專利名稱：具有散熱片的半導體封裝件的制作方法
技術領域：
本發(fā)明是關于一種半導體封裝件，特別是關于一種具有散熱片的半導體封裝件，能夠提高該半導體封裝件的散熱效率。
背景技術：
覆晶式球柵陣列(Flip Chip Ball Grid Array，FCBGA)半導體封裝件是一種同時具有覆晶及球柵陣列的封裝結構，至少一芯片借多條焊塊(Solder Bumps)電性連接至基板的一表面上，并在該基板的另一表面(通常是與置晶面相對的表面)上植設有多個作為輸入/輸出(Input/Output，I/O)端的焊球(Solder Balls)。為釋放芯片運行過程中產生的熱量，上述半導體封裝件中還設有一散熱片，該散熱片可借膠粘劑(Adhesive)或焊料(Solder)等粘置在基板上，且其面積往往要大于芯片面積，以遮覆并粘接在芯片上，能有效釋放來自芯片的熱量。然而，為使封裝件的操作性能更完善，基板上還增設被動組件(Passive Component)，使基板上用于散熱片的面積減少，散熱片較難固定在基板上，因而可能造成散熱片的脫落，這種情況在使用大型散熱片時更為明顯；再有，利用膠粘劑等粘接散熱片與基板的結構，可能會由于應力的作用而產生散熱片與基板之間的分層(delamination)，導致散熱片的脫落；另外，當粘接有散熱片的基板遭受外力，如震動或碰撞時，也可能產生散熱片脫落的現象。
有鑒于此，目前也采用將散熱片卡接在芯片上或借機械方式將散熱片固定在基板上的做法。前者是美國專利第6,093,961號案所提出的。如圖5所示，在一以覆晶方式接設在基板20上的芯片21上，卡接一散熱片22，該散熱片22連設有多條朝芯片21方向延伸、且具彈性的支腳23，各支腳23的末端230呈鉤狀；當施壓使散熱片22觸及并壓在芯片21的上表面210時，支腳23可借其彈性而略向外擴張，使其鉤狀末端230與芯片21的下表面211邊角部位卡合，使散熱片22固接且定位在芯片21上。在散熱片壓向芯片上時，這種結構容易使芯片因壓力而受損；同時，由于接觸芯片的散熱片與芯片具有不同的熱膨脹系數(Coefficient of Thermal Expansion，CTE)，在遇到高溫或溫度循環(huán)的工序中，熱膨脹系數的差異可能使芯片受熱應力的作用產生裂損(Crack)。
美國專利第5,396,403及5,926,371號案提出的封裝結構是借機械方式使散熱片固定在基板上，其中，在散熱片與基板接觸的部分開設有多條孔洞，且在基板上相對應的部位也鉆設有多條孔洞，使如螺栓等的固定件嵌設在散熱片與基板彼此對應的孔洞中，將散熱片與基板聯接在一起，將散熱片定位在基板上。然而，這種固接散熱片至基板上的方式可能產生諸多問題，其一是基板上需預留部分面積供孔洞開設之用，使基板上難以植滿焊球，因而影響基板上的電路布局性(Routability)；再有，孔洞的開設也增加了基板的制造成本，并增加工序的復雜性；此外，開設有孔洞的基板可能因外界濕氣或污染物侵入孔洞導致封裝成品可靠性降低的問題。
因此，如何解決上述問題，使散熱片能夠定位在基板上但不會造成散熱片脫落、芯片裂損或影響基板上的電路布局性，實為一重要課題。

發(fā)明內容
為克服上述現有技術的缺點，本發(fā)明的目的在于提供一種具有散熱片的半導體封裝件，它是利用夾固件，將設置在基板上的散熱片固定在基板上。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種具有散熱片的半導體封裝件，使散熱片定位在基板上，不會造成芯片的裂損(Crack)。
本發(fā)明的又一目的在于提供一種具有散熱片的半導體封裝件，用來固定基板與散熱片的夾固件不會影響基板上的焊球布設及電路布局性(Routability)。
