用于具有集成散熱器的ic封裝件的混合熱界面材料的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及用于具有集成散熱器的IC封裝件的混合熱界面材料，具體描述了包括兩種或更多熱界面材料（TIM）的倒裝芯片封裝件。芯片由焊接凸點(diǎn)安裝到襯底。第一TIM被涂覆到芯片并具有第一熱阻。第二TIM被涂覆到芯片和/或襯底，并具有大于第一熱阻的第二熱阻。散熱器罩的開(kāi)口端被安裝到襯底以使得芯片被置于由散熱器罩和襯底形成的外殼中。第一TIM和第二TIM各自均與散熱器罩的內(nèi)表面接觸。環(huán)形加強(qiáng)件可圍繞芯片并由第二TIM連接在襯底與散熱器罩之間。
【專利說(shuō)明】用于具有集成散熱器的IC封裝件的混合熱界面材料
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及集成電路封裝技術(shù)。
【背景技術(shù)】
[0002]通常使用可附接到印刷電路板(PCB)的封裝件將源自半導(dǎo)體晶片的集成電路(IC)芯片或管芯與其他電路接合。一種這樣類型的IC封裝件是球柵陣列(BGA)封裝件。BGA封裝提供比現(xiàn)在可用的許多其他封裝解決方案更小的痕跡。BGA封裝件包括附接到封裝件襯底的芯片，以及位于封裝件襯底的底部外表面上的焊球盤的陣列。焊球被附接到焊球盤。焊球被重熔(reflow)從而將封裝件附接到PCB。
[0003]在一些BGA封裝件中，使用焊線(wire bond)將芯片的信號(hào)與襯底的電氣特征(例如，焊接指(bond finger))接合。在這種BGA封裝件中，焊線被連接在芯片的信號(hào)焊盤/端子與襯底的電氣特征之間。在可被稱為“倒裝芯片封裝件”的另一類型的BGA封裝件中，芯片可在“倒裝芯片”取向上被附接到該封裝件的襯底。在這種BGA封裝件中，焊接凸點(diǎn)(solder bump)在芯片的信號(hào)焊盤/端子上形成，且芯片被顛倒(“倒裝”)并通過(guò)將焊接凸點(diǎn)重熔而附接到襯底，使得它們?cè)谝r底的表面上被附接到對(duì)應(yīng)的焊盤。
[0004]通常IC封裝件(在垂直于襯底平面的方向上)是不對(duì)稱的，且機(jī)械地不平衡。該不對(duì)稱與在封裝中使用的不同材料(例如，具有與IC芯片不同的熱膨脹系數(shù)(CTE)的有機(jī)封裝件襯底)一起引起機(jī)械應(yīng)力和熱應(yīng)力，這進(jìn)而導(dǎo)致封裝翹曲和共面性問(wèn)題。封裝翹曲可在芯片的焊點(diǎn)上施加應(yīng)力，導(dǎo)致 一些焊接凸點(diǎn)的脫離和/或?qū)π酒奈锢頁(yè)p傷。因此，倒裝封裝件經(jīng)常被配置為散發(fā)所生成的熱，諸如通過(guò)包括散熱器來(lái)散熱。例如，罩蓋形式的散熱器可被安裝到芯片上方的封裝件，以幫助散發(fā)過(guò)多的熱并減小封裝翹曲。芯片可通過(guò)將熱從芯片傳導(dǎo)到散熱器的粘合劑來(lái)與散熱器接合。然而，粘合劑材料的性質(zhì)確定了粘合劑在將熱從芯片傳遞到散熱器時(shí)是否更有效，或者在以增強(qiáng)封裝強(qiáng)度并由此減小封裝翹曲的方式粘合到散熱器時(shí)是否更有效。當(dāng)前的粘合劑材料趨向于在熱傳遞或在防止翹曲方面更有效，但不在該兩個(gè)方面都高效。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對(duì)倒裝芯片封裝件來(lái)描述方法、系統(tǒng)和設(shè)備，該倒裝芯片封裝件包括被用來(lái)將熱從芯片傳遞到散熱器并增強(qiáng)封裝機(jī)械強(qiáng)度/硬度的兩種或更多不同的熱界面材料，基本上如在附圖的至少一個(gè)中示出和/或結(jié)合該附圖的至少一個(gè)在此描述，如在權(quán)利要求中更完整闡述。
[0006]本發(fā)明提供了一種集成電路(IC)封裝件，包括:襯底，具有相對(duì)的第一表面和第二表面；IC芯片，具有相對(duì)的第一表面和第二表面,其中，所述芯片的所述第一表面是被安裝到所述襯底的所述第一表面的倒裝芯片；第一熱界面材料(TIM)，以第一圖案位于所述芯片的所述第二表面上，所述第一 --Μ具有第一熱阻；第二 --Μ，以第二圖案位于所述芯片的所述第二表面上，所述第二 TIM具有大于所述第一熱阻的第二熱阻；以及散熱器罩，具有開(kāi)口端，所述開(kāi)口端被安裝到所述襯底的所述第一表面，使得所述芯片位于由所述散熱器罩和所述襯底形成的外殼中，所述第一 TIM和所述第二 TIM各自與所述散熱器罩的內(nèi)表面接觸。
[0007]在上述IC封裝件中，所述第二 TIM具有比所述第一 --Μ的機(jī)械剛性更大的機(jī)械剛性。
[0008]在上述IC封裝件中，所述第二 --Μ的第一部分以所述第一圖案位于所述芯片的所述第二表面上并與所述散熱器罩的所述內(nèi)表面接觸，所述IC封裝件還包括:所述第二 --Μ的第二部分，位于所述襯底的所述第一表面與所述散熱器罩的所述內(nèi)表面之間并與所述襯底的所述第一表面和所述散熱器罩的所述內(nèi)表面接觸，且通過(guò)間隙與所述芯片分離。
[0009]上述IC封裝件還包括:加強(qiáng)環(huán)，通過(guò)所述第二 --Μ被安裝到所述襯底的所述第一表面，并通過(guò)所述第二 TIM被附接到所述散熱器罩的所述內(nèi)表面，所述加強(qiáng)環(huán)在所述芯片周圍形成環(huán)。
[0010]在上述IC封裝件中，所述第一 --Μ被置于所述芯片的所述第二表面的中心區(qū)域上，且所述第二 --Μ在所述芯片的所述第二表面上形成圍繞所述第一 --Μ的環(huán)形圖案。
[0011]在上述IC封裝件中，所述第一 --Μ在所述芯片的所述第二表面的中心區(qū)域上形成十字形圖案，且所述第二 TM位于所述芯片的所述第二表面的至少一個(gè)角落區(qū)域上。
[0012]在上述IC封裝件中，所述第一 --Μ跨所述芯片的所述第二表面的中心區(qū)域形成第一矩形圖案，且所述第二 TIM跨在所述芯片的所述第二表面上的第一和第二相對(duì)邊緣區(qū)分別形成第一、第二和第三矩形圖案。
[0013]在上述IC封裝件中，所述第一 --Μ位于所述芯片的至少一個(gè)已確定熱點(diǎn)上的所述芯片的所述第二表面上。
[0014]上述IC封裝件還包括:至少一個(gè)另外的--Μ，在所述芯片的所述第二表面上并與所述散熱器罩的所述內(nèi)表面接觸，所述至少一個(gè)另外的TIM具有與所述第一熱阻和所述第二熱阻不同的熱阻。
[0015]本發(fā)明還提供了一種集成電路(IC)封裝件，包括:襯底，具有相對(duì)的第一表面和第二表面；ic芯片，具有相對(duì)的第一表面和第二表面，其中，所述芯片的所述第一表面是被安裝到所述襯底的所述第一表面的倒裝芯片；第一熱界面材料(TIM)，在所述芯片的所述第二表面上，所述第一 TIM具有第一熱阻；散熱器罩，具有開(kāi)口端，所述開(kāi)口端被安裝到所述襯底的所述第一表面，使得所述芯片位于由所述散熱器罩和所述襯底形成的外殼中，所述第一 TIM與所述散熱器罩的內(nèi)表面接觸；以及第二 TIM，被耦接在所述芯片的所述第一表面與所述散熱器罩的所述內(nèi)表面之間，并通過(guò)間隙與所述芯片的邊緣分離，所述第二 TIM具有大于所述第一熱阻的第二熱阻。
