具有集成式陶瓷衬底的嵌入式裸片封装制造技术

本申请涉及具有集成式陶瓷衬底的嵌入式裸片封装。封装式电子装置和集成电路包含陶瓷材料或其它导热电绝缘衬底，其具有第一侧上的图案化导电特征，以及第二侧上的导电层。所述IC另外包含安装到所述衬底的半导体裸片，所述半导体裸片包含导电接触结构和电子组件，其中电绝缘层合结构围封所述半导体裸片、所述框架和所述热转移结构。具有导电结构的重布层电连接到所述导电接触结构。

Embedded bare chip package with integrated ceramic substrate

【技术实现步骤摘要】
具有集成式陶瓷衬底的嵌入式裸片封装
本申请涉及裸片封装，且更具体地，涉及具有集成式陶瓷衬底的嵌入式裸片封装。
技术介绍
集成电路和封装式电子装置往往是由具有一或多个电子组件的基于半导体的裸片或芯片生产而成。可用的有各种封装类型，包含SMT封装，其具有线接合到引线框的芯片触点和具有安装到衬底的裸片的倒装芯片球栅阵列(FC-BGA)装置，例如印刷电路板(PCB)，其又具有用于焊接到用户电路板的导电垫或导电球。嵌入式裸片封装过程在高电压、高功率密度应用中提供优点，有时使用镀铜结构替换接合线或焊料凸块并且抑止封装电感以促进高开关频率操作。可使用散热器(heatspreader)控制裸片温度，例如将铜直接镀覆于裸片上以将裸片连接到外部散热片(heatsink)。然而，热循环或表面安装处理可归因于铜和裸片之间的热膨胀系数(CTE)失配而使裸片机械张紧，并且导致裸片开裂。将铜柱阵列插入于裸片和散热器之间需要附加处理和成本并且抑制散热。
技术实现思路
所描述实例提供具有陶瓷或其它导热电绝缘衬底的封装式电子装置和集成电路。所述装置还包含安装到所述衬底的半导体裸片，以及包封半导体裸片的一部分和电绝缘导热衬底的一部分的电绝缘层合结构。散热片可安装到导热电绝缘衬底以抽取热量远离半导体裸片。在一个实例中，导热电绝缘衬底提供足够接近所述裸片的热膨胀系数(CTE)的CTE以缓解或避免通到所述裸片的机械应力和在热循环或表面安装处理期间所引起的裸片开裂。在一个实例中，所述装置还包含具有电连接到导电接触结构的导电结构的重布层。>实例方法包含将半导体裸片附接到电绝缘导热衬底上的导电特征，以及形成电绝缘层合结构以封装所述半导体裸片的一部分和所述电绝缘衬底的一部分。在一个实例中，所述电绝缘导热衬底包含陶瓷材料。在一个实例中，所述方法包含将所述裸片和框架附接到载体结构，例如胶粘带，形成所述电绝缘层合结构以封装所述框架的部分以及所述半导体裸片和所述电绝缘衬底的所述部分，以及在形成所述电绝缘层合结构之后移除所述载体结构。在一个实例中，所述方法还包含形成具有电连接到所述半导体裸片的导电接触结构的导电结构的重布层(RDL)结构，以及将散热片安装到电绝缘衬底。附图说明图1是集成电路封装式微电子装置的部分截面侧视图，其具有转移来自半导体裸片的顶侧的热量的陶瓷衬底和提供通到裸片的电子组件的连接的重布层结构。图2是具有安装到陶瓷衬底的散热片的另一集成电路封装式微电子装置的部分截面侧视图。图3是制造封装式微电子装置的方法的流程图。图4-12是经历根据图3的方法的制造处理的微电子装置的部分截面侧视图和俯视平面图。图13是图1和2的封装式微电子装置中的实例半导体裸片的部分截面侧视图。具体实施方式在图式中，相同参考编号贯穿全文指代相同元件，且各种特征不必按比例绘制。在以下论述和权利要求书中，术语“包含(including、includes)”、“具有(having、has)”、“带有(with)”或其变化形式意图以类似于术语“包括(comprising)”的方式为包含性的，且因此应被解译为意指“包含但不限于……”。同样，术语“耦合(couple/couples)”意在包含间接或直接电或机械连接或其组合。举例来说，如果第一装置耦合到第二装置或与第二装置耦合，那么所述连接可经由直接电连接，或经由一或多个介入装置和连接的间接电连接。图1示出封装式电子装置100。在一个实例中，装置100是具有多个互连电子组件的集成电路(IC)。在另一实例中，封装式电子装置100包含单个电子组件。封装式电子装置100包含具有电绝缘导热衬底104的热转移结构102。在一个实例中，衬底104包含陶瓷材料，例如氧化铝材料(例如，Al2O3、氧化铝)、氮化铝(AlN)、氮化硅(Si3N4)、烧制或烧结氧化锆陶瓷(例如，CZ6、CZ8、CZ9、AZ-25、AZ-67、AZ-93、CZR、CZRy、ZTA、ZTA-A3、ZTA-90和/或氧化锆增韧氧化铝(例如，ZTA、ZTA-02、ZTA-14、ZTA-20)中的一或多种。衬底104具有具导电特征106的第一侧105(例如，图1中的底侧)，以及具导电层108的第二(例如，顶部)侧107。在一个实例中，第一侧105包含多个图案化导电特征106，不过并非所有可能实施方案都如此要求。在一个实例中，导电特征106和导电层108镀铜于衬底104的相应侧105和107上，并且使用掩模蚀刻或其它合适的图案化处理经图案化。此外，在所说明实例中，一或多个导电特征106提供与装置100的一或多个半导体裸片的电子电路的电互连，而导电层108可使用热界面材料(例如，焊料、热脂膏、间隙垫等，图1中未示出)附接到外部散热片以促进装置100的一或多个半导体裸片的冷却。图1中的封装式电子装置100还包含半导体裸片110。在所说明实例中，装置100包含两个半导体裸片110。在其它实例中，装置100可包含单个半导体裸片110。如下文结合图13进一步论述，在一个实例中，半导体裸片110包含一或多个电子组件。在所说明实例中，个别裸片110各自包含安装到衬底104的第一侧105上的导电特征106的第一侧111(例如，顶侧)，以及具有导电接触结构122的第二(例如，底部)侧113。在一个实例中，裸片110的第一侧111包含经由焊料112焊接到导电特征106的一或多个导电特征。此外，在一个实例中，裸片110的导电接触结构122电连接到裸片110的一或多个电子组件。在一个实例中，如下文结合图13进一步说明和描述，导电接触结构122是制造于半导体衬底上的金属化结构的导电特征，以提供通到形成于所述半导体衬底上和/或中的一或多个电子组件的电互连。另外，裸片110可包含第一侧111上的导电结构以促进焊接到热转移结构102的导电特征106。在一个实例中，这提供用于经由热转移结构102移除来自裸片110的一或多个电子组件的热量的热冷却通道。图1的装置100还包含框架114，以及包封半导体裸片110的至少一部分以及框架114的一部分和热转移结构102的一部分的电绝缘层合结构116。框架114可以是为经组装封装式装置100提供机械刚度和支撑的任何合适材料，例如FR4。在一个实例中，导电接触结构122是裸片110上的用于电互连的垫。在一个嵌入式裸片封装实例中，导电接触结构122是适用于后续镀覆处理以镀覆图1中的重布层(RDL)结构118的铜特征121的薄铜晶种层。在所说明实例中，封装式电子装置100另外包含用于在一或多个裸片110的一或多个导电接触结构122与用户系统(未示出)之间提供电连接性的RDL结构118。图1中的实例重布层结构118包含电绝缘隔离材料120，以及电连接到导电接触结构122的一或多个导电结构121、124、126。图1中的实例RDL结构118中的导电结构包含顶部镀铜特征(例如，迹线)121，其镀覆到裸片110的下侧上的一或多个导电接触结构122的部分上。RDL结构118还包含导电通孔或电镀通孔126，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种封装式电子装置，其包括：/n热转移结构，其包含具有导电特征的电绝缘导热衬底；/n半导体裸片，其安装到所述电绝缘导热衬底的所述导电特征，所述半导体裸片包含导电接触结构，以及电连接到所述导电接触结构的电子组件；/n框架，和/n电绝缘层合结构，其围封所述半导体裸片的一部分、所述框架的一部分和所述热转移结构的一部分。/n

