TWI795630B - 封裝結構 - Google Patents

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TWI795630B
TWI795630B TW109105272A TW109105272A TWI795630B TW I795630 B TWI795630 B TW I795630B TW 109105272 A TW109105272 A TW 109105272A TW 109105272 A TW109105272 A TW 109105272A TW I795630 B TWI795630 B TW I795630B
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李仁智
楊長暻
王良丞
葉時有
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碇基半導體股份有限公司
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Abstract

本發明提供一種封裝結構，包括：基板、複數個主動元件、複數個分離的金屬部、以及封裝材料。基板具有第一表面與第二表面。每一主動元件具有第一表面與第二表面。每一金屬部具有第一表面與第二表面。每一主動元件的第一表面連接基板的第一表面。一金屬部的第一表面連接一主動元件的第二表面。每一金屬部延伸連接基板的第一表面。封裝材料覆蓋基板的第一表面，並包圍主動元件與金屬部，露出每一金屬部的第二表面以及基板的第二表面。

Description

封裝結構
本發明係有關於一種封裝結構，特別是有關於一種雙側散熱的封裝結構。
系統級封裝(system in package，SIP)是一種功能性電子系統，其包括兩種或更多的異質半導體晶片(heterogeneous semiconductor dies)(通常來自針對其各自功能進行優化的不同技術節點)，通常包括例如，主動元件、被動元件與驅動積體電路。系統級封裝的物理性樣態是一種模組，取決於最終應用，於封裝結構中，此種模組可包括邏輯晶片、記憶晶片、積體被動元件(integrated passive device，IPD)、射頻濾波器、感測器、散熱器、天線、連接器及/或功率晶片。
在傳統的系統級封裝(SIP)中，主動元件藉由打線接合製程與基板的電極連接。朝基板方向的熱傳導受到下方印刷電路板(PCB)上的銅層的厚度與面積的限制。由於金屬導線的散熱路徑較長，且考慮到線數與線距的要求，使得所形成的封裝結構尺寸大，且具有整體電感高，功率損耗大的缺點。
因此，開發一種小型且能提升散熱效果的封裝結構是眾所期待的。
根據本發明的一實施例，提供一種封裝結構，包括：一基板、複數個主動元件、複數個分離的金屬部、以及一封裝材料。該基板具有一第一表面與一第二表面，該第二表面相對於該第一表面。每一主動元件具有一第一表面與一第二表面，該第二表面相對於該第一表面。每一金屬部具有一第一表面與一第二表面，該第二表面相對於該第一表面。每一主動元件的該第一表面連接該基板的該第一表面。一金屬部的該第一表面連接一主動元件的該第二表面。每一金屬部延伸連接該基板的該第一表面。該封裝材料覆蓋該基板的該第一表面，並包圍該等主動元件與該等金屬部，露出每一金屬部的該第二表面以及該基板的該第二表面。
在部分實施例中，該基板包括多重電路層。在部分實施例中，該等主動元件包括氮化鎵(GaN)主動元件。在部分實施例中，該金屬部包括銅、鐵或鋁。
在部分實施例中，每一主動元件更包括複數個電極，設置於該主動元件的該第一表面。在部分實施例中，該基板更包括複數個電極，設置於該基板的該第一表面。在部分實施例中，每一主動元件的該等電極分別連接該基板的該等電極。
