[发明专利]嵌入式封装中的应力缓冲层

说明书

所公开的原理提供了应力缓冲层(430)，所述应力缓冲层位于IC裸片(415)和用于从所述裸片(415)散热的散热器(425)之间。所述应力缓冲层(430)包含分布的成对导电焊盘(445)和形成在所述导电焊盘(445)上的相应的一组导电柱(450)。在一个实施例中，所述应力缓冲层(430)可以包含横向分布在嵌入式IC裸片(415)的非导电表面上的导电焊盘(445)，以从所述IC裸片(415)热传导热量。此外，此应力缓冲层(430)可以包含导电柱(450)，所述导电柱横向分布并直接形成在所述导电焊盘(445)中的每一个上。所述导电柱(450)中的每一个从对应的导电焊盘(445)热传导热量。此外，每个导电柱(450)的横向宽度可以小于其相应导电焊盘(445)的横向宽度。然后，散热器(425)形成在所述导电柱(450)上，所述导电柱通过所述散热器(425)从所述导电柱(450)热传导热量。

本发明总体上涉及嵌入式封装及其制造技术，更具体地涉及在嵌入式封装中添加应力缓冲层以及制造这种应力缓冲层的方法。

背景技术

集成电路(IC)裸片被包封在保护性的封装中，以允许容易处理和组装到印刷电路板(PCB)上，并保护裸片或相关部件和装置免受损坏。例如硬塑料的介电材料可以用于包封裸片和相关部件以形成封装。存在多种不同的IC封装类型，并且几种类型包括形成在封装的一或多个侧面(例如，顶面)上的散热器。具体地，散热器互连到包封的裸片，以及可能地互连到其它包封的部件，以发挥散热片的功能，从而有助于从封装中吸取热量。

用于将散热器物理(并且因此导热地)连接到包封的裸片和其它部件的技术可以帮助确保适当的散热。下层裸片和散热器之间的裂纹或其它物理故障可能导致不充分的散热，这可能导致裸片过热，进而导致裸片故障。这可能是由于用于形成下层裸片的硅(CTE为3ppm/K)和用于形成散热器的铜(CTE为16ppm/K)的热膨胀系数(CTE)不匹配而引起的。因此，存在用于将包封的裸片与散热器物理连接的多种技术和结构；然而，即使更普遍的方法也可能遭受灾难性故障。

一种方法是使包封的裸片的顶部(例如，通过热焊盘)与散热器直接接触。图1是在裸片和散热器之间提供直接连接的IC封装100的框图的截面图。具体地，封装100包含电路层105和再分布层(RDL)110。电路层105包括IC裸片115，以及诸如驱动IC 120的部件。RDL110可以包括诸如金属支柱的数个导电通孔122和诸如金属引线框的互连124，以提供到裸片115上的导电接合焊盘和到其它下层电路的其它部件的电连接。

封装100还包括可能散热器125，所述散热器125可能由于铜具有优异的导热性而由铜构成。为了向散热器125耗散来自裸片115的热量，存在由两者之间的直接物理连接而提供的界面130。在一些实施例中，可以提供平金属层(其也可以是铜)作为裸片115和散热器125的直接界面130。然而，由于直接界面130处裸片115的硅和散热器125(或金属层)的铜之间的CTE的大幅度的不匹配，当封装100经受高温时，在它们的界面130处可能产生裂纹。例如，嵌入式封装可以被加热到高于焊料熔化温度的温度(例如，在红外(IR)回流工艺期间)，以去除塑料封装在制造工艺期间可能已经吸收的湿气。在此IR回流工艺期间，散热器125和裸片115的顶表面之间的CTE不匹配可导致此开裂，这种结构完整性的损失通常显著影响散热器的散热能力。此开裂也可能响应于封装100在极端操作条件下经历的高温而发生。

图2是来自扫描电子显微镜(SEM)的使用过的封装200的图像，该使用过的封装200在包封的裸片和散热器之间直接物理连接；如图1所示，图2中的封装200还包括电路层205和RDL 210。可以看到包封在电路层205中的介电层材料内的IC裸片215。该扫描还示出了铜散热器225直接连接到裸片215的顶部用于散热。随着时间的过去，由于封装200的这两个部件之间的热膨胀不匹配，大裂纹230可能形成在裸片215和散热器225之间的界面处。图2A提供了图2中的封装200的一部分的特写。在这个特写视图中，示出了靠近裸片215和散热器225之间的界面的裂纹230。因此，这个封装200的散热器225从裸片215散热的能力受到损害。