TW200423342A - Chip package structure and process for fabricating the same - Google Patents

Description

200423342 五、發明說明（1) 【發明所屬之技術領域】 本發明是有關於一種晶片封裝結構（c h i p p a c k a g e s t r u c t u r e )及其製程，且特別是有關於一種具有極佳散熱 性之晶片封裝結構及其製程。 【先前技術】 在高度情報化社會的今日，可攜式電子裝置 (Portable electric device)的市場不斷地急速擴張著。 晶片封裝技術亦需配合電子裝置的數位化、網路化、區域 連接化以及使用人性化的趨勢發展。為達成上述的要求， 必須強化電子元件的高速處理化、多功能化、積集 (I n t e g r a t i ο η )化、小型輕量化及低價化等多方面的要 求，於是晶片封裝技術也跟著朝向微型化、高密度化發 展。其中，覆晶接合（Flip Chip bonding， F/C bonding) 技術由於係以凸塊（B u m p )與載板（C a r r i e r )接合，較習知 導線連結（W i r e b ο n d i n g )法大幅縮短了配線長度，有助晶 片與載板間訊號傳遞速度的提昇，因此已漸成為高密度封 裝的主流。但伴隨高密度封裝技術而來的重要課題，即是 如何解決具有高積集度之晶片封裝結構的散熱問題。 第1圖繪示為習知採導線連結式的晶片封裝結構之剖 面圖。請參照第1圖，晶片2 0具有一主動表面2 2 ，且主動 表面2 2上更配置有多個焊墊（圖未示）。晶片2 0係以主動表 面22朝上而配置於載板30上。載板30之表面上配置有多個 接點（圖未示）。多條導線2 4之兩端係分別連接於晶片2 0之 焊墊以及載板3 0之接點，以電性連接於晶片2 0與載板3 0。

11843twf .ptcl 第8頁 200423342 五、發明說明（2) 而且，載板3 0遠離晶片2 0之表面更配置有多個陣列排列之 焊球（Solder bal 1 ) 32，亦即晶片封裝結構1 0係採用球格 陣歹丨J 封裝（Ball Grid Array packaging， B G A p a c k a g i n g )，以使晶片封裝結構後續能與印刷電路板 (Printed circuit board， PCB)(圖未示）電性連接。另 外，一封裝材料層3 4係配置於載板3 0上，且覆蓋晶片2 0與 導線2 4以提供保護。但是，此晶片封裝結構1 0存在散熱性 不佳之缺點。 第2圖繪示為習知採覆晶接合技術的晶片封裝結構之 剖面圖。請參照第2圖，晶片5 0具有一主動表面5 2，且主 動表面52上更配置有多個焊塾（圖未示）。載板60之表面上 配置有多個接點（圖未示）。多個凸塊5 4係配置於主動表面 5 2上之焊墊上，且凸塊5 4係藉由晶片5 0之焊墊以及載板6 0 之接點而電性連接於晶片5 0與載板6 0之間。其中，載板6 0 遠離晶片5 0之表面更配置有多個陣列排列之焊球6 2。 為了保護晶片5 0使其免於受到濕氣的破壞，同時保護 連接晶片5 0與載板6 0的凸塊5 4，使其免於受到剪切應力 (S h e a r f 〇 r c e )破壞，因此更形成一封裝材料層6 5於晶片 5 0與載板6 0之間。習知形成封裝材料層6 5之方式係利用毛 細現象5將黏度較低的液恶封裝材料填入晶片5 0與載板6 0 之間的覆晶接合間隙，之後再將封裝材料硬化。 承上所述，晶片封裝結構4 0較第1圖所示之習知導線 連結式的晶片封裝結構1 0具有更佳電氣性能，且厚度亦符 合晶片封裝結構的薄型化趨勢。但是，封裝材料填入覆晶

11843twf.ptd 第9頁 200423342 五、發明說明（3) 接合間隙所需之時間較長，不符合產業界對產能的要求。 而且，由於封裝材料係藉助自然的毛細現象填入覆晶接合 間隙，因此晶片5 0與載板6 0之間凸塊5 4的數目、排列方式 與覆晶接合間隙的大小，都會影響封裝材料的流動性，導 致封裝材料填入不完全而形成空洞，進而影響封裝信賴度 (R e 1 i a b i 1 i t y )。此外，由於晶片5 0係直接暴露於外界， 因此在標記（M a r k i n g )晶片特性於晶片5 0表面時，或是在 猎由真空吸附晶片5 0以移動晶片封裝結構4 0時，都很容易 造成晶片5 0的破壞。 第3圖繪示為習知採熱增強型球格陣列封裝（Thermal Enhanced Ball Grid Array packaging， TEBGA p a c k a g i n g )的晶片封裝結構之剖面圖。請參照第3圖，晶 片80具有一主動表面82，且主動表面82上更配置有多個焊 墊（圖未示）。一散熱片8 5係配置於晶片8 0之背面以及載板 9 0之背面上，且散熱片8 5與晶片8 0之間係以一導熱性黏著 層87黏著。載板90之正面上配置有多個接點（圖未示）。多 條導線84之兩端係分別連接於晶片80與載板90之間，且導 線8 4係藉由晶片8 0之焊墊以及載板9 0之接點而電性連接於 晶片8 0與載板9 0之間。其中，載板9 0之正面更配置有多個 陣列排列之焊球92，焊球92係藉由連接接點之導線84而與 晶片8 0電性連接。此外，晶片封裝結構7 0更包括一封裝材 料層9 5，覆蓋晶片8 0、導線8 4與載板9 0上之接點，以提供 這些元件適當地保護。 承上所述，晶片封裝結構7 0雖然具有較佳之散熱性，

