TW201828423A

TW201828423A - 散熱件及具有散熱件之晶片封裝

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Publication number: TW201828423A
Application number: TW106101660A
Authority: TW
Inventors: 徐宏欣; 藍源富; 張連家; 柯志明
Original assignee: 力成科技股份有限公司
Priority date: 2017-01-18
Filing date: 2017-01-18
Publication date: 2018-08-01
Also published as: TWI613776B; CN108321130A; CN206541823U

Abstract

一種散熱件，其包括一散熱主體以及多個延伸部。多個延伸部分別從散熱主體之邊緣向外延伸。各該延伸部分別具有一開口以及一位於開口內的擾流結構。擾流結構將開口區分為多個相互分隔的子開口。此外，一種包括此散熱件的晶片封裝亦被提出。

Description

散熱件及具有散熱件之晶片封裝

本發明是有關於一種散熱件，且特別是有關於一種適於使用於晶片封裝中之散熱件。

一般而言，當晶片運作時，會產生大量的熱能。倘若熱能無法逸散而不斷地堆積在晶片內，晶片的溫度會持續地上升。如此一來，晶片可能會因為過熱而導致效能衰減或使用壽命縮短，嚴重者甚至造成永久性的損壞。為了預防晶片過熱導致暫時性或永久性的失效，通常須配置散熱件來降低晶片之工作溫度，進而讓晶片可正常運作。

在具有散熱件的晶片封裝製造過程中，通常是將散熱件配置於線路載板上，並使晶片位於散熱件與線路載板之間，接著一起置入模具中，然後將熔融的封裝膠體例如環氧模壓樹脂(Epoxy Molding Compound, EMC)注入模具，以使封裝膠體覆蓋線路載板、晶片以及部分的散熱件。接著，使封裝膠體冷卻並固化，以形成封裝層。

然而，在習知的晶片封裝製造過程中，封裝膠體中可能會存有氣泡(void)或氣洞(air trap/air hole)。如此一來，在封裝膠體冷卻時，具有氣孔或氣洞的封裝膠體容易產生體積收縮，而使散熱件發生翹曲以及殘留應力；或是在晶片封裝後續的測試或運作過程中，會因為溫度的升高而導致氣孔的體積受熱膨脹，而使封裝層產生裂紋(cracks)或爆米花(popcorn)現象，進而對晶片封裝的品質及可靠性造成相當的影響。

本發明提供一種散熱件及具散熱件之晶片封裝，其可以提升晶片封裝的品質及可靠性。

本發明的一實施例提供一種散熱件，其包括一散熱主體以及多個延伸部。多個延伸部分別從散熱主體之邊緣向外延伸。各延伸部分別具有一開口以及一位於開口內的擾流結構。擾流結構將開口區分為多個相互分隔的子開口。此外，一種包括此散熱件的晶片封裝亦被提出。

本發明的另一實施例提供一種晶片封裝，其包括一線路載板、一晶片、一散熱件以及一封裝層。晶片配置於線路載板上並且與線路載板電性連接。散熱件配置於線路載板上以使晶片位於散熱主體與線路載板之間。封裝層覆蓋線路載板、晶片以及散熱件。

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。

圖1是依照本發明的第一實施例的散熱件的上視示意圖。圖2A是圖1中區域100的放大圖。圖2B是沿圖2A中剖線A-A’的剖面示意圖。請先參照圖1至圖2B，本實施例的散熱件200包括一散熱主體210以及多個延伸部230。多個延伸部230分別從散熱主體210之邊緣向外延伸，且各延伸部230分別具有一開口230a以及一位於開口230a內的擾流結構240。擾流結構240將開口230a區分為多個相互分隔的子開口230a1、230a2。

散熱件200例如是藉由沖壓製程(stamping process)對金屬薄板進行沖壓所製成。在一些實施例中，可在沖壓製程進行之前，可以將金屬薄板預先切割成適於形成散熱件200的輪廓與尺寸，接著，再透過沖壓製程將具有特定輪廓與尺寸的金屬薄板對應地擠壓或彎曲，以形成散熱件200。在一些實施例中，可以透過水刀切割(water jet cutter)技術或雷射切割(laser cutting)技術將金屬薄板切割成適於形成散熱件100的輪廓與尺寸。在其他實施例中，金屬薄板的切割可在沖壓製程中一併進行。在本實施例中，散熱件200的散熱主體210與延伸部230為一體成形，且例如同為金屬材質，但本發明不限於此。

