半導(dǎo)體封裝件及其制法
【專利摘要】一種半導(dǎo)體封裝件及其制法，該半導(dǎo)體封裝件包括：基板；半導(dǎo)體組件，該半導(dǎo)體組件具有相對的作用面及非作用面，該半導(dǎo)體組件以其作用面結(jié)合于該基板上，且該非作用面為粗糙化表面；導(dǎo)熱層，其直接接觸結(jié)合于該非作用面上；以及散熱件，其設(shè)于該導(dǎo)熱層上。通過將該半導(dǎo)體組件的非作用面設(shè)為粗糙化表面，以增加其與該導(dǎo)熱層間的結(jié)合力，因而不僅能省略覆金工藝，且能省略使用助焊劑，所以能降低于該導(dǎo)熱層中發(fā)生空洞的情況。
【專利說明】半導(dǎo)體封裝件及其制法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體封裝件，尤其是指一種能簡化工藝及提高產(chǎn)品成品率的半導(dǎo)體封裝件及其制法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著半導(dǎo)體工藝技術(shù)的進步，芯片中的電子組件越來越多，且芯片線路密度提升，使芯片產(chǎn)生的熱能也相對增加，造成產(chǎn)品可靠性問題。因此，為了迅速將熱能散逸至大氣中，通常在半導(dǎo)體封裝件中配置金屬散熱片，且傳統(tǒng)散熱片通過散熱膠結(jié)合至芯片背面，但目前所用的散熱膠的散熱速度無法滿足需求，因而發(fā)展出導(dǎo)熱接口材(Thermal InterfaceMaterial, TIM)工藝。
[0003] 現(xiàn)有--Μ層為低溫熔融的熱傳導(dǎo)材料(如焊錫材料)并設(shè)于芯片背面與散熱片之間，而為了提升TM層與芯片背面的接著強度，必須在芯片背面上覆金(即Coating Gold OnChip Back)，且需使用助焊劑(flux)，以利于該--Μ層接著于該金層上。
[0004]如圖1A及圖1B所示，現(xiàn)有半導(dǎo)體封裝件I包含一半導(dǎo)體組件11，其作用面Ila以覆晶接合方式設(shè)置于一基板10上，且一金層110形成于該半導(dǎo)體組件11的非作用面Ilb上，而一散熱件13通過一焊錫層12a與助焊劑(flux) 12b經(jīng)回焊工藝結(jié)合于該金層110上，其中，該焊錫層12a與助焊劑12b作為--Μ層12。
[0005]在圖1B中，為了便于說明，將該焊錫層12a與助焊劑12b分為兩層，但實際上，該焊錫層12a與助焊劑12b應(yīng)混為一層。
[0006]在工作時，該半導(dǎo)體組件11所產(chǎn)生的熱能通過該非作用面lib、金層110、--Μ層12傳導(dǎo)至該散熱件13以散熱至該半導(dǎo)體封裝件I的外部。
[0007]然而,現(xiàn)有半導(dǎo)體封裝件I的制法中，形成該金層110的覆金(coating gold)工藝容易造成污染，且進行覆金工藝及使用助焊劑均會增加工藝步驟及成本，所以對晶圓廠或封裝廠而言都不符合經(jīng)濟效益。
[0008]此外，現(xiàn)有半導(dǎo)體封裝件I需使用該助焊劑12b，以致于當該助焊劑12b遇熱(回焊該焊錫層12a)揮發(fā)時，在該--Μ層12中將產(chǎn)生空洞(void)區(qū)域v，且該空洞區(qū)域v約占該TIM層12的體積40 %，致使熱傳導(dǎo)面積減少而使產(chǎn)品的成品率降低。
[0009]因此，如何克服現(xiàn)有技術(shù)中的種種問題，確實已經(jīng)成為目前亟待解決的課題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]鑒于上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點，本發(fā)明的主要目的在于提供一種半導(dǎo)體封裝件及其制法，能省略覆金工藝，且能省略使用助焊劑，所以能降低在該導(dǎo)熱層中發(fā)生空洞的情況。
