专利名称：散热型半导体封装结构及其制法的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种半导体封装结构及其制法，特别是涉及一种散热型半导体封装结
构及其制法。
背景技术：
球栅阵列式(Ball Grid Array, BGA)为一种先进的半导体芯片封装技术，其特 点在于采用一基板来安置半导体芯片，并在该基板背面植置多个成栅状阵列排列的焊球 (Solder Ball)，使相同单位面积的半导体芯片承载件上可以容纳更多输入/输出连接端 (I/O Connection)以符合高度集成化(Integration)的半导体芯片所需，以通过这些焊球 将整个封装单元焊结及电性连接至外部的印刷电路板。 但是，高度集成化半导体芯片运行时，将伴随大量的热量产生，而且包覆半导体芯 片的封装胶体又是由一种导热系数仅O. 8w/m-k的不良传热树脂材料所形成的，所以极易 致使热量的逸散效率不佳而危及半导体芯片的性能及使用寿命。 因此，为提高BGA半导体封装件的散热效率，遂有在封装件中增设散热结构的构 想应运而生。 请参阅图l，如图所示，为现有散热型半导体封装件，该半导体封装件1是在基板
上设置芯片10后直接设置散热片11 ，接着，进行封装压模作业以供封装胶体12包覆该芯片
10及散热片ll，并使该散热片11的顶面110外露出用以包覆该芯片10的封装胶体12而
直接与大气接触，藉以将该芯片IO产生的热量传递至散热片11而逸散至大气中。 再者，为增加散热片11与封装胶体12间的接着力，其是将该散热片11上用以与
封装胶体12接触的接触面进行黑化处理，也就是将可为铜材所构成的散热片11经由黑化
处理使该散热片11上用以与封装胶体12接触的接触面氧化后形成黑化层。 然而，该种半导体封装件1在制造上存在有若干的缺点。首先，该散热片11与该
黑化层的热膨胀系数(Coefficient of ThermalExpansion， CTE)和该封装胶体12的热膨
胀系数不同，即会使散热件11、黑化层与该封装胶体12间产生应力；另外，由于该散热片与
该黑化层间的粘着性小于该黑化层与该封装胶体间的粘着性，将导致因热膨胀系数不同所
产生的应力会在粘着性较小之处释放，进而导致该散热件11与该黑化层脱层。 易而言之，由于该散热片11与该黑化层的热膨胀系数和该封装胶体12的热膨胀
系数不同，且该散热片11与该黑化层间的粘着性小于该黑化层与该封装胶体12间的粘着
性，当该芯片10在运行中所产生的热能导致封装件1热膨胀时，因膨胀系数不同而使该散
热片11、黑化层与该封装胶体12之间所产生的应力会在粘着性较小的散热片与黑化层间
释放，导致该散热片11与该黑化层脱层，除会影响该散热片11的散热效率外，还会造成制
成品外观上的不良，严重影响产品的可靠性。 因此，如何提出一种散热型半导体封装件以克服现有技术的种种缺陷，实已成为 目前急待克服的难题。
发明内容
鉴于上述现有技术的种种缺点，本发明的主要目的是提供一种散热型半导体封装
结构及其制法，可降低散热件所受的应力。 本发明的再一目的是提供一种可防止脱层问题的散热型半导体封装结构及其制法。 为达到上述及其他目的，本发明提供一种散热型半导体封装结构的制法，包括提 供一芯片承载件，以在该芯片承载件上接置并电性连接至少一半导体芯片；提供一具有第 一表面及第二表面的散热件，且在该散热件的第二表面形成黑化层，并在该散热件的黑化 层上形成一保护层，将该散热件接置于该芯片承载件上；以及进行封装模压作业，以在该芯 片承载件上形成包覆该半导体芯片、保护层及散热件的封装胶体。 通过前述制法，本发明还提供一种散热型半导体封装结构，包括芯片承载件；半 导体芯片，接置并电性连接至该芯片承载件；封装胶体，形成于该芯片承载件上，以包覆该 半导体芯片；散热件，包覆在该半导体芯片上方的封装胶体中，该散热件具有第一表面及第 二表面，其中，该第二表面具有黑化层，且该黑化层上设有保护层。 本发明的散热型半导体封装结构及其制法主要是在芯片承载件上接置并电性连 接一半导体芯片，并提供具有第一表面及第二表面的散热件，在该散热件的第二表面经黑 化处理形成有黑化层，且在该黑化层上形成一保护层，再将封装胶体形成于该芯片承载件 上并包覆该半导体芯片、保护层及散热件，同时，将该散热件的第一表面外露出该封装胶 体，藉以逸散该半导体芯片运行时所产生的热量。 再者，由于设置于该黑化层与该封装胶体之间的保护层为低弹性模数材料，可通 过该保护层的软性材料特性提供缓冲效果，以吸收散热件、黑化层与封装胶间体间因热膨 胀系数的不同所产生的应力，而降低散热件与黑化层所受的应力，以防止该散热件与该黑 化层脱层的问题，并增加产品的可靠性。另外，该散热件还可括多个用以贯穿该散热件的第 一表面及第二表面的穿孔，藉以封装胶体流入穿孔中并硬化固定，以分散散热件与黑化层 所受的应力。
