多基准集成式散热器（IHS）解决方案制造技术

描述了帮助冷却半导体封装（诸如多芯片封装（MCP））的方法、系统和装置。一种半导体封装包括衬底上的部件。该部件可以包括一个或多个半导体管芯。该封装还可以包括多基准集成式散热器（IHS）解决方案（也被称为智能IHS解决方案），在这里该智能IHS解决方案包括智能IHS盖。该智能IHS盖包括在智能盖的中心区域中形成的腔。该智能IHS盖可以在部件上，以使得该腔对应于该部件。第一热界面材料层（TIM层1）可以在部件上。单独IHS盖（IHS块）可以在TIM层1上。该IHS块可以被插入腔中。此外，中间热界面材料层（TIM‑1A层）可以在IHS块和腔之间。

Multi reference integrated radiator (IHS) solution

Methods, systems and devices for cooling semiconductor packages (such as MCP) are described. A semiconductor package includes a component on a substrate. The component may include one or more semiconductor dies. The package can also include a multi reference integrated radiator (IHS) solution (also known as an intelligent IHS solution), where the intelligent IHS solution includes an intelligent IHS cover. The smart IHS cover includes a cavity formed in the central area of the smart lid. The intelligent IHS cover can be mounted on the component so that the cavity corresponds to the component. The first thermal interface material layer (TIM layer 1) can be on the component. The separate IHS cover (IHS block) can be on the TIM layer 1. The IHS block can be inserted into the cavity. In addition, the intermediate thermal interface material layer (TIM layer 1A) can be between IHS block and cavity.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】多基准集成式散热器（IHS）解决方案
本文中描述的实施例总体上涉及半导体封装，并且具体地涉及用于冷却半导体封装的方法、系统和装置。
技术介绍
一种类型的半导体封装是多芯片半导体封装或多芯片封装（MCP），其是具有封装到衬底上的多个部件——例如集成电路（IC）、半导体管芯或其他分立部件的电子封装。可以使用三维（3D）封装技术来形成MCP，该三维（3D）封装技术通过以垂直配置堆叠半导体管芯来利用z高度维度以使得结果得到的在x-y维度中的MCP占用空间更小。由3D封装技术创建的封装的示例包括封装上封装（PoP）解决方案、封装中封装（PiP）解决方案、嵌入式晶圆级（eWLB）封装等等。集成式散热器（IHS）解决方案可以用在MCP中从而耗散由MCP的部件产生的不需要的热量。在MCP中堆叠管芯的一个缺点在于MCP中的部件的z高度可能变化，这可能通过增加不需要的热量产生而对MCP的性能能力有负面影响。由于部件高度中的这些变化，典型的集成式散热器（IHS）解决方案不能有效工作。图1A-1B图示这个问题。图1A是包括典型IHS解决方案的典型MCP100的横截面视图。如在图1A中示出的，部件103和104，它们中的每一个都可以包括（一个或多个）半导体管芯，处在衬底101上。