【技术特征摘要】
20180917 US 16/132,9061.一种封装式电子装置，其包括：
热转移结构，其包含具有导电特征的电绝缘导热衬底；
半导体裸片，其安装到所述电绝缘导热衬底的所述导电特征，所述半导体裸片包含导电接触结构，以及电连接到所述导电接触结构的电子组件；
框架，和
电绝缘层合结构，其围封所述半导体裸片的一部分、所述框架的一部分和所述热转移结构的一部分。


2.根据权利要求1所述的封装式电子装置，其中所述电绝缘衬底包含陶瓷材料。


3.根据权利要求2所述的封装式电子装置，其中所述电绝缘衬底包含氧化铝、氮化铝、氮化硅、烧制或烧结的氧化锆陶瓷或氧化锆增韧氧化铝。


4.根据权利要求2所述的封装式电子装置，其另外包括具有电连接到所述导电接触结构的导电结构的重布层RDL结构。


5.根据权利要求4所述的封装式电子装置，其另外包括安装到所述热转移结构的所述导电层的散热片。


6.根据权利要求2所述的封装式电子装置，其另外包括安装到所述热转移结构的所述导电层的散热片。


7.根据权利要求1所述的封装式电子装置，其另外包括具有电连接到所述导电接触结构的导电结构的重布层RDL结构。


8.根据权利要求7所述的封装式电子装置，其另外包括安装到所述热转移结构的所述导电层的散热片。


9.根据权利要求1所述的封装式电子装置，其另外包括安装到所述热转移结构的所述导电层的散热片。


10.根据权利要求1所述的封装式电子装置，其中所述半导体裸片包含：
半导体衬底，其中所述电子组件安置于所述半导体衬底上或中；和
金属化结构，其安置于所述半导体衬底上方，其中所述导电结构从所述金属化结构向外...

【专利技术属性】
技术研发人员：金宇灿，升本睦，青屋建吾，维韦克·基肖尔昌德·阿罗拉，阿宁迪亚·波达尔，
申请(专利权)人：德州仪器公司，
类型：发明
国别省市：美国;US