專利名稱：用于熱管理的微制造柱形鰭片的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明大體上涉及電子封裝，且明確地說(shuō)，涉及具有用于耗散來(lái)自電封裝的熱量的柱形鰭片的裸片。
背景技術(shù)：
在電子封裝中，芯片持續(xù)被制作得較小，但被要求執(zhí)行較大的功能性。然而，隨著芯片執(zhí)行較多功能，消耗較大的電力且產(chǎn)生較多的熱量。并且，隨著芯片的大小減小，要求從較小的表面積耗散所產(chǎn)生的熱量。舉例來(lái)說(shuō)，在娃芯片中，可能難以控制娃表面和結(jié)溫
度。 在常規(guī)封裝中，散熱片使用熱膠附接到裸片的后表面。在圖I中，例如，展示常規(guī)封裝100。封裝100包含襯底102，襯底102通過(guò)多個(gè)焊球108耦合到系統(tǒng)板106。襯底102與系統(tǒng)板106之間的區(qū)域還包含底部填充層110。常規(guī)裸片104通過(guò)多個(gè)焊球116或凸塊而耦合到襯底102的后表面。在封裝100組裝之后，將散熱片112安裝到襯底102的后表面以及裸片104的后表面。熱膠114用于將散熱片112牢固地安裝到襯底102和裸片104，且改進(jìn)從襯底102和裸片104到散熱片112的導(dǎo)熱性。在操作期間，由封裝100產(chǎn)生的熱量可通過(guò)散熱片112耗散。然而，將散熱片112安裝到封裝100的結(jié)果可能顯著增加封裝大小。另外，將散熱片附接到常規(guī)封裝100需要制造和組裝所述封裝的工藝中的額外步驟。因此，將希望開(kāi)發(fā)一種緊湊的、表面積增加的解決方案來(lái)耗散來(lái)自芯片的熱量，而不減少功能性或電力消耗。

發(fā)明內(nèi)容
為了更全面地理解本發(fā)明，現(xiàn)在參考以下詳細(xì)描述和附圖。在示范性實(shí)施例中，提供一種電封裝。所述封裝包含裸片，其具有外表面；以及鰭片，其從所述外表面一體形成。所述鰭片從所述外表面向外延伸，用于耗散來(lái)自封裝的熱量。鰭片可由傳導(dǎo)材料形成，且具有圓柱形、正方形或矩形橫截面。裸片的外表面可暴露于周圍環(huán)境。在此實(shí)施例中，鰭片可具有約3:1的縱橫比。所述鰭片還可包括多個(gè)鰭片。可在多個(gè)鰭片之間界定通道，且多個(gè)鰭片可大體上占據(jù)裸片的外表面。多個(gè)鰭片中的每一者的橫截面可大體上類似于外表面的形狀。在另一實(shí)施例中，提供一種電封裝，其包含多個(gè)裸片，所述裸片中的每一者具有外表面。所述封裝進(jìn)一步包含多個(gè)鰭片，所述鰭片從至少一個(gè)裸片的表面向外延伸。在此實(shí)施例中，多個(gè)裸片彼此耦合，且堆疊在封裝內(nèi)。所述多個(gè)鰭片可從至少一個(gè)裸片的后表面一體形成。另外，所述多個(gè)裸片可包括上部裸片和下部裸片，使得上部裸片通過(guò)多個(gè)微凸塊耦合到下部裸片。在一個(gè)方面中，上部裸片的外表面包括多個(gè)鰭片，且下部裸片的外表面包括多個(gè)微凸塊。在另一方面中，下部裸片的外表面的一部分包括從其向外延伸的多個(gè)鰭片。所述多個(gè)裸片還可包括至少一個(gè)中間裸片。所述至少一個(gè)中間裸片的后表面可包括多個(gè)微凸塊，用于耦合到上部裸片，且所述至少一個(gè)中間裸片的前表面可包括多個(gè)微凸塊，用于耦合到下部裸片?；蛘?，所述至少一個(gè)中間裸片的后表面的一部分可包括從其向外延伸的多個(gè)鰭片。在一不同實(shí)施例中，提供一種制造裸片的方法。所述方法包含在晶片上制造裸片，以及在裸片的表面上形成柱形鰭片的橫截面形狀。所述柱形鰭片與裸片的表面一體形成，且將晶片進(jìn)行切分以分離出所述裸片?？墒褂霉饪虂?lái)形成柱形鰭片。此外，可在裸片的表面上制造微凸塊。當(dāng)在裸片上形成柱形鰭片的橫截面形狀時(shí)，光致抗蝕劑在裸片的表面上暴露。另外，紫外光可穿過(guò)掩模，使得掩模具有圖案，且柱形鰭片的橫截面由穿過(guò)掩模的光的圖案形成?？赏ㄟ^(guò)將光致抗蝕劑切削到電解浴中來(lái)形成柱形鰭片?？煽刂圃〉碾娏饕约皩⒐庵驴刮g劑浸入浴中的時(shí)間量，使得所形成的柱形鰭片的高度由電流和浸潰時(shí)間決定。可將光致抗蝕劑從表面移除，且可在表面上形成熱觸點(diǎn)?？赏ㄟ^(guò)旋涂或化學(xué)氣相沉積將鈍化物沉積在表面上。另外，可通過(guò)平版印刷工藝在鈍化物中形成開(kāi)口。還可將籽晶層沉積在表面上，且接著通過(guò)等離子體轟擊工藝將其從表面蝕刻掉。


