包括散熱器的半導體封裝件及其制造方法

包括散熱器的半導體封裝件及其制造方法
【專利摘要】公開了一種半導體封裝件和一種制造該半導體封裝件的方法，該半導體封裝件包括：半導體芯片，在封裝基底上；散熱器，在半導體芯片上；模塑層；粘附膜，在半導體芯片和散熱器之間；以及通孔，穿過散熱器。散熱器包括第一表面和第二表面。模塑層覆蓋半導體芯片的側壁和散熱器的側壁，且暴露散熱器的第一表面。粘附膜在散熱器的第二表面上。
【專利說明】包括散熱器的半導體封裝件及其制造方法
[0001 ] 本申請要求于2015年4月9日在韓國知識產權局提交的第10-2015-0050149號韓國專利申請和于2015年6月2日在韓國知識產權局提交的第10-2015-0077974號韓國專利申請的權益，上述韓國專利申請的公開內容通過引用被全部包含于此。
技術領域
[0002]本發明構思涉及半導體裝置，更具體地，涉及半導體封裝件及其制造方法。
【背景技術】
[0003]通常，隨著電子裝置的尺寸已經減小，半導體封裝件的尺寸已經減小。包括安裝在印刷電路板(PCB)上的半導體裝置的半導封裝件保護半導體裝置免受外部環境影響，并且使半導體裝置電連接到外部裝置。

【發明內容】

[0004]根據本發明構思的示例實施例，半導體封裝件可以包括:半導體芯片，在封裝基板上;散熱器，在半導體芯片上，散熱器包括第一表面和第二表面;模塑層，覆蓋半導體芯片的側壁和散熱器的側壁并且使散熱器的第一表面暴露;粘附膜，在半導體芯片和散熱器之間，其中，粘附膜在散熱器的第二表面上；以及通孔，穿過散熱器。
[0005]在本發明構思的示例實施例中，散熱器的第一表面可以是平坦的，散熱器的第二表面可以是不平坦的。
[0006]在本發明構思的示例實施例中，散熱器的第二表面的一部分可以與半導體芯片直接接觸。
[0007]在本發明構思的示例實施例中，散熱器的第一表面可以是平坦的，散熱器的第二表面的第一部分可以是不平坦的，并且散熱器的第二表面的第二部分可以是平坦的。
[0008]在本發明構思的示例實施例中，散熱器的第二表面的第二部分可以與半導體芯片直接接觸，并且散熱器的第二表面的第一部分的一部分與半導體芯片直接接觸。
[0009]在本發明構思的示例實施例中，通孔可以穿過散熱器并且可以從散熱器的第一表面延伸到散熱器的第二表面的第一部分。
[0010]在本發明構思的示例實施例中，通孔可以暴露粘附膜。
[0011]在本發明構思的示例實施例中，散熱器的第一表面可以與模塑層的第一表面是基本上共面的。
[0012]在本發明構思的示例實施例中，散熱器的第二表面的表面粗糙度可以大于散熱器的第一表面的表面粗糙度。
[0013]在本發明構思的示例實施例中，粘附膜可以包括熱固性材料。
[0014]根據本發明構思的示例實施例，半導體封裝裝置可以包括:半導體芯片，在封裝基底上;散熱器，在半導體芯片上;模塑層，覆蓋散熱器的側壁和半導體芯片的側壁；以及粘附膜，設置在散熱器與半導體芯片之間。散熱器可以包括通過模塑層暴露的第一表面和面對半導體芯片且具有比第一表面的表面粗糙度大的表面粗糙度的第二表面。
[0015]在本發明構思的示例實施例中，粘附膜可以包括熱固性材料。
[0016]在本發明構思的示例實施例中，散熱器的第一表面可以是平坦的，并且散熱器的第二表面可以是不平坦的。散熱器的第二表面的一部分可以與半導體芯片直接接觸。
[0017]在本發明構思的示例實施例中，半導體封裝件還可以包括穿過散熱器且暴露粘附膜的多個通孔。
[0018]在本發明構思的示例實施例中，散熱器的第二表面可以包括突出部分和位于突出部分之間的凹進部分。突出部分可以與半導體芯片直接接觸。粘附膜可以在凹進部分中。
[0019]在本發明構思的示例實施例中，突出部分可以具有尖銳的頂端或弧形的頂端。
[0020]在本發明構思的示例實施例中，突出部分可以具有平坦的表面。
[0021]在本發明構思的示例實施例中，粘附膜可以在散熱器的第一表面的一部分、散熱器的側壁和半導體芯片的側壁上。
[0022]根據本發明構思的示例實施例，半導體封裝件可以包括:半導體芯片，在封裝基底上;第一散熱器，在半導體芯片上;粘附膜，在第一散熱器的第一表面的一部分和側壁上以及在半導體芯片的側壁上；以及模塑層，在粘附膜的一部分上并且覆蓋第一散熱器和半導體芯片的側壁。第一散熱器可以包括通過粘附膜暴露的第一表面和面對半導體芯片且接觸半導體芯片的第二表面。
[0023]在本發明構思的示例實施例中，半導體封裝件還可以包括在第一散熱器的第一表面上且與第一散熱器接觸的第二散熱器。
[0024]在本發明構思的不例實施例中，第一散熱器可以延伸到模塑層的第一表面。
