TW201644328A - 晶片封裝結構 - Google Patents

Abstract

一種晶片封裝結構，其包括可撓性線路載板、晶片以及 至少一第一散熱件。可撓性線路載板包括可撓性基材、圖案化線路層以及防焊層。圖案化線路層與防焊層分別設置於可撓性基材的第一表面上。防焊層局部覆蓋圖案化線路層，並具有第一開窗以及至少一第二開窗。晶片設置於可撓性基材的第一表面上，且位於第一開窗內。晶片與圖案化線路層暴露於第一開窗的部分電性連接。第一散熱件設置於第一表面上，且至少局部對應第二開窗。第一散熱件與圖案化線路層暴露於第二開窗的部分相連接。

Description

晶片封裝結構

本發明是有關於一種晶片封裝結構，且特別是有關於一種可提升散熱效果的晶片封裝結構。

半導體晶片經製成後，需要與導電結構共同形成晶片封裝結構，方能發揮電路功能。一般來說，晶片與導電結構的連結，可利用打線、凸塊接合、引腳接合等方式來達成。晶片運作時，會因執行電路功能而產生熱能。前述熱能如無法有效地散逸至晶片封裝結構之外，便可能導致晶片因過熱而故障或損壞。

以現有的薄膜覆晶封裝(COF)為例，其散熱片通常是設置於可撓性基材的下表面(即未設置有晶片的表面)。因此，晶片運作時所產生的熱能需先傳導至可撓性基材後，再由設置於可撓性基材的散熱片導出薄膜覆晶封裝之外。由於可撓性基材大多是由絕緣材質所構成，因此其熱傳導效率有限，難以有效地將越來越多功能及高腳數的晶片運作時所產生的大量熱能快速地導出薄膜覆晶封裝。另一常見的散熱設計是將散熱片直接貼附於晶背上，但其製程較為困難且易損傷晶片。

本發明提供一種晶片封裝結構，其具有良好的散熱效率。

本發明提出一種晶片封裝結構，其包括可撓性線路載板、晶片以及至少一第一散熱件。可撓性線路載板包括可撓性基材、圖案化線路層以及防焊層。可撓性基材具有第一表面及相對第一表面的第二表面。圖案化線路層設置於第一表面上。防焊層設置於第一表面上。防焊層局部覆蓋圖案化線路層，並具有第一開窗以及至少一第二開窗。晶片設置於第一表面上，且位於第一開窗內。晶片與圖案化線路層暴露於第一開窗的部分電性連接。第一散熱件設置於第一表面上。第一散熱件至少局部對應第二開窗。第一散熱件與圖案化線路層暴露於第二開窗的部分相連接。

基於上述，本發明可透過連接晶片與散熱件的部分圖案化線路層以及散熱件所構成散熱途徑，來將晶片運作時所產生的熱能導出晶片封裝結構外。因此，本發明的晶片封裝結構可具有良好的散熱效率。

為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。

100、100A~100D‧‧‧晶片封裝結構

110‧‧‧可撓性線路載板

111‧‧‧可撓性基材

111a‧‧‧第一表面

111b‧‧‧第二表面

112‧‧‧圖案化線路層

113‧‧‧防焊層

114‧‧‧虛設引腳

114a‧‧‧虛內引腳

114b‧‧‧虛外引腳

114c‧‧‧虛設接墊

130‧‧‧晶片

140‧‧‧第一散熱件

150‧‧‧封裝膠體

160‧‧‧黏著層

170‧‧‧第二散熱件

L1、L2‧‧‧延伸方向

R1‧‧‧第一開窗

R2‧‧‧第二開窗

圖1A是本發明一實施例的晶片封裝結構的剖面示意圖。

圖1B是圖1A的晶片封裝結構的俯視示意圖。

圖2是本發明另一實施例的晶片封裝結構的俯視示意圖。

圖3是本發明又一實施例的晶片封裝結構的俯視示意圖。

圖4是本發明再一實施例的晶片封裝結構的俯視示意圖。

圖5是本發明更一實施例的晶片封裝結構的剖面示意圖。

圖1A是本發明一實施例的晶片封裝結構的剖面示意圖。圖1B是圖1A的晶片封裝結構的俯視示意圖。為求清楚表示且便於說明，圖1B省略繪示封裝膠體。請參考圖1A與圖1B，在本實施例中，晶片封裝結構100例如是薄膜覆晶封裝結構，其包括可撓性線路載板110、晶片130以及至少一第一散熱件140(圖1B繪示出兩個)。

