芯片封装及其制造方法

芯片封装及其制造方法
【专利摘要】本发明提出一种芯片封装及其制造方法。芯片封装包含：半导体芯片，具有相对的上表面及下表面；金属导热层，形成于下表面上，用以吸收半导体芯片所产生的热量；以及焊垫，形成于上表面上，用以电连接至半导体芯片中的电路。
【专利说明】芯片封装及其制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种芯片封装及其制造方法，特别是指一种具有散热功能的芯片封装及其制造方法。
【背景技术】
[0002]图1举例显示一种现有技术芯片封装I的剖视示意图。如图1所示，芯片封装I例如为一种影像感测的芯片封装。包含:半导体芯片11、焊垫12、空腔墙13、光学玻璃14、导电垫15、电导线16、内部焊接布局层17、焊球18、以及外部焊接布局层19。光学影像讯号穿过光学玻璃14，由空腔墙13所形成的空腔，进入半导体芯片11。通过半导体芯片11中的电路操作，将光学影像讯号转换为电子讯号后，由焊垫12经由导电垫15、电导线16与焊球18，传送至印刷电路板(未示出)。
[0003]当导体基板11中的电路操作时，会产生热量，而芯片封装I例如为芯片级封装(chip scale package, CSP),会产生散热的问题，以致芯片的效能受到影响,影像讯号受噪声干扰，甚至导致芯片封装I损坏。
[0004]有鉴于此，本发明即针对上述现有技术的不足，提出一种芯片封装及其制造方法，以改善芯片封装散热问题，进而降低芯片工作温度，提高芯片工作效率。

【发明内容】

[0005]本发明的目的在于克服现有技术的不足与缺陷，提出一种芯片封装及其制造方法，以改善芯片封装散热问题，进而降低芯片工作温度，提高芯片工作效率。
[0006]为达上述目的，本发明提供了一种芯片封装，包含:一半导体芯片，具有相对的上表面及下表面；一金属导热层，形成于该下表面上，用以吸收该半导体芯片所产生的热量；以及一焊垫，形成于该上表面上，用以电连接至该半导体芯片中的电路。
[0007]为达上述目的，就另一观点，本发明也提供了一种芯片封装制造方法，包含:提供一半导体芯片，具有相对的上表面及下表面；形成一金属导热层于该下表面上，用以吸收该半导体芯片所产生的热量；以及形成一焊垫于该上表面上，用以电连接至该半导体芯片中的电路。
[0008]在一种较佳的实施例中，该芯片封装，更包含:一金属导热带，与该金属导热层连接；以及一焊球或一引脚，与该金属导热带耦接；其中，该半导体芯片中的电路所产生的热量，通过该金属导热层与该金属导热带，传导至该焊球或该引脚。
[0009]上述的实施例中，该焊球或该弓I脚较佳地电连接至一接地电位。
[0010]在另一种较佳的实施例中，该金属层完全覆盖该下表面。
[0011 ] 在其中一种实施例中，该半导体芯片中的电路包括一影像感测电路。
[0012]下面通过具体实施例详加说明，当更容易了解本发明的目的、技术内容、特点及其所达成的功效。【专利附图】

【附图说明】
[0013]图1举例显示一种现有技术芯片封装I的剖视示意图；
[0014]图2示本发明的第一个实施例；
[0015]图3显示本发明的第二个实施例；
[0016]图4显示本发明的第三个实施例；
[0017]图5A-5E显示本发明的第四个实施例；
[0018]图6显示本发明的第五个实施例。
[0019]图中符号说明
[0020]I, 2，3 ，4，5，6芯片封装
[0021]11，21，31，41，51，61 半导体芯片
[0022]12，22，32，42，52，62 焊垫
[0023]13，23，33，43空腔墙
[0024]14，24，34，44光学玻璃
[0025]15, 25, 35,45导电垫
[0026]16，26，36，46，56，63电导线
[0027]17，27，37，47内部焊接布局层
[0028]18, 28, 38, 38a, 48, 48a, 58 焊球
[0029]19，29，39，49外部焊接布局层
[0030]21a, 31a, 41a, 51a, 61a 金属导热层
[0031]31b, 41b金属导热带
[0032]53保护层
[0033]54第一绝缘层
[0034]57第二绝缘层
[0035]60导线架
[0036]64封胶层
[0037]65模板
[0038]68引脚
[0039]211, 311,411, 511上表面
[0040]212, 312,412, 512下表面
【具体实施方式】
[0041]本发明中的图式均属示意，主要意在表示制程步骤以及各层之间的上下次序关系，至于形状、厚度与宽度则并未依照比例绘制。
