帶有散熱器的集成電路管芯組件的制作方法
【專利摘要】公開了帶有散熱器的集成電路管芯組件。封裝的半導(dǎo)體器件包括封裝襯底，其包括第一封裝襯底接觸件和第二封裝襯底接觸件，以及位于封裝襯底上的半導(dǎo)體管芯。半導(dǎo)體器件還包括位于管芯信號接觸焊盤和封裝襯底之間的電連接，以及散熱器包括被電連接到第一信號接觸焊盤和第一封裝襯底接觸件的第一散熱器部分，第一散熱器部分提供了位于第一信號接觸焊盤和第一封裝襯底接觸件之間的電傳導(dǎo)路徑以及位于半導(dǎo)體管芯和封裝襯底之間的熱傳導(dǎo)路徑。第二散熱器部分提供了位于第二信號接觸焊盤和第二封裝襯底接觸件之間的電傳導(dǎo)路徑以及位于半導(dǎo)體管芯和封裝襯底之間的熱傳導(dǎo)路徑。絕緣層被放置在第一和第二散熱器部分之間。
【專利說明】帶有散熱器的集成電路管芯組件
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本公開通常涉及半導(dǎo)體器件，更具體地說，涉及一種形成帶有散熱器的半導(dǎo)體封裝的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在操作期間，熱量由集成電路(IC)管芯生成。如果被不適當(dāng)?shù)匾瞥?，由管芯生成的熱量可能引起器件失效或不?guī)律地執(zhí)行。同樣地，散熱器通常被并入半導(dǎo)體封裝以改進IC的熱性能。此外，隨著對減少的尺寸和成本方面處理能力不斷增長的需求，給半導(dǎo)體管芯提供穩(wěn)定電源的選擇變得更加受限。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0003]本發(fā)明通過舉例的方式說明并沒有被附圖所限制，在附圖中類似的參考符號表示相同的元素。附圖中的元素說明是為了簡便以及清晰，不一定按比例繪制。
[0004]圖1根據(jù)本發(fā)明，顯示了在制造的中間階段期間的半導(dǎo)體器件的一個實施例。
[0005]圖2-4顯示了在制造的其它中間階段期間的圖1的半導(dǎo)體器件。
[0006]圖5-6顯示了在傳導(dǎo)散熱器被添加的制造的其它中間階段期間的圖4的半導(dǎo)體器件。
[0007]圖7根據(jù)本發(fā)明，顯示了半導(dǎo)體器件的一個實施例的截面?zhèn)纫晥D。
[0008]圖8根據(jù)本發(fā)明，顯示了半導(dǎo)體器件的另一個實施例的截面?zhèn)纫晥D。
[0009]圖9根據(jù)本發(fā)明，顯示了半導(dǎo)體器件的另一個實施例的截面?zhèn)纫晥D。
[0010]圖10根據(jù)本發(fā)明，顯示了傳導(dǎo)散熱器的頂視圖。
[0011]圖11顯示了圖10的散熱器的部分的頂剖視圖和側(cè)剖視圖。
[0012]圖12根據(jù)本發(fā)明，顯示了半導(dǎo)體器件的另一個實施例的頂剖視圖。
【具體實施方式】
[0013]本發(fā)明公開的方法和組件的實施例提供了疊層散熱器，所述疊層散熱器有用于熱耗散和接地的外熱層和不但有助于熱耗散還給半導(dǎo)體管芯提供電源的內(nèi)傳導(dǎo)層。絕緣材料將所述接地/熱耗散層從所述電源層分離開。所述接地/熱耗散層完全覆蓋所述電源層，并且因此通過所述絕緣材料穩(wěn)定了帶有實質(zhì)電容耦合的電源供應(yīng)裝置。電源供應(yīng)裝置改進的穩(wěn)定性以及通過疊層散熱器耗散的較高數(shù)量的熱量使得能夠進行較高頻率的操作和/或減少對半導(dǎo)體管芯的空間需求。
[0014]圖1根據(jù)本發(fā)明顯示了在制造的中間階段期間的半導(dǎo)體器件100的一個實施例，所述半導(dǎo)體器件包括封裝襯底102、以及半導(dǎo)體管芯104，其中電源接觸件108和接地接觸件110被附著到所述半導(dǎo)體管芯104。所述電源接觸件108被放置在管芯104的頂表面外周界的周圍以及所述接地接觸件110被放置在管芯104的頂表面的內(nèi)部。導(dǎo)線接合112形成于管芯104的頂表面的接觸件(未顯示)和襯底102的所述頂表面的接觸件(未顯示)之間。接地接觸件114形成于襯底102的頂表面的外周界。電源接觸件116也形成于比接地接觸件114更接近管芯104的相鄰于接地接觸件114的襯底102的頂表面。接地接觸件110、114傳導(dǎo)第一電信號，例如Vss。電源接觸件108、116傳導(dǎo)第二電信號，例如Vdd。其它合適的電信號可以通過接觸件110、114和接觸件108、116被傳導(dǎo)，其中通過接觸件110、114傳導(dǎo)的信號不同于通過接觸件108、116傳導(dǎo)的信號。