為達成上述及其它目的，本發(fā)明一種具有散熱片的半導體封裝件包括一基板，具有一上表面及一相對的下表面；至少一芯片，設置在該基板的上表面上并借多條導電組件電性連接至該基板；一散熱片，設置在該基板的上表面上、并遮覆且粘接在該芯片上，該散熱片具有一平坦部及一自該平坦部邊緣朝基板方向延伸的支撐部，使該平坦部被該支撐部支持，架撐在該芯片上方，且該支撐部形成有一凸緣與該基板觸接；多個夾固件，各具有一凹部，使該散熱片的凸緣與基板容置在該凹部中，被該夾固件所夾持，將該散熱片定位在該基板上；以及多個焊球，植設在該基板的下表面上。
上述半導體封裝件的優(yōu)點在于利用多條具有彈性的夾固件夾持住基板與設置在該基板上的散熱片凸緣，使散熱片借該夾固件穩(wěn)固地定位在基板上，其中，基板的邊緣及/或散熱片凸緣邊緣開設有多條凹槽，與對應的夾固件嵌合，使基板與散熱片被夾固件所夾持。再有，基板的凹槽設置在對應相鄰焊球(植設在基板上相對于設有散熱片的表面)間的部位較好，故不會影響焊球或焊球墊在基板上的布設情況，使該開設有凹槽的基板仍能夠植滿焊球。這種將散熱片定位在基板上的方式，能摒除現有將散熱片卡接在芯片上易造成芯片裂損的缺點。此外，利用螺栓等固定件固定基板與散熱片的現有技術，需要預先在基板及散熱片上鉆設孔洞，本發(fā)明封裝結構中的基板及散熱片則不需開設任何孔洞，因而不會影響基板的電路布局性，且開設在基板邊緣凹槽的深度僅能夠容納夾固件的厚度，故對基板的破壞性遠小于在基板上鉆設孔洞所造成的影響。同時，沒有開設孔洞的基板也不會受到外界濕氣或污染物的侵入，不會因此影響封裝成品的可靠性。


圖1是本發(fā)明實施例1的半導體封裝件的剖視圖；圖2A是本發(fā)明半導體封裝件中的基板的仰視圖；圖2B是本發(fā)明半導體封裝件中的散熱片的俯視圖；圖2C是本發(fā)明半導體封裝件中用夾固件夾持基板與散熱片的立體示意圖；圖3是本發(fā)明實施例2的半導體封裝件的剖視圖；圖4是本發(fā)明實施例3的半導體封裝件的剖視圖；以及圖5是一現有具有散熱片的半導體封裝結構的剖視圖。
具體實施例方式
以下即配合圖1、2A-2B、3及圖4詳細說明本發(fā)明的具有散熱片的半導體封裝件的實施過程。
實施例1圖1顯示本發(fā)明實施例1的半導體封裝件。如圖所示，本發(fā)明的半導體封裝件使用一基板10作為芯片承載件(Chip Carrier)，該基板10主要由樹脂材料，如環(huán)氧樹脂(Epoxy resin)、聚酰亞胺(Polyimide)樹脂、BT(Bismaleimide Triazine)樹脂、FR4樹脂等制成。
基板10具有一上表面100及一相對的下表面101，該上表面100上的預定部位形成有多條焊墊(Bond Pads)102，供植設焊塊(SolderBump)12之用，基板10的下表面101上形成有多個焊球墊(BallPads)103，供與焊球(Solder Ball)17接設之用?；?0屬于現有技術，在此不重復說明。
如圖2A所示，基板10邊緣的預定部位開設有多條與其上、下表面100、101相連、且向內凹陷的凹槽(Groove)104，該凹槽104設置的較佳部位是對應相鄰焊球17之間的部位，且其寬度可略小于相鄰焊球間17的距離，凹槽104的深度要略大于用以夾持散熱片15與基板10的夾固件(Clip)16的厚度(詳述見后)，使夾固件16容納在該凹槽104中。
制備至少一芯片11，該芯片11具有一布設有電子組件及電路(未標)的作用表面(Active Surface)110以及一相對的非作用表面(Non-activeSurface)111，其中，芯片11的作用表面110上形成有多條焊墊112，使芯片11的焊墊112對應于基板10的焊墊102。該芯片11的作用表面110是借多條焊塊12接設在基板10的上表面100上，使各焊塊12的兩端分別焊連至對應的焊墊102、112，令芯片11電性連接至基板10。這種利用焊塊使芯片與基板相連接的結構稱為覆晶(Flip-Chip)技術，其一大優(yōu)點在于能夠有效縮短芯片與基板之間的電性連接路徑，確保電性連接品質。