[0016]在上述IC封裝件中，所述第二 TIM具有比所述第一 --Μ的機(jī)械剛性更大的機(jī)械剛性。
[0017]在上述IC封裝件中，所述第二 TIM將所述襯底的所述第一表面連接到所述散熱器罩的所述內(nèi)表面。
[0018]上述IC封裝件還包括:加強(qiáng)環(huán)，通過(guò)所述第二 --Μ被安裝到所述襯底的所述第一表面，并通過(guò)所述第二 TIM被附接到所述散熱器罩的所述內(nèi)表面，所述加強(qiáng)環(huán)在所述芯片周圍形成環(huán)。`[0019]在上述IC封裝件中，所述第一 --Μ被置于所述芯片的至少一個(gè)已確定熱點(diǎn)上的所述芯片的所述第二表面上。
[0020]上述IC封裝件還包括:至少一個(gè)另外的--Μ，在所述芯片的所述第二表面上并與所述散熱器罩的所述內(nèi)表面接觸，所述至少一個(gè)另外的TIM具有與所述第一熱阻和所述第二熱阻不同的熱阻。
[0021]本發(fā)明提供了一種用于裝配集成電路封裝件的方法，包括:通過(guò)多個(gè)導(dǎo)電焊接凸點(diǎn)將集成電路芯片的第一表面安裝到襯底的第一表面；以第一圖案在所述芯片的第二表面上涂覆第一熱界面材料(ΤΙΜ)，所述第一 --Μ具有第一熱阻；將第二 TIM涂覆到一表面，所述第二 TIM具有大于所述第一熱阻的第二熱阻；將散熱器罩的開(kāi)口端安裝到所述襯底的所述第一表面，使得所述芯片位于由所述散熱器罩和所述襯底形成的外殼中，所述第一 TIM和所述第二 TIM各自與所述散熱器罩的內(nèi)表面接觸；以及將多個(gè)互連構(gòu)件附接到所述襯底的第二表面。
[0022]在上述方法中，所述將第二 --Μ涂覆到一表面包括:以第二圖案將所述第二 --Μ涂覆在所述芯片的所述第二表面上。
[0023]在上述方法中，所述將第二 --Μ涂覆到一表面包括:將所述第二 --Μ涂覆到通過(guò)間隙與所述芯片分離的所述襯底的所述第一表面，所述第二 TIM被連接在所述襯底的所述第一表面與所述散熱器罩的所述內(nèi)表面之間。
[0024]在上述方法中，所述將第二 --Μ涂覆到一表面包括:將加強(qiáng)環(huán)的第一表面通過(guò)所述第二 TIM安裝到所述襯底的所述第一表面，所述加強(qiáng)環(huán)在所述芯片周圍形成環(huán)；以及將所述第二 TIM涂覆到所述加強(qiáng)環(huán)的所述第二表面，以將所述加強(qiáng)環(huán)的所述第二表面連接到所述散熱器罩的所述內(nèi)表面。
[0025]本發(fā)明提供了一種根據(jù)上述方法裝配的集成電路封裝件。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0026]本文所結(jié)合的并形成本說(shuō)明書的一部分的附圖示出了實(shí)施方式，并與描述一起進(jìn)一步用來(lái)解釋實(shí)施方式的原理，且能使相關(guān)領(lǐng)域技術(shù)人員制作和使用該實(shí)施方式。
[0027]圖1示出了實(shí)例性倒裝芯片封裝件的剖面?zhèn)纫晥D。
[0028]圖2示出了經(jīng)歷由于在操作期間生成的熱而引起的封裝翹曲的圖1的倒裝芯片封裝件的剖面?zhèn)纫晥D。
[0029]圖3示出了根據(jù)實(shí)例性實(shí)施方式的包括由第一和第二熱界面材料(TIM)附接的散熱器罩的倒裝芯片封裝件的剖面?zhèn)纫晥D。
[0030]圖4示出了根據(jù)實(shí)例性實(shí)施方式的用于形成包括由第一和第二 TIM附接的散熱器罩的倒裝芯片封裝件的工藝的流程圖。
[0031]圖5至圖8示出了根據(jù)實(shí)例性實(shí)施方式的倒裝芯片封裝件的頂視圖，該倒裝芯片封裝件具有以對(duì)應(yīng)實(shí)例性圖案在芯片上形成的兩種或更多TM (其中散熱器罩不可見(jiàn))。
[0032]圖9示出了根據(jù)實(shí)例性實(shí)施方式的一種工藝，該工藝可在圖4的流程圖期間被執(zhí)行以形成包括第一 --Μ和第二 --Μ的倒裝芯片封裝件，該第一 --Μ將倒裝芯片管芯粘附到散熱器罩，該第二 TIM將封裝件襯底粘附到散熱器罩。
[0033]圖10示出了根據(jù)實(shí)例性實(shí)施方式的倒裝芯片封裝件的剖面?zhèn)纫晥D，該倒裝芯片封裝件包括將倒裝芯片管芯粘附到散熱器罩的第一 TIM和將封裝件襯底粘附到散熱器罩的第二 --Μ。
[0034]圖11示出了根據(jù)實(shí)例性實(shí)施方式的倒裝芯片封裝件的頂視圖，該倒裝芯片封裝件具有在倒裝芯片管芯表面上的第一 TM和在封裝件襯底表面上的第二 TM (其中倒裝芯片封裝件的散熱器罩不可見(jiàn))。
[0035]圖12示出了根據(jù)實(shí)例性實(shí)施方式的流程圖，該流程圖可在圖4的流程圖中被執(zhí)行以形成包括第一 --Μ和第二 --Μ的倒裝芯片封裝件，該第一 --Μ將倒裝芯片管芯粘附到散熱器罩，該第二 TIM在封裝件襯底與散熱器罩之間安裝加強(qiáng)環(huán)(stiffener ring,增硬環(huán))。
[0036]圖13示出了根據(jù)實(shí)例性實(shí)施方式的倒裝芯片封裝件的剖面?zhèn)纫晥D，該倒裝芯片封裝件包括將倒裝芯片管芯粘附到散熱器罩的第一 TIM和在封裝件襯底與散熱器罩之間安裝加強(qiáng)環(huán)的第二 TIM。
[0037]圖14示出了根據(jù)實(shí)例性實(shí)施方式的倒裝芯片封裝件的頂視圖，該倒裝芯片封裝件具有在倒裝芯片管芯表面上的第一 TIM和在安裝到封裝件襯底表面的加強(qiáng)環(huán)上的第二TIM (其中倒裝芯片封裝件的散熱器罩不可見(jiàn))。
[0038]現(xiàn)將參照附圖來(lái)描述實(shí)施方式。在附圖中，類似的附圖標(biāo)記表示相同的或功能相似的元件。另外，附圖標(biāo)記的最左數(shù)字識(shí)別該附圖標(biāo)記第一次出現(xiàn)的附圖。 【具體實(shí)施方式】
[0039]引言
[0040]本說(shuō)明書公開(kāi)了眾多實(shí)例性實(shí)施方式。本專利申請(qǐng)的范圍不限于所公開(kāi)的實(shí)施方式，而是還包括所公開(kāi)的實(shí)施方式的組合，以及對(duì)所公開(kāi)的實(shí)施方式的修改。
