本發(fā)明是關(guān)于散熱結(jié)構(gòu)，尤其是關(guān)于用于半導(dǎo)體裝置的散熱結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)：

半導(dǎo)體裝置于運作時會產(chǎn)生熱，故需要散熱設(shè)計以避免運作被影響。目前半導(dǎo)體裝置的散熱設(shè)計多半屬于封裝層級或印刷電路板層級，封裝層級的散熱設(shè)計通常是利用外接的散熱裝置來對已封裝的半導(dǎo)體裝置進行散熱，而印刷電路板層級的散熱設(shè)計通常是利用外接的散熱裝置來對設(shè)置有該半導(dǎo)體裝置的印刷電路板進行整體性的散熱。上述散熱設(shè)計的效果隨著半導(dǎo)體制程的演進而減退，對于先進制程(例如55奈米或55奈米以下的制程)而言，該些散熱設(shè)計逐漸地不敷使用。

鑒于上述，本領(lǐng)域需要一種能更有效地為半導(dǎo)體裝置的熱源(通常為電晶體)進行散熱的技術(shù)，藉此滿足先進半導(dǎo)體制程的需求。

部分先前技術(shù)見于下列文獻：公開號為us2011/0089517a1的美國專利申請公開案。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明之一目的在于提出一種用于半導(dǎo)體裝置的接合線式散熱結(jié)構(gòu)，以解決先前技術(shù)的問題。

本發(fā)明提出一種用于半導(dǎo)體裝置的接合線式散熱結(jié)構(gòu)，其一實施例包含：一半導(dǎo)體基板；一熱源，位于該半導(dǎo)體基板或?qū)儆谠摪雽?dǎo)體基板，包含至少一熱點；至少一熱導(dǎo)層；至少一熱導(dǎo)體，用來連接該至少一熱點與該至少一熱導(dǎo)層；至少一散熱體，處于一電性浮接狀態(tài)；以及至少一接合線，用來連接該至少一熱導(dǎo)層與該至少一散熱體，藉此將該熱源的熱傳導(dǎo)至該散熱體。上述實施例之一樣態(tài)中，該熱源包含一電晶體，且該至少一 熱點包含一源極、一汲極以及一閘極的至少其中之一；或者該至少一熱點包含該半導(dǎo)體基板的至少一接取點。上述實施例的另一樣態(tài)中，該至少一熱導(dǎo)層包含p個接合墊，該至少一散熱體包含s個散熱體，該至少一接合線包含n個接合線，該n個接合線用來連接該p個接合墊與該s個散熱體，該p、n、s的其中之二為正整數(shù)，其余為大于1的整數(shù)。

上述接合線式散熱結(jié)構(gòu)的另一實施例包含：一半導(dǎo)體基板；一熱源，位于該半導(dǎo)體基板或?qū)儆谠摪雽?dǎo)體基板，包含至少一熱點；至少一熱導(dǎo)層；至少一熱導(dǎo)體，用來連接該至少一熱點與該至少一熱導(dǎo)層；至少一散熱體；以及復(fù)數(shù)接合線，用來連接該至少一熱導(dǎo)層與該至少一散熱體，藉此將該熱源的熱傳導(dǎo)至該散熱體，該復(fù)數(shù)接合線的數(shù)目n大于或等于2，n的較佳值為5至15之間的數(shù)值，例如為10。

有關(guān)本發(fā)明的特征、實作與功效，茲配合圖式作較佳實施例詳細(xì)說明如下。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的接合線式散熱結(jié)構(gòu)之一實施例的示意圖；

圖2是圖1的實施例的一實施樣態(tài)的示意圖；

圖3是圖1的實施例的一實施樣態(tài)的局部頂視圖；

圖4是圖1的實施例的一實施樣態(tài)的局部頂視圖；

圖5是圖1的實施例的一實施樣態(tài)的局部頂視圖；

圖6是圖1的實施例的一實施樣態(tài)的局部頂視圖；以及

圖7是圖1的實施例的一實施樣態(tài)的局部頂視圖。

【符號說明】

100接合線式散熱結(jié)構(gòu)

