【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
技术介绍
1、i.
2、本公开的领域涉及半导体管芯模块封装件，诸如射频(rf)前端模块封装件，其可以包括安装在封装衬底上的各种管芯部件，比如功率放大器(pa)和滤波器、以及其他集成电路(ic)芯片。
3、ii.
技术介绍
4、半导体器件是电子设备的基础。半导体器件形成在半导体管芯(“管芯”)中。一个或多个半导体管芯可以作为子部件封装在模块封装件(也称为“管芯模块封装件”)中。一种类型的管芯模块封装件是射频(rf)管芯模块封装件。管芯模块封装件包括耦合到封装衬底的一个或多个半导体管芯，该一个或多个半导体管芯或者是裸露的，或者在它们自己的芯片封装件中。封装衬底为管芯提供支撑结构。封装衬底包括一个或多个金属化层，该一个或多个金属化层包括用于提供至半导体管芯的信号路由路径的金属互连件(例如，金属迹线、金属线、垂直互连通路(过孔))。这些信号路由路径可包括耦合到管芯模块封装件外部的封装互连件的外部信号路由路径、以及管芯到管芯(d2d)信号路由路径。提供管芯互连件(例如，焊料凸块)以将管芯耦合到封装衬底的上部金属化层中的金属互连件，从而将半导体管芯电耦合到封装衬底中的金属互连件以进行信号路由。
5、管芯模块封装件的不同部件由具有不同热膨胀系数(cte)的不同材料(cte表征它们响应于温度变化的热膨胀和收缩)制成。例如，由电介质材料和嵌入式金属(例如，铜)迹线形成的封装衬底可以具有与用于将管芯电耦合到并且安装到封装衬底的管芯互连件不同的cte。封装衬底还可具有与子部件管芯或芯片本身不同的
技术实现思路
1、本文中所公开的各方面包括在封装衬底中的金属结构中具有空隙限定区段以减小管芯-衬底机械应力的半导体管芯模块封装件。还公开了相关制造方法。管芯模块封装件包括耦合到封装衬底的一个或多个管芯以用于支撑以及提供到管芯的电连通性。例如，半导体管芯(“管芯”)模块封装件可以是射频(rf)管芯模块封装件，其包括作为一个示例安装到封装衬底的一个或多个rf管芯子部件，诸如声学滤波器。封装衬底包括至少一个金属化层，该至少一个金属化层包括一个或多个金属结构以提供信号路由路径，该信号路由路径包括用于在安装在封装衬底上并且电耦合到金属结构的管芯之间提供地电位连接的地平面。管芯互连件(例如，焊料凸块)将管芯电耦合到封装衬底中的金属结构。因为封装衬底可具有与管芯互连件和管芯不同的热膨胀系数(cte)，所以封装衬底可由于管芯模块封装件的环境温度的变化而对管芯互连件施加机械应力，并进而对管芯施加机械应力。这可能存在损坏管芯互连件以及管芯到封装衬底的可靠电连接的风险。因此，在示例性方面，为了减小封装衬底、管芯互连件和/或管芯模块封装件的管芯之间的管芯-衬底机械应力，在封装衬底中的金属化层中的金属结构中形成空隙限定区段以减小在空隙限定区段内的金属结构的刚度。空隙限定区段由金属结构的金属材料在限定区域中的一个或多个切口形成以减小刚度，这也具有减小封装衬底的有效cte的效果。保留在空隙限定区段中的金属切口之间的该金属材料形成金属互连件。可以在封装衬底的一个、多个和/或所有金属化层中提供包括空隙限定区段的金属结构。例如，可以在彼此平行的多个金属化层中提供多个金属结构，使得这些金属结构在水平方向上也彼此平行并且共享共同的垂直平面以在封装衬底中在垂直方向上至少部分地彼此重叠，从而减小封装衬底的刚度。管芯模块封装件中的管芯可以在封装衬底上定向，使得该管芯位于上方，并且空隙限定区段位于管芯的下方。管芯互连件将管芯(直接地或通过居间金属化层中的金属互连件间接地)耦合到金属结构中刚度减小的空隙限定区段中的金属互连件，以缓冲并且因此减小管芯和管芯互连件到封装衬底的耦合之间的机械应力。
2、在其他示例性方面，金属结构中限定金属结构中的空隙限定区段的切口可以进一步任选地填充有cte比地平面的金属材料的cte低的材料，以进一步减小空隙限定区段的刚度和封装衬底的有效cte。进一步减小其中管芯互连件和管芯进行连接的空隙限定区段的刚度和有效cte可以进一步减小封装衬底与管芯互连件和/或管芯之间的机械应力。
3、在一个示例性方面，图案化空隙可在封装衬底的金属结构中被布置为在所有方向轴上均匀，以在所有方向轴上均等地提供柔性。在另一示例性方面，封装衬底的金属结构中的图案化空隙可被偏置成在某些方向轴上伸长，以在某些方向轴上提供增强的柔性。在另一示例性方面，封装衬底的金属结构中的图案化空隙可被设计成使得垂直互连通路(过孔)延伸穿过这些空隙中的一个或多个空隙以支撑延伸穿过并且连接到金属结构的过孔。在另一示例性方面，封装衬底的金属结构中的空隙可被图案化以相邻于封装衬底中的金属迹线和/或其他电气部件来选择性地提供，从而为此类金属迹线和/或其他电气部件提供选择性的机械应力缓解。
