CN223401601U - 电子封装件及电子结构 - Google Patents

Abstract

一种电子封装件及电子结构，其中，该电子封装件包括有承载件、设于该承载件上的电子元件、通过导热介面材料接置于该电子元件上的散热件、设于电子元件上并与该导热介面材料相连接的晶背金属层以及设于导热介面材料与晶背金属层间的纳米线阵列金属层，以利用该纳米线阵列金属层的粗糙表面限制导热介面材料相对晶背金属层位移，避免导热介面材料因偏移造成散热件与电子元件结合性不佳，而影响电子封装件的散热效率。

Description

电子封装件及电子结构

技术领域

本申请有关一种半导体装置，尤指一种电子封装件及电子结构。

背景技术

随着电子产品在功能及处理速度的需求的提升，作为电子产品的核心组件的半导体芯片需具有更高密度的电子电路及元件，故半导体芯片在运作时将随之产生更大量的热能。再者，由于传统包覆该半导体芯片的封装胶体为一种导热系数仅0.8W/mk的不良传热材质(即热量的逸散效率不佳)，因而若不能有效逸散半导体芯片所产生的热量，将会造成半导体芯片的损害与产品信赖性问题。

因此，为了迅速将热能散逸至外部，业界通常在半导体封装件中配置散热片(HeatSink或Heat Spreader)，该散热片结合至半导体芯片背面，以通过散热片逸散出半导体芯片所产生的热量。

图1为现有半导体封装件1的剖面示意图，该半导体封装件1包括一封装基板11、以覆晶方式安装于封装基板11上侧的半导体芯片12以及一散热片13。该散热片13的材质为铜，该半导体芯片12的材质为硅，为提升散热片13及半导体芯片12二者的接合效果及散热效果，业界通常会在该半导体芯片12背面增设晶背金属层(Back Side Metallization,BSM)15及导热介面材料(Thermal Interface Material,TIM)14。

详言之，业界以低熔点的导热介面材料14设置于半导体芯片12背面时，需在半导体芯片12背面增设晶背金属层15。但放置低熔点的导热介面材料14后，在进入高温制程前容易受到机台作动，导致低熔点的导热介面材料14滑落或溢流出半导体芯片12背面边缘(如图1所示)，造成散热片13与半导体芯片12间的导热介面材料14不足，致使散热效果不佳，降低半导体封装件1散热能力。

为此，现有业界解决方式于晶背金属层及导热介面材料之间以高分子的胶水进行粘着，但高分子的胶水在低熔点的导热介面材料跟晶背金属层焊接的过程会阻碍金属离子的反应，导致焊接的介面出现孔洞和裂痕，降低散热的效果。

因此，如何克服上述现有技术的问题，实已成目前亟欲解决的课题。

实用新型内容

鉴于上述现有技术的种种缺失，本申请提供一种电子封装件，包括：承载件；电子元件，设于该承载件上；散热件，覆盖该电子元件；导热介面材料，供该散热件通过该导热介面材料接置于该电子元件上；晶背金属层，设于电子元件上；以及纳米线阵列金属层，设于该导热介面材料与该晶背金属层间，并与该导热介面材料结合。

本申请还提供一种电子结构，包括：电子元件；晶背金属层，设于电子元件上；以及纳米线阵列金属层，设于该晶背金属层上。

前述的电子封装件及电子结构中，该电子元件具有相对的作用面与非作用面，并以覆晶方式令该作用面通过多个导电凸块电性连接该承载件。

前述的电子封装件及电子结构中，该散热件具有顶片及支撑脚，该支撑脚的一端结合该顶片，另一端设于该承载件上。

前述的电子封装件及电子结构中，该导热介面材料为低熔点的金属层。

前述的电子封装件及电子结构中，该导热介面材料为铟或镓。

前述的电子封装件及电子结构中，该晶背金属层为铝、钛、镍、钒及金所组群组的其中一者。

前述的电子封装件及电子结构中，该纳米线阵列金属层于多层金属层结构的该晶背金属层的最外层金属层上利用电镀方式形成。

前述的电子封装件及电子结构中，该纳米线阵列金属层的材质为金(Au)、银(Ag)、铜(Cu)、镍(Ni)的其中一者。

前述的电子封装件及电子结构中，该纳米线阵列金属层令该晶背金属层的表面形成粗糙结构。

前述的电子封装件及电子结构中，该导热介面材料变形陷入该纳米线阵列金属层的纳米阵列的中，以使该纳米线阵列金属层结合该导热介面材料。

通过本申请的实施，主要将纳米线阵列金属层设于导热介面材料与晶背金属层之间，因纳米线阵列金属层可以使晶背金属层的表面形成粗糙结构以增加摩擦力，避免后续制程中导热介面材料因偏移造成散热件与电子元件结合性不佳，而影响电子封装件的散热效率。同时可使导热介面材料陷入纳米线阵列金属层之中而能牢牢固定住，以使该导热介面材料有效结合该纳米线阵列金属层，更可以紧密贴合电子元件表面，以提升电子封装件的散热效率。

