半導體封裝件及其制造方法
【專利摘要】一種半導體封裝件及其制造方法。半導體封裝件包括基板、芯片、包覆材料及散熱片。基板具有外側面。芯片設于基板上。包覆材料包覆芯片且具有上表面及外側面，包覆材料的外側面相對基板的外側面內縮。散熱片設于包覆材料的上表面且具有外側面，散熱片的外側面相對包覆材料的外側面內縮。
【專利說明】半導體封裝件及其制造方法
【技術領域】
[0001]本發明是有關于一種半導體封裝件及其制造方法，且特別是有關于一種具有散熱片的半導體封裝件及其制造方法。
【背景技術】
[0002]受到提升工藝速度及尺寸縮小化的需求，半導體元件變得甚復雜。當工藝速度的提升及小尺寸的效益明顯增加時，半導體元件的特性也出現問題。特別是指，較高的工作時脈(clock speed)在信號電平(signal level)之間導致更頻繁的轉態(transit1n),因而半導體元件的工作負擔加重，產生更多的熱量，因而導致工作溫度上升。
[0003]因此，如何驅散半導體元件產生的熱量，成為本【技術領域】業界努力重點之一。
【發明內容】
[0004]本發明是有關于一種半導體封裝件及其制造方法，可驅散半導體封裝件的熱量。
[0005]根據本發明，提出一種半導體封裝件。半導體封裝件包括一基板、一芯片、一包覆材料及一散熱片。基板具有一外側面。芯片設于基板上。包覆材料包覆芯片且具有一上表面及一第一外側面，包覆材料的第一外側面相對基板的外側面內縮。散熱片設于包覆材料的上表面且具有一外側面，散熱片的外側面相對包覆材料的第一外側面內縮。
[0006]根據本發明，提出一種半導體封裝件的制造方法。制造方包括以下步驟。設置一芯片于一基板上；并列設置一散熱片對應于基板；形成一包覆材料于散熱片及基板之間，其中包覆材料包覆該芯片且具有一上表面；形成一第一切割道依序經過散熱片及包覆材料的一部分，其中散熱片形成一外側面，而包覆材料形成一第一外側面；蝕刻散熱片，使散熱片的外側面相對包覆材料的第一外側面內縮；形成一第二切割道經過基板及包覆材料的其余部分，其中基板形成一外側面，且包覆材料的第一外側面相對基板的外側面內縮。
[0007]為讓本發明的上述內容能更明顯易懂，下文特舉實施例，并配合附圖，作詳細說明如下:
【專利附圖】
【附圖說明】
[0008]圖1繪示依照本發明一實施例的半導體封裝件的剖視圖。
[0009]圖2A至2H繪示圖1的半導體封裝件的制造過程圖。
[0010]主要元件符號說明:
[0011]100:半導體封裝件
[0012]110:基板
[0013]IlOa:封裝單元區
[0014]110b、141b:下表面
[0015]110s、140s:外側面
[0016]110u、130u、141u:上表面
[0017]120:芯片
[0018]121:焊球
[0019]130:包覆材料
[0020]130sl:第一外側面
[0021]130s2:第二外側面
[0022]140:散熱片
[0023]141:銅層
[0024]141s:第三外側面
[0025]1411、1421:毛邊
[0026]142:金屬層
[0027]150:電性接點
[0028]Pl:第一切割道
[0029]P2:第二切割道
[0030]Tl:第一刀具
[0031]T2:第二刀具
[0032]W1、W2:寬度
【具體實施方式】
[0033]請參照圖1，其繪示依照本發明一實施例的半導體封裝件的剖視圖。半導體封裝件100包括基板110、芯片120、包覆材料130、散熱片140及電性接點150。
[0034]芯片120是以其主動面朝下方位設于基板110上并透過至少一凸塊121電性連接于基板110，此種電性連接芯片120與基板110的方式稱為覆晶技術。另一例中，芯片120可以其主動面朝上方位設于基板110上并透過至少一焊線電性連接于基板110。
