TWI351746B - - Google Patents

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1354746 九、發明說明 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於一種收容半導體元件之半導體封裝。 【先前技術】 以往，已知有一種半導體封裝，其具備：封裝本體， 其包含具有第1表面及與第1表面相反側之第2表面的基 φ 底部、及收容設於上述第1表面之半導體元件的半導體元 件收容部；電性端子，其係設於上述半導體元件收容部， • 並與收容於上述半導體元件收容部之半導體元件電性連 接，且露出至上述半導體元件收容部之外表面。 半導體元件，係藉由將所須之電路圖案構裝於藉由以 矽爲代表之基板用材料形成之基板的表面上所形成，在動 作時會自電路圖案產生大量之熱。當電路圖案之溫度超過 某一溫度時，電路圖案便無法發揮所須之性能。 • 在此種習知半導體封裝中，爲使半導體元件所產生之 熱散熱，至少封裝本體之基底部係由熱傳導率較高之材 料，例如銅、鋁、銅合金、或鋁合金所構成。收容於半導 體元件收容部之半導體元件所產生之熱，會傳導至封裝本 體，主要是基底部，並進一步散熱至封裝本體，主要是基 底部所接觸之物體，例如基底部所裝載支持之半導體封裝 支持體、封裝本體周圍之空氣、或其他。 隨著構裝於半導體元件之電路圖案之高度積體化的進 展，半導體元件所產生之熱量亦逐漸增加，近年來已有提 -4- 1351746 案各種構造，以提升半導體封裝之熱傳導效率。 日本特開2005 - 1 75006號公報，揭示有—種如上述 熱傳導效率提升構造之一例。該熱傳導效率提升構造中， 係將鑽石粒子分散於金屬製母材中，並藉由與母材相同材 料之塗布層來覆蓋母材表面，以阻止鑽石粒子由母材表面 露出。 φ 【發明內容】 . [發明欲解決之課題] • 日本特開2005 - 1 75 006號公報所記載之熱傳導效率 提升構造中，並不清楚係如何將鑽石粒子分散於金屬製母 材中。在欲將鑽石粒子分散於1片母材中時，通常係於上 述母材正在熔融期間，使鑽石粒子分散。然而，包含母材 之熔融此種熱傳導效率提升構造的製造法，係繁雜且能量 效率不佳。又，上述構造之厚度會變得相對較厚。 # 本發明係在上述情形下所構成，其目的在於提供一種 半導體封裝，其與上述各種熱傳導效率提升構造相較，熱 傳導效率更佳，並可使厚度變薄且容易製造，亦包含熱傳 導效率提升構造。 爲達成該目的，依照本發明一項槪念之半導體封裝， 係具備：封裝本體，其包含具有第1表面及與上述第1表 面相反側之第2表面的基底部、及收容設於上述第1表面 之半導體元件的半導體元件收容部；電性端子，其係設於 上述半導體元件收容部，與上述半導體元件電性連接，且 -5- 1354746 露出至上述半導體元件收容部之外表面；以及熱高傳導要 素，其具有較上述基底部之熱傳導率高的熱傳導率，於上 述基底部中由與上述半導體元件之發熱部位對應之發熱部 位對應位置，配置至上述發熱部位對應位置之外側位置， 以將由上述半導體元件之發熱部位所產生之熱，在上述基 底部由上述發熱部位對應位置傳導至上述外側位置。此 外’其特徵爲：上述基底部，係藉由使複數片薄板互相密 接並一體接合所構成；上述熱高傳導要素，係藉由具有熱 傳導效率較上述基底部之熱傳導效率高的材料所構成，並 包含分散於上述基底部中之粒體；此外上述熱高傳導要素 之粒體，係分散於上述基底部之上述複數片薄板中互相鄰 接之2片之間。 [用以解決課題之手段] [發明效果] 根據依照以上述構成爲特徵之本發明的半導體封裝， 由封裝本體之半導體元件收容部所收容之半導體元件的發 熱部位產生之熱，即藉由粒體在基底部自發熱部位對應位 置迅速傳導至外側位置。該粒體係由具有熱傳導率高於基 底部之熱傳導率的材料構成，且分散於複數片薄板中彼此 鄰接之2片間。該複數片薄板係包含設於封裝本體之基底 部中，具有熱傳導率高於上述基底部之熱傳導率，並在基 底部中由與半導體元件之發熱部位對應之發熱部位對應位 置，配置至發熱部位對應位置之外側的熱高傳導要素，且 -6 - 135*1746 彼此密接並一體接合以構成基底部。