[发明专利]具有支撑效果的散热片应用于芯片封装基板制程

说明书

技术领域

本发明涉及一种电子封装的制程，包含单芯片与多芯片封装，特别是一种制作附有散热片(heat spreader)的散热型芯片封装方法，且该散热片亦同时具有支撑效果(stiffener)。

背景技术

随着半导体工业不断的进步，电子系统与电子封装通常设计为在实用上尽可能使用最小空间(space)。因此承载电路的空间随着技术进步已成为一重要资源，应尽量利用；为达此目的，缩小化电路则不失为善用空间的一有效方法，其可增加运行速度，减少噪声及其它所显现的优点。如此的缩小化在许多电子产品的应用方面都相当令人满意，如航空器、汽车、移动电话、手提电脑或可携型录放机等方面的应用。然而，散热问题亦随着缩小化而显现出来，尤其是组件的增加所导致产生的热量，亦随着在单一半导体组件上增加晶体管的数目而随之升高。

半导体芯片封装之一的形式，包含一或多个芯片连接至一基板上，可为一陶瓷基板，该陶瓷基板以陶瓷材料作为绝缘层；或一塑料基板，该塑料基板以塑料基材作为绝缘层。传统上将此封装基板称为一芯片载体(chip carrier)，通常将其配置及连接于一印刷电路卡(printed circuit card)或一印刷电路板(printed circuit board)，而芯片则可以多种方式连接在一基板上。一般最常见如打金线方式(wire bonding)，藉由芯片组件处到基板连接点的极细微金线作电性连接；另一种则是覆芯片(flip chip)连结方式，其系以凸块(solderbumps)作为芯片的实体接触进行电性连接。

各种不同方式已被开发用于在成本较陶瓷基板低的塑料基板上设置芯片。主要由于塑料基板一直被认为在芯片的运作上，比陶瓷基板具备较多关键优势，包括高电流载量、于短操作延迟时间(delaytime)的低介电常数以及低电感及电容等。然而，塑料基板的高温稳定度则仍然存在问题，并已对现行塑料基板的发展引起很大的挑战。其一的解决方式则是应用一种开口向下(cavity down)芯片封装，包含一具有能承接芯片的开口(opening)的封装基板，及在芯片底部贴有一散热金属块或散热片，且其开口端所面对印刷电路卡或印刷电路板。

图1示出了传统的典型塑料基板开口向下芯片封装方式(cavitydown plastic chip carrier)。封装装配构成100包含一塑料布线基板101，该塑料布线基板101设有一凹陷处(cavity)102及一键结层(bonding layer)104与基板101键结的散热金属块或散热片103。一例壁的电导或/和热导层105则可作为连接散热片103与基板101上的电路层，以增进热电性能。芯片106则位在凹陷处102内，而贴覆在散热片103上。导电金线107则用于芯片106与基板101的电性连接。在打金线步骤后，凹陷处102则填以封胶108(encapsulant)覆盖保护导电金线107与芯片106，以避免环境腐蚀破坏。另外，位在基板最外层的对外连接脚109，则作为基板101与印刷电路板110的电性连接。所述的对外连接脚可为导电针(pins)、锡球或锡柱，分别应用于塑料针阵列(plastic pin grid array，PPGA)、塑料球阵列(plastic ballgrid array，PBGA)或塑料圆柱阵列(plastic column grid array，PCGA)的封装方式。

美国专利US5,357,672揭露了一种简易的开口向下芯片塑料载体(cavity down plastic chip carrier)制程。该方法使用预浸材(prepreg)作为键结层，亦即在图1中的键结层104或图2中的键结层206。然而，根据实际经验，该方法制造的芯片载体(chip carrier)在热压过程中，预浸材经常有因固化收缩而造成翘曲的现象发生。