专利名称：散热型封装结构及其制法的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种散热型封装结构及其制法，尤指一种具散热件的 半导体封装结构及其制作方法。
背景技术：
随着对电子产品轻薄短小化的要求，整合高密度电子元件及电子 电路的半导体晶片的半导体封装件，己逐渐成为封装产品的主流。然 而，由于该种半导体封装件于运作时所产生的热量较高，若不即时将 半导体晶片的热量快速释除，积存的热量会严重影响半导体晶片的电 性功能与产品稳定度。另一方面，为避免封装件内部电路受到外界水 尘污染，半导体晶片表面必须外覆一封装胶体予以隔绝，但是构成该 封装胶体的封装树脂却是一热传导性甚差的材质，其热导系数仅
0.8w/m-K，因此，半导体晶片运作时所产生的热量将无法有效藉该封 装胶体传递到大气外，而导致热积存现象产生，使晶片性能及使用寿 命备受考验。因此，为提高半导体封装件的散热效率，遂有在封装件 中增设散热件的构想应运而生。
请参阅图1所示，为美国专利第5,726,079号所揭露的半导体封装 件。该种现有的半导体封装件1乃在晶片IO上直接粘设有一散热片11， 使该散热片11的顶面lla外露出用以包覆该晶片10的封装胶体12而 直接与大气接触，藉以提供晶片10产生的热量能够传递至散热片11 而逸散至大气中，而毋须经过导热性差的封装胶体12。
然而，该种半导体封装件1在制造上存在有若干的缺点。首先， 该散热片11与晶片IO粘接后，置入封装模具的模穴中以进行形成该 封装胶体12的模压作业(Molding)时，该散热片11的顶面lla必须顶 抵至模穴的顶壁，否则即会使封装胶体溢胶在散热片11的顶面lla上， 如此除会影响该散热片11的散热效率外，并会造成制成品外观上的不 良，故往往须予去胶(Deflash)的处理；然而，去胶处理不但耗时，增加
封装成本，且亦会导致制成品的受损。相对地，若散热片ll顶抵住模
穴的顶壁的力量过大，则往往会使质脆的晶片io因过度的压力而裂损。
此外，为使散热片11的顶面lla至基板13的上表面的距离能恰 等于模具的模穴的深度，散热片11与晶片10的粘接、晶片10与基板 13的粘接以及散热片11的厚度即须精准控制与制作，然此种精密度上 的要求，会使封装成本增加并提高制造方法复杂度，故在实际上有其 实施的困难性。
请参阅图2A至2C以及图3所示，鉴于前述现有技术的缺失，美 国专利第6,458,626及6，444，498号案(专利权人同于本申请案的申请人) 揭露一种散热片能直接粘置于晶片上而不会产生压损晶片或溢胶形成 于散热片外露表面上的问题的半导体封装件。该半导体封装件乃在散 热片21欲外露于大气中的表面上形成一与封装胶体24间的粘结性差 或与散热片21间的粘结性差的介面层25，再将该散热片21直接粘置 于一接置在基板23的晶片20上，继而进行模压制造方法从而以封装 胶体24完全包覆该散热片21及晶片20，并使封装胶体24覆盖于散热 片21的介面层25上(如第2A图所示)，如此，模压制造方法所使用的 模具的模穴的深度乃大于晶片20与散热片21的厚度和，故在模具合 模后，模具不会触及散热片21而使晶片20无受压导致裂损的可能； 接着，进行切割步骤(如第2B图所示)，并将散热片21上方的封装胶体 24去除，其中当形成于散热片21上的介面层25(例如为镀金层)与散热 片21间的粘结性大于其与封装胶体24间的粘结性时，将封装胶体24 剥除后，该介面层25仍存留于散热片21上，但因介面层25与封装胶 体24间的粘结性差，封装胶体24不致残留于散热片21上(如第2C图 所示)，故无溢胶的问题。相对地，当形成于散热片21上的介面层25(例 如为聚亚酰胺树脂制成的胶粘片)与散热片21间的粘结性小于其与封 装胶体24间的粘结性时，将封装胶体24剥除后，该介面层25会粘附 在封装胶体24上而随之去除(如图3所示)，故该散热片21上亦不会形 成溢胶。
但是在前述的半导体封装件制造方法中，在进行切割步骤时，因 切割刀具持续切割通过该散热件，而由于该散热件一般为如铜、铝的 金属材质，因此以钻石切割刀进行切割时，都将会使得散热件的周缘
