双材料高K热密封剂系统技术方案

一些实施例涉及电子封装。电子封装包括第一管芯和堆叠到第一管芯上的第二管芯。第一密封剂位于第一管芯和第二管芯之间。第一密封剂包括覆盖第一管芯与第二管芯之间的第一体积的第一材料。第二密封剂位于第一管芯与第二管芯之间。第二密封剂包括覆盖第一管芯与第二管芯之间的第二体积的第二材料。所述第一材料具有比第二材料更高的导热率，并且与第一材料相比较，第二材料更有效地促进第一管芯与第二管芯之间的电连接。

Double material high K thermal sealant system

Some embodiments involve electronic packaging. The electronic package includes the first core and the second core that is stacked to the core of the first tube. The first sealant is located between the first core and the second tube core. The first sealant includes a first material covering the first volume between the first tube core and the second tube core. The second sealant is located between the first core and the second tube core. The second sealant consists of a second material covering the second volume between the first core and the second tube core. The first material has higher thermal conductivity than the second material, and compared with the first material, the second material can effectively promote the electric connection between the first core and the second core.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】双材料高K热密封剂系统
本文所述的实施例总体上涉及电子封装和使用双材料高导热率密封剂系统将第一管芯连接到第二管芯以形成电子封装的方法。
技术介绍
最小化晶体管尺寸以便跟上摩尔定律持续地需要减小的第一级互连(FLI)间距和凸起尺寸。另外，使用高级电介质常常导致在硅中利用低k且极低导热率的材料。这些因素的组合导致对组装期间的应力和热机械应力的较高敏感度。因此，随着每个新技术进步，用于减小热机械应力的解决方案变得明显更重要。将芯片(CPU、存储器、图形)一个堆叠在另一个上产生了针对提高的电性能(例如，在不同的产品区段中使用的较高带宽和/或较低时延)的较短互连线。然而，芯片堆叠导致增加的热阻，从而使相对于未堆叠的芯片从CPU除去热量变得更难。常规堆叠式电子设备的分析指示密封剂层的热阻是在从堆叠式封装传递热量时的关键限制因素。当前封装架构使用一般包括二氧化硅填料的芯片间密封剂材料。这些一般密封剂范围的复合导热性通常限制包括密封剂制备的电子设备从堆叠式电子设备传递热量的能力。附图说明图1示出了一些一般导热填料相对于熔融的二氧化硅的热特性。图2示出了可以适合于实现例如堆叠式电子封装的足够的热耗散的窗。图3示出了示例性电子封装的顶视图。图4示出了就在第一管芯和第二管芯压缩在一起之前的示例性电子封装的侧视图。图5示出了示例性电子封装的底视图，其中第一管芯被去除以暴露第二管芯的下表面。图6示出了另一个示例性电子封装的顶视图，其中第二管芯被去除以暴露第二管芯的上表面。图7示出了另一个示例性电子封装的顶视图。图8是示出制造示例性电子封装的示例性方法的流程图。