專利名稱：半導(dǎo)體封裝結(jié)構(gòu)及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是有關(guān)于一種半導(dǎo)體封裝結(jié)構(gòu)及其制造方法，且特別是有關(guān)于一種具有散熱片的半導(dǎo)體封裝結(jié)構(gòu)及其制造方法。
背景技術(shù)：
近年來(lái)電子裝置蓬勃的應(yīng)用于日常生活中，業(yè)界無(wú)不致力發(fā)展微型且多功能的電 子產(chǎn)品，以符合市場(chǎng)需求。晶圓級(jí)封裝件(Wafer Level Package, WLP)目前電子產(chǎn)品的半 導(dǎo)體組件常用的封裝結(jié)構(gòu)。隨著產(chǎn)品應(yīng)用的尺寸越來(lái)越小、功能越趨繁多，為了使芯片的工作效能發(fā)揮極致， 對(duì)于芯片在運(yùn)作過(guò)程中所產(chǎn)生的熱能，必須提供有效的散熱途徑，以保護(hù)其內(nèi)部線路，防止 芯片因過(guò)熱而影響其運(yùn)作效能或受損等問(wèn)題的發(fā)生。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明有關(guān)于一種半導(dǎo)體封裝結(jié)構(gòu)及其制造方法，直接利用封膠層的固化工藝將 散熱片固定于芯片上。根據(jù)本發(fā)明的一方面，提出一種半導(dǎo)體封裝結(jié)構(gòu)，包括一芯片、一散熱片 (heatspeader)、一封膠層(molding compound)、一重新布線層、以及數(shù)個(gè)焊球。封膠層包 覆芯片且固定散熱片于芯片上。芯片具有一主動(dòng)表面，重新布線層設(shè)置于芯片的主動(dòng)表面。 數(shù)個(gè)焊球設(shè)置于重新布線層上。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提出一種半導(dǎo)體封裝結(jié)構(gòu)的制造方法，包括下列步驟提 供具有一黏貼層的一載具(carrier)；配置數(shù)個(gè)芯片于黏貼層上；置放一封膠材料于黏貼 層上，使得封膠材料包覆數(shù)個(gè)芯片；置放一散熱片于數(shù)個(gè)芯片上；固化封膠材料為一封膠 層，以使封膠層固定散熱片于芯片上；移除載具及黏貼層，以暴露出數(shù)個(gè)芯片的主動(dòng)表面； 形成一重新布線層(redistribution layer, RDL)于數(shù)個(gè)芯片的主動(dòng)表面；配置數(shù)個(gè)焊球 于重新布線層上；以及依據(jù)數(shù)個(gè)芯片的位置，切割重新布線層、封膠層及散熱片，以形成數(shù) 個(gè)封裝件。為讓本發(fā)明的上述內(nèi)容能更明顯易懂，下文特舉一較佳實(shí)施例，并配合附圖，作詳 細(xì)說(shuō)明如下


圖IA繪示依照本發(fā)明一第一實(shí)施例的一半導(dǎo)體封裝結(jié)構(gòu)的示意圖。圖IB繪示依照本發(fā)明一第二實(shí)施例的一半導(dǎo)體封裝結(jié)構(gòu)的示意圖。圖2A 2L繪示依照本發(fā)明第一實(shí)施例的半導(dǎo)體封裝結(jié)構(gòu)的制造方法的示意圖。圖3A 3K繪示依照本發(fā)明第二實(shí)施例的半導(dǎo)體封裝結(jié)構(gòu)的制造方法的示意圖。主要組件符號(hào)說(shuō)明200、300:載具
205、305 黏貼層210、310:芯片210a、310a 主動(dòng)表面210b、3 IOb:背面220、320 封膠層220m、320m 封膠材料220f 已固化的封膠材料230、330:散熱片230a、330a 散熱面230b,330b 接合面240、340 重新布線層250、350 焊球260,360 焊墊270 研磨設(shè)備280,380 切割治具320a 第一封膠層320b 第二封膠層
