專利名稱：用于半導(dǎo)體封裝的散熱器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及集成電路(IC)的封裝，并且尤其涉及用于半導(dǎo)體封裝的散熱器。
背景技術(shù)：
借助引線接合技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，半導(dǎo)體裝配人員現(xiàn)在能制造具有更細(xì)微管腳間距和更復(fù)雜布線圖的半導(dǎo)體封裝。然而，在成型期間，細(xì)微的管腳間距應(yīng)用和包括長(zhǎng)導(dǎo)線的應(yīng)用都易發(fā)生導(dǎo)線掃掠(wiresweep)。導(dǎo)線掃掠是不期望的，因?yàn)樗鼤?huì)影響封裝的電性能，并會(huì)導(dǎo)致封裝故障。
測(cè)試已表明，通過使用中心或頂澆口成型工藝，而不是傳統(tǒng)的邊緣澆口成型工藝，可減少成型期間的導(dǎo)線掃掠。然而，由于傳統(tǒng)的散熱器通常設(shè)計(jì)用于邊緣澆口成型工藝，并且由此不適于用在中心澆口成型工藝中，所以中心澆口成型封裝的熱管理可能引起問題。例如，由于在中心澆口成型工藝中成型化合物(mold compound)的徑向流動(dòng)模式，空氣易于在傳統(tǒng)散熱器的側(cè)面被捕集。捕集的空氣在所得到的半導(dǎo)體封裝中成為孔隙?？紫兜拇嬖诮档土朔庋b的可靠性，并會(huì)造成封裝缺陷，由此降低這種封裝的成品率。因而，需要用于中心澆口成型式半導(dǎo)體封裝的散熱器。


當(dāng)結(jié)合附圖閱讀時(shí)，將較好地理解本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的以下詳細(xì)說明。本發(fā)明借助示例進(jìn)行說明并且不受附圖限制，在附圖中類似的附圖標(biāo)記表示類似的元件。應(yīng)理解，附圖不是按比例的，并且為了易于理解本發(fā)明而已被簡(jiǎn)化。
圖1是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的散熱器的放大立體圖；圖2是圖1的散熱器的放大的俯視圖；圖3是圖1的散熱器的放大的橫截面圖；圖4是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例置于模腔中的半導(dǎo)體組件的放大橫截面圖；圖5是半導(dǎo)體組件沿圖4中的線X-X的放大的橫截面圖；圖6是被成型化合物封裝的圖4的半導(dǎo)體組件的放大的俯視圖；圖7是由圖6的已封裝半導(dǎo)體組件形成的半導(dǎo)體封裝的放大的俯視圖；圖8是圖7的半導(dǎo)體封裝的放大的橫截面圖。
具體實(shí)施例方式
以下結(jié)合附圖作出的詳細(xì)說明意在作為本發(fā)明的當(dāng)前優(yōu)選實(shí)施例的說明，而不意在代表可實(shí)施本發(fā)明的僅有形式。應(yīng)理解，可通過意在包含在本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)的不同實(shí)施例實(shí)現(xiàn)相同或等效的功能。在所有附圖中，使用類似的附圖標(biāo)記指示類似的元件。
本發(fā)明提供一種用于半導(dǎo)體封裝的散熱器。該散熱器包括頂面和至少一個(gè)通氣孔，所述頂面具有接近其中心的凹孔，所述至少一個(gè)通氣孔接近散熱器的角部。
本發(fā)明還提供一種用于半導(dǎo)體封裝的散熱器，該散熱器包括頂面，所述頂面具有接近其中心的凹孔。圍繞散熱器的頂面形成有側(cè)壁。在側(cè)壁中形成有多個(gè)缺口。該散熱器包括接近其角部的至少一個(gè)通氣孔。
本發(fā)明還提供一種半導(dǎo)體封裝，該半導(dǎo)體封裝包括基板和附裝且電連接到基板的集成電路(IC)管芯。在IC管芯上方放置有散熱器，該散熱器附裝到基板上。該散熱器包括頂面和至少一個(gè)通氣孔，所述頂面具有接近其中心的凹孔，所述至少一個(gè)通氣孔接近散熱器的角部。
圖1至圖3示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的散熱器10。
