倒裝晶片封裝的矩陣蓋散熱器的製造方法

2023-08-03 04:04:06 2

倒裝晶片封裝的矩陣蓋散熱器的製造方法
【專利摘要】本公開涉及倒裝晶片封裝的矩陣蓋散熱器。提供一種方法和裝置以用於製作基於引線框的熱增強倒裝晶片封裝，其中帶有散熱器蓋陣列（310），其通過將熱界面粘附層（308）包括在每個晶片（306）以及用模塑化合物（321）封裝除了所述散熱器（312）的平面上蓋表面的附著的散熱器蓋陣列（310）和集成電路管芯（306）陣列而被設計為直接附著於一個集成電路管芯（306）陣列。
【專利說明】倒裝晶片封裝的矩陣蓋散熱器
【技術領域】
[0001]本發明涉及集成電路封裝以及一種製作方法。一方面，本發明涉及帶有蓋散熱器的集成電路封裝。
【背景技術】
[0002]由於集成電路器件密度和複雜性的增大以及這種器件的縮小，在這些器件的設計和封裝方面就有了顯著的挑戰。一個挑戰就是在封裝內提供熱路徑以將熱從集成電路管芯上傳導出去，其中用於移除封裝內所生成的熱量的傳統方法通常使用分別被應用於獨立封裝單元的獨立金屬蓋或散熱器，然後用模塑化合物封裝。按照單獨散熱器的單獨應用程式要求以及有效地使用更大體尺寸以允許超越用於鋸切的蓋的沿的空間，使用獨立蓋對多個集成電路的製作不夠有效。此外，這種封裝通常在管芯結表面和散熱器之間有相對高的熱阻，特別是當模塑化合物在其之間形成的時候。雖然已經提出了用於引線鍵合集成電路管芯倒裝晶片封裝的暴露的散熱器，但是這種方法呈現了對出封裝可靠性方面的挑戰，其中裝入散熱器蓋的過量封裝材料損害了從集成電路管芯的傳熱，以及當過量封裝材料從散熱器蓋被移除的時候的低製作效率。
[0003]因此，需要一個改進的集成電路管芯封裝以及解決了由上面指定的發明人發現的在本領域中的各種問題的製作方法，其中在參考下面的附圖和詳細說明書閱讀本發明申請的剩餘部分之後，雖然應了解【背景技術】部分的描述不旨在作為承認所描述主題是現有技術，傳統方案和技術的各種局限性以及弊端對本領域所屬技術人員來說將會變得很明顯。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0004]當結合附圖參考詳細說明書的時候，本發明可以被更好的理解，並且獲得多個目的、特徵，以及優點，其中:
[0005]圖1說明了散熱器蓋的平面陣列和安裝到被放置在較低模塑封裝模具上的載體襯底上的集成電路管芯的透視圖；
[0006]圖2說明了圖1中所顯示的散熱器蓋的平面陣列的一個平面圖；
[0007]圖3說明了附著於在被放置到較低模塑封裝模具之前被安裝到載體襯底上的集成電路管芯的散熱器蓋的平面陣列的管芯側視圖；
[0008]圖4說明了向上設置/向下設置的散熱器蓋的陣列和安裝到被放置在較低模塑封裝模具上的載體襯底上的集成電路管芯的透視圖；
[0009]圖5說明了附著於在被放置到較低模塑封裝模具之前被安裝到載體襯底上的集成電路管芯的向上設置/向下設置的散熱器蓋的側視圖；
[0010]圖6是根據本發明的各種實施例的可以被用於形成熱增強倒裝晶片集成電路散熱器蓋封裝的各種製作過程步驟的圖表描述；以及
[0011]圖7說明了根據本發明所選擇的實施例描述使用散熱器蓋陣列製作熱增強集成電路散熱器蓋封裝的過程的例子流程圖。【具體實施方式】