[0011]本發(fā)明的半導(dǎo)體封裝件，其包括:基板；半導(dǎo)體組件，其具有相對的作用面及非作用面，該半導(dǎo)體組件以其作用面結(jié)合于該基板上，且該非作用面為粗糙化表面；導(dǎo)熱層，其直接接觸結(jié)合于該非作用面上；以及散熱件，其設(shè)于該導(dǎo)熱層上。
[0012]優(yōu)選的，該半導(dǎo)體組件的作用面上具有多個電極墊，以電性連接該基板。[0013]優(yōu)選的，該導(dǎo)熱層為低溫熔融的熱傳導(dǎo)材料。
[0014]優(yōu)選的，該導(dǎo)熱層為焊錫材料。
[0015]優(yōu)選的，該導(dǎo)熱層含有占該導(dǎo)熱層重量99.99 %的銦材。
[0016]優(yōu)選的，該導(dǎo)熱層的熔點小于170°C。
[0017]優(yōu)選的，該半導(dǎo)體封裝件還包括支撐件，設(shè)于該基板上以支撐該散熱件。
[0018]本發(fā)明還提供一種半導(dǎo)體封裝件的制法，其包括:提供一設(shè)有半導(dǎo)體組件的基板，該半導(dǎo)體組件具有相對的作用面及非作用面，且該半導(dǎo)體組件以其作用面結(jié)合于該基板上，又該非作用面為粗糙化表面；以及接觸結(jié)合散熱件于該非作用面上，且該散熱件與該非作用面之間設(shè)有導(dǎo)熱層。
[0019]優(yōu)選的，該基板與該半導(dǎo)體組件的結(jié)合工藝，其包括:提供一由多個該半導(dǎo)體組件構(gòu)成的半導(dǎo)體基材；切割該半導(dǎo)體基材，以獲得多個該半導(dǎo)體組件；結(jié)合至少一該半導(dǎo)體組件至該基板上；以及表面處理該非作用面以形成該粗糙化表面。
[0020]優(yōu)選的，該基板與該半導(dǎo)體組件的結(jié)合工藝，其包括:提供一由多個該半導(dǎo)體組件構(gòu)成的半導(dǎo)體基材；表面處理該非作用面以形成該粗糙化表面；切割該半導(dǎo)體基材，以獲得多個具有該粗糙化表面的半導(dǎo)體組件；以及結(jié)合至少一該半導(dǎo)體組件至該基板上。
[0021]優(yōu)選的，該半導(dǎo)體組件的非作用面利用等離子體(Plasma)方式進行表面處理，以形成該粗糙化表面。
[0022]優(yōu)選的，該導(dǎo)熱層與該散熱件的結(jié)合工藝，其包括:形成該導(dǎo)熱層于該非作用面上；以及設(shè)置散熱件于該導(dǎo)熱層上。
[0023]優(yōu)選的，該導(dǎo)熱層與該散熱件的結(jié)合工藝，其包括:形成該導(dǎo)熱層于該散熱件上；以及該散熱件通過該導(dǎo)熱層設(shè)于該非作用面上方，且該導(dǎo)熱層接觸結(jié)合該非作用面。
[0024]優(yōu)選的，通過熱壓固定該導(dǎo)熱層于該非作用面上。
[0025]優(yōu)選的，還包括回焊該導(dǎo)熱層。優(yōu)選的，該半導(dǎo)體組件的作用面上具有多個電極墊，以電性連接該基板。
[0026]優(yōu)選的，該導(dǎo)熱層為低溫熔融的熱傳導(dǎo)材料。
[0027]優(yōu)選的，該導(dǎo)熱層為焊錫材料。
[0028]優(yōu)選的，該導(dǎo)熱層含有占該導(dǎo)熱層重量99.99 %的銦材。
[0029]優(yōu)選的，該導(dǎo)熱層的熔點小于170°C。
[0030]優(yōu)選的，該制法還包括回焊該導(dǎo)熱層。
[0031]優(yōu)選的，該基板上還設(shè)有支撐件，以支撐該散熱件。
