[發(fā)明專利]半導(dǎo)體芯片組體

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200910311907.9
• 申請(qǐng)日: 2009-12-21
• 公開（公告）號(hào): CN102104102A
• 公開（公告）日: 2011-06-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 林文強(qiáng);王家忠
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 鈺橋半導(dǎo)體股份有限公司
• 主分類號(hào): H01L33/48
• 分類號(hào): H01L33/48;H01L33/62;H01L33/64
• 代理公司: 長(zhǎng)沙正奇專利事務(wù)所有限責(zé)任公司 43113
• 代理人: 何為

技術(shù)領(lǐng)域：

本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體芯片組體，尤指涉及一種適用于高功率半導(dǎo)體組件，特別指由半導(dǎo)體組件、基板、黏著層及散熱座組成的半導(dǎo)體芯片組體及其制造方法。

背景技術(shù)：

諸如經(jīng)封裝與未經(jīng)封裝的半導(dǎo)體芯片等半導(dǎo)體組件可提供高電壓、高頻率及高效能的應(yīng)用；該些應(yīng)用為執(zhí)行特定功能，故所需消耗的功率甚高，然而功率愈高則半導(dǎo)體組件產(chǎn)熱愈多。此外，在封裝密度提高及尺寸縮減后，可供散熱的表面積亦縮小，更導(dǎo)致產(chǎn)熱加劇。

半導(dǎo)體組件在高溫操作下易產(chǎn)生效能衰退及使用壽命縮短等問題，甚至可能立即故障。高熱不僅影響芯片效能，亦可能因熱膨脹不匹配而對(duì)芯片及其周遭組件產(chǎn)生熱應(yīng)力作用。因此，必須使芯片迅速有效散熱方能確保其操作的效率與可靠度。一條高導(dǎo)熱性路徑通常是將熱能傳導(dǎo)并發(fā)散至表面積較芯片或芯片所在的晶粒座更大的區(qū)域。

發(fā)光二極管(LightEmittingDiode，LED)近來已普遍成為白熾光源、熒光光源及鹵素光源的替代光源。LED可為醫(yī)療、軍事、招牌、訊號(hào)、航空、航海、車輛、可攜式設(shè)備、商用及住家照明等應(yīng)用領(lǐng)域提供高能源效率及低成本的長(zhǎng)時(shí)間照明。例如，LED可為燈具、手電筒、車頭燈、探照燈、交通號(hào)志燈及顯示器等設(shè)備提供光源。

LED中的高功率芯片在提供高亮度輸出的同時(shí)亦產(chǎn)生大量熱能。然而，在高溫操作下，LED會(huì)發(fā)生色偏、亮度降低、使用壽命縮短及立即故障等問題。此外，LED在散熱方面有其限制，進(jìn)而影響其光輸出與可靠度。因此，LED格外突顯出市場(chǎng)對(duì)于具有良好散熱效果的高功率芯片的需求。

LED封裝體通常包含一LED芯片、一基座、一電接點(diǎn)及一熱接點(diǎn)。其中該基座熱連結(jié)至該LED芯片并用以支撐該LED芯片；該電接點(diǎn)則電性連結(jié)至該LED芯片的陽(yáng)極與陰極；以及該熱接點(diǎn)經(jīng)由該基座熱連結(jié)至該LED芯片，其下方載具可充分散熱以預(yù)防該LED芯片過熱。

業(yè)界積極以各種設(shè)計(jì)及制造技術(shù)投入高功率芯片封裝體與導(dǎo)熱板的研發(fā)，以期在此極度成本競(jìng)爭(zhēng)的環(huán)境中滿足效能需求。

塑料球柵數(shù)組(PlasticBallGridArray，PBGA)封裝是將一芯片與一層壓基板包裹于一塑料外殼中，然后再以錫球黏附于一印刷電路板(PrintedCircuitBoard，PCB)之上。其中該層壓基板包含通常由玻璃纖維構(gòu)成的介電層，且該芯片產(chǎn)生的熱能可經(jīng)由此塑料及介電層傳至錫球，進(jìn)而傳至該印刷電路板。然而，由于塑料與介電層的導(dǎo)熱性低，因此PBGA的散熱效果不佳。

方形扁平無(wú)引腳(QuadFlatNo-lead，QFN)封裝是將芯片設(shè)置在一焊接于印刷電路板的銅質(zhì)晶粒座上。該芯片產(chǎn)生的熱能可經(jīng)由此晶粒座傳至該印刷電路板。然而，由于其引腳框架式中介層的路由能力有限，使得QFN封裝無(wú)法適用于高輸入/輸出(I/O)芯片或被動(dòng)組件。

導(dǎo)熱板為半導(dǎo)體組件提供電性路由、熱管理與機(jī)械性支撐等功能。導(dǎo)熱板通常包含一用于訊號(hào)路由的基板、一提供熱去除功能的散熱座或散熱裝置、一可供電性連結(jié)至半導(dǎo)體組件的焊墊，以及一可供電性連結(jié)至下一層組體的端子。其中該基板可為一具有單層或多層路由電路系統(tǒng)及一層或多層介電層的層壓結(jié)構(gòu)；該散熱座可為一金屬基座、金屬塊或埋設(shè)金屬層。

導(dǎo)熱板接合下一層組體。例如，下一層組體可為一具有印刷電路板及散熱裝置的燈座。在此范例中，一LED封裝體安設(shè)于導(dǎo)熱板上，該導(dǎo)熱板則安設(shè)于散熱裝置上，導(dǎo)熱板/散熱裝置次組體與印刷電路板又安設(shè)于燈座中。其中，該導(dǎo)熱板經(jīng)由導(dǎo)線電性連結(jié)至該印刷電路板。藉此，該基板可將電訊號(hào)自該印刷電路板導(dǎo)向該LED封裝體，而該散熱座則將該LED封裝體的熱能發(fā)散并傳遞至該散熱裝置。因此，該導(dǎo)熱板可為L(zhǎng)ED芯片提供重要的熱路徑。

授予Juskey等人的第6,507,102號(hào)美國(guó)專利揭示一種組體，其中一由玻璃纖維與固化的熱固性樹脂所構(gòu)成的復(fù)合基板包含一中央開口，并具有一類似該中央開口正方或長(zhǎng)方形狀的散熱塊黏附于該中央開口側(cè)壁因而與該基板結(jié)合，且于該基板的頂部及底部分別黏附有上、下導(dǎo)電層，并透過貫穿該基板的電鍍導(dǎo)孔互為電性連結(jié)。再者，另有一芯片設(shè)置于該散熱塊上并打線接合至上導(dǎo)電層，且具有一封裝材料模設(shè)成形于該芯片上，而下導(dǎo)電層則設(shè)有錫球。