可撓性線路載板110包括可撓性基材111、圖案化線路層112以及防焊層113。可撓性基材111具有相對的第一表面111a及第二表面111b。可撓性基材111的材質可包括聚醯亞胺(Polyimide，PI)、聚乙烯對苯二甲酸酯(PET)、聚醚(PES)、碳酸脂(PC)或其他適合的可撓性材料。圖案化線路層112設置於可撓性基材111的第一表面111a上。通常而言，圖案化線路層112可包括多個功能引腳。這些功能引腳例如是信號引腳及接地引腳，分別與晶片130電性連接，藉以傳遞電性訊號及預防漏電流。此外，圖案化線路層112還可包括至少一虛設引腳114(圖1B繪示出多個)。這些虛設引腳114例如是位於可撓性基材111的第一表面111a 上未設置有功能引腳的區域，可用以補強可撓性基材111於空白區域(即未設置有功能引腳的區域)的結構強度。舉例來說，圖案化線路層112的材質可以是銅、銀、錫、鋁、鎳、金或其他合適的導電金屬。

防焊層113設置於可撓性基材111的第一表面111a上，並局部覆蓋圖案化線路層112。防焊層113在可撓性基材111上形成有第一開窗R1以及至少一第二開窗R2(圖1B繪示出兩個)，第一開窗R1定義出晶片設置區，而第二開窗R2則對應圖案化線路層112的部分區段而設置。防焊層113的材質例如是防焊油墨、乾膜防焊油墨或液態感光型防焊油墨等，其可透過印刷的方式形成於可撓性基材111的第一表面111a上。

如圖1A與圖1B所示，晶片130例如是透過覆晶接合的方式與圖案化線路層112暴露於第一開窗R1的部分(即內引腳)電性連接。詳細而言，設置於可撓性基材111的第一表面111a上的晶片130會位於第一開窗R1(即晶片設置區)內，因此晶片130在可撓性基材111上的正投影不會與防焊層113在可撓性基材111上的正投影相重疊。第一散熱件140設置於可撓性基材111的第一表面111a上。第一散熱件140至少局部對應第二開窗R2，且例如是覆蓋第二開窗R2。在本實施例中，第二開窗R2的數量與第一散熱件140的數量分別為多個(圖1B繪示出兩個)，且這些第一散熱件140的數量與這些第二開窗R2的數量相同。這些第一散熱件140分別連接圖案化線路層112暴露於這些第二開窗R2的部 分。

在本實施例中，這些第一散熱件140是透過黏著層160與圖案化線路層112暴露於這些第二開窗R2的部分相連接。黏著層160可為導熱膠、錫膏或銲料等。通常而言，第一散熱件140可以是由金屬(例如鋁或銅)、陶瓷、半導體材料或石墨烯等導熱及散熱性質良好的材料所構成。以第一散熱件140由金屬材質所構成為例，這些第一散熱件140可透過金屬共晶接合方式與圖案化線路層112暴露於這些第二開窗R2的部分相連接，進而與圖案化線路層112之間透過金屬共晶層而形成鍵結。

詳細而言，連接晶片130與第一散熱件140的部分圖案化線路層112以及第一散熱件140構成一散熱途徑。因此，晶片130運作時所產生的熱能不僅可透過其背表面與大氣接觸而逸散至晶片封裝結構100外，更可透過連接晶片130與第一散熱件140的部分圖案化線路層112以及第一散熱件140所構成的散熱途徑導出晶片封裝結構100外，故晶片封裝結構100可具有良好的散熱效率。

