封装结构上的封装件及其制造方法技术

本发明专利技术涉及的是一种封装结构上的封装件，该封装结构上的封装件通过在第一封装件和第二封装件之间引入刚性热连接件来改进导热性和机械强度。该第一封装件具有第一衬底和穿过第一衬底的通孔。第一组传导元件与第一衬底的通孔相对准并且与其相连接。刚性热连接件与第一组传导元件以及第二封装件的管芯相连接。第二组传导元件与管芯相连接，底部衬底与第二组传导元件相连接。散热连接件可以是，例如，中介层、散热器或导热层。本发明专利技术还提供了一种封装结构上的封装件及其制造方法。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体领域，更具体地，本专利技术涉及一种。
技术介绍
由于提供了更高密度的电子器件，堆叠封装件(POP)在集成电路封装技术中越来越受欢迎。但POP中的底部封装件的管芯功率增大不仅导致散热失效，而且导致由封装件部件之间的热膨胀不匹配而出现的严重的热应力和翘曲。
技术实现思路
为了解决现有技术中所存在的问题，根据本专利技术的一个方面，提供了一种半导体器件，包括第一封装件，包括第一衬底和穿过所述第一衬底的通孔；第一组传导元件，与所述第一衬底的所述通孔对准，并且与所述第一衬底的所述通孔相连接；刚性热连接件，与所述第一组传导元件相连接；管芯，与所述刚性热连接件相连接；第二组传导元件，与所述管芯相连接；以及底部衬底，与所述第二组传导元件相连接。在该半导体器件中，所述刚性热连接件包括半导体中介层，所述半导体中介层具有穿过其而形成的通孔。 在该半导体器件中，所述中介层具有从大约100微米到大约300微米的厚度。在该半导体器件中，所述中介层的所述通孔具有从大约O.1mm至大约O. 3mm的间距。在该半导体器件中，所述中介层的所述通孔具有从大约2至大约6的纵横比。在该半导体器件中，所述刚性热连接件包括散热器。在该半导体器件中，所述热连接件具有宽度，并且所述管芯也具有宽度，其中，所述散热连接件的宽度是所述管芯的宽度的大约1. 2倍至大约1. 5倍。根据本专利技术的另一方面，提供了一种封装件，包括第一封装件，具有形成第一衬底上的第一管芯；第二封装件，具有形成第二衬底上的第二管芯；以及刚性导热体，位于所述第一封装件和所述第二封装件之间，并且将所述第二管芯与所述第一衬底热连接。在该封装件中，还包括第一组连接器元件，将所述第二管芯与所述第二衬底电连接；第二组连接器元件，将所述第一管芯与所述第二衬底电连接；以及第三组连接器元件，配置为将所述第二衬底与另一个电路电连接。在该封装件中，所述导热体包括中介层，所述中介层具有穿过其的通孔。在该封装件中，所述第一衬底包括热传导层和导热通孔，所述封装件还包括第四组连接器元件，与所述导热通孔对准，并且将所述导热通孔与所述通孔相连接。在该封装件中，所述第二管芯具有第一宽度，所述导热体具有大于所述第一宽度的第二宽度。在该封装件中，所述第二宽度是所述第一宽度的大约1. 2倍至1. 5倍。在该封装件中，所述导热体包括与所述第二管芯热连接的散热器；所述第一衬底包括热传导层和导热通孔；并且其中，所述第二管芯通过所述导热通孔与所述热传导层热连接。在该封装件中，还包括热界面材料，位于所述散热器和所述第一衬底之间。在该封装件中，所述导热体是填充所述第二管芯和所述第一衬底之间的间隙的热传导材料。 根据本专利技术的又一方面，提供了一种形成封装件的方法，包括提供第一封装件，所述第一封装件包括位于第一衬底上的第一管芯，所述第一衬底中具有导热层；提供第二封装件，所述第二封装件包括位于第二衬底上的第二管芯；以及通过刚性导热体将所述第二管芯与所述第一衬底热连接。在该方法中，还包括在所述第一衬底中形成导热通孔；在所述刚性导热体中形成通孔；以及将所述导热通孔与所述通孔对准，并且利用连接器元件将所述导热通孔与所述通孔热连接。在该方法中，还包括将所述第一管芯与所述第一衬底电连接，并且将所述第一衬底与所述第二衬底电连接。在该方法中，热连接所述第二管芯和所述第一衬底选自于基本上由以下步骤所构成的组在所述第二管芯和所述第一衬底之间插入中介层，在所述第二管芯和所述第一衬底之间插入散热器，以及在所述第二管芯和所述第一衬底之间的间隙中插入热传导材料。附图说明为了全面理解本公开及其优点，现在结合附图进行以下描述作为参考，其中图1a至图1e是制造第一实施例器件的步骤的截面图；图2a至图2e是制造第二实施例器件的步骤的截面图；以及图3a至图3d是制造第三实施例器件的步骤的截面图。具体实施例方式将参考图1至图3来描述形成堆叠封装件(PoP)的各个步骤。应该理解，在此所述的材料、几何形状、尺寸、结构以及工艺参数仅仅是实例，并不用于并且不被理解成限制在本文中所申请的专利技术。一旦获悉本公开，本领域的技术人员则可作出多种更换和更改。将参考图1(包括图1a至图1e)论述第一个实施例封装件。图1a示出的是将使用在PoP封装件中的顶部封装件I。顶部封装件I可以使用塑料球栅阵列(PBGA)封装件组装工艺或类似的工艺形成，并且包括了多个堆叠的管芯2，这些堆叠的管芯可以通过接触件16 (在相应的堆叠管芯2上)、接合引线6以及接触件12 (在顶部衬底10上)与顶部衬底10引线接合。单个堆叠的管芯可以包括存储芯片、逻辑芯片、处理器芯片或类似的芯片。尽管图1a示出了三个堆叠的管芯，但这仅用于说明。同样地，引线接合的使用也仅仅是说明性的，而其他用于电连接堆叠管芯的方法仍处于本公开的预期范围之内。顶部衬底10可以是包括了交替的不导电的聚合物层(诸如，双马来酰亚胺-三嗪树脂(BT))以及经过图案化的(或未经过图案化的)导电层的层压电路板。如上所述，顶部衬底10具有位于第一面(出于简便在本文中有时被称为顶面)上的用于电连接至堆叠管芯2的接触件12。顶部衬底10还具有位于第二面(有时被称为底面)上的用于电连接至下面将进一步详细描述的其他部件的接触件24。图1a进一步示出了顶部衬底10的底面上的接地焊盘18。如将更详细地根据图1e所解释的那样，接地焊盘18为源于底部封装件的热量提供了导热路径，该底部封装件随后将接合于顶部封装件I。可以通过导热通孔22来实现与接地焊盘18的电接触和/或热接触，该导热通孔可以由铜、焊料、铝或其他导电材料形成。图1b示出了将顶部封装件I接合至中介层30。中介层30可以由半导体材料(诸如，硅、锗或砷酸镓)构成。中介层30可以具有大约100微米至大约300微米的厚度。通孔32穿过中介层30，该通孔32可以由铜构成或可以由钨、铝、焊料或类似的所构成。通孔32可以与焊料凸块26对准，该焊料凸块26将中介层30与顶部封装件I电连接和热连接。可选地，通孔32可以不与焊料凸块26对准。更具体地，通孔32通过焊料凸块26和导热通孔22与接地焊盘18电连接和/或热连接。底部填充件28可以围绕着焊料凸块26。尽管示出的是焊料凸块，但也可以通过焊球、铜凸块、铜柱或其他连接器元件实现中介层30和顶部封装件I之间的连接。因此，连接器元件这一术语在本文中指的是焊料凸块或连接器元件26的任意其他形式。通孔32可以具有大约O.1mm至大约O. 3mm的间距(pitch)。通孔32具有大约2至大约6的纵横比，该纵横比被限定为中介层30的厚度与通孔32的宽度的比例。可以相信，该纵横比提供的是用于改进所得到的封装件的导热性的最有利的范围。通孔32也可以具有在大约O.1mm至大约O. 3mm范围内的有利地导热的间距(即，中心间距，center tocenter spacing)。通孔32可以由铜表面或招表面构成,该表面填充有高导热性材料,诸如，铜、钨、铝或聚合物。除了提供了改进的导热性之外，中介层30还为所得到的封装件提供了机械固化。通过这种方式，中介层30提供了抗翘曲硬度和阻力，另外，该翘曲可以是由顶部封装件I和底部封装件34(图1d中示出)之间的热膨胀系数(CTE)不匹配导致的。继续参考图lc，焊本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体器件，包括：第一封装件，包括第一衬底和穿过所述第一衬底的通孔；第一组传导元件，与所述第一衬底的所述通孔对准，并且与所述第一衬底的所述通孔相连接；刚性热连接件，与所述第一组传导元件相连接；管芯，与所述刚性热连接件相连接；第二组传导元件，与所述管芯相连接；以及底部衬底，与所述第二组传导元件相连接。

