TWI300261B - Chip package structur - Google Patents

Description

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五、發明說明α) 發明所屬之技 本發明是有關於一 一種能夠增強晶片私▲種曰曰片封裝結構，且特別是有關於 形的晶片封裝結構。“’、禾’防止基板翹曲（warpage)變 先前技術 在半導體產業中，籍 1C)的生產，主要八a積體電路（Integrated Circuits， 體電路UC)的製作刀Λ三積個體階^晶圓（心r)的製造、積 中，裸晶片係經由在开電裝（Package^。其 等步驟以完成，4: 元：以及切割晶圓 ，一丄，田a u L 母顆由日日圓切割所形成的裸晶片，在 I 03 之接點與外部訊號電性連接後，可再以封膠 材，將裸曰:曰片包覆著，其封裝之目的在於防止裸晶片受到· 濕氣、熱量、雜訊的影響，並提供裸晶片與外部電路之間 電性連接的媒介，如此即完成積體電路的封裝步驟。 其中覆晶接合技術（Flip Chip Interconnect Technology ’簡稱FC)乃是利用面昧列（area array)的方 式’將多個晶片墊（die pad)配置於晶片（die)之主動表面 (activesurface)上，並在晶片墊上形成凸塊（bump)，接 著將晶片翻覆（f 1 i p)之後，再利用這些凸塊來分別電性及 機械性連接晶片之晶片墊至基板（s u b s t r a t e )上的接點 (contact )，使得晶片可經由凸塊而電性連接至基板，並 經由基板之内部線路而電性連接至外界之電子裝置。 值得注意的是，由於覆晶接合技術（F C )係可適用於高 腳數（High Pin Count)之覆晶封裝結構，並同時具有縮小

10796twf.ptd 第5頁 l3〇〇261 _________________ 五、發明說明（2) 晶片封裝面積及縮短訊號傳輸路徑等諸多優點，所以覆晶 ，合技術目前已經廣泛地應用於晶片封裝領域，常見應^ 覆晶接合技術之覆晶封裝結構例如有覆晶球格陣列型^ (FUp Chip Ball Grid Array，FC/BGA)之覆晶封裝結 構。由於晶片運作速度加快，散熱需求便相應增加^ 第1圖所繪示為習知一種覆晶球格陣列型的晶片封裝 結構100的側視圖。其令晶片102與基板104之間係藉由^ 鬼1 0 6電性連接’換言之’晶片1 〇 2上的晶片接點（d i e p a d，未圖示）係藉由凸塊1 〇 6與基板丨〇 4上的基板接點 (electrode pad，未圖示）電性連接。並且，在晶片1〇2與 基板1 0 4之間係填入一填充材料1 〇 8以包覆凸塊1 〇 6 ,此填 充材料1 0 8具有應力緩衝的效果，可有效保護晶片丨〇 2與基© 板104之間的凸塊106，避免因晶片1〇2與基板1〇4之間熱膨 脹係數差異所導致的損壞。固定環（st if fene]r ring)係環 繞晶片102而配置在基板104上，而散熱片（hea1： Sink)ii2 係配置於固定環1 1 0與晶片1 Ο 2的背面上。此外，在基板 110承載晶片102的另一面上還配置有焊球（s〇ider b a 11 ) 1 1 4 ’晶片1 0 2上的晶片接點係透過基板j 〇 4 t的線路 而於焊球114電性連接。 然而，在上述第1圖之晶片封裝結構中，在經由例如 是信賴性測試或是配置有此晶片封裳結構之儀器的開/關 機等的溫度循環（thermal cycle)之後，由於晶片與基板 具有熱膨服係數的差異（晶片約Ζ.βρρυ/Ι，基板約15〜· 1 8 p p m /它），而使得晶片封裝的整體結構容易產生翹曲變