[0042]请参阅图2，显示本发明的第一个实施例。图2显示芯片封装2的剖视示意图。如图2所示，芯片封装2例如但不限于为一种影像感测电路的芯片级封装。芯片封装2包含:半导体芯片21、金属导热层21a、焊垫22、空腔墙23、光学玻璃24、导电垫25、电导线26、内部焊接布局层27、焊球28、以及外部焊接布局层29。其中，半导体芯片21具有相对的上表面211与下表面212 ;且焊垫22形成于上表面211上，用以电连接至半导体芯片21中的电路。(在本实施例图中半导体芯片21具有电路的一面朝下、基板的一面朝上，因一般惯称具有电路的一面为上方，故将图中的下方表面称为上表面211。)光学影像讯号穿过光学玻璃24，由空腔墙23所形成的空腔，进入半导体芯片21。通过半导体芯片21中的电路操作，将光学影像讯号转换为电子讯号后，由焊垫22经由导电垫25、电导线26与焊球28，传送至印刷电路板(未示出)。须说明的是，在不同方式的芯片封装中，焊球28亦可以为引脚的形式，而不限于如图中所示的焊球28。
[0043]本实施例与现有技术的不同，主要在于金属导热层21a形成于下表面212上，用以吸收半导体芯片21所产生的热量，以降低半导体芯片21中的电路温度，提升电路的效能。
[0044]另须说明的是，金属导热层21a较佳但不限于如图所示，完全覆盖下表面212，如此一来，可以将散热的效果最佳化，此外，对影像感测电路的芯片级封装来说，可加强影像感测讯号，并提供均匀的背景讯号，此亦为本发明优于现有技术之处。
[0045]请参阅图3，显示本发明的第二个实施例。图3显示芯片封装3的剖视示意图。如图3所示，芯片封装3例如但不限于为一种影像感测电路的芯片级封装。芯片封装3包含:半导体芯片31、金属导热层31a、金属导热带31b、焊垫32、空腔墙33、光学玻璃34、导电垫35、电导线36、内部焊接布局层37、焊球38与38a、以及外部焊接布局层39。其中，半导体芯片31具有相对的上表面311与下表面312 ;且焊垫32形成于上表面311上，用以电连接至半导体芯片31中的电路。光学影像讯号穿过光学玻璃34，由空腔墙23所形成的空腔，进入半导体芯片31。通过半导体芯片31中的电路操作，将光学影像讯号转换为电子讯号后，由焊垫32经由导电垫35、电导线36与焊球38与38a，传送至印刷电路板(未示出)。
[0046]本实施例与第一个实施例不同之处在于，芯片封装3更包含金属导热带31b,其与金属导热层31a连接，且透过导电垫35与电导线36，连接至其中一个或多个焊球38 (图标数目与位置仅是举例，可为不同的数目与位置)。半导体芯片3中的电路所产生的热量，通过金属导热层31a、金属导热带31b、导电垫35、电导线36，传导至焊球38，由于金属导热层31a、金属导热带31b、导电垫35、电导线36、与焊球38皆为金属，也是热的良导体，故电路所产生的热量可传导至外部散逸。须说明的是，在不同方式的芯片封装中，焊球38与38a亦可以为引脚的形式，而不限于如图中所示的焊球38与38a。另外，金属导热层31a、金属导热带3lb、导电垫35、电导线36、与焊球38可具有相同电位，一种较佳的方式为，将其电连接至接地电位，不但可以改善散热效果，亦可以改善电路中，接地电位的稳定性。
[0047]请参阅图4，显示本发明的第三个实施例。图4显示芯片封装4的剖视示意图。如图4所示，芯片封装4例如但不限于为一种影像感测电路的芯片级封装。芯片封装4包含:半导体芯片41、金属导热层41a、金属导热带41b、焊垫42、空腔墙43、光学玻璃44、导电垫45、电导线46、内部焊接布局层47、焊球48与48a、以及外部焊接布局层49。其中，半导体芯片41具有相对的上表面411与下表面412 ;且焊垫42形成于上表面411上，用以电连接至半导体芯片41中的电路。光学影像讯号穿过光学玻璃44，由空腔墙43所形成的空腔，进入半导体芯片41。通过半导体芯片41中的电路操作，将光学影像讯号转换为电子讯号后，由焊垫42经由导电垫45、电导线46与焊球48与48a，传送至印刷电路板(未示出)。
[0048]本实施例与第二个实施例不同之处在于，芯片封装4中的金属导热带41b，其与金属导热层41a连接，但不经由导电垫45而直接由电导线46连接至一个或多个焊球48 (图标数目与位置仅是举例，可为不同的数目与位置)。本实施例旨在说明金属导热带与焊球或引脚有多种的连接形式，而不限于如图3所示的方式。且在此实施例中，由于焊球48不必须与导电垫45连接，因此焊球48不必须具有电性上的功能。