材料因拉扯产生不平整的锐角边(或称毛边)而影响封装件外观，同 时亦导致切割刀具损耗太大，造成成本大幅提高，且生产效率更无法 大量提高。
因此，如何提供一种在封装模压制造方法时不致压伤半导体晶片 及溢胶，同时可降低切割刀具磨损消耗的散热型封装结构及制法，实 为目前亟待解决的课题。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的主要目的在于提供一种 散热型封装结构及其制法，不致于封装模压过程中压伤半导体晶片或 发生溢胶问题，进而提升制成品的优良率。
本发明的再一目的在于提供一种散热型封装结构及其制法，得以 避免在进行切割步骤时，切割刀具切割至散热件所易产生的毛边问题 与刀具耗损问题，进而降低切割成本。
为达上揭及其它目的，本发明的散热型封装结构的制法，包括
将至少一半导体晶片接置并电性连接于一晶片承载件上；将一表面附
有介面层的散热件接置于该半导体晶片上；进行封装模压制造方法，
以使封装胶体完整包覆住位于该晶片承载件上的半导体晶片及该附有
介面层的散热件；依半导体封装结构预定尺寸沿该晶片承载件及封装 胶体外围进行切割；在该封装胶体顶缘形成斜角，以局部外露出该附 有介面层的散热件边缘；以及进行移除作业，以移除位于介面层上的 封装胶体。该介面层的材质可选择为与封装胶体的接合力大于其与散 热件的接合力，例如为胶片、环氧树脂或有机层，从而在移除作业时， 同时移除该介面层与位于该介面层上的封装胶体，藉以直接外露出该 散热件表面，以导出半导体晶片热量。再者，该介面层的材质亦可选 择为与散热件的接合力大于其与封装胶体的接合力，例如为金或镍等 金属层，从而在移除作业时，自该介面层上移除位于该介面层上的封 装胶体而外露出该介面层，藉以使半导体晶片产生的热量得以通过散 热件及介面层而逸散至外界。
通过前述制法，本发明亦揭露一种散热型封装结构，包括晶片 承载件；半导体晶片，接置并电性连接至该晶片承载件上；散热件，
接置于该半导体晶片上；封装胶体，形成于该晶片承载件上，用以包 覆该半导体晶片及散热件，且在该封装胶体的顶缘环绕该散热件周围 形成有斜角，并使该散热件的上表面外露出该封装胶体。
该晶片承载件可釆用球栅阵列(BGA)基板或平面栅格阵列(LGA) 基板，且该半导体晶片可以覆晶或打线方式而电性连接至该晶片承载 件，其中，在采用覆晶方式电性连接晶片与晶片承载件时，可直接将 附有介面层的散热件接置于该晶片的非主动面，相对在采用打线方式 电性连接晶片与晶片承载件时，可先于该晶片主动面上未影响焊线设 置处接置一如废晶片或散热件的中间层后，再在该中间层上接置该附 有介面层的散热件，以避免散热件与半导体晶片的粘接会碰触至焊线， 同时可用以逸散半导体晶片所产生的热量。
因此，本发明的散热型封装结构及其制法主要将半导体晶片接着 并电性连接至晶片承载件，且在该半导体晶片上形成有一附有介面层 的散热件，再形成一用以包覆该半导体晶片及附有介面层的散热件的 封装胶体，其中该封装胶体的顶面与该介面层顶面保有一间隔高度以 形成覆盖该介面层的封装胶体，藉以避免现有封装模具抵压于半导体 晶片所产生的压损问题，接着依预定形成封装结构的尺寸切割该封装 胶体及晶片承载件外围，之后通过例如研磨的方式，以在该封装胶体 顶缘环绕该散热件周围形成斜角，藉以局部外露出该附有介面层的散 热件边缘，从而供后续便于直接对应该介面层位置直接移除该介面层 上多余的封装胶体，因此亦无溢胶问题，其中该介面层可连同多余封 装胶体一起移除或遗留下来；再者在本发明中由于切割刀具仅切割至 封装胶体及晶片承载件，因此可避免现有切割刀具直接切割至散热件 所产生的毛边问题与刀具耗损问题，进而得以降低切割成本。
图1为美国专利第5,726,079号案所揭露的半导体封装件剖面示意
图2A至2C为美国专利第6,458,626号案所揭露的半导体封装件 剖面示意图3为美国专利第6,444,498号案所揭露的半导体封装件剖面示意
图4A、4F为本发明的散热型封装结构及其制法第一实施例的示意
图5A、 5B为本发明的散热型封装结构第二实施例的示意图； 图6为本发明的散热型封装结构第三实施例的剖面示意图；以及 图7A、 7B为本发明的散热型封装结构第四实施例的剖面示意图。
