專利名稱：用于半導(dǎo)體裝置的散熱結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種散熱結(jié)構(gòu)，特別地涉及一種用于半導(dǎo)體裝置中以有效逸散半導(dǎo)體裝置內(nèi)的半導(dǎo)體晶片所產(chǎn)生的熱量的散熱結(jié)構(gòu)。
隨著半導(dǎo)體裝置的性能的不斷提高，半導(dǎo)體晶片(SemiconductorChip)所產(chǎn)生的熱量越多，因而如何有效逸散半導(dǎo)體晶片所產(chǎn)生的熱量以確保制成品的可靠性(Reliabilty)乃成一大課題。為解決半導(dǎo)體裝置的散熱問題，傳統(tǒng)上，多采用于半導(dǎo)體裝置上接設(shè)一散熱片(Heat Sink)或散熱塊(Heat Block)，或于半導(dǎo)體裝置內(nèi)裝設(shè)一散熱片或散熱塊，抑或以冷卻空氣或液體(Cooled Air or Liquid)通過半導(dǎo)體裝置的表面等方式。而散熱效率的提高，則須慮及散熱面積的增大與散熱路徑的縮短。因此，能有效提高散熱效率的結(jié)構(gòu)應(yīng)為使半導(dǎo)體裝置內(nèi)裝設(shè)的一散熱片或散熱塊的一表面外露出半導(dǎo)體裝置的封裝膠體(Encapsulant orPackage Body)，以使半導(dǎo)體晶片產(chǎn)生的熱量能由散熱性佳的散熱片或散熱塊的外露表面直接逸散至大氣中或外接于該外露表面上的散熱結(jié)構(gòu)中。
然而，由于散熱片或散熱塊由沖削(Stamping)的方式制成，其邊緣的角端往往會(huì)在沖削成型時(shí)形成圓角現(xiàn)象，故在模壓(Molding)制造過程中，流動(dòng)性佳的封裝樹脂(Encapsulating Resin or MoldingCompound)易通過圓角化的角端而溢流至散熱片或散熱塊外露表面上，致產(chǎn)生溢膠(Flash)現(xiàn)象。溢膠現(xiàn)象的產(chǎn)生除會(huì)減少外露表面的散熱面積外，并會(huì)使該散熱片或散熱塊的外露表面平面度(Planarity)不佳而無法與外接的散熱結(jié)構(gòu)有效接合。溢流至外露表面上的封裝樹脂雖能以噴砂、激光等處理方式予以去除，然而此種物理性的后處理(Post-treatment)不但會(huì)增加制造成本與制造過程的復(fù)雜度，亦容易損及半導(dǎo)體裝置本身。
為解決前述已用結(jié)構(gòu)上所產(chǎn)生的問題，于是提出一種具散熱片的半導(dǎo)體裝置。如圖6所示，該已知的半導(dǎo)體裝置具有一散熱片16，該散熱片16的頂面外露出封裝膠體17的表面，且其邊緣上設(shè)有一凹部16a供封裝樹脂充填其中，以防止封裝樹脂溢流至該散熱片16的頂面上而形成溢膠現(xiàn)象。然而，進(jìn)入該凹部16a中的封裝樹脂雖因易于吸收模具的熱量而使粘度增高并降低流動(dòng)性，但因凹部16a的底面呈平坦?fàn)钋叶檀?，粘度增加的效果不顯著，使部分粘度仍低而流動(dòng)性仍佳的封裝樹脂依然會(huì)溢流至散熱片16的頂面而造成溢膠。由于圖6所示的結(jié)構(gòu)未能有效解決溢膠的發(fā)生，于是提出另一種已知的半導(dǎo)體裝置。該種于該散熱片16的凹部16a中敷設(shè)一由銀，白金或類似者構(gòu)成的金屬鍍層31的半導(dǎo)體裝置，如圖7所示，該金屬鍍層31與封裝樹脂間的粘著性低于散熱片16與封裝樹脂間的粘著性，因而，去除溢膠較容易。然而，于散熱片16的凹部16a中再敷設(shè)該金屬鍍層31不但增加制造成本與制程的復(fù)雜度，且仍未能有效解決溢膠問題。