10796twf.ptd 第6頁 1300261 五、發明說明（3) 形，甚而情況嚴重者會如第2圖所示，產生部分凸塊斷裂 (b u m p c r a c k )的情形。當晶粒尺寸與基板尺寸越接近時， 此種破壞型態是越顯著，如晶片尺寸為1 9 * 2 3 mm，而基板 尺寸為27*27mm時。 發明内容 因此，本發明的目的是提供一種晶片封裝結構，能夠 增強晶片的散熱效果。 本發明的另一目的是提供一種晶片封裝結構，能夠抑 制基板受到溫度循環所產生的翹曲。 為達上述目的，本發明提出一種晶片封裝結構，至少 包括具有一上表面與一下表面的一基板，具有一主動表面 與一背面的一晶片、一固定環，一第一散熱片與一第二散_ 熱片。其中晶片係以主動表面配置於基板之上表面上，且 晶片係電性連接於基板，固定環係環繞晶片配置於基板之 上表面上，第一散熱片係配置於晶片之背面上與固定環 上，而第二散熱片係配置於基板之下表面上，且其位置係 對應於晶片下方。 本發明提出另一種晶片封裝結構，至少包括具有一上 表面與一下表面的一基板，具有一主動表面與一背面的一 晶片、一固定環，一第一散熱片與一第二散熱片。其中晶 片係以主動表面配置於基板之上表面上，且晶片係電性連 接於基板，固定環係環繞晶片配置於基板之上表面上，第_ 一散熱片係配置於晶片之背面上與固定環上，而第二散熱胃 片係配置於基板之下表面上，且其位置係對應晶片下方，

10796twf.ptd 第7頁 1300261 五、發明說明（4) 其中第二散熱片之熱膨脹係數與基板之熱膨脹係數相同。 而且，在上述之晶片封裝結構中，還可以在第二散熱 片上配置複數的鰭片，以增加第二散熱晶片的散熱效率。 此外，其中之固定環係可以一體成形於第一散熱片 上。 如上所述，由於本發明係在晶片封裝結構中之基板的 下表面增加配置一第二散熱片，因此，藉由此散熱片的配 置係能夠更加強對此晶片封裝結構中之晶片的散熱效率。 而且，由於本發明係在晶片封裝結構甲之基板的下表 面增加配置一第二散熱片，並且此第二散熱片係以相當牢 固的方式貼合於基板的下表面，因此藉由此牢固的貼合， 係能夠抑制基板的翹曲變形。 ® 並且，由於本發明係在晶片封裝結構中之基板的下表 面增加配置一第二散熱片，並且此第二散熱片係具有與基 板相同或是相近的熱膨脹係數，因此貼合於基板之下表面 的第二散熱片可視為基板的強化結構體，能夠有效抑制基 板的紐曲變形。 為讓本發明之上述目的、特徵、和優點能更明顯易 懂，下文特舉一較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說 明如下： 實施方式 首先，請參照第2圖，第2圖所繪示為本發明較佳實；^ 例之一種晶片封裝結構2 0 0的側視圖。於第2圖中所繪示者_ 為一種覆晶封裝結構，本發明之晶片封裝結構至少包括晶

10796twf.ptd 第8頁 1300261 五、發明說明（5) 片202 、基板2 04、固定環210、第一散熱片212與第二散熱 片 216。 其中基板204具有一上表面204a與一下表面204b，且 晶片202具有一主動表面202a與一背面202b。而晶片202與 基板2 0 4係藉由凸塊2 0 6電性連接晶片2 0 2之主動表面2 0 2 a 上的晶片接點（die pad,未圖示）與基板204之上表面204a 上的基板接點（electrode pad，未圖示）。 固定環（stiffener ring)210係環繞晶片202而配置在 基板2 0 4的上表面2 0 4a上，此固定環210係用以加強後續第 一散熱片212貼合製程之散熱片的定位效果，並擴大第一 散熱片212的面積，以增進第一散熱片212的散熱效果。 第一散熱片2 1 2係同時配置在晶片2 0 2的背面2 0 2 b上以· 及固定環2 10上，其中第一散熱片212的材質包括金屬材 質，例如是銅，且第一散熱片2 1 2例如是使用膠合的方式 配置在晶片2 0 2的背面2 0 2 b上以及固定環2 1 0上。 第二散熱片216係配置於基板202的下表面204a上，且 此第二散熱片2 1 6係對應於晶片2 0 2下方，其中第二散熱片 2 1 6的材質包括金屬材質，例如是銅，請參照第4圖，第4 圖所繪示為本發明較佳實施例之由晶片封取結構的基板 204下表面204b所見的平面示意圖，如第4圖所示，於本發 明較佳實施例中，在基板2 04的下表面204b上還配置有複 數個焊球2 1 4，而第二散熱片2 1 6則配置在基板2 0 4的下表· 面204b之未配置焊球2 14的中央區域。 此處值得注意的是，此第二散熱片2 1 6係以相當牢固

