本發(fā)明專利技術(shù)公開一種具有散熱片的半導(dǎo)體組裝構(gòu)造及其組裝方法，所述半導(dǎo)體組裝構(gòu)造包含一基板、一芯片、一散熱片及一焊接層。所述基板具有一上表面。所述芯片設(shè)置于所述基板的上表面，所述芯片的一無源表面上設(shè)有一背金屬層。所述散熱片的一接合表面上設(shè)有多個散熱凸塊，所述多個散熱凸塊與所述芯片的背金屬層抵接，并且所述散熱片通過所述焊接層接合所述芯片及填補(bǔ)所述多個散熱凸塊之間的空隙。所述散熱凸塊可直接增加所述散熱片與焊接層接合的表面積，因此可使所述芯片與所述散熱片之間的熱傳導(dǎo)效率能提高，且成本相對于使用銦作為熱接合材料能更為降低。
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)是涉及ー種，特別是涉及ー種具有散熱凸塊的散熱片的半導(dǎo)體組裝構(gòu)造及其組裝方法。
技術(shù)介紹
現(xiàn)有高階半導(dǎo)體芯片(如邏輯運(yùn)算芯片)或堆棧式的半導(dǎo)體芯片在運(yùn)作時容易產(chǎn)生高溫，因此其表面需要另外接合一散熱片(heat sink)以提高整體散熱效率。常見的固定散熱片于芯片的方法是使用導(dǎo)熱膠，然而其接合時導(dǎo)熱膠厚度均一性控制不易，及內(nèi)含的金屬導(dǎo)熱顆粒的導(dǎo)熱性也較純金屬材質(zhì)差。為符合高散熱需求的半導(dǎo)體封裝，近年來開始使用金屬導(dǎo)熱材料，例如銦(Indium)片，因?yàn)殂熅哂辛己玫臒嵛镄?Thermophysicalproperty)，以及絕佳的導(dǎo)熱性及延展性，可大幅提升導(dǎo)熱效果，因此在具有高階半導(dǎo)體芯片或堆棧式的半導(dǎo)體芯片的半導(dǎo)體組裝構(gòu)造上，已普遍開始使用銦作為熱接合材料。 銦片在使用上必須與具有鍍金層的介質(zhì)在經(jīng)過特定溫度使銦片表面熔融后，才能與鍍金層形成金屬鍵結(jié)，達(dá)到有效接合效果。然而，銦片在高溫接合過程中，會因熔融態(tài)而具有流動性，而該銦片的流動意味著其無法有效黏合于該散熱片，導(dǎo)熱效果將大幅降低。此夕卜，四處流動的銦片亦可能造成半導(dǎo)體封裝的內(nèi)部芯片電性短路。再者，銦片的材料成本較聞。故，有必要提供ー種，以解決現(xiàn)有技術(shù)所存在的問題。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的一目的在于提供ー種具有散熱片的半導(dǎo)體組裝構(gòu)造，散熱片的接合表面上設(shè)有多個散熱凸塊。所述散熱凸塊可直接増加所述散熱片與焊接層接合的表面積，因此可使所述芯片與所述散熱片之間的熱傳導(dǎo)效率能提高，且成本相對于使用銦作為熱接合材料能更為降低。為達(dá)成本專利技術(shù)的前述目的，本專利技術(shù)ー實(shí)施例提供ー種具有散熱片的半導(dǎo)體組裝構(gòu)造，包含一基板、ー芯片、一散熱片及ー焊接層。所述基板具有一上表面；所述芯片設(shè)置于所述基板的上表面，所述芯片具有一有源表面及對應(yīng)側(cè)的ー無源表面，所述無源表面上設(shè)有一背金屬層；所述散熱片具有一接合表面及ー散熱表面，所述接合表面上設(shè)有多個散熱凸塊，所述散熱凸塊與所述芯片的無源表面上的背金屬層抵接，并且所述散熱片的散熱凸塊通過所述焊接層接合所述芯片的背金屬層，以及所述焊接層填補(bǔ)所述多個散熱凸塊之間的空隙。