[發(fā)明專利]倒裝封裝中用于提高可靠性的蓋式設(shè)計

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110249261.3
• 申請日: 2011-08-26
• 公開（公告）號: CN102593072A
• 公開（公告）日: 2012-07-18
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 林文益;林柏堯;林宗澍;張國欽;王守怡
• 申請（專利權(quán)）人: 臺灣積體電路制造股份有限公司
• 主分類號: H01L23/02
• 分類號: H01L23/02
• 代理公司: 北京德恒律師事務(wù)所 11306
• 代理人: 陸鑫;高雪琴

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及集成電路封裝領(lǐng)域，更具體地，涉及一種倒裝封裝中用于提高可靠性的封裝結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)

在集成電路的封裝中，尤其是倒裝封裝中，翹曲和應(yīng)力是由不同材料和不同封裝部件之間不匹配的熱膨脹系數(shù)(CTEs)產(chǎn)生的。在封裝結(jié)構(gòu)可靠性的改進過程中，翹曲和應(yīng)力是主要考慮的因素。目前解決翹曲的方法是在封裝部件(如，封裝基板)上接合加強環(huán)。金屬蓋也接合至加強環(huán)。

盡管加強環(huán)能夠減少封裝基板的翹曲，但會導(dǎo)致封裝被加強環(huán)所限制，并造成封裝部件(如，焊料凸塊和管芯)的表面間應(yīng)力較高。在可靠性測試中，封裝結(jié)構(gòu)經(jīng)受多個周期的冷卻和加熱工藝，應(yīng)力可能導(dǎo)致凸塊開裂，這表明在封裝結(jié)構(gòu)中存在可靠性問題。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決現(xiàn)有技術(shù)中所存在的問題，根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種封裝結(jié)構(gòu)包括：第一封裝部件；加強環(huán)，位于第一封裝部件上方且與其頂面接合；第二封裝部件，位于第一封裝部件上方且與其頂面接合，其中，所述第二封裝部件被所述加強環(huán)所圍繞；以及金屬蓋，位于所述加強環(huán)上方且與其接合，其中所述金屬蓋包括貫通開口。

在該封裝結(jié)構(gòu)中，所述貫通開口位于被所述加強環(huán)所圍繞的至少一部分區(qū)域的上方且與其垂直重疊，以及所述封裝結(jié)構(gòu)還包括熱界面材料，其中，所述第二封裝部件通過熱界面材料與所述金屬蓋接合，且沒有所述貫通開口位于所述第二封裝部件上方并與其垂直重疊。

在該封裝結(jié)構(gòu)中，所述第一封裝部件和所述第二封裝部件選自主要由器件管芯、印刷電路板(PCB)、插入件、封裝基板及其組合組成的組；或者金屬蓋具有平坦的頂面；或者金屬蓋包括多個貫通開口；或者在俯視所述封裝結(jié)構(gòu)的情況下，所述金屬蓋的任何點與所述金屬蓋的中性應(yīng)力中心之間的距離均不大于所述金屬蓋的寬度的一半。

在該封裝結(jié)構(gòu)中，所述金屬蓋具有通過去除金屬蓋的角而形成的至少一個貫通開口，且所述至少一個貫通開口與所述加強環(huán)的一部分垂直重疊，所述至少一個貫通開口的部分基本上均不延伸至加強環(huán)所圍繞的空間的正上方。

該封裝結(jié)構(gòu)還包括：散熱片，位于所述金屬蓋的上方，其中，所述散熱片包括與所述金屬蓋內(nèi)的所述貫通開口垂直重疊的貫通開口；以及熱界面材料，位于所述散熱片和所述金屬蓋之間且將二者粘接。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種封裝結(jié)構(gòu)，包括：封裝基板；加強環(huán)，位于所述封裝基板上方且與其頂面接合；器件管芯，位于所述封裝基板上方且通過倒裝焊接與其頂面接合，其中，所述器件管芯被所述加強環(huán)所圍繞；金屬蓋，具有平坦的頂面，位于所述加強環(huán)上方且與其接合，其中，所述金屬蓋由均質(zhì)材料制成，所述金屬蓋具有多個貫通開口，且基本上沒有所述貫通開口位于器件管芯的上方且與其垂直重疊；以及第一熱界面材料，位于所述器件管芯和所述金屬蓋之間且將二者接合。

在該封裝結(jié)構(gòu)中，所述多個貫通開口的中心排列成圍繞所述金屬蓋的一部分的矩形，其中，所述金屬蓋的一部分位于器件管芯的上方且與其垂直重疊；或者在俯視所述封裝結(jié)構(gòu)的情況下，所述金屬蓋的任何點與所述金屬蓋的中性應(yīng)力中心之間的距中性點距離均不大于所述金屬蓋的寬度的一半；或者所述多個貫通開口中的一個形成在金屬蓋的一角且與所述加強環(huán)的一部分垂直重疊，所述多個貫通開口中的一個的部分基本上均不延伸至加強環(huán)所圍繞的空間的正上方。

該封裝結(jié)構(gòu)還包括：散熱片，位于所述金屬蓋上方，其中，所述散熱片包括與所述金屬蓋內(nèi)的所述多個貫通開口垂直重疊的多個貫通開口；以及第二熱界面材料，位于所述散熱片和所述金屬蓋之間且將二者粘接。

根據(jù)本發(fā)明的又一方面，提供了一種方法，包括：將器件管芯接合在封裝基板的上方；將加強環(huán)接合在所述封裝基板的上方且圍繞所述器件管芯；以及將金屬蓋與所述器件管芯和所述加強環(huán)接合，其中，所述金屬蓋具有基本上平坦的頂面，且所述金屬蓋具有貫通開口，由所述加強環(huán)所圍繞的空間通過貫通開口露出。

附圖說明

為了更好地了解實施例及其優(yōu)點，以下描述將結(jié)合附圖作為參考，其中：

圖1是包括具有貫通開口(through-opening)的金屬蓋的封裝結(jié)構(gòu)的橫截面圖；

圖2和3是包括其中形成有貫通開口的金屬蓋的封裝結(jié)構(gòu)的俯視圖，其中圖2和3的貫通開口具有不同設(shè)計。

具體實施方式

下面，詳細討論本發(fā)明各實施例的制造和使用。然而，應(yīng)該理解，本發(fā)明提供了許多可以在各種具體環(huán)境中實現(xiàn)的可應(yīng)用的概念。所討論的具體實施例僅僅示出了制造和使用本發(fā)明的具體方式，而不用于限制本發(fā)明的范圍。