利用石墨烯或石墨材料的模制化合物热增强制造技术

本公开涉及利用石墨烯或石墨材料的模制化合物热增强。公开了一种具有热增强模制化合物的半导体封装。所公开的半导体封装包括具有上表面的模块载体、形成于所述模块载体的所述上表面上的管芯以及形成于模块载体的所述表面上以包封所述管芯的热增强模制化合物组分。本文中，所述热增强模制化合物由与热添加剂混合的模制化合物形成，并且不具有气穴或空隙。所述热添加剂包括多个碳薄片或多个碳球形颗粒。所述热添加剂具有大于450W/m

【技术实现步骤摘要】
利用石墨烯或石墨材料的模制化合物热增强
[0001]相关申请
[0002]本申请要求2022年4月26日提交的临时专利申请序号63/334,980的权益，所述临时专利申请的公开内容特此以全文引用的方式并入本文中。


[0003]本公开涉及一种半导体封装，其具有利用一种或多种热添加剂，并且更具体地利用石墨烯或石墨材料的热增强模制化合物。

技术介绍

[0004]随着当前便携式通信装置的普及和半导体制造技术的发展，高速和高性能晶体管更加密集地集成在半导体管芯上。结果，由于集成在半导体管芯上的大量晶体管、大量功率通过晶体管以及晶体管的高操作速度，由半导体管芯产生的热量显著增加。因此，期望将半导体管芯封装成用于更好散热的配置。
[0005]已知目前用于封装行业的常规模制化合物的热导率非常有限，范围低于约1W/m
·
K。热添加剂，例如氧化硅、氧化铝、氮化硼、氮化铝、金或铜被添加至模制化合物中以增强热性能。然而，这些热添加剂可能会引起水分问题(即模制化合物可能会因添加的热添加剂而吸收不需要的水分)，这可能会在可靠性测试期间导致模制化合物中出现气穴或空隙(即水分被气化)。另外，现有的热添加剂可能会增加封装重量(即，热添加剂的质量可能大于具有相同体积的常规模制化合物)、增加封装成本和/或降低电阻率。
[0006]为了在不增加最终封装的成本或重量的情况下适应高性能管芯产生的更多热量、限制水分吸收至封装中并保持高电阻率，因此本公开的目的是提供改进的用于封装的模制化合物，以增强散热性能。/>
技术实现思路

