专利名称：具有溃缩结构的散热片及具有该散热片的半导体装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种半导体用散热片及具有散热片的半导体装置。
由于半导体制造技术不断地创新，半导体装置上作为输入/输出(I/O)引线(Lead)的数量与密度已大幅提高，且伴随着芯片(Chip)的集成电路功能的持续增长，芯片在工作时所产生的热量也随之显著增加。因此，为防止芯片产生的热量无法有效散发而影响至芯片的信赖度，如何将芯片产生的热量有效散发至大气中乃成另一主要技术课题。
为解决此项半导体装置的散热问题，传统上采用在半导体装置上接设一由如铜或铝等导热性佳的材料所制成的散热片(Heat Sink)或散热块(Heat Block)，或在半导体装置内装设一散热片或散热块，或以冷却空气或液体(Cooled Air or Liquid)通过半导体装置的表面等方式，以达到将芯片产生的热量有效而快速地散发至外界的目的。而散热效率的提高，则须虑及散热路径的短缩。所以，如能将散热片或散热块直接与半导体芯片接触，同时使该散热片或散热块的一表面外露出半导体装置的封装胶体(Encapsulant or Package Body)外，将可获得使芯片产生的热量散发至外界的最短路径，而得以有效提高其散热效率。
美国专利第5,851,337号即揭示了一种具有外露型散热片的半导体装置。如
图1所示，该美国专利第5,851,337号的半导体装置包括一基底(Substrate)1，接合在该基底1上的芯片2，以可导电方式连接在该基底1与该芯片2之间的多个例如金线(Gold Wire)的导电组件3，以粘合剂(Adhesive)6分别与该基底1与该芯片2接合的外露型散热片4，包覆住基底1，芯片2，导电组件3，散热片4的封装胶体5，以及植于该基底1的外露表面上的多个焊球(Solder Ball)7。由于该散热片4直接与该芯片2接触，故可将芯片2产生的热量经由该导热性佳的材料所制成的散热片4外露表面直接散发至外接在该外露表面上的如热管(Heat Pipe)或风扇(Fan)等散热装置(未图标)或大气中，而得以有效提高该半导体装置的散热效率。
上述美国专利第5,851,337号的半导体装置在进行注胶过程中，如图2所示，常因该散热片4的高度超过模穴的深度，而导致上、下模具8a，8b在合模时会压迫到散热片4，使散热片4再压迫到芯片2，最后在芯片2上造成如9所示的破损或龟裂，严重影响到产品的质量与制造成本。该散热片4的高度之所以会超过模穴深度，在于该散热片4分别与该基底1及该芯片2接合的粘合剂6厚度难以控制，常发生粘合剂6的厚度过厚的情形。此外，制造精度不足也常造成该散热片4尺寸上的误差，导致该散热片4高度超过模穴深度的情况经常发生。
为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种具有溃缩结构的散热片及具有该散热片的半导体装置，其具有良好散热效率，并且可有效地避免因接合散热片与芯片的粘合剂厚度过厚，而导致在进行合模注胶过程时对芯片造成的损坏。
本发明的另一目的在于提供一种具有溃缩结构的散热片及具有该散热片的半导体装置，其可有效地避免因制造精度不足所造成散热片尺寸上的误差，而导致在进行合模注胶过程时对芯片造成的损坏。
为了达到上述目的，本发明的具有溃缩结构的散热片，包括一本体，该本体具有至少一可外露出该半导体装置封装胶体外的外露表面及至少一延伸部，该延伸部是由该本体底部向内延设后再向下弯折至可与该芯片接合的位置，同时，该延伸部与该本体之间具有高度差而形成阶梯状。
本发明的具有散热片的半导体装置，包括一基底；接合在该基底上的半导体芯片；以可导电方式连接在该基底与该芯片之间的多个导电组件；以粘合剂与该芯片直接接合的散热片；包覆住该基底，该芯片，该导电组件，该散热片的封装胶体；以及植于该基底外露表面上的多个焊球；其中，该散热片包括一本体，该本体具有至少一可外露出该半导体装置封装胶体外的外露表面及至少一延伸部，该延伸部由该本体底部向内延设后再向下弯折至可与该芯片接合的位置，同时，该延伸部与该本体之间具有高度差而形成阶梯状。
本发明的具有溃缩结构的散热片，包括一本体，该本体具有至少一可外露出该半导体装置封装胶体外的外露表面及至少一延伸部，该延伸部是由该本体底部向内延设后再向下弯折至可与该芯片接合的位置，同时，该延伸部与该本体之间具有高度差而形成阶梯状。
