TW202505716A - 電子封裝件及其製法 - Google Patents
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Abstract
一種電子封裝件及其製法，主要於一承載結構上設置電子元件及一具有開口之散熱結構，以將散熱件設於該開口中而結合該電子元件，再以封裝層包覆該電子元件、散熱結構與散熱件，故藉由該散熱件可針對該電子元件之特定部位之發熱源進行設置，以有效進行散熱。
Description
本發明係有關一種封裝製程，尤指一種具散熱結構之電子封裝件及其製法。
隨著近年來可攜式電子產品的蓬勃發展，各類相關產品逐漸朝向高密度、高性能以及輕、薄、短、小之趨勢發展，其中，應用於該可攜式電子產品之各態樣的半導體封裝結構也因而配合推陳出新，以期能符合輕薄短小與高密度的要求。
如圖1所示，習知半導體封裝件1係於一線路結構10之上、下兩側設置半導體元件11與被動元件18，再以封裝膠體(molding compound)14包覆該些半導體元件11與被動元件18，並使該線路結構10之接點(I/O)100外露出該封裝膠體14，之後形成複數銲球19於該些接點100上，以於後續製程中，該半導體封裝件1透過該銲球19接置如電路板之電子裝置(圖略)。
惟，習知半導體封裝件1中，該半導體元件11與被動元件18在運作時會隨之產生大量的熱能，且包覆該半導體元件11與被動元件18
之封裝膠體14係為一種導熱係數僅0.8Wm-1k-1之不良傳熱材質(即熱量之逸散效率不佳)，因而無法有效逸散前述之熱量，甚至將可能造成該半導體元件11與被動元件18之損害，嚴重影響產品信賴性問題。
因此，如何克服上述習知技術的問題，實已成目前亟欲解決的課題。
鑑於上述習知技術之種種缺失，本發明係提供一種電子封裝件，係包括：承載結構，係具有線路層；電子元件，係設於該承載結構上以電性連接該線路層；散熱件，係設於該電子元件上；封裝層，係形成於該承載結構上以包覆該電子元件與該散熱件；以及散熱結構，係嵌埋於該封裝層中且具有開口，以令該散熱件位於該開口中。
本發明亦提供一種電子封裝件之製法，係包括：提供一具有線路層之承載結構；將電子元件與具有開口之散熱結構設於該承載結構上，以令該電子元件電性連接該線路層，且該開口之位置係對應位於該電子元件之上，使該電子元件對應外露於該開口；將散熱件設於該開口中，且令該散熱件設於該電子元件上；以及形成封裝層於該承載結構上，以令該封裝層包覆該電子元件、該散熱結構與該散熱件。
前述之電子封裝件及其製法中，該電子元件係藉由複數導電凸塊或複數導線電性連接該線路層。
前述之電子封裝件及其製法中，該散熱件之寬度或面積係小於或等於該電子元件之寬度或面積。
前述之電子封裝件及其製法中，該散熱件係藉由黏著材結合該電子元件。
前述之電子封裝件及其製法中，該散熱件與該封裝層的外表面係共平面。
前述之電子封裝件及其製法中，該散熱件、散熱結構與封裝層的外表面係共平面。
前述之電子封裝件及其製法中，該散熱結構係外露於該封裝層之側面。
前述之電子封裝件及其製法中，該散熱結構係遮蓋該電子元件。
前述之電子封裝件及其製法中，該散熱結構係包含環繞該散熱件之片體。例如，該散熱結構復包含至少一連接該片體之支撐腳，其結合該承載結構。
前述之電子封裝件及其製法中，該電子元件上係設置複數該散熱件。
前述之電子封裝件及其製法中，復包括形成屏蔽層於該封裝層上，且該屏蔽層接觸該散熱結構。
前述之電子封裝件及其製法中，該散熱件係凸伸出該電子元件之側面。
由上可知，本發明之電子封裝件及其製法中，主要藉由該散熱件可針對該電子元件之特定部位之發熱源進行設置，因而使用彈性大及設置面積小，故相較於習知技術，本發明之電子封裝件於運作時能有效進行散熱且耗費成本低。
再者，本發明之製法使用現有材料及舊有製程及機台即可，而無需增設新製程及材料或購買新設備，故本發明之製法能有效控制製程成本，使本發明之電子封裝件符合經濟效益。
1:半導體封裝件
10:線路結構
100:接點
11:半導體元件
14:封裝膠體
18,28:被動元件
19:銲球
2,3,3a,3b,4a,4b,4c,5a,5b,6:電子封裝件
20:承載結構
20a:第一側
20b:第二側
20c,21c,24c:側面
200:線路層
