专利名称：散热片的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种散热片(heat spreader)，尤其涉及一种应用于芯片封装结构的散热片。
背景技术：
近年来随着集成电路(Integrated Circuit，IC)芯片的内部线路的集成度(integration)大幅提高，使得IC芯片的内部电路的导线截面积不断地缩减，如此将大幅提高IC芯片的内部线路的内电阻。因此，当IC芯片高速运作时，其内部电路的内电阻将对应产生热能，如此将导致IC芯片的本身的温度逐渐升高。值得注意的是，当IC芯片的本身的温度一旦超出其正常的工作温度范围时，IC芯片的内部电路可能会发生运算错误的现象，或是暂时性地失效。然而，当IC芯片的本身的温度远远超过其正常的工作温度范围时，极有可能损坏IC芯片的内部电路，因而导致IC芯片的内部电路永久性地失效。
为了能够迅速移除IC芯片(以下简称芯片)于高速运作时其所产生的热能，使得芯片于高速运作时仍能长期维持正常运作，就芯片封装结构而言，现有技术是利用具有高散热特性的材料，例如金属等材料，并将其制作成矩形薄板状的散热片，并于芯片封装工艺时，将散热片配设于芯片封装结构的封胶(molding compound)的内部，或是将散热片的表面直接接触管芯(die)的背面，使得散热片将可迅速地吸收芯片在高速运作时所产生的热能，并快速地将热能传递至芯片封装结构的表面，再经由一个可提供更大散热面积的散热器(Heat Sink，HS)，而将源自于管芯的热能加以散逸至外界的大气环境。
请参考图1，其图示现有的一种应用散热片的芯片封装结构的剖面示意图。芯片封装结构100主要包括承载器(carrier)110、芯片(die)120、导线130(wire)、散热片140及封胶150。首先，承载器110例如为一具有内建线路的衬底(substrate)，而承载器110具有一承载表面112、多个承载接点116a及多个承载接点116b，而这些承载接点116a及承载接点116b均配置于承载表面112。此外，芯片120具有一有源表面122及对应的一背面124，并具有多个芯片焊点(die pad)126，且这些芯片焊点126均配置于有源表面122，其中有源表面122泛指芯片120的具有有源元件(activecomponent)的一面。另外，这些导线130的两端分别连接于这些芯片焊点126之一及其所对应的这些承载接点116a之一。而且，散热片140则笼罩于芯片120的上方，其中散热片140具有一散热表面142及对应的一散热表面144，且散热片140更具有多个散热接点146，其位于散热表面142的周缘，并突出自散热表面142，而这些散热接点146分别连接至这些承载接点116b。并且，封胶150包覆承载接点116a、承载接点116b、芯片焊点126、导线130及散热片140，但暴露出部分的散热表面144。
请同时参考图2A、2B，其中图2A图示现有的一种散热片的俯视图，而图2B图示图2A的散热片沿着A-A线的剖面示意图。现有的散热片140约略呈矩形薄板状，且散热片140具有多个散热接点146，其突出自散热片140的散热表面142，并分别位于散热表面142的四个角落，用以分别连接至图1的承载接点116b。此外，如图2A所示，散热片140更具有多道狭长流道149，而这些狭长流道149分别贯穿散热片140，并对称性地分布于散热片140上，其作用在于让图1的封胶150可轻易地流入散热片140与芯片120之间。另外，散热片140的中央部分结构可形成一散热凸面148，其突出自散热表面144，并与承载器110之间共同形成较大的容置空间，用以容纳芯片120及导线130等，而上述的封胶150所暴露出的部分的散热表面144，即为散热凸面148的远离芯片120的局部表面。
