專利名稱：芯片散熱元件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是有關(guān)于一種芯片散熱元件，特別是有關(guān)于應(yīng)用一接觸塊的芯片散熱元件。
背景技術(shù)：
一般于芯片封裝組件內(nèi)的散熱片與芯片表面，會隔著模壓樹脂(EpoxyMolding Compound，EMC)，以利用模壓樹脂保護(hù)各個連接于芯片與基底間的線路，以防止短路。然而，因為模壓樹脂的散熱特性不佳，所以發(fā)熱源所散出的熱并無法通過模壓樹脂的作用而適當(dāng)?shù)匕l(fā)散出去，繼而使芯片封裝組件的可靠度容易縮短。
如圖1(A)所示，傳統(tǒng)的芯片封裝組件結(jié)構(gòu)具有應(yīng)用至一芯片18上的一罩體11。罩體11具有一頂鈑13、側(cè)壁15與底鈑17。頂鈑13彎折延伸連接側(cè)壁15，而側(cè)壁15彎折延伸連接底鈑17。底鈑17接觸且固定于基底19之上。芯片18則與基底19之間電性連接，并利用在基底19之上的適當(dāng)區(qū)域形成模壓樹脂191而保護(hù)罩體11，同時保護(hù)芯片18與基底19之間，用以使兩者電性連接的線路(未圖示)，防止短路的情形發(fā)生。
另外如圖所示，若在封裝過程結(jié)束時，在模壓樹脂191之中存在有氣孔193(void或是air-trap)的包封問題，則易使芯片封裝組件的品質(zhì)大受影響。
在封裝過程中可能產(chǎn)生氣孔193的原因大概有以下幾項1、在封裝的過程中，熔融的模壓樹脂191將室內(nèi)空氣夾帶進(jìn)入罩體11之中，卻無法排出，以致在內(nèi)部形成氣孔193；2、模壓樹脂191本身所含的水汽及揮發(fā)成份，會在封裝時的加熱過程中蒸發(fā)，使其遺留下氣孔193；3、在充填的過程里，由于上下流動阻力的差異，致使因流動而產(chǎn)生”部份領(lǐng)先-部份落后”的現(xiàn)象(lead-lag flow)，致使模壓樹脂191領(lǐng)先部份與落后部份間的空氣為領(lǐng)先部份所包覆、堵塞，而形成氣孔193。
也即如圖1(B)的填充過程所示，當(dāng)模壓樹脂191由孔洞151流入時，會依灌入時間的不同，而產(chǎn)生不同的模流范圍R。當(dāng)模壓樹脂191在一開始進(jìn)入孔洞151，而未接觸到芯片18之前，模流范圍R是為一極平均的分布，而當(dāng)模壓樹脂191接觸到芯片18之后，接觸到芯片18的模壓樹脂191將會開始產(chǎn)生至少兩種不同的流速，而使原本平均分布的模流范圍R開始產(chǎn)生變化，而如模流范圍R’般開始有流速不變的部份以及流速較慢的部份。由于芯片18上方的模壓樹脂191流速較慢，而產(chǎn)生如模流范圍R’般部份凹陷的情形。所以在持續(xù)灌入模壓樹脂191，并使之從部份的孔洞151中流出時，流速較快的模流范圍R’將會超越流速較慢的模流范圍R’，而形成氣孔193。
在模壓樹脂191內(nèi)部所產(chǎn)生氣孔193，會對芯片封裝組件的品質(zhì)及可靠性(reliability)造成相當(dāng)?shù)挠绊?。且在測試或運作過程中，會因溫度的升高，使氣孔193受熱膨脹而使壓力升高。高壓的氣體有時會破壞模壓樹脂191，而使此電子元件的芯片封裝組件產(chǎn)生故障，此即所謂的爆米花現(xiàn)象(popcorn)。此外，氣孔193甚至可能含有水汽，這些水汽內(nèi)所含的游離離子會對芯片18造成腐蝕，降低產(chǎn)品壽命。又因氣孔193的存在也會對整個模壓樹脂191的機(jī)械強(qiáng)度及散熱性質(zhì)造成影響，所以，在進(jìn)行封裝時，須注意到如何去避免及排除造成氣孔193的可能。然而，雖然傳統(tǒng)有以降低模壓樹脂191灌入速度的方法，而減少產(chǎn)生氣孔193的機(jī)率，但卻會影響到整體的充填過程時間。
