TWI238505B - Method for fabricating thermally enhanced packaged substrate - Google Patents

Description

1238505 :五、發明說明（1) .【發明所屬之技術領域】 本發明係有關於一種高散熱型基板之製作方法，更詳 而言之，係有關於一種整合有散熱片之半導體封裝基板之 製作方法。 -【先前技術】 隨著電子產業的蓬勃發展，電子產品亦逐漸邁入多功 能、高性能的研發方向。為滿足半導體封裝件高積集度 (Integration)以及微型化（Miniaturization)的封裝需 求，球柵陣列式（B a 1 1 g r i d a r r a y， B G A )即為一種先進的 癱導體晶片封裝技術，其特點在於採用一基板來安置半導 體晶片，並於該基板背面植置複數個成栅狀陣列排列之錫 球（S ο 1 d e r b a 1 1 )，使相同單位面積之半導體晶片承載件 上可以容納更多輸入/輸出連接端（I/O connection)以符 合高度集積化之半導體晶片所需，同時藉由該些錫球將整 個封裝單元銲結並電性連接至外部之電子裝置，如印刷電 路板。 然而，由於半導體晶片上之電子元件及電子電路之密 度高集積化，其運作產生之熱量多，如不及時將半導體晶、/ 爹— 片產生之熱量有效逸#，將嚴重縮短半導體晶片之性能及 擎命。 為解決上述之缺失，並符合電子產品輕薄短小的發展 趨勢，半導體業界發展出一種散熱片外露於封裝膠體之薄 型半導體封裝基板，例如底穴置晶型球柵陣列式（C a v i t y down ball grid arrays， CDBGA)半導體封裝基板，其特

]7522 全懋.ptd 第8頁 1238505 五、發明說明（2) 徵在於其中之基板形成有至少一開孔，並將一半導體晶片 以倒置方式透過該開孔電性連接至該基板。 請參閱第1圖所示之半導體封裝件，即為一種CDBGA半 導體封裝件1，其主要在一 BGA半導體封裝基板1 0中形成有 至少一貫穿其上下表面之開孔1 1，並以一散熱片1 2接置於 該基板1 0之上表面上以封閉住該開孔1 1之一側，俾將一半 導體晶片1 3收納於該開孔1 1中，以將該半導體晶片1 3之非 作用面藉由一膠黏劑緊密黏附於該散熱片上，並透過多數 在干線1 4以電性連接該半導體晶片1 3與基板1 0 ’再以封裝膠 體（未圖示）包覆該半導體晶片1 3與銲線1 4後，於該基板下 表面植置有多數錫球15，以完成該整合有散熱片之半導體 封裝製程。此種結構使該半導體晶片1 3產生之熱量得以快 速通過該散熱片1 2，而逸散到大氣中，藉以有效提升散熱 效率。 目前業界習知在半導體封裝基板上整合有散熱片之製 作方法主要可分為兩種形式，分別為貼合形式（T a p i n g type)與切割形式（Routing type)等。 請參閱第2A至2 C圖所示，係顯示貼合形式（Taping 、 t y p e )之整合有散-熱片_之高散熱型半導體封裝基板製程示 意圖，該製程首先主要係提供一成型之基板單元2 0，該基 板單元2 0中形成有至少一貫穿其上下表面之開孔2 0 0 (如第 2 A圖所示）；另提供一開設有至少一開孔2 1 0之非纖維樹脂 黏著片（Adhesive)21，且該非纖維樹脂黏著片開孔210係 對應至該基板單元開孔2 0 0，並將其接置於一散熱片2 2上