在芯片11與基板10之間可敷設一絕緣性材料13，如樹脂等，以填充相鄰焊塊12間的空隙，使焊塊12被絕緣性材料13包覆，這樣能增加芯片11與基板10之間的焊接力。這種填充芯片與基板之間空隙的方法稱為底部填膠(Underfill)技術，例如它可用現有的點膠(Dispense)方式注入絕緣性材料，借毛細管的作用(Capillarity)使絕緣性材料填滿相鄰焊塊之間的空隙，該底部填膠技術屬于現有技術，在此不重復說明。
再有，可選擇性地在基板10的上表面100上未設置有焊塊12或芯片11的部位接設至少一被動組件(Passive Component)14，例如電容器(Capacitor)等，使整體半導體封裝件的操作性能更為完善。
設置一散熱片15在基板10的上表面100上，借一粘膠18，如導熱膠等，將散熱片粘接在芯片11的非作用表面111上，使芯片10及被動組件14被該散熱片15所遮覆，與外界隔離從而能免受外界水氣及污染物的侵害。散熱片15的作用在于使芯片10運行過程中產生的熱量，能夠通過導熱膠18、經由散熱片15釋放至外界，改善半導體封裝件的散熱功效。該散熱片15具有一平坦部150及一自該平坦部150邊緣朝基板10方向延伸的支撐部151，使平坦部150被支撐部151支持，架撐在芯片11上方，且支撐部151形成有一凸緣152，與基板10的上表面100觸接，該凸緣152的邊緣與基板10的邊緣齊平。如圖2B所示，散熱片15的凸緣152邊緣開設有多條向內凹陷的凹槽153，使散熱片15的凹槽153對應于基板10的凹槽104。
制備多條夾固件16，例如該夾固件16可使用彈簧鋼等具有彈性的材料制成，用以夾持住散熱片15的凸緣152與基板10，使散熱片15定位在基板10的上表面100上。該夾固件16具有一凹部160，使其呈C字型或U字型(但不以此為限)，夾固件16的凹部160空間足以同時容納散熱片15與基板10的厚度，使該凹部160與對應的散熱片15凹槽153及基板10凹槽104嵌合，能夾持住散熱片15與基板10(如圖1及圖2C所示)。因此，散熱片15能夠借夾固件16的夾持作用，穩(wěn)固地定位在基板10上，其中，散熱片15的凹槽153與基板10的凹槽104的深度略大于夾固件16的厚度為好，例如可以是0.3至0.4mm(不以此為限)，這樣與散熱片15及基板10嵌設的夾固件16不會突出于散熱片15的邊緣或基板10的邊緣外，就不會影響整體半導體封裝件的面積尺寸。
植設多個焊球17在基板10下表面101上的焊球墊103，該焊球17作為半導體封裝件的輸入/輸出端(Input/Output，I/O)端，與外界裝置如印刷電路板(Printed Circuit Board，未標)電性連接，使芯片11能夠通過焊球17電性連接至該印刷電路板；如此即完成本發(fā)明的半導體封裝件。
實施例2圖3顯示本發(fā)明實施例2的半導體封裝件。該實施例的半導體封裝件結構上大致與實施例1相同，不同之處在于散熱片15的凸緣152邊緣未設有凹槽，使散熱片15的凸緣152邊緣范圍略小于基板10的邊緣范圍，例如散熱片15的凸緣152邊緣與基板10的凹槽104內端齊平，使夾固件16嵌設在基板10的凹槽104中，從而夾持住散熱片15與基板10。
實施例3圖4顯示本發(fā)明實施例3的半導體封裝件。該實施例的半導體封裝件結構上大致與實施例1相同，不同之處在于散熱片15的凸緣152借一粘膠19與基板10的上表面100粘接，使散熱片15更能穩(wěn)固地定位在基板10上。