具體實(shí)施例方式第一實(shí)施例請(qǐng)參照?qǐng)D1A，其繪示依照本發(fā)明一第一實(shí)施例的一半導(dǎo)體封裝結(jié)構(gòu)的示意圖。圖 IA的半導(dǎo)體封裝結(jié)構(gòu)包括一芯片210、一散熱片(heatSpeader)230、一封膠層(molding compound) 220、一重新布線層240、數(shù)個(gè)焊球250以及數(shù)個(gè)焊墊260。封膠層220包覆芯片 210且固定散熱片230于芯片210上。芯片210具有一主動(dòng)表面210a及一背面210b，重新 布線層240設(shè)置于芯片210的主動(dòng)表面210a，而散熱片230固定于芯片210的背面210b。 數(shù)個(gè)焊球250設(shè)置于重新布線層240上。數(shù)個(gè)焊墊260設(shè)置于芯片210的主動(dòng)表面210a。散熱片230具有一散熱面230a及一接合面230b，接合面230b與散熱面230a相 對(duì)。如圖IA所示，接合面230b為一粗糙表面，以增加接合面230b與封膠層220間的附著 力，使散熱片230、封膠層220及芯片210緊密接合。散熱片230的接合面230b面向芯片 210的背面210b，且接合面230b的面積大于背面210b的面積。在本實(shí)施例中，散熱片230 的散熱面230a外露于空氣中，一方面可提高散熱的效能，另一方面亦有助于后續(xù)的油墨印 刷或涂布(coating)工藝。圖2A 2L繪示依照本發(fā)明第一實(shí)施例的半導(dǎo)體封裝結(jié)構(gòu)的制造方法的示意圖。 首先，在圖2A中，提供具有一黏貼層205的一載具(Carrier)200。黏貼層205的兩表面皆 具有黏性，其中一表面黏貼于載具200。接著，于圖2B中，將數(shù)個(gè)芯片210配置于黏貼層205上。由于黏貼層205的另一 表面亦具有黏性，數(shù)個(gè)芯片210直接貼附于黏貼層205的另一表面。如圖2C所示，置放一封膠材料220m于黏貼層205上，使得封膠材料220m包覆數(shù) 個(gè)芯片210。此置放封膠材料220m的步驟較佳地以點(diǎn)膠方式進(jìn)行。
圖2C及圖2D繪示將散熱片230固定于封裝結(jié)構(gòu)中的具體作法，主要置放一散熱片230于數(shù)個(gè)芯片210上，并固化封膠材料220m為一封膠層，以使封膠層220固定散熱片 230于芯片210上。此固化工藝可分為第一固化階段及第二固化階段。第一固化階段先對(duì)封膠材料200進(jìn)行初步加熱，以使封膠材料220m呈現(xiàn)半固化狀 態(tài)。當(dāng)加熱封膠材料220m至半固化時(shí)，再將散熱片230置放于數(shù)個(gè)芯片210上。在此置放 散熱片230的步驟中，本方法更包括提供一模具235，且對(duì)準(zhǔn)模具235與載具200，使得模 具235覆蓋封膠材料200m及散熱片230。同時(shí)，下壓模具235，以使散熱片230的接合面 230b布滿封膠材料200m，且部分封膠材料200m回填至散熱片230的散熱面230a。而后進(jìn) 行脫膜，以使模具235脫離。第二固化階段繼續(xù)加熱封膠材料220m，以完全固化封膠材料220m為封膠層220。 封膠材料220m—旦固化形成了封膠層，便可將散熱片230穩(wěn)固地固定于芯片210上。如圖 2E所示，封膠層220位于散熱片230的接合面230b的下方，而散熱片的散熱面230a所殘留 的已固化的封膠材料220f則工藝中回填至散熱面230a的封膠材料220m。