TWI331796B - A bonding method for a chip packaging - Google Patents

Description

1331796 99.06.08第95138129號專利說明書及申請專利範園修正本 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於一種晶片構裝及散熱板之結合方法，特 別是關於利用加熱的方式使設置於一環牆上之一接合材溶 融’以便一散熱板因重力而均勻下沉進而貼接於一晶片頂 部之晶片構裝及散熱板之結合方法。 【先前技術】

習用晶片構裝及散熱板之結合方法，請參照第1圖所 示’其包含一基板90、一加固件91、一晶片92、一腰人 層93、一導熱膠94及一散熱片95。該基板9〇之一上端面 可供設置該加固件91及該晶片92，且該加固件91係環設 於該晶片92之周侧。該膠合層93及導熱膠94係分別佈設 於該加固件91及晶片92之一上端面，用以輔助該散埶= 95分別與該加固件91及晶片92相互膠黏結合，藉此該膠 合層93可固定該加固件91及該散熱片％之相對位置γ且 該導熱膠94可將該晶片92的熱源辅助傳導至 進行散熱。 •舣而言 -1上述Μ具有下列缺點，例如：當欲利用 該膠合層93及導熱膠94將該散熱片％接合固著於該加固 ^及^92時，糾常係使用—夾具〔未繪示〕夾制 於該基板91之一下端面及該散熱片％之— 然而’於該失具在進行夾制的動作時有 效的控制糾具平祕力賊额％及肢；有 導致該散細95產生側向位移，造成該散細％之夕^ —5 — 1331796 99.06.08第95138129號專利說明書及申請專利範圍修正本 緣無法對齊該基板91之外側緣，進而產生組裝因難。再者 ，由於該夾具施加一偏壓於該散熱片95及該基板91之間 ，若施加的偏壓過大，則該晶片92即易因受擠壓而損毀。 因此，有必要進-步改良上述習用晶片構裝及散熱板之結 合方法。 ° 有鑑於此，本發明改良上述之缺點，其係在一基板之 -上端面設置-晶片及-環牆，該環牆係圍繞該晶片之外 周，且該環牆之高度係小於該晶片的高度，該環牆之一上 f面設有-接合材，此時該接合材的高度敍於該晶片之 高度，當一散熱板調整適當位置並覆蓋於該接合材上，同 時進行加熱時，該接合材受到縣而使該散熱板因重力而 自然下沉雜於該晶之頂面，以便有效控舰散熱板與 晶片之接合位置，進而提昇組裝可靠度、提高晶片生產良 率、減化製造步驟及減少製造成本。 【發明内容】 一本發明主要目的係提供一種晶片構裝及散熱板之結 合方法’其係於一環牆之一上端面設置一接合材，且該環 ®之高度係小於-晶片之高度，利用加熱方式溶融該接合 材’以便-散熱板自然向下沉降貼接於該晶片，使得本發 日月具有提昇組裝可靠度、提高晶片生產良率、簡化製造步 驟及減少製造成本之功效。 人本發明次要目的係提供一種晶月構裝及散熱板之結 〇方法，其係於一晶片之頂面選擇塗覆一導熱膠合層，使 得本發明具有辅助散熱之功效。 99. 06. 08第95138129號專利說明書及申請專利範圍修正本 根據本發明之晶片構裝及散熱板之結合方法，其包含 步驟·製備一晶片構裝，其包含一基板、一環騰及一晶片 ，該晶片係置於該環牆之一中間位置，且該環牆具有一上 端面，該上端面係低於該晶片之一頂面一第一高度差；設 置一接合材於該環牆之上端面，且該接合材具有一頂端， 該頂端係高於該晶片之頂面形成一第二高度差；蓋設一散 熱板於該接合材之頂端；加熱熔融該接合材，以便該散熱 板受重力吸引而均勻下沉，進而貼接於該晶片之頂面。 