在部分實施例中，該主動元件的該電極包括圓柱或球形。在部分實施例中，該主動元件的該電極包括銅、錫、金、鎳、或金屬複合物。在部分實施例中，每一主動元件的該等相鄰電極的間距大於或等於70μm。在部分實施例中，該主動元件的該電極的高度大於或等於40μm。在部分實施例中，該主動元件的該電極的直徑大於或等於90μm。
在部分實施例中，每一金屬部包括一主體部份與至少一延伸部分，該至少一延伸部分連接該主體部份。該主體部份設置於該主動元件的該第二表面。該至少一延伸部分連接該基板的該電極。
在部分實施例中，該封裝結構更包括至少一被動元件，設置於該基板的該第一表面，並連接該基板的該電極。在部分實施例中，該封裝結構更包括一驅動積體電路，設置於該基板的該第一表面，並連接該基板的該電極。
在部分實施例中，該封裝結構更包括一金屬襯墊，設置於該基板的該第二表面，並位於對應該等主動元件的位置。在部分實施例中，該金屬襯墊包括三個連接埠，用於連接外部電路。在部分實施例中，該金屬襯墊包括錫、鋁、銀、金、或銅。在部分實施例中，該封裝結構藉由該金屬襯墊連接一印刷電路板。在部分實施例中，該封裝結構的厚度小於或等於3mm。
本發明使用覆晶技術(flip chip technology)將倒置的主動元件貼附至基板上。由於主動元件的電極直接連接基板的電極，取代傳統的打線接合製程，因此，縮短了散熱路徑，降低電感，並進一步降低傳導損耗及開關損耗。由於省去了打線接合製程，使得主動元件佔據了基板上相對較小的區域，適合應用於微型化。除了覆晶技術可促進朝基板方向的散熱外，設置於主動元件電極相對側的金屬部件亦提供了另一條散熱路徑，使得本發明封裝結構達到雙側散熱的效果。由於主動元件的電極具有適當高度(大約大於或等於40μm)，因此在主動元件與基板之間形成適當的空間，以提升主動元件承受高崩潰電壓的能力，並促進封裝材料的模流(mold flowing)。再者，設置於基板背面的電極(襯墊)(類似T形)包括三個用於連接外部電路的連接埠，除了增加電路設計的靈活性外，亦增加散熱並降低電感。由於多個積體電路元件，例如，至少兩個主動元件、至少一個被動元件、以及一個驅動積體電路封裝於同一封裝單元中，因此，本發明封裝結構視為一種系統級封裝(system in package，SIP)。
請參閱第1、2、3圖，根據本發明的一實施例，提供一種封裝結構10。第1圖為封裝結構10的爆炸圖。第2圖為封裝結構10的上視圖。第3圖為沿第2圖的A-A’剖面線所得的封裝結構10的剖面圖。
如第1、2、3圖所示，封裝結構10包括基板12、第一主動元件14a、第二主動元件14b、第一金屬部16a、第二金屬部16b、以及封裝材料18。基板12具有第一表面12’與第二表面12”，第二表面12”相對於第一表面12’。第一主動元件14a具有第一表面14a’與第二表面14a”，第二表面14a”相對於第一表面14a’。第二主動元件14b具有第一表面14b’與第二表面14b”，第二表面14b”相對於第一表面14b’。第一金屬部16a具有第一表面16a’與第二表面16a”，第二表面16a”相對於第一表面16a’。第二金屬部16b具有第一表面16b’與第二表面16b”，第二表面16b”相對於第一表面16b’。第一主動元件14a的第一表面14a’與第二主動元件14b的第一表面14b’分別連接基板12的第一表面12’。第一金屬部16a的第一表面16a’連接第一主動元件14a的第二表面14a”。第二金屬部16b的第一表面16b’連接第二主動元件14b的第二表面14b”。第一金屬部16a與第二金屬部16b分別延伸連接基板12的第一表面12’。封裝材料18覆蓋基板12的第一表面12’，並包圍第一主動元件14a、第二主動元件14b、第一金屬部16a、以及第二金屬部16b。第一金屬部16a的第二表面16a”、第二金屬部16b的第二表面16b”、以及基板12的第二表面12”露出於封裝材料18。