[0032]換言之，該導(dǎo)熱層為低溫熔融的熱傳導(dǎo)材料，如焊錫材料，且于一實施例中，該導(dǎo)熱層含有銦(In)材，且其含量占該導(dǎo)熱層重量的99.99 %，又該導(dǎo)熱層的熔點小于170°C。
[0033]由上可知，本發(fā)明的半導(dǎo)體封裝件及其制法，痛過該半導(dǎo)體組件的非作用面為粗糙化表面，以增加其與該導(dǎo)熱層間的結(jié)合力，因而不僅能省略覆金工藝，且能省略使用助焊齊U，所以對比于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的制法不僅能簡化步驟及降低成本，且能大幅降低該導(dǎo)熱層中的空洞區(qū)域比例，以增加熱傳導(dǎo)面積，因而有效提升產(chǎn)品的成品率。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0034]圖1A為現(xiàn)有半導(dǎo)體封裝件的剖視示意圖；[0035]圖1B為圖1A的局部放大圖；
[0036]圖2A至圖2D為本發(fā)明的半導(dǎo)體封裝件的制法的第一實施例的剖面示意圖；以及
[0037]圖3A至圖3C為本發(fā)明的半導(dǎo)體封裝件的制法的第二實施例的剖面示意圖。
[0038]符號說明
[0039]1、2半導(dǎo)體封裝件
[0040]10、20基板
[0041]11,21半導(dǎo)體組件
[0042]I la、2 Ia作用面
[0043]I lb、2lb、2lb’非作用面
[0044]110金層
[0045]12--Μ 層
[0046]12a焊錫層
[0047]12b助焊劑
[0048]13、23散熱件
[0049]200支撐件
[0050]201膠材
[0051]21’半導(dǎo)體基材
[0052]210導(dǎo)電凸塊
[0053]22導(dǎo)熱層
[0054]24電性絕緣材
[0055]L切割路徑
[0056]V空洞區(qū)域。
【具體實施方式】
[0057]以下通過特定的具體實施例說明本發(fā)明的實施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可由本說明書所揭示的內(nèi)容輕易地了解本發(fā)明的其它優(yōu)點及功效。
[0058]須知，本說明書的附圖所繪示的結(jié)構(gòu)、比例、大小等，均僅用以配合說明書所揭示的內(nèi)容，以供本領(lǐng)域技術(shù)人員的了解與閱讀，并非用以限定本發(fā)明可實施的限定條件，所以不具技術(shù)上的實質(zhì)意義，任何結(jié)構(gòu)的修飾、比例關(guān)系的改變或大小的調(diào)整，在不影響本發(fā)明所能產(chǎn)生的功效及所能達成的目的下，均應(yīng)屬于本發(fā)明所揭示的權(quán)利要求涵蓋的范圍內(nèi)。同時，本說明書中所引用的如“上”及“一”等用語，也僅為便于敘述的明了，而非用以限定本發(fā)明可實施的范圍，其相對關(guān)系的改變或調(diào)整，在無實質(zhì)變更技術(shù)內(nèi)容下，當也視為本發(fā)明可實施的范疇。
[0059]圖2A至圖2D為本發(fā)明的半導(dǎo)體封裝件2的制法的第一實施例的剖面示意圖。
[0060]如圖2A所示，提供一由多個半導(dǎo)體組件21構(gòu)成的半導(dǎo)體基材(圖略)，并切割該半導(dǎo)體基材以獲得多個該半導(dǎo)體組件21，且該半導(dǎo)體組件21具有相對的作用面21a及非作用面21b，該作用面21a上具有多個電極墊(圖略)。