在本實施例中，散熱件200的散熱主體210為一圓形板狀體，且散熱件200的散熱面210a及/或位於散熱面210a相對側的底面可以為平面，而使散熱件200具有良好的散熱效率，但本發明不限於此。在一實施例中，散熱面210a及/或底面可以具有凸起或凹陷，以增加散熱面210a及/或底面之表面積，以進一步提高散熱件200的散熱效率。在另一實施例中，散熱面210a及/或底面可以呈現波浪狀，以增加散熱面210a及/或底面之表面積，以進一步提高散熱件200的散熱效率。

在本實施例中，散熱件200包括四個延伸部230，且四個延伸部230分別位於散熱主體210的邊緣，且由散熱主體210之邊緣向外延伸並彎曲，以於散熱件200下方形成一容置空間。如此一來，所形成的容置空間可使晶片封裝30(繪示於圖3B)中的晶片36(繪示於圖3B)容置於其中。各個延伸部230分別具有一開口230a。擾流結構240位於開口230a內，且擾流結構240將開口230a區分為兩個具有相同的面積的子開口230a1、230a2。散熱件200中的至少一開口230a允許模流通過。如此一來，在進行後續的注模製程(molding process)中，可以使熔融的封裝膠體34(繪示於圖3B)(例如：環氧模壓樹脂)透過至少其中一個開口230a並且藉由位於開口230a內的擾流結構240之控制而填入容置空間中，進而覆蓋線路載板32(繪示於圖3B)、晶片36(繪示於圖3B)以及部分的散熱件200。接著，使封裝膠體34(繪示於圖3B)冷卻並且固化，以形成封裝層。

延伸部230具有第一傾斜部232、第一連接部234、第二傾斜部236與第二連接部238。擾流結構240為具有第三傾斜部242、第三連接部244、第四傾斜部246與第四連接部248的彎曲狀擾流條440a。在圖2B的剖面示意圖中，所繪示的為部分的第二連接部238、部分的散熱主體210以及擾流結構240的第三傾斜部242、第三連接部244、第四傾斜部246與第四連接部248。並且，由於散熱件200可以藉由上述的沖壓製程製作，所以開口230a內的擾流結構240與延伸部230在剖面上具有如圖2B繪示之類似的彎曲方向。延伸部230的第一傾斜部232、第一連接部234、第二傾斜部236與部分的第二連接部238雖然不會出現在圖2A中的剖線A-A’上。但在圖2B中，第一傾斜部232的長度及分佈高度可以對應於擾流結構240的第三傾斜部242的長度及分佈高度；第一連接部234的長度及分佈高度可以對應於擾流結構240的第三連接部244的長度及分佈高度；第二傾斜部236的長度及分佈高度可以對應於擾流結構240的第四傾斜部246的長度及分佈高度；以及第二連接部238的長度及分佈高度可以對應於擾流結構240的第四連接部248的長度及分佈高度，但本發明不限於此。

在本實施例中，散熱件200藉由延伸部230的第二連接部238與線路載板32(繪示於圖3B)連接。具體而言，在一實施例中，散熱件200與線路載板32(繪示於圖3B)之間例如可包括一黏著層(未繪示)，以使第二連接部238與線路載板32(繪示於圖3B)藉由黏著層相互連接。在另一可行的實施例中，第二連接部238例如可具有一卡榫，且線路載板32(繪示於圖3B)可具有一對應於該卡榫的卡槽，以使第二連接部238與線路載板32(繪示於圖3B)可以互相卡合。在又一可行的實施例中，線路載板32(繪示於圖3B)的表面可具有一對應於第二連接部238的凹陷，以使第二連接部238可直接置於線路載板32(繪示於圖3B)上。