[0015]管芯104可以是倒裝芯片(flip chip)或?qū)Ь€接合管芯。所述襯底102可以是引線框或是其它類型的半導(dǎo)體封裝襯底。通過使用管芯附著材料層(未顯示)，例如粘合劑膏或膜，IC管芯可以被附著。雖然為了簡便圖1只顯示單一管芯組件100，應(yīng)了解本發(fā)明描述的管芯組件可以應(yīng)用于形成于引線框或其它類型的襯底陣列上的管芯組件的陣列。
[0016]在使用了倒裝芯片形成因子而非所顯示的導(dǎo)線接合管芯102的配置中，可以通過在與襯底102上的電接觸件(未顯示)相接觸的倒裝芯片(未顯示)上的凸起(未顯示)來建立電互連。用于在管芯104和襯底102之間建立電互連的其它合適技術(shù)可以被使用。電源接觸件108和接地接觸件110可以在半導(dǎo)體管芯104內(nèi)被連接到娃通孔(throughsilicon vias)(TSV)。
[0017]參照圖2，半導(dǎo)體器件100在制造的另一個階段期間被顯示，在此階段模制化合物118形成在導(dǎo)線接合112、所述管芯104的周界區(qū)域、以及襯底102的頂表面的一部分上方。模制化合物118沒有形成在接地接觸件110、114或電源接觸件108、116上方?？梢酝ㄟ^使用膜輔助成型(FAM)或通過覆蓋管芯104和襯底102之間的電接觸件而將接觸件108、110、114、116暴露的其它合適方法形成模制化合物118。任何合適的模制化合物118例如但不限于，填充了熔融石英和其它填充物或添加劑的環(huán)氧樹脂材料可以被使用。
[0018]參照圖3，半導(dǎo)體器件100在制造的另一個階段期間被顯示，在此階段焊料凸起120在電源接觸件108上形成并且焊料凸起122在接地接觸件110上形成。雖然焊料凸起120、122被顯示，但是在回流工藝期間進行軟化或在其他情況下能附著到其它部件的其它合適傳導(dǎo)材料可以被使用。
[0019]參照圖4，半導(dǎo)體器件100在制造的另一個階段期間被顯示，在此階段熱界面材料124被放置在管芯104的頂表面上方以及放置在焊料凸起120、122上方和周圍。粘合材料126也被放置在模制化合物118的頂表面上方。熱界面材料124可以是填充樹脂材料、填充環(huán)氧樹脂材料、填充潤滑脂、或能夠在預(yù)期溫度下承受后續(xù)裝配操作和操作條件并且具有所需傳熱特性的其它合適非導(dǎo)電材料。正如將在下面進行描述的，襯底102、管芯104、接觸件108、110、114、116、導(dǎo)線接合112、模制化合物118、焊料凸起120、122、熱界面材料124、以及粘合材料126形成了將被加入到散熱器的集成電路(IC)管芯組件136。
[0020]參照圖5，半導(dǎo)體器件100在制造的另一個階段期間被顯示，在此階段帶有管芯組件136的電傳導(dǎo)散熱器134被顯不。散熱器134包括第一散熱器部分128、絕緣層130、以及第二散熱器部分132。絕緣層130將第二散熱器部分132從第一散熱器部分128分離開。第一和第二散熱器部分128、132可以由電傳導(dǎo)材料和熱傳導(dǎo)材料形成，例如銅、銅合金、招、招合金、或其它合適的(一種或多種)材料。第一和第二散熱器部分128、132不一定是相同的材料或具有相同的厚度。例如，第一散熱器部分128可以是被選擇成衰減電磁干擾或其它電特性的材料，而第二散熱器部分132可以是被選擇成防止或減少彎曲或其它(一個或多個)不期望物理特性的材料。[0021]絕緣層130可以由帶有高介電常數(shù)的電介質(zhì)材料形成，其帶有低信號損失和低消耗因數(shù)以提供電容。絕緣層130將第一散熱器部分128從第二散熱器部分132電隔離開，并且也能從第一散熱器部分128和管芯104傳導(dǎo)熱到第二散熱器部分132。粘合材料126被用于將散熱器134機械稱合和/或熱稱合于管芯組件136。
[0022]參照圖6，半導(dǎo)體器件100在制造的另一個階段期間被顯示，在此階段通過使用回流焊料工藝或其它合適技術(shù)，電傳導(dǎo)散熱器134被附著到管芯組件136。第一散熱器部分128被附著到并且在管芯104的邊緣上的一個或多個凸起120和襯底102上的一個或多個接觸件116之間延伸。第二散熱器部分132被附著到并且在管芯104內(nèi)部的一個或多個凸起122和一個或多個接地接觸件116之間延伸。在顯示的一個實施例中，第一散熱器部分128被配置成接觸粘合材料126，以有助于保持管芯組件136上的散熱器134。
[0023]圖7顯示了在制造的另一個階段期間的半導(dǎo)體器件100，在此階段電接觸件(例如焊料球(solder balls) 137)在襯底102的底表面形成。例如，焊料球137可以被配置為球柵陣列或允許半導(dǎo)體器件100附著到另一個結(jié)構(gòu)(例如襯底(未顯示))或另一個半導(dǎo)體器件封裝(未顯示)的其它合適電傳導(dǎo)結(jié)構(gòu)。