10796twf.ptd 第9頁 1300261 五、發明說明（6) 的方式配置貼附在基板2 0 4的下表面2 0 4 b上，因此，在能 夠藉由此第二散熱片2 1 6增強晶片20 2的散熱效果之外，還 能夠藉由第二散熱片2 1 6與基板2 0 4的強力貼合以抑制此基 板2 0 4的翹曲變形。 而且，第二散熱片216的材質還可·以採用具有與基板 2 0 4相同或是相近之熱膨脹係數的材質，舉例而言，第二 散熱片2 1 6係可以採用與基板2 0 4相同的材質，於此情況 下，由於第二散熱片2 1 6的冷縮熱漲幅度係與基板2 〇 4接近 或相同，因此，貼合於基板2 04之下表面204b的第二散熱 片2 1 6可與貼合部位的基板2 0 4視為一體的強化結構體。 並且，本發明還可以在晶片2 0 2與基板2 0 4之間填入填 充材料2 0 8以包覆凸塊2 0 6，其係用以降低晶片2 0 2與基板· 2 0 4的應力。 本發明除了上述較佳實施例外，還具有其他的實施 例，請參照第5圖，第5圖所繪示本發明另一較佳實施例之 一種晶片封裝結構之剖面放大圖，其中若是本實施例中的 標號與上述較佳實施例相同者，則表示在本實施例中所指 明的構件係雷同於在上述較佳實施例中所指明的構件，在 此便不再贅述。 在本實施例中，係在第二散熱片2 1 6上更加裝鰭片 (f i η ) 2 1 8，藉由鰭片2 1 8的裝設，係能夠使第二散熱片的 散熱面積增加，增強對晶片2 0 2的散熱效果，唯此處必須· 注意的是鰭片2 1 8裝設的高度必須加以限制，以本發明較· 佳實施例為例，鰭片2 1 8的高度必須低於焊球2 1 4的高度，

10796twf.ptd 第10頁 1300261 五、發明說明（7) 以避免妨礙到焊球2 1 4與其他構件的接合。 在上述較佳實施例令，第二散熱片2 1 6的形狀係為矩 形，然而本發明並不限定於此，本發明亦可以因應實際的 需要，採用各種不同形狀的散熱片。 ' 尚且，在上述較佳實施例中，其中之固定環2 1 Q與散 熱片2 1 2為分別設置，然而本發明並不限定於此，請參照 第6圖與第7圖’其中構件與第4圖與第5圖相同者係使用相 ， 同的標號並省略其說明。在第6圖與第7圖中，其中之散熱 片2 5 0上係形成有固定環，亦即是固定環與散熱片2 5 0係為 ‘ 一體成形而構成的。 綜上所述，本發明至少具備下述優點·· 1 ·由於本發明係在晶片封裝結構中之基板的下表面增馨 加配置一散熱片，因此，藉由此散熱片的配置係能夠更加 強對此晶片封裝結構中之晶片的散熱效率。 2 ·由於本發明係在晶片封裝結構中之基板的下表面增 加配置一散熱片，並且此散熱片係以相當牢固的方式貼合 於基板的下表面，因此藉由此牢固的貼合，係能夠抑制基 板的翹曲變形。 3 ·並且’由於本發明係在晶片封裝結構_之基板的下 表面增加配置一散熱片，並且此散熱片係具有與基板相同 或是相近的熱膨脹係數，因此貼合於基板下表面的散熱片 可視為基板的強化結構體，能夠有效抑制基板的翹曲變 ▲ 形。 · 雖然本發明已以一較佳實施例揭露如上，然其並非用

10796twf.ptd 第11頁 1300261 五、發明說明（8) 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，當可作各種之更動與潤飾，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。 _ _