其結果，上述熱即在 基底部中由發熱部位對應位置迅速擴散至外側位置，並進 一步迅速散熱至封裝本體所接觸之物體，例如基底部所裝 載支持之半導體封裝支持體、封裝本體周圍之空氣、或其 他。根據此種構成，即可對近年來半導體元件所增加之發 熱量，發揮充分之冷卻效果。 此外，藉由使複數片薄板互相密接並以一體接合來構 成封裝本體之基底部，且將熱高傳導要素設於基底部中， 藉此提高熱高傳導要素對基底部密接度之均句性，因此即 可提高基底部與熱高傳導要素彼此間之熱傳導效率。再 者，亦可減少封裝本體之基底部的厚度且容易製造。 【實施方式】 其次，參照圖1、圖2A、及圖2B說明依照本發明一 實施形態之半導體封裝SP4。 依照本實施形態之半導體封裝SP4，具備包含基底部 50、及半導體元件收容部62的封裝本體64。該基底部 50，係藉由使具有第1表面50a、及與第1表面50a相反 側之第2表面5 0b的複數片薄板52，54，56，58互相密接 並一體接合（例如，擴散接合）所構成。該半導體元件收容 部62，係設於第1表面50a並收容半導體元件60。 此外，於半導體元件收容部62，設有與收容於半導 體元件收容部62之半導體元件60電性連接並露出至半導 體元件收容部62之外表面的電性端子66。 1351746 本實施形態中，於半導體元件收容部62亦收容有供 半導體元件60構裝周邊電路之周邊電路構裝基板67，半 導體元件60係透過周邊電路構裝基板67之配線，與電性 端子66連接。 本實施形態中，基底部50係包含藉由熱傳導率較高 之金屬材料（例如，銅、鋁、銅合金、鋁合金、或包含具 有與此等同程度之熱傳導率的金屬材料，銅之熱傳導率爲 φ 400W/mK)所形成之複數片薄板52、具有熱膨脹係數與半 . 導體元件60之基板或周邊電路構裝基板67之熱膨脹係數 • 相等或具有其以下的至少1片薄板54、包含第1表面50a 之薄板56、及包含第2表面5 0b之薄板58。 半導體元件收容部62，具有可提供收納半導體元件 60或與半導體元件60相關之周邊電路構裝基板67之內 部空間的筒狀，並圍繞基底部50之第1表面5 0a的既定 區域。 # 第1表面5〇a中，於上述既定區域裝載有半導體元件 6〇或周邊電路構裝基板67。半導體元件收容部62，係包 含覆蓋與基底部50之第1表面50a之既定區域相反側之 開口的蓋68。蓋68係在將半導體元件60或周邊電路構 裝基板67裝載於第1表面50a之既定區域，並完成半導 體元件60、周邊電路構裝基板67、及電性端子66彼此間 之連接後’即封閉以隔開外部空間而密封上述內部空間。 於基底部50中，設有熱高傳導要素70，其具有熱傳 導率高於基底部50之熱傳導率，並在基底部50中由與半 -8- 1351746 導體元件收容部62中所收容之半導體元件60之發熱部位 對應之發熱部位對應位置（基底部50之第1表面5 0a中， 與半導體元件60之發熱部位鄰接之位置），配置至基底部 5 0中發熱部位對應位置之外側，本實施形態中係配置至 半導體元件收容部62之外側。熱高傳導要素70，係將半 導體元件60之發熱部位所產生之熱，在基底部50由發熱 部位對應位置傳導至外側位置。 本實施形態中，熱高傳導要素70係包含例如奈米碳 管或鑽石之粒體。熱高傳導要素7〇之粒體，係分散於基 底部50之複數片薄板52, 54，56, 58中互相鄰接之2片之 間。此外，能以各種圖案進行此種分散。亦即，可自發熱 部位對應位置有效將熱移動至基底部50之所欲外側位 置。再者，亦可將高價之奈米碳管或鑽石之粒體的使用量 抑制於所須之最低限度。 例如，如圖2A及圖2B中以2點鏈線所圖示，可分 布成由基底部50之第1表面50a至第2表面5 0b，在朝 向基底部50之厚度方向期間，由第1表面50a之發熱部 位對應位置至第2表面50b之外側區域，沿基底部50之 第1表面50a至第2表面50b擴展。 當半導體元件60之發熱量變大時，因半導體元件60 之基板（通常爲矽製）或周邊電路構裝基板67之熱膨脹率 與基底部50之熱膨脹率的差異，導致在半導體元件60之 基板或周邊電路構裝基板67或該等兩者產生裂痕或破裂 之可能性亦會變大。