[發(fā)明專利]含有嵌入式散熱結構的微電子系統(tǒng)及其制造方法

在審

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• 申請日: 2018-11-13
• 公開（公告）號: CN109786259A
• 公開（公告）日: 2019-05-21
• 發(fā)明（設計）人: J·A·莫拉;L·維斯瓦納坦;G·塔克爾
• 申請（專利權）人: 恩智浦美國有限公司
• 主分類號: H01L21/48
• 分類號: H01L21/48;H01L21/50;H01L23/367;H01L23/427
• 代理公司: 中國國際貿(mào)易促進委員會專利商標事務所 11038
• 代理人: 張小穩(wěn)

公開了含有嵌入式散熱結構的微電子系統(tǒng)及其制造方法。在各個實施例中，所述方法包含以下步驟或工藝：獲得基板，所述基板具有穿過所述基板形成的隧道；在覆蓋所述隧道的位置處將微電子部件附接到所述基板的正面；以及在將所述微電子部件附接到所述基板之后，至少部分地在所述隧道內(nèi)產(chǎn)生嵌入式散熱結構。所述生產(chǎn)步驟可以包含：將鍵合層前體材料從所述基板的背面應用到所述隧道中并且到所述微電子部件上。然后，可以使所述鍵合層前體材料經(jīng)受燒結工藝或者以其它方式使其固化以形成與所述微電子部件接觸的導熱部件鍵合層。

技術領域

本發(fā)明的實施例總體上涉及微電子系統(tǒng)以及，并且更具體地說涉及含有嵌入式散熱結構的微電子系統(tǒng)及其制造方法。

背景技術

微電子系統(tǒng)通常含有在操作期間，特別是在較高功率電平下操作時以及可能地在較高RF頻率下操作時易于產(chǎn)生過多熱量的功率裝置。在不存在用于從系統(tǒng)中移除過多熱量的適當散熱裝置的情況下，微電子系統(tǒng)以及容納于其中的一個或多個功率裝置內(nèi)的局部區(qū)域處可能出現(xiàn)非常高的溫度或者“熱點”。這種非常高的局部溫度可能降低裝置性能和可靠性，并且通過加速如焊點疲勞等常見故障模式降低微電子系統(tǒng)的整體可靠性。為此，常常利用嵌入式硬幣狀(coined)基板制造含有功率裝置的微電子系統(tǒng)、這種封裝的或未封裝的RF半導體管芯；所述硬幣狀基板即并入有具有相對高熱導率的金屬(例如，Cu)基體(slug)或“硬幣”。通過將功率裝置或者含有一個或多個功率裝置的模塊附接到嵌入式硬幣，可以更有效地消散過多熱濃聚物以提增強電子系統(tǒng)的熱性能。

雖然利用嵌入式硬幣基板制造的微電子系統(tǒng)通常具有提升的散熱能力，但是其在多個方面仍有局限性。制造硬幣狀基板所利用的制造工藝往往非常復雜、成本高并且可能涉及暴露于非常高的加工溫度，在所述加工溫度下，可能出現(xiàn)基板翹曲和其它有害影響。當利用嵌入式硬幣實現(xiàn)電互連目的時，制造成本和復雜性可能進一步增加；所述目的例如將功率裝置或如PAM封裝等含有裝置的部件的接地焊盤耦合電耦合到容納于基板內(nèi)的接地層。例如，在一種已知的制造方法中，多層PCB被生產(chǎn)為包含至少一個由高質(zhì)量介電材料構成的上PCB層，以及一個或多個由如FR4等較低成本介電材料構成的下PCB層。所述PCB另外含有嵌入式硬幣和延伸穿過上PCB層以將嵌入式硬幣連接到電接地的環(huán)形的過孔群或“過孔場(via farm)”。以此方式制造嵌入式硬幣基板可以降低PCB制造成本，同時增強上PCB層壓件的介電性能；然而，這種類型的嵌入式硬幣PCB對于提升所得微電子系統(tǒng)的整體散熱能力沒有什么作用。

即使不考慮上述與制造有關的限制，利用嵌入式硬幣基板制造的微電子系統(tǒng)在其它方面也仍然具有局限性。按照常規(guī)設計和制造，這種系統(tǒng)通常依賴于如焊接材料等傳統(tǒng)材料將發(fā)熱微電子部件附接到嵌入特定PCB或基板中的硬幣的上表面。雖然適用于許多應用，但是在大功率和高頻(例如，RF)應用的背景下，這種材料的熱導率和耐溫性可能非常受限。因此，將常規(guī)的嵌入式硬幣狀基板集成到含有功率裝置的微電子系統(tǒng)中常常提供不完整的或次優(yōu)的散熱解決方案。因此，在較高功率電平和/或在較高頻率(例如，RF)下操作時，在熱堆疊(即，期望導熱流通過其中的各種材料層)內(nèi)的某些連接處仍然可能以加劇微電子系統(tǒng)的失效模式的方式出現(xiàn)非常高的局部溫度。

發(fā)明內(nèi)容

根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供一種用于制造微電子系統(tǒng)的方法，其包括：

獲得具有隧道的基板，所述隧道穿過所述基板；

在封閉所述隧道的位置處將微電子部件附接到所述基板的正面；以及

在將所述微電子部件附接到所述基板之后，產(chǎn)生至少部分容納于所述隧道內(nèi)的嵌入式散熱結構，其中產(chǎn)生包括：

將鍵合層前體材料從所述基板的背面應用到所述隧道中并且到所述微電子部件上；以及

使所述鍵合層前體材料固化以形成與所述微電子部件接觸的導熱部件鍵合層。