帶有散熱器的半導(dǎo)體器件組件的制作方法
【專利摘要】封裝的半導(dǎo)體器件包括封裝襯底、位于所述封裝襯底上的半導(dǎo)體管芯、位于所述半導(dǎo)體管芯和封裝襯底上的密封劑以及有基座部分和圍繞所述基座部分的外部部分的散熱器。所述密封劑包括位于所述半導(dǎo)體管芯的周界內(nèi)的開口。所述基座部分的底表面面向所述半導(dǎo)體管芯的頂表面，其中所述開口的第一部分和所述密封劑的至少一部分位于所述基座部分的所述底表面和所述半導(dǎo)體管芯之間。
【專利說明】帶有散熱器的半導(dǎo)體器件組件

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本公開通常涉及半導(dǎo)體器件封裝，更具體地說，涉及具有散熱器的半導(dǎo)體器件組件。

【背景技術(shù)】
[0002]在操作期間，熱量由集成電路(IC)管芯生成。如果被不充分地移除，由管芯生成的熱量可能引起器件失靈或不規(guī)律地運行。同樣地，散熱器通常被集成到半導(dǎo)體封裝中以改進IC的熱性能。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0003]本發(fā)明通過舉例的方式說明并不限于附圖，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)明的一個實施例，顯示了在處理的一個階段的半導(dǎo)體器件組件的橫截面圖。
[0005]圖2根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，顯示了在處理的后續(xù)階段的半導(dǎo)體器件組件的橫截面圖。
[0006]圖3根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，顯示了在處理的后續(xù)階段的圖2半導(dǎo)體器件組件的橫截面圖。
[0007]圖4根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，顯示了圖2的半導(dǎo)體器件的自上而下視圖。

【具體實施方式】
[0008]散熱器通常用于半導(dǎo)體器件組件中以改進熱性能。在一種這樣已知的器件組件中，一種熱接口材料被應(yīng)用于管芯表面并且粘合材料被應(yīng)用于圍繞管芯外圍部分的密封劑或模塑化合物的表面。應(yīng)用熱接口材料和粘合材料之后，散熱器被附著于管芯表面并且粘結(jié)到模塑化合物。然而，這種類型的器件組件需要仔細的工藝控制以在散熱器和管芯之間以及在散熱器和模塑化合物之間實現(xiàn)所需的界面。因此，在一個實施例中，正如參照圖1-圖4將要在下面描述的，延伸在管芯的上表面上的模塑化合物內(nèi)形成，以控制散熱器和管芯之間的距離。以這種方式，保護管芯免于直接接觸散熱器，并且實現(xiàn)了散熱器基座和管芯之間的期望距離。
[0009]圖1根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，顯示了在處理的一個階段的半導(dǎo)體器件組件100的橫截面圖。半導(dǎo)體器件組件100包括半導(dǎo)體管芯組件(也被稱為集成電路(IC)管芯組件)，其包括襯底102、管芯106、電連接108以及模塑化合物110。半導(dǎo)體管芯106通過管芯附著(未顯示)被附著于封裝襯底102和在管芯106和封裝襯底102之間路由電信號的電連接108。在一個實施例中，電連接108被實現(xiàn)為線鍵合。半導(dǎo)體管芯組件還包括圍繞管芯106的外圍部分的模塑化合物110 (也被稱為密封劑)。模塑化合物110由上模具工具112的外部部分114形成，以覆蓋電連接108并且從管芯106的外圍部分延伸到封裝襯底102的表面上。模塑化合物110也由上模具工具112的內(nèi)部部分116形成以暴露管芯106的頂主表面，其中在管芯106的一部分上有延伸122、124。
[0010]襯底102可以是封裝襯底、引線框或用于安裝管芯106的其它合適表面。
[0011]在一個實施例中，膜輔助模制可被用于形成模塑化合物110，在此期間，薄膜材料104在卷筒103之間延伸，并且在模制工藝期間通過吸力保持到上模具工具112的接觸表面?？蛇x的，半導(dǎo)體管芯組件可以是倒裝芯片組件，其中管芯106通過焊球被附著于封裝襯底102，其中焊球提供了在管芯106和襯底102之間傳遞信號的電連接。
