半導體封裝件的製作方法
2023-07-21 22:56:41
專利名稱：半導體封裝件的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種半導體封裝件，特別指涉及一種具散熱片的半導體封裝件。
背景技術：
隨著電子產業的蓬勃發展，電子產品在型態上趨於輕薄短小，在功能上則逐漸邁入高性能、高功能、高速度化的研發方向。然而，因微小化的半導體封裝件提供較高密度的線路與電子元件，所以在運行時所產生的熱量也比較高，若以導熱性不佳的封裝膠體包覆半導體晶片，將使散熱的效率不佳，而影響到半導體晶片的性能。因此，為提高半導體封裝件的散熱效率，業界遂發展出具有散熱件的半導體封裝件，並使散熱件外露出封裝膠體，以有效逸散半導體晶片的熱量。傳統具有散熱件的半導體封裝件，利用如聚醯亞胺(polyimide)膠帶將散熱片粘 合至導線架上。但使用聚醯亞胺膠帶不僅材料成本高，且該聚醯亞胺的吸溼率高，容易造成散熱片與導線架之間發生脫層的問題。因此，業界遂提出一種使用B-stage的環氧樹脂Gpoxy)取代聚醯亞胺膠帶，以降低材料成本。如圖I所示，第5，691，567號美國專利所揭露的一種半導體封裝件1，其為一導線架11的導腳110由環氧樹脂的散熱膠100粘貼在一散熱片10上，且一半導體晶片12設在該導線架11的置晶墊111上並由導線14電性連接該導腳110，再以封裝膠體13包覆該半導體晶片12、導線14、導線架11與散熱片10，令導腳110外緣與散熱片10底部外露於該封裝膠體13。然而，使用環氧樹脂的散熱膠100雖可降低材料成本，但環氧樹脂的吸溼率仍高，故該半導體封裝件I的散熱片10與導線架11之間仍會發生脫層的問題。因此，業界遂提出一種不需使用膠材的方式，利用機械方式結合散熱片與導線架，請參閱圖2A及圖2B。如圖2A所示，為第5，936，837號美國專利所揭露的一種半導體封裝件2，其為一導線架21的導腳210由插銷(pin) 200固定在一散熱片20上，且一半導體晶片22設在該散熱片20上並由導線24電性連接該導腳210，再以封裝膠體23包覆該半導體晶片22、導線24、導線架21與散熱片20，令導腳210外緣與散熱片20底部外露於該封裝膠體23。再者，如圖2B所示，為第6，198，163號美國專利或第6，396，130號美國專利所揭露的一種半導體封裝件2』，其為一導線架21的導腳210的支撐接腳210b由插銷(pin) 200固定在一散熱片20上，且一半導體晶片22設在該散熱片20上並由導線24電性連接該導腳210的電性接腳210a，再以封裝膠體23包覆該半導體晶片22、導線24、導線架21與散熱片20，令導腳210外緣與散熱片20底部外露於該封裝膠體23。然而，使用該插銷200雖可避免吸溼率過高所導致之間脫層問題，但因一次製作半導體封裝件2，2』的工藝中，需使用多個插銷200，導致材料成本大幅提高。因此，業界遂提出另一種機械方式以結合散熱片與導線架，不需使用插銷，以減少使用額外的元件。如圖3A及圖3B所示，為第6，064，115號美國專利所揭露的一種半導體封裝件3，其為在一散熱片30上衝壓形成多個凸塊300，再將該凸塊300鉚接在一導線架31的縫隙311中，且一半導體晶片32設在該散熱片30上並由導線34電性連接該導腳310，再以封裝膠體33包覆該半導體晶片32、導線34、導線架31與散熱片30，令導腳310外緣與散熱片30底部外露於該封裝膠體33。但是，在該散熱片30上直接壓出凸塊300，雖可避免使用額外元件以降低成本，但製作該凸塊300的時間長，因而增加工藝時間，導致製作該半導體封裝件3的成本仍高。再者，由衝壓方式製作該凸塊300，會在該散熱片30上形成凹處K，以致於當進行封裝工藝時，該封裝膠體33易在該凹處K內形成空洞(void),導致氣爆(popcorn)或碎裂(crack)現象。 因此，如何避免上述現有技術的種種問題，實為當前所要解決的目標。