[0025]在本發明構思的示例實施例中，粘附膜可以在半導體芯片的側面處延伸到封裝基底的第一表面。
[0026]根據本發明構思的示例實施例，制造半導體封裝件的方法可以包括:在封裝基底上安裝半導體芯片;通過粘附膜將散熱器結合到半導體芯片，散熱器包括第一表面、具有比第一表面的表面粗糙度大的表面粗糙度的第二表面和其中的至少一個通孔；以及利用模塑層覆蓋散熱器的側壁和半導體芯片的側壁。
[0027]在本發明構思的示例實施例中，模塑層可以包括與散熱器的第一表面基本上共面的第一表面。
[0028]在本發明構思的示例實施例中，粘附膜可以在半導體芯片和散熱器之間，并且可以被至少一個通孔暴露。
[0029]在本發明構思的示例實施例中，所述至少一個通孔可以包括穿過散熱器的多個通孔，并且當將散熱器結合到半導體芯片時，所述至少一個通孔可以排出產生在半導體芯片和散熱器之間的氣泡。
[°03°]在本發明構思的不例實施例中，散熱器的結合可以包括使散熱器的第二表面的一部分和半導體芯片彼此接觸。
[0031]在本發明構思的示例實施例中，散熱器的第二表面可以包括突出部分和在突出部分之間的凹進部分，并且粘附膜可以在凹進部分中。
[0032]在本發明構思的示例實施例中，突出部分可以包括尖銳的或弧形的頂端。
[0033]根據本發明構思的示例實施例，用于制造半導體封裝件的方法可以包括:在封裝基底上安裝半導體芯片;在半導體芯片上設置第一散熱器，第一散熱器包括金屬、第一表面和第二表面;用粘附膜將半導體芯片結合到第一散熱器；以及用模塑層覆蓋第一散熱器的側壁和半導體芯片的側壁。設置第一散熱器的步驟可以包括:使第一散熱器的第二表面的至少一部分接觸半導體芯片。第一散熱器的第二表面可以具有比第一散熱器的第一表面的表面粗糙度大的表面粗糙度。
[0034]在本發明構思的示例實施例中，粘附膜在第一散熱器的第二表面上。
[0035]在本發明構思的示例實施例中，設置第一散熱器的步驟還可以包括形成穿過第一散熱器的多個通孔。
[0036]在本發明構思的示例實施例中，將半導體芯片結合到第一散熱器的步驟可以包括:使粘附膜附著到第一散熱器的第一表面的一部分、第一散熱器的側壁和半導體芯片的側壁。
[0037]在本發明構思的示例實施例中，所述方法還可以包括:在第一散熱器的第一表面和模塑層的第一表面上設置第二散熱器，第二散熱器與第一散熱器接觸。
[0038]根據本發明構思的示例實施例，半導體封裝件可以包括:半導體芯片，設置在基底上;散熱器，設置在半導體芯片上;粘附膜，設置在散熱器的側壁和半導體芯片的側壁上，其中，散熱器的第一表面被粘附膜暴露；以及模塑層，沿著散熱器的側壁和半導體芯片的側壁設置在粘附膜上。
[0039]在本發明構思的示例實施例中，散熱器可以包括高導熱材料。
[0040]在本發明構思的示例實施例中，可以通過粘附膜來覆蓋散熱器的第一表面的邊緣。
【附圖說明】
[0041]通過結合附圖詳細描述本發明構思的示例實施例，本發明構思的上述和其他特征將變得更加明顯，在附圖中:
[0042]圖1A、1B、1C、1D、IE和IF是示出了根據本發明構思的示例實施例的制造半導體封裝件的方法的剖視圖；
[0043]圖1D是示出了根據本發明構思的示例實施例的包括在圖1C中示出的散熱器的結構的一部分的放大圖；
[0044]圖1E是示出了根據本發明構思的示例實施例的包括在圖1D中示出的散熱器的結構的剖視圖；
[0045]圖1G和IH是示出了根據本發明構思的示例實施例的半導體芯片安裝在基底上的結構的剖視圖；
[0046]圖2A是示出了根據本發明構思的示例實施例的半導體封裝件的剖視圖；
[0047]圖2B是根據本發明構思的示例實施例的在圖2A中示出的半導體封裝件的平面圖；
[0048]圖2C是示出了根據本發明構思的示例實施例的在圖2A中示出的半導體封裝件的平面圖；
[0049]圖2D是示出了根據本發明構思的示例實施例的在圖2A中示出的半導體封裝件的剖視圖；
[0050]圖3A是示出了根據本發明構思的示例實施例的半導體封裝件的剖視圖；
[0051]圖3B是根據本發明構思的示例實施例的在圖3A中示出的半導體封裝件的平面圖；
[0052]圖4A是示出了根據本發明構思的示例實施例的半導體封裝件的剖視圖；
[0053]圖4B是示出了根據本發明構思的示例實施例的在圖4A中示出的包括散熱器的結構的一部分的剖視圖；
[0054]圖4C是根據本發明構思的示例實施例的在圖4A中示出的半導體封裝件的平面圖；
[0055]圖5A是示出了根據本發明構思的示例實施例的半導體封裝件的剖視圖；
[0056]圖5B是根據本發明構思的示例實施例的在圖5A中示出的半導體封裝件的平面圖；
[0057]圖6A是示出了根據本發明構思的示例實施例的半導體封裝件的剖視圖；
