專利名稱：具有高散熱性的超薄封裝件及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種封裝件，特別是一種具有高散熱性的超薄封裝件。
晶粒(Die)進(jìn)行封裝(Packaging)而形成封裝件(Package)后，由于封裝件的輸入/輸出(Input/Output，I/O)接腳有日漸增加的趨勢，使得封裝件本身的尺寸亦隨之增加，如何縮小封裝件的尺寸，減少膠體的厚度，乃是現(xiàn)今封裝界所致力研究的課題。
在Barry M.Miles及Glenn E.Gold的美國專利No.5,696,666中，公開出一減少封裝件厚度的封裝件。請參照

圖1A所示，其表示傳統(tǒng)的封裝件100的仰視圖。在圖1A中，封裝件100包括基板102及晶粒104。晶粒104位于基板102的空腔106中。而多個錫球109配置于基板102的底面110上。
請參照圖1B，其表示圖1A中沿著剖面線1B-1B之封裝件的剖面圖。在圖1B中，金屬導(dǎo)線112及114用以使晶粒104與基板102電性連接，而膠體116位于基板102的頂面118上，且膠體116內(nèi)包覆有晶粒104、金屬導(dǎo)線112及114。頂面118相對于底面110。其中，H1及H4是分別代表基板102及封裝件100的厚度。H2代表膠體116的頂面117至基板102的頂面118的高度，一般最小為0.2mm(毫米)，而H3則代表錫球109的高度，一般為0.3mm。晶粒104的厚度相同于或小于基板102。金屬導(dǎo)線112及114的高度，亦即其最高點(diǎn)119a及119b與基板頂面118的距離，為H5，一般為0.15mm，而H5是小于膠體的厚度H2。傳統(tǒng)封裝件100的厚度H4是為H1、H2及H3的總和，最小為0.7mm。
請參照圖2A至圖2D，其表示圖1A-1B的傳統(tǒng)封裝件的制造方法流程圖。首先，請參照圖2A，于基板102a中形成空腔106，并將膠帶130粘貼(Taping)于基板102a的底面110上，用以封住空腔106下側(cè)開口133。
接著，請參照圖2B，先將晶粒104置入空腔106，并固定于膠帶130上。其中，晶粒104的正面115與基板102a的頂面118同向。接著，進(jìn)行焊線(Wiring)操作，以將金屬導(dǎo)線112及114焊接于晶粒104的正面115之上，使晶粒104與基板102a電性連接。然后，進(jìn)行封膠(Encapsulating)操作，使膠體116包覆晶粒104、金屬導(dǎo)線112及114，并將晶粒104固定于基板102a中。
然后，請參照圖2C，因?yàn)榫Я?04已能固定于基板102a中，不需再使用膠帶130來固定晶粒104，從而可去除膠帶130，此即為去膠帶(De-Taping)制程。此時(shí)，晶粒104的底面132裸露于空氣中。
之后，請參照圖2D，進(jìn)行植球動作，亦即于基板102a的底面110上形成錫球109。再經(jīng)過切單過程之后，即可得到如圖1B所示的封裝件100。
請參照圖3，其表示圖1B中的封裝件與印刷電路板(PrintedCircuit Board，PCB)140連接后的側(cè)視圖。在圖3中，封裝件100借由錫球109電性連接于PCB 140的頂面141的焊接墊142而固定于PCB 140上。并且使得封裝件100與PCB140電性連接，由于膠體116、金屬導(dǎo)線112及114位于基板102的頂面118，而晶粒104的底面132裸露于空氣中。然而，晶粒104的底面132與接地層144的表面145之間無法使用焊錫(Solder)連接，導(dǎo)致晶粒104所產(chǎn)生的熱量無法通過PCB 140之接地層144來逸散于外界，或者是有效地逸散至空氣中。
而且，由于膠體116、金屬導(dǎo)線112及114與錫球109分別位于基板102的頂面118及底面110上，導(dǎo)致封裝件100的厚度H4大于0.5mm，使得傳統(tǒng)封裝件100的制造方法無法制得厚度小于0.5mm的封裝件。加上傳統(tǒng)封裝件100的制造方法必須有粘膠帶與去膠帶的制程，使得其制造過程復(fù)雜，生產(chǎn)成本提高。