圖I是使用熱膠將散熱片安裝到裸片的常規(guī)電封裝的示意圖；圖2是具有帶柱形鰭片的裸片的電封裝的示范性實(shí)施例的示意圖；圖3是具有帶柱形鰭片的裸片的電封裝的不同實(shí)施例的示意圖；圖4是具有從其向外延伸的多個(gè)柱形鰭片的裸片的俯視圖的示意圖；圖5是具有柱形鰭片的多裸片堆疊的實(shí)施例的示意圖；圖6是具有柱形鰭片的多裸片堆疊的另一實(shí)施例的示意圖；圖7是形成具有柱形鰭片的裸片的工藝的流程圖；以及圖8是展示其中可有利地使用具有柱形鰭片的封裝進(jìn)行熱管理的示范性無(wú)線通信系統(tǒng)的框圖。
具體實(shí)施例方式參看圖2中所示的示范性實(shí)施例，提供具有改進(jìn)的熱管理的電子封裝200。封裝200包含系統(tǒng)板202和襯底204。襯底204(其可由硅或其它襯底材料形成)可通過(guò)焊球208、凸塊或任何其它耦合裝置耦合到系統(tǒng)板202。裸片206可通過(guò)倒裝芯片凸塊212電耦合到襯底204，且可在其之間添加底部填充層210，以增強(qiáng)封裝的可靠性。裸片206可由硅或任何其它用于制造裸片的材料制成。裸片206可包含前道工序(FEOL)和后道工序(BEOL)區(qū)段(簡(jiǎn)化展示為單個(gè)層214)。FEOL區(qū)段可包含用于有源裝置的若干頂部層，且BEOL區(qū)段可包含多個(gè)金屬層。多個(gè)柱形鰭片220從裸片206的后表面向外延伸，以改進(jìn)封裝200的熱管理。裸片上可形成柱形鰭片220的位置不限于后表面，而是在其它實(shí)施例中，多個(gè)柱形鰭片可形成于裸片的不同表面(例如，前表面)上。在一個(gè)實(shí)施例中，多個(gè)柱形鰭片220可通過(guò)光刻從裸片206的后表面一體形成。下文參看圖7描述形成多個(gè)柱形鰭片的工藝。多個(gè)鰭片220中的每一者由例如銅、鎳、錫、銀或金等金屬形成。用以形成柱形鰭片220的金屬類型可取決于所要性質(zhì)，例如抗氧化性、導(dǎo)熱性、成本和平版印刷特性。
柱形鰭片220可具有不同的橫截面形狀，包含(例如)圓形、正方形或矩形橫截面。每一柱形鰭片220的形狀可取決于形成柱形鰭片220處的裸片206的表面積。針對(duì)每一柱形鰭片220將形成的橫截面形狀的類型給出的另一考慮因素為是否使用強(qiáng)制對(duì)流系統(tǒng)。柱形鰭片220可形成沿裸片206的后表面的通道或通路(見(jiàn)圖4)，可迫使空氣穿過(guò)所述通道或通路，以實(shí)現(xiàn)從封裝的所要量的熱轉(zhuǎn)移。每一柱形鰭片220可形成為具有約3:1的縱橫比，即高度與直徑的比率。每一柱形鰭片220的直徑和高度可(例如)分別在10與30 μ m以及10與70 μ m之間。然而，在其它實(shí)施例中，直徑和高度可較小或較大以實(shí)現(xiàn)所要的熱管理。當(dāng)形成于裸片206的后表面上時(shí)，如特定應(yīng)用所需，多個(gè)柱形鰭片220可隔開(kāi)。舉例來(lái)說(shuō)，柱形鰭片220可彼此隔開(kāi)30與100 μ m之間。通過(guò)在裸片206的后表面上形成彼此緊密接近的柱形鰭片220，封裝200可從較小面積耗散較多熱量。因此，芯片可制作得較小，且封裝的總大小可減小。裸片206的前表面也可通過(guò)多個(gè)金屬填充的通孔216電耦合到同一裸片206的后表面。所述多個(gè)通孔216 (例如，其可為穿硅通孔)可由通孔持續(xù)工藝或用于形成通孔的任何其它工藝形成。可用銅或其它傳導(dǎo)材料填充所述多個(gè)通孔。所述多個(gè)通孔216增加了從 裸片206的前表面到裸片206的后表面上的柱形鰭片220的導(dǎo)熱性。這可實(shí)現(xiàn)從裸片206的前表面和襯底204的較多熱耗散。另外，金屬層218 (其也稱為籽晶層)可制造在裸片206的后表面處。金屬層218可由例如銅或鈦等傳導(dǎo)材料形成。金屬層218可提供各種柱形鰭片220之間增加的導(dǎo)熱性，且使熱量能夠更好地分布，以通過(guò)柱形鰭片220耗散。并且，如圖2中所示，裸片206的后表面暴露于周圍環(huán)境。