發明內容
鑑於現有技術的缺陷，本發明的主要目的在於提供一種半導體封裝件，以避免現有技術中常見的氣爆或碎裂現象，並能降低材料成本及製作成本。為了達到上述目的及其他目的，本發明提供一種半導體封裝件，包括散熱片，具有相對的第一表面、第二表面及相鄰該第一及第二表面的側表面，該散熱片的第一表面上具有凹部，且該凹部連通該側表面；導線架，具有多個導腳，部分該導腳上具有對應該凹部的凸部，且該凸部嵌卡在該凹部中，使該導線架固定在該散熱片的第一表面上；半導體晶片，設在該散熱片上，且電性連接該導腳；以及封裝膠體，設在該散熱片與導線架上，以包覆該半導體晶片，並填充在該凹部中。換言之，本發明提供一種半導體封裝件，改進散熱片與導線架，其中，本發明的散熱片具有相對的第一表面、第二表面及相鄰該第一及第二表面的側表面，且該散熱片的第一表面上具有連通該側表面的凹部；再者，該導線架的部分導腳上形成有具有對應該凹部的凸部，且該凸部嵌卡在該凹部中，使該導線架固定在該散熱片的第一表面上。本發明的半導體封裝件中，當進行結合該導線架與散熱片的工藝時，因不需使用膠材或插銷，故可降低材料成本。再者，在該散熱片的第一表面上製作凹部，可使用衝壓方式，以快速形成凹部，故可減少工藝時間，因而降低製作成本。另外，本發明的散熱片的凹部連通該側表面，以在封裝膠體填充在該凹部中時，該封裝膠體不會在該凹部內形成空洞，進而有效避免氣爆或碎裂現象。
圖I為第5，691，567號美國專利的半導體封裝件的剖面示意圖。圖2A為第5，936，837號美國專利的半導體封裝件的剖面示意圖。圖2B為第6，198，163號美國專利或第6，396，130號美國專利的半導體封裝件的
立體分解示意圖。圖3A為第6，064, 115號美國專利的半導體封裝件未封裝的局部俯視示意圖。圖3B為圖3A的X-X剖面線的剖面示意圖。圖4A為本發明半導體封裝件的未包括封裝膠體且未經切割工藝的俯視示意圖。
圖4B為本發明半導體封裝件的剖面示意圖。圖4C為本發明半導體封裝件的散熱片與導腳的局部立體分解示意圖。圖5A至圖5B為本發明半導體封裝件的散熱片與導腳的組裝剖面示意圖。圖5C為本發明半導體封裝件的支撐接腳的局部立體示意圖。圖6A至圖6D為本發明半導體封裝件的散熱片的凹部的不同形態的俯視示意圖。主要附圖標記說明1、2、2』、3、4半導體封裝件10、20、30、40散熱片 100散熱膠11、21、31、41導線架110、210、310、410 導腳111置晶墊12、22、32、42半導體晶片13、23、33、43封裝膠體14、24、34、44導線200插銷210a,410a電性接腳210b、4 IOb支撐接腳300凸塊311縫隙40a上表面40b下表面40c側表面400、400，凹部400a開口400b通道411凸部412、412』 通孔420電極墊K凹處F外力d、D最大寬度。