110半導(dǎo)體基板

120熱源

122熱點

130熱導(dǎo)層

132第一熱導(dǎo)層

134頂部熱導(dǎo)層

140熱導(dǎo)體

142第一熱導(dǎo)體

144頂部熱導(dǎo)體

150散熱體

160接合線

310接合墊

320散熱體

330接合線

410接合墊熱導(dǎo)路徑

510散熱體熱導(dǎo)路徑

610接合墊

620散熱體

630接合線

具體實施方式

以下說明內(nèi)容的技術(shù)用語是參照本技術(shù)領(lǐng)域的習(xí)慣用語，如本說明書對部分用語有加以說明或定義，該部分用語的解釋應(yīng)以本說明書的說明或定義為準(zhǔn)。另外，在實施為可能的前提下，本說明書所描述的物件間的相對關(guān)系，涵義可包含直接或間接的關(guān)系，所謂「間接」是指物件間尚有中間物或物理空間的存在。此外，本說明書的圖標(biāo)中元件的形狀、尺寸、比例等僅為示意，是供本技術(shù)領(lǐng)域具有通常知識者了解本發(fā)明之用，非對本發(fā)明的實施范圍加以限制。

本發(fā)明包含用于半導(dǎo)體裝置的接合線式散熱結(jié)構(gòu)，該散熱結(jié)構(gòu)屬于積體電路等級，能夠直接為積體電路進行散熱，有效解決先進半導(dǎo)體制程(例如55奈米或55奈米以下的制程)的散熱問題。本發(fā)明的散熱結(jié)構(gòu)可包含于已完成封裝的成品(例如已完成封裝的積體電路)或尚未完成封裝的半成品(例如尚未完成封裝的積體電路)，可能包含已知元件，在不影響發(fā) 明揭露要求及可實施性的前提下，已知元件的說明或繪示將被適度節(jié)略。

請參閱圖1，其是本發(fā)明的接合線式散熱結(jié)構(gòu)之一實施例的示意圖。如圖1所示，接合線式散熱結(jié)構(gòu)100包含：一半導(dǎo)體基板110；一熱源120；至少一熱導(dǎo)層130；至少一熱導(dǎo)體140；至少一散熱體150；以及至少一接合線(bondingwire)160。所述半導(dǎo)體基板110例如是一矽基板，又例如是其它種已知或自行研發(fā)的半導(dǎo)體基板，該半導(dǎo)體基板110于本實施例中包含形成于其上的積體電路，然此并非實施限制。所述熱源120位于該半導(dǎo)體基板110上或位于該半導(dǎo)體基板110中，或?qū)儆谠摪雽?dǎo)體基板110，換言之，該熱源120可以不是也可以是該半導(dǎo)體基板110的一部分，另外，該熱源120包含至少一熱點122。舉例而言，當(dāng)該熱源120包含一電晶體，該至少一熱點122包含一源極、一汲極以及一閘極的至少其中之一，其中該電晶體例如是但不限于為尺寸符合55奈米或55奈米以下的半導(dǎo)體制程規(guī)范的電晶體。另舉例而言，該至少一熱點122包含該半導(dǎo)體基板110的至少一接取點(pickup)。