[0058]圖6B是根據本發明構思的示例實施例的在圖6A中示出的半導體封裝件的平面圖；
[0059]圖7是示出了根據本發明構思的示例實施例的半導體封裝件的剖視圖；
[0060]圖8A、8B、8C和8D是示出了根據本發明構思的示例實施例的制造半導體封裝件的方法的剖視圖；
[0061 ]圖8E是根據本發明構思的示例實施例的在圖8D中示出的半導體封裝件的平面圖；
[0062]圖8F是示出了根據本發明構思的示例實施例的在圖8D中示出的半導體封裝件的平面圖；
[0063]圖9A是示出了根據本發明構思的示例實施例的在圖8D中示出的半導體封裝件的剖視圖；
[0064]圖9B是示出了根據本發明構思的示例實施例的在圖8D中示出的半導體封裝件的剖視圖；
[0065]圖1OA是示出了根據本發明構思的示例實施例的包括至少一個半導體封裝件的存儲系統的示意性框圖；以及
[0066]圖1OB是示出了根據本發明構思的示例實施例的包括至少一個半導體封裝件的電子系統的示意性框圖。
【具體實施方式】
[0067]現在將在下文中參照附圖更加充分地描述本發明構思的示例實施例。然而，應當注意的是，本發明構思不限于以下示例實施例，并且可以以各種形式實施。在附圖中，為了清楚可以夸大層和區域的尺寸。
[0068]如在這里使用的，除非上下文另有明確指示，否則單數形式“一個”、“一種”和“該/所述”也意圖包括復數形式。如這里使用的，術語“和/或”包括一個或更多個相關所列項目的任何組合和所有組合。將理解的是，當元件被稱為“連接”或“結合”到另一元件時，該元件可以直接連接到或結合到所述另一元件，或者可以存在中間元件。
[0069]類似地，將理解的是，當諸如層、區域或基底的元件被稱為“在”另一元件“上”時，該元件可以直接在另一元件上，或者可以存在中間元件。
[0070]此外，將利用作為本發明構思的理想圖的剖視圖和/或平面圖來描述示例實施例。因此，圖的形狀可以根據制造技術和/或允許誤差來修改。因此，本發明構思的示例實施例不局限于在圖中示出的具體形狀，而是可包括可以根據制造工藝創建的其它形狀。
[0071]貫穿說明書，相同的附圖標號或相同的附圖標記可以表示相同的元件。
[0072]圖1A、1B、1C、1D、IE和IF是示出了根據本發明構思的示例實施例的制造半導體封裝件的方法的剖視圖。圖1D是示出了根據本發明構思的示例實施例的在圖1C中示出的包括散熱器的結構的一部分的放大圖。圖1E是示出了根據本發明構思的示例實施例的在圖1D中示出的包括散熱器的結構的剖視圖。圖1G和IH是示出了根據本發明構思的示例實施例的半導體芯片安裝在基底上的結構的剖視圖。
[0073]參考圖1A，半導體芯片130可以安裝在封裝基底110上。半導體芯片130可以包括存儲芯片、邏輯芯片或它們的組合。作為示例，半導體芯片130可以是應用處理器(AP)。半導體芯片130可以包括頂表面130a和與頂表面130a相對的底表面130b。在本發明構思的示例實施例中，半導體芯片130的頂表面130a可以是非有源表面，而半導體芯片130的底表面130b可以是集成電路設置在其上的有源表面。在本發明構思的示例實施例中，半導體芯片130的頂表面130a可以是集成電路設置在其上的有源表面，而半導體芯片130的底表面130b可以是非有源表面。可以按半導體芯片130的底表面130b面對封裝基底110的頂表面的方式將半導體芯片130安裝在封裝基底110上。半導體芯片130可以通過倒裝芯片焊接技術安裝在封裝基底110上。焊料球125可以設置在半導體芯片130和封裝基底110之間，以使半導體芯片130連接到封裝基底110。在本發明構思的示例實施例中，如圖1G中所示，在焊料球125布置在半導體芯片130和封裝基底110之間的情況下，底部填充構件127可以進一步設置在半導體芯片130和封裝基底110之間。
[0074]在本發明構思的示例實施例中，如圖1H中所示，硅通孔(TSV)129可以設置在半導體芯片130中。TSV 129可以完全地或部分地穿過半導體芯片130，并可以連接到焊料球125。底部填充構件127可以在焊料球125布置在半導體芯片130和封裝基底110之間的情況下進一步設置在半導體芯片130和封裝基底110之間。
[0075]參照圖1B，可以設置散熱器150。散熱器150可以包括具有高熱導率的金屬或金屬合金。散熱器150可以包括例如銅、鋁、銅合金和/或鋁合金。散熱器150可以包括頂表面150a和底表面150b。散熱器150可以具有板式形狀。散熱器150的底表面150b可以具有比頂表面150a的表面粗糙度大的表面粗糙度。作為示例，散熱器150的頂表面150a可以是平坦的，但散熱器150的底表面150b可以是不平坦的。散熱器150的底表面150b可以包括突出部分152和在突出部分152之間的凹進部分151。每個突出部分152可以具有尖銳的頂端，例如尖頂頂端。散熱器150的底表面150b可以利用噴砂工藝或噴丸工藝(peening process)來處理，從而變得不平坦。在本發明構思的示例實施例中，散熱器150的底表面150b可以利用鑿刻工藝(chiseling process)來處理，從而變得不平坦。