11843twf.ptd 第10頁 200423342 五、發明說明（4) 但是卻需要較大面積，因此無法符合高密度接腳（H i gh dens i ty I /0)之趨勢。而且，晶片封裝結構70之組裝亦非 常多雜，相對產能表現則不盡理想。 【發明内容】 因此，本發明的目的就是在提供一晶片封裝結構及其 製程，適於在晶片封裝結構中採用具有極佳電氣性能之覆 晶接合技術接合晶片，同時提供晶片封裝結構極佳之散熱 性。. 基於上述目的，本發明提出一種晶片封裝結構，主要 係由一載板、一晶片、一散熱片與一封裝材料層所構成。 其中，晶片具有一主動表面，主動表面上配置有多個凸 塊。晶片係以主動表面朝向載板而覆晶接合於載板上，且 電性連接至載板。散熱片係配置於晶片上，且散熱片之面 積係大於晶片之面積。封裝材料層係填充於晶片與載板之 間以及載板上，且封裝材料層係由單一封裝材料所形成。 其中，散熱片遠離晶片之表面至少係部份暴露於外界。 此外，封裝材料層位於晶片與載板之間的部份具有一 厚度，封裝材料層之最大材料粒徑例如係小於上述厚度之 0 . 5倍。本實施例之晶片封裝結構例如更包括一導熱性黏 著層（Heat conducting adhesive layer)。導熱性黏著層 例如係配置於晶片與散熱片之間。 基於上述目的，本發明再提出一種晶片封裝結構，主 要係由一載板、一晶片組、一散熱片與一封裝材料層所構 成。其中，晶片組係配置於載板上並與載板電性連接。晶

11843twf.ptd 第11頁 200423342 五、發日月說明（5) 片組主要係由多個晶片所構成，且其中至少有一晶片係覆 晶接合於載板或其他晶片上，並且維持一覆晶接合間隙。 散熱片係配置於晶片組上，且散熱片之面積係大於晶片組 之面積。封裝材料層係填充於覆晶接合間隙内以及載板 上，且封裝材料層係由單一封裝材料所形成。其中，散熱 片遠離晶片組之表面至少係部份暴露於外界。 此外，封裝材料層位於覆晶接合間隙内的部份具有一 厚度，封裝材料層之最大材料粒徑例如係小於上述厚度之 0 . 5倍。本實施例之晶片封裝結構例如更包括一導熱性黏 著層。導熱性黏著層例如係配置於晶片組最上方之晶片與 散熱片之間。 另外，本實施例之晶片組主要例如係由一第一晶片與 一第二晶片所構成。其中，第一晶片具有一第一主動表 面，且第一晶片係以第一主動表面背向載板而配置於載板 上。第二晶片具有一第二主動表面，第二主動表面上配置 有多數個凸塊。第二晶片係以第二主動表面朝向第一晶片 而覆晶接合於第一晶片上，並電性連接至第一晶片。而凸 塊係維持覆晶接合間隙。 此外，晶片組例如更包括多條導線。其中，每條導線 之兩端例如係分別電性連接第一晶片與載板。 此外，本實施例之晶片組亦可主要由一第一晶片、一 第二晶片與一第三晶片所構成。其中，第一晶片具有一第 一主動表面，第一主動表面上配置有多個第一凸塊。第一 晶片係以第一主動表面朝向載板而覆晶接合於載板上，並