4、就此而言，在一个示例性方面，提供了一种管芯模块封装衬底。该管芯模块封装件包括封装衬底。该封装衬底包括在水平方向上彼此平行并且共享共同的垂直平面的多个金属结构。该多个金属结构之中的每个金属结构包括具有第一cte的金属材料。该多个金属结构之中的每个金属结构还包括空隙限定区段，该空隙限定区段包括布置在该金属结构中的多个空隙。该多个金属结构之中的每个金属结构还包括一个或多个金属互连件，每个金属互连件由该金属结构中布置在该多个空隙之中的相邻空隙之间的金属材料形成。该多个金属结构之中的每个金属结构还包括具有第二cte的电介质材料，该电介质材料布置在空隙限定区段中的多个空隙之中的至少一个空隙中。电介质材料的第二cte小于金属材料的第一cte。管芯模块封装件还包括相邻于封装衬底布置的管芯。管芯模块封装件还包括至少一个管芯互连件，每个管芯互连件耦合到该管芯并且每个管芯互连件耦合到该多个金属结构之中的至少一个金属结构的空隙限定区段中的一个或多个金属互连件之中的金属互连件。
5、在另一示例性方面，提供了一种制造管芯模块封装件的方法。该方法包括形成封装衬底。形成该封装衬底包括形成在水平方向上彼此平行并且共享共同的垂直平面的多个金属结构。该多个金属结构之中的每个金属结构包括：具有第一cte的金属材料；包括布置在金属结构中的多个空隙的空隙限定本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种管芯模块封装件，包括：
2.根据权利要求1所述的管芯模块封装件，其中所述管芯的区域的至少一部分被定向到所述封装衬底以在垂直平面中至少部分地与所述封装衬底中的空隙限定区段重叠。
3.根据权利要求1所述的管芯模块封装件，其中：
4.根据权利要求1所述的管芯模块封装件，其中：
5.根据权利要求1所述的管芯模块封装件，其中布置在所述金属结构中的所述多个空隙各自被所述金属结构中的所述金属材料完全包围并且耦合到所述金属材料。
6.根据权利要求1所述的管芯模块封装件，其中所述多个金属结构中的每个金属结构包括地平面。
7.根据权利要求1所述的管芯模块封装件，其中每个金属结构中的所述多个空隙具有为所述金属结构的面积的至少百分之三十(30％)的面积。
8.根据权利要求1所述的管芯模块封装件，其中所述多个空隙形成所述金属结构中的所述空隙限定区段的周界。
9.根据权利要求8所述的管芯模块封装件，其中所述多个空隙具有为所述周界的第二面积的至少百分之八十五(85％)的第一面积。
10.根据权利
11.根据权利要求1所述的管芯模块封装件，其中所述金属结构的所述金属材料的所述第一CTE介于每开尔文(K)百万分之(ppm)13(ppm/K)和24ppm/K之间。
12.根据权利要求11所述的管芯模块封装件，其中所述电介质材料的所述第二CTE介于4ppm/K和18ppm/K之间。
13.根据权利要求1所述的管芯模块封装件，其中所述多个金属结构之中的至少一个金属结构中的所述多个空隙以重复图案形成在所述金属结构中。
14.根据权利要求1所述的管芯模块封装件，其中所述多个金属结构之中的至少一个金属结构中的所述多个空隙中的每个空隙在第一轴的第一方向上具有相同的第一节距并且在与所述第一轴正交的第二轴的第二方向上具有相同的第二节距。
15.根据权利要求1所述的管芯模块封装件，其中所述多个金属结构之中的至少一个金属结构中的所述多个空隙中的每个空隙包括在第一轴的第一方向上具有第一长度并且在与所述第一轴正交的第二轴的第二方向上具有第二长度的细长空隙，其中所述第二长度等于所述第一长度。
16.根据权利要求1所述的管芯模块封装件，其中所述多个金属结构之中的至少一个金属结构中的所述多个空隙中的每个空隙包括在第一轴的第一方向上具有第一长度并且在与所述第一轴正交的第二轴的第二方向上具有第二长度的细长空隙，其中所述第二长度小于所述第一长度。
17.根据权利要求1所述的管芯模块封装件，其中所述多个金属结构之中的至少一个金属结构能够沿至少两个正交轴均匀变形。
18.根据权利要求17所述的管芯模块封装件，其中所述多个金属结构之中的至少一个金属结构中的所述多个空隙具有相同的节距。
19.根据权利要求1所述的管芯模块封装件，其中所述多个金属结构之中的至少一个金属结构中的所述多个空隙之中的空隙子集沿相同的轴伸长。
20.根据权利要求1所述的管芯模块封装件，其中所述多个金属结构之中的至少一个金属结构中的所述空隙限定区段是方形空隙限定区段，所述方形空隙限定区段包括沿形成所述空隙限定区段的周界的方形周界布置的多个直空隙。
