用于制备电子装置的方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种用于形成一种电子装置的方法，所述电子装置包括同时用作底部填充材料和热界面材料的材料。本文还给出了包括散热元件、半导体芯片、衬底和导热材料的电子组件，其中所述导热材料同时用作底部填充材料和热界面材料。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】声明关于联邦资助的研究与开发本专利技术是在政府资助(由国家标准技术研究院授予的NIST合同号70NANB2H3034)下做出的。政府在本专利技术中享有一定权利。技术背景本专利技术主要涉及形成电子装置的方法，该电子装置包括在散热元 件与半导体芯片之间形成界面、且同时至少部分填充在半导体芯片与 衬底之间的夹层区中的材料，所述材料在这些应用中起到热界面材料 和底部填充材料的目的。在典型的电子装置和电子组件中，半导体芯片通过至少一个电互 连附着在衬底上。由于半导体芯片与衬底之间的热膨胀系数(CET)失 配，所述电互连在操作期间承受剪切应力，这导致它们过早地损坏。 通过有效减少电互连上的应力，可以避免这种损坏。这是通过使用底 部填充材料使半导体芯片与衬底耦合来实现的。此外，为了移除在操 作期间产生的热量，可以将散热元件通过热界面材料与半导体芯片连 接。通常在电子装置制备期间于两个不同阶段施用和处理底部填充材 料和热界面材料。在典型的装置制备方法中，首先沿着半导体芯片的 边缘分配底部填充材料。底部填充材料在半导体芯片下面流动，并填 充半导体芯片与衬底之间的层间区(间隙)。然后使底部填充材料固化。 在独立的步骤中，将热界面材料分配到半导体芯片的背面。然后，放 置散热元件使其与半导体芯片上的热界面材料接触，然后固化热界面 材料。通常，将散热元件构造成使其接触衬底的表面，并且用密封剂 固定至衬底。对于所应用的每种材料，即底部填充材料和热界面材料，已知方法都需要分配和固化的步骤。这增加了制备电子装置的额外固 化周期和时间。因此，在本技术中需要开发使电子装置的制备简化的 方法。专利
技术实现思路
在一方面，本专利技术提供一种形成电子装置的方法，所述方法包括 步骤(A) 提供衬底，所述衬底通过至少一个电互连与半导体芯片连接， 所述衬底、所述半导体芯片和所述至少一个电互连限定了层间区；(B) 用可固化可流动的导热材料涂覆散热元件的预定部分，以提供被涂覆的散热元件；(C) 将被涂覆的散热元件与半导体芯片连结，以提供包括散热元 件、通过至少一个电互连与半导体芯片连接的衬底的电结构；所述电 结构包括由所述衬底、电互连和半导体芯片限定的层间区；以及使可 固化可流动的导热材料填充至少部分所述层间区，并且随后使可固化 可流动的导热材料固化。在另一方面，本专利技术提供了一种形成电子装置的方法，所述方法 包括步骤(A) 提供衬底，所述衬底通过至少一个电互连与半导体芯片连接， 所述衬底、所述半导体芯片和所述至少一个电互连限定了层间区；(B) 用可固化可流动的导热材料涂覆散热元件的预定部分，以提供 被涂覆的散热元件；(C) 将被涂覆的散热元件与半导体芯片连结，以提供包括散热元 件、通过至少一个电互连与半导体芯片连接的衬底的电结构；所述电 结构包括由衬底、电互连和半导体芯片限定的层间区；以及使可固化 可流动的导热材料填充至少部分所述层间区，然后使可固化可流动的 导热材料固化；除了将散热元件与衬底连接的固化的导热材料之外，所述电子装 置基本上不含密封剂材料。在另一方面，本专利技术提供一种形成电子装置的方法，所述方法包 括步骤(A) 提供衬底，所述衬底通过至少一个电互连与半导体芯片连接； 所述衬底、所述半导体芯片和所述至少一个电互连限定了层间区；(B) 用可固化可流动的导热材料填充至少部分所述层间区；(C) 涂覆半导体芯片的预定部分；(D) 将通过步骤(A)-(C)形成的结构与散热元件连结；以及(E) 使可固化可流动的导热材料固化；除了将散热元件与衬底连接的固化的导热材料之外，所述电子装 置基本上不含密封剂材料。