11843twf.ptd 第12頁 200423342 五、發明說明（6) . 電性連接至載板。第二晶片具有一第二主動表面，且第二 晶片係以第二主動表面背向第一晶片而配置於第一晶片 上。第三晶片具有一第三主動表面，第三主動表面上配置 有多個第二凸塊。第三晶片係以第三主動表面朝向第二晶 片而覆晶接合於第二晶片上，並電性連接至第二晶片。而 第一凸塊與第二凸塊係維持覆晶接合間隙。 此外，晶片組例如更包括多條導線。其中，每條導線 之兩端例如係分別電性連接第二晶片與載板。 在上述晶片封裝結構之兩種實施例中，封裝材料層之 材質例如係樹脂。散熱片之材質例如係金屬。晶片封裝結 構例如更包括多個陣列排列之焊球與至少一被動元件。其 中，焊球例如係配置於載板未配置晶片之表面。被動元件 例如係配置於載板上且與載板電性連接。載板例如係一封 裝基材或一導線架。 基於上述目的，本發明另提出一種晶片封裝製程，主 要包括下列步驟：（a )提供一載板與多個晶片，每個晶片 分別具有一主動表面，至少一主動表面上配置有多個凸 塊。（b)使晶片與載板電性連接。（c)藉由一導熱性黏著層 將一散熱片黏著於晶片之背面上。（d )覆蓋至少一緩衝耐 熱膠片於散熱片之部分表面上。（e )形成一封裝材料層於 載板上’並使封裝材料層填充於晶片與載板之間。 其中，形成封裝材料層的方法例如係一減壓移轉注模 成形法。形成封裝材料層後例如更包括對載板進行切割， 以形成多個晶片封裝結構。而且，進行減壓移轉注模成形 11843twf.ptd 第13頁 200423342 五、發明說明（7) ' 法之壓力例如係保持在2〇毫米—汞柱(·_ —Hg 〇r T〇rr)以 下，溫度例如至少較凸塊之熔點低攝氏丨〇度。封裝材料層 位於晶片與載板之間的部份具有一厚度，而封裝材料之最 大粒控例如係小於此厚度之二分之一。 每上所述γ根據本發明所提出之晶片封裝結構，由於 ^片上配置了較晶片具有更大面積之散熱片，因此可提供 问搶度接腳之晶片封裝結構極佳的散熱途徑，進而提高晶 片封裝結構之運算速度與可靠度。而且，根據本發明所提 出之晶^封裝製程亦具有高產能之優點。 為讓本發明之上述和其他目的、特徵、和優點能更明 顯易懂’下文特舉較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細 說明如下。 【實施方式】 第4 A〜4 I圖繪示為根據本發明所提出之第一較佳實施 例的各種晶片封裝結構之剖面圖。請參照第4 A〜4丨圖，晶 片封裝結構1 0 0主要係由一載板；[8 〇、一晶片i 5 〇、一散熱 片1 4 0與一封裝材料層1 7 0所構成。其中，載板1 8 〇例如係 有機基板、陶瓷基板、可撓性基板等封裝基材，亦或是例 如覆晶式四方扁平封裝（Flip Chip Quad Flat Non-leaded packaging， F/C QFN packaging)等封裝製程 所使用之導線架（L e a d f r a m e )。載板1 8 0之上下表面例如 具有多個接點（圖未示）。 晶片150具有一主動表面152，且晶片150係以主動表 面1 5 2朝向載板1 8 0而覆晶接合於載板1 8 0之上表面上。晶

11843twf.ptd 第14頁 200423342 五、發明說明（8) 片150之主動表面上例如配置有多個焊墊（圖未示），多個 凸塊1 6 0係配置於晶片1 5 0之主動表面1 5 2上之焊墊上。晶 片1 5 0係藉由焊墊上之凸塊1 6 0而電性連接至載板1 8 0。亦 即，本實施例之晶片封裝結構1 0 0中至少包括了 一晶片 1 5 0，且此晶片1 5 0係採用覆晶接合技術接合於載板1 8 0之 上表面上。然而，除了此晶片1 5 0之外，本實施例亦可在 封裝結構1 0 0中的載板1 8 0上設置其他晶片或其他元件 (Component )，如電阻、電容等被動元件。 散熱片1 4 0係配置於晶片1 5 0上，且散熱片1 4 0之面積 係大於晶片1 5 0之面積，因此具有更佳之散熱效率。而 且，散熱片1 4 0並不侷限於一體成形，亦可由多個獨立之 散熱片所構成，此種設計有利於大面積之晶片封裝結構的 靈活運用。 此外，封裝材料層1 7 0係填充於晶片1 5 0與載板1 8 0之 間，且覆蓋載板1 8 0上。而且，封裝材料層1 7 0係由單一封 裝材料所形成。封裝材料層1 7 0之材質例如係樹脂。 散熱片1 4 0之材質例如係金屬。在本發明中，面積較 晶片1 5 0大之金屬材質的散熱片140 ’主要是為了使晶片 1 5 0所產生的熱量能大範圍的擴散，因此以導熱性佳者最 好。一般例如係使用銅板、铭板、鐵板、鎳板或其表面鑛 金者。此外，散熱片1 4 0須能承受形成進行封裝製程時的 壓力，因此最好具備不易彎曲的強度。雖然依金屬種類而 不同，但散熱片1 4 0例如係以0. 1〜0. 6毫米之間的厚度者 為佳。另外，為了增加封裝材料層1 7 0與散熱片之1 4 0界面

11843twf.ptd 第15頁 200423342 五、發明說明（9) 的緊密度，除在散熱片140之表面例如進行鍍金處理外， 亦可在散熱片1 4 0之表面例如進行表面化學處理或表面粗 化等物理處理。 此外，為使散熱片1 4 0與晶片1 5 0之間具有適當接著， 例如更配置有一導熱性黏著層1 4 5於散熱片1 4 0與晶片1 5 0 之間（如第4 A圖之放大部分所示）。導熱性黏著層1 4 5 —般 多使用矽膠、銀膏、錫膏等導熱性佳之材質。 另外，晶片封裝結構1 0 0例如更包括多個陣列排列之 焊球1 9 0。其中，焊球1 9 0例如係配置於載板1 8 0下表面之 接點上。焊球1 9 0係提供晶片封裝結構1 0 0之後例如與印刷 電路板電性連接之用途。 在第4 A〜4 I圖所示之晶片封裝結構1 0 0中，第4 A〜 4 E、4 Η〜4 I圖之晶片封裝結構1 0 0係以單一晶片1 5 0為例， 而第4 F〜4 G圖之晶片封裝結構1 0 0則以兩個晶片1 5 0為例， 當然晶片1 5 0之數量不侷限於此，其數量亦可更多。第 4 C、4 D、4 G與4 I圖之晶片封裝結構1 0 0其封裝材料層1 7 0係 覆蓋散熱片1 4 0上表面之周緣，而其餘晶片封裝結構1 0 0之 散熱片1 4 0的上表面係完全暴露於外界。第4 D與4 Ε圖之晶 片封裝結構1 0 0其散熱片1 4 0之周緣係經加工變形。第4Η與 4 I圖之晶片封裝結構1 0 0更包括至少一被動元件1 9 5，被動 元件1 9 5例如係配置於載板1 8 0之上表面上，且與載板1 8 0 電性連接。以上各類晶片封裝結構1 0 0皆屬本發明之第一 較佳實施例之變形，唯仍不脫本發明所欲保護之範圍。 第5圖與第6圖繪示為根據本發明所提出之第二較佳實

