[发明专利]具有非对称凸柱/基座/凸柱散热座的半导体芯片组体

说明书

技术领域

本发明涉及一种半导体芯片组体，特别是涉及一种由半导体元件、导线、黏着层及散热座组成的半导体芯片组体及其制造方法。

本申请案为2009年11月11日提出申请的第12/616,773号美国专利申请案的部分延续案，也为2009年11月11日提出申请的第12/616,775号美国专利申请案的部分延续案，以上两案的内容均以引用的方式并入本文。本申请案另主张2010年11月7日提出申请的第61/410,932号美国临时专利申请案及2010年6月3日提出申请的第61/350,923号美国临时专利申请案的优先权，以上两案的内容也以引用的方式并入本文。

上述于2009年11月11日提出申请的第12/616,773号美国专利申请案及上述于2009年11月11日提出申请的第12/616,775号美国专利申请案均为2009年9月11日提出申请的第12/557,540美国专利申请案的部分延续案，且也均为2009年9月11日提出申请的第12/557,541号美国专利申请案的部分延续案。

上述于2009年9月11日提出申请的第12/557,540号美国专利申请案及上述于2009年9月11日提出申请的第12/557,541号美国专利申请案均为2009年3月18日提出申请的第12/406,510号美国专利申请案的部分延续案。该第12/406,510号美国专利申请案主张2008年5月7日提出申请的第61/071,589号美国临时专利申请案、2008年5月7日提出申请的第61/071,588号美国临时专利申请案、2008年4月11日提出申请的第61/071,072号美国临时专利申请案及2008年3月25日提出申请的第61/064,748号美国临时专利申请案的优先权，上述各案的内容均以引用的方式并入本文。上述于2009年9月11日提出申请的第12/557,540号美国专利申请案及上述于2009年9月11日提出申请的第12/557,541号美国专利申请案也主张2009年2月9日提出申请的第61/150,980号美国临时专利申请案的优先权，其内容以引用的方式并入本文。

背景技术

诸如经封装与未经封装的半导体芯片等半导体元件可提供高电压、高频率及高效能的应用，这些应用需消耗大量的功率以执行特定功能，然而功率愈高则半导体元件产生的热愈多。此外，在封装密度提高及尺寸缩减后，可供散热的表面积缩小，更导致热能累积加剧。

半导体元件在高温操作下易产生效能衰退及使用寿命缩短等问题，甚至可能立即故障。高热不仅影响芯片效能，也可能因热膨胀不匹配而对芯片及其周遭元件产生热应力作用。因此，必须使芯片迅速有效散热方能确保其操作的效率与可靠度。高导热性路径通常需将热能传导并发散至一表面积较芯片或芯片所在的晶粒座更大的区域。

发光二极管(LED)近来已普遍成为白炽光源、荧光光源与卤素光源的替代光源。LED可为医疗、军事、招牌、讯号、航空、航海、车辆、可携式设备、商用与住家照明等应用领域提供高能源效率及低成本的长时间照明。例如，LED可为灯具、手电筒、车头灯、探照灯、交通号志灯及显示器等设备提供光源。

LED中的高功率芯片在提供高亮度输出的同时也产生大量热能。然而，在高温操作下，LED会发生色偏、亮度降低、使用寿命缩短及立即故障等问题。此外，LED在散热方面有其限制，进而影响其光输出与可靠度。因此，LED格外突显市场对于具有良好散热效果的高功率芯片的需求。

LED封装体通常包含一LED芯片、一基座、电接点及一热接点。所述基座热连结至LED芯片并用以支撑该LED芯片。电接点则电连结至LED芯片的阳极与阴极。热接点经由该基座热连结至LED芯片，其下方载具可充分散热以预防LED芯片过热。

业界积极以各种设计及制造技术投入高功率芯片封装体与导热板的研发，以期在此极度成本竞争的环境中满足效能需求。

塑料球栅阵列(PBGA)封装是将一芯片与一层压基板包裹于一塑料外壳中，然后再以锡球黏附于一印刷电路板(PCB)之上。所述层压基板包含一通常由玻璃纤维构成的介电层。芯片产生的热能可经由塑料及介电层传至锡球，进而传至印刷电路板。然而，由于塑料与介电层的导热性低，PBGA的散热效果不佳。

方形扁平无引脚(QFN)封装是将芯片设置在一焊接于印刷电路板的铜质晶粒座上。芯片产生的热能可经由晶粒座传至印刷电路板。然而，由于其导线架中介层的路由能力有限，使得QFN封装无法适用于高输入/输出(I/O)芯片或无源元件。