故如上所述，如何有效地防止因包封問題而產(chǎn)生的氣孔，以及增快芯片封裝組件的散熱效率，已成為一需改進(jìn)的重點。

發(fā)明內(nèi)容鑒于以上所述的現(xiàn)有技術(shù)的缺點，本發(fā)明的一目的是提供一芯片散熱元件，以應(yīng)用至一芯片封裝組件，通過熱傳導(dǎo)效率良好的物質(zhì)，增加芯片封裝組件的整體散熱效率。
本發(fā)明的又一目的為提供一芯片散熱元件，以應(yīng)用至一芯片封裝組件，在增加芯片封裝組件的整體散熱效率的同時，解決包封問題，防止因氣體膨脹而產(chǎn)生的損壞情形。
本發(fā)明的另一目的為提供一芯片散熱元件，以應(yīng)用至一芯片封裝組件，在解決包封問題的同時，維持整體芯片封裝組件的機(jī)械強(qiáng)度，以確保芯片封裝組件的壽命及其可靠度。
本發(fā)明的再一目的為提供一芯片散熱元件，以應(yīng)用至一芯片封裝組件，在增加芯片封裝組件的整體散熱效率的同時，增快封裝過程的速度、減少充填材料的裝填時間。
本發(fā)明的再一目的為提供一芯片散熱元件，以應(yīng)用至一芯片封裝組件，而減少充填材料的用量與成本。
本發(fā)明的再一目的為提供一芯片散熱元件，以應(yīng)用至一芯片封裝組件，可以原本需進(jìn)行回收處理且具有良好熱傳導(dǎo)性質(zhì)的材料作為本發(fā)明中芯片散熱元件的一結(jié)構(gòu)，而增進(jìn)回收材質(zhì)的再應(yīng)用率。
本發(fā)明提供一種芯片散熱元件，其具有一罩體與一接觸塊，罩體具有一頂鈑與側(cè)壁。頂鈑彎折延伸連接側(cè)壁，且頂鈑具有一上表面與一下表面；接觸塊具有一頂面、底面與側(cè)邊，且接觸塊位于罩體中，其頂面固著于罩體的下表面。

下面，參照附圖，對于熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的人員而言，從對本發(fā)明結(jié)構(gòu)的詳細(xì)描述中，本發(fā)明之上述和其他目的、特征和優(yōu)點將顯而易見。
圖1(A)是現(xiàn)有芯片封裝組件的結(jié)構(gòu)；圖1(B)是現(xiàn)有的充填過程示意圖；圖2是本發(fā)明芯片散熱元件的第一實施例；圖3是應(yīng)用本發(fā)明第一實施例的芯片封裝組件；圖4是應(yīng)用本發(fā)明第二實施例的芯片封裝組件；圖5是應(yīng)用本發(fā)明第三實施例的芯片封裝組件；以及圖6是本發(fā)明的充填過程示意圖。
具體實施方式本發(fā)明主要是一芯片散熱元件，將在以下詳述。本發(fā)明實施例是解決現(xiàn)有技術(shù)所述的問題為主，但本發(fā)明所具的專利保護(hù)范圍，并不以下述的圖形與實施例的描述為限，而應(yīng)以所申請的專利范圍與精神為準(zhǔn)。
本發(fā)明的芯片散熱元件第一實施例如圖2所示，其具有一罩體21與一接觸塊31，罩體21具有一頂鈑23、側(cè)壁25與底鈑27。頂鈑23彎折延伸連接側(cè)壁25，而側(cè)壁25彎折延伸連接底鈑27。頂鈑23具有一上表面231與一相對的下表面233，接觸塊31具有一頂面311、底面313與側(cè)邊315。接觸塊31位于罩體21中，具頂面311固著于罩體21的部份的下表面233。
如圖3所示，芯片散熱元件是應(yīng)用于一芯片33之上，通過接觸塊31的底面313接觸并固著于部份的芯片33上，而底鈑27則固著于基底35之上。并以一充填材料291灌入罩體21之中以及基底35之上，以保護(hù)用以電性連接芯片31與基底35間的線路(未圖示)，并防止罩體21受到外力的撞擊或不良影響。
