电子系统、半导体封装以及形成该半导体封装的方法技术方案

本公开提供了一种电子系统。该电子系统包括多个热源。多个热源中的至少两个的高度不同，并且每一热源均包括第一侧和第二侧。该电子系统还包括具有第一侧面和第二侧面的基板。每一热源的第二侧都与基板的第一侧面相邻。该电子系统还包括设于多个热源上方的盖构件以及设置在盖构件与至少两个高度不同的热源之一的第一侧之间的烧结热界面材料。一的第一侧之间的烧结热界面材料。一的第一侧之间的烧结热界面材料。

【技术实现步骤摘要】
电子系统、半导体封装以及形成该半导体封装的方法


[0001]本公开涉及多芯片封装和方法，尤其涉及用于消散多芯片封装中的热量的热界面材料(TIM)的受控使用及其方法。

技术介绍

[0002]诸如集成电路之类的大多数有源电子部件被包含在封装中。这些封装通常具有双重功能，既可以保护电子部件，又可以用作空间变压器。半导体封装通常可以包括各种部件，例如但不限于半导体器件(例如，单芯片或多芯片/管芯)、基板和界面材料(例如，互连介质)，例如焊料。
[0003]热界面材料(TIM)被施加在电子部件(例如，芯片)和设置在封装上方的散热器之间。典型的散热器包括盖、散热片等。对于单芯片封装，通常使用聚合物TIM(例如，胶水、油脂等)或焊料TIM。焊料TIM具有比聚合物更好的耐热性，这是因为与聚合物相比，它们具有更高的导热性和更低的界面电阻。使用称为焊料预成型件的特殊设计的形状的焊料(例如圆形、正方形、矩形等)来代替焊膏，以更好地控制焊料TIM厚度并消除焊接部件时的空隙。
[0004]对于多芯片封装，聚合物TIM被更广泛地使用。聚合物TIM，例如可压缩聚合物TIM，需要补偿芯片之间高度变化的公差(例如，芯片厚度、倒装芯片键合线厚度、不同位置的散热器厚度、基板翘曲等)。然而，聚合物TIM的导热性很差，这会增加热应变芯片的结温升高。还需要压制可压缩聚合物TIM，以补偿由于上述制造公差引起的高度变化，这会导致散热器上的凸起，并增加了系统级散热(第二级TIM和散热器)的问题。
[0005]当焊料预成型件与多管芯封装一起使用时，难以补偿芯片中的高度变化，并且在加热焊料的回流过程中需要向散热器施加压力。通过在回流过程中施加压力，多余的焊料会从被覆盖的芯片上分散下来。如果这种多余的焊料掉落在部件基板上(焊锡珠)，可能会有害。芯片角附近的焊料过多可能会导致芯片破裂。由于在芯片上施加的压力而在芯片和散热器之间形成薄的粘结线焊料，从而降低了焊点的可焊性。
[0006]除了如上所述的用于单芯片封装的焊料TIM之外，当从高度变化小的同一晶片上切割芯片时，焊料TIM也用于多芯片封装。而且，支撑芯片的基板和覆盖芯片的散热器必须是稳定的并且基本没有翘曲。由于上述众多挑战，使用聚合物TIM仍需要诸如多芯片模块(MCM)中央处理器(CPU)、芯片组、图形处理器(GPU)、存储设备等多芯片封装。因此，需要改进的TIM以由于芯片中的高度变化而散发多芯片封装中的热量。