在另一方面，本专利技术提供一种电子装置，包括(A) 衬底；(B) 半导体芯片，其通过至少一个电互连与所述衬底连接；所述衬 底、所述半导体芯片和所述至少一个电互连限定了层间区；(C) 散热元件；以及(D) 固化的导热材料，其在散热元件与半导体芯片之间形成热界面 层，所述固化的导热材料还填充少部分所述层间区，除了将散热元件 与衬底连接的固化的导热材料之外，所述电子装置基本上不含密封剂 材料。附图说明当参考附图阅读如下详细描述时，本专利技术的这些以及其它的特征、方面和优点将更容易理解，在附图中，相同的标号代表相同的部分， 其中图l图示了在倒装芯片组件与涂覆有可固化可流动的导热材料的 散热元件连结之前该倒装芯片组件的示例性布置；图2图示了通过将图1中所示的第一组件10与第二组件22连接而形 成的第一电结构28;图3图示了在形成电结构和固化之后包括图1所示倒装芯片组件的 示例性的电子装置；图4图示了在施用可固化可流动的导热材料使其粘附于散热元件 之前倒装芯片组件的示例性布置；图5图示了与图4中所示相同的、形成电结构后的倒装芯片组件；图6图示了在图5中所示的电结构进行固化处理之后，包括与图4中所示相同的倒装芯片组件的电子装置40;图7图示了倒装芯片组件的示例性布置，其中，通过毛细管型底部 填充技术施用可固化可流动的导热材料，以填充衬底与半导体芯片之 间的层间区；图8图示了与图7中所示相同的倒装芯片组件，其中，用与在图7 中所示的夹层中存在的相同的可固化可流动导热材料26涂覆所述半导 体芯片；图9图示了电结构38，其包括与图8中所示的相同倒装芯片组件以 及与涂覆和底部填充半导体芯片的可固化可流动的导热材料26相接触 的散热元件24;图10图示了源自于图9中所示的、对电结构进行固化处理之后的电 子装置50;图11图示了晶片级芯片规模封装(WLCSP)组件54在与组件22相连 接之前的示例性布置，所述组件22包括粘附在散热元件24上的可固化 可流动的导热材料26;图12图示了在形成电结构58和固化之后与图11中所示的相同 WLCSP组件54的示例性布置。具体实施方式通过本专利技术优选实施方式和所包括的实施例的如下详细描述，可 以更容易地理解本专利技术。在以下说明书和随后的权利要求书中，引用 了许多术语，这些术语应该被定义为如下的意思单数形式一、一个和一种包括复数个所表示物，除 非本文另有清楚地说明。任选的或者任选地意指随后描述的事件和情形可能发生或者 可能不发生，并且该描述包括发生所述事件的场合和不发生所述事件 的场合。正如本文所使用的，术语脂肪族基团是指至少一价的有机基团， 该有机基团由直链或支链的非环状原子排列组成。脂肪族基团被定义 为包括至少一个碳原子。包括脂肪族基团的原子排列可以包括杂原子， 例如氮、硫、硅、硒和氧，或者可以仅包括碳和氢。为了方便，术语脂 肪族基团本文被定义为包括广泛范围的官能团，例如垸基、烯基、 炔基、卤代烷基、共轭二烯基、醇基、醚基、醛基、酮基、羧基、酰 基(例如，羧酸衍生物如酯和酰胺)、氨基、硝基等，作为直链或支链 的非环状原子排列的部分。例如，4-甲基戊-l-基是包括甲基的C6脂肪 族基团，甲基是烷基官能团。类似地，4-硝基丁-l-基是包括硝基的C4 脂肪族基团，硝基是一种官能团。脂肪族基团可以是包括一个或多个 相同或不同卤素原子的卤代烷基。卤素原子包括，例如氟、氯、溴和 碘。