用于倒裝芯片封裝的暴露的、可焊接的散熱器的制造方法
【專利說明】用于倒裝芯片封裝的暴露的、可焊接的散熱器
[0001]相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用
[0002]本申請(qǐng)基于2014年8月1日提交的標(biāo)題為“Exposed Backside Heat-Spreaderfor Embedded Die Package”、申請(qǐng)?zhí)枮?2/032，347的美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)并要求其作為優(yōu)先權(quán)。通過引用將該申請(qǐng)的全部?jī)?nèi)容并入本文。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003]本公開涉及集成電路封裝技術(shù)，包括倒裝芯片封裝、以及用于安裝到印制電路板(PCB)上的其它類型的封裝。
【背景技術(shù)】
[0004]集成電路封裝(例如嵌入式管芯(die)封裝和倒裝芯片封裝)可包含半導(dǎo)體管芯，該半導(dǎo)體管芯上裝配有一個(gè)或多個(gè)電子電路?？墒拱雽?dǎo)體管芯嵌入(例如在嵌入式管芯封裝中)、或者附接到接線框上(例如在倒裝芯片封裝中)。在單個(gè)封裝中可以堆疊有多個(gè)半導(dǎo)體管芯。
[0005]在運(yùn)行過程中，這些封裝中的電子電路會(huì)產(chǎn)生相當(dāng)大的熱量。如果不能迅速地將該熱量排除，電子電路可能會(huì)被毀壞和/或不能正確運(yùn)行。因此，該熱量的快速排除是非常重要的。
[0006]曾經(jīng)使用薄的側(cè)面?zhèn)鲗?dǎo)軌線來(lái)排除熱量。但是，它們可能無(wú)法按照需要或期望而盡快排除熱量。它們還可能增加集成電路封裝的連接需求的復(fù)雜性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]一種倒裝芯片封裝，其可包括半導(dǎo)體管芯、散熱器、和密封材料。半導(dǎo)體管芯可包含電子電路和到該電子電路的暴露的電氣連接。散熱器可以是導(dǎo)熱的，并且具有第一外表面和與第一外表面實(shí)質(zhì)上平行的第二外表面?？梢砸詿醾鲗?dǎo)方式將第一外表面貼附于半導(dǎo)體管芯的硅側(cè)的所有部分。密封材料可以是非導(dǎo)電的，并且除了散熱器的第二表面，其可以將半導(dǎo)體管芯和散熱器完全密封。散熱器的第二表面可以是可焊接的，并且可構(gòu)成倒裝芯片封裝的外表面的一部分。
[0008]通過審閱下面的對(duì)于示例性實(shí)施例、附圖、和權(quán)利要求的詳細(xì)描述，以上這些、以及其它的組件、步驟、特征、目的、益處、和優(yōu)點(diǎn)將會(huì)得以顯現(xiàn)。
【附圖說明】
[0009]附圖示出了示例性實(shí)施例。它們未示出所有的實(shí)施例?？商砑踊蛱娲缘厥褂闷渌鼘?shí)施例。為了節(jié)省空間或更有效的說明，顯而易見或不必要的細(xì)節(jié)將會(huì)被省略。可使用額外的組件或步驟和/或不使用所示出的全部組件或步驟來(lái)實(shí)踐某些實(shí)施例。相同的數(shù)字出現(xiàn)在不同附圖中時(shí)，該數(shù)字指的是相同或相似的組件或步驟。
[0010]圖1A至圖1R示出了制造集成電路封裝的過程的一個(gè)實(shí)例，該集成電路封裝例如為嵌入式管芯封裝，它包含具有可焊接表面的散熱器，可焊接表面構(gòu)成集成電路封裝的外表面的一部分。
[0011 ] 圖2A至圖21示出了用于制造集成電路封裝的過程的一個(gè)實(shí)例，該集成電路封裝例如為嵌入式管芯封裝，它包括多個(gè)布線層(routing layer)并包含具有可焊接表面的散熱器，可焊接表面構(gòu)成了集成電路封裝的外表面的一部分。
[0012]圖3A至圖3B各自示出了不同類型的集成電路封裝，這些集成電路封裝例如為倒裝芯片封裝，其各自包含具有可焊接表面的散熱器，該可焊接表面構(gòu)成了集成電路封裝的外表面的一部分。
