TWI579985B - 晶片封裝體及其製造方法 - Google Patents

Description

晶片封裝體及其製造方法

本發明係有關於晶片封裝體，特別是具有熱擴散層的晶片封裝體及其製造方法。

現有的晶片封裝體，例如CPU(中央處理器：Central Processing Unit)或是GPU(圖形處理器；Graphics Processing Unit)，其工作時皆會產生大量熱能，因此需要在晶片封裝體上設置散熱裝以冷卻晶片封裝體。一般的散熱系統是藉由，熱傳導之方式將晶片封裝體產生的熱能吸收至散熱系統內，再藉由熱對流的方式將熱能發散至空氣中。為了使晶片封裝體與散熱系統之間的熱傳導效率最佳化，一般散熱系統會配置有一平面，並且能夠與晶片封裝體外表的另一平面貼合，進而通過此接觸面進行熱傳導。

一般而言，晶片並非均勻發熱體，而且通常會存在點發熱的情況，散熱系統與晶片封裝體的接觸面常是偏離發熱點，因此無論如何改良散熱系統，皆無法改善晶片封裝體與散熱系統之間的熱傳導效率。

有鑑於此，本發明人遂針對上述現有技術，特潛心研究並配合學理的運用，盡力解決上述之問題點，即成為本發明人改良之目標。

本發明提供一種具有熱擴散層的晶片封裝體及其製造方法。

本發明提供一種晶片封裝體，其包含一基板、一晶片、一熱擴散層及一導線。晶片的其中一面貼附在基板的其中一面；熱擴散層覆蓋於晶片的另一面，而且熱擴散層的邊緣延伸至晶片的邊緣，熱擴散層貫穿設置有一缺口。導線通過缺口連接於基板與晶片之間。

較佳地，熱擴散層之內包含有導熱材料。導熱材料為片狀石墨烯。熱擴散層的其中一面上佈設有黏著劑並且貼附晶片。晶片封裝體更包含一封裝結構，封裝結構包覆晶片。熱擴散層熱連接封裝結構。晶片封裝體更包含覆蓋於熱擴散層的一保護層。缺口自熱擴散層延伸貫穿保護層。

本發明另提供一種晶片封裝體的製造方法，其包含步驟：提供一第一晶圓以及一熱擴散層，並且將熱擴散膜的其中一面貼附在第一晶圓的其中一面；在熱擴散膜上開設複數缺口；提供一第二晶圓，並且將熱擴散膜的另一面貼附在第二晶圓的其中一面；將第二晶圓裁切形成複數晶片，並且同時將熱擴散膜裁切形成貼附在各晶片的複數熱擴散層；提供一基板並且將晶片設置在基板；提供對應缺口的複數導線，並且將各導線穿過對應的各缺口連接於基板與晶片之間。

較佳地，晶片封裝體的製造方法更包含：提供一封裝結構，並且將封裝結構包覆晶片。熱擴散膜之內包含有導熱材料。導熱材料為片狀石墨烯。熱擴散膜上佈設黏著劑並且貼附第二晶圓。晶片封裝體的製造方法更包含：將第一晶圓自熱擴散膜上移除。晶片封裝體的製造方法包含：同時將第一晶圓裁切形成貼附在各熱擴散層的複數保護層。

本發明的晶片封裝體，其晶片上設設置有片狀石墨烯構成的熱擴散層，因此能夠避免熱能集中而降低晶片封裝體對外的熱傳導效率。其製造方 法藉由在裁切第二晶圓形成晶片之前將熱擴散膜貼附至第二晶圓，因此不需要將各熱擴散層分別貼附至各晶片。

10‧‧‧第一晶圓

20‧‧‧熱擴散膜

30‧‧‧第二晶圓

100‧‧‧基板

200‧‧‧晶片

300‧‧‧熱擴散層

301‧‧‧缺口

310‧‧‧黏著劑

320‧‧‧保護層

400‧‧‧導線

500‧‧‧封裝結構

510‧‧‧導熱介質

圖1係本發明第一實施例之晶片封裝體之示意圖。

圖2係本發明第二實施例之晶片封裝體之示意圖。

圖3係本發明之晶片封裝體的製造方法之流程圖。

圖4至圖7係本發明之晶片封裝體的製造方法之步驟示意圖。

圖8至圖10係本發明第三實施例之晶片封裝體的製造方法之步驟示意圖。

圖11至圖13係本發明第四實施例之晶片封裝體的製造方法之步驟示意圖。

參閱圖1，本發明之第一實施例提供一種晶片封裝體，其包含一基板100、一晶片200、一熱擴散層300、至少一導線400以及一封裝結構500。

於本實施例中，基板100較佳地為一電路板。晶片200設置在晶片200的基板100的其中一面之上，而且基板100的此面較佳地與晶片200的其中一面相互貼合。

於本實例中，熱擴散層300較佳地呈薄膜狀，熱擴散層300之內具有導熱材料。導熱材料為片狀石墨烯，片狀石墨烯具有良好的平面熱傳導特性。熱擴散層300的其中一面上較佳地佈設有黏著劑310，並且熱擴散層300能夠藉由黏著劑310貼附於晶片200的另一面而使得熱擴散層300覆蓋於晶片200之上。熱擴散層300的邊緣延伸至晶片200的邊緣，而且熱擴散層300上貫穿開設有至少一缺 口301。於本實施例中，熱擴散層300較佳開設有複數缺口301，各缺口301之結構相同。缺口301可以是孔狀，也可以是延伸至熱擴散層300邊緣的缺槽狀，本發明限定其型式。

