CN221928051U - 一种封装件 - Google Patents

Abstract

本申请的一些实施例提供了一种封装件，包括：基板；电子元件，设置在基板上；散热器，设置在基板和电子元件上方，其中，散热器包括与电子元件重叠的散热区、设置在散热区周围的边缘区以及位于散热区和边缘区之间的固定区；热界面材料层，设置在电子元件与散热器之间；以及第一固定件，设置在散热器与基板之间并且连接至散热器的固定区，其中，在俯视时，第一固定件具有接近散热区的中心的第一宽度，以及远离散热区的中心的第二宽度，并且其中，第一宽度大于第二宽度。本申请通过第一固定件固定基板及热界面材料层，从而可以有效地避免热界面材料层产生脱层或分层。

Description

一种封装件

技术领域

本申请的实施例涉及一种封装件。

背景技术

热界面材料(TIM)的导热性能与内含的导热材料比例相关，导热材料的占比越高，热界面材料的导热效果越好，尤其是以整片的导热材料(诸如石墨烯膜)形成散热片直接平贴在管芯上的导热效果最好。同时，为了让胶对于散热片的导热效果的影响较低，使用的胶量尽可能减小。如图1A和图1B所示，其中，图1A示出了现有的封装件10所产生的分层D，并且图1B示出了产生分层D之后的相应层之间的间距变化的详细视图。在室温下可以将导热材料形成的散热片13平贴在管芯12(设置在基板11上)上并与散热器14(通过粘合层15固定在基板11上)固定，但是在升温之后黏性不足以抵抗翘曲，从而造成分层D(如图1A和图1B所示)，如果选用固化仍具有黏性的胶材作为散热片13，则胶的厚度会太薄影响导热效果。因此，现有的封装件10由于使用无黏性热界面材料，面临着管芯因翘曲过大而导致热界面材料覆盖的区域产生分层D的问题。具体地，T形头部平头的扇出片上系统(FOCoS)-陶瓷扁平封装(CFP)产品需要使用高导热的热界面材料(诸如石墨烯膜)，但是石墨烯膜本身不具有黏性，其特性无法抵抗管芯区翘曲，从而导致热界面材料覆盖范围产生分层D。

目前已知技术为使用有黏性热界面材料来克服管芯翘曲过大的问题，但有黏性热界面材料散热系数低(<4W/m-K)，已无法满足客户高功率高散热需求，因此需使用超高导热的热界面材料(散热系数低>10W/m-K)；目前超高导热的热界面材料皆不具有黏性。

此外，图1C-1至图1D-2示出了现有的黏胶(有黏性的热界面材料)涂布方法的覆盖范围，具体地，图1C-1和图1C-2分别示出了图1A的封装件10在管芯12的4侧进行黏胶涂布的俯视图图案(Pattern)和扫描电镜图(SAT)，并且图1D-1和图1D-2分别示出了图1A的封装件10在管芯12的2侧进行黏胶涂布的俯视图图案(Pattern)和扫描电镜图(SAT)。具体地，如图1C-1和图1C-2所示，现有技术的散热片13的覆盖范围，即，散热片13覆盖的管芯12的面积/管芯12的表面面积*100％，为70％，而如图1D-1和图1D-2所示，散热片13的覆盖范围为78％，可见，对于现有的封装件10，该覆盖范围最高仅78％，无法达到现有封装件的覆盖范围＞90％的需求，因此，结合散热片需要黏性的特性，针对无黏性的热界面材料，需要一种新式散热片黏胶涂布方法。

实用新型内容

为了解决上述问题，本申请借由固化后仍具有粘性的胶材来避开管芯-散热片-散热器之间的导电了路径来解决胶材设置于散热片而影响散热路径的问题。

本申请的一些实施例提供了一种封装件，包括：基板；电子元件，设置在所述基板上；散热器，设置在所述基板和所述电子元件上方，其中，所述散热器包括与所述电子元件重叠的散热区、设置在所述散热区周围的边缘区以及位于所述散热区和所述边缘区之间的固定区；以及第一固定件，设置在所述散热器与所述基板之间并且连接至所述散热器的固定区，其中，在俯视时，所述第一固定件具有接近所述散热区的中心的第一宽度，以及远离所述散热区的中心的第二宽度，并且其中，所述第一宽度大于所述第二宽度。

