封装结构的制作方法

1.本发明涉及一种封装结构，特别是环氧树脂层位于一种 封装结构之芯片和印刷电路板的空间内。


背景技术：

2.由于半导体芯片封装的密度逐渐增加的趋势，已发展 出细间距球栅阵列(fbga)封装，以允许减少半导体封装轮廓 并提供增加的封装密度。一般而言，fbga封装包含具有导 线架的半导体晶粒，且导线架安装于印刷电路板(pcb)之顶 面。半导体晶粒具有多个接合垫来电性连接导线架。此外， 接合引线系用来连接在半导体晶粒上之所述接合垫和导线 架上的导电垫。导电组件，例如焊球，其系接合至pcb上的 导电线路。半导体晶粒、导线架和接合引线系以一封装胶体 进行封装。
3.pcb制造商系使用焊球阵列封装(ball grid array， bga)和其他高密度阵列封装来减少特定产品所需要的电路 板空间。为了减少电路板空间，pcb制造商已使用更小节距 的焊球间距，亦即焊球行与焊球列之间的间距。为了使用这 些更小的间距，pcb制造商更需要使用昂贵的技术来制造 pcb。
4.而当pcb制造商已使用更小间距的焊球间距时，所产 生的高热必须移除。目前业界常见散热方式是透过金属散热 器、热管散热器、风扇、石墨稀贴片、金属片和导热垫等方 式将热导出到外部金属和导热介质、或是让空气对流方式散 热。然而，这些散热方式的散热效果仍然不佳。