201:電性接觸墊
202:外接墊
203:絕緣保護層
204:植球墊
21,51:電子元件
21a,51a:作用面
21b,51b:非作用面
210,510:電極墊
211:導電凸塊
212:包覆層
22,32,42,62:散熱件
220:黏著材
23:散熱結構
23a,33a,43a:片體
23b:支撐腳
230:開口
231,512:結合層
24:封裝層
24a:第一表面
24b:第二表面
29:導電元件
47:屏蔽層
511:導線
D,R:寬度
S:切割路徑
圖1係為習知半導體封裝件之剖面示意圖。
圖2A至圖2G係為本發明之電子封裝件之第一實施例之製法的剖視示意圖。
圖2C-1係為圖2C之局部上視示意圖。
圖2G-1係為圖2G之另一態樣的剖視示意圖。
圖3A及圖3B係為圖2G之其它態樣的剖視示意圖。
圖4A、圖4B及圖4C係為本發明之電子封裝件之第二實施例之剖視示意圖。
圖4A-1係為圖4A之局部上視示意圖。
圖5A及圖5B係為本發明之電子封裝件之第三實施例的剖視示意圖。
圖6係為本發明之電子封裝件之第四實施例的剖視示意圖。
以下藉由特定的具體實施例說明本發明之實施方式，熟悉此技藝之人士可由本說明書所揭示之內容輕易地瞭解本發明之其他優點及功效。
須知，本說明書所附圖式所繪示之結構、比例、大小等，均僅用以配合說明書所揭示之內容，以供熟悉此技藝之人士之瞭解與閱讀，並非用以限定本發明可實施之限定條件，故不具技術上之實質意義，任何結構之修飾、比例關係之改變或大小之調整，在不影響本發明所能產生之功效及所能達成之目的下，均應仍落在本發明所揭示之技術內容得能涵蓋之範圍內。同時，本說明書中所引用之如「上」、「第一」、「第二」及「一」等之用語，亦僅為便於敘述之明瞭，而非用以限定本發明可實施之範圍，其相對關係之改變或調整，在無實質變更技術內容下，當亦視為本發明可實施之範疇。
圖2A至圖2G係為本發明之電子封裝件2之第一實施例之製法之剖視示意圖。
如圖2A所示，提供一承載結構20，其具有相對之第一側20a與第二側20b，且將至少一電子元件21設於該承載結構20之第一側20a上。例如，該承載結構20之第一側20a係作為置晶側，供承載該電子元件21，且該承載結構20之第二側20b係作為植球側。
所述之承載結構20可為如具有核心層與線路部之封裝基板(substrate)或無核心層(coreless)之線路結構。
於本實施例中，該承載結構20係包含有介電層及形成於該介電層上之線路層200，如扇出(fan out)型重佈線路層(redistribution layer，簡稱RDL)規格。例如，形成該介電層之材質係為味之素增層膜(Ajinomoto build-up film，簡稱ABF)、聚對二唑苯(Polybenzoxazole，簡稱PBO)、聚醯亞胺(Polyimide，簡稱PI)、預浸材(Prepreg，簡稱PP)或其它介電材。
再者，該線路層200係於該第一側20a形成有複數外接墊202及複數電性接觸墊201，且於該第二側20b形成有複數植球墊204，並於該第一側20a與第二側20b分別形成一如防焊層之絕緣保護層203，使該第一側20a之外接墊202與電性接觸墊201及第二側20b之植球墊204分別外露出該絕緣保護層203。
應可理解地，該承載結構20亦可為其它可供承載晶片之承載單元，例如矽中介板(silicon interposer)，並不限於上述。
所述之電子元件21係為主動元件、被動元件或其二者組合，且該主動元件係例如半導體晶片，而該被動元件係例如電阻、電容及電感。
於本實施例中，該電子元件21係為半導體晶片，其具有相對之作用面21a與非作用面21b，且該作用面21a具有複數電極墊210，以令該些電極墊210藉由複數如銲錫材料之導電凸塊211以覆晶方式結合及電性連接該承載結構20之電性接觸墊201，再將如底膠之包覆層212填充形成於該承載結構20之第一側20a與該電子元件21之作用面21a之間，以包覆該些導電凸塊211。
如圖2B所示，將一具有開口230之散熱結構23設於該承載結構20之第一側20a上，以令該開口230之位置對應位於該電子元件21上方，使部分該非作用面21b外露於該開口230。