[0076]可以提供粘附膜140以使散熱器150結合到半導體芯片130的頂表面130a。粘附膜140可以設置在散熱器150的底表面150b上。例如，粘附膜140可以附著到散熱器150的底表面150b。粘附膜140可以包括硅氧烷或包含硅氧烷的熱固性材料。在示例中，粘附膜140可以包括硅氧烷類材料或環氧類材料。在另一示例中，粘附膜140可以包括三聚丙烯三聚氰胺(tripropy leneme Iamine，TMAT)或包含 TMAT 的材料。
[0077]參照圖1C，具有設置在其底表面150b上的粘附膜140的散熱器150可以堆疊在半導體芯片130的頂表面130a上。散熱器150的側壁可以與半導體芯片130的側壁對準。如圖1D中所示，因為散熱器150的底表面150b可以是不平坦的，所以在粘附膜140和散熱器150的底表面150b之間的接觸面積可以大于散熱器150的底表面150b是平坦的情況。因此，可以增加散熱器150和粘附膜140之間的結合強度，從而防止或減少半導體芯片130和散熱器150之間的粘合失效。換言之，由于散熱器150和粘附膜140之間的結合強度，所以可以防止散熱器150與半導體芯片130分離。
[0078]散熱器150的底表面150b的突出部分152可以直接與半導體芯片130接觸。因此，可以促進從半導體芯片130到散熱器150的高效的熱傳導。粘附膜140可以設置在散熱器150的底表面150b的凹進部分151中。粘附膜140可以填充散熱器150的底表面150b的凹進部分151。在本發明構思的示例實施例中，散熱器150的底表面150b可以包括突出部分152，每個突出部分具有如圖1E中所示的弧形的頂端。
[0079]參照圖1F，模塑層160可以設置在封裝基底110上。模塑層160可以覆蓋散熱器150和半導體芯片130的側壁。模塑層160的頂表面160a可以與散熱器150的頂表面150a基本上共面。因為散熱器150的頂表面150a可以被暴露，所以從半導體芯片130產生的熱可以通過散熱器150排到外部。模塑層160還可以在焊料球125布置在半導體芯片130和封裝基底110之間的情況下設置在半導體芯片130和封裝基底110之間。模塑層160可以在焊料球125布置在半導體芯片130的底表面130b和封裝基底110的頂表面之間的情況下填充半導體芯片130的底表面130b和封裝基底110的頂表面之間的空間。
[0080]外部連接端子108可以設置在封裝基底110的底表面上。結果，通過上述過程，可以實現半導體封裝件11。
[0081]半導體封裝件11可以包括半導體芯片130和在半導體芯片130上的散熱器150。因為散熱器150的一部分可以直接與半導體芯片130接觸，所以從半導體芯片130產生的熱可以在不使用附加散熱器的情況下被排出。因此，可以減小半導體封裝件11的厚度。另外，因為散熱器150由硬材料形成(例如，金屬)，所以抑制或減小了半導體封裝件11的翹曲。粘附膜140可以包括熱固性材料，所以當在高溫下操作半導體封裝件11時，可以維持半導體芯片130和散熱器150之間的結合強度。
[0082]圖2A是示出了根據本發明構思的示例實施例的半導體封裝件的剖視圖。圖2B是根據本發明構思的示例實施例的在圖2A中示出的半導體封裝件的平面圖。圖2C是示出了根據本發明構思的示例實施例的在圖2A中示出的半導體封裝件的平面圖。圖2D是示出了根據本發明構思的示例實施例的在圖2A中示出的半導體封裝件的剖視圖。
[0083]參照圖2A、2B、2C和2D，半導體封裝件12還可以包括穿過散熱器150的多個通孔155。通孔155可以沿散熱器150的厚度方向從散熱器150的頂表面150a延伸到散熱器150的底表面150b。散熱器150的厚度方向可以是垂直于封裝基底110的表面的方向。通孔155可以利用機械或激光鉆孔工藝來形成。作為示例，可以在將粘附膜設置在散熱器150的底表面150b上之前形成通孔155。作為另一示例，可以在半導體芯片130上疊置具有在其底表面150b上設置的粘附膜140的散熱器150之前形成通孔155。