在本實施例中，晶片130與第一散熱件140可透過圖案化線路層112中不具電性功能的虛設引腳114相互連接。各個虛設引腳114具有暴露於第一開窗R1的虛內引腳114a以及相對於虛內引腳114a且局部暴露於第二開窗R2的虛外引腳114b。各個虛設引腳114是以虛內引腳114a與晶片130相連接，並以虛外引腳114b與第一散熱件140相連接。如圖1B所示，任一個第二開 窗R2可暴露出多個虛設引腳114的虛外引腳114b，惟本發明對於任一個第二開窗R2所暴露出的虛外引腳114b的數量不作限定。在其他未繪示的實施例中，任一個第二開窗R2也可只暴露出一個虛設引腳114的虛外引腳114b，其端看可撓性基材111的第一表面111a上可配置虛設引腳114的空白區域(即未設置有功能引腳的區域)之空間而定。如圖1A所示，晶片封裝結構100更包括封裝膠體150，其材質可為環氧樹脂或其他高分子材料。封裝膠體150形成於晶片130與可撓性基材111之間，並覆蓋第一開窗R1，以保護晶片130與可撓性線路載板110間的電性連接。

以下將列舉其他實施例以作為說明。在此必須說明的是，下述實施例沿用前述實施例的元件標號與部分內容，其中採用相同的標號來表示相同或近似的元件，並且省略了相同技術內容的說明。關於省略部分的說明可參考前述實施例，下述實施例不再重複贅述。

圖2是本發明另一實施例的晶片封裝結構的俯視示意圖。為求清楚表示且便於說明，圖2省略繪示封裝膠體。請參考圖2，圖2的晶片封裝結構100A與圖1B的晶片封裝結構100大致相似，兩者的差異在於：晶片封裝結構100A的第一散熱件140的數量例如是一個，且同時覆蓋於這些第二開窗R2以與暴露於這些第二開窗R2的虛外引腳114b相連接。因此，晶片封裝結構100A的第一散熱件140可具有較大的散熱面積。此處，第一散熱件140的延伸方向L1(或稱長度方向)平行於晶片130的延伸方向L2(或稱 長度方向)，故不會對晶片封裝結構100A於後續應用中的彎折造成阻礙。

圖3是本發明又一實施例的晶片封裝結構的俯視示意圖。為求清楚表示且便於說明，圖3省略繪示封裝膠體。請參考圖3，圖3的晶片封裝結構100B與圖1B的晶片封裝結構100大致相似，兩者的差異在於：晶片封裝結構100B的可撓性線路載板110的圖案化線路層112包括連接虛設引腳114的至少一虛設接墊114c(圖3繪示出兩個)。各個虛設接墊114c至少局部暴露於對應的第二開窗R2，且與暴露於第一開窗R1的虛內引腳114a彼此相對。

在本實施例中，虛設接墊114c的尺寸大於對應的第二開窗R2的範圍。換言之，第二開窗R2僅暴露出對應的虛設接墊114c的局部，惟本發明對於虛設接墊114c的尺寸不作限定。在其他未繪示的實施例中，虛設接墊114c的尺寸可小於對應的第二開窗R2的範圍，且完全被對應的第二開窗R2所暴露出來。如圖3所示，任一個虛設接墊114c可連接多個虛設引腳114，並藉由多個虛設引腳114的虛內引腳114a與晶片130相連接，惟本發明對於任一個虛設接墊114c連接的虛設引腳114的數量不作限定。在其他未繪示的實施例中，任一個虛設接墊114c可僅連接單一個虛設引腳114。值得一提的是，虛設接墊114c的尺寸大小與連接虛設接墊114c的虛設引腳114的數量多寡，端看可撓性基材111上可配置虛設引腳114及虛設接墊114c的空白區域(即未設置有功能引腳的 區域)之空間而定。

