳導的散熱方式並非最好的散熱途徑。 因此，於台灣專利第1264128號專利中提出-種且有鐵石廣 之散熱片結構，縣於多⑽基材上形成鑽石層，接著_石廣 表面形成第-金屬膜，以支_石層結構，接著於鑽石層底面形 成弟-金屬膜，以供丰導體元件結合於第二金屬膜上，而^迅速 地將熱能導離半導體元件。 【發明内容】 雲独上關題’本㈣提供—_子树賴結構的製造 方法，猎畴絲前技鶴揭露之向下鱗的散熱方式的問題。 本發明所揭露之一種電子元株與 先提供基板，接著在基板找卿Γ7Γ製造方法，包括有 化結合劑，之賤_储合翁承=2财鑽謂上硬 多層結構體，再將多層結構體轉使H於鑽石膜上以形成 基板上形成複數個電子元件。致使基板朝上設置，最後於 ^谢峨物嶋樹，更可對多 智、'々構體進灯切告彳，以得到一晶Μ 爛B曰片結構’接著將晶片結構結合於 …"、θ片上，以做為後續製造電子零組件之基礎元件。 本發明之電子树散鱗造方法由_靖 :本^有良好之熱傳導係數和為電的絕緣體，因此本發明之泰 π牛政熱結構極_於製造轉、高功率與高電流密度之電= 200841162 元件。 有關本發明的特徵與實作，茲配合圖示作最佳實施例詳細說 明如下。 【實施方式] 〜 以下舉出具體貫施例以詳細說明本發明之内容，並以圖示作 為輔助說明。說明中提及之符號係參照圖式符號。 「弟1圖」及「第2A圖」至「第2F圖」為本發明之電子元 件散熱結構之較佳實施例的製造方法步驟流程示意圖。如「第i 圖」及「第2A圖]所示，本發明之製造方法包括有先提供基板 1〇〇 (步驟200)。接著如「第i圖」及「第2B圖」所示，在基板 100上沉積鑽石膜120 (步驟210)。然後如「第i圖」及「第2C 圖」所示，本發明可於鑽石膜120上塗覆硬化結合劑(圖中未示）， 之後藉由硬化結合劑將承載板140結合於鑽石膜12〇上（步驟 22〇)，以形成多層結構體160。接著如「第1圖」及「第2D圖」 所示，將由基板100、鑽石膜120及承載板140組成之多層結構體 160翻轉（步驟230)，使基板100變至最上層。然後如「第}圖」 及「第2E圖」所示，於基板100上形成複數個電子元件15〇 (步 驟240)，最後如「第i圖」及「第2F圖」所示，將具有複數個電 子元件150之多層結構體進行切割（步驟250)，以得到具有單個 電子元件150之晶片結構151，並將晶片結構151藉由承載板14〇 結合於散熱鰭片170 (步驟260)，致使本發明揭露之晶片妹構151 7 200841162 具有良好的散熱效果。 ^之色子元件政熱結構的製造方法，其巾沉積鑽石膜的方 法例如為化學氣相沉積法，而進行化學氣相沉積法之系統例如為 frequency)!1、熱電絲(hot filament)系統或其他適合之系統。 古由於鑽石的熱傳導係數可達誦w/k.m，較一般的基板為 回例如石夕基板(13〇 w/k.m)、石炭化石夕(最高评㈣基板或藍寶 石基板(27讀叫，而且本發明之承載板具有高熱傳導率，因此晶 片所產生的熱可直接藉由本發縣構巾_謂，經承載板—路 向上傳導着熱㈣後逸散耻氣巾，故而可提高散熱效率。 如「第2F圖」所示，本發明揭露之晶片結構i5i包括有—承 =板_140 ' -鑽石膜12〇、一基板·、及—電子元件⑼，其中 私子兀件15〇、基板1〇〇、及鑽石膜u〇依序結合於承載板⑽之 上。晶片結構151巾之承載板140相對於鑽石膜120之一側更处 合一散熱鰭片m，使晶片結構151具有良好的散熱效果。 •上述之聽為電子元個基板’例如切(Si)基板、碳化石夕 (W基板、藍寶石(sapphire)基板或其他依製造的電子元件不同所 符合需求之基板。當基板為石綱基板時，由於鑽石為電的絕緣 體’因此此時本發縣構亦為SOI(絕緣體硬，础c〇n〇ni^咖） 晶圓’因此本發明可被使職製造高頻、高功率、高電流密度之 元件。 8 200841162 上达將承載板結合於鎮石膜上所利用的硬化結合劑，其種（ 的選用可依後續製程之最高製程溫度來做取決。 、頒 上述之承鑛具高熱料率，承他所使狀材料例如 屬。i、陶瓦、曼金、高分子或上述材料之組合。 ’、、、… _「第3圖」為本發明之封裝晶片結構之剖面示意圖。如圖 不’本I明之封裝晶片結構包括有—具有焊墊⑼之導線架I%、 —晶片結構151、—散熱鰭片170、及-封裝材料⑽。其中晶片 結構⑸之-側具有複數個晶片凸塊i52(chip 一），用以^ 架刚上之 192_则性連結，㈣結構⑼相對於ί 片凸塊⑸之-側結合有散熱鰭片17〇，且以封裝材料⑽將曰片 =⑼包覆即完成封裝。此外，本發明之封裝材義係為曰環 氧掏脂(epoxy resin)。 本^咖包括可財她之電子元件散熱結構的基板 直接衣作電子元件，也可以是先在基板上製作好電子元件後， 再完成本發明之電子元件散熱結構。 上述衫層結板上齡元麵可先加工至滿 满需之軸度(geGmetn），而力句法可以是研磨 (lapping)、抛光等等方法。 、告本發騎揭叙電子元件賴結構及鄕造方法應用於製 几件τ曰曰片產生的熱夏不只能以向下傳導的散孰方式， 如習知縣技触需先將倾序傳導轉'_、電路板後再傳到 9 200841162 空氣中，在本發明中晶片所產生的熱量還可透過其上方的散賴 片將熱料排除，且由於本發日狀電子元件散熱結構具有最高^ 傳導係數的鑽石膜及具良好散熱特性的承载核，q _ ^ 私攸日日片所產生的埶 传以直接、迅速地傳導出去’因此本發明之電子元 極 適用於製造高頻、高轉與高紋密度之電子元件。—。構極