[0084]散熱器150的頂表面150a可以是平坦的，且可以與模塑層160的頂表面160a共面。在本發明構思的示例實施例中，散熱器150的底表面150b可以是不平坦表面。換言之，散熱器150的底表面150b可以包括突出部分152，每個突出部分152具有如圖1D中所示的尖銳的頂端。在本發明構思的示例實施例中，散熱器150的底表面150b可以是不平坦表面并可以包括突出部分152，每個突出部分152具有如圖1E中所示的弧形的頂端。
[0085]通孔155可以穿過散熱器150，且可以從散熱器150的頂表面150a延伸到散熱器150的底表面150b。散熱器150可以通過通孔155在散熱器150的頂表面150a和底表面150b兩者處是開口的。通孔155可以規則地布置以形成如圖2B中所示的陣列。例如，通孔155可以布置為矩陣形狀。在本發明構思的示例實施例中，通孔155可以不規則地布置，如圖2C中所示。例如，分布在散熱器150的中心區域中的通孔155的數量可以大于分布在散熱器150的外圍區域中的通孔155的數量。
[0086]通孔155可以暴露粘附膜140的一部分。當散熱器150結合到半導體芯片130時，在粘附膜140中和/或在散熱器150和半導體芯片130之間會形成氣泡。氣泡會使粘附膜140的粘附能力減弱，和/或會阻礙從半導體芯片130到散熱器150的熱傳遞。根據本發明構思的示例實施例，通孔155可以用作用于排出氣泡的路徑，因此防止或減小粘附膜140的粘附能力的劣化和/或從半導體芯片130到散熱器150的熱傳遞的劣化。
[0087]如圖2D中所示，粘附膜140可以足夠厚以使散熱器150的底表面150b與半導體芯片130分隔開。因此，可以通過粘附膜140增加散熱器150和半導體芯片130之間的結合強度。
[0088]圖3A是示出了根據本發明構思的示例實施例的半導體封裝件的剖視圖。圖3B是根據本發明構思的示例實施例的在圖3A中示出的半導體封裝件的平面圖。
[0089]參照圖3A和3B，半導體封裝件13可以包括具有底表面150b的散熱器150，底表面150b具有各種范圍的表面粗糙度。散熱器150的底表面150b可以包括第一底表面150bl和第二底表面150b2。散熱器150的第一底表面150bl可以具有比散熱器150的第二底表面150b2大的表面粗糙度。例如，散熱器150的第一底表面150bl可以包括與圖1D和/或IE中所示的散熱器150的底表面150b的凹進部分151和突出部分152相似或相同的凹進部分和突出部分。粘附膜140可以局部地設置在散熱器150的第一底表面150bl上，如圖3A中所示。在產生大量熱的中央處理單元(CPU)設置在半導體芯片130的部分132中的情況下，散熱器150的第二底表面150b2可以與部分132接觸。因此，可以增加從CPU消散到散熱器150的熱。作為示例，在其中設置CPU的部分132是半導體芯片130的中心區域的情況下，如通過圖3B中的虛線矩形所示，粘附膜140可以設置在散熱器150的兩側周圍區域上。在這種情況下，散熱器150的第二底表面150b2可以與半導體芯片130的中心區域接觸。半導體封裝件13還可以包括穿過散熱器150的通孔155。通孔155可以暴露在散熱器150的第一底表面150bl上的粘附膜140。
[0090]圖4A是示出了根據本發明構思的示例實施例的半導體封裝件的剖視圖。圖4B是示出了根據本發明構思的示例實施例的在圖4A中示出的包括散熱器的結構的一部分的剖視圖。圖4C是根據本發明構思的示例實施例的在圖4A中示出的半導體封裝件的平面圖。
[0091]參照圖4A、4B和4C，半導體封裝件14可以包括散熱器150，散熱器150包括具有不平坦表面的底表面150b。散熱器150的底表面150b可以包括突出部分152和在突出部分152之間的凹進部分151。如圖4B中所示，與半導體芯片130接觸的每個突出部分152可以具有平坦的表面，粘附膜140可以設置在凹進部分151中。粘附膜140可以填充凹進部分151。因此，熱可以通過突出部分152從半導體芯片130容易地傳遞到散熱器150。如圖4C中所示，粘附膜140可以以均勻地分布在散熱器150的底表面150b上的多個線性形狀形成。換言之，每個凹進部分151可以具有沿線延伸的形狀。
[0092]圖5A是示出了根據本發明構思的示例實施例的半導體封裝件的剖視圖。圖5B是根據本發明構思的示例實施例的在圖5A中示出的半導體封裝件的平面圖。
