專利名稱：具有潰縮結(jié)構(gòu)的散熱片及具有該散熱片的半導(dǎo)體裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體用散熱片及具有散熱片的半導(dǎo)體裝置。
由于半導(dǎo)體制造技術(shù)不斷地創(chuàng)新，半導(dǎo)體裝置上作為輸入/輸出(I/O)引線(Lead)的數(shù)量與密度已大幅提高，且伴隨著芯片(Chip)的集成電路功能的持續(xù)增長，芯片在工作時所產(chǎn)生的熱量也隨之顯著增加。因此，為防止芯片產(chǎn)生的熱量無法有效散發(fā)而影響至芯片的信賴度，如何將芯片產(chǎn)生的熱量有效散發(fā)至大氣中乃成另一主要技術(shù)課題。
為解決此項半導(dǎo)體裝置的散熱問題，傳統(tǒng)上采用在半導(dǎo)體裝置上接設(shè)一由如銅或鋁等導(dǎo)熱性佳的材料所制成的散熱片(Heat Sink)或散熱塊(Heat Block)，或在半導(dǎo)體裝置內(nèi)裝設(shè)一散熱片或散熱塊，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，以達到將芯片產(chǎn)生的熱量有效而快速地散發(fā)至外界的目的。而散熱效率的提高，則須慮及散熱路徑的短縮。所以，如能將散熱片或散熱塊直接與半導(dǎo)體芯片接觸，同時使該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 or Package Body)外，將可獲得使芯片產(chǎn)生的熱量散發(fā)至外界的最短路徑，而得以有效提高其散熱效率。
美國專利第5,851,337號即揭示了一種具有外露型散熱片的半導(dǎo)體裝置。如

圖1所示，該美國專利第5,851,337號的半導(dǎo)體裝置包括一基底(Substrate)1，接合在該基底1上的芯片2，以可導(dǎo)電方式連接在該基底1與該芯片2之間的多個例如金線(Gold Wire)的導(dǎo)電組件3，以粘合劑(Adhesive)6分別與該基底1與該芯片2接合的外露型散熱片4，包覆住基底1，芯片2，導(dǎo)電組件3，散熱片4的封裝膠體5，以及植于該基底1的外露表面上的多個焊球(Solder Ball)7。由于該散熱片4直接與該芯片2接觸，故可將芯片2產(chǎn)生的熱量經(jīng)由該導(dǎo)熱性佳的材料所制成的散熱片4外露表面直接散發(fā)至外接在該外露表面上的如熱管(Heat Pipe)或風(fēng)扇(Fan)等散熱裝置(未圖標(biāo))或大氣中，而得以有效提高該半導(dǎo)體裝置的散熱效率。
上述美國專利第5,851,337號的半導(dǎo)體裝置在進行注膠過程中，如圖2所示，常因該散熱片4的高度超過模穴的深度，而導(dǎo)致上、下模具8a，8b在合模時會壓迫到散熱片4，使散熱片4再壓迫到芯片2，最后在芯片2上造成如9所示的破損或龜裂，嚴(yán)重影響到產(chǎn)品的質(zhì)量與制造成本。該散熱片4的高度之所以會超過模穴深度，在于該散熱片4分別與該基底1及該芯片2接合的粘合劑6厚度難以控制，常發(fā)生粘合劑6的厚度過厚的情形。此外，制造精度不足也常造成該散熱片4尺寸上的誤差，導(dǎo)致該散熱片4高度超過模穴深度的情況經(jīng)常發(fā)生。
為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種具有潰縮結(jié)構(gòu)的散熱片及具有該散熱片的半導(dǎo)體裝置，其具有良好散熱效率，并且可有效地避免因接合散熱片與芯片的粘合劑厚度過厚，而導(dǎo)致在進行合模注膠過程時對芯片造成的損壞。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種具有潰縮結(jié)構(gòu)的散熱片及具有該散熱片的半導(dǎo)體裝置，其可有效地避免因制造精度不足所造成散熱片尺寸上的誤差，而導(dǎo)致在進行合模注膠過程時對芯片造成的損壞。
為了達到上述目的，本發(fā)明的具有潰縮結(jié)構(gòu)的散熱片，包括一本體，該本體具有至少一可外露出該半導(dǎo)體裝置封裝膠體外的外露表面及至少一延伸部，該延伸部是由該本體底部向內(nèi)延設(shè)后再向下彎折至可與該芯片接合的位置，同時，該延伸部與該本體之間具有高度差而形成階梯狀。
