[發明專利]具有降低熱串擾的熱管理部件的封裝件及其形成方法

有效

• 申請號: 201410062774.7
• 申請日: 2014-02-24
• 公開（公告）號: CN104716109B
• 公開（公告）日: 2017-09-19
• 發明（設計）人: 陳錦棠;洪文興;黃思博;鄭心圃
• 申請（專利權）人: 臺灣積體電路制造股份有限公司
• 主分類號: H01L23/36
• 分類號: H01L23/36
• 代理公司: 北京德恒律治知識產權代理有限公司11409
• 代理人: 章社杲,孫征

技術領域

本發明一般地涉及半導體技術領域，更具體地，涉及封裝件及其形成方法。

背景技術

在集成電路的封裝過程中，半導體管芯可以通過接合進行堆疊，并且接合至諸如中介層或封裝襯底的其他封裝部件。形成的封裝件被稱為三維集成電路（3DIC）。在3DIC中，散熱是一種挑戰。

在有效消散3DIC的內部管芯所產生的熱量方面可能存在瓶頸。在典型的3DIC中，在熱量能夠傳導至散熱器之前，可以將內部管芯中所產生的熱量消散至外部部件。然而，在堆疊式管芯和外部部件之間存在諸如底部填充物、模塑料等的其他材料，這些材料不能有效地傳導熱量。結果，熱量可能聚集在底部堆疊式管芯的內部區域中，并且引起明顯的局部溫度峰值（有時稱為熱點）。此外，由于高功耗管芯所產生的熱量而引起的熱點可能會對周圍的管芯產生熱串擾問題，從而對周圍管芯的性能和整個3DIC封裝件的可靠性產生不利影響。

發明內容

為了解決現有技術中所存在的缺陷，根據本發明的一方面，提供了一種封裝件，包括：第一管芯堆疊件，位于封裝部件的表面上；第二管芯堆疊件，位于所述封裝部件的表面上；以及散熱輪廓蓋，覆蓋所述第一管芯堆疊件，其中，所述散熱輪廓蓋包括位于所述第二管芯堆疊件上方的開口。

該封裝件還包括：設置在所述第一管芯堆疊件的頂面上的第一熱界面材料（TIM），其中，所述散熱輪廓蓋與所述第一TIM物理接觸。

該封裝件還包括：設置在所述第二管芯堆疊件的頂面上的第二熱界面材料（TIM）；以及復合散熱器，位于所述散熱輪廓蓋的上方，其中，所述復合散熱器包括所述第一管芯上方的第一導熱部分、延伸到所述開口內并接觸所述第二TIM的第二導熱部分、以及設置在所述第一導熱部分和所述第二導熱部分之間的熱阻擋部分。

該封裝件還包括設置在所述散熱輪廓蓋的頂面上的第三TIM，其中，所述第一導熱部分與所述第三TIM物理接觸。

在該封裝件中，所述熱阻擋部分包括熱導率小于約0.05瓦/米·開爾文的低熱導率材料、一個或多個氣隙、或它們的組合。

在該封裝件中，所述復合散熱器還包括冷卻元件。

該封裝件還包括：環繞所述第一管芯堆疊件和所述第二管芯堆疊件的散熱輪廓環，其中，所述散熱輪廓蓋位于所述散熱輪廓環的上方并附接至所述散熱輪廓環。

在該封裝件中，所述散熱輪廓蓋包括鋁、銅、鎳、鈷或它們的組合。

在該封裝件中，所述第一管芯堆疊件具有第一高度，并且所述第二管芯堆疊件具有與所述第一高度不同的第二高度。

根據本發明的一種封裝件，包括：第一管芯堆疊件，位于封裝部件的表面上；第二管芯堆疊件，位于所述封裝部件的表面上；以及輪廓蓋，位于所述第一管芯堆疊件和所述第二管芯堆疊件上方，其中，所述輪廓蓋包括：第一導熱部分，位于所述第一管芯堆疊件上方；第二導熱部分，位于所述第二管芯堆疊件上方；和第一熱阻擋部分，位于所述第一導熱部分和所述第二導熱部分之間，其中，所述第一熱阻擋部分包括低熱導率材料。

該封裝件還包括：位于所述第一管芯堆疊件的頂面上的第一熱界面材料（TIM）和位于所述第二管芯堆疊件的頂面上的第二TIM，其中，所述第一導熱部分與所述第一TIM物理接觸，并且所述第二導熱部分與所述第二TIM物理接觸。

在該封裝件中，所述第一TIM與所述第二TIM物理斷開。

在該封裝件中，所述第一熱阻擋部分包括：環氧樹脂、不飽和聚酯、酚醛樹脂、粘合劑或它們的組合。

在該封裝件中，所述第一熱阻擋部分包括一個或多個通孔。

在該封裝件中，所述第一熱阻擋部分包括溝槽。

在該封裝件中，所述第一熱阻擋部分包括氣隙和低熱導率材料的組合。

該封裝件還包括位于所述輪廓蓋上方的復合散熱器，其中，所述復合散熱器包括：位于所述第一導熱部分上方的第三導熱部分；位于所述第二導熱部分上方的第四導熱部分；以及位于所述第三導熱部分和所述第四導熱部分之間的第二熱阻擋部分，其中，所述第二熱阻擋部分包括低熱導率材料。

根據本發明的又一方面，提供了一種方法，包括：將第一管芯堆疊件電連接至襯底；將第二管芯堆疊件電連接至所述襯底；將第一熱界面材料（TIM）分配到所述第一管芯堆疊件的頂面上；在所述第一管芯堆疊件的上方形成輪廓蓋，其中，所述輪廓蓋包括：物理接觸所述第一TIM的第一導熱部分；和鄰近所述第一導熱部分的第一熱阻擋件。