整合热电组件与芯片的封装体制造技术

本发明专利技术公开一种整合热电组件与芯片的封装体，包括一芯片具有贯穿其中的电性导孔，一导电组件设置于该芯片的一侧上与该对电性导孔电性接触，一热电组件设置于该芯片的另一侧上，且对应于该导电组件，一载板设置于该热电组件上。该载板具有一布线，经该热电组件、该对电性导孔及该导电组件形成一热电流通路，将该芯片所产生的热泵离。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种整合热电组件与芯片的封装体，特别是涉及一种整合主动式热电 组件与三维堆叠式芯片组的封装装置。
技术介绍
电子组件封装制作工艺未来的趋势将朝向高功率、高密度、低成本、与高精密度制 作工艺发展。例如，三维堆叠式集成电路(3D stacked IC)芯片的技术最关键的挑战之一 就是热的问题。在三维堆叠式芯片内，形成局部高温区域与热点(hot spot)，造成温度与 应力集中现象，并衍生热应力问题，进而影响其产品可靠度，成为三维堆叠式芯片技术的瓶 颈。根据许多
技术介绍
的研究显示，芯片内部热点问题会造成IC的散热组件散热需 求大幅提升，使得散热组件的热阻值需要更为降低，造成严重的散热问题。尤其是，在三维 堆叠式芯片中，由于芯片堆叠时发热密度累积，所以单位面积所产生的热量也加大，造成更 为严重的散热问题。因此，如何在三维堆叠式芯片内细微的尺度中将芯片产生的热迅速导 出是很重要的议题。
技术实现思路
为达到上述目的，本专利技术提供一种整合热电组件与芯片的封装体，包括一芯片具 有贯穿其中的一对电性导孔；一导电组件设置于该芯片的一侧上与该对电性导孔电性接 触；一热电组件设置于该芯片的另一侧上，且对应于该导电组件；以及一载板设置于该热 电组件上，其中该载板具有一布线，经该热电组件、该对电性导孔及该导电组件形成一热电 流通路，将该芯片所产生的热泵离。本专利技术另提供一种整合热电组件与芯片的封装体，包括一基板具有一导电组件 设置于基板上；一多层芯片的堆叠体于设置该基板上且该与导电组件电连接，该多层芯片 的堆叠体包括多层芯片堆叠，各芯片具有贯穿其中的电性导孔，并通过导电凸块连接相邻 芯片的电性导孔；一热电组件设置于该多层芯片的堆叠体上，对应且电连接该电性导孔； 以及一热端基板设置于该热电组件上。本专利技术又提供一种整合热电组件与芯片的封装体，包括一基板；一多层芯片的 堆叠体于设置该基板之上，该多层芯片的堆叠体包括多层芯片堆叠，各芯片具有贯穿其中 的电性导孔，并通过导电凸块连接相邻芯片的电性导孔；一热电组件设置于该多层芯片的 堆叠体与该基板之间，对应且电连接该电性导孔；以及一导电层设置于该多层芯片的堆叠 体的另一侧上，连接两电性导孔，并经导电凸块形成一热电流通路。 本专利技术再提供一种整合热电组件与芯片的封装体，包括一基板；一多层芯片的 堆叠体于设置该基板之上，该多层芯片的堆叠体包括多层芯片堆叠，各芯片具有贯穿其中 的电性导孔，并通过导电凸块连接相邻芯片的电性导孔；一热电组件包括多个第一型热电 构件和多个第二型热电构件，分别设置于该多层芯片的堆叠体的上、下侧，对应且电连接该电性导孔；以及一热端基板设置于该多层芯片的堆叠体之上；其中上述多个第一型热电构件位于该热端基板和该多层芯片的堆叠体之间，并由一导电层连接，以及其中上述多个第 二型热电构件位于该基板和该多层芯片的堆叠体之间，并由一导电层连接。为使本专利技术能更明显易懂，下文特举实施例，并配合所附附图，作详细说明如下附图说明图IA和图IB是显示根据本专利技术的一实施例的整合热电组件与芯片的封装体的剖 面示意图；以及图2至图9显示根据本专利技术各实施例的整合热电组件与芯片的封装体200a-200g 的剖面示意图。主要组件符号说明IOOaUOOb 整合热电组件与芯片的封装体；110 芯片；115 电性导孔；120 导电组件；125a、125b 导电凸块；127 导电层；130 热电组件；130a 第一型热电构件；130b 第二型热电构件；140 载板；145a、145b 布线；200a-200h 整合热电组件与芯片的封装体；210 多层芯片的堆叠体；212 半导体板；214 电性导孔；216 导电凸块；218 导电凸块；220 热电组件；222 第一型热电构件； 224 第二型热电构件；226 导电层；228 导热板；230 热端基板；232 凹穴；240 基板；242 导电层；244 贯通导孔；246 焊接点；330 热端基板；320 额外的热电组件；322 第一型热电构件；324 第二型热电构件；326 导电层；328 导电层；342 导电层；420 热电组件；422 第一型热电构件；424 第二型热电构件；426、428 导电层。具体实施例方式以下以各实施例详细说明并伴随着附图说明的范例，做为本专利技术的参考依据。在 附图或说明书描述中，相似或相同的部分皆使用相同的图号。且在附图中，实施例的形状或 是厚度可扩大，并以简化或是方便标示。再者，附图中各组件的部分将以分别描述说明之， 值得注意的是，图中未绘示或描述的组件，为所属
中具有通常知识者所知的形式， 另外，特定的实施例仅为揭示本专利技术使用的特定方式，其并非用以限定本专利技术。根据本专利技术的主要特征及样态，在一实施例中，提供一种整合主动式散热结构与 三维堆叠式芯片的封装结构，可通过贯穿芯片的导通孔及与各芯片之间的微凸块结构作为 热电组件的冷端电极，在操作时，将芯片内部或局部所产生的热通过热电组件将热泵离芯 片堆叠。在另一实施例中，所述热电组件在操作状态下会形成冷端与热端，通过与热电接脚 联接的“电性导孔”、“微凸块结构”以及“导电组件”形成冷端回路。图IA和图IB是显示根据本专利技术的一实施例的整合热电组件与芯片的封装体的 剖面示意图。请参阅图1A，一整合热电组件与芯片的封装体100a，包括一芯片110，例如形 成集成电路组件的硅晶片，具有贯穿其中的一或多个电性导孔115，例如贯穿芯片的导通孔 (trough silicon via，简称TSV)。一导电组件120包括一对导电凸块125a、125b分别对应 且电连接该电性导孔115。在一实施例中，该对导电凸块125a、125b是由一导电层127连接 设置于该芯片110的一侧上与电性导孔115电性接触。一热电组件130包括一第一型热电 构件130a和一第二型热电构件130b设置于该芯片110的另一侧上，且对应于该导电组件 120。在一实施例中，该第一和第二型热电构件130a、130b (例如分别为N-型半导体组件和 P-型半导体组件，或二者互换)分别地对应且电连接电性导孔115。一载板140例如一印 刷电路板设置于热电组件130上，该载板140上具 有布线145a、145b，经该热电组件130、该 对电性导孔115及该导电组件120形成一热电流通路(沿箭头标示方向所示)，将该芯片所 产生的热泵离。应了解的是，在操作时载板140做为热端基板，应具有高导热但电性绝缘的 特性。图2至图9显示根据本专利技术各实施例的整合热电组件与芯片的封装体200a-200h 的剖面示意图。在一些实施例中，利用贯穿芯片的导通孔和各芯片间的微凸块构成电连接 结构，相互间以串联或并联的形式配置，以做为热电组件的冷端电极，并将此冷端电极延展至芯片内部降低堆叠芯片的高温或将堆叠芯片内发热不均勻所造成的热点(hot spot)消 除，如图2至图8所示。在其它实施例中，利用贯穿芯片的导通孔和各芯片间的微凸块构成 电连接结构，将芯片所产生的热由垂直方向直接泵出到下方封装基板或上方散热片，如图2 至图8。在其它实施例中，可以视三维堆叠式芯片的堆叠数、发热量考量等实际应用需求，将 热电组件弹性设计成单一晶片(one waf本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种整合热电组件与芯片的封装体，包括：芯片，具有贯穿其中的一对电性导孔；导电组件，设置于该芯片的一侧上，且与该对电性导孔电性接触；热电组件，设置于该芯片的另一侧上，且对应于该导电组件；以及载板，设置于该热电组件上，其中该载板具有一布线，经该热电组件、该对电性导孔及该导电组件形成一热电流通路，将该芯片所产生的热泵离。