這與例如圖I中所示的封裝等常規(guī)封裝不同，在圖I中所示的封裝中，裸片104的后表面是用熱膠涂布，用于將散熱片112附接到裸片104。散熱片112和熱膠114阻止裸片104的后表面暴露于周圍環(huán)境。因此，封裝200與常規(guī)封裝100相比可具有較小的高度和大小。另外，常規(guī)封裝100可由于熱膠114和散熱片112而具有周圍環(huán)境與裸片104之間的增加的熱阻。相比之下，柱形鰭片220可具有周圍環(huán)境與裸片206之間的非常小(如果存在的話)的熱阻。在圖3中，展示具有改進(jìn)的熱管理的電子封裝300的不同實(shí)施例。封裝300包含裸片304直接耦合到的系統(tǒng)板302。倒裝芯片凸塊306等可用以將裸片304耦合到系統(tǒng)板302?？蓪⒌撞刻畛鋵?08添加在其間以向封裝提供可靠性?？拷闫?04的前表面，可如上文所述提供FEOL和BEOL區(qū)段。在圖3中，將FEOL和BEOL區(qū)段展不為層310。可在裸片304的后表面上形成一個(gè)或一個(gè)以上金屬層312,且多個(gè)金屬填充的通孔316可將裸片304的前表面稱合到后表面。所述一個(gè)或一個(gè)以上金屬層312可由例如銅或鈦等傳導(dǎo)材料形成，且可用銅或任何其它傳導(dǎo)材料填充所述多個(gè)通孔?？稍诼闫?04中有利地形成多個(gè)通孔316，以獲得額外的導(dǎo)熱性。也形成于裸片304的后表面處的是多個(gè)柱形鰭片314。所述多個(gè)柱形鰭片314可由例如銅、鎳、錫、銀、金等傳導(dǎo)材料或任何其它傳導(dǎo)材料制成。在封裝內(nèi)產(chǎn)生的熱量可傳導(dǎo)穿過(guò)所述多個(gè)通孔316和柱形鰭片314，且通過(guò)對(duì)流和強(qiáng)制對(duì)流而轉(zhuǎn)移到封裝外。在強(qiáng)制對(duì)流系統(tǒng)中，例如，沿由箭頭318指示的方向的氣流可用以冷卻封裝300。并且，類似于圖2的裸片206,裸片304的后表面暴露于周圍環(huán)境。參看圖4,提供裸片400的后表面402。多個(gè)柱形轄片404形成于裸片400的后表面402上，且從其向外延伸。如上文所述，所述裸片的任一表面可用以形成柱形鰭片，但在圖4的實(shí)施例中，僅將裸片400的后表面402展不為具有柱形轄片404。每一柱形轄片404具有圓形橫截面，但在其它實(shí)施例中，可具有不同形狀的橫截面。將所述多個(gè)柱形鰭片404布置在后表面402上，使得通道或通路406界定于其間。在圖4的實(shí)施例中，例如，空氣可在由箭頭408指示的縱向方向和/或由箭頭410指示的橫向方向上在強(qiáng)制對(duì)流系統(tǒng)中流動(dòng)。不僅空氣可流經(jīng)通道406，而且空氣還可在每一柱形鰭片404之間流動(dòng)，因?yàn)轹捚糸_(kāi)30到IOOym之間以允許空氣流動(dòng)。在其它實(shí)施例中，可將多個(gè)柱形鰭片404布置成界定額外或較少通道。在圖5的實(shí)施例中，電子封裝500具備一個(gè)以上裸片。封裝500包含系統(tǒng)板502、襯底504、第一裸片506和第二裸片524。第一裸片506可稱為下部裸片，且第二裸片524可稱為上部裸片。襯底504(其可由硅或任何其它襯底材料制成)可通過(guò)多個(gè)焊球508或凸塊率禹合到系統(tǒng)板502。同樣，第一裸片506可通過(guò)多個(gè)倒裝芯片凸塊512 I禹合到襯底504。還可在第一裸片506與襯底504之間添加底部填充層510。 靠近第一裸片506的前表面，可提供FEOL和BEOL區(qū)段，且其由圖5中的層514指 示?？蓪⒁粋€(gè)或一個(gè)以上金屬層516安置在第一裸片506的后表面處。所述一個(gè)或一個(gè)以上金屬層516可由例如銅等任何導(dǎo)熱材料形成。第二裸片524可通過(guò)多個(gè)微凸塊522耦合到第一裸片506。在不同實(shí)施例中，可使用用于耦合兩個(gè)裸片的其它裝置。第一裸片506和第二裸片524可由硅或其它材料制成。一個(gè)或一個(gè)以上金屬層526可形成于第二裸片524的后表面處。一個(gè)或一個(gè)以上金屬層526可由例如銅等傳導(dǎo)材料制成。多個(gè)金屬填充通孔518可形成于第一裸片506中，用于從第一裸片506的前表面到后表面將熱量熱傳導(dǎo)經(jīng)過(guò)封裝。