在本實施例中，第二傾斜部236與第二連接部238連接，第一連接部234與第二傾斜部236連接，且第二傾斜部236位於第一連接部234與第二連接部238之間。如此一來，藉由散熱主體210、延伸部230的第一連接部234與延伸部230的第二傾斜部236可於散熱主體210下方形成用以容納晶片36(繪示於圖3B)的容置空間。在一實施例中，第二傾斜部236使散熱主體210與晶片36(繪示於圖3B)之間具有一適當間距，以使連接於晶片36(繪示於圖3B)與線路載板32(繪示於圖3B)之間的多個導線36a(繪示於圖3B)不會與散熱主體210接觸。第一連接部234從散熱主體210之邊緣向外延伸，以與第二傾斜部236形成可容納晶片36(繪示於圖3B)的容置空間。在另一可行的實施例中，延伸部230可以具有多個第二傾斜部236及/或多個第一連接部234，以形成可容納晶片36(繪示於圖3B)的容置空間。

在其他可行的實施例中，晶片36與線路載板32之間可透過導電凸塊彼此電性連接。換言之，晶片36可透過覆晶技術(Flip-Chip)設置於線路載板32上，並且與線路載板32電性連接。

在本實施例中，延伸部230的第一傾斜部232與散熱主體210連接，第一傾斜部232與第一連接部234連接，其中第一傾斜部232位於散熱主體210與第一連接部234之間，且散熱件200的四個延伸部230藉由各自的第一連接部234彼此連接，但本發明不限於此。在一可行的實施例中，散熱件200的四個延伸部230可以彼此分離，且各個延伸部230的第一傾斜部232與散熱主體210連接。

在本實施例中，擾流結構240的第三傾斜部242與散熱主體210連接，擾流結構240的第四連接部248與延伸部230的第二連接部238連接。在擾流結構240中，第三連接部244位於第三傾斜部242與第四傾斜部246之間，且第四傾斜部246位於第三連接部244與第四連接部248之間。詳細而言，擾流結構240從散熱主體210之邊緣向外延伸，且在散熱件200的上視圖(例如圖2A)中，擾流結構240為一線型的擾流條440a，以將開口230a區分為相互分隔且具有相同的面積的第一子開口230a與第二子開口230a。如此一來，由熔融的封裝膠體34所形成的模流F1(繪示於圖3A)在通過位於開口230a的擾流結構240後，會形成紊流F3(turbulence)(繪示於圖3A)，以使容置空間內的模流F2(繪示於圖3A)產生不同的方向或流速，以避免模流F2產生領先落後流動(lead-lag flow)效應，導致封裝膠體34領先部份與落後部份間的空氣為領先部份所包覆或堵塞，而於容置空間內形成氣泡或氣洞。

圖3A是依照本發明一實施例的晶片封裝30的注模製程的剖面示意圖，圖3B是沿圖3A中剖線B-B’的剖面示意圖。請先參照圖3A與圖3B，本實施例的晶片封裝30包括一線路載板32、一晶片36、一散熱件200以及一封裝膠體34。晶片36配置於線路載板32上且與線路載板32電性連接。散熱件200配置於線路載板32上以使該晶片36位於散熱主體210與線路載板32之間。封裝膠體34覆蓋線路載板32、晶片36以及散熱件200。

在本實施例中，線路載板32例如是具有單層線路之印刷電路板(printed circuit board, PCB)、具有多層線路之印刷電路板或具有重佈線路層(redistribution layer)的基板。晶片36例如是以晶片36貼附膜(未繪示)貼附於線路載板32上，且藉由打線技術(wire bonding)將晶片36藉由多條導線36a與線路載板32電性連接。在一些實施例中，晶片封裝30可進一步包括多個導電端子38(conductive terminals)，其中導電端子38配置於線路載板32上，且導電端子38與晶片36分別位於線路載板32的兩相對表面上。此外，導電端子38例如為陣列排列的焊球(solder balls)、凸塊(bumps)、導電柱(conductive pillars)或上述之組合等，以使晶片36藉由線路載板32以及導電端子38與其他元件電性連接。