本發(fā)明的目的是提供一種能有效解決溢膠問題，且不會(huì)增加制造成本與制造過程的復(fù)雜度，并提供較長(zhǎng)的路徑，增加濕氣入侵的困難度，而減少半導(dǎo)體裝置因濕氣入侵而有脫層現(xiàn)象的發(fā)生，以使半導(dǎo)體裝置中的半導(dǎo)體晶片所產(chǎn)生的熱量能有效向外逸散的散熱結(jié)構(gòu)。
為達(dá)到本發(fā)明上揭及其它目的，本發(fā)明的用于半導(dǎo)體裝置的散熱結(jié)構(gòu)由一導(dǎo)熱性佳的金屬制成的散熱體(Heat-dissipating Body)所構(gòu)成；該散熱體具有一外露出半導(dǎo)體裝置中用以包覆半導(dǎo)體晶片的封裝膠體的表面的外表面，于該外表面的邊緣則自內(nèi)向外形成有多個(gè)連續(xù)且深度遞增的凹部。
該外表面邊緣上至少形成有二相接的凹部，且各凹部的深度(即散熱體的外表面至凹部底面間的距離)由該散熱體外表面自內(nèi)往外遞增，以使由散熱體邊緣向內(nèi)流入該凹部中時(shí)，會(huì)先流入深度最大的凹部，吸收封裝模具的熱量而增加粘度并減緩流動(dòng)性；在進(jìn)入深度次大的凹部后，封裝樹脂會(huì)繼續(xù)吸收封裝模具的熱量，但因凹部的深度變小，封裝樹脂的流徑亦變小，而使吸熱后粘度增加的效應(yīng)變大，故能進(jìn)一步減緩封裝樹脂的流動(dòng)性。因而，等封裝樹脂流抵位于最內(nèi)側(cè)的凹部時(shí)，封裝樹脂的流動(dòng)性已減緩至封裝樹脂無法溢流至散熱體的外表面上的程度，故不會(huì)有溢膠的發(fā)生。為有效達(dá)成防止溢膠的目的，該多個(gè)凹部的寬度總合應(yīng)為0.6至1.5mm，而以1.0至1.3mm較宜，其最大深度則應(yīng)為0.05至0.15mm，而以0.10至0.13mm較宜。此外，任兩相鄰凹部的深度差無須相同。
該散熱結(jié)構(gòu)應(yīng)與半導(dǎo)體晶片直接粘接，或與半導(dǎo)體晶片分隔開。


圖1是本發(fā)明第一實(shí)施例的正面圖；圖2是圖1沿2-2線剖開的剖視圖；圖3是本發(fā)明第一實(shí)施例裝設(shè)于半導(dǎo)體裝置中的剖視圖；圖4是本發(fā)明第二實(shí)施例裝設(shè)于半導(dǎo)體裝置中的剖視圖；圖5是本發(fā)明第三實(shí)施例裝設(shè)于半導(dǎo)體裝置中的剖視圖；圖6是一種已知半導(dǎo)體裝置的剖視圖；以及圖7是另一種已知半導(dǎo)體裝置的剖視圖。
如圖1及圖2所示，本發(fā)明第一實(shí)施例的散熱結(jié)構(gòu)由一以導(dǎo)熱性佳的金屬(如銅、鋁等)所制成的板片狀散熱體100所構(gòu)成，使該散熱體100具有一外露出半導(dǎo)體裝置中用以包覆半導(dǎo)體晶片的封裝膠體的表面(其結(jié)構(gòu)將配合附圖詳述于后)的外表面101，并于該外表面101的邊緣形成有三個(gè)深度由散熱體100的外表面101自內(nèi)向外遞增的第一凹部102a、第二凹部102b、第三凹部102c，使該；第一凹部102a至第三凹部102C的寬度和W為1.2mm左右，其最大深度D(外表面101至第三凹部102c底面的距離)則為約0.12mm。由于每一凹部的深度均小，所以在該散熱體100以沖削方式成型時(shí)，各凹部角端及外表面101與第一凹部102a相接處的角端不致有過大的圓角產(chǎn)生，而能提供阻滯溢流的功效，以防止溢膠現(xiàn)象的產(chǎn)生。
