芯片封装结构及其制造方法与流程

本发明涉及一种芯片封装结构，特别是涉及一种具有良好散热功能的芯片封装结构及其制造方法。

背景技术：

半导体封装是一种用于容纳、包覆一个或多个半导体芯片的结构，其作用在于防止芯片因受到外力或是湿气影响而造成损坏，也可以用以作为芯片散热的媒介。

目前有一种四方形平面无引脚封装结构(Quad Flat NO-Lead package，简称为QFN package)，因为该封装结构没有设置外侧引脚(lead)，所以在包装、运送以及生产上都不会有引脚损伤(lead damage)的问题，大幅地提高了封装结构的稳定性。由于该封装结构散热效能、电性功能以及品质稳定性都很高，再加上轻、薄、短、小之特性，现在已成为导线架封装结构(Lead Frame Base Package)的主流。

一般四方形平面无引脚封装结构用以装设半导体芯片的散热基板是外露于封装结构的下表面，在使用上可以直接焊接至印刷电路板(PCB)上，并且借由该散热基板将芯片运作时所产生的热导至印刷电路板而散出。然而，印刷电路板的导热能力有限，难以作为封装结构良好的散热媒介。

技术实现要素：

本发明的其中一目的在于提供一种散热基板是外露于封装结构之上表面的芯片封装结构。

本发明的其中另一目的在于提供一种散热基板是外露于封装结构之上表面的芯片封装结构的制造方法。

本实用芯片封装结构，适用于装设在一电路板上，其特征在于，该芯片封装结构包含一散热基板、一设置于该散热基板的芯片、一设置在该散热基板及该电路板之间的导线架，以及一包覆该芯片的绝缘封装层。该散热基板包括一朝向该电路板的第一面及一相反于该第一面的第二面，该芯片是设置于该散热基板的第一面。该导线架设置于该散热基板及该电路板之间，该导线架包括多个电连接该芯片的引脚，所述引脚电连接该电路板以使该芯片借由所述引脚电连接该电路板。该绝缘封装层包覆该芯片，及该散热基板与该导线架之一部分而使该散热基板的第二面之部分与导线架之所述引脚之部分裸露出该绝缘封装层。

本发明所述的芯片封装结构，该散热基板的材质为金属。

本发明所述的芯片封装结构，该散热基板包括一陶瓷板体及一结合于该陶瓷板体的第一金属层，该陶瓷板体具有一连接该芯片的第一表面及一相反于该第一表面的第二表面，该第一金属层结合于该陶瓷板体的第二表面以与该第二表面共同形成该散热基板之第二面。

本发明所述的芯片封装结构，该散热基板之陶瓷板体还具有多个形成于该第一表面且与该芯片电性连接的导电结构，该导线架之所述引脚分别电连接所述导电结构以使该芯片借由所述导电结构电连接所述引脚。

本发明所述的芯片封装结构，该散热基板还包括多个结合至该陶瓷板体之第二表面的第二金属层，及多个嵌设于该陶瓷板体内且两端贯穿该陶瓷板体之第一表面与第二表面的导接线路，所述导接线路的一端连接于所述第二金属层且另一端连接于部分之所述导电结构。

本发明所述的芯片封装结构，该散热基板的第一金属层的材质为铜，且该第一金属层是以共晶键合、电镀方式或是厚膜印刷技术结合于该陶瓷板体之该第二表面。

本发明所述的芯片封装结构，该散热基板之陶瓷板体的材质为氮化铝或是氧化铝。

本发明所述的芯片封装结构，该散热基板还包括一设置于该第一金属层上以供一散热片贴附的导热金属层。

本发明所述的芯片封装结构的制造方法，适用于制作一装设在一电路板上的芯片封装结构，其特征在于，该制造方法包含以下步骤：(A)提供一散热基板及一导线架，该散热基板包括相反的一第一面及一第二面，并将一芯片设置在该散热基板的第一面；该导线架包括多个引脚；(B)令该散热基板之第一面朝向下而面对所述导线架之每一引脚的连接面，并使该芯片及导线架之所述引脚电性连接；及(C)形成一包覆该芯片，及该散热基板与该导线架之一部分的绝缘封装层而使该散热基板的第二面之部分与导线架之所述引脚之部分裸露出该绝缘封装层。