本發(fā)明的具有散熱片的半導(dǎo)體裝置，包括一基底；接合在該基底上的半導(dǎo)體芯片；以可導(dǎo)電方式連接在該基底與該芯片之間的多個導(dǎo)電組件；以粘合劑與該芯片直接接合的散熱片；包覆住該基底，該芯片，該導(dǎo)電組件，該散熱片的封裝膠體；以及植于該基底外露表面上的多個焊球；其中，該散熱片包括一本體，該本體具有至少一可外露出該半導(dǎo)體裝置封裝膠體外的外露表面及至少一延伸部，該延伸部由該本體底部向內(nèi)延設(shè)后再向下彎折至可與該芯片接合的位置，同時，該延伸部與該本體之間具有高度差而形成階梯狀。
本發(fā)明的具有潰縮結(jié)構(gòu)的散熱片，包括一本體，該本體具有至少一可外露出該半導(dǎo)體裝置封裝膠體外的外露表面及至少一延伸部，該延伸部是由該本體底部向內(nèi)延設(shè)后再向下彎折至可與該芯片接合的位置，同時，該延伸部與該本體之間具有高度差而形成階梯狀。
本發(fā)明的有益效果是由于本發(fā)明的具有潰縮結(jié)構(gòu)散熱片的本體具有至少一可外露出半導(dǎo)體裝置封裝膠體外的外露表面及至少一延伸部，且該延伸部與該本體之間具有一高度差而形成階梯狀，因此，在使用該具有潰縮結(jié)構(gòu)散熱片的半導(dǎo)體裝置進行合模注膠過程時，該具有高度差的延伸部可產(chǎn)生潰縮變形，而不會傷及芯片。同時，半導(dǎo)體芯片所產(chǎn)生的熱量可經(jīng)由該散熱片的延伸部向該散熱片本體傳遞，自該本體外露表面直接散發(fā)至外接在該外露表面上的散熱裝置或大氣中，故可以有效提高該半導(dǎo)體裝置的散熱效率。此外，也可選擇在該散熱片本體外露表面的外側(cè)部份上形成至少一階梯狀凹部，在進行合模注膠過程時，可有效地減緩封裝膠體模流(Mold Flow)的流動性，并將封裝膠體留置在該凹部中，以防止封裝膠體模流溢流至該散熱片的外露表面上，造成有損產(chǎn)品質(zhì)量的溢膠(Flash)現(xiàn)象。
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明進行詳細說明圖1是現(xiàn)有的具有散熱片半導(dǎo)體裝置的剖視圖；圖2是圖1所示現(xiàn)有的具有散熱片的半導(dǎo)體裝置在進行合模注膠過程時的示意圖；圖3是本發(fā)明較佳實施例的剖視圖；圖4是圖3所示本發(fā)明較佳實施例在進行合模注膠過程時的示意圖；圖5是本發(fā)明另一較佳實施例的剖視圖；圖6是圖3所示本發(fā)明的散熱片的俯視圖；圖7是本發(fā)明的散熱片的另一實施例的俯視圖；圖8是本發(fā)明的散熱片的又一實施例的俯視圖；圖9是本發(fā)明的散熱片的又一實施例的俯視圖。
圖中符號說明1 基底2 芯片3，3a 導(dǎo)電組件4，10，20，30，40 散熱片5 封裝膠體6 粘合劑
7 焊球8a 上模具8b 下模具9破損或龜裂11，21，31，41 本體12，22，32，42 外露表面13，23，33，43 延伸部16，26，36 階梯部18 階梯狀凹部24 連接部25 通孔37 分隔槽t高度差如圖3所示，本發(fā)明較佳實施例的具有散熱片的半導(dǎo)體裝置包括一基底1，接合在該基底1上的芯片2，以可導(dǎo)電方式連接在該基底1與該芯片2之間的多個例如金線的導(dǎo)電組件3，以粘合劑6與該芯片2直接接合的由如銅或鋁等導(dǎo)熱性佳的材料所制成的具有潰縮結(jié)構(gòu)的外露型散熱片10，包覆住基底1，芯片2，導(dǎo)電組件3，散熱片10的封裝膠體5，以及植于該基底1外露表面上的多個焊球7。其中，該散熱片10主要包括一本體11，該本體11具有至少一可外露出半導(dǎo)體裝置封裝膠體5外的外露表面12及至少一延伸部13，該延伸部13由該本體11底部向內(nèi)延設(shè)一段距離后再向下彎折至可與該芯片2接合的位置。同時，該延伸部13與該本體11之間具有一高度差t而形成階梯狀，在使用該具有潰縮結(jié)構(gòu)的散熱片10的半導(dǎo)體裝置在進行合模注膠過程中，如圖4所示，當(dāng)粘合劑6的厚度過厚或制造精度不足造成該散熱片10尺寸上的誤差而導(dǎo)致該散熱片10的高度超過模穴深度的情況發(fā)生時，該具有高度差t的延伸部13可吸收由上、下模具8a，8b在合模時作用在該散熱片10上的壓力而產(chǎn)生如虛線所示的潰縮變形，使該壓力不會再傳遞至芯片2上，故不會傷及芯片2而造成芯片2破損或龜裂。