[0093]參照圖5A和5B，半導體封裝件15可以包括散熱器150，散熱器150具有包括各種范圍的表面粗糙度的底表面150b。散熱器150的底表面150b可以包括第一底表面150bl和第二底表面150b2。第一底表面150b I的表面粗糙度可以大于第二底表面150b2的表面粗糙度。第一底表面150b I可以包括與在圖4B中所不的凹進部分151和突出部分152相似或相同的凹進部分和突出部分。第二底表面150b2可以具有與在圖4B中所示的突出部分152的表面相似或相同的平坦表面。粘附膜140可以局部地設置在散熱器150的第一底表面150bl上，如圖5B中所示。散熱器150的第二底表面150b2可以與半導體芯片130接觸。在產生大量熱的CPU設置在半導體芯片130的部分132中的情況下，散熱器150的第二底表面150b2可以與部分132接觸。
[0094]圖6A是示出了根據本發明構思的示例實施例的半導體封裝件的剖視圖。圖6B是根據本發明構思的示例實施例的在圖6A中示出的半導體封裝件的平面圖。
[0095]參照圖6A和6B，半導體封裝件16可以包括散熱器150，散熱器150包括具有平坦表面的底表面150b。粘附膜140可以以片型形狀沿散熱器150的底表面150b延伸。半導體封裝件16還可以包括能夠排出在散熱器150結合到半導體芯片130時產生的氣泡的多個通孔155。通孔155可以規則地分布，如圖6B中所示。在本發明構思的示例實施例中，通孔155可以不規則地分布，如圖2C中所示。
[0096]圖7是示出了根據本發明構思的示例實施例的半導體封裝件的剖視圖。
[0097]參照圖7，半導體封裝件17可以是上封裝件17b堆疊在下封裝件17a上的堆疊封裝(POP)式封裝件。下封裝件17a可以包括上述的半導體封裝件11到16中的至少一種。作為示例，圖2A的半導體封裝件12可以是下封裝件17a。
[0098]上封裝件17b可以包括安裝在上封裝基底115上的至少一個上半導體芯片230和覆蓋上半導體芯片230的上模塑層165，其中，粘附構件145布置在至少一個半導體芯片230和上封裝基底115之間。上半導體芯片230可以通過鍵合線175電連接到上封裝基底115。下封裝件17a和上封裝件17b可以通過穿過下封裝件17a的模塑層160的內部連接端子70彼此電連接。
[0099]半導體封裝件17還可以包括設置在下封裝件17a和上封裝件17b之間且與下封裝件17a的散熱器150接觸的傳熱層60 (例如，熱界面材料(TIM))。從下封裝件17a的半導體芯片130傳遞到散熱器150的熱可以通過傳熱層60和上封裝基底115釋放到半導體封裝件17的外部。
[0100]圖8A、8B、8C和8D是示出了根據本發明構思的示例實施例的制造半導體封裝件的方法的剖視圖。圖SE是根據本發明構思的示例實施例的在圖8D中示出的半導體封裝件的平面圖。圖8F是示出了根據本發明構思的示例實施例的在圖8D中示出的半導體封裝件的平面圖。
[0101]參照圖8A，半導體芯片130可以安裝在封裝基底110上，散熱器150可以分別堆疊在半導體芯片130上。在本發明構思的示例實施例中，半導體芯片130可以利用倒裝芯片焊接技術安裝在封裝基底110上。焊料球125可以設置在每個半導體芯片130和封裝基底110之間，以將每個半導體芯片130連接到封裝基底110。在本發明構思的示例實施例中，在圖1H中所示的TSV 129可以形成在每個半導體芯片130中以連接到焊料球125。每個散熱器150可以包括頂表面150a和底表面150b，且具有板式形狀。頂表面150a和底表面150b可以是平坦的。在本發明構思的示例實施例中，頂表面150a可以是平坦的，底表面150b可以是不平坦的。例如，底表面150b的表面粗糙度可以大于頂表面150a的表面粗糙度。
[0102]粘附膜140可以附著到散熱器150。粘附膜140可以部分地覆蓋每個散熱器150的頂表面150a，以暴露每個散熱器150的頂表面150a的一部分。粘附膜140可以包括熱固性材料。
[0103]參照圖8B，粘附膜140可以附著到封裝基底110和半導體芯片130。粘附膜140可以被切割以部分地覆蓋每個散熱器150的頂表面150a、每個散熱器150的側壁和每個半導體芯片130的側壁。此外，粘附膜140可以從每個半導體芯片130的側面延伸到封裝基底110的頂表面，并且可以彎曲以覆蓋封裝基底110的頂表面的部分。
[0104]參照圖SC，模塑層160可以形成在封裝基底110上以覆蓋散熱器150和每個半導體芯片130的側壁。模塑層160可以設置在粘附膜140的一部分上并覆蓋粘附膜140的一部分。模塑層160的頂表面160a可以與散熱器150的頂表面150a在基本上相同的水平處。例如，模塑層160的頂表面160a與散熱器150的頂表面150a可以是基本上共面的。