請繼續(xù)參閱圖1，所述至少一熱導(dǎo)體140用來連接該至少一熱點122與該至少一熱導(dǎo)層130，藉此傳導(dǎo)該至少一熱點122的熱至該至少一熱導(dǎo)層130，其中該至少一熱導(dǎo)層130于本例中為至少一金屬層，然而在實施為可能的前提下，該至少一熱導(dǎo)層130可為導(dǎo)熱性良好的非金屬層像是石墨層，或同時包含金屬層與非金屬層。舉例而言，如圖2所示，該至少一熱導(dǎo)層130包含一第一熱導(dǎo)層132(本例中為第一金屬層)與一頂部熱導(dǎo)層134(本例中為頂部金屬層)，且可視實施或應(yīng)用需求進一步包含更多熱導(dǎo)層(未顯示于圖中)于該第一熱導(dǎo)層132與該頂部熱導(dǎo)層134之間，該至少一熱導(dǎo)體140包含至少一第一熱導(dǎo)體142以及至少一頂部熱導(dǎo)體144，且可視實施或應(yīng)用需求進一步包含更多熱導(dǎo)體(未顯示于圖中)于該至少一第一熱導(dǎo)體142與該至少一頂部熱導(dǎo)體144之間，該至少一第一熱導(dǎo)體142例如是半導(dǎo)體制程的至少一接觸體(contact)，其包含一通孔與填注于該通孔中的熱導(dǎo)體(例如金、銀、銅、銅合金、鋁、鋁合金等金屬熱導(dǎo)體，或例如石墨等非金屬熱導(dǎo)體)，用來連接該第一熱導(dǎo)層132與該至少一熱點122，該至少一頂部熱導(dǎo)體144像是半導(dǎo)體制程的至少一導(dǎo)通 體(via)，其包含一貫孔與填注于該貫孔中的熱導(dǎo)體(例如金、銀、銅、銅合金、鋁、鋁合金等金屬熱導(dǎo)體，或例如石墨等非金屬熱導(dǎo)體)，用來連接該頂部熱導(dǎo)層134與一下方熱導(dǎo)層，該下方熱導(dǎo)層包含于該至少一熱導(dǎo)層130中，且為該第一熱導(dǎo)層132或為一第k熱導(dǎo)層，該k為大于1的整數(shù)。

請繼續(xù)參閱圖1，所述至少一散熱體150可視實施需求被設(shè)計為處于一電性浮接(floating)狀態(tài)或具有一特定電位。舉例而言，當(dāng)前述熱源120包含一電晶體，該至少一散熱體150可處于一電性浮接狀態(tài)以避免影響該電晶體的正常運作，然而只要不實質(zhì)影響運作，該至少一散熱體150不一定要處于該電性浮接狀態(tài)，而可具有一特定電位像是一固定電位；此外，當(dāng)前述至少一熱點122為該半導(dǎo)體基板110的至少一接取點，該至少一散熱體150可處于前述電性浮接狀態(tài)或具有一特定電位，該特定電位例如是一固定電位像是一直流高電位、一直流低電位或一接地電位。另外，該至少一散熱體150視實施者的需求可為一專為實施本發(fā)明而增設(shè)的金屬墊、一存在于既有積體電路設(shè)計中的虛設(shè)(dummy)金屬布局、一導(dǎo)線架(leadframe)以及一外露墊(exposedpad,epad)的其中之一或任意組合，當(dāng)然也可為其它適合搭配半導(dǎo)體制程且能用來散熱的元件像是石墨體、奈米碳管等等，上述金屬布局、導(dǎo)線架與外露墊等屬于本領(lǐng)域的習(xí)知技術(shù)，其細(xì)節(jié)在此不予贅述。

請繼續(xù)參閱圖1，所述至少一接合線160用來連接該至少一熱導(dǎo)層130與該至少一散熱體150，藉此將該熱源120的熱傳導(dǎo)至該散熱體150，該至少一接合線160的材質(zhì)為金屬或為熱導(dǎo)性與強度良好的非金屬。舉例而言，如圖3所示，該至少一熱導(dǎo)層130包含p個接合墊310(圖3中p為1以用于舉例說明)，該至少一散熱體150包含s個散熱體320(圖3中s為1以用于舉例說明)，該至少一接合線160包含n個接合線330(圖3中n為3以用于舉例說明)，該n個接合線330用來連接該p個接合墊310與該s個散熱體320，其中該p、n、s的其中之二為正整數(shù)，其余為大于1的整數(shù)；若該p為大于1的整數(shù)(如圖4所示，其中p為3)，該p個接合墊310可選擇性地經(jīng)由至少一接合墊熱導(dǎo)路徑410連接在一起以幫助散 熱，該至少一接合墊熱導(dǎo)路徑410的一部或全部可位于前述頂部熱導(dǎo)層134或前述下方熱導(dǎo)層，是用來實現(xiàn)該p個接合墊310之間的熱傳導(dǎo)；又若該s為大于1的整數(shù)(如圖5所示，其中s為3)，該s個散熱體320亦可選擇性地經(jīng)由至少一散熱體熱導(dǎo)路徑510連接在一起，以實現(xiàn)該s個散熱體320間的熱傳導(dǎo)，該散熱體熱導(dǎo)路徑510可能造成電磁干擾(electromagneticinterference,emi)方面的影響，但此不在本發(fā)明的探討范圍內(nèi)，上述接合墊熱導(dǎo)路徑410與散熱體熱導(dǎo)路徑510并非本發(fā)明的實施限制。

