專利名稱：一種具有散熱片的半導體封裝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種半導體封裝方法，特別涉及一種提高芯片散熱性能的半導體封裝方法。
背景技術(shù)：
下面，參照附圖對現(xiàn)有的半導體封裝進行說明。
圖一示出了現(xiàn)有的常規(guī)球柵陣列半導體封裝方式剖面結(jié)構(gòu)，圖二示出了現(xiàn)有的常規(guī)球柵陣列半導體封裝方式平面結(jié)構(gòu)，該封裝包括通過銀漿或其它粘結(jié)劑2將芯片1粘結(jié)到基板3上方，通過金線4將芯片的內(nèi)電路與基板電路連接。基板電路由上下兩層布線組成，布線之間由帶有金屬渡層的過孔連通。上層布線與金線連接，下層電路有焊盤暴露在外。將芯片和金線用塑封料5密封起來。基板下面焊盤上焊接錫球6作為輸入和輸出端，將基板電路、芯片電路與外電路連接起來。
在集成電路的封裝領(lǐng)域，隨著集成電路的密集程度在不斷的增加，同時封裝尺寸在不斷變小，導致芯片產(chǎn)生的熱量就越來越集中。封裝中的散熱問題就越發(fā)關(guān)鍵?，F(xiàn)有的封裝形式由于塑封料的導熱系數(shù)不高，芯片產(chǎn)生的熱不能及時散發(fā)出去，導致了芯片溫度容易過高，降低了芯片能夠支持的功率。而有些封裝形式雖然能夠提高散熱性能，但成本很高。
本發(fā)明的另一目的在于并通過結(jié)構(gòu)的特殊設(shè)計，能夠防止塑封料在塑封過程中溢到散熱片的外露的頂端影響芯片散熱性能。
為了達到上述目的，本發(fā)明所采用的封裝結(jié)構(gòu)是用粘接劑將芯片粘接到基板上，通過金線連通芯片電路和基板電路。在基板上粘結(jié)一散熱裝置——散熱片。然后再用塑封膠把芯片、金線、散熱片等塑封起來。散熱片的工作部分布置在芯片上方，高度與塑封體高度相同，其上表面暴露在空氣中。散熱片能將芯片產(chǎn)生的熱快速發(fā)散，使整個芯片得到迅速冷卻，防止芯片溫度過高。基板下焊有錫球，將基板電路與外電路連通。散熱片與基板的連接部分采用了若干向下的突起，使散熱片的下部與基板之間形成一定的間隙，在注塑過程中，空氣能夠通過間隙排出，塑封料也能夠通過此間隙充滿散熱片下面的空腔。在散熱片的下部邊緣制作若干缺口，在注塑過程中當受到來自模具上表面的壓力時，缺口處產(chǎn)生微小變形，從而降低側(cè)壁受到的應(yīng)力。散熱片的側(cè)壁上有若干開口，注塑過程中塑封料可以順利的通過這些開口灌入散熱片下面的空腔，空氣也可以由此開口順利排出，防止空洞和氣穴的產(chǎn)生。在散熱片的頂端邊緣處采用一環(huán)形槽的結(jié)構(gòu)，在塑封過程中，通過一個凸起減慢塑封料的流速，然后用一個較大的容腔容納漫過凸起部分的塑封膠，并使塑封膠在高溫下快速固化，從而防止溢膠情況的發(fā)生。
為使本發(fā)明之目的、特征及功效能有更進一步的認識與了解現(xiàn)結(jié)合附圖詳細說明如后圖1為公知技術(shù)之球柵陣列半導體封裝剖面結(jié)構(gòu)圖；圖2為公知技術(shù)之球柵陣列半導體封裝外觀圖；圖3為加裝散熱片的球柵陣列半導體封裝剖面結(jié)構(gòu)圖；圖4為加裝散熱片的球柵陣列半導體封裝外觀圖；圖5為散熱片的一種具體化形式的結(jié)構(gòu)圖；圖6為圖5所示散熱片的A-A向剖面結(jié)構(gòu)圖；圖7為散熱片受壓時缺口處產(chǎn)生變形減小應(yīng)力的示意圖；圖8為散熱片頂端邊緣處以具體化的槽狀的剖面結(jié)構(gòu)及作用原理圖。
本發(fā)明在傳統(tǒng)球柵陣列半導體封裝形式基礎(chǔ)上在塑封體5內(nèi)埋入散熱片7(圖3)，散熱片的底部有若干凸起8，在基板上3相應(yīng)的位置要施加粘結(jié)劑9，這若干個凸起8就是散熱片7與基板3相連接的地方。這若干個凸臺也保證了散熱片的下沿10與基板之間留有一定的間隙11，允許塑封料5在注塑的過程中能夠順利的流入并充滿散熱片內(nèi)部的空腔12。塑封后，散熱片的頂部13將暴露在空氣中(圖4)，與塑封體頂端14的高度相同。由于散熱片由導熱性能好的材料(銅、鋁等)制成，采用了這樣的結(jié)構(gòu)，芯片產(chǎn)生的熱量就可以通過散熱片快速地發(fā)散到空氣中。散熱片的凸臺8旁邊有若干通孔15(圖5)，當注塑的過程中，塑封料流過通孔，能夠加強散熱片體與塑封體之間的結(jié)合力，使散熱片定位更加牢固。散熱片的底部10，有若干缺口16。其主要作用就是當塑封過程中，散熱片會受到來自模腔上表面的壓力。有了這些缺口，散熱片受壓時就能夠在這些有缺口的地方產(chǎn)生變形，吸收一部分應(yīng)力，避免因模壓過大而造成散熱片壓潰(圖7)。在散熱片的側(cè)壁上有若干開口17，這些開口保證了塑封料可以通過，并順利充滿整個散熱片與基板之間的空腔12，同時空腔中的空氣也可以通過這些開口位置排出，避免了空穴和氣孔的發(fā)生。