由于接觸塊31的材質(zhì)可為硅芯片、鋁、銅或其他種具有良好熱傳導(dǎo)性質(zhì)的金屬或其他物質(zhì)，所以當(dāng)芯片33開始運作時，芯片33所產(chǎn)生的熱能將直接通過熱傳導(dǎo)性質(zhì)良好的接觸塊31傳導(dǎo)至罩體21之上。然后，再通過罩體21的頂鈑23之上表面231，或是罩體21其他未被遮蓋住的部份將熱能快速地傳導(dǎo)出去。而固著罩體21與接觸塊31，以及接觸塊31與芯片33間的眾多固著方式中的一種，是以一膠狀物，如具有高熱傳導(dǎo)系數(shù)的傳導(dǎo)膠作為其間的接著劑。
以本實施例的結(jié)構(gòu)與現(xiàn)有的結(jié)構(gòu)相比較后，可清楚地了解本發(fā)明的結(jié)構(gòu)所具的散熱效能較現(xiàn)有的結(jié)構(gòu)良好許多。由于現(xiàn)有的結(jié)構(gòu)僅能通過熱傳導(dǎo)效率不佳的模壓樹脂191將芯片18上因操作而產(chǎn)生的大量熱能傳導(dǎo)至散熱效能較好的罩體11，而利用其頂鈑13散熱；所以即使頂鈑13的散熱效能極好，也將因模壓樹樹脂191而降低其散熱效率。故當(dāng)以散熱效率遠(yuǎn)優(yōu)于模壓樹脂191的接觸塊31作為芯片33與罩體21則的傳熱物質(zhì)時，將大大地增快整體芯片封裝組件的散熱效率，繼而確保芯片封裝組件的運作不會因屯積過多的熱能而影響其運作品質(zhì)。而且，又因接觸塊31的材質(zhì)的適用范圍并無太大限制，所以，若接觸塊31的材料，是使用熱傳導(dǎo)性質(zhì)頗為良好且原先需要通過回收才可再加以應(yīng)用的材料(如結(jié)構(gòu)成長得不夠良好的硅芯片)，亦可因?qū)⑵鋺?yīng)用至此接觸塊31的用途上，而通過不需另外進(jìn)行繁雜的回收過程，而相對地增進(jìn)需回收材質(zhì)的再應(yīng)用率。
又如本發(fā)明第二實施例的圖4所示，罩體21的底鈑27具有多個凹陷處271。接觸塊31的底面313接觸并固著于芯片33上，其底面313的面積與芯片33的面積同樣大小，以更全面性地將芯片33的熱能吸收。而且，接觸塊31的頂面311的面積與罩體21的下表面233的面積相同。亦即接觸塊31與芯片33的接觸面積，與接觸塊31與罩體21的接觸面積都較本發(fā)明第一實施例大，如此，將使來自芯片33的熱能更均勻且更快速地由罩體21的頂鈑23散熱出去。
而如本發(fā)明第三實施例的圖5所示，是圖示有多個孔洞251，以供充填材料291(如模壓樹脂或其他有類似功效的材料)灌入罩體21之中。接觸塊31的底面313接觸并固著于芯片33上，其底面313的面積與芯片33的面積同樣大小，以更全面性地將芯片33的熱能吸收，接觸塊31的頂面311的面積與罩體21的下表面233的面積相同，而且，為了更加快其散熱效率，進(jìn)一步使部份側(cè)邊317與側(cè)壁25之間接觸，以更加大接觸塊31與罩體21間的接觸面積，而使來自芯片33的熱能更均勻且更快速地由罩體21的頂鈑23散熱出去。
另外，如圖6所示，當(dāng)充填材料291由孔洞251流入時，會依灌入時間的不同，而產(chǎn)生不同的模流范圍R。當(dāng)充填材料291開始進(jìn)入孔洞251，而未接觸到芯片33與接觸塊31之前，模流范圍R是為一極平均的分布，而當(dāng)充填材料291接觸到芯片33之后，即如現(xiàn)有的結(jié)構(gòu)一般，接觸到芯片33的充填材料291將會因在芯片33上方的流速較慢，而產(chǎn)生如模流范圍R’般部份凹陷的情形。然而，與現(xiàn)有結(jié)構(gòu)不同之處，則是模流范圍R’在本發(fā)明的結(jié)構(gòu)中會遇到接觸塊31；所以如模流范圍R’流速較慢的部份，會因接觸塊31的作用而使模流范圍R恢復(fù)相同的流速，繼而如圖6中所示，持續(xù)灌入充填材料291，直至充填材料291陸續(xù)由各個孔洞251流出，并填滿罩體21的內(nèi)部，才停止灌入充填材料291。另外，接觸塊31的頂面311(未圖示)與底面313(未圖示)可如圖中所示的接觸塊31般皆為圓形，但卻不僅限定于此種形狀，也可為如芯片33般的方形或其他形狀。