同時，該半導(dǎo)體芯片2所產(chǎn)生的熱量可以最短的散熱路徑，也就是經(jīng)由該導(dǎo)熱性佳的散熱片10上直接與該半導(dǎo)體芯片2接觸的延伸部13向該散熱片10本體11傳遞，自該本體11的外露表面12直接散發(fā)至外接在該外露表面12上的散熱裝置(未圖標(biāo))或大氣中，故可以有效提高該半導(dǎo)體裝置的散熱效率。
此外，上述具有潰縮結(jié)構(gòu)的外露型散熱片10也可適用于如圖5所示的倒裝片(Flip Chip)的半導(dǎo)體裝置上，其中，該以可導(dǎo)電方式連接在該基底1與該芯片2之間的多條金線3，是以如圖5所示的多個焊球3a加以取代。
上述散熱片結(jié)構(gòu)除可如圖6所示，形成有與該本體11之間具有高度差的階梯部16以及多個由該階梯部16向內(nèi)延設(shè)的獨立延伸部13外，還可如圖7所示，使該向內(nèi)延設(shè)的延伸部23的末端相互連接，并在該連接部24上形成如圓形等各種形狀的通孔25，以在該散熱片20接合至芯片2的表面時，可供粘合劑6排氣用。
此外，本發(fā)明的散熱片還可如圖8所示，選擇在該延伸部33兩側(cè)與該階梯部36之間分別形成多個分隔槽37，以增加該延伸部33上下位移的范圍，以提高其受壓變形的收縮量。
如圖9所示，本發(fā)明的散熱片結(jié)構(gòu)也可省略階梯部的結(jié)構(gòu)，僅保留該向內(nèi)延設(shè)的延伸部43，仍將可獲與上述各實施例相等的功效。
另外，為防止在注膠過程中，流動性佳的封裝膠體模流溢流至散熱片的外露表面上所造成有損產(chǎn)品質(zhì)量的溢膠現(xiàn)象，如圖3至6圖所示，可選擇在本發(fā)明的散熱片10本體11外露表面12的外側(cè)部份上形成至少一階梯狀凹部18。這樣，在進行合模注膠過程時，可使流經(jīng)該階梯狀凹部18的封裝膠體模流在流動路徑變窄的同時，還從上模具8a的表面吸收了較多的熱量而使粘度加大，故可有效減緩封裝膠體模流的流動性，并將封裝膠體留置在該階梯狀凹部18中，以達防止溢膠現(xiàn)象產(chǎn)生的效果。
此外，通過上述散熱片的延伸部，階梯部，以及階梯狀凹部等設(shè)計，將會使外界水氣侵入半導(dǎo)體裝置內(nèi)部的路徑大為增加，而使得水氣較難以進入半導(dǎo)體裝置的內(nèi)部。這樣，即可減少半導(dǎo)體芯片在工作時所產(chǎn)生的高熱造成留置在半導(dǎo)體裝置內(nèi)部縫隙的水氣因受熱蒸發(fā)，體積膨脹而將封裝膠體撐裂的分層(Delamination)問題的發(fā)生，進而得以提高半導(dǎo)體裝置的信賴性與可靠度。
以上所述諸多具體實例，僅用以闡明本發(fā)明的各項特點與功效，而不是用以限定本發(fā)明的實施范圍，故在未脫離本發(fā)明所揭示的精神或原理下而完成的任何等效改變或修飾，例如將散熱片本體的水平剖-面形狀由圖6至9所示的方形置換成如圓形、菱形、多邊形、橢圓形、星形等其它等效的幾何形狀，或?qū)⑸鲜鱿騼?nèi)延設(shè)的延伸部末端相互連接，在延伸部兩側(cè)與階梯部之間分別形成分隔槽，省略階梯部的結(jié)構(gòu)，在散熱片本體外露表面的外側(cè)部份上加設(shè)階梯狀凹部等設(shè)計任意地加以組合或交叉運用的，皆仍應(yīng)為本發(fā)明的保護范圍。
權(quán)利要求
1.一種具有散熱片的半導(dǎo)體裝置，包括一基底；接合在該基底上的半導(dǎo)體芯片；以可導(dǎo)電方式連接在該基底與該芯片之間的多個導(dǎo)電組件；以粘合劑與該芯片直接接合的散熱片；包覆住該基底，該芯片，該導(dǎo)電組件，該散熱片的封裝膠體；以及植于該基底外露表面上的多個焊球；其中，該散熱片包括一本體，該本體具有至少一可外露出該半導(dǎo)體裝置封裝膠體外的外露表面及至少一延伸部，該延伸部由該本體底部向內(nèi)延設(shè)后再向下彎折至可與該芯片接合的位置，同時，該延伸部與該本體之間具有高度差而形成階梯狀。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述具有散熱片的半導(dǎo)體裝置，其特征在于該散熱片形成有與該本體之間具有高度差的階梯部以及至少一由該階梯部向內(nèi)延設(shè)的獨立延伸部。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述具有散熱片的半導(dǎo)體裝置，其特征在于該散熱片向內(nèi)延設(shè)的延伸部的末端相互連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述具有散熱片的半導(dǎo)體裝置，其特征在于該散熱片向內(nèi)延設(shè)的延伸部的末端連接部上形成有通孔。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述具有散熱片的半導(dǎo)體裝置，其特征在于該散熱片延伸部兩側(cè)與該階梯部之間分別形成有分隔槽。
