具有盖结构的半导体器件及其制造方法技术

一种半导体器件包括：基板、附接至基板的第一管芯和连接到基板的盖子。盖子限定出用于接合第一管芯的腔体，并且盖子包括具有向下延伸到腔体中的端部的管芯密封隔板。管芯密封隔板的端部附接至基板，并且将热界面材料设置在第一管芯和盖子之间，以将第一管芯热连接至盖子。本发明专利技术还提供了具有盖结构的半导体器件及其制造方法。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术一般地涉及半导体器件，更具体地来说，涉及半导体器件的半导体封装。
技术介绍
目前，半导体器件通常包括:管芯、基板、散热器、用于将管芯连接到散热器的热界面材料Ο Μ)、一个或多个金属化层、输入/输出(I/O)引脚或球以及可选散热器。管芯具有源电路器件，并且通常将管芯安装在基板上或安装在基板中的腔体(cavity)内。由于管芯的有源面朝下，这种半导体器件通常被称为“倒装芯片”封装件。在现代半导体封装件中，不断追求更高性能和更小尺寸导致更高的工作频率和不断增加的封装密度(每单位面积容纳更多的晶体管)。在工作中，这种管芯上的电路会消耗大量的电能，电能又不可避免地产生热量。如果该管芯是高功耗芯片(例如，中央处理单元(CPU))，则该管芯产生的热量尤其如此。传统 Μ将管芯与散热器连接，该传统的 Μ将管芯中产生的热量驱散到周围的环境中去。然而，伴随着热量的产生，管芯也可能要在高湿度的操作环境中工作。较高含量的水分可以进入半导体封装，并且对管芯的性能产生不利的影响。随着水分的进入和工作温度的升高，TIM的散热能力可能会降低，从而降低管芯的性能和/或使其发生故障。
技术实现思路
为了解决现有技术中所存在的缺陷，根据本专利技术的一方面，提供了一种半导体器件包括:基板；第一管芯，附接至所述基板；盖子，与所述基板连接，所述盖子限定出用于接合所述第一管芯的腔体，所述盖子包括管芯密封隔板，所述管芯密封隔板具有一个或多个向下延伸到所述腔体的端部，所述管芯密封隔板的端部附接至所述基板；以及热界面材料，位于所述第一管芯和所述盖子之间，所述热界面材料将所述第一管芯热连接至所述盖子。在该半导体器件中，所述管芯密封隔板由与所述盖子基本上相同的材料制成。在该半导体器件中，所述管芯密封隔板由与所述盖子不同的材料制成。在该半导体器件中，所述管芯密封隔板的端部环绕所述第一管芯。在该半导体器件中，所述管芯密封隔板的端部通过粘合剂附接至所述基板。在该半导体器件中，所述粘合剂是薄膜。在该半导体器件中，所述粘合剂包括:热塑性聚氨酯(TPU)。该半导体器件进一步包括:底部填充材料，形成在所述第一管芯和所述基板的间隙中。在该半导体器件中，所述盖子进一步包括:刚性元件，用于与所述基板连接。该半导体器件进一步包括:模塑料，所述模塑料用于填充所述腔体并且至少与所述第一管芯和所述基板进行热交换。该半导体器件进一步包括:第二管芯，被安装在所述第一管芯的顶部。该半导体器件进一步包括第二管芯，被安装至所述基板。根据本专利技术的另一方面，提供了一种半导体器件，包括:基板；管芯，附接至所述基板；散热器，连接到所述基板，所述散热器限定出腔体并且包括管芯密封隔板，所述管芯密封隔板具有一个或多个向下延伸到所述腔体中的端部，所述管芯密封隔板的端部附接至所述基板并且环绕所述管芯；以及热界面材料，位于所述管芯和所述散热器之间，将所述管芯热连接至所述散热器。在该半导体器件中，所述管芯密封隔板的端部通过粘合剂附接至所述基板。在该半导体器件中，所述粘合剂包括热塑性聚氨酯(TPU)。在该半导体器件中，所述散热器包括刚性元件，用于与所述基板连接。根据本专利技术的又一方面，提供了一种形成半导体器件的方法，包括:将管芯安装在基板上方；将所述热界面材料固定至所述管芯；将粘合剂放置在所述管芯的周围的预定位置附近和所述基板的外围处，将所述粘合剂配置为容纳所述盖子；以及将所述盖子放置在所述基板的顶部，所述盖子限定出用于接合所述第一管芯的腔体，所述盖子包括管芯密封隔板，所述管芯密封隔板具有一个或多个向下延伸到所述腔体中的端部，所述管芯密封隔板的端部通过所述粘合剂附接至所述基板。该方法进一步包括，固化所述粘合剂，从而将所述盖子固定至所述基板。在该方法中，通过所述粘合剂将所述盖子附接至所述基板的外围。