[0012]上模具工具112的內(nèi)部部分116可以被配置有彈簧118以允許內(nèi)部部分116接觸管芯106的表面。內(nèi)部部分116的底部部分126被成形為在管芯106的一個或多個部分上形成模塑化合物的延伸122、124并且從管芯106的其它區(qū)域移除模塑化合物?？蛇x的，內(nèi)部部分116可以在氣動或液壓壓力下移動，或固定在適當位置(不可移動)。
[0013]圖2根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，顯示了在處理的后續(xù)階段的圖1半導(dǎo)體器件組件的橫截面圖，其中在該實施例中，接口材料204被應(yīng)用于管芯組件的管芯106的暴露頂表面，以及粘合劑202被應(yīng)用于模塑化合物110的頂表面部分。接口材料204可以是熱接口材料(TM)。接口材料204也可以是粘合材料。材料202和204可以是相同的或不同的材料。
[0014]粘合劑202是這樣一種物質(zhì)，其可以例如包括管芯附著粘合劑，或用于倒裝芯片組件或球柵陣列的表面安裝組件的底部填充材料。在一個實施例中，粘合劑202可以具有熱增強性質(zhì)。接口材料204不同于粘合劑202。因此，接口材料204可以具有不同于粘合劑202的熱性質(zhì)和/或機械性質(zhì)。雖然兩者都可能有理想的粘合性質(zhì)和/或熱性質(zhì)，但對于接口材料204，熱性質(zhì)比粘合性質(zhì)更重要，而對于粘合劑202，粘合性質(zhì)比熱性質(zhì)更重要。即，接口材料204的主要功能是傳導(dǎo)熱，而粘合劑202的主要功能是確保散熱器202被可靠地附著于管芯組件。
[0015]圖3顯示了在散熱器302被安裝到管芯組件上之后的器件組件100。散熱器302包括基座部分304和外圍部分306，基座部分304將通過接口材料204接觸管芯106的暴露頂表面，外圍部分306從基座部分304延伸以覆蓋模塑化合物110的至少一部分。
[0016]基座部分304被放置為接觸接口材料204，以便散熱器302的基座部分304通過延伸122、124與管芯106的暴露部分隔開。管芯106和基座部分304的底表面或面對表面之間的間隙至少部分地被接口材料204填充。還應(yīng)注意，基座部分304被放置在管芯106的包括了線鍵合(電連接108)的周界的內(nèi)部。壓力可以被施加于散熱器202和/或管芯組件以使散熱器302接觸延伸122、124，以在管芯106的頂表面和散熱器202的基座部分304的底表面之間建立目標或預(yù)定間隙距離。在一個實施例中，該間隙距離可以小于80微米。因此，注意到，接口材料204在間隙內(nèi)擴散，并且也可以覆蓋延伸122、124的一部分。因為接口材料204位于基座部分304和管芯106之間，因此目標間隙距離也對應(yīng)于延伸122、124的目標或預(yù)定厚度，以實現(xiàn)散熱器302和管芯組件之間的接口材料204的期望厚度?；糠?04的底面和半導(dǎo)體管芯106之間的密封劑110的厚度小于密封劑110在基座部分304的底表面的周界外的厚度。
[0017]放置在器件組件上的接口材料204的量被控制，以便一旦散熱器302接觸接口材料204，接口材料204通常不會延伸到管芯106外。應(yīng)用粘合劑202之后，完成的器件組件100可以被固化。在一個實施例中，固化可以優(yōu)化粘合劑202或接口材料204中的一個。
[0018]在所示的實施例中，散熱器302包括圍繞基座部分304的外部部分306。外部部分306的厚度小于基座部分304的厚度?；糠?04的底表面位于高于外部部分306的底表面的不同高度處以達到延伸122、124。在另一個實施例中，散熱器302可以具有恒定的厚度，從而使中心部分相對于外部部分306下移安置，以便內(nèi)部部分在管芯106上接觸接口材料204，以及外部部分306在模塑化合物110上接觸粘合材料202。
[0019]圖4根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，顯示了圖2的半導(dǎo)體器件100的頂視圖。模塑化合物I1內(nèi)的開口 402包括管芯106的頂表面上的片狀物、突出物或延伸122、124、404-416。延伸122、124、404-416被顯示為片狀物，但可以配置為其它合適形狀。例如，延伸可以是跨過管芯106表面的模塑化合物的連續(xù)部分，同時暴露了管芯的一些區(qū)域或通過接口材料接觸散熱器用于散熱。一個或多個開口 402可以被包括在延伸的結(jié)構(gòu)中。當散熱器302被安裝到半導(dǎo)體器件100上的時候，延伸122、124、404-416控制散熱器302 (圖3)和管芯106的暴露部分之間的距離。