於本實施例中，熱擴散層300的另一面上較佳地貼附有一保護層320，而且缺口301自熱擴散層300延伸貫穿保護層320。

導線400對應缺口301配置，於本實施例中，本發明的晶片封裝體較佳地包含有對應各缺口301的複數導線400。各導線400的其中一端連接於基板100，導線400的另一端則穿過對應的缺口301連接晶片200，因此藉由該些導線400能夠將晶片200電性連接基板100。

封裝結構500包覆晶片200藉以保護晶片200，於本實施例中，封裝結構500是模塑成形於基板100上而包覆晶片200，並且同時包覆熱擴散層300而與熱擴散層300熱連接。保護層320能夠避免熱擴散層300中的片狀石墨烯在封裝結構500的模塑成形製程中受損。

參閱圖2，本發明之第二實施例提供一種晶片封裝體，其包含一基板100、一晶片200、一熱擴散層300、至少一導線400以及一封裝結構500。本實施例的晶片封裝體之構造大至如同前述第一實施例，因此相同之處於此不再贅述，本實施例與第一實施例不同之處詳述如後。

於本實施例中，熱擴散層300上並未設有保護層320。封裝結構500是罩蓋於基板100上的罩殼，而且封裝結構500罩蓋晶片200。熱擴散層300熱連接封裝結構500，熱擴散層300與封裝結構500可以是直接貼附而熱連接或是藉由在熱擴散層300與封裝結構500之間填充導熱介質510(例如導熱膠或導熱墊)而熱連接。

參閱圖3，本發明之第三實施例提供一種晶片封裝體的製造方法，係用於製造如前述第一實施例中所述的晶片封裝體。於本實施例中，本發明的晶片封裝體的製造方法之各步驟分別說明如後：參閱圖3至圖5，於本實施例的步驟a中，首先提供一第二晶圓10以及一熱擴散膜20，並且將熱擴散膜20的其中一面貼附在第二晶圓10的其中一面；參閱圖3及圖6，於接續步驟a的步驟b中，在熱擴散膜20上開設複數缺口301，此步驟中的缺口301較佳地是孔狀，且較佳地可以藉由加工機具直接加工貫穿第二晶圓10及熱擴散膜20以便於加工形成缺口301。

參閱圖3及圖7，於接續步驟b的步驟c中，提供一第二晶圓30。而後在熱擴散膜20的另一面上佈設黏著劑310，並且藉由黏著劑310將此面貼附在第二晶圓30的其中一面上。藉此將熱擴散膜20覆蓋設置於第二晶圓30。

參閱圖3及圖8，於接續步驟c的步驟d中，對應該些缺口301之位置進行裁切，將第二晶圓30裁切形成複數晶片200，同時也將熱擴散膜20裁切形成貼附在各晶片200的複數熱擴散層300，而且各熱擴散層300分別具有至少一缺口301。依據裁切位置的不同，各熱擴散層300上的缺口301呈現不同的形態，當未裁切到熱擴散膜20上的缺口301時，則各熱擴散層300上的缺口301是孔狀；當裁切到熱擴散膜20上的缺口301時，則各熱擴散層300上的缺口301是延伸至熱擴散層300邊緣的缺槽狀，本發明不限定各熱擴散層300上的缺口301之型式。並且，較佳地同時也將第一晶圓10裁切形成覆蓋於各熱擴散層300上的複數保護層320。

參閱圖3及圖9，於接續步驟d的步驟e中，提供至少一基板100並且將晶片200設置在基板100上，本發明不限定其設置方式，可以將一晶片200設置在一基板100上，也可以將多個晶片200設置在同一基板100上。

參閱圖3及圖10，於接續步驟e的步驟f中，對應各缺口301而提供複數導線400，將各導線400的一端連接於基板100，並且將各導線400的另一端穿過對應的缺口301連接至晶片200，藉此將晶片200電性連接基板100。

參閱圖3及圖1，於接續步驟f的步驟g中，提供一封裝結構500，並且將封裝結構500包覆晶片200。於本實施例中較佳地是將基板100連同晶片200置入模具中將封裝結構500模塑成形於基板100上而包覆晶片200。在模塑製程中，保護層320能夠保護熱擴散層300以避免注入模具的高壓塑料損壞熱擴散層300中的片狀石墨烯之結構。

本發明之第四實施例提供一種晶片封裝體的製造方法，係用於製造如前述第二實施例中所述的晶片封裝體。本實施例之步驟內容大至如同前述第三實施例，因此相同之處於此不再贅述，本實施例與第三實施例不同之處詳述如後。