11843twf.ptd 第16頁 200423342 五、發明說明（ίο) 施例的晶片封裝結構之剖面圖。在根據本發明所提出之第 二較佳實施例的晶片封裝結構中，主要係更增加多個晶 片，其餘與第一較佳實施例相同之處在此不再贅述。請共 同參照第5圖與第6圖，晶片封裝結構2 0 0主要係由一載板 2 8 0、一晶片組2 5 0、一散熱片2 4 0與一封裝材料層2 7 0所構 成。其中，晶片組2 5 0主要係由多個晶片所構成，且其中 至少有一晶片係以覆晶接合技術接合於載板2 8 0或其他晶 片上。因此，晶片組2 5 0内至少存在一覆晶接合間隙2 5 6 ， 覆晶接合間隙2 5 6係由採用覆晶接合之晶片上的凸塊所形 成的。散熱片2 4 0係配置於晶片組2 5 0上。封裝材料層2 7 0 係充滿於覆晶接合間隙2 5 6内，且覆蓋載板2 8 0上。封裝材 料層2 7 0係由單一封裝材料所形成。其中，散熱片2 4 0遠離 晶片組2 5 0之表面至少係部份暴露於外界。 此外，封裝材料層2 7 0位於覆晶接合間隙2 5 6内的部份 具有一厚度，封裝材料層2 7 0之最大材料粒徑例如係小於 上述厚度之0. 5倍。本實施例之晶片封裝結構2 0 0例如更包 括一導熱性黏著層2 4 5。導熱性黏著層2 4 5例如係配置於晶 片組2 5 0最上方之晶片與散熱片24 0之間。導熱性黏著層 2 4 5 —般多使用矽膠、銀膏、錫膏等導熱性佳之材質。 請參照第5圖，本較佳實施例之晶片組2 5 0主要例如係 由一第一晶片250a與一第二晶片250b所構成。其中，各元 件之配置關係如下所述。第一晶片2 5 0 a具有一第一主動表 面252a，且第一晶片250a係以第一主動表面252b朝上而配 置於載板2 8 0上。第二晶片25 0b係具有一第二主動表面

11843twf.ptd 第17頁 200423342 五、發明說明（11) 252b，第二主動表面25 2b上配置有多數個凸塊260。第二 晶片2 5 0 b係以第二主動表面2 5 2 b朝向第一晶片2 5 0 a而覆晶 接合於第一晶片250a上，並電性連接至第一晶片250a。而 凸塊2 6 0係維持覆晶接合間隙2 5 6。 此外，晶片組250例如更包括多條導線2 5 4b。載板2 80 之表面上例如配置有多個接點（圖未示），第一晶片2 5 0 a之 第一主動表面252a以及第二晶片250b之第二主動表面252b 上例如配置有多個焊墊（圖未示）。第二晶片2 5 0 b之凸塊 2 6 0即維持覆晶接合間隙2 5 6於第一晶片2 5 0 a與第二晶片 2 5 0 b之間。換言之，第二晶片2 5 0 b係以覆晶接合技術接合 於第一晶片250a之第一主動表面252a上。每條導線254b之 兩端例如係分別電性連接第一晶片2 5 0 a之焊墊與載板2 8 0 之接點。 請參照第6圖，本較佳實施例之晶片組2 5 0例如係由一 第一晶片2 5 0 a 、一第二晶片2 5 0 b與一第三晶片2 5 0 c所構 成。晶片組2 5 0例如更包括多條導線2 5 4 b。其中，各元件 之配置關係如下所述。第一晶片2 5 0a係配置於載板2 8 0 上，且第一晶片250a具有一第一主動表面252a，第一主動 表面252a上配置有多個第一凸塊260a。第一晶片250a係以 弟一主動表面252a朝向載板280而覆晶接合於載板280上’ 並電性連接至載板280。第二晶片250b具有一第二主動表 面252b，第二主動表面252b係背向第一晶片250a。而且， 多條導線2 5 4b係連接於第二晶片2 5 0b之第二主動表面25 2 b 上的焊墊，以及載板2 8 0的接點之間，以電性連接第二晶