在本實施例中，散熱件200配置於線路載板32上，且晶片36位於散熱主體210與延伸部230所形成的容置空間內，以使晶片36位於散熱主體210與線路載板32之間。散熱件200的散熱主體210覆蓋於晶片36上，以使散熱件200具有良好的散熱效率。

封裝膠體34包括第一封裝部34a以及第二封裝部34b，其中第一封裝部34a位於線路載板32以包覆晶片36，且第一封裝部34a被散熱件200所覆蓋，而第二封裝部34b覆蓋散熱件200的延伸部230，且第二封裝部34b透過延伸部230的開口230a與第一封裝部34a連接。於晶片封裝30的注模製程中，可以是將散熱件200配置於線路載板32上，且使晶片36位於散熱件200與線路載板32之間，並一起置入模具中。接著，將熔融的封裝膠體34注入模具。在模具中，熔融的封裝膠體34所形成的模流經散熱件200中的至少一開口230a及位於開口230a內的擾流結構240和側向空間進入由散熱主體210、第二傾斜部236與第一連接部234所形成的容置空間內，以使封裝膠體34覆蓋線路載板32、晶片36以及部分的散熱件200。並且，熔融的封裝膠體34可經由其餘的開口230a及位於開口230a內的擾流結構240流出容置空間，以使部分的封裝膠體34覆蓋延伸部230及擾流結構240。然後，使熔融的封裝膠體34冷卻並且固化以形成封裝層。如此一來，封裝膠體34的第一封裝部34a在固化後會形成第一封裝層，而封裝膠體34的第二封裝部34b在固化後會形成第二封裝層。第二封裝層可以透過延伸部230的開口230a與第一封裝層連接，且覆蓋散熱件200的延伸部230。

在本實施例中，當熔融的封裝膠體34所形成的模流F1從開口230a填入容置空間時，由於開口230a具有擾流結構240，因此會對應地形成紊流F3。相較於尚未通過開口230a的模流F1，紊流F3例如可以具有不同的方向或流速。在本實施例中，擾流結構240相對於一虛擬平面(即圖2A中A-A’剖線所在的虛擬平面)是對稱的，且前述虛擬平面是垂直於紙面。如此一來，熔融的封裝膠體34在通過開口230a後的模流F2即具有不同於模流F1的方向或流速，因而使得封裝膠體34的充填可以較為均勻。

晶片封裝30中所使用的散熱件200可以有其他的設計，以下將搭配圖4至圖7針對散熱件200的變化進行描述。

圖4是依照本發明的第二實施例的散熱件的局部上視示意圖，且圖4中對散熱件400所繪示的局部區域為對應於圖1中對散熱件200所繪示的區域100。請參考圖4，在本實施例中，散熱件400與散熱件200相似，其類似的構件以相同的標號表示，且具有類似的功能，並省略描述。而散熱件400與散熱件200的主要差別在於，散熱件400的擾流結構440包括多個擾流條440a~440c，且多個擾流條440a~440c彼此互不相連且互不相交。在本實施例中，多個擾流條440a~440c例如為包括三個擾流條440a~440c的柵狀擾流結構440，且將開口430a區分為四個相互分隔的子開口430a1~430a4。詳細而言，擾流結構440包括第一擾流條440a、第二擾流條440b以及第三擾流條440c，且第一擾流條440a與第三擾流條440c具有相同的長度及彎曲形態。第一擾流條440a將開口430a區分為相互分隔的第一子開口430a1與第二子開口430a2、第二擾流條440b將開口430a區分為相互分隔的第二子開口430a2與第三子開口430a3以及第三擾流條440c將開口430a區分為相互分隔的第三子開口430a3與第四子開口430a4。第一子開口430a1與第四子開口430a4具有相同的面積，第二子開口430a2與第三子開口430a3具有相同的面積。換言之，在本實施例中，擾流結構440相對於一虛擬平面(即圖2A中A-A’剖線所在的虛擬平面)是對稱的，且前述虛擬平面是垂直於紙面，以使得封裝膠體(未繪示)的充填可以較為對稱且均勻。

