[发明专利]半导体器件组件以及散热器组件

说明书

技术领域

本发明涉及用于包括应力消除缓冲层的半导体器件的热界面材料和封装热设计。

背景技术

包括在多层载体上的倒装芯片的倒装芯片封装(更具体地，有机倒装芯片封装)由于在倒装芯片与多层载体之间的热膨胀系数(CTE)失配而固有地在预定温度范围内翘曲。例如，芯片可具有3ppm/℃的CTE，而有机芯片载体可具有17-24ppm/℃的CTE。这样的CTE失配可导致载体的弯曲。如果将散热器或盖附接到具有诸如导热油脂的热界面材料的芯片的背表面，则会在芯片与散热器或盖之间产生不均匀的油脂填充的间隙。由于可不利地影响热性能的载体的弯曲，热界面材料同样会被拉伸。在严重情况下，会发生热界面材料的裂开或分离。

发明内容

根据本发明的第一方面，通过提供一种散热器组件，可以实现以上和以下描述的本发明的各种优点和目的，所述散热器组件包括：

用于芯片载体衬底的散热器，所述散热器具有第一热膨胀系数CTE1；

与所述散热器接触的多层热界面材料，所述热界面材料包括与所述散热器接触的第一金属热界面材料层和与所述第一金属热界面材料层接触的缓冲层，所述缓冲层具有第二热膨胀系数CTE2，其中CTE1＞CTE2。

根据本发明的第二方面，提供一种半导体器件组件，包括：

芯片载体衬底；

附接到所述衬底的散热器，所述散热器具有第一热膨胀系数CTE1；

半导体器件，其被安装在所述衬底上并在所述散热器下方，所述半导体器件具有第三热膨胀系数CTE3；

多层热界面材料，其被插入在所述散热器与所述半导体器件之间，所述热界面材料包括与所述散热器接触的第一金属热界面材料层和与所述第一金属热界面材料层接触的缓冲层，所述缓冲层具有第二热膨胀系数CTE2，其中CTE1＞CTE2＞CTE3。

根据本发明的第三方面，提供一种半导体器件组件，包括：

芯片载体衬底；

半导体器件，其被安装在所述衬底上，所述半导体器件具有第一热膨胀系数CTE1；

多层热界面材料，其位于所述半导体器件上，所述热界面材料包括第一金属热界面材料层和与所述第一金属热界面材料层接触的缓冲层，所述缓冲层具有第二热膨胀系数CTE2，其中CTE1＞CTE2，并且热界面材料层接触所述缓冲层和所述半导体器件。

附图说明

在所述权利要求中具体地阐述了相信为新颖的本发明的特征以及本发明的部件特性。附图仅仅用于示例的目的且未按比例绘制。然而，就组织和操作方法两方面而言，可以通过在下面参考结合附图给出的详细描述而最好地理解本发明本身，在附图中：

图1是现有技术的半导体器件组件的侧视图；

图2是根据本发明的半导体器件组件的侧视图；

图3A、3B、3C和3D包括根据本发明的多层热界面材料的各种实施例的顶视图；

图4A和4B是装配根据本发明的半导体器件组件的两种不同方式的分解图；以及

图5是根据本发明的多层热界面材料的放大的侧视图。

具体实施方式

更详细地参考附图，具体地，参考图1，示出了现有技术的半导体器件组件10的侧视图。半导体器件组件10包括芯片载体衬底12，例如有机芯片载体，在芯片载体衬底12上，在所谓的倒装芯片位置中安装芯片14(以下称为半导体器件)。通过倒装芯片，意味着半导体器件14被安装为有源侧朝下，并且半导体器件14通过焊料球16或其他公知的电连接而连接到衬底12。还可以存在常规的底填材料18。半导体器件组件10还可以包括清除由半导体器件14所产生的热的盖或散热器20(以下合称为“散热器”)。可通过支柱(leg)22支撑散热器20，支柱22通过粘合剂24而被牢固地附接到衬底12。最后，为了在半导体器件14与散热器20之间具有良好的热接触，还存在常规的热界面材料26。常规的热界面材料26包括非金属热油脂、糊膏或凝胶体。

在实践中，半导体器件14与衬底12之间的热膨胀系数(CTE)失配可导致衬底12和器件14的弯曲，由此导致热界面材料26的拉伸，这会导致热界面材料26从半导体器件14裂开或分离。热界面材料26的该裂开或分离可发生在热界面材料26与半导体器件14之间的界面28(示于图1中)或者热界面材料26与散热器20之间的界面29处。