10796twf.ptd 第12頁 1300261 圖式簡單說明 第1圖所繪示為習知一種晶片封裝結構的側視圖。 第2圖所繪示為習知的晶片封裝結構因溫度循環而導 致基板魍曲的側視圖。 第3圖所繪示為本發明較佳實施例之一種晶片封裝結 構的側視圖。 第4圖所繪示為本發明較佳實施例之一種晶片封裝結 構由基板下表面所見之平面圖。 第5圖所繪示為本發明另一較佳實施例之一種晶片封 裝結構的側視圖。 第6圖所繪示為本發明另一較佳實施例之一種晶片封 裝結構的側視圖。 第7圖所繪示為本發明另一較佳實施例之一種晶片封籲 裝結構的側視圖。 圖式標不說明 · 1 0 0、2 0 0 :晶片封裝結構 1 0 2 、2 0 2 :晶片 1 0 4、2 0 4 :基板 1 0 6、2 0 6 ··凸塊 1 0 8、2 0 8 :填充材料 110 、 210 :固定環 1 1 2、2 1 2、2 5 0 :第一散熱片 1 1 4、2 1 4 :焊球 攀 2 0 2a :主動表面

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Claims (1)

1300261 六、申請專利範圍 1 · 一種晶片封裝結構，包括： 一基板，其具有一上表面與——下表面； 一晶片，其具有一主動表面與一背面，且該晶片係以 該主動表面配置於該基板之該上表面上，其中該晶片係電 性連接於該基板； 一固定環，配置於該基板之該上表面上，其中該固定 壞係壞繞該晶片； 一第一散熱片，其中該第一散熱片係配置於該晶片之 該背面上與該固定環上；以及 一第二散熱片，配置於該基板之該下表面上，且該第 二散熱片係位於該晶j下方。 2 ·如申請專利範圍第1項所述之晶片封裝結構，其中· 於該第二散熱片具有複數的鰭片，以增加該第二散熱晶片 的散熱效率。 3 ·如申請專利範圍第1項所述之晶片封裝結構，其中 該第一散熱片的材質包括金屬。 4. 如申請專利範圍第1項所述之晶片封裝結構，其中 該第二散熱片的材質包括金屬。 5. 如申請專利範圍第1項所述之晶片封裝結構，其中 更包括複數個凸塊，且該晶片係以該些凸塊固定於該基板 之該上表面上並電性連接該基板。 6. 如申請專利範圍第5項所述之晶片封裝結構，其t _ 更具有一填充材料，且該填充材料係配置於該晶片與該基® 板之間。

10796twf,ptd 第15頁 1300261 六、申請專利範圍 7·如申請專利範圍第1項所述之晶片封裝結構，其中 更包括複數個焊球，且該些焊球係配置於該基板之該下表 面之未配置該第二散熱片的區域。 8·如申請專利範圍第1項所述之晶片封裝結構，其中 該固定環係一體成形於該第一散熱片。 9 · 一種晶片封裝結構，包括： 一基板，其具有一上表面與一下表面； 一晶片，其具有一主動表面與一背面，且該晶片係以 該主動表面配置於該基板之該上表面上，其中該晶片係電 性連接於該基板； 一固定環，配置於該基板之該上表面上，其令該固定 環係環繞該晶片； 1 一第一散熱片，其中該第一散熱片係配置於該晶片之 該背面上與該固定環上；以及 一第二散熱片，配置於該基板之該下表面上，且該第 二散熱片係位於該晶片下方，其中該第二散熱片之熱膨脹 係數與該基板之熱膨脹係數相同。 10.如申請專利範圍第9項所述之晶片封裝結構，其中 於該第二散熱片具有複數的鰭片，以增加該第二散熱晶片 的散熱效率。 1 1 .如申請專利範圍第9項所述之晶片封裝結構，其中 該第一散熱片的材質包括金屬。 I 1 2.如申請專利範圍第9項所述之晶片封裝結構，其中1 該第二散熱片的材質包括與該基板相同的材質。

10796twf.ptd 第16頁 1300261 六、申請專利範圍 1 3 ·如申請專利範圍第9項所述之晶片封裝結構，其中 更包括複數個凸塊，且該晶片係以該些凸塊固定於該基板 之該上表面上並電性連接該基板。 1 4 ·如申請專利範圍第1 3項所述之晶片封裝結構，其 中更具有一填充材料，且該填充材料係配置於該晶片與該 基板之間。 1 5 ·如申請專利範圍第9項所述之晶片封裝結構，其t 更包括複數個焊球，且該些焊球係配置於該基板之該下表 面之未配置該第二散熱片的區域。 1 6 ·如申請專利範圍第9項所述之晶片封裝結構，其t 該固定環係一體成形於該第一散熱片。

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