[0024]圖8根據(jù)本發(fā)明，顯示了半導(dǎo)體器件100的另一個實施例，其中各向異性粘合劑138被使用在管芯104的頂表面上而非焊料凸起120、122 (圖6)上。各向異性粘合劑138可以以粘貼或靈活/半剛性膜的形式或其它合適的形式被提供，以涂敷于管芯104的頂表面上。在這個實施例中，焊盤108、110被提高到比半導(dǎo)體管芯104的表面高出特定高度，以壓入各向異性粘合劑138，并且在焊盤108、110之間形成比在半導(dǎo)體管芯104的表面和第一散熱器部分128以及第二散熱器部分132的相對表面之間形成的間隙窄的間隙。各向異性粘合劑138可以是帶有受控制尺寸分布的傳導(dǎo)金屬粒子填充物的熱固性聚合物樹脂。所述傳導(dǎo)粒子的濃度和尺寸被選擇為使得當(dāng)粘合劑138在被提高的焊盤108、110之間被壓縮的時候粒子在朝著壓縮的方向彼此接觸，以在管芯104和散熱器134之間提供電傳導(dǎo)路徑和熱傳導(dǎo)路徑。此外，所述傳導(dǎo)粒子的濃度和尺寸以及在電源接觸件120和接地接觸件122之間的距離被選擇為使得相同的粒子沒有橋接兩個接觸件120、122。
[0025]為將散熱器134附著到管芯組件136，散熱器134可以被夾住到管芯組件136，并且然后在烤爐中被加熱直到各向異性粘合劑138和粘合劑126硬化(cure)?；蛘?，可以通過由快速硬化樹脂做成的各向異性粘合劑138形成熱壓密封件，當(dāng)散熱器134被加熱到指定溫度并且接觸各向異性粘合劑138放置的時候，所述快速硬化樹脂硬化。粘合劑126可以同樣被硬化。
[0026]圖9根據(jù)本發(fā)明，顯示了半導(dǎo)體器件900的另一個實施例的側(cè)視圖，其中散熱器901包括在襯底102的一側(cè)上的電源接觸件902以及在襯底102的相對側(cè)上的接地接觸件914。散熱器901的第一電源部分908包括被附著到襯底102的頂表面上的電源接觸件902的腳912。電源部分908的剩余部分穿過模制化合物118的頂表面延伸到管芯104的頂表面上的電源接觸件108。由于在襯底102的頂表面上的特定位置處沒有電源接觸件連接到第二電源部分918，因此，散熱器901的第二電源部分918被附著到管芯104的頂表面的相對側(cè)上的另一個電源接觸件108，但是在相鄰于襯底102的頂表面的中間位置結(jié)束。絕緣材料906被放置在電源部分908、918和散熱器901的接地部分904之間。
[0027]基于圖9，很明顯電源接觸件902和接地接觸件914可以被放置在襯底102的頂表面上的任何所需位置，其中電源部分908、918和(一個或多個)接地部分904被配置成接觸相應(yīng)的電源接觸件902和接地接觸件914。例如，圖10根據(jù)本發(fā)明，顯示了電傳導(dǎo)散熱器1000的一個實施例的頂視圖，其中包括位于散熱器1000外圍周圍的接地散熱器叉指1002和位于接地散熱器叉指1002的子集下面的電源散熱器叉指1004(虛線所顯示的)。其它帶有更多或者更少電源散熱器叉指1004和接地散熱器叉指1002的配置可以被使用。
[0028]注意雖然本發(fā)明顯示的和討論的一個實施例包括一層接地散熱器部分132(圖8)、910 (圖9)、1002 (圖10)、絕緣層130 (圖8)、1008 (圖11)、以及電源散熱器部分128 (圖8)、1004 (圖10)，但是，接地散熱器部分132 (圖8)、910 (圖9)、1002 (圖10)、絕緣層130 (圖8)、1008 (圖11)、以及電源散熱器部分128 (圖8)、1004 (圖10)的附加層可以被使用。
[0029]圖11顯示了圖10的散熱器1000的部分1006的頂剖視圖和側(cè)剖視圖，其中電源散熱器叉指1004(虛線所顯示的)位于兩個接地散熱器叉指1002其中之一的下面。橫截面A-A顯示了接地散熱器叉指1002和電源散熱器叉指1004的向外邊緣的側(cè)視圖。橫截面B-B顯示了穿過第一接地散熱器叉指1002的中間長度，其中電源散熱器叉指1004不在下面的側(cè)視圖。橫截面C-C顯示了穿過第二接地散熱器叉指1002的中間長度，其中電源散熱器叉指1004和絕緣層1008在下面的側(cè)視圖。離散熱器1000的中心最近的叉指1002、1004的末端在一個末端處從散熱器1006的頂表面垂直向下彎曲。叉指1002、1004的另一個末端在水平面上遠離散熱器1000的中心彎曲。正如橫截面B-B所顯示的，電源散熱器叉指1004可以如圖所示底切接地散熱器叉指1002，以便電源散熱器叉指1004不暴露于外部環(huán)境。注意沒有覆蓋電源散熱器叉指1004的接地散熱器叉指1002沿著叉指1002的長度向下進一步彎曲，以接觸襯底的頂表面。
