热性改进的半导体封装制造技术

所公开的是用于提高集成电路封装的热性能的系统和方法。本发明专利技术的各方面包括通过在封装中应用一个或更多个热散装置的改善的热封装结构及其生产方法。在实施方案中，热散装置并入到半导体芯片封装中半导体管芯及其管芯盘之间。与没有热散装置的封装相比，通过在ＩＣ封装中包括热散装置，封装可以应对更高的功率水平，同时维持大致相同的封装温度，或者可以降低当工作在相同功率水平时的封装温度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术总地涉及用于集成电路(“IC”)封装的系统和方法。并且本专利技术更具体地 涉及用于提高集成电路封装方案的热性能的系统和方法。
技术介绍
集成电路(也被称为芯片、微芯片或半导体管芯)是脆弱而易受很多因素影响的， 例如机械应力、化学应力和热应力。在被用于电子系统之前，集成电路必须被封装，以帮助 使这些应力因素的作用最小化。封装通过为集成电路提供结构支撑来帮助抗机械应力的保 护。通过将集成电路装入封装中，保护集成电路抵御环境因素，所述环境因素诸如灰尘、湿 气，以及可以导致化学应力或以其他方式影响电路的其他项目。然而，从封装围绕集成电路 添加材料可能增加热阻，并由此增加芯片上的热应力。这些热应力可以降低集成电路的可 靠性，并且在一些情况下可以导致其灾难性的故障。图1描绘常规的半导体封装(现有技术)。图1中示出的是引线框架(lead frame) 封装半导体芯片100，其包括在芯片载体140上的半导体管芯110，所述芯片载体140还可 以被称为管芯盘(die pad)、管芯垫或管芯支撑体。半导体管芯110通常通过粘合剂170附 着到管芯盘140，所述粘合剂170可以为环氧树脂或胶带。接合线(wire bond) 160提供从 集成电路110至引线框架接合指或盘120的电连接。管芯110、管芯盘140和引线框架接合 指120 (或者至少引线框架接合指的部分)通常被装入模制材料150中。在电路操作期间使用的功率产生热。当在封装内部时，封装所造成的热阻可能阻 碍芯片散逸该产生的热的能力。随着功率散逸水平提高，热问题变得更严重。热问题还因 为在半导体集成电路设计和制造中生产越来越小并且越来越强大的芯片的进展而加重。随 着集成电路在使用的功率和处理速度两者上均增加，产生的热也增加。另外，随着集成电路 尺寸减小，功率密度和热密度也增加。这些热问题放大了由于过量的热而导致芯片性能降 低和故障的可能性。
技术实现思路
鉴于以上缺点，本专利技术的目标在于通过应用一个或更多个嵌入在封装内部的 热散装置来提供改善的热封装结构及其制造方法。在实施方案中，热散装置(thermal spreader)被并入半导体封装中处于半导体管芯及其支撑体之间，所述支撑体在这里还可 以被称为载体、基底或管芯盘。在实施方案中，管芯厚度可以被适当地减小，从而总体封装 厚度相对于相应的常规封装维持不变。通过热散装置的集成而实现的较高的散热水平帮助 芯片在较凉的温度下起作用。本专利技术的另一个目标在于提供管芯缩小可能性以及改进封装级集成的可能性。因 为热性改进的封装(thermally enhanced package)能够应对(handle)更高的功率密度， 所以管芯可以缩小而仍旧工作在热限值内。在实施方案中，热性改进的半导体封装的一个 或更多个规格(specification)可以相对于热性未改进的半导体封装保持不变(例如封装尺寸和功能)，由此让芯片封装消费者无需对其应用板或制造工艺进行任何大的改动。本专利技术的再一目标在于便利比常规封装更小的封装占用面积(footprint)的可能性。在实施方案中，通过引入一个或更多个热散装置创造的改进的热性能允许管芯尺寸 减小，可以生产具有更小占用面积但是具有相同或改进性能的半导体封装。通过以先进的 硅(或其他半导体)技术对管芯尺寸减小起杠杆作用以及以热散装置的使用对封装热性改 进起杠杆作用，芯片开发者可以提供具有相同或提高的性能但是具有更小形状因子的半导 体封装。随着产品向更小的形状因子改变，能够生产具有更小尺寸的芯片可以在系统级或 子系统级为终端用户提供显著的空间节省。