【具體實(shí)施方式】
[0013]現(xiàn)在將會(huì)對(duì)示例性實(shí)施例進(jìn)行描述。還可以額外或者替代性地使用其它的實(shí)施例。為了節(jié)省空間或者更有效的說明，可省略顯而易見的或不必要的細(xì)節(jié)?？稍谑褂妙~外的組件或步驟和/或不使用所描述的全部組件或步驟的情況下實(shí)踐某些實(shí)施例。
[0014]圖1A至圖1R示出了制造集成電路封裝的過程的一個(gè)實(shí)例，該集成電路封裝例如為嵌入式管芯封裝，它包含散熱器104b，散熱器104b具有可焊接表面120，可焊接表面120構(gòu)成集成電路封裝的外表面122的一部分。內(nèi)部半導(dǎo)體管芯108的硅側(cè)可電性地且熱性地貼附到散熱器104b的內(nèi)表面上。該封裝可使得能夠利用傳統(tǒng)的表面安裝技術(shù)(SMT)將內(nèi)部半導(dǎo)體管芯108的硅側(cè)熱連接且電氣連接至印制電路板(PCB)。散熱器104b的貼附到半導(dǎo)體管芯108上的表面面積可大于半導(dǎo)體管芯108的貼附散熱器104b的表面的面積，從而增加散熱面積。散熱器104b的可焊接表面120可焊接到安裝了集成電路封裝的PCB上。圖1A至圖1R中示出的過程可使用模制互連襯底(MIS)技術(shù)。
[0015]在圖1A中，賤金屬層101 (可將其替換為載體層)可充當(dāng)用于電鍍種子層的襯底?？墒褂霉饪棠z膜102 (例如，干膜薄片光刻膠)對(duì)賤金屬層101進(jìn)行圖案化，并對(duì)賤金屬層101進(jìn)行處理從而將下面的賤金屬區(qū)103a、103b、和103c暴露出來(lái)用于電鍍，如圖1B中所示?？墒褂美缂す庵睂?、顯影、和蝕刻步驟來(lái)實(shí)現(xiàn)光刻膠處理。
[0016]如圖1C中所示，可對(duì)開放的賤金屬區(qū)103a、103b、和103c進(jìn)行電鍍從而提供傳導(dǎo)區(qū)域104a和104c以及散熱器104b，它們可充當(dāng)?shù)桨雽?dǎo)體管芯108的電氣連接。傳導(dǎo)區(qū)域104a和104c以及散熱器104b可以具有任何厚度，例如可以具有5微米到100微米之間的厚度。取而代之，可使用不同的方法來(lái)制造傳導(dǎo)區(qū)域104a和104c以及散熱器104b，例如可使用沉積處理、濺射的方法。
[0017]可隨后將這些傳導(dǎo)區(qū)域之一(例如散熱器104b)附著到半導(dǎo)體管芯108的底部并使其充當(dāng)與半導(dǎo)體管芯108連接的散熱器，如后面將會(huì)討論的。散熱器104b可由導(dǎo)熱材料制成，即可由導(dǎo)熱系數(shù)可大于2.0W/mK、但是不小于0.4ff/mK的材料制成。
[0018]構(gòu)成散熱器104b的材料也可以是傳導(dǎo)性的和可焊接的，例如當(dāng)該材料是金屬(例如銅)時(shí)。
[0019]可提供第二層互連導(dǎo)體。為此，可提供第二光刻膠膜105，如圖1D中所示?？梢砸耘c光刻膠膜102實(shí)質(zhì)上相同的方式對(duì)光刻膠膜105(例如，干膜薄片光刻膠)進(jìn)行處理，例如使用傳統(tǒng)的激光直寫、顯影、和蝕刻步驟。如圖1E中所示，蝕刻步驟可在光刻膠膜105a、105b、和105c中制造開放區(qū)域106a和106b。隨后可對(duì)這些開放區(qū)域106a和106b進(jìn)行電鍍從而提供傳導(dǎo)“立柱”層107a和107b，如圖1F中所示，傳導(dǎo)“立柱”層可以具有任何厚度，例如可以具有75微米至225微米之間的厚度。隨后可將光刻膠膜105a、105b、和105c移除，如圖1G中所不。
[0020]可利用粘結(jié)層109將半導(dǎo)體管芯108的硅側(cè)的所有部分貼附到散熱器104b上，如圖1H中所示。