11843twf.ptd 第18頁 200423342 五、發明說明（12) 片250b與載板280。第三晶片250c具有一第三主動表面 252c ，第三主動表面25 2c上配置有多個第二凸塊260b。第 三晶片250c係以第三主動表面252c朝向第二晶片250b而覆 晶接合於第二晶片2 5 0 b上，並電性連接至第二晶片2 5 0 b。 而第一凸塊2 6 0 a與第二凸塊2 6 0 b係維持覆晶接合間隙 2 5 6。換言之，第三晶片2 5 0 c係以覆晶接合技術接合於第 二晶片2 5 0 b之第二主動表面2 5 2 b，第一晶片2 5 0 a係以覆晶 接合技術接合於載板2 5 0 b之表面。 在本發明所提出之第二較佳實施例中，與第一較佳實 施例相較主要係增加晶片之數量，同時不限定所有晶片皆 採用覆晶接合技術與載板接合。本發明之最主要特徵仍在 於晶片封裝結構中至少包括一晶片，且此晶片係採用覆晶 接合技術與載板或是其他晶片接合。而且，晶片上方更配 置有一散熱板。載板上以及覆晶接合間隙内皆具有封裝材 料層，封裝材料層係以相同封裝材料一次形成。散熱片退 離晶片之表面至少係部份暴露於外界。只要符合上述主要 特徵之任何實施樣態，皆應屬於本發明所欲保護之範圍。 以下將介紹本發明所提出之較佳實施例的晶片封裝製 程，並且詳細介紹其實施方式。晶片封裝製程主要包括下 列步驟：（a )提供一載板與多個晶片，每個晶片分別具有 一主動表面，至少一主動表面上配置有多個凸塊。（b)使 晶片與載板電性連接。（d )藉由一導熱性黏著層將一散熱 片黏著於晶片之背面上。（e)覆蓋至少一緩衝耐熱膠片於 散熱片之部分表面上。（f )形成一封裝材料層於載板上，

11843twf.ptd 第19頁 200423342 五、發明說明（13) 並使封裝材料層填充於晶片與載板之間。 完成此晶片封裝製程所得到之晶片封裝結構具有下列 特徵。第7 A圖繪示為根據本發明所提出之較佳實施例的晶 片封裝結構，在完成晶片封裝製程後之成品的剖面圖。第 7 B圖繪示為根據本發明所提出之較佳實施例的晶片封裝結 構，在完成晶片封裝製程後之成品經切割後的剖面圖。請 共同參照第7 A圖與第7 B圖，為符合量產所需，本較佳實施 例之封裝製程在形成封裝材料層1 7 0後，例如更沿切割線L 進行切割（D i c i ng )，以形成多個晶片封裝結構1 0 0。其 中，每個晶片封裝結構1 0 0至少包括一個晶片1 5 0 。另外， 雖然在第7 A圖中繪示之封裝材料層1 7 0係連接為一體，但 亦可調整製程模具，形成多個互相獨立之封裝材料層 1 7 0，亦即在切割線部份不形成封裝材料層，以縮短後續 切割所需之時間。 值得注意的是，在根據本發明所提出之較佳實施例的 晶片封裝結構之製程中，形成封裝材料層的方法例如係一 減壓移轉注模成形法。減壓移轉注模成形法係指將欲封裝 之晶片結構放入模具，在模具進入減壓狀態後，於模具内 導入熱炫融材料，並進行加熱加壓處理使樹脂硬化的一種 處理方式。一般移轉注模成形法由於未進行減壓，易造成 覆晶接合間隙或晶片與散熱板之間的封裝材料填充不足， 若使模具内的減壓狀態保持在2 0毫米-汞柱以下則可獲得 較佳之封裝效果，減壓狀態之最佳值在1 0毫米-汞柱以 下。

11843twf.ptd 第20頁 200423342 五、發明說明（14) 封裝处構圖曰Ί根據本發明所提出之較佳實施例的晶片 面圖了靖^昭円轉注模成形模具*形成封裝材料層的剖 需的封f ίΛ，人移轉注模成形設備（圖未示）可依所 具3〗γΛ 式 適合的模具3 00，模具3〇〇主要俜由上模 :3 1 〇與下模具3 2 〇 杏要保由上核 卜達到較有效率；i空：i”3二與二拉具么〇合模 #. Q 1 π /、工欢禾 σ楔步脉係百先將上模 觸接Λ模具32吉0與模具3 0 0内之真空橡膠封環33〇輕微接 行 者以抽/、空幫浦（圖未示）經由抽真空管路3 7 〇進 (士 ^具腔34 0内的減壓真空處理。然後’投入膠餅 高1ΡΓ)(圖未示）於注膠管路3 5 0内，並維持1〜5秒以提 熱二=内$真空度，同時提升模具内之溫度以使勝餅成為 6 1狀恶之封裝材料。最後，將上模具3丨〇與下模具3 2 〇 完成減壓移轉 將成形溫度控制 成形溫度高過 二二?合，同時拉起柱S(plunger)36〇，以導入熱炫融狀 、、=之封裝材料，使其填滿於模具腔34 〇内 在模成形。 在 其中，減壓移轉注模成形在進行時 於^ 1凸塊1 6 〇之熔點至少攝氏1 0度為佳7 w %流沒向迴 產1日守胃’相對於成形時熔融狀態之封裝材料對晶片丨5 〇所 度生之壓力，凸塊1 6 〇對於晶片丨5 〇與載板丨8 〇覆晶接合強 二ί夠’容易在減壓移轉注模成形的過程中發生晶片1 5 0 机洛等現象。 製。另外’在根據本發明所提出之較佳實施例的晶片封裝 $，^ ’散熱片1 4 0欲在晶片封裝製程完成後暴露於外界 。卩份’必須在一緩衝耐熱膠片3 8 〇的被覆下進行封裝。

