[发明专利]半导体芯片组体

说明书

技术领域：

本发明涉及一种半导体芯片组体，尤指涉及一种适用于高功率半导体组件，特别指由半导体组件、基板、黏着层及散热座组成的半导体芯片组体及其制造方法。

背景技术：

诸如经封装与未经封装的半导体芯片等半导体组件可提供高电压、高频率及高效能的应用；该些应用为执行特定功能，故所需消耗的功率甚高，然而功率愈高则半导体组件产热愈多。此外，在封装密度提高及尺寸缩减后，可供散热的表面积亦缩小，更导致产热加剧。

半导体组件在高温操作下易产生效能衰退及使用寿命缩短等问题，甚至可能立即故障。高热不仅影响芯片效能，亦可能因热膨胀不匹配而对芯片及其周遭组件产生热应力作用。因此，必须使芯片迅速有效散热方能确保其操作的效率与可靠度。一条高导热性路径通常是将热能传导并发散至表面积较芯片或芯片所在的晶粒座更大的区域。

发光二极管(LightEmittingDiode，LED)近来已普遍成为白炽光源、荧光光源及卤素光源的替代光源。LED可为医疗、军事、招牌、讯号、航空、航海、车辆、可携式设备、商用及住家照明等应用领域提供高能源效率及低成本的长时间照明。例如，LED可为灯具、手电筒、车头灯、探照灯、交通号志灯及显示器等设备提供光源。

LED中的高功率芯片在提供高亮度输出的同时亦产生大量热能。然而，在高温操作下，LED会发生色偏、亮度降低、使用寿命缩短及立即故障等问题。此外，LED在散热方面有其限制，进而影响其光输出与可靠度。因此，LED格外突显出市场对于具有良好散热效果的高功率芯片的需求。

LED封装体通常包含一LED芯片、一基座、一电接点及一热接点。其中该基座热连结至该LED芯片并用以支撑该LED芯片；该电接点则电性连结至该LED芯片的阳极与阴极；以及该热接点经由该基座热连结至该LED芯片，其下方载具可充分散热以预防该LED芯片过热。

业界积极以各种设计及制造技术投入高功率芯片封装体与导热板的研发，以期在此极度成本竞争的环境中满足效能需求。

塑料球栅数组(PlasticBallGridArray，PBGA)封装是将一芯片与一层压基板包裹于一塑料外壳中，然后再以锡球黏附于一印刷电路板(PrintedCircuitBoard，PCB)之上。其中该层压基板包含通常由玻璃纤维构成的介电层，且该芯片产生的热能可经由此塑料及介电层传至锡球，进而传至该印刷电路板。然而，由于塑料与介电层的导热性低，因此PBGA的散热效果不佳。

方形扁平无引脚(QuadFlatNo-lead，QFN)封装是将芯片设置在一焊接于印刷电路板的铜质晶粒座上。该芯片产生的热能可经由此晶粒座传至该印刷电路板。然而，由于其引脚框架式中介层的路由能力有限，使得QFN封装无法适用于高输入/输出(I/O)芯片或被动组件。

导热板为半导体组件提供电性路由、热管理与机械性支撑等功能。导热板通常包含一用于讯号路由的基板、一提供热去除功能的散热座或散热装置、一可供电性连结至半导体组件的焊垫，以及一可供电性连结至下一层组体的端子。其中该基板可为一具有单层或多层路由电路系统及一层或多层介电层的层压结构；该散热座可为一金属基座、金属块或埋设金属层。

导热板接合下一层组体。例如，下一层组体可为一具有印刷电路板及散热装置的灯座。在此范例中，一LED封装体安设于导热板上，该导热板则安设于散热装置上，导热板/散热装置次组体与印刷电路板又安设于灯座中。其中，该导热板经由导线电性连结至该印刷电路板。藉此，该基板可将电讯号自该印刷电路板导向该LED封装体，而该散热座则将该LED封装体的热能发散并传递至该散热装置。因此，该导热板可为LED芯片提供重要的热路径。

授予Juskey等人的第6,507,102号美国专利揭示一种组体，其中一由玻璃纤维与固化的热固性树脂所构成的复合基板包含一中央开口，并具有一类似该中央开口正方或长方形状的散热块黏附于该中央开口侧壁因而与该基板结合，且于该基板的顶部及底部分别黏附有上、下导电层，并透过贯穿该基板的电镀导孔互为电性连结。再者，另有一芯片设置于该散热块上并打线接合至上导电层，且具有一封装材料模设成形于该芯片上，而下导电层则设有锡球。