TWI284395B - Thermal enhance MCM package - Google Patents

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Description

1284395 案號 91137928 修正 五、發明說明（1) (一）、【發明所屬之技術領域】 本發明係關於一種加強散熱型多晶片封裝構造，特別 有關於一種避免晶片產生之熱量直接傳遞至母板之封裝構 造 ° (二）、【先前技術】
一般而言，多晶片封裝構造内之晶片組大多可分為邏 輯晶片（logic die)及記憶晶片（memory die)，如圖1所 示即為目前常見之配置形式。請參照圖1所示之多晶片封 裝構造，其主要包含一封裝載板10、第一封裝體12及第二 封裝體1 4。第一封裝體1 2通常為一記憶晶片封裝體，第二 封裝體1 4係為一邏輯晶片封裝體，特別是以晶圓級晶片尺 寸封裝（WLCSP)之形式封裝。其中，第一封裝體12與第二 封裝體14之電性訊號係藉導電元件（銲球）16與母板17相 導通。由於第二封裝體14為一邏輯晶片封裝體，具有高輸 出/入端點及高作動功率，故其產生的熱量也相對之高。 一般而言，整體封裝構造設置於母板後，第二封裝體1 4非 常接近母板1 7或以一導熱膠1 9直接固定於母板1 7上，故易 使其產生之熱量易向母板傳遞，造成大量之熱量累積於母 板17中，而易造成母板17上其他電子元件之損壞（未繪示 於圖中）。 有鑑於此，為避免前述多晶片封裝構造之缺點，以提 升多晶片封裝構造之晶片效能，實為一重要的課題。 (三）、【發明概要】
1284395 ——— 五、發明說明 有鑑 改善過多 加強散熱 緣是 型多晶片 封裝體及 崖號 91137928 ⑵ 於上述課題， 之熱量傳遞至 型多晶片封裝 ’為了達成上 封裝構造，其 一第 裝體 一散熱金屬環。第一封 載板之上 之外圍， 其中 重新分配 板上之散 向下傳遞 、下表面；散 並同時將第二 ’第二封裝體 ，而進一步將 熱金屬環而向 至母板，而易 本發明之 母板，以 構造。 述目的， 主要包栝 、一導熱 裝體及第 熱金屬環 封裝體包 產生較多 邏輯晶片 外界傳遞 月如日 目的係提供—.Λ.. t ^ 種能克服或 提升整體電+mπ 1 A 胜电卞構裝效能之 本發 一封 載板 二封 則設 圍於 之熱 產生 ，以 其他 明提供一 裝載板、 、至少一 裝體分別 置於導熱 其中。 量係藉著 之熱量傳 避免過多 電子元件 種加強散熱 至少一第一 導電元件及 設置於封裝 載板上表面 導熱線路層 遞至導熱載 之熱量直接 之損壞。 四 晶 多 之 例 施 實 佳 131 明 發 本 依 明 說 式 J 圖 乃相 f照。 ^參造 I將構 ，下裝 /以封 片 封 片 晶 多 之 明 發 本 為 係 、 9 ο I 1 封 一 括 包 要 主 其 造 冓 4ΗΓ c 28 ^ 及第 表面 圍， 20係 載板 至少一導電元件26及一散熱金屬環23。第一封裝體22 二封裝體24分別設置於導熱載板28之上 \ 284;散熱金屬環23則設置於導熱載/ 並同時將第二封裝體24包圍於豆中 衣 以之外 設置於導熱載板28之上方：J:。上述之封裝載板 封裝體24與導熱 八中$ 一封裝體24之下表面及散熱金屬