请依序参考图1、3，其中图3图示现有的一种承载器的表面布线的示意图。值得注意的是，图3的承载器的表面布线乃是针对以引线键合工艺(Wire Bonding，WB)来封装芯片120而加以设计。首先，如图1所示，为了能够充分利用承载器110的平面布线空间，现有技术乃是将芯片120配置于承载器110的承载表面112的中央，并利用导线130的两端分别连接芯片120的芯片焊点126及承载器110的承载接点116a。接着，如图3所示，承载接点116a(即图1的承载接点116a)再分别经由承载器的表面布线而向外延伸。值得注意的是，由于承载器的四个角落的表面布线较为疏离，使得承载器的四个角落将可提供足够的平面空间来配置电阻、电感及电容等无源元件(passive component)。此外，由于现有的图2A的散热片140呈矩形薄板状，使得散热片140具有方向性，所以散热片140的四个角落的散热接点146在设计上必须分别对应连接至承载器的四个角落的承载接点116b，然而，如此将导致承载器的四个角落的表面布线变得非常拥挤，因而大幅增加承载器的表面布线的设计难度，且特别是增加承载器的四个角落的表面布线其设计难度。
实用新型内容因此，本实用新型的目的在于提供一种散热片，其适用于一芯片封装结构，使得多个原先与散热片的散热接点相互连接的承载接点，不但可对应配设于承载器的四个角落，亦可对应配设于承载器的四个侧缘，故可有效地利用承载器的表面布线的平面空间，并且承载器的四个角落的表面布线亦可提供足够的平面空间来配设电阻、电感及电容等无源元件。
基于本实用新型的上述目的，本实用新型提供一种散热片，其适用于一芯片封装结构，此散热片约略呈圆形薄板状，并具有一散热表面，且散热片更具有多个散热接点，其位于此散热表面的周缘，并突出自此散热表面，而这些散热接点的中心均位于同一圆周上。
同样基于本实用新型的上述目的，本实用新型还提供一种芯片封装结构，其至少具有一承载器、一芯片、多条导线、一散热片及一封胶。首先，承载器具有一承载表面、多个第一承载接点及多个第二承载接点，其中这些第一承载接点及这些第二承载接点均配置于承载器的承载表面。此外，芯片具有一有源表面及对应的一背面，其中芯片以背面配置于承载器的承载表面，且芯片更具有多个芯片焊点，其配置于芯片的有源表面。另外，这些导线的两端分别连接这些芯片焊点之一及其所对应的这些第一承载接点之一。并且，散热片约略呈圆形薄板状，且笼罩于芯片的上方，而散热片具有一第一散热表面及对应的一第二散热表面，且散热片更具有多个散热接点，其位于散热片的周缘，并突出自第一散热表面，且至少一散热接点对应连接至这些第二承载接点之一。而且，封胶包覆这些第一承载接点、这些第二承载接点、这些芯片焊点、这些导线及散热片，但暴露出部分的散热片的第二散热表面。
同样基于本实用新型的上述目的，本实用新型又提出一种芯片封装结构，其至少具有一承载器、一芯片、多个凸块及一散热片。首先，承载器具有一承载表面、多个第一承载接点及多个第二承载接点，而这些第一承载接点及这些第二承载接点均配置于此承载表面。此外，芯片具有一有源表面及对应的一背面，并具有多个芯片焊点，而这些芯片焊点均配置于该有源表面。另外，这些凸块(bump)分别配置介于这些芯片焊点之一及其所对应的这些第一承载接点之一。而且，散热片约略呈圆形薄板状，并笼罩于芯片的上方，其中散热片具有一第一散热表面及对应的一第二散热表面，且散热片更具有多个散热接点，其位于第一散热表面的周缘，并突出自第一散热表面，且至少一散热接点对应连接至这些第二承载接点之一。
为让本实用新型的上述目的、特征和优点能明显易懂，下文特举一优选实施例，并配合附图，详细说明如下图1图示现有的一种应用散热片的芯片封装结构的剖面示意图；图2A图示现有的一种散热片的俯视图；图2B图示图2A的散热片沿着A-A线的剖面示意图；图3图示现有的一种承载器的表面布线的示意图；图4图示本实用新型的优选实施例的散热片，其应用于引线键合型态的芯片封装结构的剖面示意图；图5A图示本实用新型的优选实施例的一种散热片的俯视图；图5B图示图5A的散热片沿着B-B线的剖面示意图；图6图示本实用新型的优选实施例的散热片，其散热接点分布于一种承载器的表面布线的示意图；以及图7图示本实用新型的优选实施例的散热片，其应用于倒装焊型态的芯片封装结构的剖面示意图。