在一些实施例中，相对于所述散热区，所述第一固定件更远离所述边缘区。

在一些实施例中，所述第一固定件设置在所述固定区的接近所述散热区的位置处。

在一些实施例中，所述第一固定件的垂直投影范围与所述电子元件的垂直投影范围不重叠。

在一些实施例中，该封装件还包括：热界面材料层，设置在所述电子元件与所述散热器之间，其中，所述第一固定件的垂直投影范围与所述热界面材料层的垂直投影范围不重叠。

在一些实施例中，所述第一固定件的顶面高于所述电子元件的顶面。

在一些实施例中，所述热界面材料层延伸超出所述电子元件的横向范围。

在一些实施例中，相对于所述热界面材料层，所述第一固定件更远离所述电子元件。

在一些实施例中，所述电子元件包括管芯，并且所述管芯由模制化合物围绕。

在一些实施例中，所述电子元件的面向所述基板的有源面由所述模制化合物暴露。

在一些实施例中，所述第一固定件设置在所述电子元件的相对侧处。

在一些实施例中，所述第一固定件从四个侧围绕所述电子元件。

在一些实施例中，所述第一固定件与所述电子元件和所述热界面材料层间隔开。

在一些实施例中，所述散热器具有设置在所述散热区和所述固定区处的顶部，以及设置在所述边缘区处的侧部，其中，所述侧部比所述顶部延伸为更靠近所述基板。

在一些实施例中，该封装件还包括：第二固定件，设置在所述散热器的所述边缘区处，其中，所述第二固定件的顶面低于所述第一固定件的顶面。

在一些实施例中，所述第二固定件将所述散热器的侧部连接至所述基板并且与所述第一固定件间隔开。

本申请的另一些实施例提供了一种封装件，包括：基板；散热器，设置在所述基板上方；电子元件，设置在所述基板和所述散热器之间；热界面材料层，设置在所述电子元件与所述散热器之间；以及第一固定件，设置在所述散热器与所述基板之间并且围绕所述电子元件，其中，所述第一固定件具有设置在所述电子元件的角部处的多个离散部分。

在一些实施例中，所述第一固定件设置在所述电子元件的四个角部处。

在一些实施例中，所述第一固定件连接至所述散热器的靠近所述电子元件的位置处。

综上，本申请通过第一固定件固定基板及热界面材料层，以有效覆盖电子元件，从而可以有效地避免热界面材料层产生脱层或分层。

附图说明

当结合附图进行阅读时，从以下详细描述可最佳理解本实用新型的各个方面。应该指出，根据工业中的标准实践，各个部件未按比例绘制。实际上，为了清楚的讨论，各个部件的尺寸可以任意地增大或减小。

图1A至图1B以及图1C-1至图1D-2示出了现有技术的封装件。

图2A至图2D、图2E-1至图2E-3以及图2F-1至图2F-2示出了根据本申请的一些实施例的封装件。

图3至图7示出了根据本申请的另一些实施例的封装件。

具体实施方式

以下公开内容提供了许多用于实现本实用新型的不同特征的不同实施例或实例。下面描述了组件和布置的具体实例以简化本实用新型。当然，这些仅仅是实例，而不旨在限制本实用新型。此外，当用“大致”、“约”、“实质”等来描述数值或数值范围时，除非另有说明，否则该术语旨在涵盖所描述数值的±10％内的数值。例如，术语“约5nm”涵盖从4.5nm至5.5nm的尺寸范围。