11 _ 11 111 纖 1 國丨 $ 7頁 1284395 案號91137避-日 後η： 五、發明說明（3) " 環23與導熱載板之上表面28 2間係塗佈有導熱膠29，除用 以固定第二封裝體24及散熱金屬環23於導埶載板上， 可加速第^封裝Π熱量傳遞至導熱載板28及散熱金屬 環23,以避免過多之熱ϊ直接向下傳遞至母板（未標示於 圖中）。 承上所述，該導熱載板28上係至少形 層286/ 一導電線路層28 7。其中，導熱線路層286之部分 係暴路於導熱載板28之上表面以形成第一 二f熱塾28 9,而分別與第二封裝體24之下表、面及散 屬％ 2i相連μ接〜、中，該第二封裝體24係藉導埶線路声 m與與金属環a連接，以使第二封裝體μ之孰量層 分配傳遞至外界，而不直接傳遞 、·、 上其他電子元件之損壞。工至母板27,以避免母板27 一般而言，導熱載板28可為一 ^ 心板材、及複數層絕緣層與複數層替=错=核 絕緣層之材料可為雙順丁烯二酸醯亞胺『5形成。 層案心2:= 刻除去局部的銅箔，=^^以此光阻層為罩幕，蝕 所需之線路層。复φ再…去除光阻層之後，便可以得到 286，只用以傳遞熱旦’ 一伤之線路層係為導熱線路層 之線路層則Α墓“、、里並不作為訊號導通之用，另一部分
二封裝體24:訊號^路層2 8 7，用以將第一封裝體22及第 塊）將電性訊號從由導電元件26 (如導電銲球或導電凸 7^-裝載板20整合至導熱載板28再傳遞至 1284395 案號 91137928 修正 五、發明說明（4) 母板2 7上。 由於上述之第一導熱墊28 8及第二導熱墊289係將導熱 線路層286之部分暴露於導熱載板28之上表面，而導熱線 路層286通常為一銅線路層，極易於導熱膠加熱固化時而 氧化，影響其導熱性能。故可於第一導熱墊288及第二導 熱塾289上形成一保護層，如電鑛一層金屬層、銀金屬層 或鎳金屬層，或形成一黑氧化層以防止其氧化。 另外，該散熱金屬環2 3係設置於導熱載板2 0之週邊且 將第二封裝體24包圍於其中，故與外界之空氣接觸之面積 較大且其熱對流之導熱效果較佳，較易將過多之熱·量向外 傳遞。此外，散熱金屬環2 3之材質由散熱性較佳之材質所 組成時，如銅金屬或鋁金屬，更可提高散熱效能。同樣 地，設置散熱金屬塊或散熱片於導熱載板28之週邊，亦能 達到相同之散爇效果。 由於，第一封裝體2 2通常係為一記憶晶片封裝體，第 二封裝體24為高功率及高接腳數之邏輯晶片封裝體，其產 生之熱量較大，故藉由導熱載板28可將第二封裝體24所產 生之熱量重新分配直接傳導至外界，而減少傳遞至母板2 7 之熱量，以改善原先封裝構造之缺點。 於本實施例之詳細說明中所提出之具體的實施例僅為 了易於說明本發明之技術内容，而並非將本發明狹義地限 制於該實施例，因此，在不超出本發明之精神及以下申請 專利範圍之情況，可作種種變化實施。 11HB 11 11 1 11 null 1·! 1 1 _ Η 第9頁 1284395 _案號 91137928 圖式簡單說明 年4·月仏曰 修正 (伍）、圖式之簡單說明 圖1為一示意圖，顯示習知多晶片封裝構造。 圖2為一示意圖，顯示本發明較佳實施例中之加強散 熱型多晶片封裝構造。 元件 符號說明： 10 封 裝 載 板 12 第 一 封 裝 體 14 第 二 封 裝 體 16 導 電 元 件 17 母 板 19 導 熱 膠 20 封 裝 載 板 22 第 一 封 裝 體 23 散 熱 金 屬 環 24 第 二 封 裝 體 26 導 電 元 件 (第一導電元件） 27 母 板 28 導 熱 載 板 282 上 表 面 284 下 表 面 286 導 熱 線 路 層 287 導 電 線 路 層 288 第 一 導 熱 墊 289 第 二 導 熱 塾
第10頁 1284395 案號91137928_h年忒月W曰 修正 圖式簡單說明 29 導熱膠 ΙΙΙΒΪ 第11頁

Claims (1)