[0035]包覆材料130覆蓋基板110的上表面IlOu且包覆芯片120。包覆材料130具有上表面130u及外側面，其中外側面包含第一外側面130sl及第二外側面130s2。由于第一外側面130sl及第二外側面130s2分別于二道不同切割工藝形成，因此第一外側面130sl與第二外側面130s2之間形成一橫向段差。本例中，第一外側面130sl相對第二外側面130s2內縮。此外，由于第二外側面130s2與基板110的外側面IlOs于同一道切割工藝形成，因此第二外側面130s2與基板110的外側面IlOs實質上對齊，如齊平。
[0036]包覆材料130可包括酌.醒基樹脂(Novolac-based resin)、環氧基樹脂(epoxy-based resin)、娃基樹脂(silicone-based resin)或其他適當的包覆劑。包覆材料130亦可包括適當的填充劑，例如是粉狀的二氧化硅。可利用數種封裝技術形成包覆材料，例如是壓縮成型(compress1n molding)、液態封裝(liquid encapsulat1n)、注射成型(inject1n molding)或轉注成型(transfer molding)。
[0037]散熱片140設于包覆材料130的上表面130u且具有外側面140s。透過蝕刻移除散熱片140的側面材料，可使散熱片140的蝕刻后的外側面140s相對包覆材料130的第一外側面130sl內縮。此外，透過蝕刻也可減少因為切割散熱片140所導致的毛邊量，最小可獲得3英絲(mil)以下的毛邊量。當毛邊量控制在3英絲以下時，用手幾乎感覺不到毛邊。
[0038]散熱片140包含銅層141及金屬層142，其中金屬層142形成于銅層141的上表面141u。在蝕刻散熱片140工藝中，蝕刻液會移除銅層141的材料，使銅層141形成一第三外側面141s，第三外側面141s是內凹曲面；由于蝕刻液對金屬層142不會產生作用或僅產生微小作用，因此于蝕刻后，金屬層142幾乎完整地覆蓋銅層141的上表面141u，以保護銅層141。金屬層142可以是單層或多層結構。以多層結構來說，金屬層142可包含鎳層及鉻層，其中鎳層形成于銅層141與鉻層之間，作為鉻層電鍍于銅層上的介質，其中鉻層為高硬度材料，具有耐磨及防刮特性。另一實施例中，金屬層142的材料不限于鎳及鉻。另一例中，銅層141的上表面141u及下表面141b可分別形成有金屬層142。
[0039]電性接點150例如是焊球、接墊、導電柱或凸塊，本例是以焊球為例說明。電性接點150形成于基板110的下表面110b。芯片120可透過基板110及電性接點150電性連接一外部電路元件，如電路板、芯片或半導體封裝件。
[0040]請參照圖2A至2H，其繪示圖1的半導體封裝件的制造過程圖。
[0041]如圖2A所不,提供基板110,其中基板110例如是長條基板,具有上表面IlOu,且定義多個封裝單元區IlOa在上表面IlOu上。
[0042]如圖2B所示，以例如是覆晶技術，設置至少一芯片120于基板110的上表面IlOu上，其中芯片120位于對應的封裝單元區IlOa上。
[0043]如圖2C所示，并列設置基板110與散熱片140于下模具10的模穴1a內，其中基板110與散熱片140是相對。模穴1a包括第一子模穴1al及第二子模穴10a2，第一子模穴1al的寬度大于第二子模穴10a2,使第一子模穴1al形成一承載面10u。基板110設于承載面1u上，而散熱片140設于第二子模穴10a2的底面1b上。
[0044]下模具10具有數個吸氣道11，其連通一真空源，可吸住散熱片140，避免散熱片140輕易位移。下模具10具有至少一第一定位件12，例如是定位銷，而基板110具有至少一第二定位件111，例如是定位孔。基板110透過第二定位件111與第一定位件12的結合而定位于下模具10上。