[0041]在本說(shuō)明書中對(duì)“一種實(shí)施方式”、“實(shí)施方式”、“實(shí)例性實(shí)施方式”等的引用表示所描述的實(shí)施方式可包括特定特征、結(jié)構(gòu)或特性，但每種實(shí)施方式可不必包括該特定特征、結(jié)構(gòu)或特性。此外，這種短語(yǔ)不一定指代相同實(shí)施方式。此外，當(dāng)特定特征、結(jié)構(gòu)或特性結(jié)合實(shí)施方式被描述時(shí)，認(rèn)為在本領(lǐng)域技術(shù)人員的知識(shí)內(nèi)能結(jié)合其他實(shí)施方式來(lái)實(shí)施這樣的特征、結(jié)構(gòu)或特性，而無(wú)論是否明確描述。
[0042]此外，應(yīng)理解，本文中使用的空間描述(例如，“上方”、“下方”、“上”、“左”、“右”、“下”、“頂部”、“底部”、“垂直”、“水平”等)僅用于說(shuō)明目的，且本文描述的結(jié)構(gòu)的實(shí)際實(shí)施可用任何取向或方式在空間上排布。
[0043]實(shí)例性實(shí)施方式
[0044]“倒裝芯片封裝件”是將一個(gè)或多個(gè)集成電路芯片封裝的一類球柵陣列(BGA)封裝件。在倒裝芯片封裝件中，焊接凸點(diǎn)在芯片的信號(hào)焊盤/端子上形成，且芯片被顛倒(“倒裝”)并通過(guò)將焊接凸點(diǎn)重熔而被附接到封裝件的襯底，使得它們?cè)谝r底的表面上附接到對(duì)應(yīng)焊盤。芯片在襯底上的該顛倒取向被稱為“倒裝芯片”取向。
[0045]圖1示出了實(shí)例 性倒裝芯片封裝件100的剖面?zhèn)纫晥D。如在圖1中所示，倒裝芯片封裝件100包括散熱器罩102、集成電路管芯/芯片104、粘合劑106、襯底108、多個(gè)焊接凸點(diǎn)/焊球110、以及粘合劑112。如在圖1中所示，芯片104由焊接凸點(diǎn)/焊球110安裝到襯底108。散熱器罩102在芯片104上方被安裝到襯底108。粘合劑112將散熱器罩102的邊緣附接到襯底108。粘合劑106存在于芯片104的頂部表面上，以將芯片104與散熱器罩102的內(nèi)表面接合。
[0046]通常IC封裝件(在垂直于襯底平面的方向上)是不對(duì)稱的，且機(jī)械地不平衡。該不對(duì)稱與在封裝中使用的不同材料(例如，具有與IC芯片不同的熱膨脹系數(shù)(CTE)的有機(jī)封裝材料)一起引起機(jī)械應(yīng)力和熱應(yīng)力，這進(jìn)而導(dǎo)致封裝翹曲和共面性問(wèn)題。
[0047]例如，圖2示出了由于芯片104在操作期間生成的熱而引起的圖1的倒裝芯片封裝件100翹曲的剖面?zhèn)纫晥D。如在圖1中所示，由于來(lái)自由芯片104輸出的熱引起的熱膨脹，襯底108和散熱器罩102都翹曲(例如，在圖1中的向下凹入彎曲)。這種封裝翹曲可能在芯片104的焊接點(diǎn)上(諸如在焊接凸點(diǎn)110處)施加應(yīng)力，從而導(dǎo)致焊接凸點(diǎn)110中的一些脫離和/或?qū)π酒奈锢頁(yè)p傷。此外，這種封裝翹曲可能導(dǎo)致芯片104與由粘合劑106粘合的散熱器罩102脫離(例如，脫層)，能使倒裝芯片封裝件100進(jìn)一步翹曲。 [0048]散熱器罩102可存在于封裝件100中，以幫助從芯片104散發(fā)過(guò)多的熱并由此減小封裝件100的翹曲。芯片104通過(guò)粘合劑106與散熱器罩102接合，該粘合劑106可被選擇為具有低熱阻(例如，對(duì)熱傳遞低熱阻抗)以從芯片104有效傳導(dǎo)熱。然而，由于當(dāng)前粘合劑材料的限制，若粘合劑106具有低熱阻，則粘合劑106將相反地趨向于具有低“模量”?！澳Ａ俊北硎菊澈蟿┑挠捕刃再|(zhì)。高模量是指粘合劑材料相對(duì)堅(jiān)硬(在粘合劑材料彎曲時(shí)是相對(duì)硬的)，并且是較強(qiáng)的粘合劑，以及低模量是指粘合劑材料是較不堅(jiān)硬的(例如，在粘合劑材料彎曲時(shí)是較柔軟的)，并且是較弱的粘合劑。具有較低熱阻(相對(duì)較高的導(dǎo)熱性)的粘合劑趨向于具有低模量(是相對(duì)較不堅(jiān)硬的/較柔軟的)，以及具有較高熱阻(相對(duì)較低的導(dǎo)熱性)的粘合劑趨向于具有高模量(是相對(duì)較堅(jiān)硬的/較不柔軟的)。若粘合劑106具有相對(duì)低的熱阻并因此具有低模量，則粘合劑106不能將芯片104堅(jiān)固地粘附到散熱器罩102。這導(dǎo)致散熱器罩102的更大折曲，并因此導(dǎo)致更大的封裝翹曲。當(dāng)前的粘合劑材料通常在熱傳遞或在翹曲防止方面更有效，但不能在該兩方面都高效。
[0049]實(shí)施方式用粘合劑克服這些當(dāng)前問(wèn)題。在實(shí)施方式中，在集成電路封裝件中使用兩種或更多的熱界面材料/粘合劑以便能實(shí)現(xiàn)有效的熱傳導(dǎo)和減小的封裝翹曲。盡管實(shí)施方式在本文中通常針對(duì)芯片倒裝封裝件來(lái)描述，但在實(shí)施方式中，兩種或更多的熱界面材料/粘合劑可在其他類型的集成電路封裝件(諸如其他類型的BGA封裝件、引腳柵格陣列(PGA)封裝件、四方扁平封裝(QFP)的封裝件和其他類型的集成電路封裝件)中使用，以便能實(shí)現(xiàn)有效熱傳導(dǎo)和減小的封裝翹曲。
[0050]實(shí)施方式可采用各種方式配置。例如，圖3示出了根據(jù)實(shí)例性實(shí)施方式的倒裝芯片封裝件300的側(cè)面剖視圖。倒裝芯片封裝件300可以是塑料BGA (PBGA)封裝件、柔性BGA封裝件、陶瓷BGA封裝件或其他類型的倒裝芯片BGA封裝件。倒裝芯片封裝件300包括散熱器罩302、集成電路管芯/芯片304、襯底308、粘合劑314、多個(gè)焊接凸點(diǎn)/焊球316、底部填充材料318、多個(gè)焊球320、第一熱界面材料(--Μ)322以及第二 --Μ324。封裝件300描述如下。
[0051]襯底308具有與襯底308的第二 (例如，底部)表面312相對(duì)的第一(例如，頂部)表面310。襯底308可包括由一個(gè)或多個(gè)電絕緣層分離的一個(gè)或多個(gè)導(dǎo)電層(諸如第一表面310)。導(dǎo)電層可包括跡線/路徑、焊接指、接觸焊盤和/或其他導(dǎo)電特征。例如，具有一個(gè)導(dǎo)電層、兩個(gè)導(dǎo)電層或四個(gè)導(dǎo)電層的BGA襯底是普遍的。導(dǎo)電層可由導(dǎo)電材料(諸如金屬或金屬/合金的組合，包括銅、鋁、錫、鎳、金、銀等)來(lái)制作。在實(shí)施方式中，襯底308可以是剛性的或可以是柔性的(例如，“柔性”襯底)。電絕緣層可由陶瓷、塑料、條帶和/或其他合適材料制作。例如，襯底308的電絕緣層可由有機(jī)材料(諸如BT (雙馬來(lái)酰亞胺三嗪)層疊/樹(shù)脂)、柔性條帶材料(諸如聚酰亞胺)、阻燃玻纖復(fù)合基材板材料(例如，F(xiàn)R-4)等制作。導(dǎo)電和不導(dǎo)電層可被堆疊和層疊在一起或以其他方式相互附接，從而以相關(guān)領(lǐng)域技術(shù)人員已知的方式形成襯底308。
