CN101131974B - 封装结构及其散热片 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种封装结构及其散热片。该散热片包括一主体部与若干个突出部。主体部表面具有至少一沟槽。该等突出部连接主体部并向外延伸出主体部，并且各突出部在表面均具有若干个凹穴。

Description

封装结构及其散热片

技术领域

本发明涉及一种封装结构及其散热片，特别是关于一种表面具有至少一沟槽与若干个凹穴的散热片及具有该散热片的封装结构，以增加该散热片及封装结构结合的稳固性。

背景技术

随着电子产品的快速发展，集成电路(IC)已成为数字时代不可或缺的产品。从信息家电、个人计算机到处理繁杂信号的中央数据交换***等等，无不可见集成电路的踪迹。一般来说，集成电路都封装在一个封装结构中，用以保护集成电路中脆弱的电子电路，并同时提供集成电路电连接至外部电路的途径，使集成电路能由外部电路取得电源供应与输入信号，再将接地的电流及输出信号传导至外部电路。此外，封装结构也需提供集成电路一个散热的接口。尤其对于现在的集成电路来说，其内部晶体管、逻辑闸的个数都非常多，集成电路运作的时脉频率也很高，如何降低封装热阻以增进散热效能，也是封装设计中很重要的技术。散热问题如不解决，会使集成电路因过热而影响到产品的可靠性，造成寿命减少甚至损坏。

由于集成电路封装的型式很多，举例来说，以引脚连接的型式，包括薄小外接脚封装(thin small outline package，TSOP)、四方扁平封装(Quad Flat Package，QFP)等封装，是由金属导线架支撑封装结构，通过两面或四边的引脚和电路板相连接。球栅阵列(ball grid array，BGA)封装是通过锡球和电路板连接。因此，针对不同的封装型式，其散热模式也不尽相同，而为了提升各种封装结构的散热效能，许多解决之道应运而生，如改变结构设计、使用高导热材料等方式均有助于热量向外逸散。然而，结构设计与材料的变化有限，当芯片上的电子元件增加而随之产生较多热量时，其散热效率便不再满足需要。目前业界的解决方式是在封装结构中装设散热片等散热装置，以提高散热效率。

请参考图1与图2，图1为具有现有散热片18的QFP结构10的结构示意图，而图2为现有散热片18的俯视示意图。如图1所示，现有QFP结构10包括一晶粒12、一导线架14、一封胶体16与一散热片18。导线架14具有若干个引脚14a与一晶粒承载部14b。晶粒12设置在导线架14的晶粒承载部14b上，并且以导线28电性连接至导线架14的引脚14a。封胶体16包覆晶粒12与部分的导线架14，并固化成型。散热片18可以是铜散热片或铝散热片等高导热材料，并且散热片18的表面可进一步含有一电镀层。图1中所示为一种嵌入式外露散热片(drop in exposed heat slug，EDHS)，该散热片18的一侧暴露于外界，以将晶粒12产生的热量快速逸散到大气中。

如图2所示，现有散热片18包括一主体部22以及若干个突出部24。主体部22邻接于导线架14的晶粒承载部14b，以接受晶粒12产生的热量，并透过散热片18的表面向外传出。其中，主体部22可直接接触晶粒承载部14b，使热量透过晶粒承载部14b传至散热片18。或者，主体部22透过封胶体16或黏着剂与晶粒承载部14b相接，使热量透过晶粒承载部14b与封胶体16或黏着剂传至散热片18。各突出部24具有一开口26，可增加散热片18与封胶体16之间结合的稳固性。

然而，当现有QFP封装结构10处于高温高湿的使用环境下时，温度与湿度常导致QFP封装结构10结构发生变化，尤其会造成散热片18的主体部22与导线架14的晶粒承载部14b之间脱层(delamination)而产生间隙(gap)。举例来说，现有QFP结构10在作潮湿敏感度等级3(摄氏260℃)(moisture sensitivity level 3，MSL 3)的测试时，散热片18与晶粒承载部14b之间就会出现过大的间隙。在这种情况下，该间隙使导线架14与散热片18不能良好接合，从而阻碍晶粒12产生的热量传导至散热片18，破坏QFP封装结构10的散热功能。更为严重的是，过大的间隙不仅会使封装结构无法达到预期的散热效果，还可能导致整个封装结构损坏。

发明内容

本发明的目的在于提供一种提供一种封装结构及其散热片，该散热片的改进结构可避免具有该散热片的封装结构产生间隙。

为实现上述目的，本发明提供一种封装结构的散热片，包括一主体部与若干个突出部。主体部表面具有至少一沟槽。突出部连接主体部并向外延伸出主体部，并且各突出部在表面上均设有若干个凹穴。

本发明另提拱一种封装结构，包括一散热片、一晶粒、一导线架与一封胶体。散热片包括一主体部与若干个突出部，其中主体部表面具有至少一沟槽，突出部连接主体部并向外延伸出主体部，并且各突出部在表面上均设有若干个凹穴。晶粒设置在主体部的上方，而导线架电连接至晶粒。封胶体包覆晶粒、散热片与部分的导线架，并填覆于沟槽与凹穴中。