【實施方式】 ▲為讓本發明之上述及其他目的、特徵及優點能更明顯 易懂，下文特舉本發明之較佳實施例，並配合所附圖式， 作詳細說明如下： μ參照第2至4圖所示，本發明第—實施例之晶片構 裝及散熱板之結合構造係包含__基板卜—晶片2、一環牆 3、一接合材4及一散熱板5。 清再參照第2圖所示，本發明第一實施例之晶片構袭 及散熱板之結合方法第—步難··製備—晶片構裝，其包 含該基板卜晶片2及環牆3。該基板1係可選自一軟性或 硬性電路基板，該基板1具有-上表面10及-下表面u 。另外’該上表面1G可供佈設數個第-鮮螯12，而該下 表面11、可供佈設數個第二銲鲁，且該第一雜12係 應電性連接至該第二輝塾。 明再參照第2圖所示，本發明第一實施例之晶片 裝於該基板1之上矣；1Λ廿上 ^ ^ 表面10’其中該晶片2係具有一頂面2ι 1331796 99划_簡號專物書及申請專糊修正本 及22。該晶片2之底面22具有數個接腳〔未繪示 之數藉由數個電性接點20電性連接至該基板1 弟銲# 12。藉此—外部㈣錢可藉由該數個第 t塾13連通該數個第-銲塾12進而控制該晶片2。爾 後，於該晶片2之底面22及該基⑴之上表面iq之間注 、口 口膠以$成-膠合層〔未標示〕，進而膠黏固定該電 2接點2G此外’在設置該晶片2之前，預先將該環踏3 »又置於該基板1之上表面1G’且該晶片2較佳係設置於該 衣膽3之中間位置，且該環牆3之一上端面係低於該晶 片2之頂面21’以形成一第一高度差m。 请再參照第3圖所示，本發明第一實施例之晶片構裝 及散熱板之結合方法第二步·^錢置完成該晶片2及 該裱牆3之後，於該環牆3之上端面31設置該接合材4， 其中該接合材4較佳係選自H之銲料，且該接合材4 之分佈狀態係可選擇沿該環牆3之上端面31完整塗佈，或 僅以點狀方式間隔分部於該上端面31上。設置於該上端面 31上之該接合材4具有一頂端〔未標示〕，該頂端係高於 該晶片2之頂面21，以形成一第二高度差D2。另一方面 ’該晶片2之頂面21可選擇塗佈一導熱膠合層〔未繪示〕 ，且該導熱膠合層之厚度係小於該第二高度差E>2，藉此該 導熱膠合層可辅助該晶片2散熱，以便提昇該晶片2整體 之散熱效能。 請再參照第4圖所示，本發明第一實施例之晶片構裝 及散熱板之結合方法第三步驟係：將該散熱板5覆蓋於該 1331796 .08第95138129號專利說明書及申請專利範圍修正本 曰曰片2之上方。此時，該接合材4之頂端係高於該晶片2 ^頂面21，且此二者間存在該第二高度差D2，因此該接 5材4之頂糕係頂樓該散熱板5，以便該散熱板5與該晶 片=間形成一距離〔未標示〕，且該距離最大係實臂等於 該第二高度差D2〔未設置該導熱谬合層時〕。同時，由於 該接合材4尚未實質與該散熱板5相互結合，因此該散熱 & 5 2該接合材4之相對位置具有極大調整裕度，可依據 預（的位置進行調整，例如調整該散熱板5之外周緣均 • 、勻的龍於該基板1之外周緣。另外，該散熱板5較佳係 選自-具有高導熱係數的材質，例如銅、始、銀等材質， J職熱板5之上表面亦可選獅絲個散熱鰭片〔未綠 示〕，以便增加該散熱板5的散熱效率。 睛參照第5及6圖所示，本發明第一實施例之晶片構 裝及散熱板之結合方法第四步驟係··當選定該散熱板5之 預定結合位置之後，即可加熱該熱塑性膠合層或鮮料層之 接合材4。其中當該接合材4選自-習用銲錫〔其具有錫 籲 ：錯為63 : 37之比例〕時，該加熱溫度係為183。[以上， 且較佳的加熱溫度係介於225至23(rc之間之範圍。此時 ’該接合材4因受熱而產生熔融，且該接合材4頂端之散 • 熱板5因受重力吸弓I而自然下沉，直至貼接於該晶片2之 頂面21或該頂面21上之導熱膠合層。