[發明專利]用于電路管芯的高熱性能封裝

有效

• 申請號: 200680053007.3
• 申請日: 2006-12-21
• 公開（公告）號: CN101375389A
• 公開（公告）日: 2009-02-25
• 發明（設計）人: K·H·蔡;B·恩喬曼;Z·P·雄
• 申請（專利權）人: 艾格瑞系統有限公司
• 主分類號: H01L21/82
• 分類號: H01L21/82
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所
• 代理人: 柴毅敏

技術領域

本發明一般地涉及電路管芯的封裝。更具體地，本發明公開了一種 在基本上沒有中間成型材料的情況下提供設置在電路管芯上的散熱器的 方法和相關的電路封裝。

背景技術

隨著電路尺寸持續減小，提供電路管芯散熱的途徑變得越來越重要。 實際上，電子器件的速度和密度的一個重要的限制因素就是令人滿意地 去除這種器件在操作時產生的熱的能力。為此，現在在許多電路封裝中 通常使用散熱器。

圖1示出了現有技術中用于完全成型分離球柵陣列(FSBGA：Fully? Molded?and?Separated?Ball?Grid?Array)的封裝步驟。部分形成的FSBGA 器件10包括相互粘接的電路管芯20、間隔墊30和襯底40。電路管芯20 可以是現有技術中已知的任何管芯，例如硅襯底、GaAs襯底、玻璃基硅 (silicon-on-glass)襯底等。間隔墊30也可以由這些襯底材料的任一種 制成，該材料可根據高熱傳導特性選擇并典型地由硅制成。第一粘接層 12把間隔墊30的背面粘接到電路管芯20的有源表面(active?surface) 22。間隔墊30基本上是無源管芯，并主要用于把熱從電路管芯20的表 面傳送出去。因而典型地，間隔墊30不與任何外部電路電連接。第二粘 接層14把電路管芯20的背面25粘接到襯底40。第二粘接層14可以是 導電的或者非導電的，但通常是導電的以提供更好的散熱特性。襯底40 典型地是層壓件，并包括非傳導區域42和傳導區域44。非傳導區域42 可以由例如有機材料(如雙馬來酰亞胺(BT))制成，傳導區域44可以 由銅、鋁等制成。填充有傳導材料的過孔46提供了傳導路徑，該傳導路 徑電連接襯底40的頂表面41上的傳導區域44和襯底40的底表面49上 的各自的對應區域。結合線50電連接電路管芯20的有源表面22上的墊 24和襯底40的頂表面41上的對應的楔部48。楔部48與過孔46電連接， 并因此通過傳導區域44與襯底40的底表面49電連接。

部分形成的FSBGA器件10設置在模具60內以進行封裝處理。雖然 在圖1中僅示出了單個器件10，但應當理解通常在模具60內一次對多個 器件10進行封裝。模具60包括頂板62和底板64，頂板62和底板64 之間的模腔66填充成型材料70，如圖2所示。但是，為了保證可以從電 路管芯20散去最大量的熱，非常希望使間隔墊30的頂表面32保持暴露。 即，希望在封裝處理期間沒有成型材料70覆蓋頂表面32。

封裝處理與用于制造例如塑料件的注射成型工藝類似。可能向模腔 66內的成型材料70施加相當大的壓力，由此即使間隔墊30的頂表面32 和模具頂板62之間的較小的間隙也會在頂表面32上產生成型溢出(mold? flash)。因此，在封裝處理期間必須使頂表面32與模具頂板62齊平抵靠。

使問題進一步復雜化的是，由于所涉及的壓力，相當大的力施加在 模具頂板62和模具底板64之間。因而，必須極其小心地精確控制電路 管芯20、間隔墊30和粘接層12、14的厚度。如果器件10太厚，模具 60施加到間隔墊30上的壓力會使電路管芯20相對較脆弱，甚至可以致 使間隔墊30損壞。另一方面，如果器件10太薄，則會在間隔墊30的頂 表面32上形成成型溢出，使器件10的散熱特性嚴重惡化。因而，為了 在封裝處理期間提供更大的公差，可以在模具頂板62的內表面上設置薄 膜68。膜68可以用作電子器件10的緩沖層，并用作防止成型溢出的密 封層。由于成型處理是單側的，因此底表面49不會產生任何成型溢出。 成型材料70僅在襯底40的頂表面41上流動。

如圖2所示，在封裝處理后，成型材料70填充模腔66。成型材料 70的頂表面72與間隔墊30的頂表面32處于齊平，沒有被任何成型材料 70覆蓋的頂表面32保持暴露以使散熱最大化。之后，成型材料70進行 固化處理以使成型材料70硬化。這典型地是在烘箱中進行的熱固化處理。 然后，如圖3所示，進行焊球安裝處理，以把多個焊球80設置到襯底40 的底表面49的各個傳導區域44上。分割步驟把各個FSBGA器件相互 分開，以提供單獨的FSBGA封裝，然后執行散熱器附接步驟。