通過本發(fā)明接觸塊31的作用，可減少充填材料291的用量，甚至減少充填時間。舉例而言，若現(xiàn)有結(jié)構(gòu)中約需12秒才可完成整體芯片封裝組件的封裝過程，在使用現(xiàn)有解決包封問題的方式處理后(如降低填充速度)，可能使時間增加為1.5倍或更久。也就是說，將本發(fā)明的芯片散熱元件應(yīng)用至芯片封裝組件上時，除了不必花費解決包封問題的時間及其過程與成本外，更可因充填材料291的用量減少，而進(jìn)一步縮短整體過程時間，增進(jìn)過程的效率。且增強(qiáng)整體芯片封裝組件的機(jī)械強(qiáng)度，以確保芯片封裝組件的壽命及其可靠度。而且又可產(chǎn)生良好的散熱效能以及增進(jìn)回收材質(zhì)的再應(yīng)用率。
以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例，并非用以限定本發(fā)明的申請專利范圍；凡其它未脫離本發(fā)明所揭示的精神下所完成的等效改變或修改，均應(yīng)包含在的權(quán)利要求書的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種芯片散熱元件，包含一罩體，具有一頂鈑與一側(cè)壁，該頂鈑彎折延伸連接該側(cè)壁，該頂鈑具有一上表面與一下表面；以及一接觸塊，具有一頂面、一底面與一側(cè)邊，該接觸塊位于該罩體中，且該頂面固著于該罩體的該下表面。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述芯片散熱元件，其特征在于，上述接觸塊的該底面固著于一芯片。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述芯片散熱元件，其特征在于，上述底面的形狀為圓形。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述芯片散熱元件，其特征在于，上述底面的形狀為方形。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述芯片散熱元件，其特征在于，上述頂面的形狀為圓形。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述芯片散熱元件，其特征在于，上述頂面的形狀為方形。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述芯片散熱元件，其特征在于，上述側(cè)邊接觸于該側(cè)壁。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述芯片散熱元件，其特征在于，上述接觸塊的材質(zhì)為金屬。
9.根據(jù)權(quán)利要求13所述芯片散熱元件，其特征在于，上述接觸塊的材質(zhì)為鋁。
10.根據(jù)權(quán)利要求13所述芯片散熱元件，其特征在于，上述接觸塊的材質(zhì)為銅。
全文摘要
一種芯片散熱元件，以應(yīng)用至一芯片上。芯片散熱元件具有一罩體與一接觸塊。罩體具有一頂鈑與側(cè)壁，頂鈑彎折延伸連接側(cè)壁，接觸塊是固著于罩體的頂鈑與芯片之間。
文檔編號H01L23/34GK1622317SQ200310119960
公開日2005年6月1日 申請日期2003年11月26日 優(yōu)先權(quán)日2003年11月26日
發(fā)明者劉渭琪, 林蔚峰, 吳忠儒 申請人:矽統(tǒng)科技股份有限公司