[0021]半導(dǎo)體管芯108可具有于其上制造的其自己的互連傳導(dǎo)結(jié)構(gòu)110a和110b?；ミB傳導(dǎo)結(jié)構(gòu)110a和110b可具有任何厚度，例如可具有3微米到100微米之間的厚度。
[0022]半導(dǎo)體管芯108可以是任何類型的。例如，半導(dǎo)體管芯108可以是硅、砷化鎵、CMOS、DM0S、或類似材料的。半導(dǎo)體管芯108可具有任何尺寸。例如，半導(dǎo)體管芯108可具有75微米到200微米之間的厚度。
[0023]粘結(jié)層109可具有任何尺寸。例如，粘結(jié)層109可橫跨半導(dǎo)體管芯108的硅側(cè)的全部區(qū)域。粘結(jié)層109可以是導(dǎo)熱的、導(dǎo)電的、和可焊接的材料，例如可以為Ablestik84-1LMISR4環(huán)氧或SnSb焊劑。粘結(jié)層109可具有任何厚度，例如可具有6微米至75微米之間的厚度。
[0024]隨后可使用非導(dǎo)電密封材料111對(duì)賤金屬層101進(jìn)行注模，如圖1I中所示。密封材料111可完全覆蓋和延伸到立柱層107a和107b以及互連傳導(dǎo)結(jié)構(gòu)110a和110b的頂部。例如，密封材料111的高度可以在60微米至600微米之間。
[0025]可對(duì)密封材料111進(jìn)行平坦化或磨削從而露出“立柱”層107a和107b以及互連傳導(dǎo)結(jié)構(gòu)110a和110b的頂部，如圖1J所示。完全的暴露可能需要例如從密封材料111的頂部去除50微米至500微米。如果互連傳導(dǎo)結(jié)構(gòu)110a和110b的頂部不夠高，則可能需要例如利用激光鉆入鉆入到密封材料111中，從而達(dá)到它們的位置。取而代之的是可增加額外的傳導(dǎo)立柱。
[0026]可在暴露的導(dǎo)體的頂部，例如通過電鍍或?yàn)R射，增加額外的傳導(dǎo)布線層112，如圖1K中所示，從而將立柱層107a和107b分別電氣連接至互連傳導(dǎo)結(jié)構(gòu)110a和110b。為了將傳導(dǎo)布線層112圖案化，可提供光刻膠層113，如圖1L中所示。
[0027]可再次使用傳統(tǒng)的光刻膠處理、顯影、和蝕刻來(lái)提供開口 118a、118b和118c，從而能夠?qū)鲗?dǎo)布線層112進(jìn)行蝕刻，如圖1M中所示。
[0028]隨后可使用任何適當(dāng)?shù)奈g刻處理對(duì)傳導(dǎo)布線層112進(jìn)行蝕刻，如圖1N中所示。隨后可將光刻膠層113a和113b移除，如圖10中所示。如果需要，可使用研磨處理對(duì)經(jīng)蝕刻而暴露的傳導(dǎo)布線層112進(jìn)行平坦化。通過重復(fù)上面結(jié)合圖1K至圖1N描述的處理步驟一次或多次，可增加用于制造額外的傳導(dǎo)層的額外圖案化處理。
[0029]圖10還示出了有機(jī)可焊性防護(hù)層(0SP)或抗變色層114a和114b，它們可通過類似的光刻處理提供，從而允許附接一個(gè)或多個(gè)額外的組件。額外的組件可包括例如無(wú)源電路元件和/或另一 MIS技術(shù)封裝的器件。
[0030]圖1P示出了通過結(jié)構(gòu)116a和116b與由0SP層形成的抗變色層114a和114b電氣連接的額外的電子組件115，其中結(jié)構(gòu)116a和116b可以是例如阻焊材料。通過重復(fù)一個(gè)或多個(gè)前面的步驟(例如圖10和圖1P中所示的步驟)，可包括額外的阻焊、組件附接和/或其它可圖案化的絕緣材料。
[0031]可使用非傳導(dǎo)密封材料117通過注模將得到的結(jié)構(gòu)完全封住，如圖1Q中所示。注?？尚纬删哂腥魏魏穸鹊恼肿?，例如可具有500微米至4000微米之間的厚度。
[0032]可通過蝕刻選擇性地將全部或部分賤金屬層101移除。圖1R示出了其中一部分的移除?？墒褂眠m當(dāng)?shù)囊€精加工(lead finish)對(duì)傳導(dǎo)區(qū)域104a和104c的暴露表面以及散熱器104b的暴露的可焊接表