現(xiàn)在參照?qǐng)D1，示出散熱器10的放大立體圖。散熱器10具有頂面12和形成在頂面12周圍的側(cè)壁14。散熱器10的尺寸和形狀設(shè)計(jì)成總體上配合安裝在半導(dǎo)體集成電路(IC)上方。例如，對(duì)于邊長(zhǎng)5mm的正方形IC，散熱器10也成形為正方形，并且在一個(gè)實(shí)施例中邊長(zhǎng)約為20mm。使散熱器10的尺寸大于IC可以留有用于導(dǎo)線接合部和封裝的空間。而且，散熱器10的尺寸可以用于良好的定位公差。散熱器10可由銅或本領(lǐng)域中已知的其它導(dǎo)熱材料制成。
頂面12包括接近其中心的凹孔16?？?6便于中心澆口成型，同時(shí)孔16中的凹陷減少了在封裝期間成型化合物滲出或溢出。下文參照?qǐng)D8說明實(shí)現(xiàn)減少滲出或溢出的機(jī)理。在一個(gè)實(shí)施例中，孔16具有約4.0～5.0mm的外周直徑Douter和約1.5～2.0mm的內(nèi)周直徑Dinner。然而，本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)理解，本發(fā)明不受孔16的尺寸或形狀的限制。凹孔16可通過切割或沖孔形成。
在側(cè)壁14中形成有多個(gè)缺口18，并且在側(cè)壁14的遠(yuǎn)端形成有基部20。如所見到的，缺口18沿散熱器10的各側(cè)面形成。缺口18使成型化合物在封裝期間可從散熱器10下方流出。在所示實(shí)施例中，缺口18為矩形形狀，例如具有約6.0mm至約7.0mm的寬度Wgap和約0.5mm的高度Hgap。但是應(yīng)理解，本發(fā)明不受缺口18的形狀或尺寸的限制。缺口18可通過切割或沖孔形成。
散熱器10包括接近其角部的至少一個(gè)通氣孔22。通氣孔22便于空氣在成型封裝工藝期間從散熱器10的頂面12的下方釋出，并且通氣孔的尺寸設(shè)計(jì)成限制成型化合物在封裝期間通過通氣孔流動(dòng)。例如，通氣孔22可具有約0.5mm至約0.8mm的高度Hvent和約1.0mm至約1.5mm的寬度Wvent。在所示實(shí)施例中，通氣孔22為矩形，并且從散熱器10的頂面12延伸到基部20。但是應(yīng)理解，本發(fā)明不受通氣孔22的尺寸或形狀的限制。
現(xiàn)在參照?qǐng)D2，示出散熱器10的放大俯視圖。如所見到的，在散熱器10的各角部中形成有多個(gè)通氣孔22。由于通氣孔22便于空氣從散熱器10的頂面12下方釋出，在散熱器10中優(yōu)選形成多于一個(gè)通氣孔22。因此，通過設(shè)置較多通氣孔22減小了空氣被捕集在散熱器10的頂面12下方的可能性。這繼而減少了在所得到半導(dǎo)體封裝中形成的孔隙的數(shù)量。然而，應(yīng)理解，本發(fā)明不受散熱器10中的通氣孔22的數(shù)量的限制。通氣孔22可通過切割或沖孔形成?？涛g也是可以的，但不經(jīng)濟(jì)。
現(xiàn)在參照?qǐng)D3，使出散熱器10的放大的橫截面圖。在該具體實(shí)施例中，凹孔16具有約40至50微米的深度Hhole。然而，應(yīng)理解，本發(fā)明不受凹孔16的深度Hhole的限制。如上所述，孔16中的凹陷減少了封裝期間成型化合物的滲出或溢出。圖3所示的散熱器10的側(cè)壁14不垂直于散熱器10的頂面12，雖然可以是垂直的。在所示實(shí)施例中，側(cè)壁14從散熱器10的頂面12以在約120°到約135°之間的角度θ延伸。基部20可包括在其下側(cè)上的一個(gè)或多個(gè)凸塊23或凹座。當(dāng)附裝材料(例如環(huán)氧樹脂)在與凸塊23一致的位置處分配在基板上時(shí)，凸塊23增強(qiáng)散熱器到基板的附裝。凸塊23也有助于維持散熱器的平面度。凸塊23可通過座陷(downsetting)/沖壓工藝形成。
圖4至圖7示出在封裝半導(dǎo)體組件26的中心澆口成型工藝期間成型化合物24的流動(dòng)，該半導(dǎo)體組件26包括圖1至圖3的散熱器10。
現(xiàn)在參照?qǐng)D4，如圖所示，半導(dǎo)體組件26置于模腔28中。該半導(dǎo)體組件26包括附裝并電連接到基板32的集成電路(IC)管芯30。IC管芯30是本領(lǐng)域普通技術(shù)人員熟知的類型，諸如處理器芯片、專用集成電路(ASIC)等，并且對(duì)這些部件的進(jìn)一步說明對(duì)于完全理解本發(fā)明是不需要的。IC管芯30以已知方式(例如用粘合材料層或粘合帶)附裝到基板32，并且經(jīng)由多根導(dǎo)線34電連接到基板32上。導(dǎo)線34可由金(Au)、銅(Cu)、鋁(Al)或本領(lǐng)域已知并且可買到的其它導(dǎo)電材料制成。