如圖3所示為本發(fā)明第一實(shí)施例裝設(shè)于一半導(dǎo)體裝置中的剖視圖。該半導(dǎo)體裝置的半導(dǎo)體晶片110以銀膠120粘接至該散熱體100相對(duì)于其外表面101的內(nèi)表面103上，同時(shí)，導(dǎo)腳130的下表面131亦以膠粘劑140粘著至該散熱體100的內(nèi)表面103的側(cè)緣上，以使半導(dǎo)體晶片110與導(dǎo)腳130供金線150焊接的一部位均為散熱體100良好的支撐，因而在焊接金線150的焊線作業(yè)時(shí)能確保焊接的品質(zhì)，使半導(dǎo)體晶片110由金線150導(dǎo)電地連接至該導(dǎo)腳130的上表面132上。完成焊線作業(yè)后，以封裝樹脂包覆該半導(dǎo)體晶片110，金線150，導(dǎo)腳130靠近半導(dǎo)體晶片110的部份，以及該散熱體100的部份。該封裝樹脂固化成型為封裝膠體160后，該散熱體100的外表面101即會(huì)外露出該封裝膠體160的表面，以使半導(dǎo)體晶片110產(chǎn)生的熱量傳遞至散熱體100，再由外露出封裝膠體160的外表面101直接逸散至大氣中或另一外接至該外表面101上的散熱件(圖中未示出)，而達(dá)到有效散熱的目的。
該散熱體100的外表面101在模壓作業(yè)時(shí)，直接貼接至封裝模具的模穴的底面(圖中未示出)上，因此，當(dāng)封裝樹脂模流流入該散熱體100的第三凹部102C內(nèi)時(shí)，會(huì)直接吸收由模穴底面?zhèn)髦恋臒崃慷拐扯茸兏?，并減緩流動(dòng)性；當(dāng)封裝樹脂模流繼續(xù)前進(jìn)而流入第二凹部102b內(nèi)時(shí)，封裝樹脂會(huì)持續(xù)吸收封裝模具的熱量，但因第二凹部102b的深度小于第三凹部102c，使封裝樹脂的流徑變小而令封裝樹脂吸熱后粘度增加的效應(yīng)變大，導(dǎo)致其流動(dòng)性進(jìn)一步減緩；同理，進(jìn)入第一凹部102a后的封裝樹脂的粘度會(huì)再度增加，流動(dòng)性較其于第二凹部102b內(nèi)時(shí)為緩，遂使進(jìn)抵至第一凹部102a的封裝樹脂因流動(dòng)性已充分減緩，而不足以溢流至該散熱體100的外表面101上，故無溢膠之虞。散熱體100的外表面101上在模壓制造過程中不會(huì)產(chǎn)生溢膠現(xiàn)象，除可確保外表面101的散熱面積外，還可保持外表面101的平面度，有效地與另一外接用的散熱件接合。同時(shí)，無溢膠現(xiàn)象的發(fā)生，則無須在模壓作業(yè)完成后須對(duì)外露的外表面101施予任何去除溢膠的后處理，降低了制造成本，并提高制成品的合格率。此外，第一凹部102a，第二凹部102b及第三凹部102c的設(shè)置會(huì)形成一較長(zhǎng)路徑，增加外界水氣入侵至半導(dǎo)體裝置內(nèi)的困難性，而降低半導(dǎo)體裝置因水氣入侵而產(chǎn)生脫層的問題發(fā)生，故可提高制成品可靠性。