主要元件符号说明 1半导体封装件 10,20半导体晶片 11,21散热片 lla顶面 12,24封装胶体 23 基板
25 介面层
26 粘着层
41 半导体晶片 410导电凸块
42 晶片承载件
43 介面层
44 散热件 45,45' 封装胶体
54 散热件
55 封装胶体 61 半导体晶片
63 介面层
64 散热件 65,65， 封装胶体
71 半导体晶片
72 晶片承载件
73 介面层
74 散热件
75 封装胶体
76 焊线
77 中间层
具体实施例方式
以下通过特定的具体实施例说明本发明的实施方式，本领域技术 人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本发明的其他优点与功 效。
请参阅图4A、 4F，为本发明的散热型封装结构及其制法第一实施 例的示意图。
如图4A所示，首先，将半导体晶片41接置并电性连接于晶片承 载件42上，同时将一表面附有介面层43的散热件44以该散热件44 的一侧接置于该半导体晶片41上未供与晶片承载件42接置的表面。 该散热件的平面尺寸未超过所欲形成的半导体封装结构平面尺寸。
该晶片承载板42例如为球栅阵列(BGA)基板或平面栅格阵列 (LGA)基板，而该半导体晶片41例如为覆晶式半导体晶片，且该覆晶
式半导体晶片通过多个导电凸块410以将其主动面电性连接至该晶片 承载件42。
该介面层43可例如为粘贴于散热件44上的聚亚酰胺(Polyimide) 为底材的胶片(P丄tape)、或涂布于散热件44上的环氧树脂(epoxy)、或 形成于散热件44上的如蜡(wax)等有机层，藉以使该介面层43与后续 用以包覆该半导体晶片41的封装胶体接合性大于该介面层43与该散 热件44的接合性，而在最后得将该介面层及其上多余的封装胶体自该 散热件上移除。
如图4B所示，将该接置有半导体晶片41及附有介面层43的散热 件44的晶片承载件42置入封装模具的模穴(未图示)中进行模压作业， 以在晶片承载件42上形成一用以包覆该附有介面层43的散热件44及 半导体晶片41的封装胶体45。由于该附有介面层43的散热件44的高 度与模穴的顶壁间有一适当的距离，故在封装模具合模后，半导体晶 片41不会遭受封装模具而来的压力，故无裂损的可能，且散热件44
与晶片41的粘接亦无精确控制高度的需要，故可有效提升制成品的优 良率与信赖性。
如图4C所示，进行切割作业，依预定形成的封装结构尺寸，以切 割该晶片承载件42及封装胶体45外围部分。另外由于该切割作业的 切割路径仅沿半导体封装结构预定尺寸位置切割该封装胶体45及晶片 承载件42，因此可避免现有切割刀具直接切割至散热件44所产生的毛 边问题与刀具耗损问题，进而得以降低切割成本。
如图4D所示，通过如研磨作业等方式以在该封装胶体45顶缘且 环绕该散热件44周围形成斜角，藉以局部外露出该附有介面层43的 散热件44边缘，例如本实施例中研磨封装胶体45至该散热件44顶部 角缘，以便于后续移除位于该介面层43上多余的封装胶体。
如图4E所示，进行移除作业，以移除位于介面层43上的封装胶 体45'，另外，由于该介面层43的材质(例如为胶片、环氧树脂或有机 层)与封装胶体45的接合力大于其与散热件44的接合力，因此在移除 作业时，将同时移除该介面层43与位于该介面层43上的封装胶体45，， 藉以直接外露出该散热件44顶面，如图4F所示(该图4F为图4E的俯 视图)，进而导出半导体晶片41热量。
通过前述的制法，本发明亦揭示一种半导体封装结构，包括晶 片承载件43;半导体晶片41，可通过导覆晶方接置并电性连接至该晶 片承载件42上；散热件44，接置于该半导体晶片41上；封装胶体45， 形成于该晶片承载件42上，用以包覆该半导体晶片41及散热件44， 且在该封装胶体45的顶缘环绕该散热件44周围形成有斜角，并使该 散热件44的上表面外露出该封装胶体45。
请参阅图5A、 5B(该图5B为图5A的俯视图)，为本发明的散热型 封装结构第二实施例的剖面及顶面示意图。在本发明第二实施例的散 热型封装结构的制法与前述制法大致相同，其主要差异在利用如研磨 作业等方式在封装胶体55顶缘形成斜角时，研磨该封装胶体55并延 伸至该散热件54，从而便于后续移除设于散热件表面的介面层及位于 该介面层上多余的封装胶体。
