專利名稱：半導(dǎo)體芯片散熱基板及半導(dǎo)體芯片封裝結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種半導(dǎo)體芯片封裝結(jié)構(gòu)及其散熱基板，使半導(dǎo)體芯片的熱源可通過散熱基板迅速外擴(kuò)傳導(dǎo)。
背景技術(shù)：
眾所周知，LED發(fā)光具有反應(yīng)時(shí)間快、體積小、功率消耗小、發(fā)光效率高、低污染、可靠度高、適用范圍廣、使用壽命長、適合量產(chǎn)等優(yōu)點(diǎn)。但其亦有缺點(diǎn)有待克服，如因散熱不良所導(dǎo)致的光衰、發(fā)光效率及LED晶體壽命的降低、散熱模塊的成本價(jià)格過高與加工不易等。傳統(tǒng)LED芯片封裝，由于LED的功率高，且產(chǎn)生的熱能也高，需要使用陶瓷基板(23^230ff/mK)作為LED封裝載板使用，以使得LED產(chǎn)生的熱能通過極好的載板熱傳導(dǎo)率，將芯片的熱能傳導(dǎo)至線路板與散熱鰭片(Heat sink)等,如以下的說明:參照?qǐng)D1，LED芯片10利用固晶膠11固設(shè)于基板12上，并以封裝材料18包覆。該基板12可為前述的陶瓷基板。該基板12利用焊錫13固定于由鋁板15及絕緣層14構(gòu)成的金屬基印刷電路板(Metal Core Printed CircuitBoard ;MCPCB)。招板15下方可設(shè)置散熱墊片16將熱傳導(dǎo)至散熱鰭片17。藉此結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，用以將LED芯片11產(chǎn)生的熱沿箭頭方向傳導(dǎo)散熱。傳統(tǒng)陶瓷基板雖然具有高的熱傳導(dǎo)率，但由于其機(jī)械強(qiáng)度較差，且須經(jīng)過燒結(jié)制程，造成其產(chǎn)品制作成本較高，且尺寸不易擴(kuò)大。另由于其陶瓷基板厚度較厚(300 μ m)，雖具有高導(dǎo)熱率，但其熱阻抗的特性也因?yàn)楹穸仍黾佣黾印?br> 發(fā)明內(nèi)容有鑒于陶瓷基板的制作成本較高及厚度較厚等問題，本實(shí)用新型提供一種半導(dǎo)體芯片封裝結(jié)構(gòu)及其散熱基板，其中該散熱基板包含高分子散熱絕緣層，使散熱基板的厚度可有效降低，且可將半導(dǎo)體芯片的熱源通過散熱基板迅速外擴(kuò)傳導(dǎo)。本實(shí)用新型第一方面提供一種半導(dǎo)體芯片散熱基板，其供半導(dǎo)體芯片直接配置，使半導(dǎo)體芯片的熱源能夠通過散熱基板外擴(kuò)傳導(dǎo)，該半導(dǎo)體芯片散熱基板為層疊式結(jié)構(gòu)，其包括第一金屬層、高分子散熱絕緣層以及第二金屬層，其中該高分子散熱絕緣層的熱傳導(dǎo)系數(shù)大于等于7W/mK。本實(shí)用新型第二方面提供一種半導(dǎo)體芯片封裝結(jié)構(gòu)，其包含散熱基板及半導(dǎo)體芯片。散熱基板為層疊式結(jié)構(gòu)，其包括第一金屬層、高分子散熱絕緣層以及第二金屬層的層疊式結(jié)構(gòu)，其中該高分子散熱絕緣層的熱傳導(dǎo)系數(shù)大于等于7W/mK。半導(dǎo)體芯片配置于該散熱基板上，使半導(dǎo)體芯片的熱源能夠通過散熱基板外擴(kuò)傳導(dǎo)。一實(shí)施例中，該半導(dǎo)體芯片為LED芯片。一實(shí)施例中，該第一金屬層和高分子散熱絕緣層中設(shè)有開口，該第二金屬層于該開口處對(duì)應(yīng)設(shè)有一凹部,該半導(dǎo)體芯片設(shè)于該凹部表面。 一實(shí)施例中， 該半導(dǎo)體芯片設(shè)于該第一金屬層表面。[0012]一實(shí)施例中，該半導(dǎo)體芯片散熱基板還包含一導(dǎo)熱柱，該導(dǎo)熱柱設(shè)置于該半導(dǎo)體芯片下方，貫穿該高分子散熱絕緣層，并連接該半導(dǎo)體芯片及第二金屬層。