接著，在圖2F中，本實(shí)施例的制造方法更包括利用研磨設(shè)備270研磨殘留于散熱 面230a的封膠材料220f。經(jīng)過(guò)研磨工藝之后，散熱面230a得以外露于空氣中，如圖2G所 示。而后，依序移除載具200及黏貼層205，以暴露出數(shù)個(gè)芯片210的主動(dòng)表面210a，如圖 2H所示。再者，于圖21中，將整個(gè)結(jié)構(gòu)上下翻轉(zhuǎn)，以利于圖2J形成一重新布線層240于數(shù) 個(gè)芯片210的主動(dòng)表面210a。接著，在圖2K中，配置數(shù)個(gè)焊球250于重新布線層240上。最后，在圖2L中，依據(jù)數(shù)個(gè)芯片210的位置，以切割治具280切割重新布線層240、 封膠層220及散熱片230，以形成數(shù)個(gè)封裝件Pl。第二實(shí)施例本實(shí)施例相較于第一實(shí)施例，主要差異在于封膠體與散熱片間的空間關(guān)及省略研 磨工藝。請(qǐng)參照?qǐng)D1B，其繪示依照本發(fā)明一第二實(shí)施例的一半導(dǎo)體封裝結(jié)構(gòu)的示意圖。圖 IB的半導(dǎo)體封裝結(jié)構(gòu)包括一芯片310、一散熱片330、一封膠層320、一重新布線層340、數(shù) 個(gè)焊球350以及數(shù)個(gè)焊墊360。封膠層320包覆芯片310且固定散熱片330于芯片310上。 封膠層320包括第一封膠層320a及第二封膠層320b，分別位于散熱片330的接合面330b 及散熱面330a。芯片310具有一主動(dòng)表面310a及一背面310b，重新布線層340設(shè)置于芯 片310的主動(dòng)表面310a，而散熱片330固定于芯片310的背面310b。數(shù)個(gè)焊球350設(shè)置于 重新布線層340上。數(shù)個(gè)焊墊360設(shè)置于芯片310的主動(dòng)表面310a。散熱片330具有一散熱面330a及一接合面330b，接合面330b與散熱面330a相 對(duì)。如圖IB所示，接合面330b為一粗糙表面，以增加接合面330b與第一封膠層320a間的 附著力，使散熱片330、第一封膠層320a及芯片310緊密接合。此外，散熱片330的散熱面 330a亦同樣可為一粗糙表面，以增加散熱面330a與第二封膠層320b間的附著力，使散熱片 330及第二封膠層320b緊密接合。散熱片330的接合面330b面向芯片310的背面310b， 且接合面330b的面積大于背面310b的面積。相較于第一實(shí)施例，本實(shí)施例的散熱片330 的散熱面330a尚覆蓋一第二封膠層320b，不但可增加封膠層320固定散熱片330的力量， 更可省略后續(xù)的油墨印刷或涂布(coating)工藝，而直接用激對(duì)第二封膠層320b進(jìn)行切刻工藝。圖3A 3L繪示依照本發(fā)明第一實(shí)施例的半導(dǎo)體封裝結(jié)構(gòu)的制造方法的示意圖。 首先，在圖3A中，提供具有一黏貼層305的一載具300。黏貼層305的兩表面皆具有黏性， 其中一表面黏貼于載具300。接著，于圖3B中，將數(shù)個(gè)芯片310配置于黏貼層305上。由于黏貼層305的另一 表面亦具有黏性，數(shù)個(gè)芯片310直接貼附于黏貼層305的另一表面。如圖3C所示，置放一封膠材料320m于黏貼層305上，使得封膠材料320m包覆數(shù) 個(gè)芯片310。此置放封膠材料320m的步驟較佳地以點(diǎn)膠方式進(jìn)行。圖3C及3D繪示將散熱片330固定于封裝結(jié)構(gòu)中的具體作法，主要置放一散熱片 330于數(shù)個(gè)芯片310上，并固化封膠材料320m為一封膠層，以使封膠層320固定散熱片330 于芯片310上。此固化工藝可分為第一固化階段及第二固化階段。