附图中的附图标记说明如下100(引线键合型态的)芯片封装结构110承载器 112承载表面116a承载接点 116b承载接点120芯片 122有源表面124背面 126芯片焊点
130导线140散热片142散热表面144散热表面146散热接点148散热凸面149狭长流道150封胶200(引线键合型态的)芯片封装结构202(倒装焊型态的)芯片封装结构210承载器 212承载表面216a承载接点 216b承载接点220芯片222有源表面224背面226芯片焊点230导线232凸块240散热片 242散热表面244散热表面246散热接点248散热凸面249狭长流道250封胶260无源元件L1～L3圆形曲线具体实施方式
请参考图4，其图示本实用新型的优选实施例的散热片，其应用于引线键合型态的芯片封装结构的剖面示意图。首先，芯片封装结构200主要包括承载器210、芯片220、导线230、散热片240及封胶250。其中，承载器210例如为一具有内建线路的衬底、引线框(lead-frame)或柔性电路板等，其中图式的承载器210乃以衬底为例，而承载器210具有一承载表面212、多个承载接点216a及多个承载接点216b，而承载接点216a及承载接点216b均配置于承载表面212。此外，芯片220具有一有源表面222及对应的一背面224，而芯片220以背面224配置于承载表面212，且芯片220更具有多个芯片焊点226，而这些芯片焊点226均配置于有源表面222，其中有源表面222泛指芯片220的具有有源元件的一面。另外，这些导线230的两端则分别连接芯片焊点226之一及其所对应的这些承载接点216a之一。并且，散热片240约略呈圆形薄板状，且笼罩于芯片220的上方，而散热片240具有一散热表面242及对应的一散热表面244，且散热片240更具有多个散热接点246，其突出自散热片240的散热表面242，并位于此散热表面242的周缘，且这些散热接点246可选择性地对应连接至这些承载接点216b。而且，封胶250包覆承载接点216a、承载接点216b、芯片焊点226、导线230及散热片240，但暴露出部分的散热表面244，并可以直接接触一外接式散热器(未图示)，用以将源自于芯片220的热能散逸至外界的大气环境。
请同时参考图5A、5B，其中图5A图示本实用新型的优选实施例的一种散热片的俯视图，而图5B图示图5A的散热片沿着B-B线的剖面示意图。散热片240呈圆形薄板状，并且散热片240乃是利用高散热特性的材料所制成，例如铜、铝或该等合金等导热性佳的金属。此外，散热片240更具有多个散热接点246，其位于散热表面242的周缘，并突出自散热表面242，用以分别连接至图4的承载器210的承载接点216b。如图5A所示，值得注意的是，这些散热接点246的中心均位于同一圆周上，并可对称性地分布于散热表面242(或散热表面244)的周缘，并且这些散热接点246的末端可位于同一平面。另外，散热片240更具有多道狭长流道249，而这些狭长流道249分别贯穿散热片240，并可对称性地分布于散热片240上，其功能在于让于图4的封胶250可轻易地流入于散热片240与芯片220之间。
请再参考图5B，散热片240的周缘的部分结构可经由模压(moldpressing)而形成多个凸缘，其突出自散热表面242，用以分别作为这些散热接点246。此外，散热片240的周缘的部分结构可同样经由模压而形成多个引脚(未图示)，其突出自散热表面242，用以分别作为这些散热接点246。另外，散热片240的中央的部分结构亦可经由模压而形成一散热凸面248，其突出自散热表面244，使得散热片240与承载器210之间将可共同形成较大的容置空间，用以容纳芯片220及导线230等，而上述的封胶250所暴露出的部分散热表面244，即为散热凸面248的远离芯片220的局部表面。