[0030]圖12根據(jù)本發(fā)明，顯示了半導(dǎo)體器件1200的另一個實施例的頂視圖，其中多個獨立電源散熱器部分1202—1222被配置為與管芯104的外周界重疊并且跨越襯底102頂部的一部分延伸。模具密封劑，例如圖8中的模具密封劑118，可以在管芯104和襯底102之間的導(dǎo)線接合(未顯示)上方的襯底102的一部分上形成。電源散熱器部分1202—1222可以被放置在模具密封劑上方。電源接觸件，例如116(圖8)、902(圖9)所顯示的電源接觸件，可以在襯底上形成并且被連接到不同的電源域P1、P2、或P3。例如，一個或多個電源接觸件116、902可以以指定的電壓被連接到第一電源域Pl并且一個或多個其它電源接觸可以以不同的指定電壓被連接到第二或第三電源域P2或P3。每個電源散熱器部分1202—1222可以被配置成穿過襯底上的電源接觸件僅僅接觸電源域P1、P2、或P3中的其中之一。
[0031]管芯104可以包括多個電源接觸件(例如圖6中的電源接觸件108)。來自每個散熱器部分1202—1222的電源被施加于不同的電源接觸管芯104。位于散熱器部分1202—1222和電源接觸件108之間的電連接可以由焊料凸起(圖7)或各向異性粘合劑138 (圖8)做成。絕緣層130 (圖7)、920(圖9)可以在電源散熱器部分1202—1222的頂表面和側(cè)表面上形成并且物理接觸電源散熱器部1202—1222的頂表面和側(cè)表面。對應(yīng)于不同電源域P1-P3的一個或多個電源散熱器部分1202—1222的單一接地散熱器部分(未顯示)或多個不同的接地散熱器部分(未顯示)可以在絕緣層130(圖7)、920(圖9)上形成。
[0032]到目前為止應(yīng)了解在一些實施例中，封裝的半導(dǎo)體器件100已被公開，所述封裝的半導(dǎo)體器件可以包括包括第一封裝襯底接觸件116或902以及第二封裝襯底接觸件114、914的封裝襯底。位于所述封裝襯底上方的半導(dǎo)體管芯104可以包括位于所述半導(dǎo)體管芯的頂表面的內(nèi)區(qū)域內(nèi)的第一信號接觸焊盤108和第二信號接觸焊盤110。每個所述第一封裝襯底接觸焊盤和第二封裝襯底接觸焊盤可以與所述半導(dǎo)體管芯橫向間隔開。多個電連接112可以被包括在位于外圍區(qū)域內(nèi)的所述多個信號接觸焊盤和所述封裝襯底之間。散熱器134包括第一散熱器部分128，所述第一散熱器部分128被電連接到所述第一信號接觸焊盤108和所述第一封裝襯底接觸件116或902，并且所述第一散熱器部分128提供了位于所述第一信號接觸焊盤和所述第一封裝襯底接觸件之間的電傳導(dǎo)路徑以及位于所述半導(dǎo)體管芯和封裝襯底之間的熱傳導(dǎo)路徑。被電連接到所述第二信號接觸焊盤110和所述第二封裝襯底接觸件114或914的第二散熱器部分132提供了位于所述第二信號接觸焊盤和所述第二封裝襯底接觸件之間的電傳導(dǎo)路徑以及位于所述半導(dǎo)體管芯和封裝襯底之間的熱傳導(dǎo)路徑。所述第二散熱器部分完全覆蓋所述半導(dǎo)體管芯。絕緣層130或920被包括在所述第一和第二散熱器部分之間。
[0033]另一方面，所述封裝的半導(dǎo)體器件可以包括位于每個所述第一、第二散熱器部分和所述半導(dǎo)體管芯之間的界面層124、138，其中所述界面層物理接觸所述第一散熱器部分的表面、所述第二散熱器部分的表面、以及所述半導(dǎo)體管芯的所述頂表面。
[0034]另一方面，所述界面層包括各向異性傳導(dǎo)材料。
[0035]另一方面，所述封裝的半導(dǎo)體器件可以包括位于每個所述第一和第二信號接觸焊盤上的焊料材料120、122，其中所述界面層124包括非導(dǎo)電材料。
[0036]另一方面，所述第二散熱器部分的所述表面位于所述半導(dǎo)體管芯的所述頂表面的所述內(nèi)區(qū)域的第一區(qū)域上方，以及所述第一散熱器部分的所述表面位于所述內(nèi)區(qū)域的第二區(qū)域上方，其中所述第二區(qū)域環(huán)繞所述第一區(qū)域。
[0037]另一方面，所述第二散熱器部分的所述表面和所述第一散熱器部分的所述表面通過是所述半導(dǎo)體管芯所述頂表面的總表面積的至少20%的界面層124、138共同地?zé)峤佑|。
[0038]另一方面，所述半導(dǎo)體管芯可以包括位于環(huán)繞所述內(nèi)區(qū)域的所述半導(dǎo)體管芯的所述頂表面的外圍區(qū)域內(nèi)的用于112的多個信號接觸焊盤。所述多個電連接可以包括導(dǎo)線接合連接112。
[0039]另一方面，所述半導(dǎo)體管芯可以包括位于所述封裝襯底上方并且環(huán)繞所述半導(dǎo)體管芯的模制密封劑118，所述第一散熱器部分可以位于所述模制密封劑和所述第二散熱器部分之間。
[0040]另一方面，所述第二散熱器部分基本上覆蓋所述第一散熱器的所有主要表面。
[0041]另一方面，所述第一信號接觸焊盤是第一電源供應(yīng)裝置電壓POWER的第一電源供應(yīng)裝置接觸焊盤以及所述第二信號接觸焊盤是不同于所述第一電源供應(yīng)裝置電壓的第二電源供應(yīng)裝置電壓GROUND的第二電源供應(yīng)裝置接觸焊盤。