本发明的有益效果是由于本发明的具有溃缩结构散热片的本体具有至少一可外露出半导体装置封装胶体外的外露表面及至少一延伸部，且该延伸部与该本体之间具有一高度差而形成阶梯状，因此，在使用该具有溃缩结构散热片的半导体装置进行合模注胶过程时，该具有高度差的延伸部可产生溃缩变形，而不会伤及芯片。同时，半导体芯片所产生的热量可经由该散热片的延伸部向该散热片本体传递，自该本体外露表面直接散发至外接在该外露表面上的散热装置或大气中，故可以有效提高该半导体装置的散热效率。此外，也可选择在该散热片本体外露表面的外侧部份上形成至少一阶梯状凹部，在进行合模注胶过程时，可有效地减缓封装胶体模流(Mold Flow)的流动性，并将封装胶体留置在该凹部中，以防止封装胶体模流溢流至该散热片的外露表面上，造成有损产品质量的溢胶(Flash)现象。
下面结合附图对本发明进行详细说明图1是现有的具有散热片半导体装置的剖视图；图2是图1所示现有的具有散热片的半导体装置在进行合模注胶过程时的示意图；图3是本发明较佳实施例的剖视图；图4是图3所示本发明较佳实施例在进行合模注胶过程时的示意图；图5是本发明另一较佳实施例的剖视图；图6是图3所示本发明的散热片的俯视图；图7是本发明的散热片的另一实施例的俯视图；图8是本发明的散热片的又一实施例的俯视图；图9是本发明的散热片的又一实施例的俯视图。
图中符号说明1 基底2 芯片3，3a 导电组件4，10，20，30，40 散热片5 封装胶体6 粘合剂
7 焊球8a 上模具8b 下模具9破损或龟裂11，21，31，41 本体12，22，32，42 外露表面13，23，33，43 延伸部16，26，36 阶梯部18 阶梯状凹部24 连接部25 通孔37 分隔槽t高度差如图3所示，本发明较佳实施例的具有散热片的半导体装置包括一基底1，接合在该基底1上的芯片2，以可导电方式连接在该基底1与该芯片2之间的多个例如金线的导电组件3，以粘合剂6与该芯片2直接接合的由如铜或铝等导热性佳的材料所制成的具有溃缩结构的外露型散热片10，包覆住基底1，芯片2，导电组件3，散热片10的封装胶体5，以及植于该基底1外露表面上的多个焊球7。其中，该散热片10主要包括一本体11，该本体11具有至少一可外露出半导体装置封装胶体5外的外露表面12及至少一延伸部13，该延伸部13由该本体11底部向内延设一段距离后再向下弯折至可与该芯片2接合的位置。同时，该延伸部13与该本体11之间具有一高度差t而形成阶梯状，在使用该具有溃缩结构的散热片10的半导体装置在进行合模注胶过程中，如图4所示，当粘合剂6的厚度过厚或制造精度不足造成该散热片10尺寸上的误差而导致该散热片10的高度超过模穴深度的情况发生时，该具有高度差t的延伸部13可吸收由上、下模具8a，8b在合模时作用在该散热片10上的压力而产生如虚线所示的溃缩变形，使该压力不会再传递至芯片2上，故不会伤及芯片2而造成芯片2破损或龟裂。
同时，该半导体芯片2所产生的热量可以最短的散热路径，也就是经由该导热性佳的散热片10上直接与该半导体芯片2接触的延伸部13向该散热片10本体11传递，自该本体11的外露表面12直接散发至外接在该外露表面12上的散热装置(未图标)或大气中，故可以有效提高该半导体装置的散热效率。
此外，上述具有溃缩结构的外露型散热片10也可适用于如图5所示的倒装片(Flip Chip)的半导体装置上，其中，该以可导电方式连接在该基底1与该芯片2之间的多条金线3，是以如图5所示的多个焊球3a加以取代。
上述散热片结构除可如图6所示，形成有与该本体11之间具有高度差的阶梯部16以及多个由该阶梯部16向内延设的独立延伸部13外，还可如图7所示，使该向内延设的延伸部23的末端相互连接，并在该连接部24上形成如圆形等各种形状的通孔25，以在该散热片20接合至芯片2的表面时，可供粘合剂6排气用。
此外，本发明的散热片还可如图8所示，选择在该延伸部33两侧与该阶梯部36之间分别形成多个分隔槽37，以增加该延伸部33上下位移的范围，以提高其受压变形的收缩量。
如图9所示，本发明的散热片结构也可省略阶梯部的结构，仅保留该向内延设的延伸部43，仍将可获与上述各实施例相等的功效。
另外，为防止在注胶过程中，流动性佳的封装胶体模流溢流至散热片的外露表面上所造成有损产品质量的溢胶现象，如图3至6图所示，可选择在本发明的散热片10本体11外露表面12的外侧部份上形成至少一阶梯状凹部18。这样，在进行合模注胶过程时，可使流经该阶梯状凹部18的封装胶体模流在流动路径变窄的同时，还从上模具8a的表面吸收了较多的热量而使粘度加大，故可有效减缓封装胶体模流的流动性，并将封装胶体留置在该阶梯状凹部18中，以达防止溢胶现象产生的效果。