於本實施例中，該散熱結構23係為如銅材之散熱框架，其包含有一具有該開口230之片體23a與複數立設於該片體23a上之支撐腳23b，以令該片體23a間隔該非作用面21b，使該片體23a遮蓋該電子元件21之部分非作用面21b上，且該支撐腳23b藉由如膠材之結合層231黏固於該外接墊202上。
如圖2C及圖2C-1(圖2C之局部上視示意圖)所示，形成單一散熱件22於該開口230中，使該散熱件22結合於該電子元件21之非作用面21b上，且該片體23a環繞該散熱件22。
於本實施例中，該散熱件22係為片狀、塊狀或鰭片狀，其寬度D係小於(或等於)該電子元件21之寬度R，以利於針對該電子元件21之特定部位之發熱源配置該散熱件22，而毋需全面覆蓋在電子元件21上，以提升使用彈性及散熱效率。另該散熱件22之材質可為金屬或矽，具體實施態樣可為金屬塊或廢晶片(Dummy Die)。
再者，該散熱件22係凸出該開口230，並藉由黏著材220設於該電子元件21之非作用面21b上。
又，該黏著材220係為晶粒附接膜(Die Attach Film,DAF)或金屬膏(如錫膏、銀膏)、等。
如圖2D所示，形成封裝層24於該承載結構20之第一側20a上，以令該封裝層24包覆該電子元件21、包覆層212、散熱件22與散熱結構23。
於本實施例中，該封裝層24係定義有相對之第一表面24a與第二表面24b，以令該封裝層24以其第一表面24a結合至該承載結構20之第一側20a上。
再者，該封裝層24可為絕緣材，如聚醯亞胺(polyimide，簡稱PI)、乾膜(dry film)、含環氧樹脂(epoxy)之模封化合物(molding compound)或其它適當材料。例如，該封裝層24係採用壓合(lamination)或模壓(molding)之方式形成於該承載結構20上。
如圖2E所示，移除該封裝層24之第二表面24b之部分材質，使該散熱件22外露於該封裝層24之第二表面24b。
於本實施例中，可藉由整平製程或薄化製程，使該散熱件22之外表面與該封裝層24之第二表面24b共平面，即該散熱件22之外表面齊平該封裝層24之第二表面24b，以令該散熱件22之外表面外露於該封裝層24。例如，以研磨或切割方式移除該封裝層24之第二表面24b之部分材質，使該散熱件22之外表面齊平於該封裝層24之第二表面24b。
如圖2F所示，植設複數如銲球之導電元件29於該承載結構20之第二側20b之植球墊204上，以於後續製程中接置一如電路板之電子裝置(圖未示)。
如圖2G所示，沿如圖2F所示之切割路徑S進行切單製程，以獲取該電子封裝件2。
於本實施例中，於切單製程時係一併移除該散熱結構23之其中一側之支撐腳23b，以令該片體23a外露於該封裝層24之其中一側面24c。
再者，於切單製程時係亦可一併移除該散熱結構23之多側之支撐腳23b，如圖2G-1所示之電子封裝件3，以令該片體33a外露於該封裝層24之多處側面24c。
又，該承載結構20之第一側20a及/或第二側20b上可依需求配置被動元件28，如圖2G-1所示。例如，該散熱結構23之片體33a遮蓋該被動元件28。
另外，如圖3A及圖3B所示之電子封裝件3a,3b，當移除該封裝層24之第二表面24b之部分材質時，可同時移除散熱件32之部分材質，使該散熱件32與該散熱結構23之片體23a,33a的外表面共平面，即該散熱件32之外表面齊平該散熱結構23之片體23a,33a之上表面，以令該散熱件32之外表面與該散熱結構23之片體23a,33a之上表面外露於該封裝層24之第二表面24b。
請配合參閱圖4A、圖4B及圖4C，係為本發明之電子封裝件4a,4b,4c之第二實施例之剖視示意圖。本實施例與第一實施例之差異在於散熱件之數量，其它結構大致相同，故以下不再贅述相同處。
如圖4A、圖4B、圖4C以及圖4A-1(圖4A之局部上視示意圖)所示，若該電子元件21具有多處特定部位之發熱源，可於圖2C所示之製程中，形成複數相互分離之散熱件42於該開口230中，使各該散熱件42結合於該電子元件21之非作用面21b上。
於本實施例中，可於該封裝層24上形成一接觸該片體23a,33a,43a之屏蔽層47，並使該屏蔽層47延伸至該承載結構20之側面20c上。例如，形成該屏蔽層47之材質如金、銀、銅(Cu)、鎳(Ni)、鐵(Fe)、鋁(Al)、不銹鋼(Sus)等。