參閱圖3及圖11，於本實施例中，步驟c完成後，可以選擇性地執行步驟h，將第二晶圓10自熱擴散膜20上移除。於接續步驟h的步驟d中，對應該些缺口301之位置進行裁切，將第二晶圓30裁切形成複數晶片200，同時將熱擴散膜20裁切形成貼附在各晶片200的複數熱擴散層300，而且各熱擴散層300分別具有至少一缺口301。

參閱圖3及圖12，於接續步驟d的步驟e中，提供至少一基板100並且將晶片200設置在基板100上，本發明不限定其設置方式，可以將一晶片200設置在一基板100上，也可以將多個晶片200設置在同一基板100上。

參閱圖3及圖13，於接續步驟e的步驟f中，對應各缺口301而提供複數導線400，將各導線400的一端連接於基板100，並且將各導線400的另一端穿過對應的缺口301連接至晶片200，藉此將晶片200電性連接基板100。

參閱圖3及圖2，於接續步驟f的步驟g中，提供一封裝結構500，並且將封裝結構500包覆晶片200。於本實施例中，封裝結構500是罩殼之型態，於本步驟中將封裝結構500罩蓋於基板100上而罩蓋晶片200，而且熱擴散層300與封裝結構500可以是直接貼附而熱連接或是藉由在熱擴散層300與封裝結構500之間填充導熱介質510(例如導熱膠或導熱墊)而熱連接。

本發明的晶片封裝體，其晶片200上設設置有片狀石墨烯構成的熱擴散層300，因此晶片200之發熱能夠均勻地擴散至整個晶片封裝體，故能夠避免熱能集中而降低晶片封裝體對外的熱傳導效率。

本發明的晶片封裝體的製造方法藉由在裁切第二晶圓30形成晶片200之前將熱擴散膜20貼附至第二晶圓30，因此不需要將各熱擴散層300分別貼附至各晶片200。以此方法製成的熱擴散層300會延伸至各晶片200的邊緣而完全覆蓋晶片200的表面，使得導線400無法連接到晶片200，故需要在熱擴散層300設置缺口301供導線400通過。因此，本發明的晶片封裝體的製造方法更藉由將熱擴散膜20預設在第一晶圓10之手段而能夠一次在複數的熱擴散層300上形成缺口301。

以上所述僅為本發明之較佳實施例，非用以限定本發明之專利範圍，其他運用本發明之專利精神之等效變化，均應俱屬本發明之專利範圍。

100‧‧‧基板

200‧‧‧晶片

300‧‧‧熱擴散層

301‧‧‧缺口

310‧‧‧黏著劑

320‧‧‧保護層

400‧‧‧導線

500‧‧‧封裝結構

Claims (14)

1. 一種晶片封裝體，包含：一基板；一晶片，該晶片的其中一面貼附在該基板的其中一面；一熱擴散層，覆蓋於該晶片的另一面且該熱擴散層的邊緣延伸至該晶片的邊緣，該熱擴散層貫穿設置有一缺口；一導線，通過該缺口連接於該基板與該晶片之間；及包含覆蓋於該熱擴散層的一保護層。
2. 如請求項1所述之晶片封裝體，其中該熱擴散層之內包含有導熱材料。
3. 如請求項2所述之晶片封裝體，其中該導熱材料為片狀石墨烯。
4. 如請求項1所述之晶片封裝體，其中該熱擴散層的其中一面上佈設有黏著劑並且貼附該晶片。
5. 如請求項1所述之晶片封裝體，更包含一封裝結構，該封裝結構包覆該晶片。
6. 如請求項5所述之晶片封裝體，其中該熱擴散層熱連接該封裝結構。
7. 如請求項1所述之晶片封裝體，其中該缺口自該熱擴散層延伸貫穿該保護層。
8. 一種晶片封裝體的製造方法，包含：a)提供一第一晶圓以及一熱擴散層，並且將該熱擴散膜的其中一面貼附在該第一晶圓的其中一面；b)在該熱擴散膜上開設複數缺口； c)提供一第二晶圓，並且將該熱擴散膜的另一面貼附在該第二晶圓的其中一面；d)將該第二晶圓裁切形成複數晶片，並且同時將該熱擴散膜裁切形成貼附在各該晶片的複數熱擴散層；e)提供一基板並且將該晶片設置在該基板；及f)提供對應該些缺口的複數導線，並且將各該導線穿過對應的各該缺口連接於該基板與該晶片之間。
9. 如請求項8所述之晶片封裝體的製造方法，更包含步驟g：提供一封裝結構，並且將該封裝結構包覆該晶片。
10. 如請求項8所述之晶片封裝體的製造方法，其中該熱擴散膜之內包含有導熱材料。
11. 如請求項10所述之晶片封裝體的製造方法，其中該導熱材料為片狀石墨烯。
12. 如請求項8所述之晶片封裝體的製造方法，其中在步驟c中，在該熱擴散膜上佈設黏著劑並且貼附該第二晶圓。
13. 如請求項8所述之晶片封裝體的製造方法，其中在步驟c之後更包含步驟h：將該第一晶圓自該熱擴散膜上移除。
14. 如請求項8所述之晶片封裝體的製造方法，其中在步驟d中，同時將該第一晶圓裁切形成貼附在各該熱擴散層的複數保護層。