TWI879185B - 電子封裝件及其製法 - Google Patents

Abstract

一種電子封裝件及其製法，係於承載結構上設置電子元件，再以散熱覆蓋層包覆該電子元件，且該散熱覆蓋層接觸形成於該承載結構之側面上之金屬層，將使該電子元件之周圍快速散熱，以有效避免該電子元件於運作時因過熱而失效之問題。

Description

電子封裝件及其製法

本發明係有關一種半導體封裝技術，尤指一種可提升散熱效能之電子封裝件及其製法。

隨著電子產品在功能及處理速度之需求的提升，作為電子產品之核心組件的半導體晶片需具有更高密度之電子元件(Electronic Components)及電子電路(Electronic Circuits)，故半導體晶片在運作時將隨之產生更大量的熱能，此情況對於具有多晶片之封裝堆疊結構尤為明顯。

如圖1所示，習知半導體封裝件1係於一封裝基板10上以覆晶方式結合一半導體晶片11，且於該封裝基板10上形成複數導電柱13，再形成封裝膠體15於該封裝基板10上以包覆該半導體晶片11與該導電柱13，以令該導電柱13外露於該封裝膠體15，供外接另一電子模組1a。

惟，習知半導體封裝件1中，該封裝膠體15之導熱性不佳，故該半導體晶片11嵌埋於該封裝膠體15中，容易聚熱於該半導體晶片11周圍，導致該半導體晶片11於運作時容易因過熱而失效，造成終端電子產品需報廢。

因此，如何克服上述習知技術之問題，實已成為目前業界亟待克服之難題。

鑑於上述習知技術之種種缺失，本發明係提供一種電子封裝件，係包括：承載結構；電子元件，係結合並電性連接至該承載結構上；散熱覆蓋層，係形成於該承載結構上以包覆該電子元件；以及金屬層，係形成於該承載結構之側面並接觸該散熱覆蓋層。

本發明亦提供一種電子封裝件之製法，係包括：提供一設有電子元件之承載結構，且該電子元件電性連接至該承載結構；形成散熱覆蓋層於該承載結構上，以令該散熱覆蓋層包覆該電子元件；以及形成金屬層於該承載結構之側面，並使該金屬層接觸該散熱覆蓋層。

前述之電子封裝件及其製法中，形成該散熱覆蓋層之材質係為金屬材。

前述之電子封裝件及其製法中，形成該散熱覆蓋層之材質係為導熱型絕緣材。

前述之電子封裝件及其製法中，復包括形成至少一導電柱於該承載結構上，且該導電柱電性連接該承載結構。例如，該散熱覆蓋層係接觸該導電柱。或者，該散熱覆蓋層係具有開口，以令該導電柱穿過該開口而未碰觸該開口。甚至於，可包括形成線路結構於該散熱覆蓋層上，且該線路結構電性連接該導電柱。

前述之電子封裝件及其製法中，復包括形成封裝層於該承載結構上，以令該封裝層包覆該電子元件與該散熱覆蓋層。例如，復包括形成至少一導電柱於該承載結構上，且該導電柱電性連接該承載結構，並使該導電柱嵌埋於該封裝層中。進一步，又包括形成線路結構於該封裝層上，且該線路結構電性連接該導電柱。

由上可知，本發明之電子封裝件及其製法，主要藉由將導熱性極佳之散熱覆蓋層接觸該承載結構之側面上之金屬層，使該電子元件之周圍快速散熱，故相較於習知技術，本發明以該散熱覆蓋層覆蓋該電子元件，可有效避免該電子元件於運作時因過熱而失效之問題，因而可避免終端電子產品報廢之問題。