如圖4所示者為本發(fā)明第二實(shí)施例裝設(shè)于另一半導(dǎo)體裝置中的剖視圖。該第二實(shí)施例的散熱體100′不同于第一實(shí)施例的處在于該散熱體100′的邊緣系一體成形有向下彎折的支撐部104′，以利用該支撐部104′使散熱體100′撐設(shè)于一球柵陣列(BGA)基板170′上；因而，當(dāng)半導(dǎo)體晶片110′以銀膠120′粘著至球柵陣列基板170′上，并以金線150′導(dǎo)電連接該半導(dǎo)體晶片110′與該球柵陣列基板170′上所布設(shè)的導(dǎo)電線(圖中未示出)后，該散熱體100′位于半導(dǎo)體晶片110′的上方且其內(nèi)表面103′不會(huì)觸及該半導(dǎo)體晶片110′及金線150′。因而，以封裝膠體160′包覆該半導(dǎo)體晶片110′，金線150′，球柵陣列基板170′的上表面及部分的散熱體100′后，該散熱體100′的外表面101′仍會(huì)外露出該封裝膠體160′的表面，且散熱體100′的第一凹部102a′，第二凹部102b′及第三凹部102c′仍能有效防止封裝樹脂溢膠至外表面101′上。
如圖5所示者為本發(fā)明的第三實(shí)施例裝設(shè)于另一半導(dǎo)體裝置中的剖視圖。該第三實(shí)施例的散熱體100″以其內(nèi)表面103″接置于一晶片座180″的底面181″上，以在該晶片座180″的頂面182″上粘接一半導(dǎo)體晶片110″上后，該半導(dǎo)體晶片110″所產(chǎn)生的熱量得經(jīng)由晶片座180″傳遞至該散熱體100″上，再由散熱體100″的外表面101″直接向外逸散至大氣中或另一外接的散熱件上。同樣的，用以固化成型為包覆該半導(dǎo)體晶片110″的封裝膠體160″的封裝樹脂模流的流動(dòng)性，在模壓作業(yè)時(shí)會(huì)為散熱體100″邊緣所形成的第一凹部102a″，第二凹部102b″及第三凹部102c″所減緩，不致溢流至散熱體100″的外表面101″上而產(chǎn)生溢膠現(xiàn)象。
須知，上述的具體實(shí)施例僅用以進(jìn)一步說明本發(fā)明的特點(diǎn)及功效，而非用以限定本發(fā)明的可實(shí)施范圍，故在未脫離本發(fā)明揭示的精神下，任何運(yùn)用本發(fā)明的技術(shù)手段所完成的等效改變及修飾仍為本發(fā)明的權(quán)利要求所涵蓋。
權(quán)利要求
1.一種用于半導(dǎo)體裝置的散熱結(jié)構(gòu)，由一導(dǎo)熱性佳的金屬制成的散熱體所構(gòu)成，該散熱體具有一外露出半導(dǎo)體裝置中用以包覆半導(dǎo)體晶片的封裝膠體的表面的外表面，在該外表面的邊緣則自內(nèi)向外形成有多個(gè)連續(xù)且深度遞增的凹部。
2.如權(quán)利要求1的散熱結(jié)構(gòu)，其中，該外表面的邊緣具有至少二個(gè)形成有不同深度且相接的凹部。
3.如權(quán)利要求2的散熱結(jié)構(gòu)，其中，該外表面的邊緣具有三個(gè)相接且深度自內(nèi)往外遞增的凹部。
4.如權(quán)利要求1的散熱結(jié)構(gòu)，其中，該散熱體由銅，鋁或類似金屬及其合金所制成。
5.如權(quán)利要求1的散熱結(jié)構(gòu)，其中，該散熱體的邊緣還有連為一體的支撐部。
6.如權(quán)利要求1的散熱結(jié)構(gòu)，其中，該多個(gè)凹部的寬度總和為0.6至1.5mm，而深度則為0.06至0.15mm。
7.如權(quán)利要求6的散熱結(jié)構(gòu)，其中，該多個(gè)凹部的寬度總和最好為1.0至1.3mm，而深度最好為0.10至0.13mm。