200423342 五、發明說明（15) 若沒有被覆緩衝耐熱膠片3 8 0而進行封裝，則散熱片1 4 0欲 暴露於外界的部份易發生溢膠（F 1 u sh )。但是，若為了防 止溢膠發生而將上模具3 1 0調整而直接加壓於散熱片1 4 0 上，則封裝時的模壓也會透過散熱片1 4 0而施加於晶片1 5 0 上而傷害晶片1 5 0。所以，被覆緩衝耐熱膠片3 8 0於散熱片 1 4 0上作為緩衝係較佳的解決方法。 緩衝耐熱膠片3 8 0之材質常用的有聚纖胺（Polyamide) 或氣樹脂糸材料’並無特別規定。緩衝耐熱膠片3 8 0 —般 使用之厚度係以2 5〜7 5微米，此厚度即可獲得本發明所提 及的緩衝作用。此外，緩衝财熱膠片3 8 0之材質亦可使用 氟化橡膠等橡膠材質。 而且，根據本發明所提出之較佳實施例的晶片封裝結 構在進行晶片封裝製程中，所使用之封裝材料之最大粒徑 以小於覆晶接合間隙之0. 5倍者為佳。若所使用之封裝材 料之最大粒徑大於覆晶接合間隙之0. 5倍時，覆晶接合間 隙或晶片與散熱板之間的封裝材料填充較為困難，甚至會 造成填充不完全的情形。而且，還會因封裝材料充填時與 晶片表面的摩擦，造成晶片表面的損傷，降低晶片的可靠 度。 以下將敘述本發明之實際應用例與對照例的實施條 件，以及所獲得之實施結果。 【實例1】將面積大小為8毫米X 8毫米，具8 0 0個共晶錫鉛 凸塊（熔點攝氏1 8 3度、間距為0 . 2 5毫米）、厚度0 · 3毫米之 晶片，以矩陣排列方式接合於面積3 5毫米X 3 5毫米、厚度

11843twf.ptd 第22頁 200423342 五、發明說明（16) . 0 · 4毫米之載板（F R - 5 )上。為了使電流能夠均勻通過，並 在晶片表面加上紹製配線。覆晶接合間隙為5 0〜7 5微米: 利用市面販售的導熱黏著劑將2 2毫米X 2 2毫米大小、厚产 0 · 2毫米的銅板黏在該晶片上。銅板上面鍍鎳後，中間貼& 上市面販售的20毫米0PFA膠片（厚度50微米）。同樣的為 了提昇接著強度，下面施以表面粗化處理，並使用具減'壓 功能之移轉注模成形設備進行減壓移轉注模成形。空間内 減壓度約為1宅米-采柱。封裝材料使用的是松下電工（股） 製C V 8 7 0 0 F 2 (填充材最大粒徑2 1微米，平均粒徑5微米，添 加的材料全為矽）。進行上模空間厚度〇 · 6毫米，封裝部2 7 毫米x27毫米面積之成形。成形在攝氏170度，70公斤/平 方公分之壓力下進行2分鐘，再進行攝氏1 7 5度、4小時的 後硬化程序便可獲得構造如第4 C圖之晶片封裝結構。 【對照例1】使用與實例1晶片、承載板，以一般販賣之底 部填充填充材料（松下電工（股）製CV5 18 3F)以點膠設備進 行覆晶接合間隙之填充。封裝材料在一定的條件下硬化 後’所得晶片封裝結構為第2圖。 【對照例2】使用與實例1相同之晶片、承載板，除了沒有 以真空幫浦進行減壓處理外其他均相同，所得晶片封裝結 構為第4 C圖。 【實例2】除將實例1的真空度變更成第9圖所示外，其他 均相同’所得晶片封裝結構為第4 c圖。 【貫例3】除將實例1的真空度變更成第g圖所示外，其他 均相同，所得晶片封裝結構為第4C圖。

第23頁 200423342 五、發明說明（17) 【實例4】除將實例1的成形溫度變更成如第9圖所示外，· 其他均相同，所得晶片封裝結構為第4 C圖。 【實例5】除將實例1的成形溫度變更成如第9圖所示外， 其他均相同，所得晶片封裝結構為第4 C圖。 【對照例3】除將實例1所使用之材料最大粒徑變更成如第 9圖所示外，其他均相同，所得晶片封裝結構為第4C圖。 【對照例4】除將實例1所使用之材料最大粒徑變更成如第 9圖所示外，其他均相同，所得晶片封裝結構為第4C圖。 【實例6】除將實例1之PF A膠片變更為厚度5 0微米之聚醯 胺膠片外，其他均相同，所得晶片封裝結構為第4 C圖。 【實例7】除將實例1之散熱片材質變更成鋁板外，其他均 相同，所得晶片封裝結構為第4 C圖。 【實例8】除將實例1之PF A膠片厚度變更為3 0微米且進行 整體封裝（晶片封裝結構表面全部及模具内整體均被覆）， 即可獲得如第4 B圖所示上表面平整之晶片封裝結構。 【對照例5】實例8中除不使用膠片外，其他均相同，所得 晶片封裝結構為第4 B圖。 【對照例6】實例8中除不使用膠片外，且封裝厚度變更成 0 . 5毫米外，其他均相同，所得晶片封裝結構為第4B圖。 上述實例、對照例各晶片封裝結構之試驗條件與試驗 結果分別如第9圖與第1 0圖所示。 本發明所提出之較佳實施例的晶片封裝製程係採用 2 0 0 1年日本專利J P3 9 2 6 98所揭露之技術。但是，本發明針 對其封裝尺寸進行最佳化並設置散熱片，以使晶片封裝結