在MCP100中，典型IHS解决方案被用于由部件103和104产生的不需要的热量的耗散。该典型IHS解决方案包括典型IHS盖102、部件104上的第一热界面材料层（TIM-1层）105、和部件103上的TIM-1层106。使用密封剂（未被示出）将典型IHS盖102的侧壁区域附接至衬底101，以使得该典型IHS盖102在部件103和104之上。该TIM-1层105和106分别将部件104和103热和/或机械耦合至典型IHS盖102的中心区域。该部件103和104具有彼此变化的z高度，它们被统称为高度变化。具体来说，因为部件104具有比部件103更大的z高度，所以发生这种高度变化。这种高度变化可以包括用于创建部件103和104的制造工艺中固有的自然高度变化。不管用于制造部件103的制造工艺与用于制造部件104的制造工艺相同还是不同，都会发生自然高度变化。影响部件103和104的对高度变化的另一贡献因素可能起因于用来将部件103和104附接至衬底101的附接机制或技术。例如，如果部件103表示经由球栅阵列（BGA）组装（未被示出）安装在衬底101上的管芯，而部件104表示直接附接至衬底101的管芯，则在部件103和部件104的z高度之间会存在一些差异。除了它们的热耗散功能之外，TIM-1层105和TIM-1层106被用来补偿这种高度变化。如在图1A中示出的，TIM-1层106比TIM-1层105更厚以补偿部件高度差。补偿影响部件103和104的高度变化以增加TIM-1层106和105的z高度或接合线厚度（BLT）为代价而发生。然而，TIM-1层106和105的更厚的BLT降低了TIM-1层106和105的冷却能力，这进而导致更高的芯片结温度（Tj）、有限带宽、频率、更大的功率泄漏等等。另外，高度变化由TIM-1层105和106的吸收可以限制被用于形成TIM-1层105和106的TIM-1材料的选择。目前，形式为典型三维IHS解决方案（典型3DIHS解决方案）的架构IHS解决方案可以避免增加TIM-1层的BLT。不过，这种典型3DIHS解决方案不能补救上面结合图1A描述的典型IHS解决方案的缺点。图1B是具有用于耗散由部件123和124产生的热量的典型3DIHS解决方案的典型MCP150的横截面视图。这种典型3DIHS解决方案包括典型IHS盖122、部件123上的TIM-1层126、部件124上的TIM-1层125、TIM-1层126上的铜（Gu）箔127、TIM-1层125上的Cu箔131、Cu箔127上的中间热界面材料层（TIM-1A层）129、和Cu箔131上的TIM-1A层133。在图1B中，Cu箔127和131使用TIM-1A层129和133分别耦合至典型IHS盖122。Cu箔和TIM-1A层的每个相应组合充当针对其相应部件的单独IHS解决方案。该TIM-1层126的BLT基本上等于TIM-1层125的BLT。此外，Cu箔127的z高度基本上等于Cu箔131的z高度。因此，影响部件123和124的高度变化分别被TIM-1A层129和133吸收。如在图1B中示出的，TIM-1A层129的BLT比TIM-1A层133的BLT更大。因此，影响部件123和124的高度变化从TIM-1层126和125分别转移至TIM-1A层129和133。TIM-1A层129和133的BLT中的增加导致它们的冷却能力的降低。因此，典型3DIHS解决方案仅仅将与TIM-1层的BLT相关联的问题转移至TIM-1A层的BLT。此外，Cu箔127和131通常需要在x-y维度上是部件123和124的若干倍。因此，典型3DIHS解决方案是受限的，因为它需要具有大x-y尺寸的阻进区（keep-outzone）来耗散不需要的热量。附图说明在附图的各图中通过示例而不是限制来图示本文中描述的实施例，在附图中相似的参考标记指示类似的特征。此外，在各图中，已经省略了一些常规细节以便不使本文中描述的专利技术的概念模糊。图1A是包括典型集成式散热器（IHS）解决方案的典型MCP的横截面视图。图1B是包括典型三维（3D）IHS解决方案的典型MCP的横截面视图。图2A-2B图示根据至少一个实施例的智能（smart）IHS盖的横截面侧视图。图2C图示根据一个实施例的包括多基准集成式散热器（IHS）解决方案或智能IHS解决方案的半导体封装的横截面侧视图。图2D图示根据另一实施例的包括智能IHS解决方案的半导体封装的横截面侧视图。