请参阅图6，为参照本发明前述的散热型封装结构制法所制成的半 导体封装结构第三实施例的剖面示意图，其不同处在于本实施例的半 导体封装结构中，附于散热件64表面的介面层63材质选择为与散热 件64的接合力大于该介面层63与封装胶体65'的接合力，例如为金或 镍等金属层，从而在沿预定封装结构尺寸完成切割作业，并在封装胶 体65顶缘进行研磨形成斜角后，而在移除作业时，得以自该介面层63 上移除位于该介面层63上的封装胶体65'，进而使该介面层63外露出 封装胶体65，藉以供半导体晶片61产生的热量得以通过该散热件64 及介面层63而逸散至外界。
请参阅图7A、 7B，为参照本发明前述的散热型封装结构制法所制 成的半导体封装结构第四实施例的剖面示意图，其不同处在于本实施 例的半导体封装结构在于将一打线式半导体晶片71接置于晶片承载件 72上，其中该半导体晶片71以其非主动面而接置于该晶片承载件72， 并通过多个焊线76电性连接至该晶片承载件72，且在该半导体晶片 71主动面上可接置有如废晶片或散热件的中间层77,以在该中间层77 上接置有附介面层73的散热件74，其中该介面层73可选择为与封装 胶体75的接合力大于该介面层73与之接合力(如胶片、环氧树脂或有 机层等)，从而在移除作业时，同时移除该介面层与位于该介面层上的 封装胶体，藉以使散热件74外露出该半导体晶片(如图7A所示)；亦 或该介面层73的材质可选择为与散热件74的接合力大于该介面层73 与封装胶体75的接合力(如金或镍等金属层)，从而在移除作业时，自 该介面层73上移除封装胶体而外露出该介面层73(如图7B所示)。
因此，本发明的散热型封装结构及其制法主要将半导体晶片接着 并电性连接至晶片承载件，且在该半导体晶片上形成有一附有介面层 的散热件，再形成一用以包覆该半导体晶片及附有介面层的散热件的 封装胶体，其中该封装胶体的顶面与该介面层顶面保有一间隔高度以 形成覆盖该介面层的封装胶体，藉以避免现有封装模具抵压于半导体 晶片所产生的压损问题，接着依预定形成封装结构的尺寸切割该封装 胶体及晶片承载件外围，之后透过通过例如研磨的方式，以在该封装 胶体顶缘环绕该散热件周围形成斜角，藉以局部外露出该附有介面层
的散热件边缘，从而供后续便于直接对应该介面层位置直接移除该介 面层上多余的封装胶体，因此亦无溢胶问题，其中该介面层可连同多 余封装胶体一起移除或遗留下来；再者在本发明中由于切割刀具仅切 割至封装胶体及晶片承载件，因此可避免现有切割刀具直接切割至散 热件所产生的毛边问题与刀具耗损问题，进而得以降低切割成本。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制 本发明。尤其应特别注意者，该晶片承载件的选择，以及晶片与晶片 承载件的电性连接方式的采用，任何本领域技术人员均可在不违背本 发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰与改变。因此，本发明 的权利保护范围，应如后述的权利要求书范围所列。
权利要求
1.一种散热型封装结构制法，包括将至少一半导体晶片接置并电性连接于一晶片承载件上；将一表面附有介面层的散热件接置于该半导体晶片上；进行封装模压作业，以使封装胶体完整包覆住位于该晶片承载件上的半导体晶片及该附有介面层的散热件；依封装结构预定尺寸沿该晶片承载件及封装胶体外围进行切割；在该封装胶体顶缘形成斜角，以局部外露出该附有介面层的散热件边缘；以及进行移除作业，以移除位于介面层上的封装胶体。
2. 根据权利要求1的所述的散热型封装结构制法，其中，该晶片 承载件为球栅阵列(BGA)基板及平面栅格阵列(LGA)基板的其中之一。
3. 根据权利要求1的所述的散热型封装结构制法，其中，该半导 体晶片为覆晶式半导体晶片，且该覆晶式半导体晶片通过多个导电凸 块以将其主动面电性连接至该晶片承载件。
4. 根据权利要求1的所述的散热型封装结构制法，其中，该介面 层与该封装胶体接合性大于该介面层与该散热件的接合性，从而在移 除作业时，得将该介面层及其上多余的封装胶体自该散热件上移除。