在实施方案中，半导体封装包括半导体管芯；支撑所述半导体管芯的载体；以及 在所述半导体管芯和所述载体之间的热散装置。所述热散装置被配置为具有比所述载体的 热导率高的热导率。在实施方案中，所述热散装置可以与所述半导体管芯集成、与所述载体集成，或者 与半导体管芯和载体两者集成。在实施方案中，所述热散装置是居于所述半导体管芯和所 述载体之间的分离(separate)部件。所述热散装置可以使用粘合剂附加在半导体管芯和 载体之间，或者可替换地，所述热散装置还可以充当粘合剂。热散装置可以被用在多种半导体芯片配置中，非限制性地包括并排配置、堆叠配 置和混合配置。本文还公开了用于生产包括一个或更多个热散装置的半导体封装的方法。在实施 方案中，用于在热性上改进半导体封装的方法包括将热散装置包含在集成电路和用于所述 集成电路的管芯盘之间，其中所述热散装置具有比所述管芯盘的热导率高的热导率。应该 注意，热散装置在集成电路和管芯盘之间的放置还可以包括集成电路和管芯盘之间额外的 项目。在实施方案中，将热散装置包括在所述集成电路和所述管芯盘之间的操作可以包 括将所述热散装置与所述集成电路集成、将所述热散装置与所述管芯盘集成，或两者。在实 施方案中，所述热散装置是居于所述集成电路和所述管芯盘之间的分离部件。热散装置可 以使用粘合剂被附加；或者可替换地，热散装置还可以充当粘合剂。已经在该
技术实现思路
章节总地描述了本专利技术的某些特征和优点；然而，在本文中给 出了另外的特征、优点和实施方案，或者查看了这里的附图、说明书和权利要求书的本领域 普通技术人员将清楚另外的特征、优点和实施方案。因此，应该理解，本专利技术的范围应当不 受该
技术实现思路
章节中所公开的特定实施方案的限制。附图说明现在将参照本专利技术的实施方案，本专利技术的实施例可以在附图中被图示。这些附图 意图是图示说明性的而非限制性的。尽管本专利技术是在这些实施方案的上下文中进行描述 的，但是应该理解，并非意图将本专利技术的范围限于这些特定实施方案。图1描绘常规的半导体封装。图2根据本专利技术的实施方案描绘包括热散装置的集成电路的封装的实施方案。图3根据本专利技术的实施方案描绘用于产生如图2中所图示的半导体封装的方法。图4根据本专利技术的实施方案描绘包括热散装置的集成电路的封装的另一实施方案。图5根据本专利技术的实施方案描绘用于产生如图4中所图示的半导体封装的方法。图6根据本专利技术的实施方案描绘包括热散装置的集成电路的封装的另一实施方案。图7根据本专利技术的实施方案描绘用于产生如图6中所图示的半导体封装的方法。图8根据本专利技术的实施方案描绘包括至少一个热散装置的集成电路的封装的另一实施方案。图9根据本专利技术的实施方案描绘包括至少一个热散装置的集成电路的封装的再一实施方案。图11根据本专利技术的实施方案描绘包括至少一个热散装置的集成电路的封装的又一实施方案。具体实施例方式在下面的描述中，出于解释的目的给出了具体细节，以便提供对本专利技术的理解。然 而，本领域技术人员将清楚，无需这些细节可以实践本专利技术。本领域技术人员将认识到，本 专利技术的实施方案可以并入多个不同的系统和设备中，所述实施方案中的一些在下面被描 述。以框图示出的部件是本专利技术示例性实施方案的图示说明，并且意图避免模糊本发 明。还应当理解，贯穿全篇讨论，部件可以被描述为可以包括子单元的分离的单元，但是本 领域技术人员将认识到，在实施方案中，各个部件或其部分可以被分成分离的部件，或者可 以集成在一起。另外，附图中部件之间的连接并非意图限于直接连接。相反，这些部件之间的连接 可以通过一个或更多个中间部件。还有，可以使用额外的或者更少的连接。还应本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体封装，包括：半导体管芯；支撑所述半导体管芯的载体；以及在所述半导体管芯和所述载体之间的热散装置，所述热散装置具有比所述载体的热导率高的热导率。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：TA雷尔卡，SD凯特，
申请(专利权)人：美信集成产品公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]