[0012]描述一種用於製作帶有低分布熱增強倒裝晶片封裝的集成電路管芯的方法和裝置；該封裝有暴露的並且可以被形成為倒裝晶片封裝的陣列的散熱器蓋，其中在切單(singulation)之前保持暴露散熱器蓋的封裝過程期間，散熱器被配置為通過熱界面材料(TIM)層與集成電路管芯進行熱接觸的衝壓或蝕刻金屬或其它導熱材料的陣列。在所選擇的實施例中，散熱器蓋陣列被形成為蓋和連接杆的平面陣列，連接杆通過減少被切割的金屬量而有助於鋸切(saw singulation)並且延長了鋸片的壽命。在其它實施例中，散熱器蓋陣列被形成為向上設置的蓋和向下設置的連接杆的陣列，其中在所期望的鋸切或刻線中有減少的金屬以有助於鋸切。正如所形成的，散熱片蓋陣列包括尺寸合適的蓋以最大化從倒裝晶片集成電路管芯組件中傳導出去的熱量。此外，通過使用有受控制的厚度和良好導熱特性的緩衝(compliant) TIM層，散熱器蓋陣列附著於集成電路管芯的頂面以最小化管芯和附著的散熱器蓋之間的熱阻。在每個管芯上使用可壓縮或緩衝TIM層(獨自或結合模具表面上的緩衝聚合物膜)不僅改進了熱導性，而且通過幫助吸收與模腔高度有關的集成電路管芯/載體襯底/散熱器組件的高度的任何厚度變化，適應了製作公差。
[0013]現在參照附圖被詳細描述本發明的各種說明實施例。雖然各種細節在下面的描述中被陳述了，應了解本發明可以在沒有那些詳細說明的情況下實施，並且很多特定實施決定可以在本發明的描述中被作出以實現器件設計師的特定目標，例如符合工藝技術或與設計相關的約束。該技術和約束從一個實現到另一個實現是不同的。雖然這種發展工作可以是複雜的並且是費時的，然而對受益於本公開的本領域技術人員來說，其可以是一個常規任務。例如，選定的方面是參照各種製作階段期間的一個集成電路封裝的簡化原理圖和截面圖被描述的，而沒有包括每個器件特徵或幾何形狀以避免限定或模糊本發明。此外，附圖中的某些元件說明是為了簡便以及清晰，不一定按比例繪製。還應注意，通過這個詳細說明書，若干層材料將被沉積、移除或以其它方式處理以形成所描述的帶有暴露的散熱蓋的封裝結構。用於形成這種層的具體步驟在下面沒有被詳細描述，對於本領域所屬技術人員來說用於沉積、移除或以其它方式形成適合厚度的這種層的常規技術是所期望的。這些細節是眾所周知的並且沒有必要教導本領域所屬技術人員如何製作或使用本發明。
[0014]現在參照圖1，圖1顯示了散熱器蓋140的平面陣列和安裝到被放置在較低模塑封裝模具100上的載體襯底上的集成電路管芯121 - 129的陣列的透視圖1。散熱器蓋140的平面陣列可以形成為導熱金屬層或其它導熱材料層。在所選擇的實施例中，導熱或散熱器層140可以通過使用本領域已知的蝕刻或衝壓的引線框技術由有預定厚度(例如，大約125-250微米)的銅片形成。雖然其它基底材料可以被使用，銅和其合金由於其高導熱性以及在引線框產業中的廣泛使用是合適的選擇。正如圖2的平面圖2中所顯示的，多個開口形成於引線框140中以定義通過連接杆(例如，150-153)連接的散熱器蓋(例如，141-149)陣列。正如應了解的，引線框層140中的開口可以通過使用任何所需蝕刻、衝壓或機械加工被定義。此外，任何所需連接杆圖案可以被使用，只要其提供了足夠的機械整體性以允許散熱器蓋140陣列被一起放置在載體襯底110上和放置在倒裝晶片模腔(例如，模具100)內。例如，雖然連接杆151-153被顯示為從每個散熱器蓋141-149的每個角大約對角地延伸以連接相鄰散熱器蓋或相鄰外部杆框架150，應了解一個或多個連接杆(未顯示)可從每個散熱器蓋141-149的邊垂直地延伸以彼此連接和/或連接外部杆框架150。在任何情況下，連接杆的設計和放置有效地從鋸切路徑移除了金屬，從而增加了鋸切的生產量並且延長了鋸片的壽命。此外，每個散熱片蓋的形狀可不同於圖2中所顯示的正方形。