[0042]在其它實施例中，封裝的半導(dǎo)體器件可以包括包括第一封裝襯底接觸件114或914以及第二封裝襯底接觸件116或902的封裝襯底102，以及位于所述封裝襯底上方的半導(dǎo)體管芯104。所述半導(dǎo)體管芯包括位于所述半導(dǎo)體管芯的頂表面的第一區(qū)域內(nèi)的第一組多個信號接觸焊盤110，以及位于環(huán)繞所述第一區(qū)域的所述半導(dǎo)體管芯的所述頂表面的第二區(qū)域內(nèi)的第二組多個信號接觸焊盤108。每個所述第一封裝襯底接觸焊盤和第二封裝襯底接觸焊盤可以與所述半導(dǎo)體管芯橫向間隔開。多個電連接112可以被包括在所述半導(dǎo)體管芯和所述封裝襯底之間。界面層138可以被包括在所述半導(dǎo)體管芯的所述頂表面上以及物理接觸所述半導(dǎo)體管芯的所述頂表面。所述半導(dǎo)體器件還可以包括散熱器，所述散熱器包括第一散熱器部分132，所述第一散熱器部分132被電連接到所述第一組多個信號接觸焊盤110和所述第一封裝襯底接觸件114、914并且提供了位于所述第一組多個信號接觸焊盤110和所述第一封裝襯底接觸件114、914之間的電傳導(dǎo)路徑以及位于所述半導(dǎo)體管芯和封裝襯底之間的熱傳導(dǎo)路徑。所述第一散熱器部分可以包括物理接觸所述半導(dǎo)體管芯的所述頂表面的所述第一區(qū)域上方的所述界面層的第一表面。第二散熱器部分128可以被電連接到所述第二組多個信號接觸焊盤108和所述第二封裝襯底接觸件116或902并且提供了位于所述第二組多個第二信號接觸焊盤和所述第二封裝襯底接觸件之間的電傳導(dǎo)路徑以及位于所述半導(dǎo)體管芯和封裝襯底之間的熱傳導(dǎo)路徑。所述第二散熱器部分可以包括物理接觸所述半導(dǎo)體管芯的所述頂表面的所述第二區(qū)域上方的所述界面層的第一表面。絕緣層可以包括在所述第一和第二散熱器部分之間。
[0043]另一方面，所述界面層包括各向異性傳導(dǎo)材料。
[0044]另一方面，所述半導(dǎo)體器件還可以包括位于每個所述第一和第二信號接觸焊盤上的焊料材料120、122，其中所述界面層包括非導(dǎo)電熱材料。
[0045]另一方面，所述第一散熱器部分的所述第一表面和所述第二散熱器部分的所述第二表面共同覆蓋所述半導(dǎo)體管芯的所述頂表面的總表面積的至少20%。
[0046]另一方面，所述半導(dǎo)體器件還包括位于環(huán)繞所述半導(dǎo)體管芯的所述封裝襯底上方的模制密封劑118，其中所述第二散熱器部分位于所述模制密封劑和所述第一散熱器部分之間。
[0047]另一方面，所述半導(dǎo)體器件還可以包括位于環(huán)繞所述第二區(qū)域的所述半導(dǎo)體的所述頂表面的外圍區(qū)域內(nèi)的用于112的第三組多個接觸焊盤，其中所述多個電連接112位于所述第三組多個接觸焊盤和所述封裝襯底之間，并且其中所述模制密封劑位于所述多個電連接和所述第三組多個接觸焊盤上方。
[0048]另一方面，所述第一信號接觸焊盤是第一電源供應(yīng)裝置電壓的第一電源供應(yīng)裝置接觸焊盤以及所述第二信號接觸焊盤是不同于所述第一電源供應(yīng)裝置電壓的第二電源供應(yīng)裝置電壓的第二電源供應(yīng)裝置接觸焊盤。
[0049]另一方面，所述封裝襯底包括與所述半導(dǎo)體管芯橫向間隔開的第三封裝襯底接觸件，所述半導(dǎo)體管芯包括位于所述第二區(qū)域內(nèi)的第四組多個信號接觸焊盤，以及所述散熱器包括第三散熱器部分，所述第三散熱器部分被電連接到所述第四組多個信號接觸焊盤和所述第三封裝襯底接觸件，并且提供了位于所述第四組多個第二信號接觸焊盤和所述第二封裝襯底接觸件之間的電傳導(dǎo)路徑以及位于所述半導(dǎo)體管芯和封裝襯底之間的熱傳導(dǎo)路徑。所述第三散熱器部分可以包括物理接觸所述半導(dǎo)體管芯的所述頂表面的所述第二區(qū)域上方的所述界面層的第三表面。
[0050]在其它實施例中，一種形成封裝的半導(dǎo)體器件的方法可以包括附著半導(dǎo)體管芯104到封裝襯底上方。所述封裝襯底102可以包括第一封裝襯底接觸件114或914以及第二封裝襯底接觸件116或902，以及所述半導(dǎo)體管芯可以包括位于所述半導(dǎo)體管芯的頂表面的第一區(qū)域內(nèi)的第一組多個信號接觸焊盤110、以及位于環(huán)繞所述第一區(qū)域的所述半導(dǎo)體管芯的所述頂表面的第二區(qū)域內(nèi)的第二組多個信號接觸焊盤108。每個所述第一封裝襯底接觸焊盤和第二封裝襯底接觸焊盤與所述半導(dǎo)體管芯橫向間隔開。界面層138可以在所述半導(dǎo)體管芯的所述頂表面上形成以及物理接觸所述半導(dǎo)體管芯的所述頂表面。可以附著散熱器。所述散熱器可以包括第一散熱器部分132，所述第一散熱器部分132被電連接到所述第一組多個信號接觸焊盤110和所述第一封裝襯底接觸件114或914，并且提供了位于所述第一組多個信號接觸焊盤110和所述第一封裝襯底接觸件114或914之間的電傳導(dǎo)路徑以及位于所述半導(dǎo)體管芯和封裝襯底之間的熱傳導(dǎo)路徑。