半导体封装结构制造技术

本发明专利技术提供一种半导体封装结构，其包含封装衬底、半导体裸片、蒸汽腔和热消散设备。所述封装衬底具有第一表面和与所述第一表面相对的第二表面。所述半导体裸片电连接到所述封装衬底的所述第一表面。所述蒸汽腔热连接到所述半导体裸片的第一表面。所述蒸汽腔界定用于容纳第一工作液体的封闭室。所述热消散设备热连接到所述蒸汽腔。所述热消散设备界定用于容纳第二工作液体的大体封闭空间。

Semiconductor package structure

【技术实现步骤摘要】
半导体封装结构相关申请的交叉引用本申请要求2018年9月14日申请的第62/731,712号美国临时申请及2019年9月10日递交的第16/566,495号美国非临时申请的权益和优先权，所述申请的内容以全文引用的方式并入本文中。
本公开涉及半导体封装结构，且涉及包含蒸汽腔(vaporchamber)的半导体封装结构。
技术介绍
半导体封装结构的规范可包含高速数据传输容量、高数据容量和小占用面积。散热也是此类半导体封装结构的一个问题。在操作期间，高速数据传输可导致产生大量热量并且可使半导体封装结构的温度升高。归因于半导体封装结构的小尺寸，可能难以消散所述热量。如果热量无法有效地消散，那么可降低半导体封装结构的性能，或半导体封装结构可能损坏或呈现为无法操作。
技术实现思路
在一些实施例中，一种半导体封装结构包含封装衬底、半导体裸片、蒸汽腔和热消散设备(heatdissipatingdevice)。所述封装衬底具有第一表面和与所述第一表面相对的第二表面。所述半导体裸片电连接到所述封装衬底的所述第一表面。所述蒸汽腔热连接到所述半导体裸片的第一表面。所述蒸汽腔界定用于容纳第一工作液体的封闭室。所述热消散设备热连接到所述蒸汽腔。所述热消散设备界定用于容纳第二工作液体的大体封闭空间。在一些实施例中，一种半导体封装结构包含封装衬底、半导体裸片、蒸汽腔和热消散设备。所述半导体裸片电连接到所述封装衬底。所述蒸汽腔热连接到所述半导体裸片。所述热消散设备热连接到所述蒸汽腔。所述蒸汽腔形成从所述半导体裸片到所述热消散设备的热转移路径。附图说明当结合附图阅读时，从以下具体实施方式易于理解本公开的一些实施例的各方面。应注意，各种结构可能未按比例绘制，且各种结构的尺寸可出于论述的清楚起见而任意增大或减小。图1说明根据本公开的一些实施例的半导体封装结构和主衬底的分解立体图。图2说明图1的半导体封装结构和主衬底的经组装立体图。图3说明图2的半导体封装结构和主衬底的截面图。图4说明图2的半导体封装结构和主衬底的部分截面图。图5说明图1的半导体封装结构和主衬底的经组装立体图，其中为清晰目的省略热消散设备的蒸汽腔和上壁。图6说明根据本公开的一些实施例的半导体封装结构和主衬底的分解立体图。图7说明图6的半导体封装结构和主衬底的经组装立体图。图8说明图7的半导体封装结构和主衬底的截面图。图9说明图7的半导体封装结构和主衬底的部分截面图。图10说明根据本公开的一些实施例的半导体封装结构和主衬底的分解立体图。图11说明图10的半导体封装结构和主衬底的经组装立体图。图12说明图11的半导体封装结构和主衬底的截面图。图13说明图11的半导体封装结构和主衬底的部分截面图。图14说明根据本公开的一些实施例的半导体封装结构和主衬底的分解立体图。图15说明图14的半导体封装结构和主衬底的经组装立体图。图16说明图15的半导体封装结构和主衬底的截面图。图17说明图15的半导体封装结构和主衬底的部分截面图。图18说明图14的半导体封装结构和主衬底的经组装立体图，其中为清晰目的省略热消散设备的蒸汽腔和上壁。具体实施方式在整个图式和详细描述中使用共同参考标号来指示相同或类似组件。根据以下结合附图作出的详细描述将容易理解本公开的实施例。以下公开内容提供用于实施所提供主题的不同特征的许多不同实施例或实例。下文描述组件和布置的具体实例来阐释本公开的某些方面。当然，这些只是实例且并不意欲为限制性的。举例来说，在以下描述中，第一特征形成于第二特征上方或上可包含第一特征和第二特征直接接触地形成或安置的实施例，且还可包含可在第一特征与第二特征之间形成或安置额外特征以使得第一特征和第二特征可不直接接触的实施例。另外，本公开可在各个实例中重复参考标号和/或字母。此重复是出于简单和清晰的目的，且本身并不指示所论述的各种实施例和/或配置之间的关系。为符合日益增多的功能的规范，应增加集成在半导体封装结构中的设备的数目。因此，功率密度和热源数目增加，且热阻(thermalresistance)相对较大。另外，难以消散(dissipate)半导体封装结构的中心处的设备所产生的热量。为了解决上述问题，在一些比较性实施例中，提供风扇。所述风扇附接到半导体封装结构以透过空气流(airflow)消散半导体封装结构外围处的热量。然而，此类风扇可能不消散半导体封装结构的中心处的设备所产生的热量。在一些比较性实施例中，增加衬底通孔的数目或金属层的厚度。然而，对散热效率的改进是微小的。在一些比较性实施例中，使用热界面材料(thermalinterfacematerial,TIM)位于设备和封装衬底之间。然而，半导体封装结构的中心处的设备的温度可能并不会大幅减小。本公开的至少一些实施例提供散热效率高度改进的半导体封装结构。在一些实施例中，半导体封装结构包含用于均匀传导半导体封装结构的半导体裸片所产生的热量的蒸汽腔(vaporchamber)。图1说明根据本公开的一些实施例的半导体封装结构1和主衬底2的分解立体图。图2说明图1的半导体封装结构1和主衬底2的经组装立体图。图3说明图2的半导体封装结构1和主衬底2的截面图。图4说明图2的半导体封装结构1和主衬底2的部分截面图。图5说明图1的半导体封装结构1和主衬底2的经组装立体图，其中为清晰目的省略热消散设备14的蒸汽腔16和上壁143。主衬底2(例如，印刷电路板(printedcircuitboard,PCB))具有第一表面21(例如，顶表面)和与第一表面21相对的第二表面22(例如，底表面)，并且包含主体24、第一保护层26和第二保护层28。主体24具有第一表面241(例如，顶表面)和与第一表面241相对的第二表面242(例如，底表面)。主体24可包含多个钝化层(未示出)和位于所述钝化层之间的多个电路层(未示出)。第一保护层26和第二保护层28可为阻焊层。如图1中所示，第一保护层26可界定多个开口261，其延伸穿过第一保护层26以暴露主体24的部分电路层的。即，开口261可以不延伸穿过主体24和第二保护层28。半导体封装结构1可为倒装芯片(flip-chip)球栅阵列(ballgridarray,BGA)封装，并且电连接到主衬底2的第一表面21。半导体封装结构1包含封装衬底10、至少一个半导体裸片12、热膏(thermalpaste)13、热消散设备14、热胶带(thermaladhesivetape)15、蒸汽腔16、多个内连接元件17(例如，焊料凸块)和多个外部连接元件18(例如，焊料凸块)。封装衬底10具有第一表面101(例如，顶表面)和与第一表面101相对的第二表面102(例如，底表面)，并且可包含多个钝化层和位于所述钝化层之间的至少一个电路层(例如，重布层(redistributionlayer,RDL))。封装衬底1本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种半导体封装结构，其包括：/n封装衬底，其具有第一表面和与所述第一表面相对的第二表面；/n半导体裸片，其电连接到所述封装衬底的所述第一表面；/n蒸汽腔，其热连接到所述半导体裸片的第一表面，其中所述蒸汽腔界定用于容纳第一工作液体的封闭室；和/n热消散设备，其热连接到所述蒸汽腔，其中所述热消散设备界定用于容纳第二工作液体的大体封闭空间。/n