同樣，多個(gè)通孔530也可形成于第二裸片524中，用于將熱量從第二裸片524的前表面?zhèn)鲗?dǎo)到后表面?？捎勉~或任何其它導(dǎo)熱材料填充多個(gè)通孔518、530。多個(gè)柱形鰭片528可從第二裸片524的后表面一體形成，且從其向外延伸。多個(gè)柱形鰭片528可為任何橫截面形狀，包含圓形、正方形或矩形。另外，多個(gè)鰭片528可由銅、鎳、錫、銀、金或任何其它傳導(dǎo)材料形成。多個(gè)柱形鰭片528可布置在第二裸片524的后表面上，以改進(jìn)封裝500的熱管理。另外，多個(gè)柱形鰭片520也可從第一裸片506的后表面形成。盡管第一裸片506的后表面還包含多個(gè)微凸塊522，用于耦合第一和第二裸片，但可沿第一裸片506的后表面在不同區(qū)域或部分形成所述多個(gè)柱形鰭片520。在此實(shí)施例中，額外熱量可穿過(guò)所述多個(gè)第一裸片516的通孔518、金屬層516和柱形鰭片520且穿過(guò)第二裸片524的多個(gè)通孔530、金屬層526和柱形鰭片528從封裝500轉(zhuǎn)移。另外，在柱形鰭片520由第一裸片506的后表面形成的位置處,后表面暴露于周圍環(huán)境。同樣，第二裸片524的后表面也暴露于周圍環(huán)境。因此，封裝500較小，且更好地能夠耗散來(lái)自裸片的較小表面積的熱量。參看圖6，展示另一電子封裝600具有多裸片堆疊。封裝600包含系統(tǒng)板602和直接耦合到系統(tǒng)板602的第一裸片604。第一裸片604可通過(guò)多個(gè)倒裝芯片凸塊610耦合到系統(tǒng)板602。還可在第一裸片604與系統(tǒng)板602之間添加底部填充層608。第二或上部裸片606也提供于封裝600中，且通過(guò)多個(gè)微凸塊620耦合到第一或下部裸片604?？拷谝宦闫?04的前表面，可提供FEOL和BEOL區(qū)段，且其由圖6中的層612指示?？蓪⒁粋€(gè)或一個(gè)以上金屬層614安置在第一裸片604的后表面處。所述一個(gè)或一個(gè)以上金屬層614可由例如銅等傳導(dǎo)材料形成。第二裸片606可通過(guò)多個(gè)微凸塊620耦合到第一裸片604。在不同實(shí)施例中，可使用用于耦合兩個(gè)裸片的其它裝置。第一裸片604和第二裸片606可由例如硅或用于制作裸片的任何其它材料制成。一個(gè)或一個(gè)以上金屬層622可形成于第二裸片606的后表面處，且這些層622可由例如銅等傳導(dǎo)材料制成。多個(gè)金屬填充的通孔616可形成于第一裸片604中，用于將熱量熱傳導(dǎo)穿過(guò)封裝。同樣，多個(gè)通孔626也可形成于第二裸片606中，用于執(zhí)行相同功能。因此，由FEOL區(qū)段中的(例如)晶體管產(chǎn)生的熱量可被熱傳導(dǎo)穿過(guò)第一裸片604中的多個(gè)通孔616、第一和第二裸片之間的多個(gè)微凸塊620，以及第二裸片606中的多個(gè)通孔626?？捎勉~或任何其它傳導(dǎo)材料填充多個(gè)通孔616、626。多個(gè)柱形鰭片624可從第二裸片606的后表面一體形成,且從其向外延伸。同樣，第二裸片606的后表面暴露于周圍環(huán)境。多個(gè)柱形鰭片624可具有任何橫截面,包含圓形、正方形或矩形。另外，多個(gè)鰭片624可由銅、鎳、錫、銀、金或任何其它傳導(dǎo)材料形成。多個(gè) 量穿過(guò)第二裸片606中的多個(gè)通孔626被以傳導(dǎo)方式轉(zhuǎn)移，熱量可穿過(guò)多個(gè)柱形鰭片624從封裝600釋放。另外，多個(gè)柱形鰭片618也可從第一裸片604的后表面形成。盡管第一裸片604的后表面還包含多個(gè)微凸塊620，用于耦合第一和第二裸片，但所述多個(gè)柱形鰭片618可沿第一裸片604的后表面形成于不同區(qū)域或部分處，其暴露于周圍環(huán)境(例如，未由第二裸片606覆蓋)。在此實(shí)施例中，傳導(dǎo)穿過(guò)第一裸片604中的所述多個(gè)通孔616的熱量可穿過(guò)所述多個(gè)柱形鰭片618而轉(zhuǎn)移到周圍環(huán)境。盡管在圖5和6的實(shí)施例中僅展示上部和下部裸片，但一個(gè)或一個(gè)以上裸片可堆疊在其間。舉例來(lái)說(shuō)，第三裸片可堆疊在第一裸片604與第二裸片606之間，且包含通孔和柱形鰭片。