本申请借由固化后仍具有粘性的胶材来避开管芯-散热片-散热器之间的导电了路径来解决胶材设置于散热片而影响散热路径的问题。具体地，参见图2A，本申请的一些实施例提供了一种封装件100，该封装件100包括基板101，设置在基板101上的电子元件102。进一步地，该封装件100还包括散热器104，设置在基板101和电子元件102上方，其中，散热器104包括与电子元件102重叠的散热区104a、设置在散热区104a周围的边缘区104b以及位于散热区104a和边缘区104b之间的固定区104c。进一步从图1A中可以看出，该封装件100还包括设置在电子元件102与散热器104之间的热界面材料层103。值得注意的是，本申请的实施例提供的封装件100包括第一固定件106，设置在散热器104与基板101之间并且连接至散热器104的固定区104c。图2B示出了图2A的封装件100的俯视图，其中，图2A是沿着图2B的截面A-A的截面图，在图2B所示的俯视图中，第一固定件106具有接近散热区104a的中心104ao的第一宽度W1，以及远离散热区104a的中心104ao的第二宽度W2，从图2B中第一宽度W1大于所述第二宽度W2。在本实施例中，散热区104a的中心104ao是相应的电子元件102的几何中心，并且与电子元件102的中心重叠。在进一步实施例中，散热区104a与相应的电子元件02具有相同的形状，诸如可以具有圆形或方形形状，因此，该散热区104a的中心104ao在俯视图中可以是相应的电子元件102的几何中心或者重心。在图2B所示的俯视图中，第一固定件106的垂直投影范围与电子元件102的垂直投影范围不重叠。在本申请中，将相应器件的垂直投影范围(在垂直方向上的投影范围)定义为相应器件的覆盖区。即，在图2B所示的俯视图中，第一固定件106的覆盖区设置在电子元件102的覆盖区外部，并且进一步在图2B所示的俯视图中，第一固定件106的垂直投影范围与热界面材料层103的垂直投影范围不重叠，即，第一固定件106的覆盖区设置在热界面材料层103的覆盖区外部。此外，在一些实施例中，第一固定件106设置在电子元件102的相对侧处。具体地，第一固定件106设置在电子元件102的两侧处。在图2C所示的另一些实施例中，第一固定件106从四个侧围绕电子元件102。此外，本申请还提供了具有其它形状的第一固定件106，第一固定件106可以具有长方形、圆形等形状，如图3至图7所示的封装件300至700，其可以是任意设置的任意形状，这可以根据需求进行设定。

回参见图2A，在该封装件100中，相对于散热区104a，第一固定件106更远离边缘区104b，即，该第一固定件106朝向散热区104a偏移。在进一步实施例中，第一固定件106设置在固定区104c的接近散热区104a的位置处。在一些实施例中，第一固定件106的顶面106t高于电子元件102的顶面102t。在进一步实施例中，热界面材料层103完全覆盖电子元件102，并且该热界面材料层103延伸超出电子元件102的横向范围。在其它实施例中，相对于热界面材料层103，第一固定件106更远离电子元件102，即，因为该热界面材料层103横向延伸超出电子元件102的范围，因此该第一固定件106相对于电子元件102更靠近该热界面材料层103。在一些实施例中，该电子元件102包括管芯，并且该管芯由模制化合物107围绕。在进一步实施例中，该管芯可以包括多个芯片。从图2A中可以看出，第一固定件106、电子元件102和热界面材料层103等均由模制化合物107密封。此外，电子元件102的面向基板101的有源面102s由模制化合物107暴露，即，模制化合物107没有延伸至电子元件102的有源面102s。

此外，如图2A所示，第一固定件106与电子元件102和热界面材料层103间隔开。进一步如图2A所示，散热器104具有设置在散热区104a和固定区104c处的顶部104T，以及设置在边缘区104b处的侧部104S，其中，侧部104S比顶部104T延伸为更靠近基板101。在一些实施例中，该封装件100还包括第二固定件105，设置在散热器104的边缘区104b处。进一步地，第二固定件105的顶面105t低于第一固定件106的顶面106t，并且第二固定件105将散热器104的侧部104S连接至基板101并且与第一固定件106间隔开。在上述实施例中，基板101可以是印刷电路板、硅基板、玻璃基板、陶瓷基板等。在一些实施例中，电子元件102包括管芯等，其数量可以是单个，也可以是多个(如图7所示)。在一些实施例中，热界面材料层103可以是散热系数>10W/m-K的热界面材料，包括但不限于具有高热导率的多种无粘性的热界面材料、石墨烯膜等。散热器104可以由金属制成，包括但不限于铜、银、锡的金属及其合金。第一固定件106和第二固定件105可以由诸如环氧树脂胶的黏胶等制成。