在部分實施例中，基板12包括多重電路層(至少兩層電路層)，例如，如第3圖所示，基板12包括兩層電路層，也就是，第一電路層12a與第二電路層12b。第二電路層12b設置於第一電路層12a上。根據產品需求，其他適合的電路層數目，例如，三層電路層、四層電路層、或更多層電路層，亦適用於本發明。不同電路層提供不同功能，例如，如第3圖所示，第二電路層12b為設置於其上的元件提供特定的電路佈局，而第一電路層12a促進了封裝結構10與其下方的印刷電路板(PCB)之間的連接。
在部分實施例中，第一主動元件14a與第二主動元件14b包括，例如，氮化鎵(GaN)主動元件。在部分實施例中，具有其他適合材料的主動元件，例如，碳化矽(SiC)亦適用於本發明。在部分實施例中，第一主動元件14a與第二主動元件14b包括橫向功率元件，例如，橫向高功率元件。
在部分實施例中，第一金屬部16a與第二金屬部16b包括，例如，銅、鐵或鋁。在部分實施例中，其他適合的金屬散熱材料亦適用於本發明。第3圖中，第一金屬部16a包括主體部份16a1與延伸部分16a2，延伸部分16a2連接主體部份16a1。主體部份16a1設置於第一主動元件14a的第二表面14a”，延伸部分16a2連接基板12的電極20a。同樣地，第二金屬部16b包括主體部份16b1與延伸部分16b2，延伸部分16b2連接主體部份16b1。主體部份16b1設置於第二主動元件14b的第二表面14b”，延伸部分16b2連接基板12的電極20b。在部分實施例中，並未限制金屬部的延伸部分的數目，其他適合的金屬部的延伸部分的數目亦適用於本發明。在部分實施例中，在第一金屬部16a中，主體部份16a1與延伸部分16a2具有第一夾角θ1，其大約介於85度至145度之間。在部分實施例中，第一金屬部16a的主體部份16a1與延伸部分16a2的第一夾角θ1大約接近90度。在部分實施例中，在第二金屬部16b中，主體部份16b1與延伸部分16b2具有第二夾角θ2，其大約介於85度至145度之間。在部分實施例中，第二金屬部16b的主體部份16b1與延伸部分16b2的第二夾角θ2大約接近90度。在部分實施例中，第一夾角θ1與第二夾角θ2相同或不同。在部分實施例中，第一金屬部16a與第二金屬部16b的厚度TM 大約介於500μm至800μm。在部分實施例中，其他適合的第一金屬部16a與第二金屬部16b的厚度尺寸亦適用於本發明。如第3圖所示，第一金屬部16a與第二金屬部16b彼此分離，也就是，一個金屬部對應(貼附)一個主動元件，例如，第一金屬部16a對應(貼附)第一主動元件14a，第二金屬部16b對應(貼附)第二主動元件14b。
以下揭示第一主動元件14a、第二主動元件14b與基板12之間的詳細連接態樣。以第一主動元件14a與基板12之間的連接態樣為例做說明，如第4圖所示。第4圖為封裝結構10中部分結構的剖面圖。第一主動元件14a包括多個電極(例如22a、22b、22c、22d)，設置於第一主動元件14a的第一表面14a’。在部分實施例中，電極(例如22a、22b、22c、22d)包括源極、汲極、閘極、或輔助電極。在部分實施例中，並未限制電極的數目，其他適合的第一主動元件14a的電極數目亦適用於本發明。在部分實施例中，電極以陣列方式排列(未圖示)或圍繞第一主動元件14a的周邊區域。第4圖中，電極(例如22a、22b、22c、22d)橫向設置於第一主動元件14a的第一表面14a’ (亦即設置於同一平面)，因此，第一主動元件14a為橫向功率元件。基板12包括多個電極(襯墊)(例如24a、24b、24c、24d)，設置於基板12的第一表面12’，且具有不同電位，例如，高電位或低電位。第4圖中，第一主動元件14a的電極(例如22a、22b、22c、22d)直接連接基板12的不同電極(襯墊)(例如24a、24b、24c、24d)，也就是，本發明使用覆晶技術將倒置的第一主動元件14a貼附至基板12上。第一主動元件14a的電極(例如22a、22b、22c、22d)連接基板12相對應的電極(襯墊)(例如24a、24b、24c、24d)。