[0061]接著，進行覆晶工藝，即該半導(dǎo)體組件21以其作用面21a結(jié)合于一基板20上，以令該些電極墊通過導(dǎo)電凸塊210電性連接該基板20。[0062]在本實施例中，該基板20可為一多層陶瓷基板(mult1-layerceramic substrate)、有機基板(organic substrate),例如，由玻璃纖維強化BT(bismaleimide-triazine)樹脂、或 FR-4 玻璃纖維強化環(huán)氧樹脂(fiberglassreinforced epoxy resin)制成的蕊層(core layer)所構(gòu)成、或含娃基板,例如具娃穿孔(TSV)的中介板，但并不限于上述。
[0063]此外，該半導(dǎo)體組件21為芯片，該基板20的外圍上設(shè)有至少一支撐件200，該支撐件200可為一環(huán)體或多個柱體，且該半導(dǎo)體組件21與該基板20之間形成有膠材201以包覆該些導(dǎo)電凸塊210，而該些導(dǎo)電凸塊210為焊接凸塊。
[0064]如圖2B所示，表面處理該半導(dǎo)體組件21的非作用面21b，以令該非作用面21b’形成粗糙化表面。在本實施例中，是利用等離子體(Plasma)方式進行表面處理，以形成該粗糙化表面。此外，通過等離子體方式進行表面處理也能清除該半導(dǎo)體組件21的表面氧化層。
[0065]如圖2C所示，接觸結(jié)合一導(dǎo)熱層22于該非作用面21b’上。
[0066]在本實施例中，該導(dǎo)熱層22為焊錫層，在另一實施例中，該導(dǎo)熱層22含有銦(In)材，且其含量占該導(dǎo)熱層22重量的99.99 %，該導(dǎo)熱層22的熔點小于170°C。
[0067]如圖2D所示，回焊該導(dǎo)熱層22，再設(shè)置一散熱件23于該導(dǎo)熱層22上。
[0068]在本實施例中，該回焊工藝可選擇性在真空回焊爐中進行，且回焊溫度小于200。。。
[0069]此外，該散熱件23利用電性絕緣材24粘結(jié)固定于該支撐件200上，以穩(wěn)固結(jié)合于該導(dǎo)熱層22上，也就是該支撐件200用以輔助支撐該散熱件23。
[0070]另外，在圖2C至圖2D的工藝中，也可先形成該導(dǎo)熱層22于該散熱件23上，再回焊該導(dǎo)熱層22，之后將該散熱件23通過該導(dǎo)熱層22以設(shè)置于該非作用面21b’的上方。
[0071]本發(fā)明的制法中，通過使該非作用面21b’成為粗糙化表面，即可增加其與該導(dǎo)熱層22間的結(jié)合面積，而能穩(wěn)固結(jié)合該導(dǎo)熱層22，所以不僅能省略于該非作用面21b’上的覆金工藝，且能省略使用助焊劑，并能省略制作其它鍍層。
[0072]因此，本發(fā)明的制法不僅能簡化步驟及降低成本，且當回焊該導(dǎo)熱層22時，不會發(fā)生助焊劑揮發(fā)的事情，因而使該導(dǎo)熱層22中的空洞區(qū)域至多占該導(dǎo)熱層22的體積5 %，所以對比于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的制法能使--Μ層(即該導(dǎo)熱層22)大幅降低空洞區(qū)域的比例(由40 %降至5 %)，以增加熱傳導(dǎo)面積，因而有效提升產(chǎn)品的成品率。
[0073]圖3A至圖3C為本發(fā)明的半導(dǎo)體封裝件2的制法的第二實施例的剖面示意圖。本實施例與第一實施例的差異僅在于半導(dǎo)體組件21的工藝，其它工藝與相關(guān)結(jié)構(gòu)均大致相同，所以不再贅述相同處。
[0074]如圖3A所示，提供一由多個半導(dǎo)體組件21構(gòu)成的半導(dǎo)體基材21’，且該半導(dǎo)體組件21具有相對的作用面21a及非作用面21b。
[0075]如圖3B所示，表面處理該半導(dǎo)體組件21的非作用面21b，以令該非作用面21b’形成粗糙化表面。