[0052]如在圖3中所示，芯片304具有相對(duì)的第一和第二表面326和328 (例如，在圖3中的底部和頂部表面)。芯片304以“倒裝芯片”方式被附接到襯底308。焊接凸點(diǎn)316或任何其他導(dǎo)電特征(例如，焊球等)在芯片304的信號(hào)焊盤/端子上和/或在襯底308的表面310上的對(duì)應(yīng)焊盤上形成。芯片304在相對(duì)于芯片在焊線BGA封裝配置中的附接相反(“倒裝”)的取向上被附接到襯底308。在這一取向上，芯片304的有效表面面向襯底308。通過(guò)將焊接凸點(diǎn)316重熔來(lái)將芯片304附接到襯底308，使得焊接凸點(diǎn)316被附接到襯底308的表面310上的對(duì)應(yīng)焊盤。盡管在圖3中不可見(jiàn)，但襯底308的表面310具有用于倒裝芯片管芯的安裝區(qū)。該安裝區(qū)包括與焊接凸點(diǎn)316對(duì)應(yīng)的焊球/焊盤的陣列。任何數(shù)目的焊盤可存在于安裝區(qū)中，這取決于在待安裝到此處的倒裝芯片管芯上的焊接凸點(diǎn)316的數(shù)目。當(dāng)芯片304被安裝到安裝區(qū)時(shí)，焊接凸點(diǎn)316被附接到襯底308上的焊盤陣列。 [0053]底部填充材料318可任選地存在，如在圖3中所示。底部填充材料318在焊接凸點(diǎn)316之間填充芯片304與襯底308之間的空間。如相關(guān)領(lǐng)域技術(shù)人員已知，底部填充材料318可以是環(huán)氧樹(shù)脂或任何其他合適類型的底部填充材料。
[0054]多個(gè)焊球320被附接到襯底308的第二表面312 (例如，通過(guò)球安裝工藝)。焊球320在襯底308的第二表面312上被附接到焊球盤的陣列(在圖3中不可見(jiàn))。任何數(shù)目的焊球盤可存在于第二表面312上以用于接收焊球320，且該陣列可在任何數(shù)目的行和列中排列。注意，焊球盤的陣列可以缺少一些焊盤，使得在第二表面312上不必存在焊球320的完整陣列。焊球盤通過(guò)襯底308 (例如，通過(guò)導(dǎo)電通孔和/或路徑)電耦接到襯底308的第一表面310的導(dǎo)電特征(例如，跡線、焊接指、接觸區(qū)等)，從而能使芯片304的信號(hào)通過(guò)襯底308電連接到焊球320。
[0055]散熱器罩302的開(kāi)口端在芯片304上方被安裝到襯底308的第一表面310，使得芯片304被置于由散熱器罩302和襯底308形成的外殼(enclosure,包圍)中。散熱器罩302從頂側(cè)和橫向側(cè)面(與襯底308的表面310垂直的表面)包圍芯片304，而在圖3中襯底308在芯片304下面覆蓋散熱器罩302的開(kāi)口端。例如，散熱器罩302可具有框架或環(huán)(例如，矩形環(huán)、圓環(huán)或其他環(huán)形)的形狀，該形狀具有與實(shí)心/封閉端(包覆/罩端)相對(duì)的開(kāi)口端。因此，在一種實(shí)施方式中，散熱器罩302可具有相對(duì)平坦的箱形，該形狀具有一個(gè)開(kāi)口端。芯片304在散熱器罩302中的凹處或空腔內(nèi)被安置在襯底308上，該凹處或空腔可接近散熱器罩302的開(kāi)口端處。
[0056]散熱器罩302可存在以提供對(duì)于芯片304的環(huán)境保護(hù)、對(duì)于芯片304的EMI屏蔽以及對(duì)于封裝件300的翹曲減小。散熱器罩302可由金屬(諸如不銹鋼(例如，0.07英寸厚))和/或其他材料制作。
[0057]如在圖3中所示，第一和第二 --Μ322和324都與芯片304的表面328接觸，并與散熱器罩302的內(nèi)表面330接觸。內(nèi)表面330是在由散熱器罩302形成的空腔內(nèi)的中心表面(在圖3中面向下)。第一和第二 --Μ322和324是將芯片304粘附到散熱器罩302的粘合劑，并在芯片304的操作期間將熱從芯片304傳遞到散熱器罩302。第一 --Μ322以第一圖案在芯片304的表面328上排布，以及第二 --Μ324以第二圖案在芯片304的表面328上排布。第一和第二 --Μ322和324共面且不垂直重疊。
[0058]此外，第一 --Μ322具有第一熱阻，且第二 --Μ324具有比第一 --Μ322的第一熱阻更大的第二熱阻。因此，第一 --Μ322比第二 --Μ324更有效地將熱從芯片304傳導(dǎo)到散熱器罩302，且可在芯片304與散熱器罩302的交界面處實(shí)現(xiàn)較低的結(jié)溫。此外，第二 --Μ324具有比第一 --Μ322的第二模量更大的第一模量(例如，機(jī)械硬度或剛度)。因此，第一 --Μ322可存在于芯片304與散熱器罩302之間，以在芯片304與散熱器罩302之間提供有效熱傳遞，且第二 --Μ324可存在于芯片304與散熱器罩302之間，以在芯片304與散熱器罩302之間提供更好的粘附并因此提供減小的封裝翹曲。與包括提供高熱傳遞或高翹曲減小但不能提供該兩者的單種粘合劑的常規(guī)封裝件相比，第一和第二 --Μ322和324在封裝件300中的存在能實(shí)現(xiàn)相對(duì)較高的熱傳遞和相對(duì)較高的封裝硬度。
[0059]第一和第二 TIM322和324可各自均由諸如環(huán)氧樹(shù)脂、粘合膠、膠水、焊劑或另一類型的熱界面材料的材料構(gòu)成。在一種實(shí)施方式中，第一 TIM322可以是粘合膠。與一些其他材料(諸如環(huán)氧樹(shù)脂)相比，粘合膠可被配置為相對(duì)較低的熱阻(例如，可包括導(dǎo)熱顆粒，諸如金屬顆粒(例如，銀微粒、金微粒等))，以用于更大的熱傳遞。當(dāng)被用作TIM時(shí)，粘合膠可被涂覆并固化以形成交聯(lián)聚合物，從而變得較少粘滯并提供粘合膠的粘合性質(zhì)。
[0060]在一種實(shí)施方式中，第二 --Μ322可以是環(huán)氧樹(shù)脂(例如，熱固聚合物)，其可以比一些其他材料(例如，粘合膠)更具剛性和粘附性，向封裝件提供更大硬度和芯片從散熱器罩脫離的更小可能。當(dāng)被用作TIM時(shí)，環(huán)氧樹(shù)脂可被涂覆并固化以將環(huán)氧樹(shù)脂聚合，從而變得更硬且提供粘合膠的粘合性質(zhì)。
[0061]例如，在一個(gè)實(shí)例中，第一 --Μ322可以是源自Shin-Etsu的X23-7772-4凝膠，其具有相對(duì)較低的熱阻(0.25 V cm2/W)，但具有相對(duì)較低的模量(0.0004GPa)。此外，第二--Μ322可以是源自Dow-Corning的SE4450環(huán)氧樹(shù)脂，其具有相對(duì)較高的模量(0.005GPa),但具有相對(duì)較高的熱阻(0.50C cm2/W)0 SE4450環(huán)氧樹(shù)脂具有是X23-7772-4的熱阻兩倍大小的熱阻，但提供較小的封裝翹曲。通過(guò)將這些類型的TIM在相同的倒裝芯片封裝件中一起使用，可實(shí)現(xiàn)更大熱傳遞，同時(shí)也實(shí)現(xiàn)更大封裝硬度。