爲了防止在此種在半導體元件60之 -9 - 1351746 基板或周邊電路構裝基板67或該等兩者產生裂痕或破 裂，本實施形態中，係使於構成基底部50之複數片薄板 中，包含具有熱膨脹係數與半導體元件60之基板或周邊 電路構裝基板67之熱膨脹係數相等或其以下的至少1片 薄板54»該種薄板54之材料，已知有例如鉬》該種薄板 54之厚度、形狀、或在基底部50中之配置，可設定成不 僅能防止因熱膨脹率之差異，導致在半導體元件60之基 板或周邊電路構裝基板67或該等兩者所產生之裂痕或破 裂，亦可設定成不會損及基底部50之所須傳熱功能。 基底部50之複數片薄板52, 54，56，58中，包含第1 表面50a之第1薄板58及包含第2表面50b之第2薄板 58，係不使熱高傳導要素70之粒體，由第1表面5 0a及 第2表面50b露出。 本實施形態中，基底部50之複數片薄板52，54，56, 58，係在使熱高傳導要素70之粒體，以所須圖案分散於 互相鄰接之2片之間後，如圖2B中箭頭所示，自第1表 面50a及第2表面50b沿基底部50之厚度方向，以高溫 施加高壓力，藉此以所須圖案將熱高傳導要素7〇配置於 該等間之狀態下，使彼此密接並一體接合（擴散接合）。接 著，在該接合期間’使熱高傳導要素70之粒體深入鄰接 之2片薄板。包含第1表面50a之第1薄板58及包含第 2表面50b之第2薄板58，係使第1表面50a及第2表面 5 0b露出至外部空間’而未與高傳導要素70之粒體接 觸。 -10- 1351746 厚度，分別設定 ^底部50中之第 :70之粒體由第 因此，藉由將第1及第2薄板58 5 成大於熱高傳導要素70之粒體的直徑， 1及第2薄板58，即可不使熱高傳導要] 1表面50a及第2表面50b露出。 【圖式簡單說明】 態之半導體封裝 部分的槪略立體 各縱截面圖。 縱截面之複數個 [圖1]係表示將依照本發明一實施形 切開封裝本體之半導體收容部之蓋之一 圖。 [圖2A]係沿圖1之線ΠΑ—ΙΙΑ之槪 [圖2B]係表示使圖2A中槪略圖示;^ 構成要素彼此分離的圖。 【主要元件符號說明】 :基底部 5〇a :第1表面 5〇b :第2表面 52，54，56，58:薄板 60 :半導體元件 62:半導體元件收容部 64 :封裝本體 66 :電性端子 67:周邊電路構裝基板 68 :蓋 -11 - 1351746 70 :熱高傳導要素 SP4 :半導體封裝

Claims (1)

1351746 十、申請專利範圍 1·—種半導體封裝，其具備： 封裝本體，其包含具有第1表面及與上述第1表面相 反側之第2表面的基底部、及收容設於上述第1表面之半 導體元件的半導體元件收容部； 電性端子，其係設於上述半導體元件收容部，與上述 半導體元件電性連接，且露出至上述半導體元件收容部之 外表面：以及 熱高傳導要素，其具有較上述基底部之熱傳導率高的 熱傳導率’於上述基底部中由與上述半導體元件之發熱部 位對應之發熱部位對應位置，配置至上述發熱部位對應位 置之外側位置，以將由上述半導體元件之發熱部位所產生 之熱’在上述基底部由上述發熱部位對應位置傳導至上述 外側位置；其特徵爲： 上述基底部，係藉由使複數片薄板互相密接並一體接 合所構成： 上述熱高傳導要素，係藉由具有熱傳導效率較上述基 底部之熱傳導效率高的材料所構成，並包含分散於上述基 底部中之粒體； 上述熱高傳導要素之粒體，係分散於上述基底部之上 述複數片薄板中互相鄰接之2片之間》 2.如申請專利範圍第1項所記載之半導體封裝，其 中’前述基底部之前述複數片薄板中之包含前述第1表面 的第1薄板、及包含前述第2表面的第2薄板，係不使前 -13- 1351746 述熱高傳導要素之前述粒體自前述第1表面及前述第2表 面露出。 3. 如申請專利範圍第1項所記載之半導體封裝，其 中，前述基底部之前述複數片薄板，係包含具有熱膨脹係 數與前述半導體元件之基板之熱膨脹係數相等或其以下的 至少1片薄板。 4. 如申請專利範圍第1項所記載之半導體封裝，其 中，於前述半導體元件收容部中，進一步收容供前述半導 體元件構裝周邊電路之周邊電路構裝基板：前述基底部之 前述複數片薄板，係包含具有熱膨脹係數與前述半導體元 件之基板或上述周邊電路構裝基板之熱膨脹係數相等或其 以下的至少1片薄板。 5 ·如申請專利範圍第1項所記載之半導體封裝，其 中’前述熱高傳導要素之前述粒體係包含鑽石之粒體。

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