第4圖中，第一主動元件14a的電極(例如22a、22b、22c、22d)的形狀為圓柱狀。在部分實施例中，其他適合的電極(例如22a、22b、22c、22d)的形狀，例如，球形亦適用於本發明。在部分實施例中，第一主動元件14a的電極(例如22a、22b、22c、22d)包括銅、錫、金、鎳、或金屬複合物。在部分實施例中，其他適合的電極(例如22a、22b、22c、22d)的材料亦適用於本發明。在部分實施例中，第一主動元件14a的相鄰電極，例如，電極22a與22b的間距S大約大於或等於70μm。在部分實施例中，其他適合的相鄰電極的間距尺寸亦適用於本發明。在部分實施例中，第一主動元件14a的電極(例如22a、22b、22c、22d)的高度H大約大於或等於40μm。在部分實施例中，其他適合的電極(例如22a、22b、22c、22d)的高度尺寸亦適用於本發明。在部分實施例中，第一主動元件14a的電極(例如22a、22b、22c、22d)的直徑D大約大於或等於90μm。在部分實施例中，其他適合的電極(例如22a、22b、22c、22d)的直徑尺寸亦適用於本發明。
第1、2圖中，封裝結構10更包括被動元件26，設置於基板12的第一表面12’，並連接基板12的電極(例如28a與28b)。此外，封裝結構10更包括驅動積體電路30，設置於基板12的第一表面12’，並連接基板12的電極(例如32a、32b、32c、32d、32e、32f、32g、32h、32i、32j、32k)。在部分實施例中，被動元件26與驅動積體電路30藉由表面黏著技術(surface-mount technology，SMT)分別連接基板12的電極(例如28a與28b)以及電極(例如32a、32b、32c、32d、32e、32f、32g、32h、32i、32j、32k)。
請參閱第5圖，封裝結構10更包括金屬襯墊34，設置於基板12的第二表面12”，並位於對應主動元件(未圖示)的位置。第5圖中，金屬襯墊34為T形，包括三個連接埠(36a、36b、36c)，用於連接外部電路。在部分實施例中，並未特別限制基板12的第二表面12”上金屬襯墊34所佔據的面積，儘可能地予以最大化。在部分實施例中，金屬襯墊34包括錫、鋁、銀、金、或銅。在部分實施例中，其他適合的金屬材料亦適用於本發明。在部分實施例中，封裝結構10藉由金屬襯墊34連接印刷電路板(未圖示)。在部分實施例中，於第一金屬部16a與第二金屬部16b上，更包括設置有散熱器(未圖示)，以促進熱傳導。
第3圖中，封裝結構10的厚度TPS 大約小於或等於3mm。封裝結構10的體積大約小於或等於350mm3 。此外，如第1圖所示，由於多個積體電路元件，例如，至少兩個主動元件(即第一主動元件14a與第二主動元件14b)、至少一個被動元件(即被動元件26)、以及驅動積體電路30封裝於同一封裝單元中，因此，封裝結構10視為系統級封裝(system in package，SIP)。在封裝結構10中，考慮到不影響金屬部的散熱及相關的安全規定下，將任意兩個主動元件(例如，第一主動元件14a與第二主動元件14b)之間的距離DA 控制在大約大於或等於2mm，例如，大約介於2mm至5mm之間。此外，當基板12為具有長邊L與短邊W的矩形時，主動元件(例如，第一主動元件14a與第二主動元件14b)沿著基板12的短邊W設置，如第1、2圖所示。在部分實施例中，主動元件(例如，第一主動元件14a與第二主動元件14b)沿著基板12的長邊L設置。
請參閱第1、2、6圖，根據本發明的一實施例，提供一種封裝結構10。第1圖為封裝結構10的爆炸圖。第2圖為封裝結構10的上視圖。第6圖為沿第2圖的A-A’剖面線所得的封裝結構10的剖面圖。