散熱器10放置在IC管芯30上方并且附裝到基板32上。更具體地，散熱器10的基部20附裝到基板32。散熱器10使用現(xiàn)有設(shè)備和工藝用粘合劑或以任何其它已知的方式附裝到基板32。
成型化合物24經(jīng)由中心或頂澆口36分配，并流過散熱器10的頂面12中的孔16，以填充模腔28。成型化合物24因而進(jìn)入孔16，并且在IC管芯30的頂部上向外展開。
現(xiàn)在參照?qǐng)D5，示出半導(dǎo)體組件26沿圖4中的線X-X的放大的橫截面圖。成型化合物24在進(jìn)入散熱器10的頂面12下方的空間時(shí)從其進(jìn)入點(diǎn)(即，孔16)徑向向外向散熱器10的周邊流動(dòng)。散熱器10的頂面12下方的空氣通過成型化合物24移動(dòng)，并且通過沿散熱器10側(cè)面的缺口18和散熱器10角部處的通氣孔22排出。因此，在散熱器10的各角部設(shè)置通氣孔22避免了空氣的捕集，由此減小了在所得到半導(dǎo)體封裝中形成的孔隙的數(shù)量。成型化合物24還通過缺口18、側(cè)壁14和基部20的外側(cè)上方流到模腔28的邊緣。
現(xiàn)在參照?qǐng)D6，示出由成型化合物24封裝的圖4的半導(dǎo)體組件26的放大的俯視圖。大量成型化合物24從散熱器10下方經(jīng)由沿散熱器10的側(cè)面的缺口18流出。一旦流出散熱器10，成型化合物24就圍繞散熱器10流向位于模腔28的角部處的成型通氣孔(未示出)。缺口18沿散熱器10的側(cè)面的布置將成型化合物24的流動(dòng)導(dǎo)向到模腔28的所有部分，同時(shí)通氣孔22使空氣可以從頂面12下方排出，由此避免空氣的捕集，這減小了在所得到半導(dǎo)體封裝中形成的孔隙的數(shù)量。如上所述，通氣孔22的尺寸設(shè)計(jì)成限制成型化合物24在封裝期間通過通氣孔的流動(dòng)。通氣孔22以這種方式設(shè)計(jì)尺寸以便避免過早密封，如果大量成型化合物24可以通過通氣孔則會(huì)發(fā)生過早密封。在示例性實(shí)施例中，通氣孔22具有約1.0到約1.5mm的寬度Wvent。
如從圖6可見到的，散熱器10的頂面12基本為正方形。但是，本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)理解，本發(fā)明不受散熱器10的頂面12的形狀限制。在可替換實(shí)施例中，散熱器10的頂面12可以是矩形或圓形。然而，基本為正方形或矩形的頂面12比圓形頂面是優(yōu)選的，因?yàn)榕c后者相比，前者形狀提供例如用于較長(zhǎng)字符串的較大標(biāo)記表面和用于散熱的較大暴露表面。除了提供較大的標(biāo)記表面和用于散熱的較大暴露表面之外，矩形的散熱器10還有助于維持成型化合物24圍繞散熱器10的一致流速。
現(xiàn)在參照?qǐng)D7，示出形成在圖6的已封裝半導(dǎo)體組件26外形成的半導(dǎo)體封裝38的一個(gè)實(shí)施例的放大的俯視圖。如所見到的，散熱器10的頂面12在封裝后露出。然而，因?yàn)榘伎?6填充有成型化合物24，所以在激光標(biāo)記期間保留有除外區(qū)域40(由虛線限定)，以避免對(duì)半導(dǎo)體封裝38的損壞。
現(xiàn)在參照?qǐng)D8，示出半導(dǎo)體封裝38的放大的橫截面圖。如所見到的，IC管芯30、基板32的一部分和散熱器10的一部分由成型化合物24覆蓋。至少散熱器10的頂面12被露出。在封裝期間，來自成型化合物24的背壓在頂面12的凹陷部分上施加向上的力，這導(dǎo)致孔16的尺寸減小，從而阻止了成型化合物24通過孔16流回。由于孔16的尺寸減小用于將成型化合物24保持在模腔28內(nèi)，因而減少了成型化合物24的滲出或溢出。
從以上討論顯而易見，本發(fā)明提供了一種用于中心澆口成型半導(dǎo)體封裝的散熱器。在本發(fā)明中，接近散熱器的頂面的中心形成有孔，以便于中心澆口成型。該孔凹陷以減少成型化合物在封裝期間的滲出或溢出。沿散熱器的側(cè)面設(shè)置的缺口和接近散熱器的角部設(shè)置的至少一個(gè)通氣孔用于將成型化合物的流動(dòng)導(dǎo)向到模腔的所有部分，由此防止空氣的捕集。這減小了在所得到半導(dǎo)體封裝中形成的孔隙的數(shù)量，由此提高這種封裝的可靠性和成品率。另外，散熱器的頂面成形為提供較大的標(biāo)記表面和用于散熱的較大暴露表面。