在散熱片頂端邊緣處21，有一圈環(huán)形的槽18，其截面可以如(圖8)所示，也可以有其他的形式。對于如(圖8)的截面結(jié)構(gòu)，在槽的旁邊會有一個小的凸起19，凸起與散熱片的最高位置之間的距離20很小。如果不采用特殊的結(jié)構(gòu)，在通常的注塑過程中，由于塑封料流到散熱片頂部的時候具有一定的速度和壓力，會發(fā)生溢膠，膠體溢到散熱片的暴露在空氣中的部分，影響散熱片外觀，同時也會影響其散熱性能的發(fā)揮。采用如圖所示的散熱片頂部結(jié)構(gòu)，當塑封料達到散熱片頂部邊緣位置時，由于凸起與模具上表面的間距20很小，只能允許少量的膠體通過，膠體流動的速度將減慢。膠體通過以后，將遇到一個體積相對較大的容腔18，可以起到一個類似蓄水池的作用。且膠體緊貼高溫的模具上表面，這少量膠體受高溫的影響，將被迅速固化，流動性降低，最大程度地抑制了溢膠現(xiàn)象的發(fā)生。還可以在將散熱片粘接在基板上的時候，使用導電的粘接劑，將散熱片與基板的地極導通。這樣，內(nèi)部的電路就被散熱片與地極板包圍起來，可以起到靜電屏蔽的作用，防止外面電信號的干擾，提升芯片及電路的電性能。
如上所述根據(jù)本發(fā)明的半導體封裝具有以下作用，即通過在球柵陣列的封裝形式中加裝一散熱片，散熱片布置在芯片上方，芯片產(chǎn)生的大量的熱傳導至散熱片，然后由散熱性能極好的散熱片發(fā)散到空氣中；散熱片采用了凸臺和側(cè)壁開口的結(jié)構(gòu)保證塑封料充滿整個容腔；散熱片下部通孔的設(shè)計，保證了散熱片在塑封體中的固定；特別是散熱片的頂部邊緣采用環(huán)形槽的結(jié)構(gòu)，解決了膠體上溢到散熱片頂部的問題。
應(yīng)注意本發(fā)明不限于如上所述的優(yōu)選實施例，很明顯由本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以作出各種改型、附加和替換都不脫離本發(fā)明所附權(quán)利要求書限定的發(fā)明精神和范圍。
權(quán)利要求
1.一種半導體封裝方法，其特征在于在芯片上覆蓋一散熱片；此散熱片的下端用粘接劑與基板連接；散熱片的頂端露出封裝體表面，將芯片產(chǎn)生的熱散發(fā)到空氣中；樹脂或類似物質(zhì)充滿散熱片與芯片之間，及散熱片側(cè)壁，以保護芯片電路。
2.根據(jù)權(quán)力要求1中所述的封裝方法，其特征在于，散熱片由導熱材料制成。
3.根據(jù)權(quán)利要求2中所述的封裝方法，其特征在于，散熱片材料可以為銅。
4.根據(jù)權(quán)利要求2中所述的封裝方法，其特征在于，散熱片材料可以為鋁。
5.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的封裝方法，其特征在于，散熱片的下部，有多個凸起，用來支撐散熱片。同時在散熱片和基板中間產(chǎn)生間隔，有利于塑封膠灌入。
6.根據(jù)權(quán)利要求2中所述的封裝方法，其特征在于，凸起部分的旁邊開有若干通孔，用以塑封料通過，使散熱片定位更準確、牢固。
7.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的封裝方法，其特征在于，散熱片的側(cè)壁開口，利于塑封過程中，膠體注入和空氣排出。
8.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的封裝方法，其特征在于，散熱片下部邊緣帶有若干缺口，可以在散熱片受壓的時候，產(chǎn)生變形，減輕散熱片側(cè)壁產(chǎn)生的應(yīng)力。
9.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的封裝方法，其特征在于，散熱片頂端邊緣有一環(huán)形槽腔，起到避免膠體沖上散熱片頂端的作用。
10.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的封裝方法，其特征在于，散熱片下端通過電路與基板地極電性相連，起到靜電屏蔽作用，改善內(nèi)電路電性能。
全文摘要
半導體封裝方式，包括一芯片、一基板、塑封體、連通芯片電路與基板電路的金線、連接外電路的錫球。一散熱片，加裝在芯片上方，下端粘接于基板之上，固定于塑封體之中。它將芯片產(chǎn)生的熱迅速發(fā)散，防止芯片溫度過高。散熱片由導熱材料制成，具有凸臺、側(cè)壁開口、底部缺口及頂端環(huán)形槽等結(jié)構(gòu)。具有促進注塑、固定位置、防止溢膠等作用。
文檔編號H01L23/34GK1428830SQ01139258
公開日2003年7月9日 申請日期2001年12月27日 優(yōu)先權(quán)日2001年12月27日
發(fā)明者陸昕 申請人:威宇科技測試封裝(上海)有限公司