本发明所述的芯片封装结构的制造方法，该步骤(A)的散热基板包括一陶瓷板体及一结合于该陶瓷板体的第一金属层，该陶瓷板体具有一连接该芯片的第一表面及一相反于该第一表面的第二表面，该第一金属层结合于该陶瓷板体的第二表面以与该第二表面共同形成该散热基板之第二面。

本发明所述的芯片封装结构的制造方法，芯片封装结构的制造方法该还包含一在该步骤(C)之后的步骤(D)，于该散热基板的第一金属层上镀覆一可供一散热片贴附的导热金属层。

本发明的有益效果在于：用以装设芯片的散热基板是外露于封装结构的上表面，芯片运作时所产生的热会导至上表面散出。相较于习知的封装结构将芯片运作时所产生的热导至印刷电路板的方式更能有效散除芯片产生的废热。

附图说明

图1是本发明芯片封装结构之制造方法的一实施例之一步骤流程方块图；

图2至7是该实施例之流程示意图；及

图8是一示意图，说明该实施例之一步骤S5完成时的态样。

具体实施方式

下面结合附图以及实施例对本发明进行详细说明。

参阅图1，是本发明芯片封装结构之制造方法的一实施例，适用于制作一装设在一电路板7(见图7)上的芯片封装结构。以下配合图2至图8具体说明本实施例之实施步骤。

参阅图2、3，步骤S1以及步骤S2：在执行步骤S3之组装前，要先执行步骤S1、S2以制备、提供一散热基板1以及一导线架3，并将一芯片2设置在该散热基板1，该步骤S1与步骤S2没有特定之执行先后顺序关系。该散热基板1包括相反的一第一面11以及一第二面12、一陶瓷板体13以及一结合于该陶瓷板体13的第一金属层14。该散热基板1的陶瓷板体13之材质可以是氮化铝或是氧化铝且该散热基板1具有一连接该芯片2的第一表面131，以及一相反于该第一表面131的第二表面132。该芯片2借由银胶黏贴在该陶瓷板体13的第一表面131。该第一金属层14的材质可以是铜，且是以共晶键合方式将一金属箔片结合于该陶瓷板体13之第二表面132，或是透过电镀方式形成于该陶瓷板体13之第二表面132，或是通过厚膜印刷技术使其结合于该陶瓷板体13之第二表面132，以与该陶瓷板体13之第二表面132共同形成该散热基板1的第二面12。该陶瓷板体13还具有多个形成于该第一表面131且借由打线接合之方式与该芯片2电性连接的导电结构133。

在本实施例中，该散热基板1还包括多个结合至该陶瓷板体13之第二表面132的第二金属层15，以及多个嵌设于该陶瓷板体13内且两端分别贯穿该陶瓷板体13之第一表面131与第二表面132的导接线路16。所述导接线路16的一端连接于所述第二金属层15且另一端连接于部分之所述导电结构133，以使该芯片2借由连接所述导接线路16的导电结构133与该第二金属层15电性连接。该导线架3包括多个引脚31并且暂时地固定在一胶带8上，每一引脚31包括一供该胶带8黏贴之黏贴面311以及一相反于该黏贴面311的连接面312。

参阅图4，步骤S3：本步骤要进行该散热基板1与该导线架3之组装，具体是令该散热基板1之第一面11朝向下，且于组装前将该导线架3安置于该散热基板1的下方，再使该芯片2以及导线架3之所述引脚31连接以形成电性连接。在本实施例中该散热基板1与该导线架3的连接方式是在该陶瓷板体13的导电结构133上点银胶以及在所述引脚31之连接面312上打上金属线，再将导电结构133上之银胶与金属线接合，以使该散热基板1连接该导线架3且使所述引脚31与该芯片2电性连接。在组装完成后，该散热基板1之第一面11是朝向下而且面对所述导线架3之每一引脚31的连接面312。