[0015]載體襯底平板110包括多個被排列在矩陣陣列中的集成電路管芯121-129，其中載體襯底平板110與散熱器蓋140的平面陣列對齊地(in registry with)放置以在較低模塑封裝模具100中進行封裝模塑。清楚起見，頂部模塑模具/腔在圖1中沒有被顯示，但是當壓縮散熱器蓋140陣列使其與管芯陣列121-129接觸的時候會被使用。正如所說明的，每個集成電路管芯121-129附著於載體襯底平板110並且由形成於管芯121-129和載體襯底平板110之間的圖案化的底部填充111-119固定。雖然沒有被明確地顯示，應了解通過使用合適的襯底-管芯互連機制，例如，倒裝晶片接合，每個管芯121-129被電連接到載體襯底平板110中的導體。此外，載體襯底平板110上的每個集成電路管芯121-129還包括形成於集成電路管芯的上表面或暴露的表面上的圖案化的熱界面材料(TM)層131-139。在所選擇的實施例中，TIM層(例如，131-139)可以由一種緩衝導熱脂或非固化矽材料形成以最小化管芯和散熱器蓋141-149之間的熱阻，並且當載體襯底平板110和散熱器蓋140陣列被降入到較低模塑封裝模具100中的腔開口 102中以進行封裝模塑(例如，包括了將液體或粉末模塑化合物分配到腔開口 120的腔注塑)的時候，在封裝工藝的任何壓縮期間保護了管芯免受損害。在其它實施例中，熱界面材料或TM (131-139)可以作為被分配的脂或仍然充當輔助可製作性的緩衝層的帶條或膜層被應用於每個散熱器(141-149)底面。
[0016]正如圖3的側視圖3所說明的，平面散熱器蓋陣列140附著於集成電路管芯(例如，121-123);該集成電路管芯被管芯附著(例如，111 - 113)到載體襯底110上以被放置在較低模塑封裝模具100內。在製作過程的這一點上，一旦載體襯底平板110被壓縮而接觸散熱器蓋陣列140，--Μ層(例如，131-133)被放置在每個管芯(例如，121-123)上以提供管芯和相應的散熱器蓋(例如，141-143)之間的直接熱接觸。此外，陣列140中的每個散熱器蓋(例如，141-143)的橫向尺寸將決定散熱器蓋(例如，141-143)與相應的集成電路管芯(例如，121-123)重疊的程度。在所選擇的實施例中，每個散熱器蓋的橫向尺寸可以被選擇以完全覆蓋相應的集成電路管芯的整個上表面。在其它實施例中，散熱器的橫向尺寸可以實質上等於切單之後的最終封裝尺寸。
[0017]現在轉到圖4，圖4顯示了與集成電路管芯221-223對齊地放置的向上設置的散熱器蓋240的非平面陣列的透視圖4 ;其中集成電路管芯221-223倒裝晶片地安裝並且被底部填充(例如，211 - 213)到被放置在較低模塑封裝模具200上的載體襯底210上。所描述的散熱器蓋陣列240可以通過使用任何所需引線框製作技術被形成。例如，有預定厚度的銅層或其它導熱材料層可以被蝕刻、衝壓或以其它方式機械加工以形成定義了通過杆251被連接到外部杆框架250的散熱器蓋(例如，241-243)陣列的開口，並且然後散熱器部分可以被向上設置以不與杆共面。同樣，任何所需連接杆圖案和周界框架可以被使用，只要其提供了足夠的機械整體性以允許散熱器蓋240陣列被一起放置在載體襯底210上和放置在模腔(例如，模具200)內。以這種方式，連接杆的設計和放置有效地從鋸切路徑移除了金屬，從而增加了鋸切的生產量並且延長了鋸片的壽命。此外，由於杆現在完全被包封於模塑化合物中，在切單期間毛邊的形成被最小化，同時仍然使散熱器暴露。
[0018]在載體襯底210上，集成電路管芯221-223的陣列被倒裝晶片地附著並且被底部填充(例如，221-223)以形成晶片221-223和載體襯底平板210之間的互連。此外，通過使用倒裝晶片互連方法，每個晶片221-223上的一個或多個凸點可以被電連接到載體襯底平板210中的導體或焊盤(未顯示)。為了提高散熱，載體襯底平板210上的每個集成電路管芯221-223包括形成於集成電路管芯的上表面或暴露的表面上的圖案化的熱界面材料(TIM)層231-233。圖案化的TIM層231-233可以被形成為提供了優良導熱和壓縮彈性的預定厚度或體積。例如，被形成為預定厚度小於50-75微米的--Μ層231-233將在管芯221-223和散熱器蓋241-243之間提供優良導熱，同時也提供了一個壓縮-緩衝層以保護管芯在封裝過程期間的任何壓縮中免受損害。合適的熱界面材料可以是包括緩衝導熱脂或非固化矽材料、或緩衝導熱可固化矽酮或 其它類型的聚合系統的系統以最小化管芯和散熱器蓋之間的熱阻並且保護管芯在封裝期間免受損害。