[0076]如圖3C所示，沿切割路徑L (如圖3B所示)切割該半導(dǎo)體基材21’，以獲得多個具有粗糙化表面的半導(dǎo)體組件21。接著，將該半導(dǎo)體組件21以其作用面21a結(jié)合于該基板20上，以形成如圖2B所 示的構(gòu)造。接著，進行后續(xù)工藝，如圖2C至圖2D所示。
[0077]本發(fā)明提供一種半導(dǎo)體封裝件2，其包括:一基板20、一半導(dǎo)體組件21、一導(dǎo)熱層22以及一散熱件23。
[0078]所述的半導(dǎo)體組件21具有相對的作用面21a及非作用面21b’，該半導(dǎo)體組件21以其作用面21a結(jié)合于該基板20上，且該非作用面21b’為粗糙化表面。具體地，該半導(dǎo)體組件21的作用面21a上具有多個電極墊(圖略，其位置對應(yīng)該導(dǎo)電凸塊210處)，以電性連接該基板20。
[0079]所述的導(dǎo)熱層22接觸結(jié)合于該半導(dǎo)體組件21的非作用面21b’上，且該導(dǎo)熱層22為焊錫層，而該導(dǎo)熱層22的熔點小于170°C，又該導(dǎo)熱層22的銦(In)材占該導(dǎo)熱層22的含量為99.99 %。
[0080]所述的散熱件23設(shè)置于該導(dǎo)熱層22上。
[0081] 所述的半導(dǎo)體封裝件2還包括至少一支撐件200，設(shè)置于該基板20上以支撐該散熱件23。
[0082]綜上所述，本發(fā)明的半導(dǎo)體封裝件及其制法，主要通過該非作用面設(shè)置成為粗糙化表面，以穩(wěn)固結(jié)合該導(dǎo)熱層，所以能省略覆金工藝及助焊劑，所以不僅能簡化步驟及降低成本，且能大幅降低--Μ層(即該導(dǎo)熱層)中的空洞比例，因而增加熱傳導(dǎo)面積，由此達到提升產(chǎn)品成品率的目的。
[0083]上述實施例僅用以示例性說明本發(fā)明的原理及其功效，而非用于限制本發(fā)明。任何本領(lǐng)域技術(shù)人員均可在不違背本發(fā)明的精神及范疇下，對上述實施例進行修改。因此本發(fā)明的權(quán)利保護范圍，應(yīng)如權(quán)利要求書所列。
【權(quán)利要求】
1.一種半導(dǎo)體封裝件，其包括: 基板； 半導(dǎo)體組件，其具有相對的作用面及非作用面，該半導(dǎo)體組件以其作用面結(jié)合于該基板上，且該非作用面為粗糙化表面； 導(dǎo)熱層，其直接接觸結(jié)合于該非作用面上；以及 散熱件，其設(shè)于該導(dǎo)熱層上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體封裝件，其特征在于，該半導(dǎo)體組件的作用面上具有多個電極墊，以電性連接該基板。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體封裝件，其特征在于，該導(dǎo)熱層為低溫熔融的熱傳導(dǎo)材料。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的半導(dǎo)體封裝件，其特征在于，該導(dǎo)熱層為焊錫材料。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體封裝件，其特征在于，該導(dǎo)熱層含有占該導(dǎo)熱層重量99.99 %的銦材。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體封裝件，其特征在于，該導(dǎo)熱層的熔點小于170°C。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半 導(dǎo)體封裝件，其特征在于，該半導(dǎo)體封裝件還包括支撐件，設(shè)于該基板上以支撐該散熱件。