综上，在本申请提供的封装件100中，第一固定件106垂直投影范围(覆盖区)设置在电子元件102的垂直投影范围(覆盖区)之外，并且不与热界面材料层103接触。在电子元件102的外部的基板101上局部涂布第一固定件106(即，涂布黏胶)，可以拉住电子元件102的边缘翘曲，从而避免电子元件102变形。具体地，图2D示出了图2A所示的封装件100的热界面材料层103与散热器104之间的间距，可见，对于本申请提供的封装件100，热界面材料层103与散热器104之间的间距不变，没有在热界面材料层103处发生脱层或分层，从而拉住电子元件102的边缘翘曲，并且进一步避免电子元件102变形。

此外，本申请中的由热界面材料层103形成的散热片不限于应用石墨烯膜，可以应用多种无粘性的热界面材料与散热器104结合，诸如铜片、铝片、不锈铜片等。第一固定件106的位置可以针对电子元件102与其它无缘元件等的配置进行相应黏胶(第一固定件106)图案的设计，诸如图3至图7所示。此外，要散热的电子元件102不限于裸晶片、可以是经过模制化合物(CPD)107封装的电子元件，并且该电子元件102可以是管芯，其数量可以是单个，也可以是多个，如图7所示。进一步地，该管芯内部构成也不限于一个芯片，可以是多个芯片。

在一些其它实施例中，诸如图6所示的实施例中，本申请还提供了一种封装件600，结合图2A以及图6可以看出，该封装件基板101；设置在基板101上方的散热器104；设置在基板101和散热器104之间的电子元件102以及设置在电子元件102与散热器104之间的热界面材料层103。此外，该封装件600还包括设置在散热器104与基板101之间并且围绕电子元件102的第一固定件106，并且在进一步实施例中，该第一固定件106具有设置在电子元件102的角部处的多个离散部分106₁、106₂…。在该实施例中，从图6中可以看出，该第一固定件106设置在电子元件102的四个角部处，并且第一固定件106连接至散热器104的靠近电子元件102的位置处。

可见，本申请不再受限原本热界面材料层103(散热片)黏胶涂布位置的限制，将涂布区域由热界面材料层103覆盖区位置新增至极接近电子元件102的边缘的基板101上，倚靠黏胶(即，第一固定件106)的特性固定基板101及热界面材料层103(散热片)，以利用无黏性的热界面材料能有效覆盖电子元件102，从而可以有效地避免热界面材料层的脱层或分层。

图2E-1至图2F-2示出了第一固定件106涂布方法的覆盖范围，具体地，2E-1和图2E-2分别示出了图4的封装件100在电子元件102的4侧进行第一固定件106涂布(黏胶涂布)(即，4I)的俯视图图案(Pattern)和扫描电镜图(SAT)，并且图2E-3示出了沿着图2E-2的截面B-B的分析图。此外，图2F-1和图2F-2分别示出了图2A的封装件100在电子元件102的2侧进行第一固定件106涂布(黏胶涂布)(即，2I)的俯视图图案(Pattern)和扫描电镜图(SAT)。具体地，如图2E-1和图2E-2所示，热界面材料层103的覆盖范围(即，热界面材料层103覆盖的电子元件102的面积/电子元件102的表面面积*100％)为100％，并且在如图2F-1和图2F-2所示的附图中，热界面材料层103的覆盖范围也为100％，可见，对于本申请提供的封装件100-700，该覆盖范围可达100％，可以较好的满足覆盖范围＞90％的需求。另外，现有技术中的如图1A所示的封装件10的热界面材料层103的覆盖范围与本申请提供的如图2A所示的封装件100的覆盖范围如下表1所示：