Π522全S. ptd 第9頁 1238505 :五、發明說明（3) .(如第2 B圖所示），藉以將該基板單元2 0與附有該非纖維樹 脂黏著片2 1之散熱片2 2相互貼合，俾形成一整合有散熱片 之高散熱型半導體封裝基板（如第2 C圖所示）。惟，此一製 作方法之缺陷主要在於欲整合有該非纖維樹脂黏著片之基 礙須採用特殊機台成型，不僅價格昂貴且對於不同之製作 尺寸該機台設備無法共用，因此生產成本極高；且僅適於 單顆基板單元貼合方式，相對使得該整合散熱片之基板製 程相當煩瑣費時，無法大量生產。 請參閱第3A至3D圖所示，係顯示切割形式（Routing 馨^ p e )之整合有散熱片之半導體封裝基板製法示意圖，主 要係提供一包含有複數基板單元3 01之基板模組片3 0，且 各該基板單元3 0 1中形成至少一貫穿其上下表面之開孔 3 0 0 (如第3 A圖所示），另提供一開設有複數開孔3 1 0以分別 對應至各該基板單元3 1 0開孔3 0 0之纖維含浸樹脂黏著片3 1 以及一金屬散熱片3 2 (如第3 B圖所示），俾利用高溫壓合方 式將該基板模組片3 0、纖維含浸樹脂黏著片3 1與該金屬散 熱片3 2整合一起（如第3 C圖所示），而後再進行切單，俾形 成複數個整合有散熱片3 2之基板單元3 0 1 (如第3 D圖所 、 示）。惟此一-製作方毛之缺陷在於：該基板模組片、纖維' Φ浸樹脂黏著片與散熱片進行壓合之溫度過高，造成操作 性不佳等問題；此外，該纖維含浸樹脂黏著片於成型機台 上形成開孔時，其開孔處會造成許多纖維屑外露而殘留在 該金屬散熱片之置晶區上，造成後續製程良率的下降，且 一般業界在清除該纖維屑之方式係先用水清洗再用熱風烘

]7522 全懋.ptd 第丨〇頁 1238505 五、發明說明（4) 乾，惟在用水沖洗時，水易沿該纖維含浸樹脂黏著片的開 孔處滲入其中，而在後續高溫壓合該基板模組片、纖維含 浸樹脂黏著片及金屬散熱片時極易造成爆板問題產生；況 且於後續製程之熱衝擊時，由於該基板與金屬散熱片間之 熱膨脹係數（CTE )差異甚大，且該纖維含浸樹脂黏著片之 質地堅硬，緩衝性不佳，無法有效吸收熱應力，造成其於 該熱衝擊環境下易產生裂縫，嚴重影響該基板製程之可靠 度。然或有利用銑刀切割非纖維樹脂黏著片以形成對應基 板處之開孔，惟在該非纖維樹脂黏著片形成該開孔處，極 易因開孔高溫造成毛刺（Burr)之產生，導致良率下降問 題。 因此，如何節省製程成本，亦可形成較佳可靠度之整 合有散熱片之南散熱型半導體封裝基板’乃是目前基板製 程急需解決的問題。 【發明内容】 鑒於上述習知技術之缺點，本發明之主要目的在於提 供一種高散熱型封裝基板之製作方法，俾可有效接合散熱 片與封裝基板，同時節省製程成本。 \ * 本發明之另一目.刮在於提供一種高散熱型封裝基板之 製作方法，可節省製程時間，便於大量生產。 本發明之再一目的在於提供一種高散熱型封裝基板之 製作方法，可搭配使用非纖維樹脂黏著片，形成較佳之可 靠度產品。 本發明之又一目的在於提供一種高散熱型封裝基板之