舉例來(lái)說(shuō)，在此實(shí)施例中，微凸塊可用于將第三裸片耦合到第一和第二裸片。參看圖7，提供用于形成用于改進(jìn)電封裝的熱管理的裸片的方法700。方法700包含準(zhǔn)備將從其形成多個(gè)裸片的晶片。舉例來(lái)說(shuō)，在框702中，準(zhǔn)備所述晶片包含前端處理和后端處理。在已知的前端處理期間，晶體管和其它裝置形成于晶片上。也已知的后端處理包含形成金屬互連線以形成電路，以及使所述線與電介質(zhì)材料隔離。舉例來(lái)說(shuō)，將晶片安裝在例如塑料帶等載體上。在晶片上在將形成柱形鰭片的位置處形成熱觸點(diǎn)。為了這樣做，在框704中，將鈍化物沉積在晶片的將制造柱形鰭片的前表面或后表面上。所述鈍化物可充當(dāng)裸片的保護(hù)層。舉例來(lái)說(shuō)，所述鈍化物在例如接合等制造工藝期間保護(hù)裸片免受碎片影響。所述材料可旋涂或化學(xué)氣相沉積(CVD)在裸片上。參看框706，一旦沉積鈍化物，就在所述鈍化物中形成開(kāi)口，使得可在下伏晶片與很快將形成的柱形鰭片之間制造熱觸點(diǎn)。換句話說(shuō)，所述鈍化物是熱和電絕緣的，使得當(dāng)在其中形成開(kāi)口時(shí)，在裸片與鰭片(一旦形成)之間提供熱路徑。如果鈍化物是光敏感的，那么使用光刻來(lái)形成鈍化物中的開(kāi)口。在此情況下，將掩模放置在晶片的柱形鰭片正制造于其上的表面上，且將紫外線或強(qiáng)光引導(dǎo)到掩模上。接著將經(jīng)掩蔽的晶片放置到化學(xué)溶液(例如，顯影劑)中，以洗掉或移除暴露于光的區(qū)域。然而，如果鈍化物不是對(duì)光敏感的，那么旋涂或?qū)訅嚎构饷舻牟牧?，且?zhí)行類似的平版印刷工藝。
在框708中，通過(guò)物理氣相沉積(PVD)工藝在晶片上沉積“籽晶”金屬薄層。在此工藝中，由“籽晶”金屬組成的目標(biāo)由例如電子或離子束等高能源轟擊。由此，移走或汽化來(lái)自目標(biāo)表面的原子，且將其沉積到晶片表面上。例如圖2中展示為制造于裸片206的后表面上的金屬層218的籽晶層充當(dāng)電鍍工藝期間的傳導(dǎo)層，且可具有小于一微米的厚度。籽晶金屬可(例如)為銅或鈦。還可使用其它金屬來(lái)形成籽晶層。參看框710，通過(guò)旋涂或CVD工藝將光致抗蝕劑沉積在晶片上。舉例來(lái)說(shuō)，接著使晶片暴露于紫外光或強(qiáng)光的圖案。在此工藝期間，建立正形成的柱形鰭片的橫截面或圖案。由此，如果晶片上的區(qū)域經(jīng)由掩模暴露于強(qiáng)光的圓形圖案，正形成于那一區(qū)域中的柱形鰭片將具有圓形橫截面。掩?？筛淖冋┞队诰系膮^(qū)域的紫外線或強(qiáng)光的圖案，使得柱 形鰭片可具有任何形狀的橫截面。如果裸片上用于熱傳遞的可用區(qū)域具有特定形狀以使得形成于此區(qū)域中的柱形鰭片的數(shù)量可最大化以實(shí)現(xiàn)從所述裸片的所要熱傳遞，那么這尤其重要。舉例來(lái)說(shuō)，如果裸片上的可用區(qū)域?yàn)榇篌w上環(huán)形，那么紫外線或強(qiáng)光的經(jīng)掩蔽圖案可為大體上環(huán)形，以形成用于占據(jù)裸片上的大體環(huán)形區(qū)域的特定橫截面的多個(gè)柱形鰭片。在框712中，將光致抗蝕劑浸入電解浴中，控制電流和時(shí)間兩者?？稍诰哂斜┞兜淖丫拥哪切﹨^(qū)域中以電解方式沉積銅或任何其它導(dǎo)熱電解金屬。由此，多個(gè)柱形鰭片與晶片一體形成。可通過(guò)改變浸入電解浴中的光致抗蝕劑的時(shí)間量來(lái)改變所述多個(gè)柱形鰭片的高度和直徑。在框710中沉積的光致抗蝕劑包含足夠的厚度以支持所要高度也是重要的。舉例來(lái)說(shuō)，如上文所述，柱形鰭片可具有約3:1的縱橫比。或者，為了增加柱形鰭片的表面積，每一柱形鰭片可具有約10:1的縱橫比。在框714中，可剝離光致抗蝕劑。一種剝離光致抗蝕劑的方法是通過(guò)在干式工藝中使用等離子體轟擊?；蛘撸跐袷焦に囍?，可通過(guò)化學(xué)上更改抗蝕劑來(lái)溶解剩余的抗蝕齊U，使得其不再粘附到晶片。在其它實(shí)施例中，可將抗蝕劑從晶片剝除。在其中光致抗蝕劑較高(例如，較厚)的實(shí)施例中，等離子體轟擊或剝除方法是優(yōu)選的。