参阅图5，步骤S4：完成该散热基板1与该导线架3之组装后，本步骤会形成一包覆该芯片2、该散热基板1与该导线架3的绝缘封装层4。待步骤S1、S3中所涂布的银胶固化、干燥后，以流体状或粉末状的绝缘材料包覆该芯片2、该散热基板1与该导线架3，待绝缘材料固结后即形成覆盖并密封该芯片2的绝缘封装层4。该绝缘封装层4用以防御辐射、水气、氧气，以及外力破坏该芯片2。适用的绝缘材料例如环氧树脂、聚亚酰胺等，或者一些在固结成形为绝缘封装层4时不会影响该芯片2性质的硅化物、氧化物等。

参阅图6、8，步骤S5：本步骤为除胶、磨刷步骤，具体是要去除黏贴于每一引脚31之黏贴面311的胶带8，并且磨刷该绝缘封装层4之上表面41，以使每一引脚31之黏贴面311裸露出该绝缘封装层4之下表面42且使该散热基板1的第二面12之部分(该第一金属层14以及所述第二金属层15)裸露出该绝缘封装层4之上表面41(见图8)。由于该散热基板1是裸露出该绝缘封装层4之上表面41，该芯片2运作时所产生之废热可经由该散热基板1导出该绝缘封装层4之外，比起现有的芯片封装结构将废热导至电路板散出的方式更能有效散除该芯片2产生的废热。

参阅图7，步骤S6：本步骤是于该散热基板1镀覆一导热金属层17。该导热金属层17是镀覆在该散热基板1的第一金属层14以及第二金属层15上。在本实施例中，还可以在该绝缘封装层4之上表面41装设一散热片9以增进该芯片封装结构的散热能力。而该导热金属层17可以是锡、锡银合金，或是化镍浸金(Electroless Nickel Immersion Gold，简称为ENIG)，其作用在于增加该第一金属层14之机械强度、导热能力，以及抗腐蚀能力。此外，欲将该芯片封装结构装设在该电路板7之前，也须在导线架3之所述引脚31的黏贴面311镀锡、锡银合金，或是化镍浸金，以保护所述引脚31。于该第一金属层表面以及所述引脚之黏贴面311镀覆金属即完成该芯片封装结构的制作。

在本实施例中，该绝缘封装层4的上表面41与下表面42都具有电性输入/输出(I/O)的电性接点，使用上较具有弹性。但是在其他实施态样时也可以仅设置输入/输出在该绝缘封装层4之下表面42，于此情形下即不须在该陶瓷板体13之第二表面132设置所述第二金属层15也无须设置贯穿陶瓷板体13的所述导接线路16。此外，该散热基板1也可以是单一金属板，由于金属材料之热膨胀系数较陶瓷材料大，所以遇热时较易膨胀变形而导致结构崩坏。又因陶瓷材料之热膨胀系数与半导体芯片较为接近，在频繁冷热循环下较不会受到应力影响而分离，所以该散热基板1较佳为使用陶瓷材料。

综上所述，本发明芯片封装结构之制造方法所制得之芯片封装结构，用以装设芯片2的散热基板1是外露于绝缘封装层4的上表面41，芯片2运作时所产生的热会导至上表面41散出。比起已知的芯片封装结构是将芯片运作时所产生的热导至印刷电路板的方式更能有效散除芯片产生的废热。此外，本案提出的制造方法，能以简洁高效的方式实现芯片封装结构之制作，有助于良率之提升及成本之降低。故本发明芯片封装结构及其制造方法，确实能达成本发明之目的。

以上所述，仅为本发明的实施例而已，当不能以此限定本发明实施的范围，即大凡依本发明权利要求书及专利说明书内容所作的简单的等效变化与修饰，皆仍属本发明专利涵盖的范围内。