各個第一散熱件140與對應的虛設接墊114c可透過金屬共晶接合或黏著層相互連接，其中黏著層可為導熱膠、錫膏或銲料等，而共晶接合則可使第一散熱件140與虛設接墊114c間形成金屬共晶層。由於本實施例的各個虛設接墊114c與對應的第一散熱件140之間可具有較大的導熱面積，因此可提高晶片封裝結構100B的散熱效率。

圖4是本發明再一實施例的晶片封裝結構的俯視示意圖。為求清楚表示且便於說明，圖4省略繪示封裝膠體。請參考圖4，圖4的晶片封裝結構100C與圖3的晶片封裝結構100B大致相似，兩者的差異在於：晶片封裝結構100C的第一散熱件140的數量例如是一個，且同時覆蓋於這些第二開窗R2以與暴露於這些第二開窗R2的虛設接墊114c相連接。因此，晶片封裝結構100C的第一散熱件140可具有較大的散熱面積。此處，第一散熱件140的延伸方向L1(或稱長度方向)平行於晶片130的延伸方向L2(或稱長度方向)，故不會對晶片封裝結構100C於後續應用中的彎折造成阻礙。

圖5是本發明更一實施例的晶片封裝結構的剖面示意圖。請參考圖5，圖5的晶片封裝結構100D與圖1A的晶片封裝結構100大致相似，兩者的差異在於：晶片封裝結構100D更包括設置於可撓性基材111的第二表面111b上的至少一第二散熱件170(圖5繪示出一個)。

在本實施例中，第二散熱件170例如是對應於晶片130而設置於可撓性基材111的第二表面111b上。換言之，第二散熱件170在可撓性基材111的正投影例如是與晶片130在可撓性基材111的正投影至少局部相重疊。因此，晶片130運作時所產生的熱能不僅可透過其背表面與大氣接觸而逸散至晶片封裝結構100D外，並且透過連接晶片130與第一散熱件140的部分圖案化線路層112以及第一散熱件140所構成的散熱途徑導出晶片封裝結構100D外，更可在傳導至可撓性基材111後透過第二散熱件170導出晶片封裝結構100D外，故晶片封裝結構100D可進一步提升其散熱效率。需特別說明的是，本發明並不限定第二散熱件170需對應晶片130而設置於可撓性基材111的第二表面111b上。在其他未繪示的實施例中，可視實際設計需求以將第二散熱件170配置於可撓性基材111的第二表面111b上的其他適當位置。

綜上所述，本發明是利用形成於可撓性基材上並與晶片相連接的部分圖案化線路層將晶片運作時產生的熱能導離開晶片區域。詳細而言，覆蓋於圖案化線路層上的防焊層局部的形成開窗，藉以暴露出部分的圖案化線路層。而第一散熱件會對應於前述開窗而設置於防焊層上，以使第一散熱件與圖案化線路層相連接。通常而言，圖案化線路層包括多個功能引腳。此外，圖案化線路層還可包括虛設引腳。虛設引腳例如是位於可撓性基材上未設置有功能引腳的區域(或稱空白區域)，藉以補強可撓性基材於空白區域(即未設置有功能引腳的區域)的結構強度。在部分實施例 中，圖案化線路層還可包括虛設接墊。虛設接墊例如是設置於可撓性基材上未設置有功能引腳的區域(或稱空白區域)，並與虛設引腳相連接。

詳細而言，虛設引腳是以其內接端(即虛內引腳)連接晶片，而其相對遠離晶片的外接端(即虛外引腳)可選擇地與虛設接墊相連接。而防焊層對應虛設引腳之外接端或虛設接墊的位置形成有開窗，藉以暴露出虛設引腳之外接端或虛設接墊，並透過例如具良好導熱效果的黏著層或形成金屬共晶層，將第一散熱件對應防焊層之開窗而與外接端或虛設接墊相連接。因此，連接晶片與第一散熱件的部分圖案化線路層以及第一散熱件構成了散熱途徑，用以將晶片運作時所產生的熱能導出晶片封裝結構之外。此外，由於第一散熱件是透過具良好導熱效果的黏著層或金屬共晶層直接與圖案化線路層相連接，因此，本發明的晶片封裝結構可具有良好的散熱效率。

雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。

100‧‧‧晶片封裝結構

110‧‧‧可撓性線路載板

111‧‧‧可撓性基材

111a‧‧‧第一表面

111b‧‧‧第二表面

112‧‧‧圖案化線路層

113‧‧‧防焊層

114‧‧‧虛設引腳

114a‧‧‧虛內引腳

114b‧‧‧虛外引腳

130‧‧‧晶片

140‧‧‧第一散熱件

150‧‧‧封裝膠體

160‧‧‧黏著層

R1‧‧‧第一開窗

R2‧‧‧第二開窗

Claims (13)

1. 一種晶片封裝結構，包括：一可撓性線路載板，包括：一可撓性基材，具有一第一表面及相對該第一表面的一第二表面；一圖案化線路層，設置於該第一表面上；以及一防焊層，設置於該第一表面上，該防焊層局部覆蓋該圖案化線路層，並具有一第一開窗以及至少一第二開窗；一晶片，設置於該第一表面上，且位於該第一開窗內，該晶片與該圖案化線路層暴露於該第一開窗的部分電性連接；以及至少一第一散熱件，設置於該第一表面上，該第一散熱件至少局部對應該至少一第二開窗，該至少一第一散熱件與該圖案化線路層暴露於該至少一第二開窗的部分相連接。
2. 如申請專利範圍第1項所述的晶片封裝結構，其中該至少一第一散熱件與該圖案化線路層暴露於該至少一第二開窗的部分透過金屬共晶接合或黏著層相連接。
3. 如申請專利範圍第2項所述的晶片封裝結構，其中該黏著層係選自於由導熱膠、錫膏或銲料所構成之群組。
4. 如申請專利範圍第1項所述的晶片封裝結構，其中該圖案化線路層包括至少一虛設引腳，該至少一虛設引腳具有暴露於該第一開窗的一虛內引腳以及相對於該虛內引腳且局部暴露於該至少一第二開窗的一虛外引腳。
5. 如申請專利範圍第4項所述的晶片封裝結構，其中該晶片與該虛內引腳相連接，且該至少一第一散熱件與該虛外引腳相連接。
6. 如申請專利範圍第1項所述的晶片封裝結構，其中該圖案化線路層包括至少一虛設引腳以及連接該至少一虛設引腳的至少一虛設接墊，該至少一虛設引腳具有暴露於該第一開窗的一虛內引腳，該至少一虛設接墊至少局部暴露於該至少一第二開窗。
7. 如申請專利範圍第6項所述的晶片封裝結構，其中該晶片與該虛內引腳相連接，且該至少一第一散熱件與該至少一虛設接墊相連接。
8. 如申請專利範圍第6項所述的晶片封裝結構，其中該至少一虛設引腳的數量為多個，且該些虛設引腳連接該至少一虛設接墊。
9. 如申請專利範圍第1項所述的晶片封裝結構，其中該至少一第二開窗的數量與該至少一第一散熱件的數量分別為多個，且該些第一散熱件的數量與該些第二開窗的數量相同，該些第一散熱件分別連接該圖案化線路層暴露於該些第二開窗的部分。
10. 如申請專利範圍第1項所述的晶片封裝結構，其中該至少一第二開窗的數量為多個，且該至少一第一散熱件連接該圖案化線路層暴露於該些第二開窗的部分。
11. 如申請專利範圍第10項所述的晶片封裝結構，其中該至少一第一散熱件的延伸方向平行於該晶片的延伸方向。
12. 如申請專利範圍第1項所述的晶片封裝結構，更包括：一封裝膠體，形成於該晶片與該可撓性基材之間，並覆蓋該第一開窗。
13. 如申請專利範圍第1項所述的晶片封裝結構，更包括：至少一第二散熱件，該至少一第二散熱件設置於該可撓性基材的該第二表面上。