[发明专利]具有散热结构的半导体封装件

说明书

技术领域

本发明涉及一种具有散热件的半导体封装件，特别是涉及一种通 过散热件以逸散半导体芯片所产生的热量至大气中的半导体封装件。

背景技术

随着电子产品在功能及处理速度的需求的提升，作为电子产品的 核心元件的半导体芯片即需设有更高密度的电子元件(Electronic Components)及电子电路(Electronic Circuits)。但半导体芯片的集成化密 度(Integrated Density)越高，其在运行时所产生的热量即越大，若不能 有效逸散所产生的热量，则会对半导体芯片造成损害。故遂有在半导 体封装件中加设散热片(Heat Sink或Heat Spreader)的设计发展出来，以 通过散热片逸散出半导体芯片所产生的热量。

具有散热片的半导体封装件已公开于第5,883,430、5,604,978、 6,008,536、6,376,907、6,403,882、6,472,762及6,504,723号等美国专利 中。所述美国专利公开了不同型态的散热片的使用，但以散热片的顶 面外露出封装胶体或直接外露于大气中为佳，从而取得较佳的散热效 果。然而，若散热片仅以顶面外露出封装胶体而未直接粘接至半导体 芯片，而使半导体芯片与散热片间为封装胶体所充填，则会因形成封 装胶体的如环氧树脂(Epoxy Resin)的封装化合物(Mold Compound)的热 传导性甚差，使半导体芯片产生的热量仍无法有效传递至散热片而逸 散至大气中；故也有其他技术提出将散热片通过散热胶粘置于半导体 芯片上，以使半导体芯片所产生的热量能通过热传导性较佳的散热胶 传递至散热片以逸散至大气中，如图8所示。

图8所示的半导体封装件8的散热片80虽是以散热胶81粘结至 半导体芯片82，然而，散热胶81为昂贵的材料，虽能提升散热效率， 但会导致封装成本的大幅提高；且，散热片80、散热胶81及半导体芯 片82的热膨胀系数(Coefficient of Thermal Expansion，CTE)均不同，故 在封装工艺的温度循环(Temperature Cycle)中，往往会因热膨胀系数差 异(CTE Mismatch)所产生的热应力(Thermal Stress)导致散热件80与散 热胶81间的介面及/或散热胶81与半导体芯片82间的介面发现脱层 (Delamination)现象，一旦脱层现象发生，半导体芯片82所产生热量即 无法有效逸散，并也会随之影响制成品的信赖性。此外，将散热片80 通过散热胶81粘置于半导体芯片82上时，由于散热胶81尚未固化 (Cured)，故不易控制该散热片80相对于半导体芯片82或承载该半导 体芯片82的基板83的水平度(Planity)，当散热片80产生倾斜时，会 影响至制成品的外观，且形成用以包覆该散热片80及半导体芯片82 的封装胶体84的封装化合物会溢胶至该散热片80的顶面80a上，而 影响至该散热片80的散热效率。

此外，第5,166,772号美国专利提出一种具有网状金属罩盖的半导 体封装件。如图9所示，该第5,166,772号美国专利所公开的半导体封 装件9是在基板90上接置一网状金属罩盖(Meshed Metallic Lasip)92， 将半导体芯片91收纳其中，再以封装胶体93将该网状金属罩体92及 半导体芯片91完全包覆。该半导体封装件9是通过该网状金属罩体92 的提供，以遮蔽半导体芯片91所产生的电磁干扰(EMI)或由外部装置 所产生的电磁干扰，因该网状金属罩体92是包覆于封装胶体93中， 故存在因加设金属罩而造成体积过大及成本增加的问题。

然而，图9所示的半导体封装件9虽能解决电磁干扰的问题，但 由于该网状金属罩体92是完全为封装胶体93所包覆，且未能与半导 体芯片91连接，故半导体芯片91所产生的热量的传递途径须经过导 热性甚差的封装胶体，将使高集成化的半导体芯片所产生的热量无法 有效逸散出去，从而会致使该半导体芯片91损坏；且网状金属罩体92 完全包覆于封装胶体93中而无任何外露于大气的部分，自当无法有效 地产生散热效果。更何况第6,504,723号美国专利已提出将半导体芯片 完全包覆于金属罩体中，毋须封装胶体的使用，除能解决电磁干扰的 问题，还可提升散热效率，比该第5,166,772号美国专利所公开的装置 更好；但是第6,504,723号美国专利所公开的装置仍存在前述的须使用 昂贵的散热胶及金属罩体的水平度不易控制等问题。