如第1、2、6圖所示，封裝結構10包括基板12、第一主動元件14a、第二主動元件14b、第一金屬部16a、第二金屬部16b、以及封裝材料18。基板12具有第一表面12’與第二表面12”，第二表面12”相對於第一表面12’。第一主動元件14a具有第一表面14a’與第二表面14a”，第二表面14a”相對於第一表面14a’。第二主動元件14b具有第一表面14b’與第二表面14b”，第二表面14b”相對於第一表面14b’。第一金屬部16a具有第一表面16a’與第二表面16a”，第二表面16a”相對於第一表面16a’。第二金屬部16b具有第一表面16b’與第二表面16b”，第二表面16b”相對於第一表面16b’。第一主動元件14a的第一表面14a’與第二主動元件14b的第一表面14b’分別連接基板12的第一表面12’。第一金屬部16a的第一表面16a’連接第一主動元件14a的第二表面14a”。第二金屬部16b的第一表面16b’連接第二主動元件14b的第二表面14b”。第一金屬部16a與第二金屬部16b分別延伸連接基板12的第一表面12’。封裝材料18覆蓋基板12的第一表面12’，並包圍第一主動元件14a、第二主動元件14b、第一金屬部16a、以及第二金屬部16b。第一金屬部16a的第二表面16a”、第二金屬部16b的第二表面16b”、以及基板12的第二表面12”露出於封裝材料18。
在部分實施例中，基板12包括多重電路層(至少兩層電路層)，例如，如第6圖所示，基板12包括兩層電路層，也就是，第一電路層12a與第二電路層12b。第二電路層12b設置於第一電路層12a上。根據產品需求，其他適合的電路層數目，例如，三層電路層、四層電路層、或更多層電路層，亦適用於本發明。不同電路層提供不同功能，例如，如第6圖所示，第二電路層12b為設置於其上的元件提供特定的電路佈局，而第一電路層12a促進了封裝結構10與其下方的印刷電路板(PCB)之間的連接。
在部分實施例中，第一主動元件14a與第二主動元件14b包括，例如，氮化鎵(GaN)主動元件。在部分實施例中，具有其他適合材料的主動元件，例如，碳化矽(SiC)亦適用於本發明。在部分實施例中，第一主動元件14a與第二主動元件14b包括橫向功率元件，例如，橫向高功率元件。
在部分實施例中，第一金屬部16a與第二金屬部16b包括，例如，銅、鐵或鋁。在部分實施例中，其他適合的金屬散熱材料亦適用於本發明。第6圖中，第一金屬部16a包括一個主體部份16a1與四個延伸部分16a2，四個延伸部分16a2連接主體部份16a1。四個延伸部分16a2分別自主體部份16a1的四個側邊延伸出來。主體部份16a1設置於第一主動元件14a的第二表面14a”，四個延伸部分16a2分別連接基板12的電極20a。同樣地，第二金屬部16b包括一個主體部份16b1與四個延伸部分16b2，四個延伸部分16b2連接主體部份16b1。四個延伸部分16b2分別自主體部份16b1的四個側邊延伸出來。主體部份16b1設置於第二主動元件14b的第二表面14b”，四個延伸部分16b2分別連接基板12的電極20b。在部分實施例中，並未限制金屬部的延伸部分的數目，其他適合的金屬部的延伸部分的數目亦適用於本發明。在部分實施例中，在第一金屬部16a中，主體部份16a1與延伸部分16a2具有第一夾角θ1，其大約介於85度至145度之間。在部分實施例中，第一金屬部16a的主體部份16a1與延伸部分16a2的第一夾角θ1大約接近90度。在部分實施例中，在第二金屬部16b中，主體部份16b1與延伸部分16b2具有第二夾角θ2，其大約介於85度至145度之間。在部分實施例中，第二金屬部16b的主體部份16b1與延伸部分16b2的第二夾角θ2大約接近90度。在部分實施例中，第一夾角θ1與第二夾角θ2相同或不同。在部分實施例中，第一金屬部16a與第二金屬部16b的厚度TM 大約介於500μm至800μm。在部分實施例中，其他適合的第一金屬部16a與第二金屬部16b的厚度尺寸亦適用於本發明。如第6圖所示，第一金屬部16a與第二金屬部16b彼此分離，也就是，一個金屬部對應(貼附)一個主動元件，例如，第一金屬部16a對應(貼附)第一主動元件14a，第二金屬部16b對應(貼附)第二主動元件14b。