再者，可藉由電鍍、塗佈(coating)、濺鍍(sputtering)、化鍍、無電鍍或蒸鍍等方式形成該屏蔽層47。或者，該屏蔽層47亦可採用金屬蓋板或導電膜，再以貼固方式設置。
又，如圖4C所示，若該散熱結構23之片體43a之其中一端側未設置支撐腳23b，則於切單製程後，該片體43a之該端側係未接觸該屏蔽層47。
另外，該散熱件42可接觸或間隔該片體23a,33a,43a。
請配合參閱圖5A及圖5B，係為本發明之電子封裝件5a,5b之第三實施例之剖視示意圖。本實施例與第二實施例之差異在於電子元件之類型，其它結構大致相同，故以下不再贅述相同處。
如圖5A及圖5B所示，對應圖2A所示之製程中，電子元件51係以打線方式電性連接該承載結構20。
於本實施例中，該電子元件51以其非作用面51b藉由如置晶膜之結合層512設於該承載結構20之第一側20a上，再藉由複數如金線之導線511結合電極墊510與該電性接觸墊201，使該電子元件51電性連接該承載結構20之線路層200。
應可理解地，且有關電子元件電性連接承載結構20之方式繁多，且於該承載結構20上可接置所需類型及數量之電子元件，並無特別限制。
請配合參閱圖6，係為本發明之電子封裝件6之第四實施例之剖視示意圖。本實施例與上述實施例之差異在於散熱件之尺寸大小，其它結構大致相同，故以下不再贅述相同處。
如圖6所示，以第一實施例為例，該散熱件62之寬度增大，以凸伸出該電子元件21之側面21c。
因此，本發明之製法主要藉由該散熱件22,32,42,62可針對該電子元件21,51之特定部位之發熱源進行設置，因而使用彈性大，故相較於習知技術，本發明之電子封裝件2,3,3a,3b,4a,4b,4c,5a,5b,6於運作時能有效進行散熱。
再者，藉由該散熱件22,32,42,62與散熱結構23之配置，本發明之電子封裝件2,3,3a,3b,4a,4b,4c,5a,5b,6可適用於多種不同類型之封裝規格，如覆晶封裝或打線封裝。
又，藉由該封裝層24中嵌埋該散熱結構23，故於該電子元件21,51與被動元件28在運作時隨之產生大量的熱能，能經由該散熱結構23迅速將熱量逸散至外界，以避免該電子元件21,51與被動元件28損害或造成產品信賴性等問題。
另外，本發明之製法使用現有材料及舊有製程及機台即可，而無需增設新製程及材料或購買新設備，故本發明之製法能有效控制製程成本，使本發明之電子封裝件2,3,3a,3b,4a,4b,4c,5a,5b,6符合經濟效益。
本發明提供一種電子封裝件2,3,3a,3b,4a,4b,4c,5a,5b,6，係包括：一具有線路層200之承載結構20、至少一設於該承載結構20上以電性連接該線路層200之電子元件21,51、至少一設於該電子元件21,51上之散熱件22,32,42,62、一形成於該承載結構20上以包覆該電子元件21,51與該散熱件22,32,42,62之封裝層24、以及一嵌埋於該封裝層24中之散熱結構23。
所述之散熱結構23係具有至少一開口230，以令該散熱件22,32,42,62位於該開口230中。
於一實施例中，該電子元件21,51係藉由複數導電凸塊211或複數導線511電性連接該線路層200。
於一實施例中，該散熱件22之寬度D係小於或等於該電子元件21之寬度R。
於一實施例中，該散熱件22,32,42係藉由黏著材220結合該電子元件21,51。
於一實施例中，該散熱件22,42,62與該封裝層24的外表面係共平面。
於一實施例中，該散熱件32、散熱結構23與封裝層24的外表面係共平面。
於一實施例中，該散熱結構23係外露於該封裝層24之側面24c。
於一實施例中，該散熱結構23係遮蓋該電子元件21。
於一實施例中，該散熱結構23係包含環繞該散熱件22,32,42,62之片體23a,33a,43a。例如，該散熱結構23復包含至少一連接該片體23a,33a,43a之支撐腳23b，其結合該承載結構20。
於一實施例中，該電子元件21,51上係設置複數該散熱件42。
於一實施例中，所述之電子封裝件4a,4b,4c,5a,5b復包括一形成於該封裝層24上且接觸該散熱結構23之屏蔽層47。
於一實施例中，該散熱件62係凸伸出該電子元件21之側面21c。