圖5是依照本發明的第三實施例的散熱件的局部上視示意圖，且圖5中對散熱件500所繪示的局部區域為對應於圖1中對散熱件200所繪示的區域100。請參考圖5，在本實施例中，散熱件500與散熱件200相似，其類似的構件以相同的標號表示，且具有類似的功能，並省略描述。而散熱件500與散熱件200的主要差別在於，散熱件500的擾流結構540包括多個擾流條540a~540c，且多個擾流條540a~540c於開口530a具有一彼此相連的內接點。在本實施例中，多個擾流條540a~540c例如條為包括三個擾流條540a~540c的Y型擾流結構540，且將開口530a區分為三個相互分隔的子開口530a1~530a3。詳細而言，擾流結構240包括第一擾流條540a、第二擾流條540b以及第三擾流條540c，且第二擾流條540b與第三擾流條540c具有相同的長度及彎曲形態。第一擾流條540a將開口530a區分為相互分隔的第一子開口530a1與第二子開口530a2、第二擾流條540b將開口530a區分為相互分隔的第二子開口530a2與第三子開口530a3以及第三擾流條540c將開口530a區分為相互分隔的第三子開口530a3與第一子開口530a1。第一子開口530a1與第二子開口530a2具有相同的面積。換言之，在本實施例中，擾流結構540相對於一虛擬平面(即圖2A中A-A’剖線所在的虛擬平面)是對稱的，且前述虛擬平面是垂直於紙面，以使得封裝膠體(未繪示)的充填可以較為對稱且均勻。

圖6是依照本發明的第四實施例的散熱件的局部上視示意圖，且圖6中對散熱件600所繪示的局部區域為對應於圖1中對散熱件200所繪示的區域100。請參考圖6，在本實施例中，散熱件600與散熱件200相似，其類似的構件以相同的標號表示，且具有類似的功能，並省略描述。而散熱件600與散熱件200的主要差別在於，散熱件600的擾流結構640包括多個擾流條640a、640b，且多個擾流條640a、640b於開口630a具有一彼此相連的內接點。在本實施例中，多個擾流條640a、640b例如為包括二個擾流條640a、640b的T型擾流結構640，且將開口630a區分為三個相互分隔的子開口630a1~630a3。詳細而言，擾流結構640包括第一擾流條640a以及第二擾流條640b，其中第二擾流條640b可以平行於散熱面210a的邊緣。第一擾流條640a將開口630a區分為相互分隔的第一子開口630a1與第二子開口630a2、第二擾流條640b將開口630a區分為相互分隔的第一子開口630a1、第二子開口630a2與第三子開口630a3。第一子開口630a1與第二子開口630a2具有相同的面積。換言之，在本實施例中，擾流結構640相對於一虛擬平面(即圖2A中A-A’剖線所在的虛擬平面)是對稱的，且前述虛擬平面是垂直於紙面，以使得封裝膠體(未繪示)的充填可以較為對稱且均勻。

圖7是依照本發明的第五實施例的散熱件的局部上視示意圖，且圖7中對散熱件700所繪示的局部區域為對應於圖1中對散熱件200所繪示的區域100。請參考圖7，在本實施例中，散熱件700與散熱件200相似，其類似的構件以相同的標號表示，且具有類似的功能，並省略描述。而散熱件700與散熱件200的主要差別在於，散熱件700的擾流結構740包括多個擾流條740a~740d，且多個擾流條740a~740d於開口730a具有多個相連的內接點。在本實施例中，多個擾流條740a~740d例如為包括四個擾流條740a~740d的網狀(mesh-type)擾流結構740，且將開口730a區分為多個相互分隔的子開口。詳細而言，擾流結構740包括第一擾流條740a、第二擾流條740b、第三擾流條740c以及第四擾流條740d，其中第一擾流條740a與第三擾流條740c具有相同的長度及彎曲形態，且第四擾流條740d可以平行於散熱面210a的邊緣。換言之，在本實施例中，擾流結構740相對於一虛擬平面(即圖2A中A-A’剖線所在的虛擬平面)是對稱的，且前述虛擬平面是垂直於紙面，以使得封裝膠體(未繪示)的充填可以較為對稱且均勻。