在框716中，蝕刻掉“籽晶”層。在此框中，通過(guò)等離子體轟擊來(lái)移除少量的材料。在裸片的至少一部分正經(jīng)形成而不具有柱形鰭片(例如，作為多裸片堆疊的封裝中的中間裸片)的情況下，可在晶片的前表面或后表面上形成多個(gè)微凸塊?；蛘?，可針對(duì)單個(gè)裸片，在晶片的前表面或后表面上形成多個(gè)微凸塊和柱形鰭片。舉例來(lái)說(shuō)，在此情況下，包含柱形鰭片和微凸塊兩者的裸片可并入到類似于圖5和6中的第一裸片的封裝中。一旦在晶片的前表面或后表面上形成所述多個(gè)柱形鰭片，就在框718中，將晶片切割或切分成多個(gè)裸片。舉例來(lái)說(shuō)，可通過(guò)將裸片附接到襯底將單個(gè)裸片集成到電封裝中?？蓪⒌诙闫惭b到第一裸片上，且可堆疊額外裸片以形成多裸片封裝。一旦集成到封裝中，可完成封裝后端組合件以形成電封裝。如上文相對(duì)于框712所述，柱形鰭片與晶片一體形成。由此，用于準(zhǔn)備具有帶多個(gè)柱形鰭片的裸片的電封裝的制造和組裝工藝與具有散熱片的常規(guī)封裝相比有利地需要較少步驟。舉例來(lái)說(shuō)，一旦將具有多個(gè)柱形鰭片的裸片從晶片切分或分離，裸片就準(zhǔn)備好集成在封裝中。另一方面，對(duì)于例如圖I中所示的封裝的常規(guī)封裝，在裸片104從晶片分離之后，散熱片112物理上或機(jī)械上附接到裸片104。對(duì)于將在切分工藝之前附接到晶片的散熱片，散熱片將必然過(guò)小以致不能成為有效散熱片。在切分之前，較大散熱片無(wú)法附接到晶片，因?yàn)檩^大散熱片占據(jù)晶片上用于待執(zhí)行切分工藝的過(guò)多空間。在對(duì)一個(gè)以上裸片進(jìn)行切分且使其從晶片分離的類似情況中，需要多個(gè)組裝步驟來(lái)將散熱片附接到每一裸片(例如，將熱膠施加到裸片、將散熱片安裝到裸片等)。因此，在被切分且從晶片分離之后，常規(guī)裸片104未準(zhǔn)備好集成到常規(guī)封裝100中。用于形成柱形鰭片以用于熱管理的方法與制造用于熱管理的散熱片的常規(guī)工藝相比具有若干其它優(yōu)點(diǎn)。舉例來(lái)說(shuō)，常規(guī)散熱片形成工藝大大增加和/或需要散熱片待附接到的裸片上的大表面積。相比之下，可在裸片上的相對(duì)較小面積中形成多個(gè)柱形鰭片(即，需要裸片上的較少空間)。另外，形成柱形鰭片的工藝使得可容易地形成不同形狀的橫截面柱形鰭片，以通過(guò)更改光致抗蝕劑掩模的圖案來(lái)實(shí)現(xiàn)期望的熱管理。另一方面，常規(guī)工藝無(wú)法容易地制造不同形狀和大小的散熱片。并且，雖然形成柱形鰭片的工藝可類似于形成微凸塊的工藝，但存在一些重要差異。首先，當(dāng)形成微凸塊時(shí)，所述工藝包含用焊料、鎳、金等來(lái)“加蓋”或“電鍍”微凸塊，使得微凸塊可用于結(jié)合到其它材料。換句話說(shuō)，用以“加蓋”或“電鍍”微凸塊的金屬對(duì)于將微凸塊結(jié)合或耦合到例如裸片等另一材料來(lái)說(shuō)是重要的。相比之下，柱形鰭片不需要用外金屬層“加蓋”或“電鍍”。代替的是，柱形鰭片并不結(jié)合或耦合到另一材料，而是用于熱傳遞。因此，柱形鰭片的外金屬是例如銅等高度傳導(dǎo)性金屬。另外，微凸塊和/或凸塊僅形成 有圓柱形橫截面，而柱形鰭片可制造有圓柱形和非圓柱形橫截面以實(shí)現(xiàn)所要的熱特性。圖8展示示范性無(wú)線通信系統(tǒng)800，其中可有利地使用具有從其后表面向外延伸的柱形鰭片的裸片的電子封裝的實(shí)施例。出于說(shuō)明的目的，圖8展示三個(gè)遠(yuǎn)程單元820、830和850以及兩個(gè)基站840。應(yīng)認(rèn)識(shí)到，典型的無(wú)線通信系統(tǒng)可具有更多的遠(yuǎn)程單元和基站。遠(yuǎn)程單元820、830和850以及基站840中的任一者可包含具有裸片的電子封裝，所述裸片具有例如本文所揭示從其后表面向外延伸的柱形鰭片。圖8展示來(lái)自基站840以及遠(yuǎn)程單元820、830和850的前向鏈路信號(hào)880，以及從遠(yuǎn)程單元820、830和850到基站840的反向鏈路信號(hào)890。