图1为现有散热型半导体封装件的剖面示意图； 图2A至图2E为本发明的散热型半导体封装结构及其制法的第一实施例的剖面示 意图； 图3为本发明的散热型半导体封装结构及其制法的第二实施例示意图； 图4A至图4E为本发明的散热型半导体封装结构及其制法的第三实施例的散热件
仰视示意图； 图5为本发明的散热型半导体封装结构及其制法的第四实施例的散热件仰视示 意图； 图6为本发明的散热型半导体封装结构及其制法的第五实施例的散热件仰视示 意图。 主要元件符号说明 1 半导体封装件
10心片11散热片110顶面12封装胶体21芯片承载件22半导体芯片23散热件231第一表面232第二表面233平坦部234支撑部235穿孔24黑化层241预定区域25保护层251开口252部分保护层26封装胶体
具体实施例方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书
所揭示的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明也可通过其他不同的具体实例
加以施行或应用，本说明书中的各项细节也可基于不同观点与应用，在不背离本发明的精
神下进行各种修饰与变更。 第一实施例 请参阅图2A至图2D，为本发明的散热型半导体封装结构的制法的第一实施例的 剖面示意图。 如图2A所示，提供一例如为基板的芯片承载件21，以在该芯片承载件21上接置并 电性连接至少一半导体芯片22。 该芯片承载件21除可为图示的基板外，也可为导线架。该半导体芯片22可以如 图示的打线方式电性连接至该芯片承载件21上外，也可利用覆晶方式电性连接至该芯片 承载件21。 如图2B至图2C所示，提供一具有第一表面231及第二表面232的散热件23，且该 散热件23还包括平坦部233及自该平坦部233向下延伸的支撑部234，该散热件23的第二 表面232是经黑化处理形成黑化层24。同时，在该黑化层24上通过胶片贴合(t即e type attach)方式或胶针点胶(pen dispensing)方式形成一保护层25，该保护层25可为一如 聚亚酰胺(Polyimide)的低弹性模数的材料，其中，该保护层25的面积可与该散热件23的 第二表面232面积相同。 如图2D至图2E所示，通过该散热件23的支撑部234将该散热件23接置于该芯片承载件21上，并将该半导体芯片22容设于该散热件23的平坦部233及支撑部234所形 成的容置空间中，藉以逸散该半导体芯片22运行时所产生的热量。 后续接着进行封装模压作业，S卩，在该芯片承载件21上形成包覆该半导体芯片 22、保护层25及散热件23的封装胶体26，同时，将该散热件23的第一表面231外露出该封 装胶体26，且该散热件23的支撑部234可部分或全部移除于该封装胶体26外。
通过前述制法，本发明还提供一种散热型半导体封装结构，包括芯片承载件21 ; 半导体芯片22，接置并电性连接至该芯片承载件21 ;封装胶体26，形成于该芯片承载件21 上，以包覆该半导体芯片22 ;散热件23，包覆在该半导体芯片22上方的封装胶体26中，该 散热件23具有第一表面231及第二表面232，其中，该第二表面232具有黑化层24，且该黑 化层24上设有保护层25。 本发明的散热型半导体封装结构及其制法主要是在芯片承载件21上接置并电性 连接一半导体芯片22，并提供一第二表面232经黑化处理形成黑化层24的散热件23，且该 黑化层24上形成有一保护层25，再将散热件23通过该散热件23的支撑部234接置于该 芯片承载件21上，接着通过封装模压作业以在该芯片承载件21上形成包覆该半导体芯片 22、保护层25及散热件23的封装胶体26。