為了說明和描述的目的給出了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的說明，而不是窮舉或?qū)⒈景l(fā)明限制到公開的形式。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)理解，可對(duì)上述實(shí)施例做出修改而不背離其寬泛的發(fā)明概念。例如，本發(fā)明可應(yīng)用在通過中心澆口成型工藝封裝的上方成型封裝上，包括但不局限于OMPAC PBGA、Die Up TBGA和TBGA封裝。另外，可改變管芯大小和臺(tái)階的尺寸以適應(yīng)所需的封裝設(shè)計(jì)。因此，應(yīng)理解，本發(fā)明不局限于公開的具體實(shí)施例，而是覆蓋在由所附權(quán)利要求書限定的本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)的變型。
權(quán)利要求
1.一種用于半導(dǎo)體封裝的散熱器，包括頂面，所述頂面包括接近所述頂面中心的凹孔；以及至少一個(gè)通氣孔，所述至少一個(gè)通氣孔接近所述散熱器的角部。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的散熱器，其特征在于，所述孔便于中心澆口成型。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的散熱器，其特征在于，所述凹孔減少了成型化合物在封裝期間的滲出。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的散熱器，其特征在于，所述通氣孔便于所述散熱器的頂面下方的空氣的釋出。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的散熱器，其特征在于，所述通氣孔的尺寸設(shè)計(jì)成限制成型化合物在封裝期間通過所述通氣孔的流動(dòng)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的散熱器，其特征在于，所述散熱器還包括圍繞所述散熱器的頂面形成的側(cè)壁。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的散熱器，其特征在于，所述散熱器還包括形成在所述側(cè)壁中的多個(gè)缺口。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的散熱器，其特征在于，所述缺口沿所述散熱器的各個(gè)側(cè)面形成。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的散熱器，其特征在于，所述至少一個(gè)通氣孔包括在所述散熱器的各個(gè)角部中形成的多個(gè)通氣孔。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的散熱器，其特征在于，所述散熱器還包括在所述側(cè)壁的遠(yuǎn)端形成的基部。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于半導(dǎo)體封裝(38)的散熱器(10)，該散熱器包括頂面(12)，該頂面在其中心具有凹孔(16)。圍繞散熱器(10)的頂面(12)形成的側(cè)壁(14)具有在側(cè)壁(14)中形成的缺口(18)。在散熱器(10)的角部處形成通氣孔(22)。散熱器(10)用于中心澆口成型。成型化合物(24)進(jìn)入凹孔(16)、覆蓋IC管芯(30)并經(jīng)由缺口(18)排出。在成型注入期間，空氣通過通氣孔(22)排出。
文檔編號(hào)H01L23/367GK101030562SQ20071008439
公開日2007年9月5日 申請(qǐng)日期2007年2月28日 優(yōu)先權(quán)日2006年2月28日
發(fā)明者R·易樸拉欣, K·B·蒂烏, K·V·C·穆尼安迪 申請(qǐng)人:飛思卡爾半導(dǎo)體公司