8.一種半導(dǎo)體封裝件的制法，其包括: 提供一設(shè)有半導(dǎo)體組件的基板，該半導(dǎo)體組件具有相對的作用面及非作用面，且該半導(dǎo)體組件以其作用面結(jié)合于該基板上，又該非作用面為粗糙化表面；以及 接觸結(jié)合散熱件于該非作用面上，且該散熱件與該非作用面之間設(shè)有導(dǎo)熱層。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的半導(dǎo)體封裝件的制法，其特征在于，該基板與該半導(dǎo)體組件的結(jié)合工藝，其包括: 提供一由多個該半導(dǎo)體組件構(gòu)成的半導(dǎo)體基材； 切割該半導(dǎo)體基材，以獲得多個該半導(dǎo)體組件； 結(jié)合至少一該半導(dǎo)體組件至該基板上；以及 表面處理該非作用面以形成該粗糙化表面。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的半導(dǎo)體封裝件的制法，其特征在于，該基板與該半導(dǎo)體組件的結(jié)合工藝，其包括: 提供一由多個該半導(dǎo)體組件構(gòu)成的半導(dǎo)體基材； 表面處理該非作用面以形成該粗糙化表面； 切割該半導(dǎo)體基材，以獲得多個具有該粗糙化表面的半導(dǎo)體組件；以及 結(jié)合至少一該半導(dǎo)體組件至該基板上。
11.根據(jù)權(quán)利要求8所述的半導(dǎo)體封裝件的制法，其特征在于，該半導(dǎo)體組件的非作用面利用等離子體方式進行表面處理，以形成該粗糙化表面。
12.根據(jù)權(quán)利要求8所述的半導(dǎo)體封裝件的制法，其特征在于，該導(dǎo)熱層與該散熱件的結(jié)合工藝，其包括: 形成該導(dǎo)熱層于該非作用面上；以及 設(shè)置該散熱件于該導(dǎo)熱層上。
13.根據(jù)權(quán)利要求8所述的半導(dǎo)體封裝件的制法，其特征在于，該導(dǎo)熱層與該散熱件的結(jié)合工藝，其包括: 形成該導(dǎo)熱層于該散熱件上；以及 該散熱件通過該導(dǎo)熱層設(shè)于該非作用面上方，且該導(dǎo)熱層接觸結(jié)合該非作用面。
14.根據(jù)權(quán)利要求8所述的半導(dǎo)體封裝件的制法，其特征在于，通過熱壓固定該導(dǎo)熱層于該非作用面上。
15.根據(jù)權(quán)利要求8所述的半導(dǎo)體封裝件的制法，其特征在于，該半導(dǎo)體組件的作用面上具有多個電極墊，以電性連接該基板。
16.根據(jù)權(quán)利要求8所述的半導(dǎo)體封裝件的制法，其特征在于，該導(dǎo)熱層為低溫熔融的熱傳導(dǎo)材料。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的半導(dǎo)體封裝件的制法，其特征在于，該導(dǎo)熱層為焊錫材料。
18.根據(jù)權(quán)利要求8所述的半導(dǎo)體封裝件的制法，其特征在于，該導(dǎo)熱層含有占該導(dǎo)熱層重量99.99 %的銦材。
19.根據(jù)權(quán)利要求8所述的半導(dǎo)體封裝件的制法，其特征在于，該導(dǎo)熱層的熔點小于170℃
20.根據(jù)權(quán)利要求8所述的半導(dǎo)體封裝件的制法，其特征在于，該制法還包括回焊該導(dǎo)熱層。
21.根據(jù)權(quán)利要求8所述的半導(dǎo)體封裝件的制法，其特征在于，該基板上還設(shè)有支撐件，以支撐該散熱件。
【文檔編號】H01L23/13GK103915391SQ201310013086
【公開日】2014年7月9日 申請日期:2013年1月14日 優(yōu)先權(quán)日:2013年1月4日
【發(fā)明者】李美津, 陳琬婷, 葉啟東, 林畯棠, 賴顗喆 申請人:矽品精密工業(yè)股份有限公司