[0020]因此，目前應(yīng)了解，在一些實施例中，提供了封裝的半導(dǎo)體器件，該器件包括封裝襯底、位于所述封裝襯底上的半導(dǎo)體管芯以及位于所述半導(dǎo)體管芯和封裝襯底上的密封齊U。所述密封劑包括位于所述半導(dǎo)體管芯的周界內(nèi)的開口。散熱器有基座部分和圍繞所述基座部分的外部部分。所述基座部分的底表面面向所述半導(dǎo)體管芯的頂表面，其中所述開口的第一部分和所述密封劑的至少一部分位于所述基座部分的所述底表面和所述半導(dǎo)體管芯之間。
[0021]另一方面，所述開口的第二部分位于所述基座部分的所述底表面的周界和所述半導(dǎo)體管芯的所述周界之間。
[0022]另一方面，所述密封劑在所述基座的所述底表面和所述半導(dǎo)體管芯之間的厚度小于所述密封劑在所述基座部分的所述底表面的周界外和在所述半導(dǎo)體管芯的周界內(nèi)的厚度。
[0023]另一方面，所述器件還包括位于所述開口內(nèi)的接口材料。
[0024]另一方面，所述密封劑包括位于所述半導(dǎo)體管芯的所述周界內(nèi)的多個開口。所述多個開口中的每個開口包括位于所述基座部分的所述底表面和所述半導(dǎo)體管芯之間的第一部分和位于所述基座部分的所述底表面的周界外和所述半導(dǎo)體管芯的所述周界內(nèi)的第二部分。
[0025]另一方面，所述開口包括從所述開口的周界延伸到所述半導(dǎo)體管芯的頂表面上的多個突出物。所述多個突出物中的每一個位于所述散熱器的所述基座部分的所述底表面和所述半導(dǎo)體管芯之間。
[0026]另一方面，所述散熱器可以包括圍繞所述基座部分的外部部分，其中所述外部部分比所述基座部分薄。
[0027]另一方面，所述散熱器可以包括圍繞所述基座部分的外部部分，其中所述基座部分的所述底表面位于不同于所述外部部分的底表面的高度。
[0028]另一方面，所述散熱器的所述基座部分的所述底表面和所述半導(dǎo)體管芯的所述頂表面之間的最短距離可以小于80微米。
[0029]在其它實施例中，封裝的半導(dǎo)體器件可以包括封裝襯底、位于所述封裝襯底上的半導(dǎo)體管芯以及位于所述半導(dǎo)體管芯和封裝襯底上的密封劑。所述密封劑可以包括具有位于所述半導(dǎo)體管芯的周界內(nèi)的周界的開口，以及位于所述開口內(nèi)并且從所述開口的周界延伸到所述半導(dǎo)體管芯的頂表面上的多個突出物。散熱器可以具有基座部分和圍繞所述基座部分的外部部分。所述基座部分可以位于所述半導(dǎo)體管芯上。所述多個突出物和所述開口的至少一部分可以位于所述基座部分和所述半導(dǎo)體管芯之間。
[0030]另一方面，所述器件還可以包括位于所述開口內(nèi)的接口材料，位于所述半導(dǎo)體管芯和所述散熱器的所述基座部分之間。
[0031]另一方面，所述基座部分的底表面面向所述半導(dǎo)體管芯的頂表面。所述開口的所述周界的至少一部分可以位于所述散熱器的所述基座部分的底表面的周界外和所述半導(dǎo)體管芯的所述周界內(nèi)。
[0032]另一方面，所述密封劑在所述基座部分的所述底表面和所述半導(dǎo)體管芯之間的厚度可以小于所述密封劑在所述基座部分的所述底表面的周界外的厚度。
[0033]另一方面，所述多個突出物的第一突出物可以延伸所述開口的全部寬度。
[0034]另一方面，所述散熱器可以包括圍繞所述基座部分的外部部分。所述外部部分可以比所述基座部分薄。
[0035]另一方面，所述基座部分可以相對于所述外部部分下移安置，以便所述內(nèi)部部分接觸所述半導(dǎo)體管芯上的接口材料，以及所述外部部分接觸所述密封劑上的粘合材料。
[0036]另一方面，所述散熱器的所述基座部分的所述底表面和所述半導(dǎo)體管芯的所述頂表面之間的最短距離可以小于80微米。
[0037]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在半導(dǎo)體管芯和封裝襯底上形成密封劑。所述半導(dǎo)體管芯可以被安裝到所述封裝襯底上，并且所述密封劑可以包括暴露了所述半導(dǎo)體管芯的頂表面的開口。在所述開口內(nèi)將接口材料應(yīng)用于所述半導(dǎo)體管芯的所述頂表面?？梢苑胖蒙崞鞯幕糠忠越佑|所述接口材料。所述開口的第一部分和所述密封劑的至少一部分可以位于所述基座部分的底表面和所述半導(dǎo)體管芯之間。