上述半導體封裝結構的優(yōu)點在于利用多條具有彈性的夾固件，夾持住基板與設置在該基板上的散熱片的凸緣，使散熱片借助該夾固件穩(wěn)固地定位在基板上。其中，基板的邊緣及/或散熱片的凸緣邊緣開設有多條凹槽，與對應的夾固件嵌合，使基板與散熱片被夾固件夾持。再有，基板的凹槽設置在對應相鄰焊球(植設在基板上相對于設有散熱片的表面)間的部位較好，故不會影響焊球或焊球墊在基板上的布設情況，使該開設有凹槽的基板仍能夠植滿焊球。這種在基板上固定散熱片的方式，能摒除現有散熱片卡接在芯片上易造成芯片裂損的缺點。此外，利用螺栓等固定件固定基板與散熱片的現有技術，需要預先在基板及散熱片上鉆設孔洞，本發(fā)明封裝結構中的基板及散熱片則不需開設任何孔洞，因而不會影響基板的電路布局性，且開設在基板邊緣凹槽的深度僅能夠容納夾固件的厚度，故對基板的破壞性遠小于在基板上鉆設孔洞所造成的影響。同時，沒有開設孔洞的基板也不會受到外界濕氣或污染物的侵入，不會因此影響封裝成品的可靠性。
權利要求
1.一種具有散熱片的半導體封裝件，其特征在于，該半導體封裝件包括一基板，具有一上表面及一相對的下表面；至少一芯片，設置在該基板的上表面上、并借多條導電組件電性連接至該基板；一散熱片，設置在該基板的上表面上、并遮覆且粘接在該芯片上，該散熱片具有一平坦部及一自該平坦部邊緣朝基板方向延伸的支撐部，使該平坦部被該支撐部支持，架撐在該芯片上方，且該支撐部形成有一凸緣與該基板觸接；多個夾固件，各具有一凹部，使該散熱片的凸緣與基板容置在該凹部中，被該夾固件所夾持，以此將該散熱片定位在該基板上；以及多個焊球，植設在該基板的下表面上。
2.如權利要求1所述的半導體封裝件，其特征在于，該半導體封裝件還包括至少一被動組件，接設在該基板的上表面上未設置有芯片的部位、且被該散熱片所遮覆。
3.如權利要求1所述的半導體封裝件，其特征在于，該基板的邊緣開設有多條貫穿基板上、下表面的凹槽。
4.如權利要求3所述的半導體封裝件，其特征在于，該凹槽是設置在對應相鄰焊球間的部位。
5.如權利要求4所述的半導體封裝件，其特征在于，該凹槽的寬度略小于相鄰焊球間的距離。
6.如權利要求3所述的半導體封裝件，其特征在于，該凹槽的深度略大于該夾固件的厚度。
7.如權利要求1所述的半導體封裝件，其特征在于，該散熱片的凸緣邊緣開設有多條凹槽，該凹槽位于對應該基板凹槽的部位，使該夾固件嵌設在該散熱片的凹槽及基板的凹槽中，夾持住該散熱片與基板。
8.如權利要求7所述的半導體封裝件，其特征在于，該散熱片的凸緣邊緣與該基板的邊緣齊平。
9.如權利要求7所述的半導體封裝件，其特征在于，該散熱片的凸緣邊緣范圍略小于該基板的邊緣范圍，使該夾固件嵌設在該基板的凹槽中，夾持住該散熱片與基板。
10.如權利要求9所述的半導體封裝件，其特征在于，該散熱片的凸緣邊緣與該基板的凹槽內端齊平。
11.如權利要求1所述的半導體封裝件，其特征在于，該夾固件是用具有彈性的彈簧鋼制成。
12.如權利要求1所述的半導體封裝件，其特征在于，該夾固件的厚度是0.3至0.4mm。
13.如權利要求1所述的半導體封裝件，其特征在于，該散熱片是借一粘膠粘置在該基板上。
全文摘要
一種具有散熱片的半導體封裝件，是在一基板上接設至少一芯片及一遮覆住該芯片的散熱片，該散熱片具有一凸緣與基板觸接，并借多個夾固件，夾持住散熱片的凸緣與基板，各夾固件具有一凹部，使散熱片的凸緣與基板容置在該凹部中，被夾固件所夾持，能將散熱片定位在基板上。該用以夾持基板與散熱片的夾固件是設置在基板的邊緣部位，因而不會影響基板上的電路布局性。同時，散熱片是定位在基板上，故不會造成散熱片的脫落，同時也不會造成芯片的裂損。
文檔編號H01L23/34GK1532922SQ0312132
公開日2004年9月29日 申請日期2003年3月26日 優(yōu)先權日2003年3月26日
發(fā)明者林長甫, 普翰屏, 蕭承旭, 黃建屏 申請人:矽品精密工業(yè)股份有限公司