【技术特征摘要】
1.一种整合热电组件与芯片的封装体，包括芯片，具有贯穿其中的一对电性导孔；导电组件，设置于该芯片的一侧上，且与该对电性导孔电性接触；热电组件，设置于该芯片的另一侧上，且对应于该导电组件；以及载板，设置于该热电组件上，其中该载板具有一布线，经该热电组件、该对电性导孔及 该导电组件形成一热电流通路，将该芯片所产生的热泵离。2.如权利要求1所述的整合热电组件与芯片的封装体，其中该热电组件包括第一型热 电构件和第二型热电构件，分别对应且电连接该电性导孔。3.如权利要求1所述的整合热电组件与芯片的封装体，其中该导电组件包括一对导电 凸块分别对应且电连接该电性导孔，该对导电凸块是由导电层连接。4.如权利要求1所述的整合热电组件与芯片的封装体，其中该芯片为多层芯片的堆叠体。5.如权利要求1所述的整合热电组件与芯片的封装体，其中该多层芯片的堆叠体的各 芯片具有贯穿其中的电性导孔，并通过导电凸块连接相邻芯片的电性导孔。6.如权利要求1所述的整合热电组件与芯片的封装体，其中该载板为一印刷电路板。7.一种整合热电组件与芯片的封装体，包括基板，具有导电组件，设置于该基板上；多层芯片的堆叠体，设置于该基板上且该与导电组件电连接，该多层芯片的堆叠体包 括多层芯片堆叠，各芯片具有贯穿其中的电性导孔，并通过导电凸块连接相邻芯片的电性 导孔；热电组件，设置于该多层芯片的堆叠体上，对应且电连接该电性导孔；以及热端基板，设置于该热电组件上。8.如权利要求7所述的整合热电组件与芯片的封装体，其中该热电组件包括第一型热 电构件和第二型热电构件，分别对应且电连接该电性导孔。9.如权利要求7所述的整合热电组件与芯片的封装体，其中该导电组件包括一对导电 凸块，分别对应且电连接该电性导孔，该对导电凸块是由一导电层连接。10.如权利要求7所述的整合热电组件与芯片的封装体，其中该基板为印刷电路板。11.如权利要求7所述的整合热电组件与芯片的封装体，其中该热端基板为高导热但 电性绝缘的材料。12.如权利要求7所述的整合热电组件与芯片的封装体，其中该热端基板包括硅、 A1203、或 A1N。13.如权利要求7所述的整合热电组件与芯片的封装体...

【专利技术属性】
技术研发人员：余致广，刘君恺，谭瑞敏，
申请(专利权)人：财团法人工业技术研究院，
类型：发明
国别省市：71[中国|台湾]