]7522全懋.ptd 第11頁 1238505 :五、發明說明（5) ,作方法，可避免散熱片與基板間之接合層於開孔處產生 毛刺，俾提供較佳之製程良率。 為達上述目的，本發明提供一種高散熱型封裝基板之 製作方法，主要係包含下列步驟：將一具有複數封裝基板 單元之基板模組片與一黏著片貼合，各該基板單元具有至 少一貫穿開孔，接著利用雷射將該基板單元開孔處之黏著 片去除，之後將整合有黏著片之基板模組片接置一散熱片 上。 本發明中係可採用一具有複數封裝基板單元之基板模 片，且各該基板單元具有至少一貫穿開孔，並可在該基 板模組片與一非纖維樹脂黏著片貼合後，再利用雷射將基 板單元開孔處之黏著片去除，然後將整合有黏著片之基板 模組片接置一散熱片上，最後復可進行切單，以形成複數 個整合有散熱片之半導體封裝基板單元，俾提昇該封裝基 板之製程效能與產能。 因此，本發明上揭之製程中不僅可改善傳統之切割形 式之製作方法中，因基板模組片與散熱片間之接合層壓合 溫度過高，而使其搭配接合層之纖維含浸樹脂黏著片之操.-作性不佳，以·及因纖！含浸樹脂黏著片較硬，緩衝性不 •，而造成在熱衝擊時易裂損之缺點，同時可改善在貼合 形式之製作方法中，生產成本昂貴以及工藝流程繁複費時 的缺陷。故而，本發明之高散熱型封裝基板之製作方法可 以使基板與金屬散熱片間之接合層搭配非纖維樹脂黏著 片，以形成較佳可靠度之封裝基板，亦可避免習知於非纖

17522全懋.ptd 第12頁 1238505 五、發明說明（6) 維樹脂黏著片開孔時所產生之毛刺而影響後續製程良率等 問題，俾提供金屬散熱片與半導體封裝基板間良好之接合 性。 [實施方式】 以下係藉由特定的具體實例說明本發明之實施方式， 熟悉此技術之人士可由本說明書所揭示之内容輕易地瞭解 本發明之其他優點與功效。本發明亦可藉由其他不同的具 體實例加以施行或應用，本說明書中的各項細節亦可基於 不同觀點與應用，在不悖離本發明之精神下進行各種修飾 與變更。 如第4A至4D圖所示者，係用以說明本發明之高散熱型 封裝基板製作方法之示意圖。 請參閱第4 A圖，首先製備一成型之基板模組片4 0，該 基板模組片4 0包含有複數之基板單元4 0 1，且各基板單元 4 0 1中形成有至少一貫穿其上下表面之開孔4 0 0，俾供後續 得以收納有半導體晶片。其中，該圖示之基板模組片4 0雖 以兩層電路板作為說明，但非用以限定本發明之可實施範 疇，而另得為一多層電路板。 \ 請.參閱第~ 4 B圖，.另提供一非纖維樹脂黏著片4 1，並將 其與該成型基板模組片4 0黏合，而封閉住該開孔4 0 0之一 側° 請參閱第4C圖，接著利用雷射將基板單元4 0 1開孔4 0 0 處之黏著片去除，俾使該黏著片4 1形成有相對應於該基板 單元4 0 1開孔4 0 0處之開孔4 1 0 (如第4 D圖所示）。其中，該

1 7522全S. ptd 第]3頁 1238505 :五、發明說明（7) .雷射之發射方向可為基板單元4 0 1開孔4 0 0處之該黏著片4 1 的相對兩側之任一側，且由於其係利用雷射燒灼方式形成 該黏著片4 1之開孔4 1 0，故可有效避免習知利用銑刀切割 時所產生之毛刺等問題。 • 請參閱第4E圖，復將該整合有黏著片4 1之基板模組片 4 0透過加壓加熱方式接置於一散熱片4 2上，以使該散熱片 4 2封閉住該基板模組片4 0中各該基板單元4 0 1開孔4 0 0之一 側，俾形成整合有散熱片4 2之基板模組片4 0。 請參閱第4F圖，後續另可將該整合有散熱片4 2之基板 籲組片4 0進行切單作業，以形成複數個整合有散熱片4 2之 半導體封裝基板單元4 0 1，俾提昇該封裝基板之製程效能 與產能。 因此，本發明上揭之製程中係先在具開孔之基板模組 片表面上貼合一完整之黏著片，再利用雷射以移除封閉住 該開孔處之黏著片部分，俾將該貼合有黏著片之基板模組 片接置於一散熱片上，以形成一整合有散熱片之高散熱型 半導體封裝基板，其不僅可改善傳統之切割形式之製作方 法中，因基板與散熱片間之接合層壓合溫度過高，而致先- — 其所使用之搔合層，土纖維含浸樹脂黏著片之操作性不 .P，以及因該纖維含浸樹脂黏著片性質較硬，緩衝性不 .高，而造成在熱衝擊時易裂損之缺點，同時亦可改善在貼 合形式之製作方法中，生產成本昂責以及工藝流程繁複費 時的缺陷。故而，本發明之高散熱型封裝基板之製作方法 可以使基板與金屬散熱片間之接合層搭配非纖維樹脂黏著