1:半導體封裝件

1a:電子模組

10:封裝基板

11:半導體晶片

12:第二半導體晶片

13:導電柱

15:封裝膠體

2,3:電子封裝件

2a:封裝模組

20:承載結構

20a:第一側

20b:第二側

200:絕緣層

201:佈線層

203:絕緣保護層

21:電子元件

21a:作用面

21b:非作用面

210:電極墊

211:導電凸塊

212:底膠

22,32:散熱覆蓋層

220:開口

23,23a,33:導電柱

23a:第一導電柱

23b:第二導電柱

230:端面

25:封裝層

25a:第一包覆層

25b:第二包覆層

26:線路結構

260:介電層

261:線路層

262:電性接觸墊

27:導電元件

28:金屬層

29:輔助功能元件

9:承載板

90:離形層

91:黏著層

L:切割路徑

S:側面

圖1係為習知半導體封裝件之剖面示意圖。

圖2A至圖2G係為本發明之電子封裝件之第一實施例之製法的剖視示意圖。

圖2H係為圖2G之局部上視示意圖。

圖3A係為本發明之電子封裝件之第二實施例的剖視示意圖。

圖3B係為圖3A之局部上視示意圖。

以下藉由特定的具體實施例說明本發明之實施方式，熟悉此技藝之人士可由本說明書所揭示之內容輕易地瞭解本發明之其他優點及功效。

須知，本說明書所附圖式所繪示之結構、比例、大小等，均僅用以配合說明書所揭示之內容，以供熟悉此技藝之人士之瞭解與閱讀，並非用以限定本發明可實施之限定條件，故不具技術上之實質意義，任何結構之修飾、比例關係之改變或大小之調整，在不影響本發明所能產生之功效及所能達成之目的下，均應仍落在本發明所揭示之技術內容得能涵蓋之範圍內。同時，本說明書中所引用之如「上」、「第一」、「第二」及「一」等之用語，亦僅為便於敘述之明瞭，而非用以限定本發明可實施之範圍，其相對關係之改變或調整，在無實質變更技術內容下，當亦視為本發明可實施之範疇。

圖2A至圖2G係為本發明之電子封裝件2之第一實施例之製法之剖視示意圖。

如圖2A所示，在一承載板9上設有一承載結構20，且於該承載結構20上形成有複數第一導電柱23a，並將至少一電子元件21設於該承載結構20上。

所述之承載板9係例如為半導體材質(如矽或玻璃)之板體，其上可依需求依序形成有一離形層90與一黏著層91。

所述之承載結構20係具有相對之第一側20a與第二側20b，且該第一側20a配置複數該第一導電柱23a與該電子元件21，而該第二側20b結合該黏著層91。例如，該承載結構20係為具有核心層與線路結構之封裝基板、無核心層(coreless)形式線路結構之封裝基板、具導電矽穿孔(Through-silicon via，簡稱TSV)之矽中介板(Through Silicon interposer，簡稱TSI)或其它板型。

於本實施例中，該承載結構20係以線路重佈層(redistribution layer，簡稱RDL)之製作方式形成無核心層(coreless)封裝基板，其包括至少一設 於該黏著層91上之絕緣層200及結合該絕緣層200之佈線層201。例如，形成該佈線層201之材質係為銅，且形成該絕緣層200之材質係為如聚對二唑苯(Polybenzoxazole，簡稱PBO)、聚醯亞胺(Polyimide，簡稱PI)、預浸材(Prepreg，簡稱PP)等之介電材。

所述之第一導電柱23 a係以電鍍方式形成於該第一側20a之佈線層201上以電性連接該佈線層201。

於本實施例中，形成該第一導電柱23a之材質係為如銅之金屬材或銲錫材。

所述之電子元件21係為主動元件、被動元件或其二者組合等，其中，該主動元件係例如半導體晶片，且該被動元件係例如電阻、電容或電感。

於本實施例中，該電子元件21係為半導體晶片，其具有相對之作用面21a與非作用面21b，且以其作用面21a之電極墊210藉由複數如銅柱、銲錫球等之導電凸塊211採用覆晶方式設於該佈線層201上並電性連接該第一側20a之佈線層201，並以底膠212包覆該些導電凸塊211；或者，該電子元件21以其非作用面21b設於該承載結構20上，並可藉由複數銲線(圖略)以打線方式電性連接該佈線層201。然而，有關該電子元件21電性連接該佈線層201之方式不限於上述。

如圖2B所示，形成一第一包覆層25a於該承載結構20之第一側20a上，以令該第一包覆層25a包覆該電子元件21、底膠212與該些第一導電柱23a，其中，該第一包覆層25a結合該絕緣層200。接著，藉由移除製程，使該第一包覆層25a之上表面低於該第一導電柱23a之端面230與該電子元件21之非 作用面21b，令該第一導電柱23a之端面230與該電子元件21之非作用面21b外露出該第一包覆層25a。

於本實施例中，該第一包覆層25a係為絕緣材，如聚醯亞胺(polyimide，簡稱PI)、乾膜(dry film)、環氧樹脂(epoxy)之封裝膠體或封裝材(molding compound)，其可用壓合(lamination)或模壓(molding)之方式形成於該絕緣層200上。

如圖2C所示，形成一散熱覆蓋層22於該第一包覆層25a之上表面及該第一導電柱23a與該電子元件21外露出該第一包覆層25a之部分。

於本實施例中，該散熱覆蓋層22係為金屬材，如銅材。例如，該散熱覆蓋層22係以電鍍方式或其它方式形成，使其厚度極薄。

再者，該散熱覆蓋層22具有至少一開口220，使該散熱覆蓋層22未連接於其中二該第一導電柱23a之間，如圖2H所示。

如圖2D所示，於各該第一導電柱23a上形成第二導電柱23b，再形成一第二包覆層25b於該第一包覆層25a上，以令該第二包覆層25b包覆該散熱覆蓋層22與複數該第二導電柱23b。