[0038]另一方面，所述密封劑在所述基座部分的所述底表面和所述半導(dǎo)體管芯之間的厚度小于所述密封劑在所述基座部分的所述底表面的周界外和在所述半導(dǎo)體管芯的周界內(nèi)的厚度。
[0039]另一方面，所述開口可以包括從所述開口的周界延伸到所述半導(dǎo)體管芯的頂表面上的多個突出物。所述多個突出物中的每一個位于所述散熱器的所述基座部分的所述底表面和所述半導(dǎo)體管芯之間。
[0040]而且，在說明書和權(quán)利要求中的術(shù)語“前面”、“后面”、“頂部”、“底部”、“上面”、“下面”等等，如果有的話，是用于描述性的目的并且不一定用于描述永久性的相對位置。應(yīng)了解術(shù)語的這種用法在適當?shù)那闆r下是可以互換的以便本發(fā)明所描述的實施例例如，能夠在其它方向而不是本發(fā)明所說明的或在其它方面進行操作。
[0041]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為是說明性而不是狹義性的，并且所有這些修改是了列入本發(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。
[0042]本發(fā)明所使用的術(shù)語“耦合”不旨在限定為直接耦合或機械耦合。
[0043]此外，本發(fā)明所用的“一個”或“一種”被定義為或多個。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)該被解釋為暗示通過不定冠詞“a”或“an”引入的其它權(quán)利要求元素將任何其它包括這些所引入權(quán)利要求元素的特定權(quán)利要求限定為僅包含一個這樣的元素一即使當同一權(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。
[0044]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； 位于所述封裝襯底上的半導(dǎo)體管芯； 位于所述半導(dǎo)體管芯和封裝襯底上的密封劑，其中所述密封劑包括位于所述半導(dǎo)體管芯的周界內(nèi)的開口； 散熱器，具有基座部分和圍繞所述基座部分的外部部分，其中所述基座部分的底表面面向所述半導(dǎo)體管芯的頂表面，其中所述開口的第一部分和所述密封劑的至少一部分位于所述基座部分的所述底表面和所述半導(dǎo)體管芯之間。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的封裝的半導(dǎo)體器件，其中所述開口的第二部分位于所述基座部分的所述底表面的周界和所述半導(dǎo)體管芯的所述周界之間。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的封裝的半導(dǎo)體器件，其中所述密封劑在所述基座的所述底表面和所述半導(dǎo)體管芯之間的厚度小于所述密封劑在所述基座部分的所述底表面的周界外和在所述半導(dǎo)體管芯的周界內(nèi)的厚度。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的封裝的半導(dǎo)體器件，還包括: 位于所述開口內(nèi)的接口材料。
5.根據(jù)權(quán)利要求 1所述的封裝的半導(dǎo)體器件，其中所述密封劑包括位于所述半導(dǎo)體管芯的所述周界內(nèi)的多個開口，其中所述多個開口中的每個開口包括位于所述基座部分的所述底表面和所述半導(dǎo)體管芯之間的第一部分和位于所述基座部分的所述底表面的周界外和所述半導(dǎo)體管芯的所述周界內(nèi)的第二部分。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的封裝的半導(dǎo)體器件，其中所述開口包括從所述開口的周界延伸到所述半導(dǎo)體管芯的頂表面上的多個突出物，其中所述多個突出物中的每一個位于所述散熱器的所述基座部分的所述底表面和所述半導(dǎo)體管芯之間。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的封裝的半導(dǎo)體器件，其中所述散熱器包括圍繞所述基座部分的外部部分，其中所述外部部分比所述基座部分薄。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的封裝的半導(dǎo)體器件，其中所述散熱器包括圍繞所述基座部分的外部部分，其中所述基座部分的所述底表面位于不同于所述外部部分的底表面的高度。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的封裝的半導(dǎo)體器件，其中所述散熱器的所述基座部分的所述底表面和所述半導(dǎo)體管芯的所述頂表面之間的最短距離小于80微米。