[0019]管芯陣列與向上設置/向下設置的散熱器蓋陣列240的連接在圖5中被顯示，其中圖5說明了通過圖案化的--Μ層231-233附著於集成電路管芯221-223以被放置在較低模塑封裝模具200中的向上設置/向下設置的散熱器蓋陣列240的側視圖5。以這種方式，一旦載體襯底平板210上的管芯被按壓而接觸散熱器蓋陣列240，在每個管芯221-223上的圖案化的TIM層231-233提供了管芯和相應的散熱器蓋241-243之間的直接熱接觸。正如所描述的，每個散熱器蓋241-243的橫向尺寸完全覆蓋了相應的集成電路管芯221-223的整個上表面。此外，向下設置的連接杆251被放置以對齊所需要的鋸切刻線。
[0020]為了說明散熱器蓋陣列結構可以如何在壓縮模塑過程中被使用以封裝多個按矩陣陣列排列在載體襯底上的集成電路管芯的例子，現在參考圖6，其中圖6顯示了各種製作過程步驟的圖表描述，其中這些製作過程步驟可以被用於由多個模塑陣列封裝來形成熱增強倒裝晶片集成電路散熱蓋封裝，該模塑陣列封裝通過附著和封裝襯底陣列部分300、302、306,308和散熱器蓋陣列部分311形成，以形成帶有暴露的散熱器蓋312的封裝襯底陣列325。
[0021]正如圖6a中所描述的，模塑陣列封裝(MAP)載體襯底300被設置為具有多個單一半導體管芯306 ;該單一半導體晶片被檢查並且通過使用倒裝晶片凸點(302)或其它合適的晶片附著方法以及底部填充材料(304)按陣列配置附著於載體襯底300。IC管芯306可以是任何類型的集成電路器件，例如，微處理器、數位訊號處理器(DSP)、或模擬器件、存儲器或執行任何其它類型功能的電路。因此，IC管芯306不被限定於一種特定技術(例如，CMOS)或從任何特定晶圓技術中衍生出的技術。同時，各種不同管芯尺寸可適應本發明所描述的散熱器陣列結構。底部填充材料304可以是任何合適的底部填充材料，例如，一種填充的環氧樹脂、一種熱塑料粘合劑、矽材料等等。這種底部填充材料對本領域所屬技術人員是眾所周知的。在一些實施例中，可以不使用特殊底部填充材料，並且在封裝期間模塑化合物填充了每個晶片下面的空間。IC管芯306也可能通過多個導體(例如，形成於IC管芯306和襯底300上的接觸焊盤之間的倒裝晶片凸點導體302)與基體載體/晶片標識結構300中的導體電連接。雖然沒有描述，倒裝晶片凸點導體302可以成行和成列形成以在基體載體300和IC管芯306之間進行電連接。
[0022]此外，一個或多個圖案化的熱界面材料層308可以通過使用緩衝導熱脂或非固化矽材料有選擇性地在每個管芯306的暴露的表面上形成或應用以最小化管芯和隨後附著的散熱器蓋陣列之間的熱阻，並且保護管芯免受壓縮相關的損害。[0023]正如圖6b中所顯示的，單一引線框散熱器蓋陣列310由導熱材料，例如，銅(例如，CDA194銅)或其它銅合金、鎳鐵合金(例如，合金42)或其它鎳合金等等形成。通過將圖案化的熱界面材料層308用作導熱粘合劑層，所描述的散熱器蓋陣列310和所述多個集成電路管芯306被對齊地放置並且附著於多個集成電路管芯306，其中TIM材料在封裝期間被使用以固定散熱器陣列，直到蓋陣列永久附著於管芯。