此外，通过上述散热片的延伸部，阶梯部，以及阶梯状凹部等设计，将会使外界水气侵入半导体装置内部的路径大为增加，而使得水气较难以进入半导体装置的内部。这样，即可减少半导体芯片在工作时所产生的高热造成留置在半导体装置内部缝隙的水气因受热蒸发，体积膨胀而将封装胶体撑裂的分层(Delamination)问题的发生，进而得以提高半导体装置的信赖性与可靠度。
以上所述诸多具体实例，仅用以阐明本发明的各项特点与功效，而不是用以限定本发明的实施范围，故在未脱离本发明所揭示的精神或原理下而完成的任何等效改变或修饰，例如将散热片本体的水平剖-面形状由图6至9所示的方形置换成如圆形、菱形、多边形、椭圆形、星形等其它等效的几何形状，或将上述向内延设的延伸部末端相互连接，在延伸部两侧与阶梯部之间分别形成分隔槽，省略阶梯部的结构，在散热片本体外露表面的外侧部份上加设阶梯状凹部等设计任意地加以组合或交叉运用的，皆仍应为本发明的保护范围。
权利要求
1.一种具有散热片的半导体装置，包括一基底；接合在该基底上的半导体芯片；以可导电方式连接在该基底与该芯片之间的多个导电组件；以粘合剂与该芯片直接接合的散热片；包覆住该基底，该芯片，该导电组件，该散热片的封装胶体；以及植于该基底外露表面上的多个焊球；其中，该散热片包括一本体，该本体具有至少一可外露出该半导体装置封装胶体外的外露表面及至少一延伸部，该延伸部由该本体底部向内延设后再向下弯折至可与该芯片接合的位置，同时，该延伸部与该本体之间具有高度差而形成阶梯状。
2.根据权利要求1所述具有散热片的半导体装置，其特征在于该散热片形成有与该本体之间具有高度差的阶梯部以及至少一由该阶梯部向内延设的独立延伸部。
3.根据权利要求1所述具有散热片的半导体装置，其特征在于该散热片向内延设的延伸部的末端相互连接。
4.根据权利要求3所述具有散热片的半导体装置，其特征在于该散热片向内延设的延伸部的末端连接部上形成有通孔。
5.根据权利要求2所述具有散热片的半导体装置，其特征在于该散热片延伸部两侧与该阶梯部之间分别形成有分隔槽。
6.根据权利要求1、2、3、4或5所述具有散热片的半导体装置，其特征在于在该散热片外露表面的外侧部份上形成有至少一阶梯状凹部。
7.一种具有溃缩结构的散热片，包括一本体，该本体具有至少一可外露出该半导体装置封装胶体外的外露表面及至少一延伸部，该延伸部是由该本体底部向内延设后再向下弯折至可与该芯片接合的位置，同时，该延伸部与该本体之间具有高度差而形成阶梯状。
8.根据权利要求7所述具有溃缩结构的散热片，其特征在于该散热片形成有与该本体之间具有高度差的阶梯部以及至少一由该阶梯部向内延设的独立延伸部。
9.根据权利要求7所述具有溃缩结构的散热片，其特征在于该散热片向内延设的延伸部的末端相互连接。
10.根据权利要求9所述具有溃缩结构的散热片，其特征在于该散热片向内延设的延伸部的末端连接部上形成有通孔。
11.根据权利要求8所述具有溃缩结构的散热片，其特征在于该散热片延伸部两侧与该阶梯部之间分别形成有分隔槽。
12.根据权利要求7、8、9、10或11所述具有溃缩结构的散热片，其特征在于在该散热片外露表面的外侧部份上形成有至少一阶梯状凹部。
13.根据权利要求1或7所述具有溃缩结构的散热片或具有该散热片的半导体装置，其特征在于该散热片本体的水平剖面形状为方形。
14.根据权利要求1或7所述具有溃缩结构的散热片或具有该散热片的半导体装置，其特征在于该散热片本体的水平剖面形状为圆形。
15.根据权利要求1所述具有散热片的半导体装置，其特征在于该导电组件为金线。
16.根据权利要求1所述具有散热片的半导体装置，其特征在于该导电组件为焊球。
17根据权利要求1或7所述具有溃缩结构的散热片或具有该散热片的半导体装置，其特征在于该散热片是由导热性佳的材料所制成。
18.根据权利要求17所述散热片或具有该散热片的半导体装置，其特征在于该散热片是由铜制成。
19.根据权利要求17所述具有溃缩结构的散热片或具有该散热片的半导体装置，其特征在于该散热片是由铝制成。
全文摘要
一种具有溃缩结构的散热片及具有该散热片的半导体装置,其中,该具有溃缩结构的散热片主要包括一本体,该本体具有至少一可外露一出半导体装置封装胶体外的外露表面及至少一延伸部,该延伸部是由该本体底部向内延设后再向下弯折至可与芯片接合的位置。同时,该延伸部与该本体之间具有一高度差而形成阶梯状,在使用该具有溃缩结构散热片的半导体装置进行合模注胶过程时,该具有高度差的延伸部可产生溃缩变形,而不会伤及芯片。
文档编号H05K7/20GK1377078SQ0110429
公开日2002年10月30日 申请日期2001年3月22日 优先权日2001年3月22日
发明者黄建屏, 吴集铨, 庄瑞育, 詹连池 申请人:矽品精密工业股份有限公司