10.一種封裝的半導(dǎo)體器件，包括: 封裝襯底； 位于所述封裝襯底上的半導(dǎo)體管芯； 位于所述半導(dǎo)體管芯和封裝襯底上的密封劑，其中所述密封劑包括: 具有位于所述半導(dǎo)體管芯的周界內(nèi)的周界的開口； 位于所述開口內(nèi)并且從所述開口的周界延伸到所述半導(dǎo)體管芯的頂表面上的多個突出物，以及 具有基座部分和圍繞所述基座部分的外部部分的散熱器，其中所述基座部分位于所述半導(dǎo)體管芯上并且其中所述多個突出物和所述開口的至少一部分位于所述基座部分和所述半導(dǎo)體管芯之間。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的封裝的半導(dǎo)體器件，還包括:位于所述開口內(nèi)的接口材料(204)，位于所述半導(dǎo)體管芯和所述散熱器的所述基座部分之間。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的封裝的半導(dǎo)體器件，其中所述基座部分的底表面面向所述半導(dǎo)體管芯的頂表面，并且其中所述開口的所述周界的至少一部分位于所述散熱器的所述基座部分的底表面的周界外和所述半導(dǎo)體管芯的所述周界內(nèi)。
13.根據(jù)權(quán)利要求10所述的封裝的半導(dǎo)體器件，其中所述密封劑在所述基座的所述底表面和所述半導(dǎo)體管芯之間的厚度小于所述密封劑在所述基座部分的所述底表面的周界外的厚度。
14.根據(jù)權(quán)利要求10所述的封裝的半導(dǎo)體器件，其中所述多個突出物的第一突出物延伸 所述開口的全部寬度。
15.根據(jù)權(quán)利要求10所述的封裝的半導(dǎo)體器件，其中所述散熱器包括圍繞所述基座部分的外部部分，其中所述外部部分比所述基座部分薄。
16.根據(jù)權(quán)利要求10所述的封裝的半導(dǎo)體器件，其中所述基座部分相對于所述外部部分下移安置，以便所述內(nèi)部部分接觸所述半導(dǎo)體管芯上的接口材料，以及所述外部部分接觸所述密封劑上的粘合材料。
17.根據(jù)權(quán)利要求10所述的封裝的半導(dǎo)體器件，其中所述散熱器的所述基座部分的所述底表面和所述半導(dǎo)體管芯的所述頂表面之間的最短距離小于80微米。
18.一種形成封裝的半導(dǎo)體器件的方法，包括: 在半導(dǎo)體管芯和封裝襯底上形成密封劑，其中所述半導(dǎo)體管芯被安裝到所述封裝襯底上，并且其中所述密封劑包括暴露了所述半導(dǎo)體管芯的頂表面的開口 ； 在所述開口內(nèi)將接口材料應(yīng)用于所述半導(dǎo)體管芯的所述頂表面；以及 放置散熱器的基座部分以接觸所述接口材料，其中所述開口的第一部分和所述密封劑的至少一部分位于所述基座部分的底表面和所述半導(dǎo)體管芯之間。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其中所述密封劑在所述基座部分的所述底表面和所述半導(dǎo)體管芯之間的厚度小于所述密封劑在所述基座部分的所述底表面的周界外和在所述半導(dǎo)體管芯的周界內(nèi)的厚度。
20.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其中所述開口包括從所述開口的周界延伸到所述半導(dǎo)體管芯的頂表面上的多個突出物，其中所述多個突出物中的每一個位于所述散熱器的所述基座部分的所述底表面和所述半導(dǎo)體管芯之間。
【文檔編號】H01L21/56GK104051358SQ201410079547
【公開日】2014年9月17日 申請日期:2014年3月6日 優(yōu)先權(quán)日:2013年3月13日
【發(fā)明者】B·J·卡彭特, L·M·希金斯三世, 袁媛 申請人:飛思卡爾半導(dǎo)體公司