与现有技术相比较，由于本发明散热片的表面具有至少一沟槽与若干个凹穴，使得散热片与封胶体的接触面积增加，接合效果也相应增加。即使处于高温高湿的情况下，散热片与导线架之间仍能保持良好的固定，从而可避免封装结构产生过大的间隙。因此，本发明可使封装结构达到预期的散热效果，也可避免封装结构的损坏。

以下结合附图与实施例对本发明作进一步的说明。

附图说明

图1为具有现有的一种散热片的QFP结构的结构示意图。

图2为现有散热片的俯视示意图。

图3为本发明第一实施例具有散热片的QFP结构的结构示意图。

图4为图3所示散热片的俯视示意图。

图5为本发明第二实施例散热片的俯视示意图。

图6为本发明第三实施例散热片的俯视示意图。

图7为本发明第四实施例散热片的俯视示意图。

具体实施方式

有关本发明的详细说明及技术内容，现就结合附图说明如下：

本发明散热片可应用于QFP、TSOP或小型四方扁平封装(low-profile quad flat package，LQFP)等各式封装结构中。以QFP结构为例，请参考图3与图4，图3为本发明第一实施例具有散热片38的QFP结构30的结构示意图，而图4为图3所示散热片38的俯视示意图。如图3所示，该QFP结构30通常包括一晶粒32、一导线架34、一封胶体36与一散热片38。导线架34具有若干个引脚34a与一晶粒承载部34b。晶粒32设置在导线架34的晶粒承载部34b上，并且晶粒32可利用黏晶树脂(die attach epoxy)或银胶等固定在导线架34上。另外，晶粒32与导线架34的引脚34a之间可以打线接合(wire bond)的方式作电性连接，使晶粒32上的输入/输出焊垫以导线56与引脚34a相连接。封胶体36包覆晶粒32与部分的导线架34，并固化成型。封胶体36用以保护QFP结构30，例如用以隔绝水气与杂质、防止机械破坏、增加散热等等。

散热片38由铝金属或铜金属等导热性良好的材料制成，并且散热片38的表面可进一步设置有一电镀层。  图3所示为一种嵌入式外露散热片，该散热片38的一侧暴露于外界，以将晶粒32产生的热量快速逸散至大气中。此外，本发明散热片也可以是无外露的嵌入式散热片(drop in heat slug)，也即散热片不直接接触外界，而是被包覆在封胶体中。

如图4所示，散热片38包括一主体部42以及若干个突出部44。主体部42可配合晶粒3的形状而成一矩形平板，并且主体部42的上表面为一平坦表面，邻接于导线架34的晶粒承载部34b，以接受晶粒32所产生的热量，并透过散热片38的表面向外传出。其中，主体部42可直接接触晶粒承载部34b，使热量透过晶粒承载部34b传至散热片38，或者，主体部42透过封胶体36或黏着剂与晶粒承载部34b相接，使热量透过晶粒承载部34b与封胶体36或黏着剂传至散热片38。

各突出部44连接主体部42并向外延伸出主体部42，例如突出部44分别连接主体部42的四边并延伸出。其中，各突出部44均具有一第一***部44a与一第二***部44b，第一***部44a环绕于主体部42的周围，而第二***部44b则环绕于第一***部44a的周围，并且第一***部44a的厚度大于第二***部44b的厚度。此时，第一***部44a的一侧可暴露于封胶体36表面外，以使晶粒32产生的热量直接逸散至大气中。

另外，散热片38进一步包括至少一凹槽48位于散热片38的下表面，并且各突出部44具有至少一开口46。例如，各突出部44具有一狭长开口，平行于主体部42的侧边而设置。各开口46贯穿散热片38的上表面与下表面，开口46与凹槽48用以增加散热片38与封胶体36之间结合的稳固性。

需特别注意的是，在该第一实施例中，主体部42表面具有至少一沟槽(ditch)52设置在主体部42的***，并且各突出部44均具有若干个凹穴(dimple)54设于各突出部44表面。主体部42的上表面具有一沟槽52围绕于主体部42的***，使封胶体36可填于沟槽52中，增加封胶体36与散热片38之间结合的稳固性，从而固定散热片38与导线架34的晶粒承载部34b的相对位置，避免散热片38与导线架34之间产生间隙。而如图4所示，凹穴54可呈阵列(array)排列，并且各凹穴54具有一上宽下窄的形状，用以增加散热片38与封胶体36的接触面积，并提升散热片38与封胶体36之间结合的稳固性，然而本发明并不局限于此，任何可实现此功能的排列方式与凹穴形状均可采用。