[0049]图5A-5E显示本发明的第四个实施例。本实施例显示另一种芯片封装5的制造方法的剖视示意图。如图5A所示，首先提供半导体芯片51，半导体芯片51具有相对的上表面511与下表面512。接着请参阅图5B，于下表面512上，形成金属导热层51a，与半导体芯片51连接，用以吸收半导体芯片51所产生的热量。接着，如图5C所示，形成焊垫52于上表面511上，用以电连接至半导体芯片51中的电路。接着于上表面511上，形成保护层53与第一绝缘层54。接下来如图所示，于第一绝缘层54上，形成电导线56。接着如图5E所示，于电导线56上，形成第二绝缘层57，然后形成焊球58与电导线56电连接。本实施例旨在说明根据本发明的芯片封装5的制作方法，并举例示出金属导热层亦可以如本实施例所示，相对焊球位于半导体芯片51的不同侧，也就是说，本实施例与前述的实施例不同，焊球58可位于上表面511上，而非位于下表面512上，以此说明本实施例可应用于各种芯片封装架构。
[0050]请参阅图6，显示本发明的第五个实施例。本实施例显示芯片封装6的剖视示意图。如图6所示,导线架60包含复数引脚68(lead),利用打线(wire bond)技术，将引脚68分别经由复数电导线63电性连接至半导体芯片61上的焊垫62，进而电连接至半导体芯片61中的电路。如图所示，金属导热层61a形成于半导体芯片61的下表面上，并黏着于导线架60中的芯片模板65 (die paddle)上,经过打线后,半导体芯片61经由电导线63电性连接至导线架60中的引脚68 ;接着以封胶层64封胶(molding)半导体芯片61、导线架60、与电导线63，就完成芯片封装6。接着，将引脚68固定于电路板66上，就可使此芯片封装6成为电路板66上电路的一部分。
[0051]本实施例旨在说明，本发明亦可以应用于具有引脚的另一种芯片封装的形式，并将半导体芯片61所产生的热量，经由金属导热层61a，传导至芯片模板65，或亦可通过其它连接方式(例如但不限于直通硅穿孔，TSV)，传导至焊垫62与引脚68。
[0052]以上已针对较佳实施例来说明本发明，以上所述，仅为使本领域技术人员易于了解本发明的内容，并非用来限定本发明的权利范围。在本发明的相同精神下，本领域技术人员可以思及各种等效变化。例如，虽然在一些实施例中半导体芯片以影像感测电路芯片为例，但本发明不限于此，亦可应用在其它种类的半导体芯片中；再如，在不影响元件主要的特性下，可加入其它制程步骤或结构，如缓冲层等；又如，金属导热层的形成，可于封装制程中完成，亦可于晶圆制程中完成。本发明的范围应涵盖上述及其它所有等效变化。
【权利要求】
1.一种芯片封装，其特征在于，包含: 一半导体芯片，具有相对的上表面及下表面； 一金属导热层，形成于该下表面上，用以吸收该半导体芯片所产生的热量；以及 一焊垫，形成于该上表面上，用以电连接至该半导体芯片中的一电路。
2.如权利要求1所述的芯片封装，其中，还包含: 一金属导热带，与该金属导热层连接；以及 一焊球或一引脚，与该金属导热带耦接； 其中，该半导体芯片中的电路所产生的热量，通过该金属导热层与该金属导热带，传导至该焊球或该引脚。
3.如权利要求2所述的芯片封装，其中，该焊球或该引脚电连接至一接地电位。
4.如权利要求1所述的芯片封装，其中，该金属导热层完全覆盖该下表面。
5.如权利要求1所述的芯片封装，其中，该半导体芯片中的电路包括一影像感测电路。
6.如权利要求5所述的芯片封装，其中，该影像感测电路位于该上表面。
7.—种芯片封装制造方法，其特征在于，包含: 提供一半导体芯片，具有相对的上表面及下表面； 形成一金属导热层于该下表面上，用以吸收该半导体芯片所产生的热量；以及 形成一焊垫于该上表面上，用以电连接至该半导体芯片中的一电路。
8.如权利要求7所述的芯片封装制造方法，其中，还包含: 形成一金属导热带，与该金属导热层连接；以及 形成一焊球或一引脚，与该金属导热带耦接； 其中，该半导体芯片中的电路所产生的热量，通过该金属导热层与该金属导热带，传导至该焊球或该引脚。
9.如权利要求8所述的芯片封装制造方法，其中，该焊球或该引脚电连接至一接地电位。
10.如权利要求7所述的芯片封装制造方法，其中，该金属层完全覆盖该下表面。
11.如权利要求7所述的芯片封装制造方法，其中，该半导体芯片中的电路包括一影像感测电路。
【文档编号】H01L23/367GK103972187SQ201310044156
【公开日】2014年8月6日 申请日期:2013年2月4日 优先权日:2013年2月4日
【发明者】张义昌, 陈彦欣, 沈启智 申请人:原相科技股份有限公司