技术实现要素：

5.本发明之主要目的系在提供一种封装结构，能在位于 bga背面之pcb上新增一个或数个以上的注射孔，让自动点 胶机注射头可以由注射孔将环氧树脂注入到靠近bga中心 与pcb之间的空间内，并进而向外扩散后，让环氧树脂更容 易将bga和pcb之间的空间填满。
6.另外，在pcb打件时，若有pcb正反两面都要接上bga， 则可设计让两个bga错位放置，并在pcb上预留所需的注射 孔，以利环氧树脂胶的填充。此方式可便利加工作业，也可 让位于正反面的bga因工作所产生的热能可以彼此隔绝，不 会互相影响。
7.鉴于上述，提供一种封装结构，其包括第一封装模块、 印刷电路板和第一隔热层。所述第一封装模块包括第一芯片 和位于所述第一芯片之下的多个第一导电焊球。所述印刷电 路板包括位于所述印刷电路板的第一面上之多个第一接脚， 用以分别电性连接所述第一导电焊球。所述第一隔热层系填 满于所述第一芯片和所述印刷电路板之间的空间内，其中所 述第一隔热层系包含一环氧树脂。
8.依据一实施例，其中所述第一封装模块可为球栅阵列 封装(ball-grid arrays；bga)。
9.依据另一实施例，所述印刷电路板更包含至少一第一 注射孔，其中所述至少一第一注射孔系贯穿所述印刷电路 板，且所述至少一第一注射孔通往部分的相邻之所述第一
导 电焊球之间。
10.依据又一实施例，其中每一所述第一导电焊球的间隔 宽度为固定。
11.依据另一实施例，更包括第二封装模块和第二隔热层。 所述第二封装模块包括第二芯片和位于所述第二芯片之下 的多个第二导电焊球。而且，所述印刷电路板还包括位于所 述印刷电路板的第二面上之多个第二接脚，用以分别电性连 接所述第二导电焊球。所述第二隔热层系填满于所述第二芯 片和所述印刷电路板之间的空间，其中所述第二隔热层系含 有所述环氧树脂。
12.依据另一实施例，其中所述第二封装模块可为球栅阵 列封装。
13.依据又一实施例，其中所述印刷电路板更包括至少一 第二注射孔，其中所述至少一第二注射孔系贯穿所述印刷电 路板，且所述至少一第二注射孔通往部分的相邻之所述第二 导电焊球之间
14.依据另一实施例，其中每一所述第二导电焊球的间隔 宽度为固定。
附图说明
15.为让本发明之上述和其他目的、特征、优点与实施例能 更明显易懂，所附附图之说明如下：图1所绘为依据本发明一实施例之一种封装结构之操作 架构示意图。图2所绘为依据本发明另一实施例之一种封装结构之操 作架构示意图。附图标记说明100、200：封装结构110：印刷电路板110a：第一面110b：第二面112a：第一接脚112b：第二接脚114a：第一注射孔114b：第二注射孔120a：第一封装模块120b：第二封装模块122a：第一芯片122b：第二芯片124a：第一导电焊球124b：第二导电焊球130a：第一环氧树脂层130b：第二环氧树脂层150a：第一注射器150b：第二注射器
具体实施方式
16.配合所附之附图详细说明本发明之实施例，所述附图 均为简化之示意图，仅以示意之结构或方法来说明本发明有 关之组件与组合关系。因此，图中所显示之组件并非以实际 实施之数量、形状、尺寸做等比例绘制，某些尺寸比例与其 他相关尺寸比例或以夸张或是简化处理，以提供更清楚的描 述。实际实施之数量、形状或尺寸比例可以为选择性之设计 与配置，详细之组件布局可能更为复杂。
17.图2所绘为依据本发明一实施例之一种封装结构之操作 架构示意图。在第2图中，封装结构100包括第一封装模块 120a、印刷电路板110和第一环氧树脂层130a。所述第一封装 模块120a包括第一芯片122a和位于所述第一芯片122a之下的 多个第一导电焊球124a。所述印刷电路板110包括位于所述印 刷电路板的第一面110a上之多个第一接脚112a和贯穿所述印 刷电路板110的至少一第一注射孔124a。所述第一接脚112a 用以分别电性连接所述第一导电焊球124a，所述至少一第一 注射孔114a通往部分的相邻之所述第一导电焊球124a之间。 所述第一环氧树脂层130a，位于所述第一芯片120a和所述印 刷电路板110之间和部分之所述至少一第一注射孔114a之内。 所述第一环氧树脂层130a系使用第一注射器150a经由所述至 少一第一注射孔114a，将作为底部填充胶用之环氧树脂注入 到所述第一芯片120a和所述印刷电路板110之间的缝隙中，将 缝隙填满。
18.图2所绘为依据本发明另一实施例之一种封装结构之操 作架构示意图。在第2图中，除了如图1所示的封装结构100 的组件之外，封装结构200还包括第二封装模块120b，其包 括第二芯片122b和位于所述第二芯片122b之下的多个第二 导电焊球124b。而且，所述印刷电路板110还包括位于所述印 刷电路板110的第二面110b上之多个第二接脚112b和贯穿所 述印刷电路板110的至少一第二注射孔114b。所述第二接脚 112b用以分别电性连接所述第二导电焊球124b，所述至少一 第二注射孔114b通往部分的相邻之所述第二导电焊球124b之 间。所述第二环氧树脂层130b，位于所述第二芯片122b和所 述印刷电路板110之间和所述至少一第二注射孔114b之内。所 述第二环氧树脂层130b系使用第二注射器150b经由所述至 少一第二注射孔114b，将作为底部填充胶用之环氧树脂注入 到所述第二芯片120b和所述印刷电路板110之间的缝隙中，将 缝隙填满。
19.其中，所述第一封装模块120a及所述第二封装模块 120b例如可为球栅阵列封装(ball-grid arrays；bga)，如细间 距球栅阵列(fbga)封装、超细间距球栅阵列(vfbga)封装、 微球栅阵列(μbga)封装或窗口球栅阵列(wbga)封装，但不 限于此。
20.综合上述所言，本发明利用底部填充胶用之环氧树脂 的特性，在位于bga背面之pcb上新增一个或数个以上的注 射孔，让自动点胶机注射头可以由注射孔将环氧树脂注入到 靠近bga中心与pcb之间的空间内，并进而向外扩散后，让 环氧树脂更容易将bga和pcb之间的空间填满。如此，可改 善环氧树脂之一般常见填充不完全的问题。
21.另外，在pcb打件时，若有pcb正反两面都要接上bga， 则可设计让两个bga错位放置，并在pcb上预留所需的注射 孔，以利环氧树脂胶的填充。此方式可便利加工作业，也可 让位于正反面的bga因工作所产生的热能可以彼此隔绝，不 会互相影响。
22.因此，透过上述环氧树脂的注射填充方式，可阻隔bga 中芯片所产生热能传导至并累积在pcb上。因此，可以控制 热能传导的方向，将热能用最短的路径传导到外部与外界空 气接触，以避免大量热能累积在封装结构中。如下表1-表4 所述，以np nano module进
行相关实验。
23.接下来，以np奈米模块(np nano module)进行相关的 温度测试实验。在此模块中，pcb上有pcie的插槽，具有 sata接口的μssd插在pcie的插槽之中。而测试用的 iometer为一种测量单个系统和群集系统(cluster system)之子 系统i/o数据的一套软件。
24.表1：无散热片设置的np奈米模块之温度测试数据。 无散热片pcieussd常温上升至30℃59℃53℃30℃静置15分56℃49℃30℃下跑iometer 15分86℃68℃30℃上升至70℃92℃83℃70℃静置15分118℃103℃70℃下跑iometer 15分126℃108℃
25.表2：无散热片设置但有灌入环氧树脂的np奈米模块之温 度测试数据，所使用的环氧树脂为市面上可购得之环氧树 脂。 灌胶(无散热片)pcieussd常温上升至30℃42℃43℃30℃静置15分40℃41℃30℃下跑iometer 15分57℃57℃30℃上升至70℃82℃82℃70℃静置15分86℃86℃70℃下跑iometer 15分94℃96℃
26.表3：设置不锈钢散热片的np奈米模块之温度测试数据。 散热片(不锈钢)pcieussd常温上升至30℃50℃49℃30℃静置15分48℃48℃30℃下跑iometer 15分75℃76℃30℃上升至70℃90℃89℃70℃静置15分104℃106℃70℃下跑iometer 15分105℃106℃
27.表4：设置铝散热片的np奈米模块之温度测试数据。 散热片(铝)pcieussd常温上升至30℃46℃45℃30℃静置15分45℃44℃30℃下跑iomter 15分68℃67℃30℃上升至70℃86℃86℃70℃静置15分85℃84℃70℃下跑ioemter 15分94℃94℃
28.比较表2-4，可知在环境温度30℃下，只使用环氧树脂 灌胶的模块，不论是否有跑iometer程序，其散热表现比使用 不锈钢散热片的模块要佳，但比使用铝散热片的模块稍
差一 些。但是当环境温度上升至70℃下，只使用环氧树脂灌胶的 模块，不论是否有跑iometer程序，其散热表现则与使用铝散 热片的模块旗鼓相当。这结果显示，使用环氧树脂灌胶可以 有效地达到散热的功效。