请参考图5至图7，图5为本发明第二实施例散热片60的俯视示意图，图6为本发明第三实施例散热片70的俯视示意图，而图7为本发明第四实施例散热片80的俯视示意图。

如图5所示，本实施例的散热片60包括一矩形的主体部60a以及三个突出部60b。主体部60a的上表面为一平坦表面，邻接于导线架的晶粒承载部。各突出部60b具有至少一开口62贯穿散热片60的上表面与下表面，并且平行于主体部60a的侧边而设置。各突出部60b均具有若干个凹穴64设于各突出部64表面，以增加散热片60与封胶体的接触面积，从而固定散热片60的位置。主体部60a的上表面具有一沟槽66环绕于主体部60a的四边而设置，以固定散热片60与晶粒承载部的相对位置，避免散热片60与导线架之间产生间隙。

如图6所示，散热片70包括一矩形的主体部70a以及四个突出部70b。主体部70a的上表面为一平坦表面，邻接于导线架的晶粒承载部。各突出部70b具有至少一开口72贯穿散热片70的上表面与下表面，并且平行于主体部70a的侧边而设置。各突出部70b均具有若干个凹穴74设于各突出部70b表面，以增加散热片70与封胶体的接触面积。需特别注意的是，主体部70a的上表面具有四个沟槽76平行于主体部70a的四边而设置，各沟槽76均可用以固定散热片70与晶粒承载部的相对位置。

如图7所示，散热片80包括一矩形的主体部80a以及四个突出部80b。主体部80a的上表面为一平坦表面，邻接于导线架的晶粒承载部。各突出部80b具有若干个开口82贯穿散热片80的上表面与下表面，例如各突出部80b具有四个开口82，平行于主体部80a而周围排列。各突出部80b均具有若干个凹穴84设于各突出部80b表面，并且主体部80a的上表面具有一沟槽86环绕于主体部80a的四边而设置。

与现有技术相比较，由于本发明散热片表面具有至少一沟槽与若干个凹穴，使得散热片与封胶体的接触面积增加，以固定散热片与导线架的相对位置，从而避免散热片与导线架之间产生间隙。即使处于高温高湿的情形下，本发明散热片与导线架之间仍能保持良好的固定，从而避免封装结构产生过大的间隙，因此可使封装结构达到预期的散热效果，也可避免封装结构损坏。

Claims (17)

1.一种封装结构的散热片，包括：

一主体部；以及

若干个突出部，连接所述主体部并向外延伸出所述主体部；

其特征在于：所述主体部表面具有至少一沟槽，各所述突出部在其表面上均设有若干个凹穴，所述沟槽仅环绕形成在所述主体部的***，并且所述凹穴仅形成在所述主体部以外的所述突出部的表面上。

2.如权利要求1所述的散热片，其特征在于：所述凹穴呈阵列式排列。

3.如权利要求1所述的散热片，其特征在于：各所述突出部均具有一第一***部与一第二***部，并且所述第一***部环绕于所述主体部的周围，而所述第二***部环绕于所述第一***部的周围。

4.如权利要求3所述的散热片，其特征在于：所述第一***部的厚度大于所述第二***部的厚度。

5.如权利要求1所述的散热片，其特征在于：各所述突出部具有至少一开口，各所述开口贯穿所述散热片的上表面与下表面。

6.如权利要求5所述的散热片，其特征在于：各所述开口平行于所述主体部的侧边。

7.如权利要求1所述的散热片，其特征在于：进一步包括至少一凹槽位于所述散热片的下表面。

8.如权利要求1所述的散热片，其特征在于：各所述凹穴具有一上宽下窄的形状。

9.一种封装结构，包括：

一散热片，所述散热片包括一主体部以及若干个突出部，连接所述主体部并向外延伸出所述主体部；

一晶粒，设置在所述散热片的主体部的上方；

一导线架，电连接至所述晶粒；以及

一封胶体，包覆所述晶粒、所述散热片与部分的所述导线架；

其特征在于：所述散热片的主体部表面具有至少一沟槽，所述散热片的各所述突出部在其表面上均设有若干个凹穴，所述沟槽仅环绕形成在所述主体部的***，所述凹穴仅形成在所述主体部以外的所述突出部的表面上，并且所述封胶体填覆于所述沟槽与所述凹穴中。

10.如权利要求9所述的封装结构，其特征在于：所述凹穴呈阵列式排列。

11.如权利要求9所述的封装结构，其特征在于：各所述突出部均具有一第一***部与一第二***部，并且所述第一***部环绕于所述主体部的周围，而所述第二***部环绕于所述第一***部的周围。

12.如权利要求11所述的封装结构，其特征在于：所述第一***部的厚度大于所述第二***部的厚度。

13.如权利要求9所述的封装结构，其特征在于：各所述突出部具有至少一开口，各所述开口贯穿所述散热片的上表面与下表面。

14.如权利要求13所述的封装结构，其特征在于：各所述开口平行于所述主体部的侧边。

15.如权利要求9所述的封装结构，其特征在于：所述散热片进一步包括至少一凹槽位于所述散热片的下表面。

16.如权利要求9所述的封装结构，其特征在于：各所述凹穴具有一上宽下窄的形状。

17.如权利要求9所述的封装结构，其特征在于：所述导线架具有一晶粒承载部设置在所述散热片的所述主体部上方。

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