第一固化階段先對(duì)封膠材料300進(jìn)行初步加熱，以使封膠材料320m呈現(xiàn)半固化狀 態(tài)。當(dāng)加熱封膠材料320m至半固化時(shí)，再將散熱片330置放于數(shù)個(gè)芯片310上。在此置放 散熱片330的步驟中，本方法更包括提供一模具335，且對(duì)準(zhǔn)模具335與載具300，使得模 具335覆蓋封膠材料300m及散熱片330。同時(shí)，下壓模具335，以使散熱片330的接合面 330b布滿封膠材料300m，且部分封膠材料300m回填至散熱片330的散熱面330a。而后進(jìn) 行脫膜，以使模具335脫離。第二固化階段繼續(xù)加熱封膠材料320m，以完全固化封膠材料320m為封膠層320。 封膠材料320m —旦固化形成了封膠層320，便可將散熱片330穩(wěn)固地固定于芯片310上。 如圖3E所示，封膠層320包括位于散熱片330的接合面330b下方的第一封膠層320a，以及 位于散熱片的散熱面330a上的第二封膠層320b。第二封膠層320b由工藝中回填至散熱面 330a的封膠材料320m所形成。相較于第一實(shí)施例，本實(shí)施例保留于工藝中回填至散熱面330a的封膠材料320m 所形成的第二封膠層320b，而省略研磨工藝。因此，散熱片330的散熱面330a及接合面 330b皆覆蓋有已固化的封膠材料，而能增加固定散熱片330的力量。而后，依序于圖3E移除載具300且于圖3F移除黏貼層305，以暴露出數(shù)個(gè)芯片310 的主動(dòng)表面310a，如圖3G所示。再者，于圖3H中，將整個(gè)結(jié)構(gòu)上下翻轉(zhuǎn)，以利于圖31形成一重新布線層340于數(shù) 個(gè)芯片310的主動(dòng)表面310a。接著，在圖3J中，配置數(shù)個(gè)焊球350于重新布線層340上。最后，在圖3K中，依據(jù)數(shù)個(gè)芯片310的位置，以切割治具380切割重新布線層340、第一封膠層320a、散熱片330及第二封膠層320b，以形成數(shù)個(gè)封裝件P2。本發(fā)明上述實(shí)施例所揭露的半導(dǎo)體封裝結(jié)構(gòu)及其制造方法，直接利用封膠層的固 化工藝將散熱片固定于芯片上，使得散熱片與芯片之間不需另以散熱膠黏合，可減少一道 黏合工藝，降低制造成本。再者，散熱片所具有的粗糙表面可增加該表面與該封膠層間的附 著力，有助于后續(xù)的切割工藝。此外，直接以封膠層來(lái)固定散熱片的作法，亦可因減少散熱 膠的厚度而使整個(gè)封裝件具有較薄的厚度，能提高產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力。綜上所述，雖然本發(fā)明已以一較佳實(shí)施例揭露如上，然其并非用以限定本發(fā)明。本 發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域中具有通常知識(shí)者，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(dòng)與潤(rùn)飾。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍當(dāng)視后附的權(quán)利要求書(shū)所界定者為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
一種半導(dǎo)體封裝結(jié)構(gòu)，包括一芯片，具有一主動(dòng)表面；一散熱片(heatspeader)；一封膠層(molding compound)，包覆該芯片且固定該散熱片于該芯片上；一重新布線層(redistribution layer，RDL)，設(shè)置于該芯片的該主動(dòng)表面；以及數(shù)個(gè)焊球，設(shè)置于該重新布線層上。