5. 根据权利要求4的所述的散热型封装结构制法，其中，该介面 层为粘贴于散热件上的聚亚酰胺(Polyimide)为底材的胶片(P丄tape)、涂 布于散热件上的环氧树脂、及形成于散热件上的有机层的其中之一。
6. 根据权利要求1的所述的散热型封装结构制法，其中，该介面 层与该散热件的接合力大于该介面层与该封装胶体的接合力，从而在 移除作业时，得以自该介面层上移除位于该介面层上的封装胶体，进 而使该介面层外露出封装胶体。
7. 根据权利要求6的所述的散热型封装结构制法，其中，该介面 层为金属层。
8. 根据权利要求1的所述的散热型封装结构制法，其中，利用研 磨作业以在该封装胶体顶缘形成斜角，且该研磨作业是研磨该封装胶 体至外露该散热件顶部角缘。
9. 根据权利要求1的所述的散热型封装结构制法，其中，利用研 磨作业以在该封装胶体顶缘形成斜角，且该研磨作业是研磨该封装胶 体且延伸至该散热件。
10. 根据权利要求1的所述的散热型封装结构制法，其中，该半 导体晶片为打线式半导体晶片，该打线式半导体晶片具有一主动面及 相对的非主动面，并以其非主动面接置于该晶片承载件，以通过多个 焊线电性连接至该晶片承载件。
11. 根据权利要求10的所述的散热型封装结构制法，其中，该 半导体晶片主动面上接置有中间层，并在该中间层上接置有附介面层 的散热件。
12. 根据权利要求11的所述的散热型封装结构制法，其中，该 中间层为废晶片及散热件的其中之一。
13. 根据权利要求1的所述的散热型封装结构制法，其中，该散 热件的平面尺寸未超过封装结构的预定平面尺寸。
14. 一种散热型封装结构，包括 晶片承载件；半导体晶片，接置并电性连接至该晶片承载件上； 散热件，接置于该半导体晶片上；以及封装胶体，形成于该晶片承载件上，用以包覆该半导体晶片及散热 件，且在该封装胶体的顶缘环绕该散热件周围形成有斜角，并使该散 热件的表面外露出该封装胶体。
15. 根据权利要求14的所述的散热型封装结构，其中，该晶片 承载件为球栅阵列(BGA)基板及平面栅格阵列(LGA)基板的其中之一。
16. 根据权利要求14的所述的散热型封装结构，其中，该半导 体晶片为覆晶式半导体晶片，且该覆晶式半导体晶片通过多个导电凸 块以将其主动面电性连接至该晶片承载件。
17. 根据权利要求14的所述的散热型封装结构，复包括一形成 于该散热件上表面的介面层，且该介面层为外露出封装胶体。
18. 根据权利要求17的所述的散热型封装结构，其中，该介面 层为金属层。
19. 根据权利要求14的所述的散热型封装结构，其中，该斜角 利用研磨方式形成，且研磨至外露该散热件顶部角缘。
20. 根据权利要求14的所述的散热型封装结构，其中，该斜角 利用研磨方式形成，且研磨延伸至该散热件。
21. 根据权利要求14的所述的散热型封装结构，其中，该半导 体晶片为打线式半导体晶片，该打线式半导体晶片具有一主动面及相 对的非主动面，并以其非主动面接置于该晶片承载件，以通过多个焊 线电性连接至该晶片承载件。
22. 根据权利要求21的所述的散热型封装结构，其中，该半导 体晶片主动面上接置有中间层，并在该中间层上接置该散热件。
23. 根据权利要求22的所述的散热型封装结构，其中，该中间 层为废晶片及散热件的其中之一。
全文摘要
一种散热型封装结构及其制法，主要将半导体晶片接置并电性连接在晶片承载件上，并将表面附有介面层的散热件接置于该半导体晶片上，以在该晶片承载件上形成完整包覆该半导体晶片及该附有介面层的散热件的封装胶体，接着依封装结构预定尺寸切割该晶片承载件及封装胶体，并对该封装胶体顶缘形成斜角，以局部外露出该附有介面层的散热件边缘，之后再予移除位于介面层上的封装胶体，从而通过该封装胶体与该介面层顶面保有间隔高度以形成覆盖该介面层的封装胶体，藉以避免现有封装模具抵压于半导体晶片所产生的压损及溢胶问题，同时切割作业的切割路径未通过该散热件，得以避免现有切割刀具直接切割散热件所产生的毛边与刀具耗损问题，进而得以降低切割成本。
文档编号H01L21/56GK101110370SQ20061010628
公开日2008年1月23日 申请日期2006年7月17日 优先权日2006年7月17日
发明者曾文聪, 蔡和易, 黄建屏 申请人:矽品精密工业股份有限公司