於本實施例中，該第二導電柱23b係以電鍍方式形成於各該第一導電柱23a之端面230之散熱覆蓋層22上以電性連接該第一導電柱23a。

再者，該第二包覆層25b係為絕緣材，如聚醯亞胺(polyimide，簡稱PI)、乾膜(dry film)、環氧樹脂(epoxy)之封裝膠體或封裝材(molding compound)，其可用壓合(lamination)或模壓(molding)之方式形成於該第一包覆層25a上。應可理解地，形成該第一包覆層25a之材質與形成該第二包覆層25b之材質可相同或相異。

又，可依需求藉由整平製程，如研磨方式，使該第二包覆層25b之外表面齊平複數該第二導電柱23b之頂端，以令複數該第二導電柱23b外露出該第二包覆層25b。

另外，該第二包覆層25b係經由該開口220接觸結合該第一包覆層25a，使該第一包覆層25a與第二包覆層25b作為封裝層25，同時令相連接之該第一導電柱23a及第二導電柱23b共同構成導電柱23，其中，該第一導電柱23a與第二導電柱23b之間夾置有部分散熱覆蓋層22。

如圖2E所示，形成一線路結構26於該第二包覆層25b上，且令該線路結構26電性連接複數該導電柱23。接著，移除該承載板9及其上之離形層90與黏著層91，以外露該承載結構20之第二側20b。

於本實施例中，該線路結構26係包括複數介電層260、及設於該介電層260上之複數扇出(Fan-Out)型線路重佈層(RDL)式線路層261，且最外層之介電層260可作為防銲層，以令最外層之線路層261部分外露出該防銲層，供作為電性接觸墊262，供外接另一電子模組或其它電子組件(圖略)。例如，形成該線路層261之材質係為銅，且形成該介電層260之材質係為如聚對二唑苯(PBO)、聚醯亞胺(PI)、預浸材(PP)或其它等之介電材。

如圖2F所示，於該承載結構20之第二側20b之佈線層201上形成複數如銲球之導電元件27，以令該複數導電元件27電性連接該導電柱23及/或該電子元件21。接著，沿圖2E中所示之切割路徑L進行切單製程，以獲取封裝模組2a，且令該承載結構20、第一包覆層25a、第二包覆層25b與該線路結構26之側面共同構成該封裝模組2a之側面S，使該散熱覆蓋層22外露於該封裝模組2a之側面S。

於本實施例中，可形成一如防銲層之絕緣保護層203於該第二側20b之絕緣層200上，且於該絕緣保護層203上形成複數開孔，以令該佈線層201外露出該些開孔，俾供結合該導電元件27。

再者，於該承載結構20之第二側20b之佈線層201上可接置至少一輔助功能元件29，如被動元件。

如圖2G所示，於該封裝模組2a之側面S上形成一連接該散熱覆蓋層22之金屬層28。

因此，本發明之製法主要藉由將導熱性極佳之散熱覆蓋層22嵌埋於該封裝層25中並接觸該金屬層28，使該電子元件21之周圍快速散熱，故相較於習知技術，本發明以該散熱覆蓋層22覆蓋該電子元件21，能有效避免該電子元件21於運作時因過熱而失效之問題，因而能避免終端電子產品報廢之問題。

請配合參閱圖3A及圖3B所示之電子封裝件3之第二實施例，其中可省略該第一包覆層25a與第二包覆層25b之配置，以於圖2B之製程中，將導熱型絕緣材藉由壓合(lamination)或模壓(molding)之方式形成於該絕緣層200上，以形成一包覆複數導電柱33與電子元件21之散熱覆蓋層32。應可理解地，於後續製程中，無需製作前述實施例之第二導電柱，以直接進行圖2E至圖2G所示之製程，使該線路結構26形成於該散熱覆蓋層32上並電性連接該複數導電柱33。

因此，本發明之製法主要藉由將導熱性極佳之散熱覆蓋層32覆蓋該電子元件21並接觸該金屬層28，使該電子元件21周圍快速散熱，以有效避免該電子元件21於運作時因過熱而失效之問題。