21.根据权利要求1所述的管芯模块封装件，其中所述多个金属结构之中的至少一个金属结构中的所述空隙限定区段是圆形空隙限定区段，所述圆形空隙限定区段包括沿形成所述空隙限定区段的周界的圆形周界布置的多个凸空隙。
22.根据权利要求1所述的管芯模块封装件，其中对于所述多个金属结构之中的至少一个金属结构：
23.根据权利要求1所述的管芯模块封装件，所述管芯模块封装件集成到选自由以下项组成的组的设备中：机顶盒；娱乐单元；导航设备；通信设备；固定位置数据单元；移动位置数据单元；全球定位系统(GPS)设备；移动电话；蜂窝电话；智能电话；会话发起协议(SIP)电话；平板电脑；平板手机；服务器；计算机；便携式计算机；移动计算设备；可穿戴计算设备；台式计算机；个人数字助理(PDA)；监视器；计算机监视器；电视机；调谐器；收音机；卫星无线电；音乐播放器；数字音乐播放器；便携式音乐播放器；数字视频播放器；视频播放器；数字视频光盘(DVD)播放器；便携式数字视频播放器；汽车；交通工具部件；航空电子系统；无人机；
24.一种制造管芯模块封装件的方法，包括：
25.根据权利要求24所述的方法，其中将所述...
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
1.一种管芯模块封装件，包括：
2.根据权利要求1所述的管芯模块封装件，其中所述管芯的区域的至少一部分被定向到所述封装衬底以在垂直平面中至少部分地与所述封装衬底中的空隙限定区段重叠。
3.根据权利要求1所述的管芯模块封装件，其中：
4.根据权利要求1所述的管芯模块封装件，其中：
5.根据权利要求1所述的管芯模块封装件，其中布置在所述金属结构中的所述多个空隙各自被所述金属结构中的所述金属材料完全包围并且耦合到所述金属材料。
6.根据权利要求1所述的管芯模块封装件，其中所述多个金属结构中的每个金属结构包括地平面。
7.根据权利要求1所述的管芯模块封装件，其中每个金属结构中的所述多个空隙具有为所述金属结构的面积的至少百分之三十(30％)的面积。
8.根据权利要求1所述的管芯模块封装件，其中所述多个空隙形成所述金属结构中的所述空隙限定区段的周界。
9.根据权利要求8所述的管芯模块封装件，其中所述多个空隙具有为所述周界的第二面积的至少百分之八十五(85％)的第一面积。
10.根据权利要求1所述的管芯模块封装件，其中所述金属结构的所述空隙限定区段具有介于100兆帕(mpa)和50吉帕(gpa)之间的杨氏模量。
11.根据权利要求1所述的管芯模块封装件，其中所述金属结构的所述金属材料的所述第一cte介于每开尔文(k)百万分之(ppm)13(ppm/k)和24ppm/k之间。
12.根据权利要求11所述的管芯模块封装件，其中所述电介质材料的所述第二cte介于4ppm/k和18ppm/k之间。
13.根据权利要求1所述的管芯模块封装件，其中所述多个金属结构之中的至少一个金属结构中的所述多个空隙以重复图案形成在所述金属结构中。
14.根据权利要求1所述的管芯模块封装件，其中所述多个金属结构之中的至少一个金属结构中的所述多个空隙中的每个空隙在第一轴的第一方向上具有相同的第一节距并且在与所述第一轴正交的第二轴的第二方向上具有相同的第二节距。
15.根据权利要求1所述的管芯模块封装件，其中所述多个金属结构之中的至少一个金属结构中的所述多个空隙中的每个空隙包括在第一轴的第一方向上具有第一长度并且在与所述第一轴正交的第二轴的第二方向上具有第二长度的细长空隙，其中所述第二长度等于所述第一长度。
16.根据权利要求1所述的管芯模块封装件，其中所述多个金属结构之中的至少一个金属结构中的所述多个空隙中的每个空隙包括在第一轴的第一方向上具有第一长度并且在与所述第一轴正交的第二轴的第二方向上具有第二长度的细长空隙，其中所述第二长度小于所述第一长度。
17.根据权利要求1所述的管芯模块封装件，其中所述多个金属结构之中的至少一个金属结构能够沿至少两个正交轴均匀变形。
18.根据权利要求17所述的管芯模块封装件，其中所述多个金属结构之中的至少一个金属结构中的所述多个空隙具有相同的节距。
19.根据权利要求1所述...
【专利技术属性】
技术研发人员：A·德特勒夫森，J·比伦，
申请(专利权)人：高通股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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