有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種具有高散熱性的超薄封裝件，此封裝件的體積薄小，而且散熱效果佳，還可省去傳統(tǒng)的粘膠帶及去膠帶的制造過程，使得生產(chǎn)成本降低。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種具有高散熱性的超薄封裝件的制造方法。
本發(fā)明提供一種具有高散熱性的超薄封裝件，該封裝件包括基板、散熱片、晶粒、金屬導(dǎo)線及膠體?；逯芯哂锌涨?，且基板的第一面又配置有數(shù)個錫球及接地環(huán)，而散熱片借由本身的延伸部而粘著固定于接地環(huán)上。晶粒位于空腔中，其中，晶粒的第一面粘著固定于散熱片上。此外，金屬導(dǎo)線使晶粒與基板電性連接，而金屬導(dǎo)線焊接于晶粒的第一面與基板的第一面上，且膠體包覆晶粒、散熱片及金屬導(dǎo)線。
本發(fā)明還提供一種具有高散熱性的超薄封裝件的制造方法。在此制造方法中，首先，提供基板，而基板的底面具有接地環(huán)，且于基板中形成空腔；接著，將散熱片的延伸部粘著固定于接地環(huán)上；然后，將晶粒置入空腔中，而使晶粒的晶粒正面粘著固定于散熱片上，并露出用以焊接金屬導(dǎo)線的晶粒正面；接著，進(jìn)行焊線，使金屬導(dǎo)線分別連接晶粒與基板；然后，進(jìn)行封膠，形成膠體于基板的底面，并且膠體包覆晶粒、散熱片及金屬導(dǎo)線；接著，將數(shù)個錫球焊接于基板底面；然后，進(jìn)行切單。
以下結(jié)合附圖詳細(xì)說明本發(fā)明的較佳實(shí)施例，以便進(jìn)一步了解本發(fā)明的上述目的、特征、和優(yōu)點(diǎn)。其中圖1A表示傳統(tǒng)封裝件的仰視圖1B表示圖1A中沿著剖面線1B-1B的封裝件剖面圖；圖2A至圖2D表示圖1A-1B傳統(tǒng)封裝件的制造方法流程圖；圖3表示圖1B中的封裝件與印刷電路板連接后的側(cè)視圖；圖4A表示依照本發(fā)明一較佳實(shí)施例的具有高散熱性的超薄封裝件的仰視圖；圖4B表示沿著圖4A剖面線4B-4B的超薄封裝件的剖面圖；圖5表示依照本發(fā)明一較佳實(shí)施例的封裝件與散熱片的仰視圖；圖6A至圖6D表示沿著圖5剖面線6A-6A的超薄封裝件的剖面圖；圖7表示當(dāng)晶粒底面裸露于空氣中時(shí)的超薄封裝件的示意圖；圖8表示當(dāng)散熱片不裸露于空氣中時(shí)的超薄封裝件的示意圖；圖9表示圖4B中的封裝件與印刷電路板連接后的側(cè)視圖。
請參照圖4A，其表示依照本發(fā)明的較佳實(shí)施例的具有高散熱性的超薄封裝件200的仰視圖，其中，圖4A所表示為超薄封裝件200上的膠體與錫球未形成前的超薄封裝件200的仰視圖。在圖4A中，封裝件200包括基板202、晶粒204及散熱片206。晶粒204位于基板202的空腔208中，而接地環(huán)210位于基板202的基板底面211，使得空腔208的開口范圍位于接地環(huán)210的內(nèi)圍區(qū)域中。散熱片206是具有本體部215與多個延伸部212，延伸部212通過導(dǎo)電膠(Epoxy)213粘著固定于接地環(huán)210上。然而熟悉此領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)可了解，本發(fā)明并不局限于此，亦可令延伸部212通過焊錫(Solder)固定于接地環(huán)210上。多個焊點(diǎn)209分布于接地環(huán)210外圍區(qū)域，多條金屬導(dǎo)線214a通過焊點(diǎn)209而使晶粒204與基板202的數(shù)個錫球配置點(diǎn)218電性連接，另外，多條金屬導(dǎo)線214b使晶粒204與接地環(huán)210電性連接。其中，散熱片206是用以支撐晶粒204，并借由外露于空氣之中來達(dá)到提高封裝件200散熱效果的目的。而散熱片206的本體部215例如是矩形結(jié)構(gòu)。多條走線219使錫球配置點(diǎn)218與基板底面211上的焊點(diǎn)209電性連接。