图2E图示根据至少一个实施例的包括智能IHS解决方案和热沉的半导体封装的横截面侧视图。图3是根据一个实施例的形成智能IHS盖的方法的工艺流程图示。图4是根据一个实施例的形成包括智能IHS解决方案的半导体封装的方法的工艺流程图示。图5A-5G是根据一个实施例的形成包括智能IHS解决方案的半导体封装的方法的横截面侧视图图示。图6A-6G是根据另一实施例的形成包括智能IHS解决方案的半导体封装的方法的横截面侧视图图示。图7是根据另一实施例的形成包括智能IHS解决方案的半导体封装的方法的工艺流程图示。图8是根据一个实施例的利用包括智能IHS解决方案的半导体封装的计算机系统的示意性框图的图示。具体实施方式本文中描述的实施例提供可以帮助改进用于半导体封装（诸如多芯片封装（MCP））的集成式散热器（IHS）解决方案的方法、系统和装置。对于一个方面，实施例将多基准集成式散热器（IHS）解决方案或智能IHS解决方案集成到MCP中以改进由MCP的一个或多个部件产生的不需要的热量的热耗散。对于一个实施例，“多基准集成式散热器解决方案”、“多基准IHS解决方案”、“智能集成式散热器解决方案”、“智能IHS解决方案”以及它们的变体指代包括以下部件中的每一个的架构解决方案：（i）由导热材料形成的智能IHS盖，在这里该智能IHS盖具有在智能IHS盖的中心区域中形成的至少一个腔；（ii）要在半导体封装（例本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种半导体封装，包括：衬底上的部件，该部件包括一个或多个半导体管芯；以及智能集成式散热器（IHS）解决方案，该智能IHS解决方案包括：智能IHS盖，该智能IHS盖包括在智能盖的中心区域中形成的腔，该智能IHS盖处于该部件上，并且该腔对应于该部件。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.12.23 US 14/7578451.一种半导体封装，包括：衬底上的部件，该部件包括一个或多个半导体管芯；以及智能集成式散热器（IHS）解决方案，该智能IHS解决方案包括：智能IHS盖，该智能IHS盖包括在智能盖的中心区域中形成的腔，该智能IHS盖处于该部件上，并且该腔对应于该部件。2.根据权利要求1所述的封装，其中该智能集成式散热器（IHS）解决方案进一步包括：在该部件上的TIM-1层上的单独IHS盖（IHS块），其中该IHS块在该腔和该部件之间。3.根据权利要求2所述的封装，其中该腔的侧壁包围该IHS块的侧壁以使得该IHS块的至少一部分被插入该腔中。4.根据权利要求2所述的封装，其中该智能集成式散热器（IHS）解决方案进一步包括：在该IHS块和该腔之间的中间级热界面材料（TIM-1A）层。5.根据权利要求4所述的封装，其中在将该IHS块插入该腔中之前在该智能IHS盖的腔中形成该TIM-1A层。6.根据权利要求4所述的封装，其中在将该IHS块插入该腔中之前之前该TIM-1A层在该IHS块上。7.根据权利要求4所述的封装，其中该TIM-1A层包括聚合热界面材料（PTIM）、环氧树脂、液相烧结（LPS）膏、或焊膏中的至少一个。8.根据权利要求2所述的封装，其中该智能IHS盖热耦合且机械耦合至该IHS块。9.根据权利要求1所述的封装，其中利用密封剂将该智能IHS盖的至少一个侧壁区域机械耦合至衬底。10.根据权利要求1所述的封装，进一步包括：在该智能IHS盖上的热沉，该热沉被耦合至该智能IHS盖；以及在该智能IHS盖上的第二热界面材料（TIM-2）层，该TIM-2层处于该热沉和该智能IHS盖之间。11.一种形成多芯片封装的方法，包括：在衬底上的半导体管芯上沉积第一热界面材料（TIM-1）层；将单独的集成式散热器盖（IHS块）转移到管芯上，其中将该IHS块转移到管芯上包括：当该IHS块在该TIM-1层上时向该IHS块施加力以帮助促使该TIM-1层具有预定接合线厚度（BLT）；以及将智能集成式散热器盖（智能IHS盖）热耦合至IHS块，其中该智能IHS盖具有腔，并且其中该腔对应于管芯。12.根据权利要求11所述的方法，进一步包括：将该IHS块插入该智能IHS盖的腔...

【专利技术属性】
技术研发人员：A乔德胡里，J比蒂，P乔德哈里，
申请(专利权)人：英特尔公司，
类型：发明
国别省市：美国,US