该方法进一步包括:将底部填充材料形成在所述管芯和所述基板之间的间隙中。该方法进一步包括:将模塑料形成在所述腔体中，所述模塑料至少与所述管芯和所述基板进行热交换。附图说明从以下详细描述、所附权利要求和附图中可以明显发现本专利技术的特征、方面、和优点。图1是根据本专利技术的示例性实施例的半导体器件的截面图。图2是图1所示的半导体器件的俯视图。图3是根据本专利技术的各个方面制造半导体器件的方法的流程图。具体实施例方式在以下描述中，阐述了许多特定的细节从而提供了本专利技术的实施例的完全理解。然而，本领域的普通技术人员应意识到没有这些特定的细节也可实施本专利技术的实施例。在一些实例中，没有详细描述公知的结构和工艺从而避免了本专利技术的不必要的模糊的实施例。整个本说明书中引用“一个实施例”或“某个实施例”意味着本专利技术的至少一个实施例包括结合实施例所描述的特定部件、结构或特征。因此，在本说明书的各个位置出现的短语“在一个实施中”或“在某个实施例中”不一定指同一个实施例。而且，在一个或多个实施例中可以以任何合适的方式组合特定部件、结构或特征。应理解，以下附图没有按比例绘制；而这些附图仅是说明性的附图。图1描述了根据本专利技术的示例性实施例的半导体器件10。图2示出了半导体器件的10俯视图。如图所示，除其他元件以外，半导体器件10还包括第一基板20、管芯100和盖子70。明显的，盖子70用作散热器。半导体器件10包括管芯100，该管芯100具有上表面102和与上表面102相对的下表面104。例如，管芯100可以包括通用处理器、图形处理器或具有一个或多个处理内核的类似器件。管芯100可以是处理器可读存储器，具有通过另一管芯中的处理器可读取的静态或动态随机存取存储器(DRAM、SDRAM等)形式。当然，管芯100可以包括其他电子器件，如，专用集成电路、微控制器、现场可编程门阵列等。第一组封装引脚120连接至管芯100的下表面104上方的焊盘(未示出)。第一组封装引脚120可以是焊料凸块或任何其他已知的封装件电互连。在工作中，电源和电信号通过封装引脚120施加给管芯100。在所述实施例中，将管芯100固定在管芯100下面的第一基板20上方。在一些实施例中，管芯100内嵌在第一基板20中。在一些实施例中，半导体器件10包括安装在管芯100的顶部的一个或多个管芯。在又一些实施例中，半导体器件10包括安装在第一基板20上的与管芯100并排的一个或多个管芯。该一个或多个管芯可以通过形成在其中的微通孔(未示出)或通过在管芯100中的微通孔(未示出)进行彼此电连接。第一组封装引脚120附接至第一基板20的上表面上方的接触焊盘(未示出)。底部填充物130可以填充到管芯100和第一基板20之间，以使半导体器件10变坚硬，并且防止管芯100发生弯曲损伤。将第二组封装引脚40固定在第一基板20的下表面上方的焊盘(未示出)。该第二组封装引脚40可以是焊球或任何其他已知的封装件电互连。也可以将第二组封装引脚40固定在第二基板50上方的接触焊盘(未示出)上。第二基板50可以是印刷线路板(有时，也称为印制电路板)或本领域技术人员公知的多层模块。盖子70可以用作半导体器件10的覆盖件并且用作散热器。在一个实施例中，将盖子70安装在管芯100的上方以驱散管芯100和其他管芯所产生的热量，并且抵消通过至少在管芯100和第一基板20之间的热膨胀不匹配而产生的力。在一个实施例中，盖子70是硬壳式结构本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体器件包括：基板；第一管芯，附接至所述基板；盖子，与所述基板连接，所述盖子限定出用于接合所述第一管芯的腔体，所述盖子包括管芯密封隔板，所述管芯密封隔板具有一个或多个向下延伸到所述腔体的端部，所述管芯密封隔板的端部附接至所述基板；以及热界面材料，位于所述第一管芯和所述盖子之间，所述热界面材料将所述第一管芯热连接至所述盖子。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：林文益，林柏尧，
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：台湾;71