[发明专利]重叠注塑倒装芯片封装中的热管

说明书

技术领域

本申请涉及半导体封装和其制造，并且特别地涉及对来自这样的封装中的半导体器件的热量消散的改进。

背景技术

在半导体器件的操作期间生成的热量的消散在集成这样的器件的各个层面对开发者都是关心的主要问题。即使是最微小的改进也具有可观的价值，部分是因为在使用其的典型产品中发现有大量的半导体器件。

发明内容

本发明是模塑的半导体封装中的改进以及用于其制造的方法。该封装包括基板、安装在基板上的半导体裸片、环绕在基板上的裸片的模塑原料、在模塑原料上的盖、以及在半导体裸片和盖之间延伸的热管。优选地，形成热管以使得其环绕裸片。

该封装通过如下步骤被组装：将裸片安装到基板上、将模塑原料施加于基板的同时在相邻于半导体裸片的模塑原料中形成通道、将热管材料插入通道中、并且将盖安装在模塑原料和热管材料上。

附图说明

参考以下的具体描述，本发明的这些和其它目的以及优点对本领域技术人员而言将是明显的，其中：

图1是本发明的说明性实施例的顶视图；

图2是图1的实施例的一个版本的侧视图；以及

图3是描绘了用于形成图1-2的实施例的说明性步骤的流程图。

具体实施方式

图1是本发明的半导体封装100移去其盖的说明性实施例的顶视图；以及图2是相同封装具有其盖在位的侧视图。封装100包括基板110、安装在基板上的半导体裸片120、环绕基板上的裸片并且接触裸片的下部分122的模塑原料130、环绕并且接触裸片的上部分124的热管140、以及盖150（在图2中示出）。盖150被紧固到基板110并且限定了裸片120、模塑原料130和热管140位于其中的内部区域。模塑原料130以盖150和裸片120的下部分122两者形成了密封以便于将热管140封闭在裸片120和盖150之间。

如在图2的侧视图中最佳所示，热管140形成在模塑原料130中的通道135中被半导体裸片120限制在一侧。如图1的顶视图所示，通道135和热管140优选地环绕半导体裸片110，使得热管140在裸片的上部分124接触裸片的所有侧。

基板110、裸片120、模塑材料130和盖150是常规的。基板110通常是为裸片提供机械支撑的模塑塑料。多个金属层形成在塑料中并且在基板的主要表面上以提供在裸片与封装外部的焊球或焊接凸点之间的电连接。半导体裸片120通常由硅制成，但也可以由诸如锗或各种III-V半导体化合物之类的其它半导体材料制成。裸片通常是矩形的形状，已从在半导体材料的晶元中形成的相同裸片的矩形阵列分开（或分离）。裸片被制作以使得若干集成电路形成在裸片的一个主要表面，该主要表面经常被称为裸片的有源侧或正面侧。在图2中，正面侧被标识为元件125；并且如图2所示，裸片通常以正面侧125面对基板被安装在基板上。

在本发明的实践中可以使用各种模塑原料。某些示例为联苯环氧树脂和甲酚酚醛树脂。优选地，盖150由诸如金属之类的导热材料制成。

利用某些模塑原料，随着模塑原料固化，通道135被形成为在裸片120的上部分124的外围产生的槽。如果该槽不适于针对热管140使用或者不可用，可以使用各种方法以形成模塑原料中的通道135。通常，通道的所需形状中的某些类型的预成型可以被紧固到裸片120的上部分124，同时围着裸片施加模塑原料并且随后在模塑原料已经固化到足以保持其最终形状时可以移除模塑原料。

多种材料可选以用于热管140。在基本的操作中，热管材料在裸片120的上部分124吸收热量，该材料被传输到盖150并在该处将热量交至盖的较冷表面；并且该材料被传输回至裸片并在该处无限重复该过程。在低于裸片的操作温度但高于封装100的环境温度的第一温度蒸发并且在处于或高于环境温度的第二温度重新液化的无毒液体是对于热管材料而言适合的候选。在半导体裸片的通常操作温度处将以该方式工作的适合的相变材料的具体示例为氨、甲醇和水的混合。这样的混合物可以与多孔填充物或多孔网状物相结合并被插入至通道135。

图3是描绘制作图1-2的封装100的说明性步骤的流程图。该封装通过以下步骤被组装：在步骤310将裸片安装到基板，在步骤320将模塑原料施加于基板和裸片，同时形成通道135，在步骤330将热管材料插入通道135，并且在步骤340将盖150安装在热管和模塑原料上。

如将对本领域技术人员而言明显的，在本发明的精神和范围内可以实践若干变化。例如，各种其它材料将显然适用于作为热管材料使用。