請參照圖4B，其表示沿著圖4A剖面線4B-4B的超薄封裝件200的剖面圖。其中圖4B表示錫球224與膠體226形成之后的超薄封裝件200的剖面圖。散熱片206位于空腔208之下方，并借由散熱片206的延伸部(未標(biāo)示于圖4B中)固定于基板202上。晶粒204使用粘合劑221固定于散熱片底面222上，并暴露出用以焊接金屬導(dǎo)線214a及214b的晶粒正面220，而多個錫球224形成于基板底面211上。晶粒204的厚度例如小于空腔208的高度，而散熱片206的面積小于晶粒正面220的面積，使得晶粒正面220得以使金屬導(dǎo)線214a與基板202的焊點(diǎn)209電性連接，及金屬導(dǎo)線214b與接地環(huán)210電性連接。膠體226位于基板底面211上并填充于空腔208內(nèi)的晶粒204之外的其他空間，并且膠體226包覆有晶粒204、散熱片206、金屬導(dǎo)線214a及214b。其中，接地層227更形成于基板頂面229上，接地層227更經(jīng)由接地貫穿孔(Via)225連接錫球224，用以增加晶粒204之電性特性及減少雜訊干擾，而接地層227例如是以銅箔形成。在本實(shí)施例中，以晶粒204之晶粒底面231不裸露于空氣中為例做說明。
基板底面211還包括信號走線層223，信號走線層223上包括有走線219(標(biāo)示于圖4A中)。而接地環(huán)210更經(jīng)由接地貫穿孔225與接地層227相連。因?yàn)榻拥貙?27與信號走線層223的厚度均遠(yuǎn)小于基板202之厚度，故接地層227與信號走線層223的厚度可省略不計(jì)，使得接地層227、信號走線層223與基板202的厚度總和約為基板202的厚度N1，所以在本實(shí)施例中，即以基板202的厚度N1代表接地層227、信號走線層223與基板202的厚度總和，一般為0.2mm。N2及N4分別代表晶粒204及封裝件200的厚度，而錫球224的高度為N3，一般為0.3mm。金屬導(dǎo)線214a的高度大于金屬導(dǎo)線214b的高度，即以金屬導(dǎo)線214a之高度的最高點(diǎn)228與基板底面211的距離，為金屬導(dǎo)線214a及214b中之最大高度N5，一般為0.15mm。散熱片206被包埋于膠體226，故最高點(diǎn)為膠體226的膠體頂面230，一般為0.2mm。因?yàn)槟z體226、金屬導(dǎo)線214a及214b與錫球224均位于基板底面211上，并且錫球224厚度，N3，為其中最高者，因此膠體226的厚度0.2mm、金屬導(dǎo)線214a的高度0.15mm均不超過錫球224的高度0.3mm。另外，晶粒204被包埋于基板202之空腔208中，晶粒厚度N2可以約為基板202厚度N1，或小于基板202厚度N1，故晶粒204與基板202的總厚度不超過N1。由此可知，依照本發(fā)明一較佳實(shí)施例的封裝件200的總厚度N4為N1與N3的總和。一般基板202厚度N1約為0.2毫米(mm)，而錫球224的高度N3約為0.3毫米(mm)，所以依照本發(fā)明一較佳實(shí)施例的封裝件200的總厚度約為0.5毫米(mm)，比圖1B中傳統(tǒng)封裝件100的厚度H4薄小。
請同時(shí)參照圖5與圖6A-6D，其中，圖5所示為依照本發(fā)明一較佳實(shí)施例的封裝件200a與散熱片的仰視圖，而圖6A-6D是圖5中沿著剖面線6A-6A的制造流程的剖面圖。茲將本發(fā)明的制造方法說明如下首先，請參照圖5，提供形成空腔208的基板202a與散熱片206，其中，基板底面211包括接地環(huán)210，而散熱片206是包括本體部215及延伸部212。之后，請同時(shí)參照圖6A，將散熱片206的延伸部212通過導(dǎo)電膠213粘著固定于接地環(huán)210上，使得散熱片206固定于基板202a的空腔208下方。然后，使接地層227形成于基板頂面229上。