【技术特征摘要】
2011.09.30 US 13/250,6061.一种半导体器件，包括 第一封装件，包括第一衬底和穿过所述第一衬底的通孔； 第一组传导元件，与所述第一衬底的所述通孔对准，并且与所述第一衬底的所述通孔相连接； 刚性热连接件，与所述第一组传导元件相连接； 管芯，与所述刚性热连接件相连接； 第二组传导元件，与所述管芯相连接；以及 底部衬底，与所述第二组传导元件相连接。2.根据权利要求1所述的半导体器件，其中，所述刚性热连接件包括半导体中介层，所述半导体中介层具有穿过其而形成的通孔。3.一种封装件，包括 第一封装件，具有形成第一衬底上的第一管芯； 第二封装件，具有形成第二衬底上的第二管芯；以及 刚性导热体，位于所述第一封装件和所述第二封装件之间，并且将所述第二管芯与所述第一衬底热连接。4.根据权利要求3所述的封装件，还包括 第一组连接器元件，将所述第二管芯与所述第二衬底电连接； 第二组连接器元件，将所述第一管芯与所述第二衬底电连接；以及 第三组连...

【专利技术属性】
技术研发人员：林文益，游明志，林柏尧，卢景睿，吴俊毅，
申请(专利权)人：台湾积体电路制造股份有限公司，
类型：发明
国别省市：