专利名称：Ic封装结构的制作方法
技术领域：
本发明有关于一种IC封装结构，尤指一种使芯片产生的高温能向下传递，使其散热效率较佳，且可提供缓冲功能，有效的吸收基板、芯片的变形，可防止翘曲、断裂、芯片脱落等情况发生的IC封装结构。
背景技术：
请参阅图1，揭示一种已知的IC封装结构9，包括一基板91、一芯片92、多数锡球93及一底部填充材94，该芯片(chip)92设置于该基板(substrate)91上方，而能利用该基板91承载芯片92，该等锡球(solder ball)93设置于芯片92与基板91之间，可利用该等锡球93将芯片92黏结固定于基板91上，该底部填充材(underfill)94以环氧树脂制成，其也设置于该芯片92与基板91之间，而能用以减轻基板91、芯片92受热膨胀变形时所产生的应力，但其只能局限于基板91与芯片92两者热膨胀系数(Coefficient of ThermalExpansion，CTE)差距不大时。
上述已知的基板一般是以陶瓷(ceramic)或有机(organic)材料制成，由于其热传导系数TC很低，因此芯片所产生的高温，一般只能利用设置于芯片上面的散热装置(图略)向上传递，芯片的高温并无法经由基板向下传递，使其散热效率较差。
另，由于封装过程会经过升温、降温的程序，为了防止基板及芯片因热膨胀系数差距太大，造成变形量不同，进而发生翘曲、断裂、芯片脱落等情况，因此基板只能使用热膨胀系数与芯片(主要成份为硅)较为接近的材料制作(陶瓷的热膨胀系数为介于约4至6ppm/℃之间，芯片的热膨胀系数为介于约2至4ppm/℃之间)，使得基板材料的使用受到极大的限制，而无法使用铜或铝等热传导系数TC较高的金属材料，因为铜的热膨胀系数约16ppm/℃，铝的热膨胀系数约22ppm/℃，与芯片的热膨胀系数差距太大。
于是，本发明人有感上述缺失的可改善，提出一种设计合理且有效改善上述缺失的本发明。
发明内容
本发明的主要目的，在于可提供一种IC封装结构，其是以热传导系数TC较高的金属材料(铜或铝)作为基板，而使基板具有导热的功能，芯片产生的高温除了能利用设置于上面的散热装置向上传递之外，也可经由基板向下传递，使其散热效率较佳；另，可利用设于基板及芯片之间的低熔点金属合金作为底部填充材，用以提供缓冲的功能，可有效的吸收基板、芯片的变形，以减轻因热膨胀系数差距所造成的应力，可防止翘曲、断裂、芯片脱落等情况发生。
为了达成上述的目的，本发明提供一种IC封装结构，包括一基板，其以金属材料制成；一芯片，设置于该基板上方；多数锡球，设置于该芯片与基板之间，该等锡球上缘及下缘分别连接于芯片及基板；以及一底部填充材，为低熔点金属合金，填充于该芯片与基板之间。
图1为已知IC封装结构的平面示意图。
图2为本发明IC封装结构的平面示意图。
图3为本发明IC封装结构的平面分解示意图。
图4为本发明IC封装结构另一实施例的平面示意图。
附图标号9 IC封装结构
91 基板92 芯片93 锡球94 底部填充材1 基板2 芯片3 锡球4 底部填充材5 阻隔装置51 凹槽具体实施方式
请参阅图2及图3，本发明提供一种IC封装结构，包括一基板1、一芯片2、多数锡球3及一底部填充材4，其中该基板1以铜或铝等热传导系数TC较高的金属材料制成，该芯片2设置于该基板1上方，而能利用该基板1承载芯片2，该芯片2上面并可连接适当的散热装置(图略)，而能利用气冷、水冷的方式协助芯片2散热。