6.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3、4或5所述具有散熱片的半導(dǎo)體裝置，其特征在于在該散熱片外露表面的外側(cè)部份上形成有至少一階梯狀凹部。
7.一種具有潰縮結(jié)構(gòu)的散熱片，包括一本體，該本體具有至少一可外露出該半導(dǎo)體裝置封裝膠體外的外露表面及至少一延伸部，該延伸部是由該本體底部向內(nèi)延設(shè)后再向下彎折至可與該芯片接合的位置，同時，該延伸部與該本體之間具有高度差而形成階梯狀。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述具有潰縮結(jié)構(gòu)的散熱片，其特征在于該散熱片形成有與該本體之間具有高度差的階梯部以及至少一由該階梯部向內(nèi)延設(shè)的獨立延伸部。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述具有潰縮結(jié)構(gòu)的散熱片，其特征在于該散熱片向內(nèi)延設(shè)的延伸部的末端相互連接。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述具有潰縮結(jié)構(gòu)的散熱片，其特征在于該散熱片向內(nèi)延設(shè)的延伸部的末端連接部上形成有通孔。
11.根據(jù)權(quán)利要求8所述具有潰縮結(jié)構(gòu)的散熱片，其特征在于該散熱片延伸部兩側(cè)與該階梯部之間分別形成有分隔槽。
12.根據(jù)權(quán)利要求7、8、9、10或11所述具有潰縮結(jié)構(gòu)的散熱片，其特征在于在該散熱片外露表面的外側(cè)部份上形成有至少一階梯狀凹部。
13.根據(jù)權(quán)利要求1或7所述具有潰縮結(jié)構(gòu)的散熱片或具有該散熱片的半導(dǎo)體裝置，其特征在于該散熱片本體的水平剖面形狀為方形。
14.根據(jù)權(quán)利要求1或7所述具有潰縮結(jié)構(gòu)的散熱片或具有該散熱片的半導(dǎo)體裝置，其特征在于該散熱片本體的水平剖面形狀為圓形。
15.根據(jù)權(quán)利要求1所述具有散熱片的半導(dǎo)體裝置，其特征在于該導(dǎo)電組件為金線。
16.根據(jù)權(quán)利要求1所述具有散熱片的半導(dǎo)體裝置，其特征在于該導(dǎo)電組件為焊球。
17根據(jù)權(quán)利要求1或7所述具有潰縮結(jié)構(gòu)的散熱片或具有該散熱片的半導(dǎo)體裝置，其特征在于該散熱片是由導(dǎo)熱性佳的材料所制成。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述散熱片或具有該散熱片的半導(dǎo)體裝置，其特征在于該散熱片是由銅制成。
19.根據(jù)權(quán)利要求17所述具有潰縮結(jié)構(gòu)的散熱片或具有該散熱片的半導(dǎo)體裝置，其特征在于該散熱片是由鋁制成。
全文摘要
一種具有潰縮結(jié)構(gòu)的散熱片及具有該散熱片的半導(dǎo)體裝置,其中,該具有潰縮結(jié)構(gòu)的散熱片主要包括一本體,該本體具有至少一可外露一出半導(dǎo)體裝置封裝膠體外的外露表面及至少一延伸部,該延伸部是由該本體底部向內(nèi)延設(shè)后再向下彎折至可與芯片接合的位置。同時,該延伸部與該本體之間具有一高度差而形成階梯狀,在使用該具有潰縮結(jié)構(gòu)散熱片的半導(dǎo)體裝置進行合模注膠過程時,該具有高度差的延伸部可產(chǎn)生潰縮變形,而不會傷及芯片。
文檔編號H05K7/20GK1377078SQ0110429
公開日2002年10月30日 申請日期2001年3月22日 優(yōu)先權(quán)日2001年3月22日
發(fā)明者黃建屏, 吳集銓, 莊瑞育, 詹連池 申請人:矽品精密工業(yè)股份有限公司