8.一種具散熱體的半導(dǎo)體裝置，包括一半導(dǎo)體晶片；多個(gè)導(dǎo)腳，由導(dǎo)電元件與該半導(dǎo)體晶片導(dǎo)電連接，以及與該半導(dǎo)體晶片連接的散熱體，該散熱體具有一外露出用以包覆該半導(dǎo)體晶片，部分的散熱體與部分的導(dǎo)腳的封裝膠體的外表面，且該外表面的邊緣自內(nèi)向外形成有多個(gè)連續(xù)且深度遞增的凹部。
9.如權(quán)利要求8的半導(dǎo)體裝置，其中，該外表面的邊緣具有至少二個(gè)形成有不同深度且相接的凹部。
10.如權(quán)利要求9的半導(dǎo)體裝置，其中，該外表面的邊緣具有三個(gè)相接且深度自內(nèi)往外遞增的凹部。
11.如權(quán)利要求8的半導(dǎo)體裝置，其中，該散熱體由銅，鋁或類似金屬及其合金所制成。
12.如權(quán)利要求8的半導(dǎo)體裝置，其中，該多個(gè)凹部的寬度總和為0.6至1.5mm，而深度則為0.06至0.15mm。
13.如權(quán)利要求12的半導(dǎo)體裝置，其中該多個(gè)凹部的寬度總和最好為1.0至1.3mm，而深度最好為0.10至0.13mm。
14.一種具散熱體的BGA半導(dǎo)體裝置，包括，一半導(dǎo)體晶片；一供該半導(dǎo)體晶片粘著的BGA基板，該半導(dǎo)體晶片由導(dǎo)電元件與BGA基板形成導(dǎo)電性連接；以及一接置于該BGA基板上的散熱體，該散熱體具有一外露出用以包覆該半導(dǎo)體晶片，部分的BGA基板及部分的散熱體的封裝膠體的外表面，該外表面的邊緣自內(nèi)向外形成有多個(gè)連續(xù)且深度遞增的凹部以及連為一體的支撐部，以使該散熱體由該支撐部的支撐而位于半導(dǎo)體晶片的上方。
15.如權(quán)利要求14的BGA半導(dǎo)體裝置，其中，該外表面的邊緣具有至少二個(gè)形成有不同深度且相接的凹部。
16.如權(quán)利要求15的BGA半導(dǎo)體裝置，其中，該外表面的邊緣具有三個(gè)相接且深度自內(nèi)往外遞增的凹部。
17.如權(quán)利要求14的BGA半導(dǎo)體裝置，其中，該散熱體由銅，鋁或類似金屬及共合金所制成。
18.如權(quán)利要求14的BGA半導(dǎo)體裝置，其中，該多個(gè)凹部的寬度總和為0.6至1.5mm，而深度則為0.06至0.15mm。
19.如權(quán)利要求18的BGA半導(dǎo)體裝置，其中，該多個(gè)凹部的寬度總和最好為1.0至1.3mm，而深度最好為0.10至0.13mm。
全文摘要
一種用于半導(dǎo)體裝置的散熱結(jié)構(gòu),由一導(dǎo)熱性的金屬制成的散熱體所構(gòu)成,該散熱體具有一外露出半導(dǎo)體裝置中用以包覆半導(dǎo)體晶片的封裝膠體的表面的外表面,于該外表面的邊緣自內(nèi)向外形成有多個(gè)連續(xù)且深度遞增的凹部,以由該連續(xù)且深度遞增的凹部有效減緩形成該封裝膠體的封裝樹脂進(jìn)入該凹部時(shí)的流動(dòng)性,而防止該散熱體的外表面上產(chǎn)生溢膠,并提供較長(zhǎng)的路徑,以增加濕氣入侵的困難性,減少半導(dǎo)體裝置因濕氣入侵致發(fā)生脫層問題,而提高半導(dǎo)體裝置的可靠性。
文檔編號(hào)H01L23/36GK1354513SQ0013244
公開日2002年6月19日 申請(qǐng)日期2000年11月17日 優(yōu)先權(quán)日2000年11月17日
發(fā)明者黃建屏, 饒瑞孟 申請(qǐng)人:矽品精密工業(yè)股份有限公司