该等锡球3设置于该芯片2与基板1之间，该等锡球3上缘及下缘分别焊接连接于芯片2与基板1，以利用该等锡球3将芯片2固定于基板1上，该等锡球3仅提供固定的功能，并不具有讯号传输的功能，该芯片2的讯号由顶面或侧面等位置传输。该底部填充材4是以低熔点金属合金制成，该低熔点金属合金的熔点低于锡球3的熔点，该底部填充材4填充设置于该芯片2与基板1之间，低熔点金属合金接收高温会变为液态，而能用以提供足够的缓冲，可有效的吸收基板1、芯片2的变形；由上述的组成以形成本发明的IC封装结构。
本发明是以铜或铝等热传导系数TC较高的金属材料作为基板1，而使基板1具有导热的功能，使得芯片2产生的高温除了能利用设置于上面的散热装置(图略)向上传递之外，芯片2的高温也可经由基板1向下传递，使其散热效率较佳，并可有效的纾缓上面散热装置的压力。
本发明虽然使用热膨胀系数与芯片2差距较大的金属材料(如铜或铝)作为基板1，但可利用设于基板1及芯片2之间的底部填充材(低熔点金属合金)4提供缓冲的功能，液态的低熔点金属合金具可压缩性，可有效的吸收基板1、芯片2的变形，以减轻因热膨胀系数差距所造成的应力，可防止翘曲、断裂、芯片脱落等情况发生。
再者，本发明设置于基板1及芯片2之间的底部填充材4是以低熔点金属合金制成，其具有较高的热传导系数，也可增加芯片2高温经由基板1向下传递的效率，使其散热效率更佳。
另，请参阅图4，本发明也可于该基板1顶面设有一阻隔装置5，该阻隔装置5是利用后加工或一体成型方式设置于该基板1上，在本实施例中，该阻隔装置5为下凹设置于该基板1上的凹槽51，该底部填充材(低熔点金属合金)4容置于该凹槽51内，使该阻隔装置5围绕于该底部填充材4外部，当该底部填充材4到达熔点以上变成液态时，即可利用该阻隔装置5提供拦截、阻隔的功能，以避免液态的低熔点金属合金向外溢流的情况发生。
虽然本发明已以具体实施例揭示，但其并非用以限定本发明，任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的构思和范围的前提下所作出的等同组件的置换，或依本发明专利保护范围所作的等同变化与修饰，皆应仍属本专利涵盖之范畴。
权利要求
1.一种IC封装结构，其特征在于，包括一基板，其以金属材料制成；一芯片，设置于该基板上方；多数锡球，设置于该芯片与基板之间，该等锡球上缘及下缘分别连接于芯片及基板；一底部填充材，为低熔点金属合金，填充于该芯片与基板之间。
2.如权利要求1所述的IC封装结构，其特征在于该基板是以铜或铝制成。
3.如权利要求1所述的IC封装结构，其特征在于该基板顶面设有一阻隔装置，该阻隔装置围绕于该底部填充材外部。
4.如权利要求3所述的IC封装结构，其特征在于该阻隔装置为下凹设置于该基板上的凹槽，该底部填充材容置于该凹槽内。
5.如权利要求1所述的IC封装结构，其特征在于该低熔点金属合金的熔点低于锡球的熔点。
全文摘要
一种IC封装结构，包括一基板、一芯片、多数锡球及一底部填充材，该基板以金属材料(如铜或铝)制成，该芯片设置于该基板上方，该等锡球设置于该芯片与基板之间，该等锡球上缘及下缘分别连接于芯片及基板，该底部填充材为低熔点金属合金，该底部填充材填充于该芯片与基板之间；由此，使得芯片产生的高温可经由基板向下传递，使其散热效率较佳；另，可利用设于基板及芯片之间的低熔点金属合金提供缓冲的功能，可有效的吸收基板、芯片的变形，以减轻因芯片及基板热膨胀系数差距所造成的应力，有效的防止翘曲、断裂、芯片脱落等情况发生。
文档编号H01L23/488GK1937210SQ20051010317
公开日2007年3月28日 申请日期2005年9月20日 优先权日2005年9月20日
发明者王禄山 申请人:王禄山