綜上所述，本發明的散熱件可以使封裝膠體的充填可以較為對稱且均勻。且具有本發明的散熱件的晶片封裝具有良好的品質及可靠性。

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‧‧‧區域

200、400、500、600、700‧‧‧散熱件

210‧‧‧散熱主體

210a‧‧‧散熱面

230‧‧‧延伸部

232‧‧‧第一傾斜部

234‧‧‧第一連接部

236‧‧‧第二傾斜部

238‧‧‧第二連接部

230a、430a、530a、630a、730a‧‧‧開口

230a1、430a1、530a1、630a1‧‧‧第一子開口

230a2、430a2、530a2、630a2‧‧‧第二子開口

430a3、530a3、630a3‧‧‧第三子開口

430a4‧‧‧第四子開口

240、440、540、640、740‧‧‧擾流結構

440a、540a、640a、740a‧‧‧第一擾流條

440b、540b、640b、740b‧‧‧第二擾流條

440c、540c、640c、740c‧‧‧第三擾流條

740d‧‧‧第四擾流條

242‧‧‧第三傾斜部

244‧‧‧第三連接部

246‧‧‧第四傾斜部

248‧‧‧第四連接部

30‧‧‧散熱件

32‧‧‧線路載板

34‧‧‧封裝膠體

34a‧‧‧第一封裝部

34b‧‧‧第二封裝部

36‧‧‧晶片封裝

36a‧‧‧導線

36b‧‧‧主動面

38‧‧‧導電端子

F1、F2‧‧‧模流

F3‧‧‧紊流

圖1是依照本發明的第一實施例的散熱件的上視示意圖。圖2A是圖1中區域100的放大圖。圖2B是沿圖2A中剖線A-A’的剖面示意圖。圖3A是依照本發明一實施例的晶片封裝的注模製程的上視示意圖。圖3B是沿圖3A中剖線B-B’的剖面示意圖。圖4是依照本發明的第二實施例的散熱件的局部上視示意圖。圖5是依照本發明的第三實施例的散熱件的局部上視示意圖。圖6是依照本發明的第四實施例的散熱件的局部上視示意圖。圖7是依照本發明的第五實施例的散熱件的局部上視示意圖。

Claims

一種散熱件，包括：一散熱主體；以及多個延伸部，分別從該散熱主體之邊緣向外延伸，其中各該延伸部分別具有一開口以及一位於該開口內的擾流結構以將該開口區分為多個相互分隔的子開口。
如申請專利範圍第1項所述的散熱件，其中該擾流結構包括一擾流條以將該開口區分為二相互分隔的子開口。
如申請專利範圍第1項所述的散熱件，其中該擾流結構包括多個相互分隔的擾流條以將該開口區分為該些相互分隔的子開口。
如申請專利範圍第1項所述的散熱件，其中該擾流結構包括一網狀結構，且該網狀結構包括多個相連且相互交錯的擾流條。
如申請專利範圍第1項所述的散熱件，其中該擾流結構包括相連於一點的多個擾流條。
如申請專利範圍第1項所述的散熱件，其中相互分隔的該些子開口具有相同的面積。
如申請專利範圍第1項所述的散熱件，其中該散熱主體包括一圓形板狀體。
如申請專利範圍第1項所述的散熱件，其中該散熱主體與該些延伸部一體成形。
一種半導體封裝件，包括：一線路載板；一晶片，配置於該線路載板上並且與該線路載板電性連接；一如請求項1所述的散熱件，該散熱件配置於該線路載板上以使該晶片位於該散熱主體與該線路載板之間；以及一封裝層，覆蓋該線路載板、該晶片以及該散熱件。
如申請專利範圍第9項所述的半導體封裝，其中該封裝層包括：一第一封裝層，位於該線路載板以包覆該晶片，且該第一封裝層被該散熱件所覆蓋；以及一第二封裝層，覆蓋該些延伸部與該擾流結構，且該第二封裝層透過該些開口與該第一封裝層連接。