[0007]本公开涉及一种具有热增强模制化合物的半导体封装。所公开的半导体封装包括具有上表面的模块载体、形成于模块载体的上表面上的管芯以及在模块载体的上表面上形成以包封管芯的热增强模制化合物。本文中，所述热增强模制化合物由与热添加剂混合的模制化合物形成，并且不具有气穴或空隙。所述热添加剂包括多个碳薄片或多个碳球形颗粒。热添加剂具有大于450W/m
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K的热导率和大于90μΩ.cm的电阻率。
[0008]在所公开的半导体封装的一个实施例中，热添加剂包括许多石墨烯薄片。
[0009]在所公开的半导体封装的一个实施例中，热添加剂包括许多石墨烯颗粒。
[0010]在所公开的半导体封装的一个实施例中，热添加剂包括许多石墨薄片。
[0011]在所公开的半导体封装的一个实施例中，热添加剂包括许多石墨颗粒。
[0012]在所公开的半导体封装的一个实施例中，热添加剂包括许多碳薄片，其各自在三个维度上具有至多50μm的最大尺寸。
[0013]在所公开的半导体封装的一个实施例中，每个碳薄片具有10μm与20μm之间的最大
尺寸。
[0014]在所公开的半导体封装的一个实施例中，热添加剂包括许多碳球形颗粒，其各自在三个维度上具有至多30μm的最大尺寸。
[0015]在所公开的半导体封装的一个实施例中，每个碳球形粒子具有10μm与20μm之间的最大尺寸。
[0016]在所公开的半导体封装的一个实施例中，管芯由氮化镓(GaN)和/或砷化镓(GaAs)产生。
[0017]在所公开的半导体封装的一个实施例中，管芯为引线接合管芯。
[0018]根据一个实施例，所公开的半导体封装进一步包括直接且完全覆盖管芯的聚合物层。本文中，热增强模制化合物与聚合物层接触。
[0019]在所公开的半导体封装的一个实施例中，聚合物层具有至多10nm的厚度并且被配置成保护管芯和释放管芯的应力。
[0020]在所公开的半导体封装的一个实施例中，聚合物层由聚苯并丁烯(BCB)、聚苯并噁唑(PBO)或聚酰亚胺(Pl)形成。
[0021]在所公开的半导体封装的一个实施例中，管芯是倒装芯片管芯，其包括从管芯的下表面朝向模块载体的上表面突出的多个互连件。
[0022]根据一个实施例，所公开的半导体封装还包括底部填充层，其位于模块载体的上表面上，包封每个互连件的侧面，并在管芯的下表面与模块载体的上表面之间底部填充管芯。
[0023]在所公开的半导体封装的一个实施例中，底部填充层为热增强模制化合物的一部分。
[0024]在所公开的半导体封装的一个实施例中，模制化合物自身具有0.8W/m
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K
‑
1.0W/m
·
K之间的热导率。
[0025]在所公开的半导体封装的一个实施例中，模制化合物为有机环氧树脂。
[0026]在所公开的半导体封装的一个实施例中，在热增强模制化合物内，热添加剂以变化的密度分散于整个模制化合物中。
[0027]在另一方面，可以单独地或一起地组合前述方面中的任一方面，和/或如本文所描述的各种单独方面和特征，以获得额外优点。除非本文相反指示，否则本文所公开的各种特征和元件中的任一者可以与一个或多个其它公开的特征和元件组合。
[0028]本领域技术人员在阅读以下对于优选实施例的具体说明以及相关的附图后，将会认识到本公开的范围并且了解其另外的方面。
附图说明
[0029]并入本说明书中并形成本说明书的一部分的附图说明了本公开的几个方面，并且连同说明书一起用于解释本公开的原理。
[0030]图1A
‑
1C展示根据本公开的一个实施例的具有热增强模制化合物的示例性半导体封装。
[0031]图2
‑
3展示根据本公开的一个实施例的替代性半导体封装。
[0032]应理解，为了清楚说明，图1A
‑
3可能未按比例绘制。
具体实施方式
[0033]下文阐述的实施例表示使本领域技术人员能够实践实施例并且说明实践实施例的最佳模式所必需的信息。在根据附图阅读以下描述时，本领域技术人员将理解本公开的概念，并将认识到这些概念在此未特别述及的应用。应理解，这些概念和应用落入本公开和所附权利要求的范围内。
[0034]应理解，尽管术语第一、第二等在本文中可以用于描述各种元件，但这些元件不应受这些术语限制。这些术语仅用于区分一个元件与另一个元件。例如，在不脱离本公开的范围的情况下，第一元件可以被称为第二元件，并且类似地，第二元件可以被称为第一元件。如本文所用，术语“和/或”包含相关联所列项目中的一个或多个项目的任何和所有组合。
[0035]应当理解，当例如层、区域或基板的元件被称为“在另一元件上”或“延伸到”另一元件上时，其可以直接在另一元件上或直接延伸到另一元件上，或者也可以存在中间元件。相反，当元件被称为“直接在另一元件上”或“直接延伸到另一元件上”时，不存在中间元件。同样，应理解，当例如层、区域或基板的元件被称为“在另一元件上方”或“在另一元件上方延伸”时，其可以直接在另一元件上方或直接在另一元件上方延伸，或者也可以存在中间元件。相反，当元件被称为“直接在另一元件上方”或“直接在另一元件上方”延伸时，不存在中间元件。还将理解，当元件本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种半导体封装，其包含：
●
具有上表面的模块载体；
●
形成于所述模块载体的所述上表面上的管芯；以及
●
热增强模制化合物，其形成于模块载体的所述上表面上以包封所述管芯，其中：
●
所述热增强模制化合物由与热添加剂混合的模制化合物形成，并且不具有气穴或空隙；
●
所述热添加剂包括多个碳薄片或多个碳球形颗粒；并且
●
所述热添加剂具有大于450W/m
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K的热导率和大于90μΩ.cm的电阻率。2.根据权利要求1所述的半导体封装，其中所述热添加剂包括多个石墨烯薄片。3.根据权利要求1所述的半导体封装，其中所述热添加剂包括多个石墨烯颗粒。4.根据权利要求1所述的半导体封装，其中所述热添加剂包括多个石墨薄片。5.根据权利要求1所述的半导体封装，其中所述热添加剂包括多个石墨颗粒。6.根据权利要求1所述的半导体封装，其中所述热添加剂包括所述多个碳薄片，其各自在三个维度上具有至多50μm的最大尺寸。7.根据权利要求6所述的半导体封装，其中所述多个碳薄片各自具有10μm与20μm之间的最大尺寸。8.根据权利要求1所述的半导体封装，其中所述热添加剂包括所述多个碳球形颗粒，其各自在三个维度上具有至多30μm的最大尺寸。9.根据权利要求8所述的半导体封装，其中所述多个碳球形颗粒各自具有10μm与20μm之间的最大尺寸。10.根据权利要求1所述的半导体封装，其中所述管芯由氮化镓(GaN)...

【专利技术属性】
技术研发人员：C，
申请(专利权)人：QORVO美国公司，
类型：发明
国别省市：