具體實施例方式以下由特定的具體實施例說明本發明的實施方式，本領域技術人員可由本說明書所揭示的內容輕易地了解本發明的其他優點及功效。須知，本說明書附圖所繪示的結構、比例、大小等，均僅用以配合說明書所揭示的內容，以供本領域技術人員了解與閱讀，並非用以限定本發明可實施的限定條件，故不具技術上的實質意義，任何結構的修飾、比例關係的改變或大小的調整，在不影響本發明所能產生的功效及所能達成的目的下，均應仍落在本發明所揭示的技術內容得能涵蓋的範圍內。同時，本說明書中所引用的如「上表面」、「下表面」、「左」、「右」、「中間」、「二」及「一」等的用語，也僅為便於敘述的明了，而非用以限定本發明可實施的範圍，其相對關係的改變或調整，在無實質變更技術內容下，也當視為本發明可實施的範疇。請參閱圖4A至圖4C，為本發明半導體封裝件的示意圖。如圖4A至圖4B所示，所述的半導體封裝件4包括一散熱片40、設在該散熱片40上的一導線架41、設在該散熱片40上的一半導體晶片42、以及設在該散熱片40與導線架41上以包覆該半導體晶片42的封裝膠體43。所述的散熱片40具有一上表面(定義為第一表面)40a、一下表面(定義為第二表面)40b及相鄰該上表面40a及下表面40b且彼此相對的左、右側表面40c，且在該散熱片40的上表面40a上的左、右兩邊分別具有凹部400，該凹部400連通鄰近的側表面40c，如圖4B及圖4C所示。在本實施例中，可使用衝壓方式製作該些凹部400，令該些凹部400可貫穿該散熱片40，以連通該散熱片40的上表面40a與下表面40b，如圖4B所示；但是,如 圖4C所示，該凹部400的深度可小於該散熱片40的厚度，以在形成封裝膠體43後，不外漏出該凹部400。所述的導線架41具有多個導腳410，該導腳410包括多個電性接腳410a及至少二支撐接腳410b，該些支撐接腳410b上具有對應該凹部400的凸部411，且該凸部411嵌卡在該凹部400中，如圖4B及圖4C所示，使該導線架41固定在該散熱片40的上表面40a上。在本實施例中，該凸部411與該支撐接腳410b —體成形。所述的半導體晶片42設在該散熱片40的上表面40a上，令該些電性接腳410a位在該半導體晶片42周圍，且該半導體晶片42具有多個電極墊420，由導線44對應電性連接該些電性接腳410a。有關半導體晶片的種類及導線連接的方式繁多，且為業界所熟知，故不再贅述。所述的封裝膠體43還填充在該凹部400中，且還包覆該導線44，並覆蓋該散熱片40的左、右側表面40c，而外露出該電性接腳410a外緣與該散熱片40的下表面40b。請一併參閱圖5A至圖5B，組裝該導線架41至該散熱片40上的圖示說明。首先，先將整片的導線架41由該凸部411置放在該凹部400中，以定位在該散熱片40上(如圖4A所示)，再提供外力F，例如衝壓方式(如圖5A所示)，以令該凸部411形變而卡緊在該凹部400中(如圖5B所示)，使該導線架41固定在該散熱片40上。在本實施例中，衝壓前的該凸部411的最大寬度d略小於該凹部400的最大寬度D，以利於該凸部411完全進入於該凹部400中，而達到對位的效果。本發明的半導體封裝件4，主要由於該散熱片40上形成連通其側表面40c的凹部400，以當該封裝膠體43填充在該凹部400中時，該封裝膠體43不會在該凹部400內形成空洞，因而有效避免氣爆或碎裂現象。再者，由該些凹部400貫穿該散熱片40，可提升該封裝膠體43的流動性，使得該封裝膠體43更不會在該凹部400內形成空洞，徹底避免氣爆或碎裂現象。又，該具有凸部411的導腳410，如該支撐接腳410b上可具有連通該凸部411的一通孔412，當進行封裝工藝時，該封裝膠體43將填充在該通孔412中，如圖5B所示的通孔412位在該凸部411的中間處。由該通孔412，可令該封裝膠體43由該通孔412流至該凹部400，以提升該封裝膠體43的流動性。另外，請一併參閱圖5C，該通孔412』也可以位在該凸部411的側邊，使該凸部411更容易擴張形變而卡緊在該凹部400中。