图9是示出制造示例性电子封装的另一个示例性方法的流程图。图10是并入至少一个电子封装和/或本文所述的方法的电子设备的方框图。具体实施方式下面的描述和附图充分示出了特定的实施例以使本领域中的技术人员能够实践它们。其它实施例可以并入结构、逻辑、电气、过程和其它变化。一些实施例的部分和特征可以包括在其它实施例的那些部分和特征中或代替其它实施例的那些部分和特征。在权利要求中阐述的实施例包含那些权利要求的所有可用的等效形式。如本申请中使用的取向术语(例如“水平”)相对于与晶片或衬底的常规平面或表面平行的平面来定义，而不考虑晶片或衬底的取向。术语“竖直”指代垂直于如上面所定义的水平的方向。介词(例如“在……上”、“侧”(如“侧壁”中的)、“较高”、“较低”、“在……之上”和“在……之下”相对于在晶片或衬底的顶表面上的常规平面或表面来定义，而不考虑晶片或衬底的取向。本文所述的电子封装和方法可以部分地利用包括大颗粒尺寸和高体积分数的填料来制备具有较高体热的复合物。虽然设计特别是高导热率的材料可能在技术上是可行的，但较高的导热率将伴随在使用有利于难得多的管芯附接过程的材料时消极的折衷而发生。作为示例，最大化填料体积分数并最大化平均颗粒尺寸有利于较高的导热率，但这增加了填料包封风险并且可能完全干扰接头形成。本文所述的电子封装和方法可以使用两种密封剂材料来(ⅰ)将逻辑管芯接合到存储器管芯(和/或将存储器接合到存储器管芯和/或将逻辑管芯接合到逻辑管芯)；以及(ⅱ)耗散从底部逻辑管芯到顶部存储器的热量以实现在较高功率的堆叠式封装中的较高热耗散。使用双密封剂材料来提高堆叠式芯片中的热耗散可能适合于与各种不同的电子封装架构一起使用。本文所述的电子封装和方法的基本原理在于使用两种材料(而不是一种)来制造芯片间接头并实现各种电子封装架构中的较大热耗散。作为示例，材料1可以形成接头并密封接头，并且材料2可以耗散从底部管芯到顶部管芯的热量。本文所述的电子封装和方法中的双材料填料系统使接合要求与导热要求区分开，使得每个功能可以由双材料填料系统实现而不牺牲性能。接头形成可以由任何导热芯片间密封剂的填料加载来限制。本文所述的电子封装和方法可以通过使用非接头区域中的高填料加载(即，以促进导热率)和接头区域中的低填料加载(即，以促进堆叠式管芯之间的电连接的形成)来扩展较低成本和较低导热填料的使用。高填料加载和较大的填料尺寸有利于较高的导热率，但可能引起填料包封并可能干扰芯片间隙塌陷。因此，单密封剂材料一般不能够平衡对高导热率的需要与接合过程所需的特性。本文所述的示例性电子封装和方法可以不混淆对芯片附接和高导热率的双重要求。在一些形式中，本文所述的电子封装和方法可以扩展到外围阵列，其中一种材料密封外围阵列，而另一较高导热材料填充封装的内部。作为示例，两种不同的材料可以在附接过程之前和之后分配，包括(ⅰ)包含导热填料的NCP、CUF、MUF；(ⅱ)至少两个管芯，其中管芯之一包括穿硅过孔(TSV)；以及(ⅲ)具有凸起的局部化区域的堆叠的一层或更多层(例如少于30％的凸起区域)，其可以或可以不基于第一管芯(例如逻辑管芯)与第二管芯(例如存储器、图形等)之间的交叠区域来布线。因此，填料的材料1的材料覆盖区域可以高达交叠区域的45％。另外，填料的材料2可以是包括导热填料以实现所需热耗散的高导热密封剂。在一些形式中，导热填料拥有比熔融的二氧化硅的导热率更大的导热率。图1示出了一些一般导热填料10相对于熔融的二氧化硅的热特性。应注意，用于材料1和材料2的导热填料的类型可以符合堆叠式电子封装的热要求。图2示出了Bruggeman等式的曲线20，并为具有0.23W/m*K的导热率的环氧树脂的相应填料传导率和树脂传导率提供所估计的复合导热率。图2中的方框区域示出了窗21，其将适合于实现针对示例性堆叠式电子封装的15W的热耗散。由于材料2的制备不被接头形成的约束限制，所以高填料加载可以用于扩展较低成本和较低导热填料的使用。在一些形式中，互连阵列可以由材料1密封。互连将耗散热量，并且因此较高导热材料是不需要的。材料1应该可以被定义为不同于材料2的任何芯片间材料，如由一个或更多个下面的特性表明的：填料类型、填料颗粒尺寸、填料颗粒尺寸分布和填料加载。另外，材料1和材料2可以包括相似或不相似的树脂结构，以便便于每种材料的处理。