[0062]含有兩種或更多TIM的封裝件可采用各種方式來(lái)制造。例如，圖4示出了根據(jù)實(shí)例性實(shí)施方式的用于形成倒裝芯片封裝件的工藝的流程圖400，該倒裝芯片封裝件包括由第
一和第二 --Μ附接的散熱器罩。例如，倒裝芯片封裝件300可根據(jù)流程圖400來(lái)裝配。注意，流程圖400的步驟不必以示出的順序來(lái)執(zhí)行。為了說(shuō)明的目的，以下參照?qǐng)D3的倒裝芯片封裝件300來(lái)描述流程圖400。
[0063]流程圖400以步驟402開(kāi)始。在步驟402中，集成電路芯片被安裝到襯底的表面。例如，如在圖3中所示，芯片304可被安裝到襯底308的表面310。芯片304可采用任何方式(諸如由取放機(jī)或其他機(jī)制)被施加到表面310。焊劑可被涂覆到芯片304的表面326上和/或襯底308的表面310上的焊盤上的端子，芯片304可與在表面310上的焊盤對(duì)齊，且焊劑可被重熔以形成焊接凸點(diǎn)316并將芯片304附接到襯底308。底部填充材料318可采用任何方式被涂覆以在芯片304下面包圍焊接凸點(diǎn)316，包括根據(jù)私有的或常規(guī)的技術(shù)(例如，被涂覆并固化等)。[0064]在步驟404中，第一熱界面材料(--Μ)以第一圖案在芯片的表面上被涂覆。例如，如在圖3中所示，第一 --Μ322可被涂覆到芯片304的表面328。第一 --Μ322可采用任何方式被涂覆，包括通過(guò)常規(guī)的或私有的粘合劑分配器。如在下文進(jìn)一步描述，第一 ΤΙΜ322可以任何圖案在芯片304的表面328上被涂覆。注意，在可替換實(shí)施方式中，第一 --Μ322可在散熱器罩302的內(nèi)表面330上可替換地或另外地被涂覆。
[0065]在步驟406中，第二 --Μ以第二圖案在芯片的第二表面上被涂覆。例如，如在圖3中所示，第二 ?Μ324可被涂覆到芯片304的表面328。第二 --Μ324可采用任何方式來(lái)涂覆，包括通過(guò)常規(guī)的或私有的粘合劑分配器。如在下文進(jìn)一步描述，第二 --Μ324可以任何圖案在芯片304的表面328上被涂覆。注意，在可替換實(shí)施方式中，第二 --Μ324可在散熱器罩302的內(nèi)表面330上可替換地或另外地被涂覆。
[0066]如上文所述，第一和第二 --Μ322和324可以任何合適的圖案被涂覆。這樣的圖案可互補(bǔ)或聯(lián)鎖，以使得芯片304的表面328的整體被覆蓋，或使得芯片304的表面328的一個(gè)或多個(gè)部分不被覆蓋。此外，一種或多種其他TIM的一個(gè)或多個(gè)附加圖案可在表面328上被涂覆。實(shí)例性--Μ圖案包括矩形圖案、圓形圖案、卵形圖案、橢圓形圖案、三角形圖案、條紋圖案、環(huán)形圖案、不規(guī)則形狀圖案、其他多邊形圖案等。在此描述(或以其他方式已知)的實(shí)例性TIM圖案可被組合或在任何組合中一起使用。
[0067]例如，圖5至圖8示出了根據(jù)實(shí)例性實(shí)施方式的在對(duì)應(yīng)實(shí)例性圖案中包括兩種或更多--Μ的倒裝芯片封裝件的頂視圖，且其中散熱器罩不可見(jiàn)。圖5示出了倒裝芯片封裝件500的頂視圖。如在圖5中所示，襯底308的表面310是可見(jiàn)的。粘合劑314沿表面310的周邊以矩環(huán)形圖案被示出。粘合劑314被配置為將散熱器罩(諸如圖3的散熱器罩302)的邊框附接到襯底308。散熱器罩在圖5至圖8中不可見(jiàn)。第一 --Μ322以第一圖案覆蓋芯片表面的第一部分(例如，芯片302的表面328，其在圖3中不可見(jiàn))，且第二 --Μ324以第二圖案覆蓋芯片表面的第二部分。在圖5的實(shí)例中，第一 --Μ322的第一圖案是中心定位矩形圖案(例如，位于芯片表面的中心上方)，且第二 --Μ324的第二圖案是圍繞第一 --Μ322的第一圖案(例如，沿芯片表面的四個(gè)周邊)的周邊矩環(huán)形圖案。第一和第二 --Μ322和324將散熱器罩的內(nèi)部中心區(qū)(例如，圖3的散熱器罩302的內(nèi)表面330)粘附到芯片表面。
[0068]在圖5的實(shí)施方式中，從芯片中心到散熱器罩的更大熱傳遞由具有比第二 --Μ324更低的熱阻的第一 --Μ322來(lái)實(shí)現(xiàn)。因?yàn)樾酒ǔＴ谄渲行?更多有源電路的位置)或其中心附近相對(duì)于芯片表面的周邊區(qū)生成更多的熱，所以這可以是有用的。此外，到散熱器罩的更大粘附和更大硬度由具有比第一 --Μ322更大模量的第二 --Μ324在芯片的周邊提供。這可以是有用的，以便通過(guò)沿芯片表面的邊緣和在芯片表面的每個(gè)角落提供更硬的材料來(lái)為封裝件500提供更大硬度和減小的翹曲。
[0069]圖6示出了倒裝芯片封裝件600的頂視圖。如在圖6中所示，襯底308的表面310可見(jiàn)。粘合劑314沿表面310的周邊以矩環(huán)形圖案被示出(以附接散熱器罩)。第一 ΤΙΜ322以第一圖案覆蓋芯片表面的第一部分，且第二 --Μ324以第二圖案覆蓋芯片表面的第二部分。在圖6的實(shí)例中，第一 --Μ322的第一圖案是從芯片表面的邊緣到相對(duì)邊緣跨芯片表面的中心區(qū)擴(kuò)展的第一矩形圖案，且第二 --Μ324的第二圖案包括第二和第三矩形圖案。第二和第三矩形圖案沿芯片表面的相對(duì)邊緣(從角落到角落)擴(kuò)展。--Μ322的第一矩形圖案在ΤΙΜ324的第二和第三矩形圖案 之間。第一和第二 --Μ322和324都將芯片表面粘附到散熱器罩的內(nèi)部中心區(qū)。
[0070]在圖6的實(shí)施方式中，跨芯片中心到散熱器罩的更大邊緣到邊緣熱傳遞由具有比第二 --Μ324更低的熱阻的第一 --Μ322實(shí)現(xiàn)。此外，因?yàn)榈诙?--Μ324具有比第一 --Μ322更大的模量，所以到散熱器罩的更大粘附和更大硬度由--Μ324沿著被--Μ324覆蓋的芯片的兩個(gè)相對(duì)周邊并在芯片表面的每個(gè)角落提供。[0071]在另一實(shí)施方式中，較高模量TIM可在芯片表面的一個(gè)或多個(gè)角落處被圖案化。例如，圖7示出了倒裝芯片封裝件700的頂視圖。如在圖7中所示，襯底308的表面310可見(jiàn)。粘合劑314沿表面310的周邊以矩環(huán)形圖案被示出(以附接散熱器罩)。第一 TIM322以第一圖案覆蓋芯片表面的第一部分，該第一圖案是延伸到芯片表面的每個(gè)邊緣的在芯片表面中心區(qū)上的十字形圖案，且第二 --Μ324以第二圖案覆蓋芯片表面的第二部分，該第二圖案在芯片表面的每個(gè)角落處包括矩形。第一和第二 --Μ322和324將芯片表面粘附到散熱器罩的內(nèi)部中心區(qū)。