另外，可将该散热件23的支撑部234的部分或 全部移除于该封装胶体26外，以供该散热件23包覆在该半导体芯片22上方的封装胶体26 中，同时，将该散热件23的第一表面231外露出该封装胶体26，藉以逸散该半导体芯片22 运行时所产生的热量。 再者，由于该散热件23的第二表面232经黑化处理形成黑化层24，同时，在该黑 化层24上形成一低弹性模数材料的保护层25，从而进行封装压模作业后，使该保护层25 设置于该黑化层24与该封装胶体26之间，通过该保护层25的软性材料特性提供缓冲效 果，以吸收散热件23、黑化层24与封装胶体26之间因热膨胀系数的不同所产生的应力 (stress)，即通过该保护层25作为该黑化层24与该封装胶体26之间的缓冲层，以降低散 热件23与黑化层24所受的应力，进而防止该散热件23与该黑化层24脱层的问题，以增加 产品的可靠性。
第二实施例 另请参阅图3，为本发明的散热型半导体封装结构及其制法的第二实施例示意图，
其中为简化附图及便于了解，对应与前述实施例相同或相似元件，以相同编号表示。 本实施例的散热型半导体封装结构与前述实施例大致相同，主要差异在于该散热
件23还包括多个用以贯穿该散热件23的第一表面231及第二表面232的穿孔235，且在涂
布该保护层25时需避开该散热件23的穿孔235，通过封装胶体26流入该穿孔235中并硬
化固定，以分散热件23与黑化层24所受的应力。 第三实施例 另请参阅图4A至图4E，为本发明的散热型半导体封装结构及其制法的第三实施 例的散热件仰视示意图，其中为简化附图及便于了解，对应与前述实施例相同或相似元件， 以相同编号表示。 本实施例的散热型半导体封装结构与前述实施例大致相同，主要差异在于该保护 层25形成于一开口 251，用以外露部分黑化层24，也就是说，使该保护层25形成于该散热 件23的平坦部233的周边，该开口 251的形状可为圆形、方形、菱形等。
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第四实施例 另请参阅图5，为本发明的散热型半导体封装结构及其制法的第四实施例的散热 件仰视示意图，其中为简化附图及便于了解，对应与前述实施例相同或相似元件，以相同编
号表示。 本实施例的散热型半导体封装结构与前述实施例大致相同，主要差异在于该保护 层25形成于一开口 251，且该保护层25的开口 251具有一外露部分黑化层24的预定区域 241，以供在该预定区域241上保留部分保护层252，同时，该预定区域241上的部分保护层 252并未与该保护层25的开口 251边缘连接，可使该保护层25与该预定区域241上的部分 保护层252可形成同心圆结构。
第五实施例 另请参阅图6，为本发明的散热型半导体封装结构及其制法的第五实施例的散热 件仰视示意图，其中为简化附图及便于了解，对应与前述实施例相同或相似元件，以相同编
号表示。 本实施例的散热型半导体封装结构与前述实施例大致相同，主要差异在于该保护 层25形成于开口 251，以供该保护层25的开口 251形成一外露部分黑化层24的预定区域 241，同时在该预定区域241上保留部分保护层252，并令该预定区域241上的部分保护层 252与该保护层25的开口 251边缘连接。 上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何本 领域技术人员均可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰与改变。因此， 本发明的权利保护范围，应以权利要求书的范围为依据。
权利要求
一种散热型半导体封装结构的制法，其特征在于，至少包括提供一芯片承载件，以在该芯片承载件上接置并电性连接至少一半导体芯片；提供一具有第一表面及第二表面的散热件，在该散热件的第二表面形成黑化层，并在该散热件的黑化层上形成一保护层，令该散热件接置于该芯片承载件上；以及进行封装模压作业，以在该芯片承载件上形成包覆该半导体芯片、保护层及散热件的封装胶体。