17522 全 ®.ptd 第14頁 1238505 五、發明說明（8) 片，以形成較佳可靠度之封裝基板，亦可避免習知於非纖 維樹脂黏著片開孔時所產生之毛刺而影響後續製程良率等 問題，俾提供金屬散熱片與半導體封裝基板間良好之接合 性。 上述實施例僅係用以例示性說明本發明之原理及其功 效，而非用於限制本發明。任何熟悉此項技藝之人士可在 不違背本發明之精神及範疇下，對上述實施例進行修飾與 改變。因此，本發明之權利保護範圍，應如前述之專利申 請範圍所列。

17522全懋.ptd 第〗5頁 1238505 ^圖式簡單說明 •【圖式簡單說明】 第1圖為係顯示習知之底六置晶型球柵陣列式（CDBGA) 半導體封裝件示意圖； 第2 A至2 C圖係顯示習知利用貼合形式（T a p 1 n g t y p e ) 整合半導體封裝基板與散熱片之製程示意圖； 第3A至3D圖係顯示習知利用切割形式（Routing type) 整合半導體封裝基板與散熱片之製程示意圖；以及 第4A至4F圖係顯示本發明之高散熱型封裝基板製作方 法之示意圖。 1 半 導 體 封 裝件 10 半 導 體 封 裝 基 板 11 開 孔 12 散 埶 片 13 半 導 體 晶 片 14 銲 線 15 錫 球 20 半 導 體 封 裝 基 板單元 200 開 孔 21 黏 著 片 210 開 孔 22 散 敎 片 30 基 板 模 組 片 300 開 孔 301 基 板 早 元 31 黏 著 片 310 開 孔 - • . 32 散 孰 / Ό 片 魏 基 板 模 組 片 400 開 孔 40 1 基 板 0〇 早 元 41 黏 著 片 410 開 孔 42 散 孰 片

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Claims (1)

1238505 六、申t倉專利毒色圍 1 . 一種高散熱型封裝基板之製作方法，係包含： 將一具有複數封裝基板單元之基板模組片與一黏 著片貼合，各該基板單元具有至少一貫穿開孔； 利用雷射將該基板早元開孔處之黏者片去除，以 及 將整合有黏著片之基板模組片接置一散熱片上。 2 .如申請專利範圍第1項之高散熱型封裝基板之製作方 法，復包括將整合有散熱片之基板模組片進行切單， 俾形成複數個整合有散熱片之基板單元。 3 .如申請專利範圍第1項之高散熱型封裝基板之製作方 法，其中，該雷射之發射方向可為基板單元開孔處之 黏著片的相對兩側之任一側。 4 .如申請專利範圍第1項之高散熱型封裝基板之製作方 法，其中，該黏著片為非纖維樹脂黏著片。 5 .如申請專利範圍第1項之高散熱型封裝基板之製作方 法，其中，該基板單元開孔係可供收納有半導體晶 片。 6 .如申請專利範圍第1項之高散熱型封裝基板之製作方、、 法，其中-，該-基板J莫組片之形態可為兩層電路板及多 層電路板之其中一者。

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