一實(shí)施例中，該第一金屬層包含電氣連接該半導(dǎo)體芯片的正、負(fù)電極。一實(shí)施例中，該高分子散熱絕緣層的熱傳導(dǎo)系數(shù)介于8 12W/mK?！獙?shí)施例中，該高分子散熱絕緣層的厚度小于等于150 μ m。一實(shí)施例中，該半導(dǎo)體芯片包含以打線或覆晶方式安裝于該半導(dǎo)體芯片散熱基板的結(jié)構(gòu)。本實(shí)用新型的有益技術(shù)效果在于:本實(shí)用新型的半導(dǎo)體芯片封裝結(jié)構(gòu)及其散熱基板，其中該散熱基板包含高分子散熱絕緣層，使散熱基板的厚度可有效降低，且可將半導(dǎo)體芯片的熱源通過散熱基板迅速外擴(kuò)傳導(dǎo)。

圖1為現(xiàn)有的LED封裝結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本實(shí)用新型第一實(shí)施例的半導(dǎo)體芯片封裝結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為本實(shí)用新型第二實(shí)施例的半導(dǎo)體芯片封裝結(jié)構(gòu)示意圖。圖4為本實(shí)用新型第三實(shí)施例的半導(dǎo)體芯片封裝結(jié)構(gòu)示意圖。其中，附圖標(biāo)記說明如下:10 LED 芯片11固晶膠12 基板13 焊錫14絕緣層15 鋁板16散熱墊片17散熱鰭片18封裝材料20、30、40半導(dǎo)體芯片封裝結(jié)構(gòu)21散熱基板22第一金屬層23高分子散熱絕緣層24第二金屬層25半導(dǎo)體芯片26金屬線27封裝材料28 凹部29導(dǎo)熱柱221正電極222負(fù)電極具體實(shí)施方式
本實(shí)用新型是直接將半導(dǎo)體芯片(例如LED芯片)以板上芯片(Chip onBoard ；COB)封裝方式，直接使用散熱基板當(dāng)半導(dǎo)體芯片用載板。圖2為本實(shí)用新型第一實(shí)施例的半導(dǎo)體芯片封裝結(jié)構(gòu)20，其中半導(dǎo)體芯片25以COB封裝方式直接設(shè)置于半導(dǎo)體芯片散熱基板21上，半導(dǎo)體芯片25的熱源可通過散熱基板21迅速外擴(kuò)傳導(dǎo)。本實(shí)施例中，該半導(dǎo)體芯片25為LED芯片，然而其它種類半導(dǎo)體芯片亦
可使用。詳言之，半導(dǎo)體芯片散熱基板21包括第一金屬層22、高分子散熱絕緣層23以及第二金屬層24的層疊式結(jié)構(gòu)，其中該高分子散熱絕緣層23的熱傳導(dǎo)系數(shù)大于等于7W/mK。第一金屬層22和高分子散熱絕緣層23中設(shè)有開口，該第二金屬層24于該開口處設(shè)有一凹部28,該半導(dǎo)體芯片25容置設(shè)于該凹部28的表面。第一金屬層22設(shè)計(jì)有相關(guān)電路布局，形成正、負(fù)電極221、222，且半導(dǎo)體芯片25以打線(wire bonding)方式，以金屬線26電氣連接至電極221及222。半導(dǎo)體芯片25、正、負(fù)電極221、222及金屬線26以封裝材料27包覆。另一實(shí)施例中，半導(dǎo)體芯片25亦可利用覆晶(flip chip)方式安裝于散熱基板21表面(圖未示)。因覆晶已為該項(xiàng)技術(shù)領(lǐng)域者可了解的一般技術(shù)，在此不予詳述之。第一導(dǎo)電層22及第二導(dǎo)電層24可包含鎳、銅、鋁、鉛、錫、銀、金或其合金的箔片、鍍鎳銅箔、鍍錫銅箔或鍍鎳不銹鋼等導(dǎo)熱率大于50W/mK的材料，尤以導(dǎo)熱率大于200W/mK或300W/mK的材料具有更佳的熱傳導(dǎo)效率，而為本實(shí)用新型的較佳選擇。