再者，由於該散熱 板5下壓的重力’而迫使該熔融後的接合材4沿該環牆3 之上端面31向水平面之各方向均勻擴散。此時，該接合材 4之南度最小係實質相同於該第一高度差m。在加熱該接 一 9 一 1331796 99· 06.08帛95138129號專利說明書及申請專利範圍修正本 合材4的同時，該晶片構裝及散熱板5之間的空氣可藉由 散熱板5的重力擠壓空氣由該液狀的接合材4排出至^部 。或者，另可選擇於該散熱板5上開設一排氣孔〔未標示 〕，以便排放空氣，並於排放完成後，再利用黏膠或^銲 的方式封閉該排氣孔。 請再參照第5及6圖所示，待該散熱板5貼接至該晶 片2之頂面21之後，解除該接合材4的加熱狀態，待其冷 卻後，該接合材4立即形成一固化狀態，並緊密接合該環 牆3及散熱板5。藉此，該散熱板5係可有效的控制其預 定的設置位置。另一方面，由於該晶片2係可完全密封於 該政熱板5及環牆3之内，因此該晶片2可避免受到外界 灰塵及水氣的影響，進一步確保該晶片2之導電特性及其 使用壽命。另外，該散熱板5係可選擇具有高強度之材質 ，以降低整體構裝的翹曲程度。 請再參照第5及6圖所示，本發明第一實施例之晶片 構裝及散熱板之結合方法第五步驟係：待上述步驟完成後 ，最後在該基板1之下表面11之各個第二銲墊13之位置 上個別形成一錫球14，以供該晶片2與外部之其他電路元 件相互電性連接。 請再參照第5及6圖所示，由於本發明第一實施例之 基板1及習用之基板90均係選自一軟性電路基板，因此容 易受到側向應力致使該基板1之央部位產生些微翹曲，進 而導致該晶片2之設置南度提高。藉由上述之結合步驟， 只要該基版1之麵曲程度小於該第二高度差D2，該散熱板 133 99·。6.08第95138129 _說明書及申請專利範圍修正本 5仍可藉由重力自然下沉，以均勻貼接於該晶片2之頂面 21 〇 4參照第7至8圖所示，其揭示本發明第二實施例， 目=於第實齡j ’第二實施例之結合方法係與第一實施 每i =王相同’於此不多作贅述，而第二實施例有別於第一 Λ知例之處在於，其在該散熱板5之周緣開錄個凹槽q . ’ ^如第8圖所示’該凹槽51係對應該接合材4，因此當 • 進仃加熱時，該接合材4溶融初期，散熱板5即因重力而 φ T降貼接該晶片2 ’該晶片構裝及散熱板5之間的空氣可 藉由該凹槽51及該接合材4之間·，之後該液態的接合 材4因表面張力之作用而充填該凹槽S1，以便密封該晶片 構裝及散熱板50 如上所述，相較於習用晶片構裝及散熱板之結合方法 利用該夾具夾制於該基板91之一下端面及散熱片95之一 上，面之間’進而導致該散熱片95易於產生側向位移，且 亦今易造成該晶片92損毁等缺點，本發明藉由設置該接合 .· # 4於該環牆3之上端面31，且該接合材4之高度係大於 該晶片2之頂面21，當加熱熔融該接合材4時，該散熱板 5可利用重力吸引而自然下沉，進而均勻貼接於該晶片2 之頂面21，其確實可有效提昇組裝可靠度、提高晶片生產 良率、簡化製程步驟及減少製造成本。再者，藉由上述本 發明之結合步驟亦可有效避免該基板丨發生翹曲時，產生 於該散熱板5與晶片2之間的貼接不均勻的現象。 雖然本發明已利用上述較佳實施例揭示，然其並非用