接著，請參照圖6B，先將晶粒204反向置入基板202a的空腔208后，將晶粒204使用粘合劑221固定于散熱片206的散熱片底面222上，并暴露出可用以焊接金屬導(dǎo)線214a及214b(如圖4B所示)之晶粒正面220。
接著，請參照圖6C，對晶粒204與基板202a進(jìn)行焊線(Wiring)制程，以金屬導(dǎo)線214a及214b，使得晶粒204與基板202a電性連接。接著，再對晶粒204進(jìn)行封膠制程，以形成膠體226。因晶粒204的體積小于空腔208的空間，故膠體226形成于基板底面211上，并填充了空腔208內(nèi)之晶粒204之外的其他空間。膠體226包覆有晶粒204、散熱片206、金屬導(dǎo)線214a及214b。
然后，請參照圖6D，將錫球224形成于基板202a上。接著，經(jīng)過切單過程后，即產(chǎn)生如圖4B所示的超薄封裝件200，封裝件200的制造過程即告完成。
其中，圖4B是以晶粒底面231不裸露于空氣中，晶粒204的體積小于空腔208的空間為例做說明，然而其并不足以限制本發(fā)明。晶粒底面231亦可裸露于空氣之中，即晶粒204的高度可與空腔208的深度相同。甚且，晶粒204的體積亦可與空腔之空間大小相同。請參照圖7，其表示當(dāng)晶粒底面231裸露于空氣中時(shí)的超薄封裝件300的示意圖。使用圖7所示的超薄封裝件300的結(jié)構(gòu)較圖1B傳統(tǒng)封裝件100的散熱效果更好。同樣地，散熱片206亦可不裸露于空氣之中，請參照圖8，其表示當(dāng)散熱片不裸露于空氣中時(shí)的超薄封裝件400的示意圖。使用圖8所示的超薄封裝件400的結(jié)構(gòu)，亦可較圖1B的傳統(tǒng)封裝件100的散熱效果更好。
依照本發(fā)明的精神，超薄封裝件200所使用的散熱片206的本體部215并不限制于上述的矩形結(jié)構(gòu)。散熱片206的本體部215還可以是圓形結(jié)構(gòu)或是格狀結(jié)構(gòu)，同樣地可以達(dá)到支撐晶粒204，并借由外露于空氣之中，更能提高超薄封裝件200的散熱效果的目的。
請參照圖9，其表示圖4B中的超薄封裝件與印刷電路板(PrintedCircuit Board，PCB)240連接后的示意圖。在圖9中，封裝件200借由錫球224焊接于PCB頂面241的多個焊接墊242而固定于PCB240上，并且使得封裝件200與PCB 240電性連接。由于膠體226、錫球224、散熱片206、金屬導(dǎo)線241a及214b均位于基板底面211上，且散熱片頂面232得直接通過焊錫246固定于PCB 240之接地層表面245上，使得晶粒204所產(chǎn)生的熱量更容易通過散熱片206及PCB 240之接地層244來散逸。
因?yàn)槟z體226、錫球224、金屬導(dǎo)線214a及214b均位于基板底面211上，使得超薄封裝件200的厚度N4約等于0.5mm，可達(dá)到封裝件200薄小的目的。又加上本發(fā)明封裝件200的制程與傳統(tǒng)封裝件100的制程相比，于封裝件100的過程省略粘貼膠帶及去除膠帶，使得本發(fā)明的封裝件200的制程簡單許多，亦節(jié)省生產(chǎn)成本。
本發(fā)明上述實(shí)施例所公開的具有高散熱性的超薄封裝件的體積薄小，而制程簡單，且節(jié)省傳統(tǒng)之粘膠帶及去膠帶的制造成本，此外，更具有較佳的散熱效果。
綜上所述，雖然本發(fā)明已以一較佳實(shí)施例公開如上，然而其并非用以限定本發(fā)明，任何熟悉此領(lǐng)域的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作各種的更動與潤飾，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)以所附的權(quán)利要求范圍所界定的為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種具有高散熱性的超薄封裝件，該封裝件包括一基板，該基板中具有一空腔，而且該基板之一第一面上又配置有數(shù)個錫球及一接地環(huán)；一散熱片，該散熱片具有一延伸部，該散熱片借由該延伸部而固定于該接地環(huán)上；一晶粒，該晶粒位于該空腔中，其中，該晶粒具有一第一面，并且該晶粒的第一面固定于該散熱片上；一金屬導(dǎo)線，該金屬導(dǎo)線是使該晶粒與該基板電性連接，該金屬導(dǎo)線是焊接于該晶粒的第一面與該基板的第一面上；以及一膠體，該膠體是包覆該晶粒、該散熱片及該金屬導(dǎo)線。