高分子散熱絕緣層23可以選用聚鼎公司所生產(chǎn)的TCP-2、TCP-4、TCP-8、TCP-12的散熱膠，或者為Laird所生產(chǎn)型號(hào)為1KA04、1KA06、1KA08、1KA10、1KA12的散熱膠，或者為NRK所生產(chǎn)型號(hào)為NRA-8、NRA-E-3、NRA-E-6、NRA-E-12 的散熱膠，或者為 Bergquist 所生產(chǎn)型號(hào)為 TCP-1000、MP-06503、LT1-06005、HT-04503、TH-07006的散熱膠，或者為遠(yuǎn)碩所生產(chǎn)型號(hào)為HTCA-60、HTCA-120的散熱膠，或者為永復(fù)興所生產(chǎn)型號(hào)為ERNE-800H的散熱膠。高分子散熱絕緣層23的熱傳導(dǎo)系數(shù)大于等于7W/mK，特別是8 12W/mK，或?yàn)閿U(kuò)llW/mK。一實(shí)施例中，高分子散熱絕緣層23的厚度小于等于150 μ m，特別是小于等于100μπι、90μπι、80μπι、70μπι或60 μ m0圖3為本實(shí)用新型第二實(shí)施例的半導(dǎo)體芯片封裝結(jié)構(gòu)30。相較于圖2所示的第一實(shí)施例，不同處在于第二金屬層24并無凹部設(shè)計(jì),半導(dǎo)體芯片25直接設(shè)置于第一導(dǎo)電層22表面。半導(dǎo)體芯片25產(chǎn)生的熱經(jīng)由第一導(dǎo)電層22、高分子散熱絕緣層23及第二金屬層24進(jìn)行傳導(dǎo)散熱。圖4為本實(shí)用新型第三實(shí)施例的半導(dǎo)體芯片封裝結(jié)構(gòu)40。相較于圖3所示的第二實(shí)施例，不同處在于第二金屬層24表面設(shè)有導(dǎo)熱柱29,其設(shè)置于半導(dǎo)體芯片25下方，以供半導(dǎo)體芯片25直接設(shè)置于導(dǎo)熱柱29表面。藉此，半導(dǎo)體芯片25產(chǎn)生的熱直接經(jīng)由導(dǎo)熱柱29及第二金屬層24進(jìn)行傳導(dǎo)散熱。申言之，導(dǎo)熱柱29貫穿高分子散熱絕緣層23，并連接半導(dǎo)體芯片25及第二金屬層24以直接進(jìn)行熱傳導(dǎo)，從而增加散熱效果。本實(shí)用新型主要為使用熱傳導(dǎo)系數(shù)大于等于7W/mK的散熱基板取代傳統(tǒng)的陶瓷基板，雖然導(dǎo)熱率為陶瓷基板的1/2 1/3，但由于散熱基板的高分子散熱絕緣層厚度可以簡(jiǎn)易的達(dá)到150 μ m或以下，使得散熱基板與陶瓷基板具有約等效的熱阻表現(xiàn)。在相同的熱阻需求下，可以滿足LED芯片對(duì)于高導(dǎo)熱載板的需求。[0051]以上所述，僅為本實(shí)用新型的具體實(shí)施例的詳細(xì)說明與附圖，然而本實(shí)用新型的特征并不局限于此，本實(shí)用新型的所有范圍應(yīng)以所附的權(quán)利要求書的范圍為準(zhǔn)，凡合于本實(shí)用新型權(quán)利要求書范圍的精神與其類似變化的實(shí)施例，皆應(yīng)包含于本實(shí)用新型的范疇中，任何熟悉本領(lǐng)域的人員在本實(shí)用新型的領(lǐng)域內(nèi)，可輕易思及的變化或修飾皆可涵蓋在本實(shí)用新型的權(quán)利要求書的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種半導(dǎo)體芯片散熱基板，其特征在于，供半導(dǎo)體芯片直接配置，使半導(dǎo)體芯片的熱源能夠通過該散熱基板外擴(kuò)傳導(dǎo)，該半導(dǎo)體芯片散熱基板為層疊式結(jié)構(gòu)，其包括第一金屬層、高分子散熱絕緣層以及第二金屬層，該高分子散熱絕緣層的熱傳導(dǎo)系數(shù)大于或等于7W/mK.