A —11 — 1331796 99.06.08第95138129號專利說明書及申請專利範圍修正本 以限定本發明’任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精 神和範圍之内，當可作各種更動與修改，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。 12 — 卯.06.08第95138129號專利說明書及申請專利範圍修正+ 【圖式簡單說明】 第1圖：習用晶片構裝及散熱板之結合方法之結合刻視 圖。 第2圖：本發明第-實_之晶#魏及餘板結合方 法之晶片及環牆設置於該基板上之示意圖。 第3圖.本發明第—實施例之晶#構|及散熱板結合方 法之接合材設置於該環牆之上端面之示意圖。 、第4圖：本發明第一實施例之晶片構裝及散熱板結合方 法之散熱板設置於預定設置位置之示意圖。 、第5圖·本發明弟一實施例之晶片構褒及散熱板之結合 方法*加熱熔融該接合材時，該散熱板自然下沉之示意圖 〇 第6圖：本發明第—實施例之晶片構裝及散熱板之結合 方法之結合立體圖。 第7圖：本發明第二實施例之晶片構裝及散熱板之結合 方法之散熱板示意圖。 、第8圖：本發明第二實施例之晶片構裝及散熱板結合方 法之散熱板設置於預定設置位置之示意圖。 第9圖：本發明第二實施例之晶片構裝及散熱板之結合 方法當加熱熔融該接合材時，該散熱板自然下沉，且該接 5材與散熱板之凹槽之結合狀態示意圖。 1331796 99.06.08第95138129號專利說明書及申請專利範圍修正本 【主要元件符號說明】 1 基板 10 上表面 11 下表面 12 第一銲墊 13 第二銲墊 14 錫球 2 晶片 20 電性接點 21 頂面 22 底面 3 環牆 31 上端面 4 接合材 5 散熱板 51 凹槽 90基板 91 加固件 92 晶片 93 膠合層 94導熱膠 95散熱片 D2第二高度差 D1第一高度差 —14 —

Claims (1)

1331796 99· 06. 08第95138129號專利說明書及中請專利範圍修正本 十、申請專利範圍： 1、-種晶#财及散熱板之結合方法，其包含步驟： ^備U構裝，其包含-基板一環牆及-晶片，該 晶片係置於該環牆之一中間位置，且該環牆具有一上端 面，該上端面係彳氏於該晶片之一頂面一第一高度差； • 没置一接合材於該環牆之上端面，且該接合材具有一頂 ; 端三該頂端係高於該晶片之頂面形成一第二高度差； Λ 覆盍一散熱板於該接合材之頂端，且該散熱板相對於該 擊 接合材處設有至少一凹槽；及 加熱熔融該接合材，讀紐熱板受重力吸引而均勻下 /儿進而貼接於該晶片，且該基板及散熱板之間的氣體可 在該散熱板下沉時經由該凹槽排出，直到該散熱板貼接 於晶片時，該熔融為液態之接合材因表面張力作用而充 填該凹槽。 2、 =申請專利範@第i項所述之晶片構裝及散熱板之結 φ 合方法’其中該晶片之頂面係可選擇設置一導熱膠合層 3、 依申請專職圍第2項所述之晶#構裝及散熱板之結 . 合方法’其中該導熱膠合層之厚度係小於該第二高度差 , 〇 V 4、 依申請專利範圍第1項所述之晶片構裝及散熱板之結 合方法’其中該基板係選自一軟性及硬性電路基板之一 ’該基板另具有一下表面。 5、 依申請專利範圍第4項所述之晶片構裝及散熱板之結 —15 — 1331796 99.06.08第95138129號專利說明書及申請專利範圍修正本 〇方法’其中該基板之上表面及下表面係可供分別佈設 數個第-鮮塾及數個第二鮮塾，且該第一鮮塾係對應電 性連接該第二銲墊。 0、依申料利顧第5項所述之；構裝及散熱板之結 合方法’其中另包含步驟： 於加熱熔融該接合材之後，在該基板之下表面之各個 第二銲墊之位置上個別形成一錫球。 7、 依申請專利範圍第5項所述之晶片構裝及散熱板之結 &方法’其中該B曰片及該基板之固定處具有數個電性接 點’該電性接點係電性連接至該基板之第一銲塾。 8、 依申請專利範圍第1項所述之晶片構裝及散熱板之結 合方法，其中該接合材係選自一熱塑性膠合層及一銲料 層之一。 —16 —