本發明復提供一種電子封裝件2,3，其包括：一承載結構20、至少一電子元件21、一散熱覆蓋層22,32以及一金屬層28。

所述之電子元件21係結合並電性連接至該承載結構20上。

所述之散熱覆蓋層22,32係形成於該承載結構20上以包覆該電子元件21。

所述之金屬層28係形成於該承載結構20之側面S並接觸該散熱覆蓋層22,32。

於一實施例中，形成該散熱覆蓋層22係為金屬材。

於一實施例中，形成該散熱覆蓋層32之材質係為導熱型絕緣材。

於一實施例中，所述之電子封裝件2,3復包括至少一設於該承載結構20上並電性連接該承載結構20之導電柱23,33。例如，該散熱覆蓋層22,32係接觸該導電柱23,33。或者，該散熱覆蓋層22係具有開口220，以令該導電柱23穿過該開口220而未碰觸該開口220。甚至於，所述之電子封裝件3復包括一設於該散熱覆蓋層32上並電性連接該導電柱33之線路結構26。

於一實施例中，所述之電子封裝件2復包括一形成於該承載結構20上之封裝層25，以令該封裝層25包覆該電子元件21與該散熱覆蓋層22。例如，又包括至少一設於該承載結構20上並電性連接該承載結構20之導電柱23,23a，其嵌埋於該封裝層25中。進一步，可包括一設於該封裝層25上並電性連接該導電柱23,23a之線路結構26。

綜上所述，本發明之電子封裝件及其製法，係藉由將導熱性極佳之散熱覆蓋層接觸該金屬層，使該電子元件之周圍快速散熱，故本發明以該散熱 覆蓋層覆蓋該電子元件，能有效避免該電子元件於運作時因過熱而失效之問題，因而能避免終端電子產品報廢之問題。

上述實施例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。任何熟習此項技藝之人士均可在不違背本發明之精神及範疇下，對上述實施例進行修改。因此本發明之權利保護範圍，應如後述之申請專利範圍所列。

2:電子封裝件

20:承載結構

21:電子元件

22:散熱覆蓋層

201:佈線層

220:開口

23:導電柱

23a:第一導電柱

23b:第二導電柱

25:封裝層

26:線路結構

27:導電元件

28:金屬層

29:輔助功能元件

S:側面

Claims (16)

1. 一種電子封裝件，係包括：承載結構；電子元件，係結合並電性連接至該承載結構上；散熱覆蓋層，係形成於該承載結構上以包覆該電子元件；以及金屬層，係形成於該承載結構外露之側面並接觸該散熱覆蓋層，複數導電柱，係設於該承載結構上並電性連接該承載結構，且該散熱覆蓋層係接觸該複數導電柱。
2. 如請求項1所述之電子封裝件，其中，形成該散熱覆蓋層之材質係為金屬材。
3. 如請求項1所述之電子封裝件，其中，形成該散熱覆蓋層之材質係為導熱型絕緣材。
4. 如請求項1所述之電子封裝件，其中，該散熱覆蓋層係具有複數開口，以令該複數導電柱穿過該複數開口而未碰觸該複數開口。
5. 如請求項1所述之電子封裝件，復包括一設於該散熱覆蓋層上並電性連接該複數導電柱之線路結構。
6. 如請求項1所述之電子封裝件，復包括一形成於該承載結構上之封裝層，以令該封裝層包覆該電子元件與該散熱覆蓋層。
7. 如請求項6所述之電子封裝件，其中，該複數導電柱嵌埋於該封裝層中。
8. 如請求項7所述之電子封裝件，復包括一設於該封裝層上並電性連接該複數導電柱之線路結構。
9. 一種電子封裝件之製法，係包括：提供一設有電子元件之承載結構，且該電子元件電性連接至該承載結構；形成複數導電柱於該承載結構上，且該複數導電柱電性連接該承載結構；形成散熱覆蓋層於該承載結構上，以令該散熱覆蓋層包覆該電子元件且接觸該複數導電柱；以及形成金屬層於該承載結構外露之側面，並使該金屬層接觸該散熱覆蓋層。
10. 如請求項9所述之電子封裝件之製法，其中，形成該散熱覆蓋層係為金屬材。
11. 如請求項9所述之電子封裝件之製法，其中，形成該散熱覆蓋層之材質係為導熱型絕緣材。
12. 如請求項9所述之電子封裝件之製法，其中，該散熱覆蓋層係具有複數開口，以令該複數導電柱穿過該複數開口而未碰觸該複數開口。
13. 如請求項9所述之電子封裝件之製法，復包括形成線路結構於該散熱覆蓋層上，且該線路結構電性連接該複數導電柱。
14. 如請求項9所述之電子封裝件之製法，復包括形成封裝層於該承載結構上，以令該封裝層包覆該電子元件與該散熱覆蓋層。
15. 如請求項14所述之電子封裝件之製法，復包括使該複數導電柱嵌埋於該封裝層中。
16. 如請求項15所述之電子封裝件之製法，復包括形成線路結構於該封裝層上，且該線路結構電性連接該複數導電柱。

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