[0105]參照圖8D，可以通過鋸切工藝來形成半導體封裝件21。例如，封裝基底110和模塑層160可以被鋸切為單個封裝單元以形成半導體封裝件21。在鋸切工藝之前，外部連接端子108可以設置在封裝基底110的底表面上。粘附膜140可以覆蓋散熱器150的頂表面150a的整個周圍區域。在本發明構思的示例實施例中，粘附膜140可以覆蓋散熱器150的頂表面150a的相對的周圍區域，如圖SE中所示。在本發明構思的示例實施例中，粘附膜140可以覆蓋散熱器150的頂表面150a的邊緣區域，如圖8F中所示。
[0106]根據本發明構思的示例實施例，因為散熱器150和半導體芯片130可以彼此直接接觸，所以可以增加從半導體芯片130傳遞到散熱器150的熱的量。此外，因為粘附膜140可以設置在散熱器150的頂表面150a的一部分、散熱器150的側壁的一部分和半導體芯片130的側壁的一部分上，并且模塑層160可以圍繞散熱器150和半導體芯片130的側壁，所以可以實現散熱器150和半導體芯片130的穩定結合。因此，可以抑制或減小根據本發明構思的示例實施例制造的半導體封裝件21的翹曲。另外，由于包括熱固材料的粘合層140，可以提高半導體封裝件21的熱固特性。
[0107]圖9A是示出了根據本發明構思的示例實施例的在圖8D中示出的半導體封裝件的剖視圖。圖9B是示出了根據本發明構思的示例實施例的在圖8D中示出的半導體封裝件的剖視圖。
[0108]參照圖9A，半導體封裝件22還可以包括堆疊在散熱器150上的補充的散熱器250。補充的散熱器250可以包括與散熱器150的材料相同或相似的材料。補充的散熱器250可以包括例如鋁、銅、鋁合金和/或銅合金中的至少一種。補充的散熱器250可以具有從散熱器150的頂表面150a延伸到模塑層160的頂表面160a的板形狀。由于補充的散熱器250，可以增加用于釋放熱的區域。
[0109]參照圖9B，半導體封裝件23可以是包括下封裝件23a和堆疊在下封裝件23a上的上封裝件23b的堆疊封裝(POP)式封裝件。下封裝件23a可以是圖8D中所示的半導體封裝件21。上封裝件23b可以具有與圖7中所示的上封裝件17b的結構相同或相似的結構。
[0110]下封裝件23a和上封裝件23b可以通過穿過模塑層160的內部連接端子70電連接在一起。半導體封裝件23還可以包括設置在下封裝件23a和上封裝件23b之間且與散熱器150接觸的傳熱層60(例如，??Μ)。
[0111]圖1OA是示出了根據本發明構思的示例實施例的包括至少一個半導體封裝件的存儲系統的示意性框圖。圖1OB是示出了根據本發明構思的示例實施例的包括至少一個半導體封裝件的電子系統的示意性框圖。
[0112]參照圖10A，根據本發明構思的示例實施例的存儲系統1200可以是半導體存儲裝置。例如，存儲系統1200可以是存儲卡或固態驅動(SSD)裝置。存儲系統1200可以包括存儲器1210和控制存儲器1210與主機1230之間的數據交換的存儲控制器1220。可以利用靜態隨機存取存儲器(SRAM) 1221作為CPU 122的工作存儲器。主機接口單元1223可以包括與存儲系統1200連接的主機1230的數據交換協議。糾錯碼(ECC)單元1224可以檢測和糾正從存儲器1210讀取的數據中的差錯。存儲器接口單元1225可以與存儲器1210以接口連接。CPU單元1222可以執行用于存儲控制器1220的數據交換的各種控制操作。存儲器1210和/或存儲控制器1220可以包括根據本發明構思的示例實施例的半導體封裝件中的至少一種。
[0113]參照圖1OB，根據本發明構思的示例實施例的電子系統1300可以包括例如移動裝置或計算機。電子系統1300可以包括電連接到系統總線1360的存儲系統1310、調制解調器1320, CPU 1330、隨機存取存儲器(RAM)1340和用戶接口單元1350。與在圖1OA中所示的存儲系統1200相同或相似，存儲系統1310可以包括存儲器1311和存儲控制器1312。存儲系統1310可以存儲由CPU 1330執行的數據和/或指令和/或存儲從外部輸入的數據。電子系統1300可以裝備有存儲卡、SSD、相機圖像傳感器和/或應用芯片組。圖1OB的存儲系統1310、中央處理單元1330和/或任何其它元件可以包括根據本發明構思的示例實施例的半導體封裝件中的至少一種。
[0114]本發明構思的示例實施例可以提供具有提高的熱耐久性和機械耐久性的半導體封裝件和用于制造所述半導體封裝件的方法。
[0115]雖然已經參照本發明構思的示例實施例描述了本發明構思，但對本領域技術人員將明顯的是，在不脫離如權利要求限定的本發明構思的范圍的情況下，可以對示例實施例作出各種改變和修改。
【主權項】