所述第一散熱器部分可以包括物理接觸所述半導(dǎo)體管芯的所述頂表面的所述第一區(qū)域上方的所述界面層的第一表面。被電連接到所述第二組多個信號接觸焊盤108和所述第二封裝襯底接觸件116或902的第二散熱器部分128提供了位于所述第二組多個信號第二信號接觸焊盤和所述第二封裝襯底接觸件之間的電傳導(dǎo)路徑以及位于所述半導(dǎo)體管芯和封裝襯底之間的熱傳導(dǎo)路徑。所述第二散熱器部分可以包括物理接觸所述半導(dǎo)體管芯的所述頂表面的所述第二區(qū)域上方的所述界面層的第二表面。絕緣層可以被包括在所述第一和第二散熱器部分之間。
[0051]另一方面，在附著所述散熱器之前，所述方法還包括在環(huán)繞所述半導(dǎo)體管芯的所述封裝襯底上方形成模制密封劑118，其中，在附著所述散熱器之后，所述第二散熱器部分可以位于所述模制密封劑和所述第一散熱器部分之間。
[0052]本發(fā)明描述的所述半導(dǎo)體襯底可以是任何半導(dǎo)體材料或材料的組合，例如砷化鎵、硅鍺、絕緣體上硅(SOI)、硅、單晶硅、等等以及以上的組合。
[0053]由于實施本發(fā)明的裝置大部分是由本領(lǐng)域所屬技術(shù)人員所熟知的電子元件以及電路組成，電路的細(xì)節(jié)不會在比上述所說明的認(rèn)為有必要的程度大的任何程度上進行解釋。對本發(fā)明基本概念的理解以及認(rèn)識是為了不混淆或偏離本發(fā)明所教之內(nèi)容。
[0054]雖然本發(fā)明的描述參照具體實施例，正如以下權(quán)利要求所陳述的，在不脫離本發(fā)明范圍的情況下，可以進行各種修改以及變化。因此，說明書以及附圖被認(rèn)為是說明性而不是狹義性的，并且所有這些修改是為了列入本發(fā)明范圍內(nèi)。關(guān)于具體實施例，本發(fā)明所描述的任何好處、優(yōu)點或解決方案都不旨在被解釋為任何或所有權(quán)利要求的批評的、必需的、或本質(zhì)特征或元素。
[0055]本發(fā)明所用的術(shù)語“耦合”不旨在限定為直接或機械耦合。
[0056]此外，本發(fā)明所用的“a”或“an”被定義為一個或多個。并且，在權(quán)利要求中所用詞語如“至少一個”以及“一個或多個”不應(yīng)該被解釋以暗示通過不定冠詞“a”或“an”引入的其它權(quán)利要求元素限定任何其它特定權(quán)利要求。所述特定權(quán)利要求包括這些所介紹的對發(fā)明的權(quán)利元素，所述權(quán)利元素不僅僅包括這樣的元素。即使當(dāng)同一權(quán)利要求中包括介紹性短語“一個或多個”或“至少一個”以及不定冠詞，例如“a”或“an”。使用定冠詞也是如此。
[0057]除非另有說明，使用術(shù)語如“第一”以及“第二”是用于任意區(qū)分這些術(shù)語描述的元素的。因此，這些術(shù)語不一定表示時間或這些元素的其它優(yōu)先次序。
【權(quán)利要求】
1.一種封裝的半導(dǎo)體器件，包括: 封裝襯底，所述封裝襯底包括第一封裝襯底接觸件和第二封裝襯底接觸件； 位于所述封裝襯底上方的半導(dǎo)體管芯，所述半導(dǎo)體管芯包括位于所述半導(dǎo)體管芯頂表面的內(nèi)區(qū)域內(nèi)的第一信號接觸焊盤和第二信號接觸焊盤，其中，所述第一封裝襯底接觸焊盤和第二封裝襯底接觸焊盤中的每個與所述半導(dǎo)體管芯橫向間隔開； 多個電連接，所述多個電連接位于外圍區(qū)域內(nèi)的所述多個信號接觸焊盤和所述封裝襯底之間；以及 散熱器，所述散熱器包括: 第一散熱器部分，所述第一散熱器部分被電連接到所述第一信號接觸焊盤和所述第一封裝襯底接觸件，并且提供位于所述第一信號接觸焊盤和所述第一封裝襯底接觸件之間的電傳導(dǎo)路徑和位于所述半導(dǎo)體管芯和封裝襯底之間的熱傳導(dǎo)路徑； 第二散熱器部分，所述第二散熱器部分被電連接到所述第二信號接觸焊盤和所述第二封裝襯底接觸件，并且提供位于所述第二信號接觸焊盤和所述第二封裝襯底接觸件之間的電傳導(dǎo)路徑和位于所述半導(dǎo)體管芯和封裝襯底之間的熱傳導(dǎo)路徑，其中所述第二散熱器部分完全覆蓋所述半導(dǎo)體 管芯；以及 絕緣層，所述絕緣層位于所述第一散熱器部分和第二散熱器部分之間。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的封裝的半導(dǎo)體器件，還包括: 界面層，所述界面層位于所述第一散熱器部分、第二散熱器部分中的每個和所述半導(dǎo)體管芯之間，其中所述界面層物理接觸所述第一散熱器部分的表面、所述第二散熱器部分的表面、以及所述半導(dǎo)體管芯的所述頂表面。