2.如權(quán)利要求1所述的封裝件，其中該晶粒的厚度約等于該空腔的高度。
3.如權(quán)利要求2所述的封裝件，其中該晶粒的厚度小于該空腔的高度。
4.如權(quán)利要求1所述的封裝件，其中該基板的厚度約為0.2毫米(mm)。
5.如權(quán)利要求1所述的封裝件，其中該散熱片的厚度是小于該錫球的厚度。
6.如權(quán)利要求5所述的封裝件，其中該膠體自該基板的該第一面延伸出的厚度是小于該些錫球的厚度。
7.如權(quán)利要求1所述的封裝件，其中該散熱片是外露于該膠體外。
8.如權(quán)利要求7所述的封裝件，其中該封裝件還可與一印刷電路板相連，該印刷電路板中是包括一接地層，該接地層與外露的該散熱片連接。
9.如權(quán)利要求1所述的封裝件，其中該散熱片的該延伸部是以一導(dǎo)電膠粘著固定于該接地環(huán)上。
10.如權(quán)利要求1所述的封裝件，其中該散熱片的該延伸部是通過焊錫固定于該接地環(huán)上。
11.如權(quán)利要求1所述的封裝件，其中該基板中的相對于該第一面的另一面又具有一接地層，該接地層用以增加該晶粒的電性特性及減少雜訊干擾。
12.如權(quán)利要求11所述的封裝件，其中該接地層是由銅箔所形成。
13.如權(quán)利要求1所述的封裝件，其中該膠體是填充于該空腔中。
14.如權(quán)利要求1所述的封裝件，其中該晶粒的相對于該第一面的一另一面是裸露于空氣中。
15.如權(quán)利要求1所述的封裝件，其中該散熱片又具有一本體部，且該本體部是一矩形結(jié)構(gòu)。
16.如權(quán)利要求15項(xiàng)所述的封裝件，其中該本體部是一圓形結(jié)構(gòu)。
17.一種具有高散熱性的超薄封裝件的制造方法，該制造方法包括以下步驟(a)提供一基板，該基板之一基板底面具有一接地環(huán)，且于該基板中形成一空腔；(b)將一散熱片之一延伸部粘著固定于該接地環(huán)上；(c)將一晶粒置入該空腔，且使該晶粒之一晶粒正面粘著固定于該散熱片上，并露出用以焊接一金屬導(dǎo)線之該晶粒正面；(d)進(jìn)行焊線，使該金屬導(dǎo)線分別連接該晶粒與該基板；(e)進(jìn)行封膠，以形成一膠體于該基板底面，該膠體是包覆該晶粒、該散熱片及該金屬導(dǎo)線；(f)將數(shù)個錫球形成于該基板底面；以及(g)進(jìn)行切單。
18.如權(quán)利要求17所述的封裝件，其中該散熱片的該延伸部是以一導(dǎo)電膠粘著固定于該接地環(huán)上。
19.如權(quán)利要求17所述的封裝件，其中該散熱片的該延伸部是通過焊錫固定于該接地環(huán)上。
20.如權(quán)利要求17所述的封裝件，其中該晶粒正面是通過一粘合劑固定于該散熱片上。
全文摘要
一種具有高散熱性的超薄封裝件及其制造方法,該封裝件包括基板、散熱片、晶粒、金屬導(dǎo)線及膠體。散熱片借由其延伸部粘著固定于基板底面的接地環(huán)上。而晶粒的正面是粘著固定于散熱片上。此外,金屬導(dǎo)線使得晶粒與基板電性連接,而膠體內(nèi)包覆晶粒、散熱片及金屬導(dǎo)線。該封裝件的體積薄小,而散熱效果佳,并可省去傳統(tǒng)作法中的粘膠帶及去膠帶的制造過程,使得生產(chǎn)成本降低。
文檔編號H01L23/36GK1359151SQ00134099
公開日2002年7月17日 申請日期2000年12月13日 優(yōu)先權(quán)日2000年12月13日
發(fā)明者黃建屏, 何宗達(dá) 申請人:矽品精密工業(yè)股份有限公司