[发明专利]半导体器件以及控制其温度的方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体，具体而言涉及一种半导体器件和一种控制其温度的方法。

背景技术

随着电子产品的高性能化，正在开发高容量和高速的半导体器件。一般来说，半导体器件的工作速度越高，其产生的热量越大。如果半导体器件产生的热量持续增大至超过适当范围，则半导体器件将发生故障或者工作中断，从而丢失正在处理的数据。在很大程度上，这种问题在小尺寸移动产品中表现得更为严重。此外，半导体器件的工作速度可能受到环境温度的影响而变慢，于是数据处理速度可能无法维持在可靠的水平上。因此，需要能够克服上述问题的半导体器件。

发明内容

本发明是为了解决现有技术中存在的上述问题而提出的，其目的在于提供一种能够将温度维持或控制在适当水平的半导体器件以及控制其温度的方法。

根据本发明构思的实施例的能够达到上述目的的半导体器件，包括半导体封装件，在所述半导体封装件中半导体芯片安装在封装件衬底上，其中所述半导体封装件可以包括：温度测量器件，其测量所述半导体封装件的温度；和温度控制电路，其基于所述温度测量器件测量得到的所述半导体封装件的温度来改变所述半导体封装件的工作速度。

在一些实施例中，所述温度测量器件可以嵌入在所述封装件衬底中，并且所述温度控制电路可以内置在所述半导体芯片中。

在其它实施例中，所述温度测量器件可以包括：热敏电阻器，其在所述封装件衬底中布置在所述半导体芯片下方并且具有随着所述半导体芯片的温度而变化的电阻值；和电阻器，其与所述热敏电阻器电连接并防止所述热敏电阻器的自加热。

在其它实施例中，所述温度控制电路可以包括：电源单元，其被电连接至所述电阻器，并对所述温度测量器件施加电源电压；转换单元，其被电连接至所述热敏电阻器，并接收从所述热敏电阻器输出的模拟信号以将该模拟信号转换成数字信号；以及一个处理单元，其被电连接至所述转换单元，并基于所述数字信号改变施加至所述半导体芯片的功率。

在其它实施例中，所述半导体封装件还可以包括散热器，其将所述半导体芯片中产生的热量扩散至外部。

在其它实施例中，所述半导体芯片包括内置所述温度控制电路的逻辑芯片，以及安装在所述逻辑芯片上的存储器芯片，并且所述温度控制电路可以改变所述逻辑芯片和所述存储器芯片的工作速度。

在本发明构思的其它实施例中，半导体器件包括封装件衬底，和安装在所述封装件衬底上的半导体芯片，其中所述封装件衬底可以包括热敏电阻器和电阻器，所述热敏电阻器感测所述半导体芯片的温度以输出对应于该温度的输出电压，所述电阻器用于防止所述热敏电阻器的自加热，以及其中所述半导体芯片可以包括对所述电阻器和所述热敏电阻器施加电源电压的电源单元、将所述输出电压转换成位信号的转换单元、以及基于所述位信号识别所述半导体芯片的温度以改变所述半导体芯片的工作速度的处理单元。

在一些实施例中，所述处理单元可以在所述半导体芯片的温度低于基准温度时提高所述半导体芯片的工作速度，而在所述半导体芯片的温度高于所述基准温度时降低所述半导体芯片的工作速度。

在其它实施例中，所述热敏电阻器和所述电阻器中的至少一个嵌入在所述封装件衬底中或者表面安装在所述封装件衬底上，或者所述热敏电阻器和所述电阻器中的至少一个表面安装在所述半导体芯片上。

在其它实施例中，所述热敏电阻器可以包括第一热敏电阻器和第二热敏电阻器，所述第一热敏电阻器表面安装在所述封装件衬底的底表面上，所述第二热敏电阻器表面安装在所述封装件衬底的顶表面上，所述第一热敏电阻器和所述第二热敏电阻器共同连接至所述电阻器。

在其它实施例中，所述封装件衬底在其顶表面或底表面上可以包括空腔，并且所述热敏电阻器和所述电阻器中的至少一个可以插入在所述空腔中。

在其它实施例中，所述封装件衬底可以包括打开所述半导体芯片的底表面的开孔(open hole)，并且所述热敏电阻器可以插入在所述开孔中以直接连接至所述半导体芯片。

在其它实施例中，所述半导体器件还可以包括对所述半导体芯片进行模塑的模塑层，以及布置在所述模塑层和所述半导体芯片之间的散热器。所述散热器可以扩散所述半导体芯片中产生的热量。

在其它实施例中，所述散热器可以围绕所述半导体芯片并且被延伸以连接至所述封装件衬底，并且所述封装件衬底还可以包括穿透所述封装件衬底以连接至所述散热器的热通孔。所述热通孔可以提供散热路径。