技术实现思路

[0007]本公开提供了一种电子系统。该电子系统包括多个热源。多个热源中的至少两个的高度不同，并且每一热源均包括第一侧和第二侧。该电子系统还包括具有第一侧面和第二侧面的基板。每一热源的第二侧都与基板的第一侧面相邻。该电子系统还包括设于多个热源上方的盖构件以及设置在盖构件与至少两个高度不同的热源之一的第一侧之间的烧结热界面材料。
附图说明
[0008]图1是其中可以实现本文描述的系统和/或方法的示例环境的图；
[0009]图2是图1中的示例设备的图；
[0010]图3是常规的未覆盖的半导体封装组件的截面图；
[0011]图4是常规的半导体封装组件的剖视图，该常规的半导体封装组件附接有散热器；
[0012]图5是另一常规半导体封装组件的剖视图，该常规半导体封装组件附接有分流式散热器；
[0013]图6是根据本公开的一个或多个实施例的处于测量阶段的示例性半导体封装组件的截面图；
[0014]图7是根据本公开的一个或多个实施例的并入有散热器的示例性半导体封装组件的截面图；
[0015]图8是根据本公开的一个或多个实施例的处于测量阶段的另一示例半导体封装组件的截面图；
[0016]图9是根据本公开的一个或多个实施例的并入有散热器的另一示例半导体封装组件的截面图；
[0017]图10是根据本公开的一个或多个实施例的处于测量阶段的替代示例半导体封装组件的截面图的图；
[0018]图11是根据本公开的一个或多个实施例的并入有散热器的替代示例半导体封装组件的截面图；
[0019]图12是根据本公开的一个或多个实施例的用于创建半导体封装组件的示例过程的流程图；以及
[0020]图13是根据本公开的一个或多个实施例的用于创建半导体封装组件的替代示例过程的流程图。
具体实施方式
[0021]将结合电子设备、系统和方法以及热界面材料(TIM)的受控使用来散发电子设备和系统内的热源的热量，来描述本公开的实施例。如本文所定义，热源包括但不限于半导体芯片/管芯、包括单个和多个芯片/管芯的半导体封装、微电子封装、半导体模块和其他散热电子部件。以下详细描述涉及半导体封装内的半导体芯片/管芯。但是如上所述，在不脱离本公开的精神和范围的情况下，可以使用以上定义的任何热源或热源的组合。
[0022]以下详细描述参照附图。不同附图中的相同附图标记可以标识相同或相似的元件。
[0023]图1是示例环境100的图，其中可以实现本文所述的系统和/或方法。环境100可以包括设备104和网络108。设备104可以包括用于执行与网络有关的功能的联网设备，例如路由器、服务器或交换机。或者，设备104可以包括计算设备(例如，膝上型计算机、台式计算机、工作站、笔记本计算机、平板计算机等)；通过网络108进行通信的通信设备(例如，智能电话、个人数字助理(PDA)、无线电话等)。
[0024]网络108可以包括因特网、自组织网络、局域网(LAN)、广域网(WAN)、城域网(MAN)、蜂窝网络、公用电话交换网(PSTN)、任何其他网络或网络的组合。设备104可以与其他设备
(未示出)通信，并且可以经由网络108通过有线和/或无线通信链路进行通信。
[0025]图2是设备104的示例部件的图。如图所示，设备104可以包括例如印刷电路板204和/或一个或多个其他印刷电路板(图2中未示出)。印刷电路板204可以经由导电路径连接多个部件，例如半导体封装，通过该导电路径可以传输信号和功率。例如，印刷电路板204使用导电轨、焊盘和从层压在非导电基板的片层上和/或之间的一个或多个铜片层蚀刻的其他特征来机械地支撑并电连接半导体封装。通常将半导体封装以及其他部件焊接到印刷电路板204上，以将它们电和机械地固定到其上。例如，通常包括大型部件(例如电解电容器和连接器)的“通孔”部件通过其导线穿过印刷电路板204并焊接到印刷电路板204另一侧的走线来安装。“表面安装”部件(例如包括晶体管、二极管、集成电路芯片和封装)通过其引线连接到印刷电路板204同一侧的铜迹线上。根据本公开的实施例，印刷电路板204被设计成适应用于安装部件的两种方法。
[0026]尽管图2示出了设备104的示例部件，但是在其他实施方式中，设备104可以包括比图2所示更少的部件、不同的部件、不同布置的部件或其他部件。替代地或附加地，设备104的一个或多个部件可以执行被描述为由设备104的一个或多个其他部件执行的一个或多个其他任务。例如本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电子系统，包括：多个热源，多个热源中的至少两个热源的高度不同，每一热源均包括第一侧和第二侧；具有第一侧面和第二侧面的基板，每一热源的第二侧均与基板的第一侧面相邻设置；设于多个热源上方的盖构件；以及烧结热界面材料，设置在盖构件和至少两个高度不同的热源之一的第一侧之间。2.根据权利要求1所述的电子系统，其特征在于，烧结热界面材料还设置在盖构件和至少两个高度不同的热源中的另一个的第一侧之间。3.根据权利要求1所述的电子系统，其特征在于，还包括焊料热界面材料，其设置在盖构件和至少两个高度不同的热源中的另一个的第一侧之间。4.根据权利要求3所述的电子系统，其特征在于，烧结热界面材料还设置在盖构件和至少两个高度不同的热源中的另一个的第一侧之间。5.根据权利要求1所述的电子系统，其特征在于，烧结热界面材料包括烧结膏，所述烧结膏为金属烧结膏。6.根据权利要求5所述的电子系统，其特征在于，金属烧结膏包括Ag纳米粒子或Cu烧结膏中的至少一种。7.根据权利要求3所述的电子系统，其特征在于，焊料热界面材料包括焊料预成型件。8.一种半导体封装，包括：多个半导体器件，多个半导体器件中的至少两个半导体器件的高度不同，每一半导体器件均包括第一侧和第二侧；具有第一侧面和第二侧面的基板，每一半导体器件的第二侧均与基板的第一侧面相邻设置；设于多个半导体器件上方的盖构件；以及烧结热界面材料，设置在盖构件和至少两个高度不同的半导体器件之一的第一侧之间。9.根据权利要求8所述的半导体封装，其特征在于，烧结热界面材料还设置在盖构件和至少两个高度不同的半导体器件中的另一个的第一侧之间。10.根据权利要求8所述的半导体封装，其特征在于，还包括焊料热界面材料，其设置在盖构件和至少两个高度不同的半导体器件中的另一个的第一侧之间。11.根据权利要求10所述的半导体封装，其特征在于，还包括烧结热界面材料，...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨程，上官东恺，
申请(专利权)人：伟创力有限公司，
类型：发明
国别省市：