雖然本發明赠述之較佳實施侧露如上H 定本發明，任何熟習相像技藝者，在、I用以限 隹+脱離本發明之精 内，當可作㈣之魏麵飾，耻本發私專_門乾圍 本說明書_之宇請專利範_界定者鱗。圍須硯 【圖式簡單說明】 第1圖林發批電子元㈣熱結構 方法之步驟流程圖； 1男、施例的： 第从圖至第為本發明之電子 例的製造方法流程示意圖；以及 '、、、'··°構之較佳實施 第3目林㈣之輕W結叙剖时 【主要元件符號說明】 ％、圖。 100基板 】20鑽石膜 140承載板 150電子元件 151晶片結構 20 200841162 152晶片凸塊 160多層結構體 170散熱鰭片 180封裝材料 190導線架 192焊墊 步驟200提供一基板 步驟210在基板上沉積鑽石膜 步驟220在鑽石膜上設置承載板 步驟230將基板翻轉 步驟240在基板上形成電子元件 步驟250切割多層結構體. 步驟260將晶片結構結合於散熱鰭片

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Claims (1)

1. 200841162 十、申請專利範圍： 1· 一種電子元件散熱結構的製造方法，包括有： 提供一基板； 在該基板上沉積一鑽石膜； 在該鑽石膜上結合一承載板，以形成一多層結構雜； 將該多層結構體翻轉；以及 在該基板上形成複數個電子元件。 2.如申明專利範圍第1項所述之電子元件散熱結構的製造方法， 其中該基板可以是矽晶圓、碳化矽晶圓、砷化鎵晶圓、氮化鋁 晶圓或藍寶石晶圓。 3·如申明專利|&圍第1項所述之電子元件散熱結構的製造方法， 其中沉積_石膜的方法包括—化學氣她積法。 4·如申請專補圍第3顿述之電子元件散熱結構的製造方法， 其中進行該化學氣相沉積法之系統包括為微波(mic顏ave)/射 頻(触0 frequency)電賴助系統或熱電絲(h〇t m_nt)系統。 5. 如申請專利顧第丨_叙電子元件散熱結獅製造方法， 其中該承載板可以是石夕晶圓、石炭化石夕晶圓、坤化蘇晶圓或氮化 銘晶圓。 6. 如申請專利範圍第1項所述之電子元件散熱結構的製造方法， 其中該承載板可以是金屬、合金、陶究、究金、高分子或上述 材料之組合。 12 200841162 病 7, 2請專纖圍第1項所述之電子轉散紐_製造方法， 八中該承鑛係藉由-硬化結合柄結合於該鑽石膜上。 8·=請專利翻第1項所狀電子元件散熱結構的製造方法， ”中更包含有切割該多層結構體，以得到—晶片結構。 9.如申請專觀鄕8項所述之電子元件散熱結翻製造方法， ^其中更包含有將該晶片結構結合於-散熱韓片之步驟。 10· —種晶片結構，包括有： • 一承載板； 一鑽石膜，係結合於該承載板上； 一基板，係結合於該鑽石膜上；以及 一電子元件，係結合於該基板上。 11.如申請專利麵第1G項所述之晶片結構，其中該承載板可以 是石夕晶圓、碳化石夕晶圓、碎化鎵晶圓或氮化紹晶圓。 11如申請專利範圍第10項所述之晶片結構，其中該承載板可以 是金屬、合金、陶究、曼金、高分子或上述材料之組合。 η.如申請專利範圍第10項所述之晶片結構，其中該承載板相對 . 於該鑽石膜之另一面更結合一散熱鰭片。 14.如申請專利綱第1G項所述之晶片結構，其中該基板為一電 子元件用基板。 15·如申請專利範圍第1〇項所述之晶片結構，其中該基板可以是 矽晶圓、碳化矽晶圓、砷化鎵晶圓、氮化鋁晶圓或藍寶石晶圓。 13 200841162 % 参 16· -具鑽石膜之電子元件封裝結構，包括有： 一導線架，其具有一焊墊； 曰曰片、、Ό構，其一侧具有複數個晶片凸塊，用以與該焊墊 電性連結； 一散熱鰭片，係結合於該晶片結構相對於該晶片凸塊之一 侧；以及 春 —封裝材料，_以包覆該晶片結構。 如申料概_ Μ項所述之具鑽石膜之電子元件封裝結 構其中該晶片結構如申請專利範圍第1〇項所述。 ，申二專概，16酬狀具鑽謂之電子元件封裝結 八中該封裝材料係為一環氧樹脂（epoxy^sin)。

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