綜上所述，本發明之電子封裝件及其製法中，係藉由該散熱件可針對該電子元件之特定部位之發熱源進行設置，因而使用彈性大及設置面積小，故本發明之電子封裝件於運作時能有效進行散熱且耗費成本低，且可適用於多種不同類型之封裝規格。
再者，本發明之製法使用現有材料及舊有製程及機台即可，而無需增設新製程及材料或購買新設備，故本發明之製法能有效控制製程成本，使本發明之電子封裝件符合經濟效益。
上述實施例係用以例示性說明本發明之原理及其功效，而非用於限制本發明。任何熟習此項技藝之人士均可在不違背本發明之精神及範疇下，對上述實施例進行修改。因此本發明之權利保護範圍，應如後述之申請專利範圍所列。
2:電子封裝件
20:承載結構
20a:第一側
20b:第二側
200:線路層
201:電性接觸墊
202:外接墊
203:絕緣保護層
204:植球墊
21:電子元件
210:電極墊
22:散熱件
220:黏著材
23:散熱結構
23a:片體
23b:支撐腳
230:開口
24:封裝層
24c:側面
29:導電元件
Claims (26)
- 一種電子封裝件，係包括：承載結構，係具有線路層；電子元件，係設於該承載結構上以電性連接該線路層；散熱件，係設於該電子元件上；封裝層，係形成於該承載結構上以包覆該電子元件與該散熱件；以及散熱結構，係嵌埋於該封裝層中且具有開口，以令該散熱件位於該開口中。
- 如請求項1所述之電子封裝件，其中，該電子元件係藉由複數導電凸塊或複數導線電性連接該線路層。
- 如請求項1所述之電子封裝件，其中，該散熱件之寬度或面積係小於或等於該電子元件之寬度或面積。
- 如請求項1所述之電子封裝件，其中，該散熱件係藉由黏著材結合該電子元件。
- 如請求項1所述之電子封裝件，其中，該散熱件與該封裝層的外表面係共平面。
- 如請求項1所述之電子封裝件，其中，該散熱件、散熱結構與封裝層的外表面係共平面。
- 如請求項1所述之電子封裝件，其中，該散熱結構係外露於該封裝層之側面。
- 如請求項1所述之電子封裝件，其中，該散熱結構係遮蓋該電子元件。
- 如請求項1所述之電子封裝件，其中，該散熱結構係包含環繞該散熱件之片體。
- 如請求項9所述之電子封裝件，其中，該散熱結構復包含至少一連接該片體之支撐腳，以結合該承載結構。
- 如請求項1所述之電子封裝件，其中，該電子元件上係設置複數該散熱件。
- 如請求項1所述之電子封裝件，復包括形成於該封裝層上且接觸該散熱結構之屏蔽層。
- 如請求項1所述之電子封裝件，其中，該散熱件係凸伸出該電子元件之側面。
- 一種電子封裝件之製法，係包括：提供一具有線路層之承載結構；將電子元件與具有開口之散熱結構設於該承載結構上，以令該電子元件電性連接該線路層，且該開口之位置係對應位該電子元件，使該電子元件對應外露於該開口；將至少一散熱件設於該開口中，且令該散熱件設於該電子元件上；以及形成封裝層於該承載結構上，以令該封裝層包覆該電子元件、該散熱結構與該散熱件。
- 如請求項14所述之電子封裝件之製法，其中，該電子元件係藉由複數導電凸塊或複數導線電性連接該線路層。
- 如請求項14所述之電子封裝件之製法，其中，該散熱件之寬度或面積係小於或等於該電子元件之寬度或面積。
- 如請求項14所述之電子封裝件之製法，其中，該散熱件係藉由黏著材結合該電子元件。
- 如請求項14所述之電子封裝件之製法，其中，該散熱件與該封裝層的外表面係共平面。
- 如請求項14所述之電子封裝件之製法，其中，該散熱件、散熱結構與封裝層的外表面係共平面。
- 如請求項14所述之電子封裝件之製法，其中，該散熱結構係外露於該封裝層之側面。
- 如請求項14所述之電子封裝件之製法，其中，該散熱結構係遮蓋該電子元件。
- 如請求項14所述之電子封裝件之製法，其中，該散熱結構係包含環繞該散熱件之片體。
- 如請求項22所述之電子封裝件之製法，其中，該散熱結構復包含至少一連接該片體之支撐腳，以結合該承載結構。
- 如請求項14所述之電子封裝件之製法，其中，該電子元件上係設置複數該散熱件。
- 如請求項14所述之電子封裝件之製法，復包括形成屏蔽層於該封裝層上，且該屏蔽層接觸該散熱結構。
- 如請求項14所述之電子封裝件之製法，其中，該散熱件係凸伸出該電子元件之側面。
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