[0072]在圖7的實(shí)施方式中，從芯片中心到散熱器罩的更大熱傳遞由具有比第二 --Μ324更低的熱阻的第一 --Μ322實(shí)現(xiàn)。此外，到散熱器罩的更大粘附和更大硬度由具有比第一TIM322更大模量的第二 --Μ324在芯片表面的每個(gè)角落處提供。
[0073]圖8示出了倒裝芯片封裝件800的頂視圖。如在圖8中所示，襯底308的表面310可見(jiàn)。粘合劑314沿表面310的周邊以矩環(huán)形圖案被示出(以附接散熱器罩)。第一 TIM322以第一圖案覆蓋芯片表面的第一部分，該第一圖案是在芯片表面上的中心定位矩形區(qū)，且第二 --Μ324覆蓋圍繞第一 --Μ322的第一圖案(例如，沿芯片表面的四個(gè)周邊)的周邊矩環(huán)形圖案。此外，圓形第三--Μ802、卵形第四--Μ804和矩形第五--Μ806各自都存在于第一TIM322的矩形圖案內(nèi)。第一至第五--Μ322、324、802、804和806均將芯片表面粘附到散熱器罩的內(nèi)部中心區(qū)。
[0074]在圖8的實(shí)施方式中，從芯片中心到散熱器罩的更大熱傳遞由具有比第二 --Μ324更低的熱阻的第一 --Μ322實(shí)現(xiàn)。此外，第三至第五--Μ802、804和806可位于芯片的對(duì)應(yīng)熱點(diǎn)上方。例如，在一種實(shí)施方式中，可為芯片生成熱量圖(例如，通過(guò)在操作期間測(cè)量熱、通過(guò)識(shí)別芯片的高功率功能塊等)，且可基于該熱量圖識(shí)別在芯片表面上的一個(gè)或更多熱點(diǎn)?？蛇x擇具有相對(duì)較低的熱阻的TM以在所識(shí)別的熱點(diǎn)處涂覆到芯片表面。例如，在芯片表面上的第三至第五--Μ802、804和806的位置可對(duì)應(yīng)于三個(gè)已確定熱點(diǎn)。
[0075]此外，到散熱器罩的更大粘附和更大硬度由具有比第一 --Μ322更大模量的第二--Μ324在芯片表面的周邊周圍提供。
[0076]例如，在為說(shuō)明的目的而提供的實(shí)施方式中，第一 TΙΜ322可以是粘合膠，第二--Μ324可以是環(huán)氧樹(shù)脂，且第三至第五--Μ802、804和806可以是焊劑。焊劑具有非常高的熱傳遞(低熱阻)(例如，高于粘合膠和環(huán)氧樹(shù)脂)和非常高的模量(非常堅(jiān)硬)(高于粘合膠和環(huán)氧樹(shù)脂)。然而，由于焊劑在固化時(shí)非常堅(jiān)硬且具有高熱膨脹系數(shù)(CTE)，所以若焊劑被涂覆到芯片304的表面328的較大面積，則該焊劑可能在芯片304的操作期間在加熱時(shí)導(dǎo)致大量應(yīng)力和對(duì)芯片的損傷。因此，在一種實(shí)施方式中，少量焊劑可被直接涂覆到芯片304的熱點(diǎn)，諸如在第三至第五--Μ802、804和806的位置，以便在該熱點(diǎn)處提供非常高的熱傳遞。第一 --Μ322可如在圖8中所示而被涂覆，以便在芯片304的表面328的中心區(qū)的剩余部分周圍提供一般較高的熱傳遞(不會(huì)有過(guò)多硬度和導(dǎo)致對(duì)芯片304的損傷)。第二 --Μ324可在芯片304的表面328的周邊周圍提供，從而向散熱器罩302提供足夠剛度和粘附性以減小封裝翹曲。
[0077]再參照?qǐng)D4，在步驟408中，散熱器罩的開(kāi)口端被安裝到襯底的表面，以使得芯片被置于由散熱器罩和襯底形成的外殼中，第一 TIM和第二 TIM各自均與散熱器罩的內(nèi)表面接觸。例如，如在圖3中所示，散熱器罩302的開(kāi)口端(在圖3中的下端)可通過(guò)粘合劑314被安裝到襯底308的表面310。粘合劑314可以環(huán)形被涂覆到表面310，和/或可在開(kāi)口端周圍被涂覆到散熱器罩302的邊框，且散熱器罩302的邊框可被安裝到表面310。若可適用，則粘合劑314可被固化。任何合適粘合劑材料均可被用于粘合劑314，包括環(huán)氧樹(shù)脂、粘合膠、膠水、焊劑等，包括在本文其他地方描述的--Μ。如在圖3中所示，芯片304被置于由散熱器罩302和襯底308形成的外殼中。此外，第一和第二 --Μ322和324各自均與散熱器罩302的內(nèi)表面330接觸。這樣，第一和第二 --Μ322和324提供從芯片304到散熱器罩302的熱傳遞。此外，第一和第二 --Μ322和324以減小封裝件300的翹曲的方式將散熱器罩302粘附到芯片304。
[0078]在步驟410中，多個(gè)互連構(gòu)件被附接到襯底的第二表面。在一種實(shí)施方式中，焊球320在襯底308的表面312上以常規(guī)或私有的方式被附接到焊球焊盤。焊球320可被重熔以將封裝件300附接到印刷電路板(PCB)。在可替換實(shí)施方式中，其他類型的互連構(gòu)件可代替焊球320來(lái)使用，諸如管腳、支柱等。
[0079]因此，在實(shí)施方式中，一種或多種--Μ可被用來(lái)將芯片表面附接到散熱器罩。--Μ中的一種或多種可被選擇為更大的熱傳遞，而TIM中的一種或多種其他TIM可被選擇為更高模量以提高封裝硬度。
[0080]在另一實(shí)施方式中，第一 TIM可被涂覆以將芯片的表面與散熱器罩的表面接合，且第二 TIM可被涂覆以將封裝件襯底的表面與散熱器罩的表面直接接合。這樣，第一 --Μ可被選擇為具有比第二 TIM更低的熱阻，從而提供從芯片到散熱器罩的較高熱傳遞。此外，將襯底直接連接到散熱器罩的第二 TIM可被選擇為具有比第一 TIM更高的模量，從而為封裝件提供更大的結(jié)構(gòu)/機(jī)械穩(wěn)定性，減小封裝翹曲。
[0081]例如，圖9示出了根據(jù)實(shí)例性實(shí)施方式的可代替流程圖400 (圖4)的步驟406來(lái)執(zhí)行的步驟902。在步驟902中，第二 TIM被涂覆到由間隙與芯片分離的襯底的第一表面，第二 TIM在襯底的第一表面與散熱器罩的內(nèi)表面之間被連接。因此，步驟902能實(shí)現(xiàn)形成倒裝芯片封裝件，該倒裝芯片封裝件包括將倒裝芯片管芯粘附到散熱器罩的第一 TM以及將封裝件襯底粘附到散熱器罩的第二 TM。
[0082]圖10示出了根據(jù)實(shí)例性實(shí)施方式的倒裝芯片封裝件1000的剖面?zhèn)纫晥D。封裝件1000可根據(jù)流程圖400來(lái)裝配，其中執(zhí)行步驟902來(lái)代替步驟406。如在圖10中所示，封裝件1000總體上類似于圖3的封裝件300，除了單個(gè)--Μ(第一 --Μ322)將芯片304與散熱器罩302接合且第二 --Μ1002將襯底308與散熱器罩302接合之外。注意，在可替換實(shí)施方式中，多種不同TIM可將芯片304與散熱器罩302接合。如在圖10中所示，第一 --Μ322覆蓋芯片304的表面328的全部，且與散熱器罩302的內(nèi)表面330接觸。第二 --Μ1002被涂覆到襯底308的表面310，且與散熱器罩302的內(nèi)表面330接觸(可替換地，第二 --Μ1002可被涂覆到內(nèi)表面330而不是表面310)。因此，第一 --Μ322將芯片304粘附到散熱器罩302，且第二 --Μ1002將襯`底308粘附到散熱器罩302。第一 --Μ322可被選擇為具有比第二TIM1002更低的熱阻，從而提供從芯片304到散熱器罩302的較高熱傳遞。第二 --Μ1002可被選擇為具有比第一 --Μ322更高的模量，從而提供更大的硬度/剛度和粘附性，減小封裝件1000的翹曲。此外，通過(guò)以環(huán)形部分或完全圍繞芯片304，第二 --Μ1002可減小由于封裝件1000的任何翹曲而引起的芯片304上的壓力。