1284395 案號 91137928 修正 六、申請專利範圍 1. 一種加強散熱型多晶片封裝構造，包含： 下表 一封裝載板，該封裝載板具有一第一上表面及一第 面； 一第——封裝體，其係設置於該封裝載板之第一上表面並與 該封裝載板電性連接； 一第二封裝體，其係設置於該封裝載板之第一下表面並與 該封裝載板電性連接； 一導熱載板，其係具有一第二上表面及一第二下表面，該 導熱載板具有複數個線路層，該等線路層包含導熱線路 層及導電線路層，該導熱線路層係與該第二封裝體之背 面連接；及 一散熱件，其係設置於導熱載板之第二上表面且與該導熱 線路層相連接。 2. 依申請專利範圍第1項之加強散熱型多晶片封裝構造， 更包含一第一導電元件，該第一導電元件係設置於該封裝 載板之第一下表面且與該導熱載板之導電線路層電性導 通。 3. 依申請專利範圍第1項之加強散熱型多晶片封裝構造， 更包含一第二導電元件，該第二導電元件係設置於該導熱 載板之第二下表面用以與外界電性導通。 4. 依申請專利範圍第1項之加強散熱型多晶片封裝構造，
第12頁 1284395 案號 91137928 修正 六、申請專利範圍 其中該第二封裝體係為一晶片尺寸級封裝體。 5.依申請專利範圍第2項之加強散熱型多晶片封裝構造 其中該第一導電元件係為一導電凸塊。 6.依申請專利範圍第1項之加強散熱型多晶片封裝構造， # 其中該導熱載板係由複數層絕緣層及該等線路層彼此交替 疊合所形成，且該導熱載板之第二上表面更形成一第一導 熱墊及第二導熱墊，該第一導熱墊與第二導熱墊係藉.該導 熱線路層相連接。 第 與 第係 圍塾 範熱 利導 專一 請第 申該 依中 7·其 造 構 裝 封 片 晶 多 型 熱 散 強 加 之 項 接 4ec il 相 體 裝 封 接 il 相 件 熱 散 與 第係 圍塾 範熱 利導 專一一 請第 申該 依中 8其 造 構 裝 封 片 晶 多 型 熱 散 強 加 之 項 有 置 設 丸、係 熱1 散 體 強,| 之二 項 P第 第與 圍墊 範熱 利導 專一 請第 申該 依中 9.其 造 構 裝 封 片 晶 多 型 膠 熱 導 第 圍 範 利 專 請 申 依 第 該 中 其 造 構 裝。 封膠 片熱 晶導 多 一 型有 熱置 散設 強係 加間 之件 項熱 散 與 墊 熱 導 造 構 裝 封 片 晶 多 型 熱 散 強 加 之 項 11 第 圍 範 利 專 請 申 依
第13頁 1284395 案號 91137928 修正 六、申請專利範圍 其中該散熱件係設置於該第二上表面之週邊。 1 2.依申請專利範圍第1項之加強散熱型多晶片封裝構造， 其中該散熱件係為一金屬環設置於第二封裝體之外圍。 1 3.依申請專利範圍第1項之加強散熱型多晶片封裝構造， 其中該散熱件係為一金屬片，該金屬片係覆蓋該第二上表 面以至少暴露出第一封裝體。 1 4.依申請專利範圍第1 3項之加強散熱型多晶片封裝構 造，其中該散熱件係為一金屬片，該金屬片係至少具有一 開口以容置第二封裝體。 1 5.依申請專利範圍第1項之加強散熱型多晶片封裝構造， 其中該散熱件之材質係為鋁。 1 6.依申請專利範圍第1項之加強散熱型多晶片封裝構造， 其中該散熱件之材質係為銅。 1 7.依申請專利範圍第6項之加強散熱型多晶片封裝構造， 其中第一導熱墊係由導熱線路層之部分暴露出該導熱載板 之第二上表面所形成。 18.依申請專利範圍第6項之加強散熱型多晶片封裝構造，
第14頁 1284395 案號 91137928 修正 六、申請專利範圍 其中第二導熱墊係由導熱線路層之部分暴露出該導熱載板 之第二上表面所形成。 1 9.依申請專利範圍第1 7項之加強散熱型多晶片封裝構 造，其中該第一導熱墊上更依序形成有一金層。 2 0.依申請專利範圍第1 7項之加強散熱型多晶片封裝構 造，其中該第一導熱墊上更形成有一銀金屬層。 2 1.依申請專利範圍第1 7項之加強散熱型多晶片封裝構 造，其中該第一導熱墊上更形成有一鎳金屬層。 2 2.依申請專利範圍第2 1項之加強散熱型多晶片封裝構 造，其中該鎳金屬層上更形成有一金層。 2 3.依申請專利範圍第1 8項之加強散熱型多晶片封裝構 造，其中該第二導熱墊上更形成有一銀金屬層。 24.依申請專利範圍第18項之加強散熱型多晶片封裝構 造，其中該第二導熱墊上更形成有一鎳金屬層。 2 5.依申請專利範圍第24項之加強散熱型多晶片封裝構 造，其中該鏡金屬層上更形成有一金層。 II 第15頁