2.如權(quán)利要求1所述的封裝結(jié)構(gòu)，其中該散熱片具有一散熱面及一接合面，該接合面 與該散熱面相對(duì)，其中該接合面為一粗糙表面，以使該散熱片、該封膠層及該芯片緊密接合。
3.如權(quán)利要求2所述的封裝結(jié)構(gòu)，其中該散熱片的該散熱面外露于空氣中。
4.如權(quán)利要求2所述的封裝結(jié)構(gòu)，其中該封膠層包括一第一封膠層及一第二封膠層， 分別位于該散熱片的該接合面及該散熱面。
5.如權(quán)利要求4所述的封裝結(jié)構(gòu)，其中該散熱面及該接合面皆為粗糙表面，以使該第 二封膠層、該散熱片、該第一封膠層及該芯片依序緊密接合。
6.如權(quán)利要求1所述的封裝結(jié)構(gòu)，其中該散熱片固定于該芯片的一背面。
7.如權(quán)利要求6所述的封裝結(jié)構(gòu)，其中該散熱片的一接合面面向該芯片的該背面，且 該接合面的面積大于該背面的面積。
8.一種半導(dǎo)體封裝結(jié)構(gòu)的制造方法，包括下列步驟 提供具有一黏貼層的一載具(carrier)；配置數(shù)個(gè)芯片于該黏貼層上；置放一封膠材料于該黏貼層上，使得該封膠材料包覆該些芯片； 置放一散熱片于該些芯片上；固化該封膠材料為一封膠層，以使該封膠層固定該散熱片于該芯片上； 移除該載具及該黏貼層，以暴露出該些芯片的主動(dòng)表面； 形成一重新布線層于該些芯片的主動(dòng)表面； 配置數(shù)個(gè)焊球于該重新布線層上；以及依據(jù)該些芯片的位置，切割該重新布線層、該封膠層及該散熱片，以形成數(shù)個(gè)封裝件。
9.如權(quán)利要求8所述的制造方法，其中該固化步驟包括 加熱該封膠材料，以半固化該封膠材料；以及繼續(xù)加熱該封膠材料，以完全固化該封膠材料為該封膠層。
10.如權(quán)利要求9所述的制造方法，其中當(dāng)加熱該封膠材料至半固化時(shí)，將該散熱片置 放于該些芯片上。
11.如權(quán)利要求9所述的制造方法，其中當(dāng)加熱該封膠材料至完全固化為該封膠層時(shí)， 該封膠層將該散熱片穩(wěn)固地固定于該芯片上。
12.如權(quán)利要求8所述的制造方法，其中在置放該散熱片的步驟中，該方法更包括 提供一模具；對(duì)準(zhǔn)該模具與該載具，使得該模具覆蓋該封膠材料及該散熱片； 下壓該模具，以使該散熱片的一接合面布滿該封膠材料，且該封膠材料回填至該散熱 片的一散熱面；以及進(jìn)行脫膜以使該模具脫離。
13.如權(quán)利要求12所述的制造方法，其中該方法更包括 研磨殘留于該散熱面的該封膠材料，以使該散熱面外露于空氣中。
全文摘要
一種半導(dǎo)體封裝結(jié)構(gòu)的制造方法，包括下列步驟提供具有一黏貼層的一載具；配置數(shù)個(gè)芯片于黏貼層上；置放一封膠材料于黏貼層上，使得封膠材料包覆數(shù)個(gè)芯片；置放一散熱片于數(shù)個(gè)芯片上；固化封膠材料為一封膠層，以使封膠層固定散熱片于芯片上；移除載具及黏貼層，以暴露出數(shù)個(gè)芯片的主動(dòng)表面；形成一重新布線層于數(shù)個(gè)芯片的主動(dòng)表面；配置數(shù)個(gè)焊球于重新布線層上；以及依據(jù)數(shù)個(gè)芯片的位置，切割重新布線層、封膠層及散熱片，以形成數(shù)個(gè)封裝件。
文檔編號(hào)H01L21/50GK101826491SQ20091012850
公開(kāi)日2010年9月8日 申請(qǐng)日期2009年3月6日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月6日
發(fā)明者鄭智元, 黃敏龍 申請(qǐng)人:日月光半導(dǎo)體制造股份有限公司