[0045]本例中，散熱片140是多層結構，其包括銅層141及金屬層142，金屬層142形成于銅層141的上表面141u上。另一例中，散熱片140包括銅層141及二金屬層142，其中二金屬層142分別形成于銅層141的上表面141u與下表面141b ;或者,散熱片140的所有外表面都可形成有金屬層142。
[0046]如圖2C所示，合模一上模具20與下模具10，以將基板110抵壓于上模具20與下模具10之間。上模具20抵壓在基板110上，可避免基板110脫離下模具10。此外，上模具20具有數個吸氣道21，其連通一真空源，可吸住基板110，避免基板110輕易位移。
[0047]如圖2D所示，形成包覆材料130于基板110與散熱片140之間的空間，其中包覆材料130包覆芯片120。
[0048]然后，分離上模具20與下模具10，以露出散熱片140及基板110，以利后續的切割步驟。
[0049]如圖2E所示，形成至少一第一切割道Pl依序經過散熱片140及包覆材料130的部分厚度(即不切斷包覆材料130)，其中散熱片140及包覆材料130分別形成外側面140s及第一外側面130sl。本例中，第一切割道Pl是以由刀具Tl切割形成為例說明。由于刀具切割的因素，散熱片140的銅層141及金屬層142分別產生毛邊1411及1421，此時的毛邊量很大(大于20英絲)，用手可明顯感覺出毛邊。刀具Tl例如是圓巨(saw)，其以旋轉方式進行切割。此外，切割前，可先轉置基板110，使散熱片140朝上，以利刀具的進刀。
[0050]如圖2F所示，蝕刻散熱片140。由于蝕刻液會侵蝕散熱片140的銅層141，使銅層141的外側面相對包覆材料130的第一外側面130sl內縮,而形成第三外側面141s,連帶地也移除掉銅層141的毛邊1411。本例中，銅層141的第三外側面141s被蝕刻成內凹曲面。由于銅層141的毛邊1411被移除，使金屬層142的毛邊1421失去支撐基礎而懸空，因此在外力稍微作用下很容易脫離散熱片140。
[0051]如圖2G所示，形成至少一電性接點150于基板110的下表面110b。此外，形成電性接點150前，可先轉置基板110，使基板110朝上，進而使電性接點150容易形成。
[0052]如圖2H所示，可采用刀具或激光，形成至少一第二切割道P2經過整個基板110及包覆材料130的其余厚度，以切斷基板110及包覆材料130，而形成至少一如圖1所示的半導體封裝件100。本實施例是以第二刀具T2完成切割。由于上述轉置步驟，使第二刀具T2可依序經過基板110及包覆材料130而形成半導體封裝件100。
[0053]在形成第二切割道P2過程中，毛邊1421可能因為刀具的切割力作用而脫離散熱片140。當毛邊1421脫離散熱片140后，散熱片140的毛邊量可降至3英絲以下，用手幾乎感覺不到毛邊
[0054]一實施例中，在形成第二切割道P2時可以液體(例如是水或冷卻液)清洗，除了可以冷卻切割所增加的溫度外，亦可讓毛邊1421脫離散熱片140。進一步地說，由于金屬層142的毛邊1421懸空而薄弱，故在液體沖洗下便脫離散熱片140，藉以降低散熱片140的毛邊量，使散熱片140的毛邊量可降至3英絲以下，用手幾乎感覺不到毛邊。
[0055]本發明實施例的毛邊的脫落方式不限于切割及/或清洗。由于金屬層142的毛邊1421因懸空而薄弱，因此只要稍加施以外力，毛邊1421即可脫離散熱片140。此處的外力可產生自切割、液體作用、氣體作用(如噴氣)、磨削(如砂紙、挫刀或其它合適的磨削工具)、加熱、振動與壓力中一者或其組合。
