有直接接触散热片的微电子封装及其制造方法技术

描述了制造具有直接接触散热片的微电子封装的方法、根据该方法形成的封装、根据该方法形成的管芯-散热片组合和结合了该封装的系统。该方法包括微电子管芯的背侧，以形成直接接触并固定于管芯的背侧的散热片主体，由此获得管芯-散热片组合。该封装包括管芯-散热片组合及与管芯接合的基板。

【技术实现步骤摘要】
有直接接触散热片的微电子封装及其制造方法本申请是国际申请日为2006年9月26日、国际申请号为PCT/US2006/037520的于2008年3月24日进入中国国家阶段(申请号为200680035208.0)的题为“有直接接触散热片的微电子封装及其制造方法”的专利申请的分案申请。
本专利技术的实施例一般涉及封装微电子管芯以制造集成电路，具体地涉及封装微电子管芯，以获得更大的热耗散。
技术介绍
处理器和计算机相关组件随着它们性能的增强变得更加强大，导致从这些组件里耗散出的热量也增加。类似的，这些组件的封装和管芯的尺寸在减少或保持不变，这增加了这些组件的给定单位表面面积散发出来的热量。此外，随着计算机相关设备变得更加强大，更多的芯片被安装在印刷电路板上，且越来越多的组件被放置在尺寸减小的设备或机箱内部，导致更多的热产生在更小体积的空间内。升高的温度能潜在地损坏设备的组件，或减少个别组件和设备的寿命。而且，一些组件对由在测试、封装和使用过程中出现的应力和应变引起的损伤更敏感。一种将微电子管芯接合到散热片上的现有技术方法包括将一个或更多减薄过的管芯放置到平坦的散热片上，并使用接合工艺使管芯固定在散热片上的封装技术，在固定时使用的接合工艺涉及诸如焊料或聚合材料之类的粘合材料，或可选择使用诸如由金(Au)和硅(Si)互扩散形成的直接冶金接合。然而当如上所述建立冶金接合时，这一现有技术工艺需要对管芯/散热片部件进行加热以形成接合。然而，不利地是形成如上所述的接合的热会使温度为约150℃到约300℃，而且会导致在接合工艺的降温阶段在包括管芯和散热片以及/或它们中间的粘合材料(或热界面材料，以下称作“TIM”)中产生多余的应力和裂缝。另外，管芯上多余的应力对管芯上电路组件的性能有消极影响。而且，当用金作为将管芯接合到散热片上的焊料的一部分时，封装的成本不利地增加了。此外，由于现有技术涉及到使用TIM来建立管芯到散热片的接合，TIM的热阻会不利地且消极地影响管芯的电路组件的性能。现有技术没能提供可靠的、简单的和有成本效益的、能生产表现出改良的热耗散特性的微电子管芯的技术。附图简述在附图的各图中，本专利技术的各实施例作为例子而非限制示出，附图中相同的附图标记表示相似的元件，附图中：图1是根据实施例在封装中使用的微电子管芯的示意图表示。图2、3A和3B是根据一个实施例图1的管芯接合到双面基板上的示意图表示。图4是根据一个实施例在图3A的基板的焊区侧和基板上接合的表面安装组件的有源表面之间提供的密封的示意图表示。图5是根据一个实施例提供的保护掩模以在金属化过程中保护基板和表面安装组件的示意图表示。图6A和6B是示出根据一个实施例的金属化工艺的示意图表示。图7是根据一个实施例形成的微电子封装的示意图表示。图8是根据实施例在封装中使用的微电子管芯的示意图表示。图9A和9B是示出根据一种可选的实施例的金属化工艺的示意图表示。图10是根据一种可选的实施例形成的微电子封装的示意图表示。图11是示出次级散热片已附连到图7的封装的散热片主体上的示意图表示。图12是散热片主体的一种可选的实施例的示意图表示。图13A至图13C是示出根据又一个实施例的金属化工艺的示意图表示。图14是根据一个实施例包括了封装的系统的示意图表示。具体实施方式这里将描述制造有直接接触散热片的微电子封装的方法、根据该方法形成的封装、根据该方法形成的管芯-散热片组合和结合了该封装的系统。这里将使用本领域的技术人员通常使用的术语来描述用作说明性实施例的各个方面，以向其他本领域的技术人员传递其工作的实质。然而，那些本领域的技术人员将清楚可仅利用所述各方面中的一些来实施本专利技术。为解释的目的，列出了特定的数字、材料和设置，来提供对说明性实施例的透彻理解。然而，那些本领域的技术人员将清楚本专利技术可以不采用这些特定的细节而进行实践。在其他实例中，省略或简化了众所周知的特征，以免混淆这些说明性实施例。短语“一个实施例”被重复使用。这个短语虽然会但是通常不指同一个实施例。术语“包括”、“有”和“包含”是同义的，除非上下文暗示别的意思。现在参考图1作为例子，本专利技术的实施例包括提供诸如图1所示的管芯110之类的微电子管芯。如图所示，管芯110具有有源表面114和背侧112，且包括在有源表面上用来对基板进行电和机械接合的电触点(未示出)，像本领域的技术人员能认识到的一样。根据实施例可选择地，该管芯可以是减薄过的诸如图1中所示的管芯110之类的管芯。换言之，可选地，管芯的厚度可以通过本领域里众所周知的诸如等离子体刻蚀、化学刻蚀、研磨或抛光等多种技术的一种或几种减少到例如约100μm或更少。提供减薄过的管芯的好处包括：管芯与散热片的组合体的热阻的减小和由此引起的来自管芯的热散发的改善；管芯对于散热片的膨胀与收缩的柔量的改善以及随之而来的在焊接点中与管芯里的应力引起的失效的减少。例如像图2、3A和3B中里看到的一样，本专利技术的一个实施例包括将管芯接合到微电子基板上。“接合”，在本专利技术的上下文中的意思是管芯的活性有源表面层上的电接触点和基板的管芯侧上的焊区两者皆有之间的机械的和电气的连接。如本领域的技术人员能认识到的一样，接合可以包括众所周知的倒装焊封装工艺的任一种。因此，如图2中的例子所建议的一样，接合可以包括：使用焊料沉积对基板上的焊区的选择性覆盖，管芯的有源表面上的电触点与基板焊区的电触点的对准，对管芯的有源表面上的接触点与基板管芯面的诸如回流焊接之类的焊接以固化焊料沉积层以形成固化的焊接点，以及对于固化焊接点可选的密封和底充胶。因此，图2表示出管芯110已通过固化焊接点120连接到微电子基板118的管芯侧116。可选择地，如这些附图里所示的一样，根据一个实施例，微电子基板是双面的基板，且在其管芯侧的相对侧上包含诸如电容器的表面安装组件。因此，所示的基板118是双面的且在对与其管芯侧116相对的焊区侧124上包括表面安装组件122。下一步参考图3A和3B为例，如上所述，如本领域的技术人员能认识到的一样，提供诸如密封126之类的密封和/或提供诸如底充胶125(图3B)之类的底充胶来填充管芯和基板之间的诸如图2中所示的缝隙128之类的缝隙。众所周知，密封和/或底充胶主要用作补偿基板和管芯之间的热膨胀系数(CTE)的差别。如图3A和3B所示，诸如密封126之类的密封可与管芯110的背侧112平齐。如本领域的技术人员能认识到的一样，有很多种办法来提供密封。根据一种公知方法，如图3a所示，有着将要提供的密封的形状的模具(未示出)被放置在管芯和基板周围，使得其模具腔环绕在缝隙周围，且用以液体形态流进模具腔然后在模具里固化的模塑密封材料充满模具内的缝隙以得到密封126。可选地，如图3B所示，在诸如缝隙128的缝隙里使用分配装置提供毛细底充胶125。其后如上所述可以在管芯和基板周围放置模具，然后模塑密封材料流进模具腔且在腔内固化以得到密封。模塑材料的例子(即，密封材料)可包括美国乔治亚AlpharettaCooksonElectronics公司制造的PLASKONMUF-2A。仍然是可选地，管芯背侧应该会留有任一种模塑材料，可根据例如像化学机械抛光或研磨之类的任何一种公知方法对管芯背侧进行平坦化以使得密封本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种微电子封装的制造方法，包括：提供有有源表面和背侧的管芯；在所述管芯的有源表面处将所述管芯接合到基板的管芯侧；在所述基板上形成密封材料，所述密封材料环绕在所述管芯周围且与所述管芯的背侧基本平齐；以及对所述管芯的背侧和所述密封材料进行金属化，以形成直接接触所述管芯的背侧的散热片，其中形成所述散热片包括：在所述管芯的背侧和所述密封材料上形成导电种子层；以及在所述管芯的背侧和所述密封材料上的所述种子层之上电镀沉积铜层。