請一併參閱圖6A至圖6D，該凹部400，400』的開口 400a形狀並無特別限制，可為矩形或弧形，且如圖6A及圖6B所示。該凹部400的開口 400a可為破孔狀，以連通該散熱片40的側表面40c，且優選地，該破孔尺寸小於該開口 400a的直徑，以提供更好的固定效果。而如圖6C及圖6D所示，該凹部400』也可以具有通道400b，以連通該散熱片40的側表面 40c ο綜上所述，本發明的半導體封裝件4及其散熱片40，主要由於該散熱片40上形成連通該上表面40a與側表面40c的凹部400，以避免封裝膠體43在該凹部400內形成空洞，進而有效避免氣爆或碎裂現象。
再者，本發明的半導體封裝件4，主要由該導線架41的凸部411嵌卡在該散熱片40的凹部400，以固定該導線架41與散熱片40，因而不需使用膠材或插銷，故而有效降低材料成本。又，本發明在該散熱片40的上表面40a上製作凹部400，相比於現有技術的在散熱片上製作凸塊，本發明所需的工藝時間較少，故而有效降低製作成本。上述實施例用以例示性說明本發明的原理及其功效，而非用於限制本發明。任何本領域技術人員均可在不違背本發明的精神及範疇下，對上述實施例進行修改。因此本發明的權利保護範圍，應如本發明的權利要求所列。
權利要求
1.一種半導體封裝件，其特徵在於，包括 散熱片，具有相對的第一表面、第二表面及相鄰該第一及第二表面的側表面，該散熱片的第一表面上具有凹部，且該凹部連通該側表面； 導線架，具有多個導腳，部分該導腳上具有對應該凹部的凸部，且該凸部嵌卡在該凹部中，使該導線架固定在該散熱片的第一表面上； 半導體晶片，設在該散熱片上，且電性連接該導腳；以及 封裝膠體，設在該散熱片與導線架上，以包覆該半導體晶片，並填充在該凹部中。
2.如權利要求I所述的半導體封裝件，其特徵在於，該凹部的開口為矩形或弧形。
3.如權利要求I所述的半導體封裝件，其特徵在於，該凹部的深度小於該散熱片的厚度。
4.如權利要求I所述的半導體封裝件，其特徵在於，該凹部貫穿該散熱片，以連通該散熱片的第一及第二表面。
5.如權利要求I所述的半導體封裝件，其特徵在於，該凹部具有通道，以連通該散熱片的側表面。
6.如權利要求I所述的半導體封裝件，其特徵在於，該凹部的開口為破孔狀，以連通該散熱片的側表面。
7.如權利要求I所述的半導體封裝件，其特徵在於，該散熱片的第二表面外露於該封裝膠體。
8.如權利要求I所述的半導體封裝件，其特徵在於，該具有凸部的導腳上具有貫穿的通孔，該通孔連通該凸部，且該封裝膠體還填充在該通孔中。
9.如權利要求I所述的半導體封裝件，其特徵在於，該凸部與該導腳一體成形。
10.如權利要求I所述的半導體封裝件，其特徵在於，該導腳包括電性接腳及支撐接腳，該半導體晶片電性連接該電性接腳，且該凸部設在該支撐接腳上。
全文摘要
一種半導體封裝件，包括散熱片，具有相對的第一表面、第二表面及相鄰該第一及第二表面的側表面，該散熱片的第一表面上具有凹部，且該凹部連通該側表面；導線架，具有多個導腳，部分該導腳上具有對應該凹部的凸部，且該凸部嵌卡在該凹部中，使該導線架固定在該散熱片的第一表面上；半導體晶片，設在該散熱片上，且電性連接該導腳；以及封裝膠體，設在該散熱片與導線架上，以包覆該半導體晶片，並填充在該凹部中。其中，該凹部連通該散熱片的側表面，使該封裝膠體填充在該凹部內時而不會形成空洞，可避免氣爆或碎裂現象。
文檔編號H01L23/00GK102779804SQ20111013002
公開日2012年11月14日 申請日期2011年5月13日 優先權日2011年5月13日
發明者曾祥偉 申請人:晶致半導體股份有限公司