2. 根据权利要求1所述的散热型半导体封装结构的制法，其特征在于该散热件还形 成有一平坦部及多个支撑部，以供该散热件通过所述支撑部接置于该芯片承载件上。
3. 根据权利要求2所述的散热型半导体封装结构的制法，其特征在于该散热件的支撑部可移除于该封装胶体外。
4. 根据权利要求1所述的散热型半导体封装结构的制法，其特征在于该散热件的第 一表面外露出该封装胶体。
5. 根据权利要求1所述的散热型半导体封装结构的制法，其特征在于该散热件还形 成有多个穿孔。
6. 根据权利要求1所述的散热型半导体封装结构的制法，其特征在于该黑化层是经 黑化处理形成于该散热件的第二表面上。
7. 根据权利要求1所述的散热型半导体封装结构的制法，其特征在于散热件的材料 为铜片。
8. 根据权利要求1所述的散热型半导体封装结构的制法，其特征在于该保护层为一 低弹性模数的材料。
9. 根据权利要求1所述的散热型半导体封装结构的制法，其特征在于该保护层的材 料为聚亚酰胺。
10. 根据权利要求l所述的散热型半导体封装结构的制法，其特征在于该保护层是通 过胶针点胶方式或胶片贴合方式的其中一者形成于该黑化层上。
11. 根据权利要求l所述的散热型半导体封装结构的制法，其特征在于形成于该黑化 层上的保护层形成一开口。
12. 根据权利要求11所述的散热型半导体封装结构的制法，其特征在于该保护层的 开口具有一外露部分黑化层的预定区域。
13. 根据权利要求12所述的散热型半导体封装结构的制法，其特征在于该预定区域 上保留部分保护层。
14. 根据权利要求13所述的散热型半导体封装结构的制法，其特征在于该预定区域 上的部分保护层与该保护层的开口边缘连接。
15. —种散热型半导体封装结构，其特征在于，至少包括 芯片承载件；半导体芯片，接置并电性连接至该芯片承载件； 封装胶体，形成于该芯片承载件上，以包覆该半导体芯片；散热件，包覆在该半导体芯片上方的封装胶体中，该散热件具有第一表面及第二表面， 其中，该第二表面具有黑化层，且该黑化层上设有保护层。
16. 根据权利要求15所述的散热型半导体封装结构，其特征在于该散热件还形成有一平坦部及多个支撑部，以供该散热件通过所述支撑部接置于该芯片承载件上。
17. 根据权利要求15所述的散热型半导体封装结构，其特征在于散热件的第一表面 外露出该封装胶体。
18. 根据权利要求15所述的散热型半导体封装结构，其特征在于该散热件还形成有 多个穿孔。
19. 根据权利要求15所述的散热型半导体封装结构，其特征在于该黑化层是经黑化 处理形成于该散热件的第二表面上。
20. 根据权利要求15所述的散热型半导体封装结构，其特征在于散热件的材料为铜片。
21. 根据权利要求15所述的散热型半导体封装结构，其特征在于该保护层为一低弹 性模数的材料。
22. 根据权利要求15所述的散热型半导体封装结构，其特征在于该保护层的材料为聚亚酰胺。
23. 根据权利要求15所述的散热型半导体封装结构，其特征在于该保护层是通过胶针点胶方式或胶片贴合方式的其中一者形成于该黑化层上。
24. 根据权利要求15所述的散热型半导体封装结构的制法，其特征在于形成于该黑化层上的保护层形成一开口。
25. 根据权利要求24所述的散热型半导体封装结构的制法，其特征在于该保护层的开口具有一外露部分黑化层的预定区域。
26. 根据权利要求25所述的散热型半导体封装结构，其特征在于该预定区域上保留部分保护层。
27. 根据权利要求26所述的散热型半导体封装结构，其特征在于该预定区域上的部 分保护层与该保护层的开口边缘连接。
全文摘要
一种散热型半导体封装结构及其制法，主要是在芯片承载件上接置并电性连接一半导体芯片，并提供经黑化处理形成有黑化层的散热件，且在该黑化层上形成有一保护层，再将封装胶体形成于该芯片承载件上并包覆该半导体芯片、保护层及散热件，使该保护层可设置于该黑化层与封装胶体之间，以作为该黑化层与该封装胶体之间的缓冲层，进而防止因散热件与黑化层所受的应力而导致该散热件与该黑化层脱层的问题。
文档编号H01L21/50GK101752264SQ200810178979
公开日2010年6月23日 申请日期2008年12月3日 优先权日2008年12月3日
发明者洪敏顺, 蔡和易, 黄建屏 申请人:矽品精密工业股份有限公司