表1：

可见，本申请提供的封装件可应用于多种不同无黏性热界面材料层103，不限于石墨烯膜。此外，只要是由于电子元件102的区域翘曲过大而导致热界面材料层103覆盖范围脱层或分层的产品，皆可采用本身提供的封装件100-700的方法来进行局部划胶(涂布第一固定件106)。本申请仅着重在第一固定件106涂布(即，黏胶涂布)位置，不限于第一固定件106涂布图案，可针对不同产品的电子元件102的尺寸、无源组件位置进行图案设计：诸如图3所示的图案2U/图4所示的图案4I/图5所示的图案2I/图6所示的图案4dot/图7所示的图案L+dot…等等。

本申请提供的如图2A至图7所示的封装件100-700的形成方法与本领域常用的方法类似，此处不再详细描述，仅简要进行说明。以图2A的封装件100为例，将电子元件102(诸如管芯)附接在诸如硅基板的基板101上。然后在电子元件102的顶面102t上形成热界面材料层103，诸如通过涂布等，该热界面材料层103使用具有高热导率的多种无粘性的热界面材料。值得注意的是，在本申请中，进一步通过涂布的方法在电子元件102的外部形成第一固定件106，诸如涂布例如环氧树脂胶的黏胶。之后，再通过第二固定件105将散热器104固定至基板101，如图2A所示。第二固定件105例如环氧树脂胶的黏胶。最后，通过毛细管流动工艺等形成诸如模塑料的模制化合物107，以密封电子元件102和第一固定件106等。

众所周知，热界面材料层103的高导热材料需求为半导体行业长年之趋势，本申请提供的封装件100-700可符合客户高散热需求，且同步改善电子元件102区域翘曲，不影响后制程，三项优势且黏胶涂布(即，第一固定件106)位置能够依照不同产品和无源组件的位置进行客制化设计。研发过程中因不同产品之设计，有部分产品可能不具有足够的空间可以涂布第一固定件106，例如：电子元件102的尺寸较大、无源组件较多…等等，需依照实际产品作业当下翘曲进行调整，较难已在产品设计时就进行相应第一固定件106的图案制定。

上面概述了若干实施例的特征，使得本领域人员可以更好地理解本实用新型的方面。本领域人员应该理解，它们可以容易地使用本实用新型作为基础来设计或修改用于实施与本文所说明实施例相同的目的和/或实现相同优势的其它工艺和结构。本领域技术人员也应该意识到，这种等同构造并不背离本实用新型的精神和范围，并且在不背离本实用新型的精神和范围的情况下，本文中它们可以做出多种变化、替换以及改变。

Claims (10)

1.一种封装件，其特征在于，包括：

基板；

电子元件，设置在所述基板上；

散热器，设置在所述基板和所述电子元件上方，其中，所述散热器包括与所述电子元件重叠的散热区、设置在所述散热区周围的边缘区以及位于所述散热区和所述边缘区之间的固定区；以及

第一固定件，设置在所述散热器与所述基板之间并且连接至所述散热器的固定区，其中，在俯视时，所述第一固定件具有接近所述散热区的中心的第一宽度，以及远离所述散热区的中心的第二宽度，并且其中，所述第一宽度大于所述第二宽度。

2.根据权利要求1所述的封装件，其特征在于，相对于所述散热区，所述第一固定件更远离所述边缘区。

3.根据权利要求2所述的封装件，其特征在于，所述第一固定件设置在所述固定区的接近所述散热区的位置处。

4.根据权利要求1所述的封装件，其特征在于，还包括：

热界面材料层，设置在所述电子元件与所述散热器之间，

其中，所述第一固定件的垂直投影范围与所述热界面材料层的垂直投影范围不重叠。

5.根据权利要求1所述的封装件，其特征在于，所述第一固定件的顶面高于所述电子元件的顶面。

6.根据权利要求4所述的封装件，其特征在于，所述热界面材料层延伸超出所述电子元件的横向范围。

7.根据权利要求6所述的封装件，其特征在于，相对于所述热界面材料层，所述第一固定件更远离所述电子元件。

8.根据权利要求1所述的封装件，其特征在于，所述电子元件包括管芯，并且所述管芯由模制化合物围绕。

9.根据权利要求8所述的封装件，其特征在于，所述电子元件的面向所述基板的有源面由所述模制化合物暴露。

10.根据权利要求3所述的封装件，其特征在于，所述第一固定件从四个侧围绕所述电子元件。