请依序参考图4、6，其中图6图示本实用新型的优选实施例的散热片，其散热接点分布于一种承载器的表面布线的示意图。值得注意的是，图3的承载器的表面布线乃是针对以引线键合工艺(WB)来封装芯片220而加以设计。首先，如图4所示，为了能够充分利用承载器210的平面布线空间，可将芯片220配置于承载器210的承载表面212的中央，并利用导线230的两端分别连接芯片220的芯片焊点226及承载器210的承载接点216a。接着，如图6所示，由于本实用新型的散热片呈圆形薄板状，使得散热片240不具有方向性，且散热片的散热接点246的中心均位于同一圆周上，例如圆形曲线L2，或位于圆形曲线L1或圆形曲线L2，故可以承载器(或芯片)的中心为圆心来旋转散热片，而相对调整这些散热接点246的位置，并可将承载器的承载接点(如图4的承载接点216b)的中心大致上与散热接点246设计位于同一圆周上。因此，承载器的表面布线所形成的承载接点除了可对应设计位于承载器的四个角落(即芯片的四个角落的外围)之外，亦可对应设计位于承载器的四个侧缘(即芯片的四个侧缘的外围)，并且对应将这些承载接点的中心大致上设计位于同一圆周上，用以分别连接其所分别对应的散热接点，如此将可使承载器的表面布线在其平面空间上的设计运用上将更为灵活多变。
承上所述，当散热接点246设计位于承载器的四个侧缘(即芯片的四个侧缘的外围)时，承载器的四个角落(即芯片的四个角落的外围)将可提供更多的平面空间来配置电阻、电感及电容等无源元件(如图4的无源元件260)，同时使得承载器的四个角落的表面布线将不致过于拥挤，因而相对降低承载器的四个角落的表面布线其设计困难度。此外，如图4所示，这些无源元件260可配置于承载器210的承载表面212与散热片240的散热表面242之间，所以散热片240的散热表面242其相对于承载器210的承载表面212的距离必须大于无源元件260的顶面其相对于承载器210的承载表面212的高度。另外，当散热片240的材料为导电材料时，散热片240亦可作为共享接地，当承载器210的承载接点216b均设计为接地接点时，可经由散热片240的多个散热接点246来连接位于承载器的不同处的承载接点216b(即接地接点)，所以散热片240的本身结构将可作为承载器210的共享接地。
请同时参考图5A、6，如图5A所示。散热片240的外廓可为图6的圆形曲线L1、圆形曲线L2或圆形曲线L3，而这些散热接点246的中心则可位于圆形曲线L1、圆形曲线L2或圆形曲线L3上。举例而言，当散热片240的外廓为圆形曲线L1，且这些散热接点246的中心位于圆形曲线L2上时，这些散热接点246将以凸缘的型态突出于散热片240的散热表面242，如图4或5B所示。此外，当散热片240的外廓为圆形曲线L2，且这些散热接点246的中心亦位于圆形曲线L2上时，这些散热接点246将以半凸缘及半引脚的型态突出于散热片240的散热表面242。另外，当散热片240的外廓为圆形曲线L3，且这些散热接点246的中心仍位于圆形曲线L2上时，这些散热接点246将以引脚的型态突出于散热片240的散热表面242。然而无论如何，散热片240大致上仍是呈圆形薄板状，而这些散热接点246的中心大致上设计位于同一圆周上，并将承载器的承载接点(如图4的承载接点216b)的中心大致上亦设计位于同一圆周上。
请参考图7，其图示本实用新型的优选实施例的散热片，其应用于倒装焊型态的芯片封装结构的剖面示意图。本实用新型的优选实施例的散热片240除了可应用于引线键合型态的芯片封装结构之外，亦可应用于倒装焊型态(Flip Chip，FC)的芯片封装结构，例如图7所示的芯片封装结构201。值得注意的是，图7的芯片封装结构202与图4的芯片封装结构200两者的不同处在于芯片220与承载器210之间的电连接方式及芯片220的配置方式，故有关于芯片封装结构202的其它结构，请参考图4的芯片封装结构200及上文的相关说明，容后不再多作赘述。