第16頁 1284395 修正 — —-----Ei 年 +月 η^ 四、中文發明摘要（發明名稱：加強散熱型多晶片封裝構造) 種加強散熱型多晶片 板、至少一第 少一導電元件 分別設置於封 導熱載板上表 中。又，上述 第二封裝體係 著導熱載板將 外界傳遞，以 造成母板其他 一封裝體及一 及一 裝載 面之 之封 為' 邏輯 避免 電子 散熱金屬 板之上、 外圍，並 裝載板係 邏輯晶片 晶片產生 過多之熱 元件之損 封裝構造 苐二封袭 環。第一 下表面； 同時將第 設置於導 ，故產生 之熱量傳 量直接向 壞0 主要包括一封裝載 體、一導熱載板、至 封裝體及第二封裝體 散熱金屬環則設置於 二封裝體包圍於其 熱載板上方。由於， 較多之熱量，所以藉 遞至散熱金屬環而向 下傳遞至母板，而易 伍、（一）、本案代表圖為：圖2 (二）、本案代表圖之元件代表符號簡單說明： 20 封裝載板 22 第一封裝體 六' 英文發明摘要~明名稱：THERMAL ENHANCE MCM PACKAGE) A thermal-enhance MCM package mainly comprises a package carrier, at least a first package and a second package, thermal-transmission board, at least a e 1 ectric-conduction element and a thermal -dissipation ring· The first package is disposed on the upper surface of the package substrate and the second package is disposed on the lower surface of the package carrier. The thermal-dissipation ring
1284395 修正
-9Π37928 匕年 日 四、中文發明摘要（發明名稱：加強散熱型多晶片封裝構造) 23 散熱金屬環 24 第二封裝體 26 導電元件 27 母板 2 8 導熱載板 282上表面 284下表面 2 8 6導熱線路層 2 8 7導電線路層 288第一導熱墊 2 8 9第二導熱墊 29 導熱膠 六、英文發明摘要（發明名稱：THERMAL ENHANCE MCM PACKAGE)
is disposed at the periphery of the upper surface of the thermal-transmission board and encompasses the second package. The second package has a logic die therein, and generates a lot of heat， so the heat generated from the logic die will transfer to outside via the thermal-transmission board and the thermal-dissipation ring to prevent excessive heat from transmitting directly to mother board to
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