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的封裝的半導(dǎo)體器件，其中所述界面層包括各向異性傳導(dǎo)材料。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的封裝的半導(dǎo)體器件，還包括: 焊料材料，所述焊料材料位于所述第一信號接觸焊盤和第二信號接觸焊盤中的每個上，其中所述界面層包括非導(dǎo)電材料。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的封裝的半導(dǎo)體器件，其中所述第二散熱器部分的所述表面位于所述內(nèi)區(qū)域的第一區(qū)域上方，以及所述第一散熱器部分的所述表面位于所述內(nèi)區(qū)域的第二區(qū)域上方，其中所述第二區(qū)域環(huán)繞所述第一區(qū)域。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的封裝的半導(dǎo)體器件，其中所述第二散熱器部分的所述表面和所述第一散熱器部分的所述表面通過界面層共同地?zé)峤佑|，所述界面層是所述半導(dǎo)體管芯的所述頂表面的總表面積的至少20%。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的封裝的半導(dǎo)體器件，其中所述半導(dǎo)體管芯包括多個信號接觸焊盤f，所述多個信號接觸焊盤位于環(huán)繞所述內(nèi)區(qū)域的所述半導(dǎo)體管芯的所述頂表面的外圍區(qū)域內(nèi)，并且其中所述多個電連接包括導(dǎo)線接合連接。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的封裝的半導(dǎo)體器件，還包括: 模制密封劑，所述模制密封劑位于所述封裝襯底上方并且環(huán)繞所述半導(dǎo)體管芯，其中所述第一散熱器部分位于所述模制密封劑和所述第二散熱器部分之間。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的封裝的半導(dǎo)體器件，其中所述第二散熱器部分基本上覆蓋所述第一散熱器的所有主要表面。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的封裝的半導(dǎo)體器件，其中所述第一信號接觸焊盤是用于第一電源供應(yīng)裝置電壓POWER的第一電源供應(yīng)裝置接觸焊盤，以及所述第二信號接觸焊盤是用于不同于所述第一電源供應(yīng)裝置電壓的第二電源供應(yīng)裝置電壓GROUND的第二電源供應(yīng)裝置接觸焊盤。
11.一種封裝的半導(dǎo)體器件，包括: 封裝襯底，所述封裝襯底包括第一封裝襯底接觸件和第二封裝襯底接觸件，或； 位于所述封裝襯底上方的半導(dǎo)體管芯，所述半導(dǎo)體管芯包括第一組多個信號接觸焊盤和第二組多個信號接觸焊盤，所述第一組多個信號接觸焊盤位于所述半導(dǎo)體管芯的頂表面的第一區(qū)域內(nèi)，所述第二組多個信號接觸焊盤位于環(huán)繞所述第一區(qū)域的所述半導(dǎo)體管芯的所述頂表面的第二區(qū)域內(nèi)，其中所述第一封裝襯底接觸焊盤和第二封裝襯底接觸焊盤中的每個與所述半導(dǎo)體管芯橫向間隔開； 多個電連接，所述多個電連接位于所述半導(dǎo)體管芯和所述封裝襯底之間； 界面層，所述界面層位于所述半導(dǎo)體器件的所述頂表面上并且物理接觸所述半導(dǎo)體器件的所述頂表面； 散熱器，所述散熱器包括: 第一散熱器部分，所述第一散熱器部分被電連接到所述第一組多個信號接觸焊盤和所述第一封裝襯底接觸件， 并且提供位于所述第一組多個信號接觸焊盤和所述第一封裝襯底接觸件之間的電傳導(dǎo)路徑以及位于所述半導(dǎo)體管芯和封裝襯底之間的熱傳導(dǎo)路徑，其中所述第一散熱器部分包括第一表面，所述第一表面物理接觸所述半導(dǎo)體管芯的所述頂表面的所述第一區(qū)域上方的所述界面層； 第二散熱器部分，所述第二散熱器部分被電連接到所述第二組多個信號接觸焊盤和所述第二封裝襯底接觸件，并且提供位于所述第二組多個第二信號接觸焊盤和所述第二封裝襯底接觸件之間的電傳導(dǎo)路徑以及位于所述半導(dǎo)體管芯和封裝襯底之間的熱傳導(dǎo)路徑，其中所述第二散熱器部分包括第二表面，所述第二表面物理接觸所述半導(dǎo)體管芯的所述頂表面的所述第二區(qū)域上方的所述界面層；以及 絕緣層，所述絕緣層位于所述第一散熱器部分和第二散熱器部分之間。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的封裝的半導(dǎo)體器件，其中所述界面層包括各向異性傳導(dǎo)材料。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的封裝的半導(dǎo)體器件，還包括: 焊料材料，所述焊料材料位于所述第一信號接觸焊盤和第二信號接觸焊盤中的每個上，其中所述界面層包括非導(dǎo)電熱材料。