11843twf.ptd 第24頁 200423342 五、發明說明（18) 構具有最佳之封裝可靠度與散熱性。 綜上所述，根據本發明所提出之較佳實施例的晶片封 裝結構，因含散熱晶片封裝結構且晶片均採同一材料一次 被覆，相較於習知之晶片封裝結構，其信賴性高且具高度 散熱效果。若使用熱傳導係數高的封裝材料，散熱效果更 佳。而且，此晶片封裝結構亦具有結構簡單，適於大量生 產之優勢。 雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以 限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神 和範圍内，當可作些許之更動與潤飾，因此本發明之保護 範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

11843twf.ptd 第25頁 200423342 圖式簡單說明 第1圖繪示為習知採導線連結式的晶片封裝結構之剖 面圖。 第2圖繪示為習知採覆晶接合技術的晶片封裝結構之 剖面圖。 第3圖繪示為習知採熱增強型球格陣列封裝的晶片封 裝結構之剖面圖。 第4 A〜4 I圖繪示為根據本發明所提出之第一較佳實施 例的各種晶片封裝結構之剖面圖。 第5圖與第6圖繪示為根據本發明所提出之第二較佳實 施例的晶片封裝結構之剖面圖。 第7 A圖繪示為根據本發明所提出之較佳實施例的晶片 封裝結構，在完成晶片封裝製程後之成品的剖面圖。 第7 B圖繪示為根據本發明所提出之較佳實施例的晶片 封裝結構，在完成晶片封裝製程後之成品經切割後的剖面 圖。 第8圖繪示為根據本發明所提出之較佳實施例的晶片 封裝結構於減壓移轉注模成形模具中形成封裝材料層的剖 面圖 。 第9圖繪示為移轉注模成形時所使用之條件。 第1 0圖繪示為移轉注模成形後所得之結果（含裝置性 能與信賴度）。 【圖式標示說明】 1 0、4 0、7 0 :晶片封裝結構 2 0 、5 0 、8 0 :晶片

11843twf.ptd 第26頁 200423342 圖式簡單說明 22、52、82:主動表面 2 4、8 4 :導線 3 0、6 0、9 0 :載板 3 2、6 2、9 2 :焊球 3 4、6 5、9 5 :封裝材料層 5 4 :凸塊 8 5 :散熱板 100、200 ·晶片封裝結構 140 、 240 :散熱片 1 4 5、2 4 5 :導熱性黏著層 1 5 0 ·晶片 1 52 :主動表面 1 6 0、2 6 0 :凸塊 1 7 0、2 7 0 :封裝材料層 1 8 0、2 8 0 :載板 1 9 0、2 9 0 :焊球 1 9 5、2 9 5 ··被動元件 2 5 0 a :第一晶片 2 5 0 b :第二晶片 2 5 0 c ··第三晶片 252a :第一主動表面 252b··第二主動表面 2 52 c :第三主動表面 2 5 4 b :導線

11843twf.ptd 第27頁 200423342 圖式簡單說明 2 5 6 :覆晶接合間隙 260a :第一凸塊 260b :第二凸塊 3 0 0 :模具 3 1 0 :上模具 3 2 0 :下模具 3 3 0 :真空橡膠封環 3 4 0 :模具腔 3 5 0 :注膠管路 3 6 0 :柱塞 370 :抽真空管路 3 8 0 :緩衝耐熱膠片 L :切割線

11843twf.ptd 第28頁

Claims (1)

1. 200423342 六、申請專利範圍 數 多 有 置 配 上 面 表 • · β^ 括主 包該 少， 至 面 ， 表 構勤 JV 結主 裝一 封有 片具 晶；5 種板片 一 載晶 於 合 接 晶 覆 而 板 載 該 向 朝·， 面板 表載 動該 主至 該接 以連 係性 片電 晶並 該， ，上 塊板 凸載 個該 於 大 係 積 面 之 片 熱 散 該 上 片 晶 該 於 置及 配以 ， ·， 片積 熱面 散之 一片 晶 該 載熱 該散 及該 以中 間其 之， 板成 載形 該料 與材 片裝 晶封 該一 於單 充由 填係 ， 層 層料 料材 材裝 裝封 封亥 43-Φ 上 板 係 少第 至圍 面範 表利 之專 片請 曰阳申 該如 离2 遠 片 ^1 外 於 露 暴 份 βτ 立口 中 其 構 結 裝 封 片 晶 之 述 所 項 厚5 一 ο 有之 具度 份厚 部該 的於 間小 之係 板徑 載粒 該料 與材 片大 晶最 該之 於層 位料 層材 料裝 材封 裝該 封， 該度 項7 1於 第置 圍配 範， 利層 專著 請黏 申性 如熱 3導 ο 〆 倍 括 包 更 構 結 裝 封 片 晶 之 述 所 片 之 片 熱 散 該 與 中 其 構 結 裝 封 片 晶 之 述 ο所， 匕曰 第括 圍包 範質 利材 專之 請層 申料 如材 4裝 封 亥 士 θ 中 其 構 結 裝 封 片 晶 之 述 所 項 ο 11 第屬 圍金 範括 利包 專質 請材 申之 如片 5熱 散 該 第球 圍焊 範之 利列 專排 請列 申陣 如個 6·數 多 括 構 結 裝 封 片 晶 之 述 所 項 該 於 置 包 更 表 之 片 晶 該 韻 遠 板 面 包 更 構 結 裝 封 片 晶 之 述 所 項 11 第 圍 範 利 專 請 中 如