以下揭示第一主動元件14a、第二主動元件14b與基板12之間的詳細連接態樣。以第一主動元件14a與基板12之間的連接態樣為例做說明，如第4圖所示。第4圖為封裝結構10中部分結構的剖面圖。第一主動元件14a包括多個電極(例如22a、22b、22c、22d)，設置於第一主動元件14a的第一表面14a’。在部分實施例中，電極(例如22a、22b、22c、22d)包括源極、汲極、閘極、或輔助電極。在部分實施例中，並未限制電極的數目，其他適合的第一主動元件14a的電極數目亦適用於本發明。在部分實施例中，電極以陣列方式排列(未圖示)或圍繞第一主動元件14a的周邊區域。第4圖中，電極(例如22a、22b、22c、22d)橫向設置於第一主動元件14a的第一表面14a’ (亦即設置於同一平面)，因此，第一主動元件14a為橫向功率元件。基板12包括多個電極(襯墊)(例如24a、24b、24c、24d)，設置於基板12的第一表面12’，且具有不同電位，例如，高電位或低電位。第4圖中，第一主動元件14a的電極(例如22a、22b、22c、22d)直接連接基板12的不同電極(襯墊)(例如24a、24b、24c、24d)，也就是，本發明使用覆晶技術將倒置的第一主動元件14a貼附至基板12上。第一主動元件14a的電極(例如22a、22b、22c、22d)連接基板12相對應的電極(襯墊)(例如24a、24b、24c、24d)。
第4圖中，第一主動元件14a的電極(例如22a、22b、22c、22d)的形狀為圓柱狀。在部分實施例中，其他適合的電極(例如22a、22b、22c、22d)的形狀，例如，球形亦適用於本發明。在部分實施例中，第一主動元件14a的電極(例如22a、22b、22c、22d)包括銅、錫、金、鎳、或金屬複合物。在部分實施例中，其他適合的電極(例如22a、22b、22c、22d)的材料亦適用於本發明。在部分實施例中，第一主動元件14a的相鄰電極，例如，電極22a與22b的間距S大約大於或等於70μm。在部分實施例中，其他適合的相鄰電極的間距尺寸亦適用於本發明。在部分實施例中，第一主動元件14a的電極(例如22a、22b、22c、22d)的高度H大約大於或等於40μm。在部分實施例中，其他適合的電極(例如22a、22b、22c、22d)的高度尺寸亦適用於本發明。在部分實施例中，第一主動元件14a的電極(例如22a、22b、22c、22d)的直徑D大約大於或等於90μm。在部分實施例中，其他適合的電極(例如22a、22b、22c、22d)的直徑尺寸亦適用於本發明。
第1、2圖中，封裝結構10更包括被動元件26，設置於基板12的第一表面12’，並連接基板12的電極(例如28a與28b)。此外，封裝結構10更包括驅動積體電路30，設置於基板12的第一表面12’，並連接基板12的電極(例如32a、32b、32c、32d、32e、32f、32g、32h、32i、32j、32k)。在部分實施例中，被動元件26與驅動積體電路30藉由表面黏著技術(surface-mount technology，SMT)分別連接基板12的電極(例如28a與28b)以及電極(例如32a、32b、32c、32d、32e、32f、32g、32h、32i、32j、32k)。
請參閱第5圖，封裝結構10更包括金屬襯墊34，設置於基板12的第二表面12”，並位於對應主動元件(未圖示)的位置。第5圖中，金屬襯墊34為T形，包括三個連接埠(36a、36b、36c)，用於連接外部電路。在部分實施例中，並未特別限制基板12的第二表面12”上金屬襯墊34所佔據的面積，儘可能地予以最大化。在部分實施例中，金屬襯墊34包括錫、鋁、銀、金、銅或金屬複合物。在部分實施例中，其他適合的金屬材料亦適用於本發明。在部分實施例中，封裝結構10藉由金屬襯墊34連接印刷電路板(未圖示)。在部分實施例中，於第一金屬部16a與第二金屬部16b上，更包括設置有散熱器(未圖示)，以促進熱傳導。