在圖8中，將遠(yuǎn)程單元820展示為移動(dòng)電話，將遠(yuǎn)程單元830展示為便攜式計(jì)算機(jī)，且將遠(yuǎn)程單元850展示為無(wú)線本地環(huán)路系統(tǒng)中的固定位置遠(yuǎn)程單元。舉例來(lái)說(shuō)，遠(yuǎn)程單元可為手機(jī)、手持式個(gè)人通信系統(tǒng)(PCS)單元、例如個(gè)人數(shù)據(jù)助理等便攜式數(shù)據(jù)單元，或例如儀表讀取裝備等固定位置數(shù)據(jù)單元。盡管圖8說(shuō)明某些示范性遠(yuǎn)程單元，其可包含具有有如本文所揭示從其后表面向外延伸的柱形鰭片的裸片的電子封裝，但所述封裝不限于這些示范性所說(shuō)明單元?？珊线m地在任何電子裝置中使用實(shí)施例，其中需要具有有從其后表面向外延伸的柱形鰭片的裸片的電子封裝。雖然上文已揭示并入有本發(fā)明的原理的示范性實(shí)施例，但本發(fā)明不限于所揭示的實(shí)施例。代替的是，本申請(qǐng)案意在涵蓋使用其一般原理的本發(fā)明的任何變化、使用或調(diào)適。另外，本申請(qǐng)案意在涵蓋從本發(fā)明的此些偏離，如在本發(fā)明所屬且屬于所附權(quán)利要求書(shū)的限制內(nèi)的此項(xiàng)技術(shù)中的已知或慣例實(shí)踐的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種電封裝，其包括 裸片，其具有外表面；以及 鰭片，其從所述外表面一體形成且從其向外延伸，用于耗散來(lái)自所述封裝的熱量。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電封裝，其中所述鰭片由傳導(dǎo)材料形成。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電封裝，其中所述鰭片具有圓柱形、正方形或矩形橫截面。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電封裝，其中所述鰭片包括多個(gè)鰭片。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電封裝，其進(jìn)一步包括界定于所述多個(gè)鰭片之間的通道。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電封裝，其中所述多個(gè)鰭片大體上占據(jù)所述裸片的所述外表面。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電封裝，其中所述多個(gè)鰭片中的每一者的所述橫截面大體上類似于所述外表面的形狀。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電封裝，其中所述鰭片具有在約3:1到約10:1之間的縱橫比。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電封裝，其進(jìn)一步包括形成于所述裸片中的通孔。
10.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電封裝，其中所述外表面暴露于周圍環(huán)境。
11.一種電封裝，其進(jìn)一步包括 多個(gè)裸片，其每一者具有外表面；以及 多個(gè)鰭片，其從至少一個(gè)裸片的所述表面向外延伸； 其中，所述多個(gè)裸片耦合且堆疊在所述封裝內(nèi)。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的電封裝，其中所述多個(gè)鰭片從所述至少一個(gè)裸片的所述外表面一體形成。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的電封裝，其中所述多個(gè)裸片包括上部裸片和下部裸片，所述上部裸片通過(guò)多個(gè)微凸塊耦合到所述下部裸片。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的電封裝，其中所述多個(gè)鰭片從所述上部裸片的所述表面且從所述下部裸片的所述表面的一部分向外延伸。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的電封裝，其中所述多個(gè)裸片包括至少一個(gè)中間裸片，所述中間裸片的后表面包括用于耦合到所述上部裸片的多個(gè)微凸塊，且所述中間裸片的前表面包括用于耦合到所述下部裸片的多個(gè)微凸塊。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的電封裝，其中所述至少一個(gè)中間裸片的所述后表面的一部分包括從其向外延伸的多個(gè)鰭片。