   11843twf.ptd 第29頁 200423342 六、申請專利範圍 . 括至少一被動元件，配置於該載板上且與該載板電性連 接。 8 ·如申請專利範圍第1項所述之晶片封裝結構，其中 該載板包括一封裝基材與一導線架其中之一。 9. 一種晶片封裝結構，至少包括： 一載板； 一晶片組，配置於該載板上且與該載板電性連接，該 晶片組包括多數個晶片，該些晶片至少其中之一係覆晶接 合於該載板與該些晶片其中之一上，並且維持一覆晶接合 間隙； 一散熱片，配置於該晶片組上，該散熱片之面積係大 於该晶片組之面積，以及 一封裝材料層，填充於該覆晶接合間隙内以及該載板 上，且該封裝材料層係由單一封裝材料形成，其中該散熱 片遠離該晶片組之表面至少係部份暴露於外界。 1 0.如申請專利範圍第9項所述之晶片封裝結構，其中 該封裝材料層位於該覆晶接合間隙内的部份具有一厚度， 該封裝材料層之最大材料粒徑係小於該厚度之0. 5倍。 1 1.如申請專利範圍第9項所述之晶片封裝結構，更包 括一導熱性黏著層，配置於該晶片組之頂面與該散熱片之 間。 1 2.如申請專利範圍第9項所述之晶片封裝結構，其中 該晶片組至少包括： 一第一晶片，具有一第一主動表面，且該第一晶片係

   11843twf.ptd 第30頁 200423342 六、申請專利範圍 以該第一主動表面背向該載板而配置於該載板上；以及 一第二晶片，具有一第二主動表面，該第二主動表面 上配置有多數個凸塊，該第二晶片係以該第二主動表面朝 向該第一晶片而覆晶接合於該第一晶片上，並電性連接至 該第一晶片，其中該些凸塊係維持該覆晶接合間隙。 1 3.如申請專利範圍第1 2項所述之晶片封裝結構，其 中該晶片組更包括多數個導線，該些導線之兩端分別電性 連接於該第一晶片與該載板。 1 4.如申請專利範圍第9項所述之晶片封裝結構，其中 該晶片組至少包括： 一第一晶片，具有一第一主動表面，該第一主動表面 上配置有多數個第一凸塊，該第一晶片係以該第一主動表 面朝向該載板而覆晶接合於該載板上，並電性連接至該載 板； 一第二晶片，具有一第二主動表面，該第二晶片係以 該第二主動表面背向該第一晶片而配置於該第一晶片上； 以及 一第三晶片，具有一第三主動表面，該第三主動表面 上配置有多數個第二凸塊，該第三晶片係以該第三主動表 面朝向該第二晶片而覆晶接合於該第二晶片上，並電性連 接至該第二晶片，其中該些第一凸塊與該些第二凸塊係維 持該覆晶接合間隙。 1 5.如申請專利範圍第1 4項所述之晶片封裝結構，其 中該晶片組更包括多數個導線，該些導線之兩端分別電性

   11843twf.ptd 第31頁 200423342 六、申請專利範圍 連接於該第二晶片與該載板。 1 6.如申請專利範圍第9項所述之晶片封裝結構，其中 該封裝材料層之材質包括樹脂。 1 7.如申請專利範圍第9項所述之晶片封裝結構，其中 該散熱片之材質包括金屬。 1 8 ·如申請專利範圍第9項所述之晶片封裝結構，更包 括多數個陣列排列之焊球，配置於該載板遠離該晶片組之 表面。 1 9.如申請專利範圍第9項所述之晶片封裝結構，更包 括至少一被動元件，配置於該載板上且與該載板電性連 接。 2 0.如申請專利範圍第9項所述之晶片封裝結構，其中 該載板包括一封裝基材與一導線架其中之一。 2 1. —種晶片封裝製程，至少包括下列步驟： 提供一載板與多數個晶片，每一該些晶片分別具有一 主動表面，至少一該些主動表面上配置有多數個凸塊； 使該些晶片與該載板電性連接，其中該些晶片係以該 些主動表面朝向該載板； 藉由一導熱性黏著層將一散熱片黏著於該些晶片之背 面上； 覆蓋至少一緩衝耐熱膠片於該散熱片之部分表面上； 以及 形成一封裝材料層於該載板上，並使該封裝材料層填 充於該些晶片與該載板之間。

   11843twf.ptd 第32頁 200423342 六、申請專利範圍 2 2 ·如申請專利範圍第2 1項所述之晶片封裝製程，其 中形成該封裝材料層的方法包括一減壓移轉注模成形法。 2 3 ·如申請專利範圍第2 2項所述之晶片封裝製程，其 中形成該封裝材料層後，更包括對該載板進行切割，以形 成多數個晶片封裝結構。 2 4 ·如申請專利範圍第2 2項所述之晶片封裝製程，其 中進行該減壓移轉注模成形法之壓力保持在2 0毫米-汞柱 以下。 2 5.如申請專利範圍第2 2項所述之晶片封裝製程，其 中進行該減壓移轉注模成形法之溫度，至少較該凸塊之熔 點低攝氏1 0度。 2 6.如申請專利範圍第2 2項所述之晶片封裝製程，其 中該封裝材料層位於該些晶片與該載板之間的部份具有一 厚度，該封裝材料層之最大材料粒徑係小於該厚度之〇. 5 倍0

   11843twf.ptd 第33頁