第6圖中，封裝結構10的厚度TPS 大約小於或等於3mm。封裝結構10的體積大約小於或等於350mm3 。此外，如第1圖所示，由於多個積體電路元件，例如，至少兩個主動元件(即第一主動元件14a與第二主動元件14b)、至少一個被動元件(即被動元件26)、以及驅動積體電路30封裝於同一封裝單元中，因此，封裝結構10視為系統級封裝(system in package，SIP)。在封裝結構10中，考慮到不影響金屬部的散熱及相關的安全規定下，將任意兩個主動元件(例如，第一主動元件14a與第二主動元件14b)之間的距離DA 控制在大約大於或等於2mm，例如，大約介於2mm至5mm之間。此外，當基板12為具有長邊L與短邊W的矩形時，主動元件(例如，第一主動元件14a與第二主動元件14b)沿著基板12的短邊W設置，如第1、2圖所示。在部分實施例中，主動元件(例如，第一主動元件14a與第二主動元件14b)沿著基板12的長邊L設置。
本發明使用覆晶技術(flip chip technology)將倒置的主動元件貼附至基板上。由於主動元件的電極直接連接基板的電極，取代傳統的打線接合製程，因此，縮短了散熱路徑，降低電感，並進一步降低傳導損耗及開關損耗。由於省去了打線接合製程，使得主動元件佔據了基板上相對較小的區域，適合應用於微型化。除了覆晶技術可促進朝基板方向的散熱外，設置於主動元件電極相對側的金屬部件亦提供了另一條散熱路徑，使得本發明封裝結構達到雙側散熱的效果。由於主動元件的電極具有適當高度(大約大於或等於40μm)，因此在主動元件與基板之間形成適當的空間，以提升主動元件承受高崩潰電壓的能力，並促進封裝材料的模流(mold flowing)。再者，設置於基板背面的電極(襯墊)(類似T形)包括三個用於連接外部電路的連接埠，除了增加電路設計的靈活性外，亦增加散熱並降低電感。由於多個積體電路元件，例如，至少兩個主動元件、至少一個被動元件、以及一個驅動積體電路封裝於同一封裝單元中，因此，本發明封裝結構視為一種系統級封裝(system in package，SIP)。
10:封裝結構 12:基板 12’:基板的第一表面 12”:基板的第二表面 12a:第一電路層 12b:第二電路層 14a:第一主動元件 14a’:第一主動元件的第一表面 14a”:第一主動元件的第二表面 14b:第二主動元件 14b’:第二主動元件的第一表面 14b”:第二主動元件的第二表面 16a:第一金屬部 16a’:第一金屬部的第一表面 16a”:第一金屬部的第二表面 16a1:第一金屬部的主體部份 16a2:第一金屬部的延伸部分 16b:第二金屬部 16b’:第二金屬部的第一表面 16b”:第二金屬部的第二表面 16b1:第二金屬部的主體部份 16b2:第二金屬部的延伸部分 18:封裝材料 20a,20b,24a,24b,24c,24d,28a,28b,32a,32b,32c,32d,32e,32f,32g,32h,32i,32j,32k:基板的電極 22a,22b,22c,22d:第一主動元件的電極 26:被動元件 30:驅動積體電路 34:金屬襯墊 36a,36b,36c:金屬襯墊的連接埠 D:第一主動元件的電極的直徑 DA :第一主動元件與第二主動元件之間的距離 H:第一主動元件的電極的高度 L:基板的長邊 S:第一主動元件中相鄰電極的間距 TM :第一金屬部/第二金屬部的厚度 TPS :封裝結構的厚度 W:基板的短邊 θ1:第一金屬部的主體部份與延伸部分的第一夾角 θ2:第二金屬部的主體部份與延伸部分的第二夾角
第1圖係根據本發明的一實施例，一種封裝結構的爆炸圖； 第2圖係根據本發明的一實施例，一種封裝結構的上視圖； 第3圖係根據本發明的一實施例，一種封裝結構的剖面圖； 第4圖係根據本發明的一實施例，一種封裝結構中部分結構的剖面圖； 第5圖係根據本發明的一實施例，一種封裝結構的立體圖；以及 第6圖係根據本發明的一實施例，一種封裝結構的剖面圖。