图3示出了示例性电子封装30的顶视图。电子封装30包括第一管芯31和堆叠到第一管芯31上的第二管芯32。第一密封剂33位于第一管芯31与第二管芯32之间。第一密封剂33包括覆盖第一管芯31与第二管芯32之间的第一体积的第一材料。第二密封剂34位于第一管芯31与第二管芯32之间。第二密封剂34包括覆盖第一管芯31与第二管芯32之间的第二体积的第二材料。第一材料具有比第二材料高的导热率，并且与第一材料相比较，第二材料更有效地促进第一管芯31与第二管芯32之间的电连接。在图3中所示的示例性形式中，第二密封剂34包围第一密封剂33。设想其它形式，其中第二密封剂34不包围第一密封剂33或只部分地包围第一密封剂33。尽管未在图3中示出，第一密封剂33可以覆盖至少一个额外的体积(在图3中只示出一个体积)。第一密封剂33的附接体积的数量将部分地取决于电子封装30的总体配置(连同其它因素)。另外，第二密封剂34可以包围(ⅰ)第一密封剂33的每个额外体积；部分地包围第一密封剂33的每个额外体积中的一些(或全部)；和/或不包围第一密封剂33的每个额外体积中的一些(或全部)。电子封装30中的第一填料33和第二填料34的类型将部分地取决本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电子封装，包括：第一管芯；第二管芯，其堆叠到所述第一管芯上；以及第一密封剂，其位于所述第一管芯与所述第二管芯之间，所述第一密封剂包括覆盖所述第一管芯与所述第二管芯之间的第一体积的第一材料；以及第二密封剂，其位于所述第一管芯与所述第二管芯之间，所述第二密封剂包括覆盖所述第一管芯与所述第二管芯之间的第二体积的第二材料，其中，所述第一材料具有比所述第二材料高的导热率，并且与所述第一材料相比较，所述第二材料更有效地促进所述第一管芯与所述第二管芯之间的电连接。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种电子封装，包括：第一管芯；第二管芯，其堆叠到所述第一管芯上；以及第一密封剂，其位于所述第一管芯与所述第二管芯之间，所述第一密封剂包括覆盖所述第一管芯与所述第二管芯之间的第一体积的第一材料；以及第二密封剂，其位于所述第一管芯与所述第二管芯之间，所述第二密封剂包括覆盖所述第一管芯与所述第二管芯之间的第二体积的第二材料，其中，所述第一材料具有比所述第二材料高的导热率，并且与所述第一材料相比较，所述第二材料更有效地促进所述第一管芯与所述第二管芯之间的电连接。2.根据权利要求1所述的电子封装，其中，所述第二密封剂包围所述第一密封剂。3.根据权利要求1所述的电子封装，其中，所述第一管芯和所述第二管芯通过互连而电气地连接。4.根据权利要求3所述的电子封装，其中，所述第二密封剂包围所述互连。5.根据权利要求3所述的电子封装，其中，所述互连围绕所述第一管芯和所述第二管芯中的一个的外围的至少一部分延伸。6.根据权利要求1所述的电子封装，其中，所述第一材料中的第一填料与所述第二材料中的第二填料相比被更密集地充填。7.根据权利要求6所述的电子封装，其中，所述第一材料和所述第二材料包括相同的树脂。8.根据权利要求1所述的电子封装，其中，所述第一密封剂覆盖至少一个额外的体积。9.根据权利要求8所述的电子封装，其中，所述第二密封剂包围所述第一密封剂的每个体积。10.根据权利要求1所述的电子封装，其中，所述第一管芯具有与所述第二管芯不同的尺寸。11.根据权利要求1所述的电子封装，进一步包括位于所述第一管芯与所述第二管芯之间的第三密封剂，所述第三密封剂包括覆盖所述第一管芯与所述第二管芯之间的第三体积的第三材料，其中，所述第三材料具有与所述第一材料和所述第二材料不同的导热率，并且所述第三材料与所述第一材料和所述第二材料相比不同地促进所述第一管芯与所述第二管芯之间的电连接。12.根据权利要求11所述的电子封装，其中，所述第三材料与所述第一材料和所述第二...

【专利技术属性】
技术研发人员：V·麦克马汉，S·纳加拉坚，E·博左尔格格拉叶利，A·马利克，KH·楚，L·王，N·阿南坦克里希南，C·J·魏因曼，A·埃坦，
申请(专利权)人：英特尔公司，
类型：发明
国别省市：美国,US