[0083]圖11示出了根據(jù)實(shí)例性實(shí)施方式的倒裝芯片封裝件1000的頂視圖(散熱器罩302在圖11中不可見(jiàn))。如在圖11中所示，第二 --Μ1002可以部分或中斷的矩環(huán)形狀部分圍繞芯片322。在圖11的實(shí)例中，第二 TIM1002的矩環(huán)形狀具有兩個(gè)開(kāi)口或中斷，但在其他實(shí)施方式中，可具有更少或更大數(shù)目的開(kāi)口或中斷。此外，在另一實(shí)施方式中，第二 TIM1002的矩環(huán)形狀可在芯片304周圍連續(xù)(沒(méi)有中斷或開(kāi)口)。此外，在其他實(shí)施方式中，第二 --Μ1002可具有矩形之外的其他形狀，包括圓形，或具有在本文其他地方提到的或以其他方式已知的其他形狀。
[0084]在圖10和圖11的實(shí)例中，第二 --Μ1002不與芯片304接觸，但由間隙1004與芯片304分離。在其他實(shí)施方式中，第二 --Μ1002可與芯片304的一側(cè)或多側(cè)接觸。
[0085]在將散熱器罩302安裝到襯底308之前或之后，可以任何方式(包括根據(jù)常規(guī)的或私有的技術(shù)來(lái)涂覆)將第二 --Μ1002涂覆到襯底308和/或散熱器罩302。
[0086]在另一實(shí)施方式中，第一 TIM可被涂覆以將芯片的表面與散熱器罩的表面接合，且第二 TIM可被涂覆以將在封裝件襯底的表面與散熱器罩的表面之間的環(huán)形加強(qiáng)件接合。這樣，第一 TM可被 選擇為具有比第二 TIM更低的熱阻，從而提供從芯片到散熱器罩的較高熱傳遞。此外，環(huán)形加強(qiáng)件和可被選擇為具有比第一 TIM更高的模量的第二 --Μ為封裝件提供更大的結(jié)構(gòu)/機(jī)械穩(wěn)定性，減小芯片翹曲。
[0087]例如，圖12示出了根據(jù)實(shí)例性實(shí)施方式的可代替流程圖400 (圖4)的步驟406來(lái)執(zhí)行的流程圖1200。此外，圖13示出了根據(jù)實(shí)例性實(shí)施方式的倒裝芯片封裝件1300的剖面?zhèn)纫晥D。如在圖13中所示，封裝件1300總體上類似于圖3的封裝件300，除了單個(gè)--Μ(第一 --Μ322)將芯片304與散熱器罩302接合且第二 --Μ1302在襯底308與散熱器罩302之間安裝環(huán)形加強(qiáng)件1302之外。注意，在可替換實(shí)施方式中，多種不同--Μ可將芯片304與散熱器罩302接合。例如，倒裝芯片封裝件1300可根據(jù)流程圖400來(lái)裝配，其中流程圖1200代替步驟406來(lái)執(zhí)行。為說(shuō)明的目的，以下參照?qǐng)D13的倒裝芯片封裝件1300來(lái)描述流程圖1200。
[0088]流程圖1200以步驟1202開(kāi)始。在步驟1202中，加強(qiáng)環(huán)的第一表面由第二 --Μ安裝到襯底的第一表面，該加強(qiáng)環(huán)在芯片周圍形成環(huán)。例如，如在圖13中所示，加強(qiáng)件1302可由第二 --Μ1304安裝到襯底308的表面310。第二 --Μ1304可在芯片304周圍以環(huán)形被涂覆到表面310，且加強(qiáng)件1302可在表面310上被安裝到第二 --Μ1304。第二 --Μ1304可采用任何方式被涂覆到表面310 (例如，如在本文其他地方針對(duì)TIM所描述)，包括根據(jù)常規(guī)或私有的技術(shù)來(lái)涂覆。隨后，加強(qiáng)件1302的第一(下)表面可被置于芯片304周圍的表面310上與第二 TIM1304接觸。例如，如由相關(guān)領(lǐng)域技術(shù)人員已知，加強(qiáng)件1302可根據(jù)拾放工藝或以另一方式被安裝。這樣，加強(qiáng)件1302由第二 --Μ1304附接到襯底308。
[0089]在步驟1204中，第二 --Μ被涂覆到加強(qiáng)環(huán)的第二表面以將加強(qiáng)環(huán)的第二表面連接到散熱器罩的內(nèi)表面。例如，如在圖13中所示，第二 TIM1304可被涂覆到加強(qiáng)件1302的第
二(上)表面。第二 --Μ1304可用任何方式被涂覆到加強(qiáng)件1302(例如，如在本文其他地方針對(duì)--Μ所描述)，包括根據(jù)常規(guī)或私有的技術(shù)來(lái)涂覆。此外，第二 --Μ1304可在步驟1202之前或之后被涂覆到加強(qiáng)件1302。隨后，當(dāng)散熱器罩302被安裝到襯底308時(shí)，第二 --Μ1304接觸散熱器罩302的內(nèi)表面330，使得第二 --Μ1304將加強(qiáng)件1302粘附到散熱器罩302。
[0090]因此，流程圖1200能使倒裝芯片封裝件被形成，該倒裝芯片封裝件包括將倒裝芯片管芯粘附到散熱器罩的第一 TIM以及在封裝件襯底與散熱器罩之間粘附加強(qiáng)環(huán)的第二TIM0在圖13中，第一 --Μ322可被選擇為具有比第二 --Μ1304更低的熱阻以提供從芯片304到散熱器罩302的較高熱傳遞。第二 --Μ1304可被選擇為具有比第一 --Μ322更高的模量，使得第二 ΤΙΜ1304和加強(qiáng)件1302的組合提供更大的硬度/剛度和粘附性，減小封裝件1300的翹曲。通過(guò)以環(huán)形部分或完全圍繞芯片304，第二 --Μ1304和加強(qiáng)件1302可減小由于封裝件1300的任何翹曲而引起的芯片304上的壓力。
[0091]圖14示出了根據(jù)實(shí)例性實(shí)施方式的倒裝芯片封裝件1300的頂視圖(散熱器罩302在圖14中不可見(jiàn))。如在圖14中所示，加強(qiáng)件1302可以連續(xù)的矩環(huán)形狀圍繞芯片322。在另一實(shí)施方式中，加強(qiáng)件1302的矩環(huán)形狀可具有一個(gè)或多個(gè)中斷或開(kāi)口。此外，在其他實(shí)施方式中，加強(qiáng)件1302可具有包括圓形的除矩形之外的其他形狀，或具有本文提到的或以其他方式已知的其他形狀。
[0092]在圖13和圖14的實(shí)例中，加強(qiáng)件1302不與芯片304接觸，由間隙1306與芯片304分離。在其他實(shí)施方式中，加強(qiáng)件1302可被調(diào)整尺寸以與芯片304的一側(cè)或多側(cè)接觸。