17.—種制造裸片的方法，其包括 在晶片上制造裸片； 在所述裸片的表面上形成柱形鰭片的橫截面形狀； 與所述裸片的所述表面一體地形成所述柱形鰭片；以及 對(duì)所述晶片進(jìn)行切分以分離出所述裸片。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其中使用光刻來(lái)形成所述柱形鰭片。
19.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其進(jìn)一步包括在所述裸片的所述表面上制造微凸塊。
20.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其中所述形成柱形鰭片的橫截面形狀包括在所述裸片的所述表面上沉積光致抗蝕劑。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，其中所述形成柱形鰭片的橫截面形狀包括使所述光致抗蝕劑通過(guò)掩模暴露于紫外光。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法，其中所述掩模具有圖案，且所述柱形鰭片的所述橫截面由穿過(guò)所述掩模的光的圖案形成。
23.根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，其中所述形成所述柱形鰭片包括將所述光致抗蝕劑浸入到電解浴中。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，其進(jìn)一步包括控制所述浴的電流以及所述光致抗蝕劑浸入所述浴中的時(shí)間量。
25.根據(jù)權(quán)利要求24所述的方法，其中所述所形成的柱形鰭片的高度由所述浴的所述電流以及所述光致抗蝕劑浸入到所述浴中的所述時(shí)間量決定。
26.根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，其進(jìn)一步包括將所述光致抗蝕劑從所述表面移除。
27.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其進(jìn)一步包括在所述表面上形成熱觸點(diǎn)。
28.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其進(jìn)一步包括在所述表面上沉積鈍化物。
29.根據(jù)權(quán)利要求28所述的方法，其中所述沉積鈍化物包括旋涂或化學(xué)氣相沉積。
30.根據(jù)權(quán)利要求28所述的方法，其進(jìn)一步包括通過(guò)平版印刷工藝在所述鈍化物中形成開(kāi)口。
31.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其進(jìn)一步包括在所述表面上沉積籽晶層。
32.根據(jù)權(quán)利要求31所述的方法，其進(jìn)一步包括通過(guò)等離子體轟擊工藝從所述表面蝕刻所述籽晶層。
33.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其中所述形成所述柱形鰭片包括與所述裸片的所述表面一體地形成多個(gè)柱形鰭片。
全文摘要
一種具有改進(jìn)的熱管理的電封裝。所述電封裝包含具有暴露的后表面的裸片。所述封裝進(jìn)一步包含多個(gè)鰭片，所述鰭片從所述后表面向外延伸，用于耗散來(lái)自所述封裝的熱量。所述裸片可以多裸片堆疊配置而布置。在另一實(shí)施例中，提供一種形成用于改進(jìn)電封裝的熱管理的裸片的方法。
文檔編號(hào)H01L23/48GK102714197SQ201180006500
公開(kāi)日2012年10月3日 申請(qǐng)日期2011年1月26日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月26日
發(fā)明者阿爾溫德·錢德拉舍卡朗 申請(qǐng)人:高通股份有限公司