包含一个或多个卤素原子的脂肪族基团包括烷基卤、三氟甲基、 溴二氟甲基、氯二氟甲基、六氟异亚丙基、氯甲基、二氟亚乙烯基、 三氯甲基、溴二氯甲基、溴乙基、2-溴三亚甲基(如-CH2CHBrCH2-本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种形成电子装置的方法，所述方法包括如下步骤：（Ａ）提供衬底，所述衬底通过至少一个电互连与半导体芯片连接，所述衬底、所述半导体芯片和所述至少一个电互连限定了层间区；（Ｂ）用可固化可流动的导热材料涂覆散热元件的预定部分，以提供 被涂覆的散热元件；（Ｃ）将所述被涂覆的散热元件与半导体芯片连结，以提供包括散热元件、通过至少一个电互连与半导体芯片连接的衬底的电结构；所述电结构包括由所述衬底、所述电互连和所述半导体芯片限定的层间区；并且使所述可固化可流动的导热材料 填充至少部分所述层间区，随后使所述可固化可流动的导热材料固化。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2005-6-7 11/146,8381.一种形成电子装置的方法，所述方法包括如下步骤(A)提供衬底，所述衬底通过至少一个电互连与半导体芯片连接，所述衬底、所述半导体芯片和所述至少一个电互连限定了层间区；(B)用可固化可流动的导热材料涂覆散热元件的预定部分，以提供被涂覆的散热元件；(C)将所述被涂覆的散热元件与半导体芯片连结，以提供包括散热元件、通过至少一个电互连与半导体芯片连接的衬底的电结构；所述电结构包括由所述衬底、所述电互连和所述半导体芯片限定的层间区；并且使所述可固化可流动的导热材料填充至少部分所述层间区，随后使所述可固化可流动的导热材料固化。2. 根据权利要求l所述的方法，进一步包括使所述可固化可流动 的导热材料B阶化的步骤。3. 根据权利要求2所述的方法，其中所述B阶化步骤包括加热至约 5(TC 约25(TC范围内的温度。4. 根据权利要求2所述的方法，其中所述B阶化步骤包括施加约25 托 约250托范围内的真空。5. 根据权利要求l所述的方法，其中所述可固化可流动的导热材 料包括选自如下的填料熔融二氧化硅、气相二氧化硅、胶体二氧化 硅、铝、氧化铝、氮化硼、氮化铝、氮化硅、高岭土、石英粉、碳黑、 铝、氧化铝、铜、银、金、铂、钯、硼、铍、铑、镍、钴、铁、钼、 锡、铅、铬、锌、镁、钨、铋、镉、镓、铟、汞、锑、钪、釙、氧化 锑、氧化铁、氧化锌、氧化镍、氧化银及其组合。6. 根据权利要求l所述的方法，其中所述可固化可流动的导热材料包括环氧树脂。7. 根据权利要求l所述的方法，其中所述固化步骤包括加热至约5(TC 约25(TC范围内的温度。8. —种由权利要求l的方法制备的电子装置。9. 一种电子装置，包括 CA)衬底；(B) 半导体芯片，所述半导体芯片通过至少一个电互连与所述衬底连接，所述衬底、所述半导体芯片和所述至少一个电互连限定了层间区；(C) 散热元件；以及(D) 固化的导热材料，所述固化的导热材料在所述散热元件与所述半导体芯片之间形成热界面层，所述固化的导热材料还填充至少部分 所述层间区，除了将所述散热元件与所述衬底连结的所述固化的导热材料之 外，所述电子装置基本上不含密封剂材料。10. 根据权利要求9所述的电子装置结构，其中所述导热材料也是增强材料。11. 根据权利要求9所述的电子装置结构，其中所述导热材料是B 阶化的材料。12. 根据权利要求9所述的电子装置结构，其中所述导热材料是完 全固化的。13. 根据权利要求9所述的电子装置结构，其中所述导热材料源自 于环氧化合物。14. 一种形成电子装置的方法，所述方法包括如下步骤(A) 提供衬底，所述衬底通过至少一个电互连与半导体芯片连接， 所述衬底、所述半导体体芯片和所述至少一个电互连限定了层间区；(B) 用可固化可流动的导热材料填充至少部分所述层间区；(C) 涂覆所述半导体芯片的预定部分；(D) 将通过步骤(A)-(C)所形成的结构与...

【专利技术属性】
技术研发人员：阿伦维鲁帕克沙高达，桑迪普什里坎特托尼亚皮，瑞安克里斯托弗米尔斯，大卫理查德埃斯勒，斯蒂芬安德鲁莱瑟姆，约翰罗伯特坎贝尔，
申请(专利权)人：莫门蒂夫功能性材料公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]