10:封裝結構
12:基板
12’:基板的第一表面
12”:基板的第二表面
12a:第一電路層
12b:第二電路層
14a:第一主動元件
14a’:第一主動元件的第一表面
14a”:第一主動元件的第二表面
14b:第二主動元件
14b’:第二主動元件的第一表面
14b”:第二主動元件的第二表面
16a:第一金屬部
16a’:第一金屬部的第一表面
16a”:第一金屬部的第二表面
16a1:第一金屬部的主體部份
16a2:第一金屬部的延伸部分
16b:第二金屬部
16b’:第二金屬部的第一表面
16b”:第二金屬部的第二表面
16b1:第二金屬部的主體部份
16b2:第二金屬部的延伸部分
18:封裝材料
20a,20b:基板的電極
TM :第一金屬部/第二金屬部的厚度
TPS :封裝結構的厚度
θ1:第一金屬部的主體部份與延伸部分的第一夾角
θ2:第二金屬部的主體部份與延伸部分的第二夾角

Claims (19)

  1. 一種封裝結構，包括：一基板，具有一第一表面與一第二表面，該第二表面相對於該第一表面；複數個氮化鎵主動元件，每一氮化鎵主動元件具有一第一表面與一第二表面，該第二表面相對於該第一表面，其中每一氮化鎵主動元件的該第一表面連接該基板的該第一表面；複數個分離的金屬部，每一金屬部具有一第一表面與一第二表面，該第二表面相對於該第一表面，其中一金屬部的該第一表面連接一氮化鎵主動元件的該第二表面，且每一金屬部延伸連接該基板的該第一表面；一封裝材料，覆蓋該基板的該第一表面，並包圍該等氮化鎵主動元件與該等金屬部，露出該基板的該第二表面；以及複數個金屬襯墊，設置於該基板的該第二表面，並位於對應該等氮化鎵主動元件的位置，該等金屬襯墊其中之一為T形，包括三個連接埠，用於連接外部電路。
  2. 如請求項1的封裝結構，其中該基板包括多重電路層。
  3. 如請求項1的封裝結構，其中每一金屬部的該第二表面露出於該封裝材料。
  4. 如請求項1的封裝結構，其中該金屬部包括銅、鐵或鋁。
  5. 如請求項1的封裝結構，其中每一氮化鎵主動元件更包括複數個電極，設置於該氮化鎵主動元件的該第一表面。
  6. 如請求項5的封裝結構，其中該基板更包括複數個電極，設置於該基板的該第一表面。
  7. 如請求項6的封裝結構，其中每一氮化鎵主動元件的該等電極分別連接該基板的該等電極。
  8. 如請求項5的封裝結構，其中該氮化鎵主動元件的該電極包括圓柱或球形。
  9. 如請求項5的封裝結構，其中該氮化鎵主動元件的該電極包括銅、錫、金、鎳、或金屬複合物。
  10. 如請求項5的封裝結構，其中每一氮化鎵主動元件的該等相鄰電極的間距大於或等於70μm。
  11. 如請求項5的封裝結構，其中該氮化鎵主動元件的該電極的高度大於或等於40μm。
  12. 如請求項5的封裝結構，其中該氮化鎵主動元件的該電極的直徑大於或等於90μm。
  13. 如請求項6的封裝結構，其中每一金屬部包括一主體部份與至少一延伸部分，該至少一延伸部分連接該主體部份，該主體部份設置於該氮化鎵主動元件的該第二表面，以及該至少一延伸部分連接該基板的該電極。
  14. 如請求項1的封裝結構，更包括至少一被動元件，設置於該基板的該第一表面，並連接該基板的該電極。
  15. 如請求項1的封裝結構，更包括一驅動積體電路，設置於該基板的該第一表面，並連接該基板的該電極。
  16. 如請求項1的封裝結構，其中該金屬襯墊包括三個連接埠，用於連接外部電路。
  17. 如請求項1的封裝結構，其中該金屬襯墊包括錫、鋁、銀、金、銅或金屬複合物。
  18. 如請求項1的封裝結構，其中該封裝結構藉由該金屬襯墊連接一印刷電路板。
  19. 如請求項1的封裝結構，其中該封裝結構的厚度小於或等於3mm。
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