1.一種半導體封裝件，所述半導體封裝件包括: 半導體芯片，在封裝基底上； 散熱器，在半導體芯片上，散熱器包括第一表面和第二表面； 模塑層，覆蓋半導體芯片的側壁和散熱器的側壁，且暴露散熱器的第一表面； 粘附膜，在半導體芯片和散熱器之間，其中，粘附膜在散熱器的第二表面上；以及 通孔，穿過散熱器。2.根據權利要求1所述的半導體封裝件，其中，散熱器的第一表面是平坦的，散熱器的第二表面是不平坦的。3.根據權利要求2所述的半導體封裝件，其中，散熱器的第二表面的一部分與半導體芯片直接接觸。4.根據權利要求1所述的半導體封裝件，其中，散熱器的第一表面是平坦的，散熱器的第二表面的第一部分是不平坦的，并且散熱器的第二表面的第二部分是平坦的。5.根據權利要求4所述的半導體封裝件，其中，散熱器的第二表面的第二部分與半導體芯片直接接觸，散熱器的第二表面的第一部分的一部分與半導體芯片直接接觸。6.根據權利要求5所述的半導體封裝件，其中，通孔穿過散熱器且從散熱器的第一表面延伸到散熱器的第二表面的第一部分。7.根據權利要求1所述的半導體封裝件，其中，通孔暴露粘附膜。8.根據權利要求1所述的半導體封裝件，其中，散熱器的第一表面與模塑層的第一表面是基本上共面的。9.根據權利要求1所述的半導體封裝件，其中，散熱器的第二表面的表面粗糙度大于散熱器的第一表面的表面粗糙度。10.根據權利要求1所述的半導體封裝件，其中，粘附膜包括熱固性材料。11.一種半導體封裝件，所述半導體封裝件包括: 半導體芯片，在封裝基底上； 散熱器，在半導體芯片上； 模塑層，覆蓋散熱器的側壁和半導體芯片的側壁；以及 粘附膜，設置在散熱器和半導體芯片之間， 其中，散熱器包括: 第一表面，被模塑層暴露；以及 第二表面，面對半導體芯片且具有比第一表面的表面粗糙度大的表面粗糙度。12.根據權利要求11所述的半導體封裝件，其中，粘附膜包括熱固性材料。13.根據權利要求11所述的半導體封裝件，其中，散熱器的第一表面是平坦的，且散熱器的第二表面是不平坦的，其中，散熱器的第二表面的一部分與半導體芯片直接接觸。14.根據權利要求11所述的半導體封裝件，所述半導體封裝件還包括穿過散熱器且暴露粘附膜的多個通孔。15.根據權利要求11所述的半導體封裝件，其中，散熱器的第二表面包括突出部分和在突出部分之間的凹進部分，并且 其中，突出部分直接接觸半導體芯片，且粘附膜在凹進部分中。16.根據權利要求15所述的半導體封裝件，其中，突出部分具有尖銳的頂端或弧形的頂端。17.根據權利要求15所述的半導體封裝件，其中，突出部分具有平坦的表面。18.根據權利要求11所述的半導體封裝件，其中，粘附膜在散熱器的第一表面的一部分、散熱器的側壁和半導體芯片的側壁上。19.一種半導體封裝件，所述半導體封裝件包括: 半導體芯片，在封裝基底上； 第一散熱器，在半導體芯片上； 粘附膜，在第一散熱器的第一表面的一部分和側壁上以及在半導體芯片的側壁上；以及 模塑層，在粘附膜的一部分上并覆蓋第一散熱器的側壁和半導體芯片的側壁， 其中，第一散熱器包括被粘附膜暴露的第一表面和面對半導體芯片且與半導體芯片接觸的第二表面。20.根據權利要求19所述的半導體封裝件，所述半導體封裝件還包括:第二散熱器，在第一散熱器的第一表面上且與第一散熱器接觸。21.根據權利要求20所述的半導體封裝件，其中，第二散熱器延伸到模塑層的第一表面。22.根據權利要求20所述的半導體封裝件，其中，粘附膜在半導體芯片的側面處延伸到封裝基底的第一表面。23.一種制造半導體封裝件的方法，所述方法包括: 在封裝基底上安裝半導體芯片； 在半導體芯片上設置第一散熱器，第一散熱器包括金屬、第一表面和第二表面； 利用粘附膜將半導體芯片結合到第一散熱器；以及 利用模塑層覆蓋第一散熱器的側壁和半導體芯片的側壁， 其中，設置第一散熱器的步驟包括:使第一散熱器的第二表面的至少一部分與半導體芯片接觸，其中，第一散熱器的第二表面具有比第一散熱器的第一表面的表面粗糙度大的表面粗糙度。24.根據權利要求23所述的方法，其中，粘附膜在第一散熱器的第二表面上。25.根據權利要求23所述的方法，其中，將半導體芯片結合到第一散熱器的步驟包括:使粘附膜附著到第一散熱器的第一表面的一部分、第一散熱器的側壁和半導體芯片的側壁。
【文檔編號】H01L23/42GK106057747SQ201610110151
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年2月29日 公開號201610110151.1, CN 106057747 A, CN 106057747A, CN 201610110151, CN-A-106057747, CN106057747 A, CN106057747A, CN201610110151, CN201610110151.1
【發明人】金載春, 黃熙情, 張彥銖
【申請人】三星電子株式會社