【技术特征摘要】
20180914 US 62/731,712;20190910 US 16/566,4951.一种半导体封装结构，其包括：
封装衬底，其具有第一表面和与所述第一表面相对的第二表面；
半导体裸片，其电连接到所述封装衬底的所述第一表面；
蒸汽腔，其热连接到所述半导体裸片的第一表面，其中所述蒸汽腔界定用于容纳第一工作液体的封闭室；和
热消散设备，其热连接到所述蒸汽腔，其中所述热消散设备界定用于容纳第二工作液体的大体封闭空间。


2.根据权利要求1所述的半导体封装结构，其中所述半导体裸片通过倒装芯片接合电连接到所述封装衬底的所述第一表面。


3.根据权利要求1所述的半导体封装结构，其中所述蒸汽腔物理连接到所述半导体裸片的所述第一表面。


4.根据权利要求1所述的半导体封装结构，其中所述蒸汽腔包含顶壁、底壁、顶部芯体结构、底部芯体结构、多个芯体棒和所述第一工作液体，所述顶壁和所述底壁在其外围边沿处密封在一起以界定所述封闭室，所述顶部芯体结构安置于所述顶壁的内表面上，所述底部芯体结构安置于所述底壁的内表面上，所述芯体棒中的每一个的两端相应地连接所述顶壁和所述底壁。


5.根据权利要求1所述的半导体封装结构，其中所述蒸汽腔包含物理连接到所述半导体裸片的所述第一表面的突出部分。


6.根据权利要求1所述的半导体封装结构，其中所述热消散设备环绕所述半导体裸片，并且安置于所述蒸汽腔与所述封装衬底之间。


7.根据权利要求1所述的半导体封装结构，其另外包括安置于所述蒸汽腔与所述封装衬底之间的环板，其中所述热消散设备安置于所述蒸汽腔上。


8.根据权利要求1所述的半导体封装结构，其中所述蒸汽腔包含覆盖所述半导体裸片的中心凹入部分。


9.根据权利要求8所述的半导体封装结构，其中所述蒸汽腔...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈馨恩，胡逸群，杨金凤，
申请(专利权)人：日月光半导体制造股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾;71