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體芯片散熱基板，其特征在于，該半導(dǎo)體芯片為LED芯片。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體芯片散熱基板，其特征在于，該第一金屬層和高分子散熱絕緣層中設(shè)有開口，該第二金屬層于該開口處對(duì)應(yīng)設(shè)有一凹部，該半導(dǎo)體芯片設(shè)于該凹部表面。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體芯片散熱基板，其特征在于，該半導(dǎo)體芯片設(shè)于該第一金屬層表面。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體芯片散熱基板，其特征在于，該半導(dǎo)體芯片散熱基板還包含一導(dǎo)熱柱，該導(dǎo)熱柱設(shè)置于該半導(dǎo)體芯片下方，貫穿該高分子散熱絕緣層，并連接該半導(dǎo)體芯片及第二金屬層。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體芯片散熱基板，其特征在于，該第一金屬層包含電氣連接該半導(dǎo)體芯片的正、負(fù)電極。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體芯片散熱基板，其特征在于，該高分子散熱絕緣層的熱傳導(dǎo)系數(shù)介于8 12W/mK。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體芯片散熱基板，其特征在于，該高分子散熱絕緣層的厚度小于或等于150 μ m.
9.一種半導(dǎo)體芯片封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于，包括: 一散熱基板，其為層疊式結(jié)構(gòu)，包括第一金屬層、高分子散熱絕緣層以及第二金屬層，該高分子散熱絕緣層的熱傳導(dǎo)系數(shù)大于或等于7W/mK ;以及 一半導(dǎo)體芯片，配置于該散熱基板上，使半導(dǎo)體芯片的熱源能夠通過該散熱基板外擴(kuò)傳導(dǎo)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的半導(dǎo)體芯片封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于，該半導(dǎo)體芯片為LED芯片。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的半導(dǎo)體芯片封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于，該第一金屬層和高分子散熱絕緣層中設(shè)有開口，該第二金屬層于該開口處對(duì)應(yīng)設(shè)有一凹部，該半導(dǎo)體芯片設(shè)于該凹部表面。
12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的半導(dǎo)體芯片封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于，該半導(dǎo)體芯片設(shè)于該第一金屬層表面。
13.根據(jù)權(quán)利要求9所述的半導(dǎo)體芯片封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于，該散熱基板還包含一導(dǎo)熱柱，該導(dǎo)熱柱設(shè)置于該半導(dǎo)體芯片下方，貫穿該高分子散熱絕緣層，并連接該半導(dǎo)體芯片及第二金屬層。
14.根據(jù)權(quán)利要求9所述的半導(dǎo)體芯片封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于，該高分子散熱絕緣層的熱傳導(dǎo)系數(shù)介于8 12W/mK。
15.根據(jù)權(quán)利要求9所述的半導(dǎo)體芯片封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于，該高分子散熱絕緣層的厚度小于或等于150 μ m.
16.根據(jù)權(quán)利要求9所述的半導(dǎo)體芯片封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于，該第一金屬層包含電氣連接該半導(dǎo)體芯片的正、負(fù)電極。
17.根據(jù)權(quán)利要求9所述的半導(dǎo)體芯片封裝結(jié)構(gòu)， 其特征在于，該半導(dǎo)體芯片包含以打線或覆晶方式安裝于該半導(dǎo)體芯片散熱基板的結(jié)構(gòu)。
專利摘要本實(shí)用新型提供一種半導(dǎo)體芯片散熱基板及半導(dǎo)體芯片封裝結(jié)構(gòu)，該半導(dǎo)體芯片散熱基板供半導(dǎo)體芯片直接配置，使半導(dǎo)體芯片的熱源能夠通過散熱基板外擴(kuò)傳導(dǎo)，該半導(dǎo)體芯片散熱基板為層疊式結(jié)構(gòu)，其包括第一金屬層、高分子散熱絕緣層以及第二金屬層，其中該高分子散熱絕緣層的熱傳導(dǎo)系數(shù)大于等于7W/mK。
文檔編號(hào)H01L33/48GK203013789SQ20122074621
公開日2013年6月19日 申請(qǐng)日期2012年12月31日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月7日
發(fā)明者楊翔云, 陳國勛, 沙益安 申請(qǐng)人:聚鼎科技股份有限公司