本專利技術(shù)的另一目的在于提供ー種具有散熱片的半導(dǎo)體組裝構(gòu)造的組裝方法，芯片的背金屬層上預(yù)設(shè)ー焊接層，倒置散熱片并使所述芯片上的焊接層抵貼于所述散熱片的多個散熱凸塊上后進(jìn)行一回流焊程序，可確保所述焊接層能填補(bǔ)至所述散熱片的多個散熱凸塊之間的空隙，使所述芯片與所述散熱片能穩(wěn)固的結(jié)合。為達(dá)成本專利技術(shù)的前述目的，本專利技術(shù)另一實(shí)施例提供ー種具有散熱片的半導(dǎo)體組裝構(gòu)造的組裝方法，包含以下步驟(a)備有一基板及ー芯片,所述芯片設(shè)置于所述基板的一上表面,所述芯片具有一有源表面及對應(yīng)側(cè)對應(yīng)側(cè)的ー無源表面，所述無源表面上設(shè)有ー背金屬層；以及備有一散熱片，所述散熱片具有一接合表面及ー散熱表面，所述接合表面上設(shè)有多個散熱凸塊；(b)在所述芯片的所述背金屬層上設(shè)置一焊接層；(C)將所述散熱片的所述接 合表面朝上，以及將所述芯片的所述背金屬層向下，并使所述焊接層抵貼于所述散熱片的多個散熱凸塊上；及(d)進(jìn)行一回流焊程序，使所述散熱片的散熱凸塊與所述芯片的背金屬層抵接，并且所述焊接層填補(bǔ)于所述多個散熱凸塊間的空隙之內(nèi)，以接合固定所述芯片與所述散熱片。附圖說明圖I是本專利技術(shù)一實(shí)施例的具有散熱片的半導(dǎo)體組裝構(gòu)造的側(cè)視圖。圖2A是本專利技術(shù)一實(shí)施例的具有散熱片的局部立體圖。圖2B是本專利技術(shù)另ー實(shí)施例的具有散熱片的局部立體圖。圖3A至3D是本專利技術(shù)一實(shí)施例的具有散熱片的半導(dǎo)體組裝構(gòu)造的組裝方法示意圖。圖4A至4C是本專利技術(shù)一實(shí)施例的具有散熱片的制作方法示意圖。圖5A至是本專利技術(shù)另ー實(shí)施例的具有散熱片的制作方法示意圖。圖6是本專利技術(shù)另ー實(shí)施例的具有散熱片的半導(dǎo)體組裝構(gòu)造的側(cè)視圖。具體實(shí)施例方式為讓本專利技術(shù)上述目的、特征及優(yōu)點(diǎn)更明顯易懂，下文特舉本專利技術(shù)較佳實(shí)施例，并配合附圖，作詳細(xì)說明如下請參照圖I所示，圖I是本專利技術(shù)一實(shí)施例的具有散熱片的半導(dǎo)體組裝構(gòu)造的側(cè)視圖。本專利技術(shù)ー實(shí)施例的具有散熱片的半導(dǎo)體組裝構(gòu)造主要包含一基板10、ー芯片20、一散熱片30及一焊接層40。所述基板10具有一上表面11，所述芯片20設(shè)置于所述基板10的上表面11，所述芯片20具有一有源表面21及對應(yīng)側(cè)的ー無源表面22，所述芯片20的有源表面21上可設(shè)有多個電性連接用的凸塊23，以供焊接結(jié)合于所述基板10，所述無源表面22上設(shè)有一背金屬層24(back side metallization, BSM),所述背金屬層24—般包含鈦(Ti)、鋁(Al)、鎳(Ni)、銅(Cu)及/或錫(Sn)等成份的金屬層或其組合的金屬堆棧層，在一實(shí)施例中，所述背金屬層24自芯片20往散熱片30的堆棧方向依序是鈦-鋁層(500納米)/銅層(2微米)/錫層(10微米)的金屬堆棧層。所述背金屬層24的作用在于增加所述芯片20與所述散熱片30的接合性。