请同样参考图7，就倒装焊型态的芯片封装结构202而言，芯片封装结构202乃是将多个凸块232分别配置介于承载接点216a及芯片焊点226之间，用以电连接芯片焊点226及承载接点216a。值得注意的是，此处的散热片240可直接地接触芯片220的背面224，或是经由一软性导热薄层(未图示)来间接地接触芯片220的背面224，使得芯片220于高速运作时所产生的热能可经由散热片240而传递至芯片封装结构202的表面。此外，封胶250可充填于承载器210与芯片220之间所围成的空间，亦可充填于承载器210与散热片240之间所围成的空间，更可利用封胶250来包覆散热片240，但暴露出散热片240的部分散热表面244，并可以其直接接触一外接式散热器(未图示)，用以将源自于芯片220的热能散逸至外界的大气环境。
综上所述，本实用新型的散热片主要以高散热特性的材料所制成，并具有圆形薄板状的外观，且可利用模压等机械成型等方式，在散热片的周缘形成凸缘或引脚，用以作为散热片的散热接点，同时使得这些散热接点的中心均位于同一圆周上，用以分别连接位于承载器的多个承载接点。因此，当以承载器或芯片的中央为中心来旋转本实用新型的散热片时，其周缘的散热接点的中心将仍位于同一圆周上，所以承载器的表面布线所形成的承载接点将可对应设计位于承载器的四个角落(即芯片的四个角落的外围)，亦可对应设计位于承载器的四个侧缘(即芯片的四个侧缘的外围)，并且对应将这些承载接点的中心大致上设计位于同一圆周上，用以分别连接其所分别对应的散热接点，如此将可使承载器的表面布线在其平面空间上的设计运用上将更为灵活多变。
承上所述，当承载器的承载接点的位置设计位于承载器的四个侧缘(即芯片的四个侧缘的外围)，而不位于承载器的四个角落(即芯片的四个角落的外围)时，承载器的四个角落(即芯片的四个角落的外围)将可提供更多的平面空间来配设电阻、电感及电容等无源元件，并使得承载器的四个角落的表面布线将不致过于拥挤。值得注意的是，本实用新型的散热片可应用于引线键合型态、倒装焊型态或其它型态的芯片封装结构，例如有引线键合焊球阵列型态(WB/Ball Grid Array，BGA)、引线键合针栅阵列型态(WB/Pin Grid Array，PGA)、倒装焊焊球阵列型态(FC/BGA)及倒装焊针栅阵列型态(FC/PGA)等芯片封装结构。
虽然本实用新型已以一优选实施例公开如上，但是其并非用以限定本实用新型，在不脱离本实用新型的精神和范围内，本领域技术人员可作些许的更动与润饰，因此本实用新型的保护范围当以所附的权利要求所定义的为准。
权利要求1.一种散热片，适用于一芯片封装结构，其特征在于，该散热片约略呈圆形薄板状，而该散热片具有一散热表面，且该散热片更具有多个散热接点，其位于该散热表面的周缘，并突出自该散热表面。
2.如权利要求1所述的散热片，其特征在于，该些散热接点的中心均位于同一圆周上。
3.如权利要求1所述的散热片，其特征在于，该些散热接点对称性地分布于该散热表面的周缘。
4.如权利要求1所述的散热片，其特征在于，该些散热接点的末端位于同一平面。
5.如权利要求1所述的散热片，其特征在于，该散热片的周缘的部分结构形成多个凸缘，其突出自该散热表面，且该些散热接点分别由该些凸缘所构成。
6.如权利要求1所述的散热片，其特征在于，该散热片的周缘的部分结构形成多个引脚，其突出自该散热表面，且该些散热接点分别由该些引脚所构成。
7.如权利要求1所述的散热片，其特征在于，该散热片的中央的部分结构形成一散热凸面，其突出自该散热表面。
8.如权利要求1所述的散热片，其特征在于，其材料为铜、铝及该些的合金所组成的组中的一种材料。
专利摘要一种散热片，适用于一芯片封装结构，此散热片系约略呈圆形薄板状，并具有一散热表面，且散热片更具有多个散热接点，其位于此散热表面的周缘，并突出自此散热表面，而这些散热接点的中心均位于同一圆周上。
文档编号H01L23/34GK2603512SQ0228496
公开日2004年2月11日 申请日期2002年11月8日 优先权日2002年11月8日
发明者许志行 申请人:威盛电子股份有限公司