附图说明

图1为现有半导体封装件的剖面示意图。

图2为本申请的电子封装件的剖视示意图。

图3为本申请的电子结构的局部剖视示意图。

附图标记说明

1 半导体封装件

11 封装基板

12 半导体芯片

13 散热片

14 导热介面材料

15 晶背金属层

2 电子封装件

2a 电子结构

21 承载件

22 电子元件

22a 作用面

22b 非作用面

220 导电凸块

23 散热件

231 顶片

232 支撑脚

24 导热介面材料

25 晶背金属层

26 纳米线阵列金属层。

具体实施方式

以下通过特定的具体实施例说明本申请的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本申请的其他优点及功效。

须知，本说明书所附附图所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供本领域技术人员的了解与阅读，并非用以限定本申请可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本申请所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本申请所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“第一”、“第二”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本申请可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本申请可实施的范畴。

图2为本申请的电子封装件2的剖视示意图。该电子封装件2包括有承载件21；电子元件22，设于该承载件21上，并电性连接该承载件21；散热件23，覆盖该电子元件22；导热介面材料(TIM)24，供该散热件23通过该导热介面材料24接置于该电子元件22上；晶背金属层25，设于电子元件22上，并与该导热介面材料24相连接；以及纳米线阵列(Nano wirearray)金属层26，设于导热介面材料24与晶背金属层25之间，并与该导热介面材料24结合。

前述承载件21例如为具有核心层与线路结构的封装基板(substrate)或无核心层(coreless)的线路结构，其包含有介电层及线路层(如重布线路层(redistributionlayer))。另该承载件21亦可为导线架(lead frame)、硅中介板(silicon interposer)、晶圆(wafer)、或其它具有金属布线(routing)的板体等，并不限于上述。

前述电子元件22接置在承载件21上，并电性连接该线路层。电子元件22可为主动元件、被动元件、封装结构或其组合者。主动元件可为用于移动电话等移动装置的应用芯片(application processor,AP)或是其他的运算芯片等的半导体芯片，而被动元件例如为电阻、电容及电感等。于本实施例中，该电子元件22为半导体芯片，其具有相对的作用面22a与非作用面22b，并以覆晶方式令该作用面22a通过多个导电凸块220电性连接该承载件21。

前述散热件23例如为一散热片、散热盖(Lid)或其他具有同等功能的元件。在本实施例中，该散热件23具有顶片231及支撑脚232。该支撑脚232的一端结合该顶片231，另一端设于该承载件21上，且令顶片231的底面与电子元件22的非作用面22b相对。另该散热件23的材质为铜金属。

前述电子元件22的非作用面22b与散热件23的顶片231底面之间进一步设有一导热介面材料24，以将电子元件22所产生的热更有效率地传导到散热件23后逸散至环境中。于本实施例中，该导热介面材料24为低熔点的金属层，例如铟(In)或镓(Ga)。

前述晶背金属层25设于电子元件22上，并与该导热介面材料24相连接。该晶背金属层25可为多层金属层结构，例如为铝(Al)、钛(Ti)、镍(Ni)、钒(V)及金(Au)所组群组的其中一者。

前述纳米线阵列金属层26设于该导热介面材料24与该晶背金属层25间，并与该导热介面材料24结合。该纳米线阵列金属层26于多层金属层结构的该晶背金属层25的最外层金属层上利用电镀方式覆盖形成，其材质如金(Au)、银(Ag)、铜(Cu)、镍(Ni)其中一者，可以使该晶背金属层25的表面形成粗糙结构以增加摩擦力，进而使导热介面材料24(例如为低熔点的铟金属层)在制程中不易滑动。此外，因为低熔点的导热介面材料24的金属柔软的特性，于制程中将其放置在该晶背金属层25表面的纳米线阵列金属层26时可实施加一外力，令低熔点的导热介面材料24变形陷入该纳米线阵列金属层26的纳米阵列之中而能牢牢固定住且不影响焊接的品质，以使该纳米线阵列金属层26有效结合该导热介面材料24。