[0093]加強(qiáng)件1302可由導(dǎo)電或不導(dǎo)電的一種或多種材料制成，包括聚合物、陶瓷材料或金屬或者金屬/合金的組合， 包括銅、鋁、錫、鎳、金、銀、鐵、鋼等。
[0094]注意，本文中描述的實(shí)施方式可用任何方式來(lái)組合。此外，實(shí)施方式可被應(yīng)用于包括多于一個(gè)的IC芯片的倒裝芯片封裝件。此外，實(shí)施方式可被應(yīng)用于在非倒裝芯片取向上被安裝的芯片，其中，芯片的非有效表面被安裝在加強(qiáng)件、散熱器或散熱片上。
[0095]實(shí)施方式能用低封裝翹曲實(shí)現(xiàn)所希望的熱性能。實(shí)施方式可在包括微小、中等和巨大尺寸的封裝件的任何尺寸的IC封裝件中使用。實(shí)施方式減小或消除了對(duì)使用厚核心襯底以減小封裝翹曲的需要，且減小或消除了對(duì)使用厚散熱器以減小封裝翹曲的需要?？墒褂幂^薄散熱器罩，這也可有助于減小焊接凸點(diǎn)上的應(yīng)力水平。此外，可使用標(biāo)準(zhǔn)封裝裝配線，而采用很少甚至沒(méi)有的裝配線工裝修改。
[0096]結(jié)論
[0097]盡管各種實(shí)施方式已在上文中被描述，但應(yīng)理解，它們僅作為實(shí)例而呈現(xiàn)且并非限定。對(duì)于相關(guān)領(lǐng)域技術(shù)人員而言，顯然在不背離實(shí)施方式的精神和范圍的情況下，可在形式和細(xì)節(jié)上對(duì)其進(jìn)行各種改變。因此，所描述的實(shí)施方式的廣度和范圍不應(yīng)限于任何以上描述的示例性實(shí)施方式，但應(yīng)僅根據(jù)所附權(quán)利要求及其等同物來(lái)限定。
【權(quán)利要求】
1.一種集成電路封裝件，包括: 襯底，具有相對(duì)的第一表面和第二表面； 集成電路芯片，具有相對(duì)的第一表面和第二表面，其中，所述芯片的所述第一表面是被安裝到所述襯底的所述第一表面的倒裝芯片； 第一熱界面材料，以第一圖案位于所述芯片的所述第二表面上，所述第一熱界面材料具有第一熱阻； 第二熱界面材料，以第二圖案位于所述芯片的所述第二表面上，所述第二熱界面材料具有大于所述第一熱阻的第二熱阻；以及 散熱器罩，具有開(kāi)口端，所述開(kāi)口端被安裝到所述襯底的所述第一表面，使得所述芯片位于由所述散熱器罩和所述襯底形成的外殼中，所述第一熱界面材料和所述第二熱界面材料各自與所述散熱器罩的內(nèi)表面接觸。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的集成電路封裝件，其中，所述第二熱界面材料具有比所述第一熱界面材料的機(jī)械剛性更大的機(jī)械剛性。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的集成電路封裝件，其中，所述第二熱界面材料的第一部分以所述第一圖案位于所述芯片的所述第二表面上并與所述散熱器罩的所述內(nèi)表面接觸，所述集成電路封裝件還包括: 所述第二熱界面材料的第二部分，位于所述襯底的所述第一表面與所述散熱器罩的所述內(nèi)表面之間并與所述襯底的所述第一表面和所述散熱器罩的所述內(nèi)表面接觸，且通過(guò)間隙與所述芯片分離。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的集成電路封裝件，還包括:` 加強(qiáng)環(huán)，通過(guò)所述第二熱界面材料被安裝到所述襯底的所述第一表面，并通過(guò)所述第二熱界面材料被附接到所述散熱器罩的所述內(nèi)表面，所述加強(qiáng)環(huán)在所述芯片周圍形成環(huán)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的集成電路封裝件，其中，所述第一熱界面材料位于所述芯片的所述第二表面的中心區(qū)域上，且所述第二熱界面材料在所述芯片的所述第二表面上形成圍繞所述第一熱界面材料的環(huán)形圖案。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的集成電路封裝件，其中，所述第一熱界面材料在所述芯片的所述第二表面的中心區(qū)域上形成十字形圖案，且所述第二熱界面材料位于所述芯片的所述第二表面的至少一個(gè)角落區(qū)域上。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的集成電路封裝件，其中，所述第一熱界面材料跨所述芯片的所述第二表面的中心區(qū)域形成第一矩形圖案，且所述第二熱界面材料跨在所述芯片的所述第二表面上的第一和第二相對(duì)邊緣區(qū)分別形成第一、第二和第三矩形圖案。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的集成電路封裝件，還包括: 至少一個(gè)另外的熱界面材料，在所述芯片的所述第二表面上并與所述散熱器罩的所述內(nèi)表面接觸，所述至少一個(gè)另外的熱界面材料具有與所述第一熱阻和所述第二熱阻不同的熱阻。
9.一種集成電路封裝件，包括: 襯底，具有相對(duì)的第一表面和第二表面； 集成電路芯片，具有相對(duì)的第一表面和第二表面，其中，所述芯片的所述第一表面是被安裝到所述襯底的所述第一表面的倒裝芯片；第一熱界面材料，在所述芯片的所述第二表面上，所述第一熱界面材料具有第一熱阻； 散熱器罩，具有開(kāi)口端，所述開(kāi)口端被安裝到所述襯底的所述第一表面，使得所述芯片位于由所述散熱器罩和所述襯底形成的外殼中，所述第一熱界面材料與所述散熱器罩的內(nèi)表面接觸；以及 第二熱界面材料，被耦接在所述芯片的所述第一表面與所述散熱器罩的所述內(nèi)表面之間，并通過(guò)間隙與所述芯片的邊緣分離，所述第二熱界面材料具有大于所述第一熱阻的第二熱阻。
10.一種用于裝配集成電路封裝件的方法，包括: 通過(guò)多個(gè)導(dǎo)電焊接凸點(diǎn)將集成電路芯片的第一表面安裝到襯底的第一表面； 以第一圖案在所述芯片的第二表面上涂覆第一熱界面材料，所述第一熱界面材料具有第一熱阻； 將第二熱界面材料涂覆到一表面，所述第二熱界面材料具有大于所述第一熱阻的第二熱阻； 將散熱器罩的開(kāi)口端安裝到所述襯底的所述第一表面，使得所述芯片位于由所述散熱器罩和所述襯 底形成的外殼中，所述第一熱界面材料和所述第二熱界面材料各自與所述散熱器罩的內(nèi)表面接觸；以及 將多個(gè)互連構(gòu)件附接到所述襯底的第二表面。
【文檔編號(hào)】H01L21/56GK103681544SQ201310382335
【公開(kāi)日】2014年3月26日 申請(qǐng)日期:2013年8月28日 優(yōu)先權(quán)日:2012年8月29日
【發(fā)明者】賽義德·邁赫迪·薩艾迪, 趙子群 申請(qǐng)人:美國(guó)博通公司