[发明专利]多基准集成式散热器(IHS)解决方案有效
申请号: | 201680068468.1 | 申请日: | 2016-10-13 |
公开(公告)号: | CN108292637B | 公开(公告)日: | 2022-11-01 |
发明(设计)人: | A.乔德胡里;J.比蒂;P.乔德哈里 | 申请(专利权)人: | 英特尔公司 |
主分类号: | H01L23/367 | 分类号: | H01L23/367;H01L23/373 |
代理公司: | 中国专利代理(香港)有限公司 72001 | 代理人: | 王岳;郑冀之 |
地址: | 美国加利*** | 国省代码: | 暂无信息 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 基准 集成 散热器 ihs 解决方案 | ||
描述了帮助冷却半导体封装(诸如多芯片封装(MCP))的方法、系统和装置。一种半导体封装包括衬底上的部件。该部件可以包括一个或多个半导体管芯。该封装还可以包括多基准集成式散热器(IHS)解决方案(也被称为智能IHS解决方案),在这里该智能IHS解决方案包括智能IHS盖。该智能IHS盖包括在智能盖的中心区域中形成的腔。该智能IHS盖可以在部件上,以使得该腔对应于该部件。第一热界面材料层(TIM层1)可以在部件上。单独IHS盖(IHS块)可以在TIM层1上。该IHS块可以被插入腔中。此外,中间热界面材料层(TIM‑1A层)可以在IHS块和腔之间。
技术领域
本文中描述的实施例总体上涉及半导体封装,并且具体地涉及用于冷却半导体封装的方法、系统和装置。
背景技术
一种类型的半导体封装是多芯片半导体封装或多芯片封装(MCP),其是具有封装到衬底上的多个部件——例如集成电路(IC)、半导体管芯或其他分立部件的电子封装。可以使用三维(3D)封装技术来形成MCP,该三维(3D)封装技术通过以垂直配置堆叠半导体管芯来利用z高度维度以使得结果得到的在x-y维度中的MCP占用空间更小。由3D封装技术创建的封装的示例包括封装上封装(PoP)解决方案、封装中封装(PiP)解决方案、嵌入式晶圆级(eWLB)封装等等。
集成式散热器(IHS)解决方案可以用在MCP中从而耗散由MCP的部件产生的不需要的热量。在MCP中堆叠管芯的一个缺点在于MCP中的部件的z高度可能变化,这可能通过增加不需要的热量产生而对MCP的性能能力有负面影响。由于部件高度中的这些变化,典型的集成式散热器(IHS)解决方案不能有效工作。图1A-1B图示这个问题。
图1A是包括典型IHS解决方案的典型MCP 100的横截面视图。如在图1A中示出的,部件103和104,它们中的每一个都可以包括(一个或多个)半导体管芯,处在衬底101上。在MCP 100中,典型IHS解决方案被用于由部件103和104产生的不需要的热量的耗散。该典型IHS解决方案包括典型IHS盖102、部件104上的第一热界面材料层(TIM-1层)105、和部件103上的TIM-1层106。使用密封剂(未被示出)将典型IHS盖102的侧壁区域附接至衬底101,以使得该典型IHS盖102在部件103和104之上。该TIM-1层105和106分别将部件104和103热和/或机械耦合至典型IHS盖102的中心区域。
该部件103和104具有彼此变化的z高度,它们被统称为高度变化。具体来说,因为部件104具有比部件103更大的z高度,所以发生这种高度变化。这种高度变化可以包括用于创建部件103和104的制造工艺中固有的自然高度变化。不管用于制造部件103的制造工艺与用于制造部件104的制造工艺相同还是不同,都会发生自然高度变化。影响部件103和104的对高度变化的另一贡献因素可能起因于用来将部件103和104附接至衬底101的附接机制或技术。例如,如果部件103表示经由球栅阵列(BGA)组装(未被示出)安装在衬底101上的管芯,而部件104表示直接附接至衬底101的管芯,则在部件103和部件104的z高度之间会存在一些差异。
除了它们的热耗散功能之外,TIM-1层105和TIM-1层106被用来补偿这种高度变化。如在图1A中示出的,TIM-1层106比TIM-1层105更厚以补偿部件高度差。补偿影响部件103和104的高度变化以增加TIM-1层106和105的z高度或接合线厚度(BLT)为代价而发生。然而,TIM-1层106和105的更厚的BLT降低了TIM-1层106和105的冷却能力,这进而导致更高的芯片结温度(Tj)、有限带宽、频率、更大的功率泄漏等等。另外,高度变化由TIM-1层105和106的吸收可以限制被用于形成TIM-1层105和106的TIM-1材料的选择。
目前,形式为典型三维IHS解决方案(典型3D IHS解决方案)的架构IHS解决方案可以避免增加TIM-1层的BLT。不过,这种典型3D IHS解决方案不能补救上面结合图1A描述的典型IHS解决方案的缺点。
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