【技术特征摘要】
2005.09.30 US 11/242,1761.一种微电子封装的制造方法，包括：提供有有源表面和背侧的管芯；在所述管芯的有源表面处将所述管芯接合到基板的管芯侧；在所述基板上形成密封材料，所述密封材料环绕在所述管芯周围且与所述管芯的背侧平齐；以及对所述管芯的背侧和所述密封材料进行金属化，以形成直接接触所述管芯的背侧的散热片，其中形成所述散热片包括：在所述管芯的背侧和所述密封材料上形成导电种子层；以及在所述管芯的背侧和所述密封材料上的所述导电种子层之上电镀沉积铜层。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，形成所述导电种子层包括无电镀所述种子层或溅射所述导电种子层中的一种方法。3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，电镀沉积所述铜层发生在室温。4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括在所述基板的焊区侧上形成保护掩模以在金属化过程中保护所述基板的焊区侧。5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括在对所述管芯的背侧和所述密封材料进行金属化之前使所述管芯的背侧和所述密封材料平坦化。6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述散热片的厚度大于0.3mm。7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括在所述散热片上形成热界面材料并且形成与所述热界面材料和所述基板接触的一体化散热片。8.一种微电子封装的制造方法，包括：提供其上形成有多个未切割管芯的半导体晶片，每个未切割管芯具有有源表面和背侧表面；对所述多个未切割管芯的背侧进行金属化，以形成直接接触所述多个未切割管芯中的每一个的背侧的散热片主体；将所述晶片切割成多个单独的管芯－散热片混...

【专利技术属性】
技术研发人员：C·胡，D·陆，G·范登托普，S·拉玛纳杉，R·巴斯卡兰，V·杜宾，
申请(专利权)人：英特尔公司，
类型：发明
国别省市：美国;US