14.根據(jù)權(quán)利要求11所述的封裝的半導(dǎo)體器件，其中所述第一散熱器部分的所述第一表面和所述第二散熱器部分的所述第二表面共同覆蓋所述半導(dǎo)體管芯的所述頂表面的總表面積的至少20%。
15.根據(jù)權(quán)利要求11所述的封裝的半導(dǎo)體器件，還包括: 模制密封劑，所述模制密封劑位于環(huán)繞所述半導(dǎo)體管芯的所述封裝襯底上方，其中所述第二散熱器部分位于所述模制密封劑和所述第一散熱器部分之間。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的封裝的半導(dǎo)體器件，其中所述半導(dǎo)體管芯還包括第三組多個接觸焊盤，所述第三組多個接觸焊盤位于環(huán)繞所述第二區(qū)域的所述半導(dǎo)體的所述頂表面的外圍區(qū)域內(nèi)，并且其中所述多個電連接位于所述第三組多個接觸焊盤和所述封裝襯底之間，并且其中所述模制密封劑位于所述多個電連接和所述第三組多個接觸焊盤上方。
17.根據(jù)權(quán)利要求11所述的封裝的半導(dǎo)體器件，其中所述第一信號接觸焊盤是用于第一電源供應(yīng)裝置電壓的第一電源供應(yīng)裝置接觸焊盤，以及所述第二信號接觸焊盤是用于不同于所述第一電源供應(yīng)裝置電壓的第二電源供應(yīng)裝置電壓的第二電源供應(yīng)裝置接觸焊盤。
18.根據(jù)權(quán)利要求11所述的封裝的半導(dǎo)體器件，其中: 所述封裝襯底包括與所述半導(dǎo)體管芯橫向間隔開的第三封裝襯底接觸件； 所述半導(dǎo)體管芯包括位于所述第二區(qū)域內(nèi)的第四組多個信號接觸焊盤；以及 所述散熱器包括第三散熱器部分，所述第三散熱器部分被電連接到所述第四組多個信號接觸焊盤和所述第三封裝襯底接觸件，并且提供位于所述第四組多個第二信號接觸焊盤和所述第二封裝襯底接觸件之間的電傳導(dǎo)路徑以及位于所述半導(dǎo)體管芯和封裝襯底之間的熱傳導(dǎo)路徑，其中所述第三散熱器部分包括第三表面，所述第三表面物理接觸所述半導(dǎo)體管芯的所述頂表面的所述第二區(qū)域上方的所述界面層。
19.一種用于形成封裝的半導(dǎo)體器件的方法，包括: 將半導(dǎo)體管芯附著到封裝襯底上方，所述封裝襯底包括第一封裝襯底接觸件和第二封裝襯底接觸件，和/或所述半導(dǎo)體管芯包括第一組多個信號接觸焊盤和第二組多個信號接觸焊盤，所述第一組多個 信號接觸焊盤位于所述半導(dǎo)體管芯的頂表面的第一區(qū)域內(nèi)，所述第二組多個信號接觸焊盤位于環(huán)繞所述第一區(qū)域的所述半導(dǎo)體管芯的所述頂表面的第二區(qū)域內(nèi)，其中所述第一封裝襯底接觸焊盤和第二封裝襯底接觸焊盤中的每個與所述半導(dǎo)體管芯橫向間隔開； 形成界面層，所述界面層 位于所述半導(dǎo)體器件的所述頂表面上并且物理接觸所述半導(dǎo)體器件的所述頂表面；以及 附著散熱器，所述散熱器包括: 第一散熱器部分，所述第一散熱器部分被電連接到所述第一組多個信號接觸焊盤和所述第一封裝襯底接觸件，并且提供位于所述第一組多個信號接觸焊盤和所述第一封裝襯底接觸件之間的電傳導(dǎo)路徑以及位于所述半導(dǎo)體管芯和封裝襯底之間的熱傳導(dǎo)路徑，其中所述第一散熱器部分包括第一表面，所述第一表面物理接觸所述半導(dǎo)體管芯的所述頂表面的所述第一區(qū)域上方的所述界面層； 第二散熱器部分，所述第二散熱器部分被電連接到所述第二組多個信號接觸焊盤和所述第二封裝襯底接觸件，并且提供位于所述第二組多個信號第二信號接觸焊盤和所述第二封裝襯底接觸件之間的電傳導(dǎo)路徑以及位于所述半導(dǎo)體管芯和封裝襯底之間的熱傳導(dǎo)路徑，其中所述第二散熱器部分包括第二表面，所述第二表面物理接觸所述半導(dǎo)體管芯的所述頂表面的所述第二區(qū)域方的所述界面層；以及 絕緣層，所述絕緣層位于所述第一散熱器部分和第二散熱器部分之間。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其中在附著所述散熱器之前，所述方法還包括: 在環(huán)繞所述半導(dǎo)體管芯的所述封裝襯底上方形成模制密封劑，其中，在附著所述散熱器之后，所述第二散熱器部分位于所述模制密封劑和所述第一散熱器部分之間。
【文檔編號】H01L21/50GK103456701SQ201310214508
【公開日】2013年12月18日 申請日期:2013年5月31日 優(yōu)先權(quán)日:2012年5月31日
【發(fā)明者】伯頓·J·卡蓬特, 利奧·M·希金斯三世 申請人:飛思卡爾半導(dǎo)體公司