如圖I所不,所述散熱片30具有一接合表面31及ー散熱表面32,所述接合表面31上設(shè)有多個散熱凸塊33，所述散熱凸塊33與所述芯片20的無源表面22上的背金屬層24抵接，并且所述散熱片通過所述焊接層40接合所述芯片20的背金屬層24，以及所述焊接層40填補(bǔ)于所述多個散熱凸塊33之間的空隙。再者，所述散熱凸塊33具體可呈ー圓柱體狀(如圖2A)或一方形柱體狀(如圖2B)。所述圓柱體狀散熱凸塊的直徑介于I至3毫米(mm)，及其高度介于100至150微米(μ m)。或者，所述方形柱體狀散熱凸塊的邊長介于I至3毫米(mm)，及其高度介于100至150微米(μπι)。在ー實(shí)施，所述多個散熱凸塊在所述散熱片的所述接合表面上呈矩形陣列(如圖2Α及2Β)或圓形陣列的排列(圖未示)。在另ー實(shí)施，所述焊接層40可以選自焊錫合金，例如共金的錫銦(SnIn)合金、共金的錫鋅(SnIn)合金、純錫或各種錫銀銅合金(如Sn-3. 5Ag-0. 5Cu等)，由于焊接層40可具有錫成份，因此可與具有錫層的背金屬層有良好的接合性。 綜上所述，由于所述焊接層40包覆所述散熱凸塊33，亦即所述焊接層40直接接觸于圓柱體狀的散熱凸塊33的底面與圓周面或方形柱體狀的散熱凸塊33的五個表面，故所述散熱凸塊33可直接増加所述散熱片30與所述焊接層40接合的表面積，因此可使所述芯片20與所述散熱片30之間的熱傳導(dǎo)效率能提高，且成本相對于使用銦作為熱接合材料能更為降低。因此，本專利技術(shù)可相對降低對于所述焊接層40的材料要求以及減少(或省略)銦的使用。另外，雖然本實(shí)施例中掲示的所述散熱片30是ー種金屬蓋式的散熱片，然而本專利技術(shù)并不限制所述散熱片30的具體型式，例如，所述散熱片30也可能是單片式的或具有鰭片的散熱片。請參照圖3A至3D所示，圖3A至3D是本專利技術(shù)一實(shí)施例的具有散熱片的半導(dǎo)體組裝構(gòu)造的組裝方法示意圖。所述組裝方法包含以下步驟(a)如圖3A所不,備有一基板10及ー芯片20,所述芯片20設(shè)置于所述基板10的一上表面11，所述芯片20所述具有一有源表面21及對應(yīng)側(cè)的ー無源表面22，所述無源表面22上設(shè)有ー背金屬層24 ;同時,備有一散熱片30,所述散熱片30具有一接合表面31及ー散熱表面32，所述接合表面31上設(shè)有多個散熱凸塊33。(b)如圖3B所示，在所述芯片20的所述背金屬層24上設(shè)置ー焊接層4本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種具有散熱片的半導(dǎo)體組裝構(gòu)造，其特征在于：所述半導(dǎo)體組裝構(gòu)造包含：一基板，具有一上表面；一芯片，設(shè)置于所述基板的上表面，所述芯片具有一有源表面及對應(yīng)側(cè)的一無源表面，所述無源表面上設(shè)有一背金屬層；一散熱片，具有一接合表面及一散熱表面，所述接合表面上設(shè)有多個散熱凸塊，所述多個散熱凸塊與所述芯片的無源表面上的背金屬層抵接；以及一焊接層，接合所述多個散熱凸塊與所述背金屬層，所述焊接層填補(bǔ)所述多個散熱凸塊之間的空隙。
【技術(shù)特征摘要】
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：邱盈達(dá)，林光隆，
申請(專利權(quán))人：日月光半導(dǎo)體制造股份有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：
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