承上所述，另舉例而言，如圖6所示，該至少一熱導(dǎo)層130包含p個接合墊610(圖6中p為3以用于舉例說明)，該至少一散熱體150包含s個散熱體620(圖6中s為1以用于舉例說明)，該至少一接合線160包含n個接合線630(圖6中n為3以用于舉例說明)，該n個接合線630用來連接該p個接合墊610與該s個散熱體620，該p、n、s的其中之一為正整數(shù)，其余為大于1的整數(shù)。再舉例而言，該至少一接合線160包含n個接合線，其中該n大于或等于2，n的較佳值為5至15之間的數(shù)值，例如為10，如圖7所示，然而只要在實施為可能的前提下，n的值無特別限制。請注意，在實施為可能的前提下，該至少一接合線160的尺寸與形狀未有特別限制，舉例來說，該至少一接合線160的線寬可較寬以幫助散熱。另請注意，該至少一接合線160的制作可經(jīng)由一封裝制程來實現(xiàn)，然而只要實施為可能，該至少一接合線160的制作亦可藉由一積體電路制程來實現(xiàn)。此發(fā)明除了可以達到散熱之外，亦可提供訊號屏蔽(shielding)的效果，換言之，多數(shù)接合線會形成輻射的干擾物，使下方的輻射源不易輻射。

請再次參閱圖1，為增強散熱效果，前述熱源120與至少一散熱體150可分別設(shè)于半導(dǎo)體基板110的二側(cè)或是至少其中之一者設(shè)于矽基板的中央，或者二者間的距離大于一最小距離150微米(μm)，該熱源120與該至少一散熱體150間的距離應(yīng)足供該至少一接合線160的形成。另外，為保護圖1的散熱結(jié)構(gòu)100免于外力破壞或侵蝕，散熱結(jié)構(gòu)100可被一封裝膠材覆蓋，其中該至少一散熱體150可選擇性地曝露于外而未被該封裝膠材覆蓋以加強散熱效果，然此并非實施限制。再者，本領(lǐng)域具有通常知識 者可以了解本實施例的圖標(biāo)中各元件間可能有其它元件或材質(zhì)，以提供保護、支撐、絕緣、連接或其它已知或自定義的功能，舉例而言，前述至少一散熱體150與基板110間具有一結(jié)構(gòu)體(未顯示于圖中)，使得該至少一散熱體150獲得支撐。

請注意，前揭各實施例包含一或復(fù)數(shù)個技術(shù)特征，于實施為可能的前提下，本技術(shù)領(lǐng)域人士可依本發(fā)明的揭露內(nèi)容及自身的需求選擇性地實施任一實施例的部分或全部技術(shù)特征，或者選擇性地實施復(fù)數(shù)個實施例的部分或全部技術(shù)特征的組合，藉此增加實施本發(fā)明的彈性。

綜上所述，本發(fā)明的用于半導(dǎo)體裝置的接合線式散熱結(jié)構(gòu)能夠直接為積體電路進行散熱，有效地解決了先進半導(dǎo)體制程(例如55奈米或55奈米以下的制程)的散熱問題。另外，本發(fā)明的散熱結(jié)構(gòu)可透過成熟、單純的制程技術(shù)(其可選擇性地包含或不包含積體電路的封裝制程技術(shù))來實現(xiàn)，相較于先前技術(shù)具有散熱效果佳、成本合理等優(yōu)勢。

雖然本發(fā)明的實施例如上所述，然而該些實施例并非用來限定本發(fā)明，本技術(shù)領(lǐng)域具有通常知識者可依據(jù)本發(fā)明的明示或隱含的內(nèi)容對本發(fā)明的技術(shù)特征施以變化，凡此種種變化均可能屬于本發(fā)明所尋求的專利保護范疇，換言之，本發(fā)明的專利保護范圍須視本說明書的申請專利范圍所界定者為準(zhǔn)。