请同时配合参阅图3，本申请还揭示一种电子结构2a，包含电子元件22、晶背金属层25及纳米线阵列金属层26。

该晶背金属层25设于电子元件22上，且可为多层金属层结构。

该纳米线阵列金属层26于多层金属层结构的该晶背金属层25最外层的金属层上利用电镀方式覆盖形成，可以使该晶背金属层25的表面形成粗糙结构以增加摩擦力，以供结合导热介面材料。

综上所述，本申请的电子封装件及电子结构主要将纳米线阵列金属层设于导热介面材料与晶背金属层之间，因纳米线阵列金属层可以使晶背金属层的表面形成粗糙结构以增加摩擦力避免后续制程导热介面材料因偏移造成散热件与电子元件结合性不佳，而影响电子封装件的散热效率。同时可使导热介面材料陷入纳米线阵列金属层之中而能牢牢固定住，以使该导热介面材料有效结合该纳米线阵列金属层，更可以紧密贴合电子元件表面，以提升电子封装件的散热效率。再者，前述结构无需增加新开发制程及材料或购买机台，以现有材料及旧有制程及机台即可解决业界现有技术问题，故不会有大量额外成本支出。

上述实施例用以示例性说明本申请的原理及其功效，而非用于限制本申请。本领域技术人员可在不违背本申请的精神及范畴下，对上述实施例进行修改。因此本申请的权利保护范围，应如权利要求书所列。

Claims (18)

1.一种电子封装件，其特征在于，包括：

承载件；

电子元件，设于该承载件上；

散热件，覆盖该电子元件；

导热介面材料，供该散热件通过该导热介面材料接置于该电子元件上；

晶背金属层，设于电子元件上；以及

纳米线阵列金属层，设于该导热介面材料与该晶背金属层间，并与该导热介面材料结合。

2.如权利要求1所述的电子封装件，其特征在于，该电子元件具有相对的作用面与非作用面，并以覆晶方式令该作用面通过多个导电凸块电性连接该承载件。

3.如权利要求1所述的电子封装件，其特征在于，该散热件具有顶片及支撑脚，该支撑脚的一端结合该顶片，且另一端设于该承载件上。

4.如权利要求1所述的电子封装件，其特征在于，该导热介面材料为低熔点的金属层。

5.如权利要求1所述的电子封装件，其特征在于，该导热介面材料为铟或镓。

6.如权利要求1所述的电子封装件，其特征在于，该晶背金属层为铝、钛、镍、钒及金所组群组的其中一者。

7.如权利要求1所述的电子封装件，其特征在于，该纳米线阵列金属层于多层金属层结构的该晶背金属层的最外层金属层上利用电镀方式形成。

8.如权利要求1所述的电子封装件，其特征在于，该纳米线阵列金属层的材质为金、银、铜、及镍的其中一者。

9.如权利要求1所述的电子封装件，其特征在于，该纳米线阵列金属层令该晶背金属层的表面形成粗糙结构。

10.如权利要求1所述的电子封装件，其特征在于，该导热介面材料变形陷入该纳米线阵列金属层的纳米阵列之中，以使该纳米线阵列金属层结合该导热介面材料。

11.一种电子结构，其特征在于，包括：

电子元件；

晶背金属层，设于电子元件上；以及

纳米线阵列金属层，设于该晶背金属层上。

12.如权利要求11所述的电子结构，其特征在于，该纳米线阵列金属层与导热介面材料结合，且该导热介面材料为低熔点的金属层。

13.如权利要求12所述的电子结构，其特征在于，该导热介面材料为铟或镓。

14.如权利要求12所述的电子结构，其特征在于，该导热介面材料变形陷入该纳米线阵列金属层的纳米阵列之中，以使该纳米线阵列金属层结合该导热介面材料。

15.如权利要求11所述的电子结构，其特征在于，该晶背金属层为铝、钛、镍、钒及金所组群组的其中一者。

16.如权利要求11所述的电子结构，其特征在于，该纳米线阵列金属层于多层金属层结构的该晶背金属层的最外层金属层上利用电镀方式形成。

17.如权利要求11所述的电子结构，其特征在于，该纳米线阵列金属层的材质为金、银、铜、及镍的其中一者。

18.如权利要求11所述的电子结构，其特征在于，该纳米线阵列金属层令该晶背金属层的表面形成粗糙结构。