[0056]第二切割道P2形成后，基板110與包覆材料130分別形成外側面IlOs及第二外側面130s2，其中外側面IlOs與第二外側面130s2大致上對齊，如齊平。由于第二刀具T2的寬度W2小于第一刀具Tl的寬度Wl (圖2E)，使第二切割道P2形成后，包覆材料130的第一外側面130sl相對第二外側面130s2是內縮。一例中，第二刀具T2的寬度W2約0.25毫米，而第一刀具Tl的寬度Wl (圖2E)約0.5毫米。
[0057]綜上所述，雖然本發明已以實施例揭露如上，然其并非用以限定本發明。本發明所屬【技術領域】中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和范圍內，當可作各種的更動與潤飾。因此，本發明的保護范圍當視權利要求書所界定者為準。
【權利要求】
1.一種半導體封裝件，包括: 一基板，具有一外側面； 一芯片，設于該基板上； 一包覆材料，包覆該芯片且具有一上表面及一第一外側面，該包覆材料的該第一外側面相對該基板的該外側面內縮；以及 一散熱片，設于該包覆材料的該上表面上且具有一外側面，該散熱片的該外側面相對該包覆材料的該第一外側面內縮。
2.如權利要求1所述的半導體封裝件，其特征在于，該包覆材料更包括一第二外側面，其中該包覆材料的該第一外側面相對該包覆材料的該第二外側面內縮，而該第二外側面與該基板的該外側面對齊。
3.如權利要求1所述的半導體封裝件，其特征在于，該散熱片包括: 一銅層，設于該包覆材料的該上表面上且具有一上表面；以及 一金屬層，形成于該銅層的該上表面。
4.如權利要求3所述的半導體封裝件，其特征在于，該銅層具有一第三外側面，該銅層的該第三外側面是一內凹曲面。
5.如權利要求1所述的半導體封裝件，其特征在于，該散熱片包括: 一銅層，具有相對的一上表面與一下表面；以及 二金屬層，分別形成于該銅層的該上表面與該下表面。
6.一種半導體封裝件的制造方法，包括: 設置一芯片于一基板上； 并列設置一散熱片對應于該基板； 形成一包覆材料于該散熱片及該基板之間，其中該包覆材料包覆該芯片，且具有一上表面； 形成一第一切割道依序經過該散熱片及該包覆材料的一部分，其中該散熱片形成一外側面,而該包覆材料形成一第一外側面； 蝕刻該散熱片，使該散熱片的該外側面相對該包覆材料的該第一外側面內縮；以及形成一第二切割道經過該基板及該包覆材料的其余部分，其中該基板形成一外側面，且該包覆材料的該第一外側面相對該基板的該外側面內縮。
7.如權利要求6所述的制造方法，其特征在于，于形成該第一切割道依序經過該散熱片及該包覆材料的該部分的步驟后，該散熱片形成一毛邊； 于蝕刻該散熱片的步驟中，該毛邊被移除。
8.如權利要求6所述的制造方法，其特征在于，于并列設置該散熱片對應于該基板的步驟中，該散熱片包括一銅層及一金屬層，其中該銅層設于該包覆材料的該上表面上且具有一上表面，而該金屬層形成于該銅層的該上表面上； 于形成該第一切割道依序經過該散熱片及該包覆材料的該部分的步驟后，該銅層及該金屬層各形成一毛邊；于蝕刻該散熱片的步驟中，該銅層的該毛邊被移除；于形成該第二切割道經過該基板及該包覆材料的其余部分的過程中，該金屬層的該毛邊脫落。
9.如權利要求8所述的制造方法，其特征在于，該銅層具有一第三外側面，該銅層的該第三外側面是一內凹曲面。
10.如權利要求6所述的制造方法,其特征在于，該第一切割道具有一第一寬度，該第二切割道具有一第二寬度，其中該第一寬度大于該第二寬度。
【文檔編號】H01L21/56GK104377179SQ201310357681
【公開日】2015年2月25日 申請日期:2013年8月15日 優先權日:2013年8月15日
【發明者】翁承誼 申請人:日月光半導體制造股份有限公司