在所選擇的實施例中，散熱器蓋陣列310可以被形成為向上設置的散熱器蓋312的非平面陣列，散熱器蓋312的陣列被放置在陣列中以與集成電路管芯306對齊並且附著於杆311以及通過使用連接杆311附著於外部杆框架(未顯示)。在其它實施例(未顯示)中，散熱器蓋陣列310可以被形成為通過連接杆連接在一起的散熱器蓋的平面陣列。在其它實施例中，熱界面材料(TIM)308可以是一個膜或帶條並且被應用於陣列310中每個散熱器的底面，其中然後當散熱器陣列310被對齊並且被對準地放置的時候，--Μ和集成電路管芯306的頂部接觸。
[0024]隨後(正如圖6c中所顯示的)，組裝好的散熱器蓋陣列310和MAP載體襯底301被放置在封裝模塑系統320、322中，並且用模塑化合物321封裝以便使(向上設置的)散熱器蓋312的上表面暴露出來。例如，組裝好的散熱器蓋陣列310和MAP載體襯底301可以在下模塑模具320和一個上模塑模具322之間被壓縮以便上模塑模具322壓住散熱器蓋312的上表面。或者，上模塑模具322和散熱器蓋陣列310可以被附著(例如，通過真空)並且一起壓住下模塑模具320和組裝好的散熱器蓋陣列310。結果，圖案化的TIM層308可以被壓縮並且橫向延伸以形成覆蓋了整個管芯306的壓縮的TM層309。襯底載體、管芯和散熱器組件然後通過使用任何所需技術(例如，腔注塑或壓縮模塑)被模塑化合物321封裝。由於上模塑模具322壓住陣列310的向上設置的散熱器蓋312，模塑化合物材料321被固化以封裝向下設置部分和散熱器陣列310的杆311以及集成電路管芯306的暴露表面、底部填充304和載體襯底300。而當上模塑模具322被移除的時候，向上設置的散熱器蓋312被暴露並且沒有被模塑化合物材料覆蓋，從而提供了至外部散熱器的最優散熱轉移或界面。
[0025]為了保證 集成電路管芯306與散熱器蓋陣列310通過--Μ層308、312進行直接熱接觸，形成於壓縮的下和上模塑模具320、322之間的模腔的垂直或高度尺寸被控制或被指定為等於、或稍微小於MAP載體襯底組件301 (包括載體襯底300、被底部填充304包圍的管芯-襯底互連高度、集成電路管芯306、以及--Μ層308)的組合高度。並且通過使用可壓縮的或緩衝TIM層308，運用向下的模塑夾力倚著散熱器陣列310壓縮上模塑模具引起集成電路管芯306直接熱接觸散熱器蓋312，而不施加會損害或破壞集成電路管芯306的過量壓力，並且也不施加會允許模塑化合物在向上散熱器蓋312的頂面上滲出或形成毛邊(flash)的不足的壓力。使用可壓縮或緩衝--Μ層308也有效地吸收了 MAP載體襯底組件301的組件302、304、306中的厚度變化；當在有固定模腔尺寸的封裝模塑系統320、322中執行封裝模塑的時候，該厚度變化會產生問題。歸因於載體襯底300的厚度變化也可通過使用有腔開口的上模塑模具(未顯示)被解決；該腔開口是由可以直接倚著載體襯底300的上表面被按壓的外部密封環定義的。用於適應系統中組件的高度變化的另一種替代方法是當使用腔注塑的時候使用倚著上模塑模具的保護模塑膜。這個大約50微米厚的基於聚合物的膜保護了上模塑模具並且使模塑陣列從模塑模具上輕鬆釋放出來。這種膜將提供一定水平的緩衝以添加到TIM材料提供的緩衝，進一步降低了對集成電路306的損害的風險。
[0026]後續處理步驟可以包括模塑化合物的後模塑固化、雷射標記步驟、載體襯底上球柵陣列導體的形成、封裝切單成獨立元件、清洗和檢查。例如，圖6d顯示了在從封裝模塑系統和後模塑固化步驟移除之後由封裝散熱器蓋陣列310和MAP載體襯底301形成的襯底陣列325。此外,球柵陣列導體326-328被顯不為形成於襯底陣列325的暴露表面以通過在載體襯底300內形成的導電跡線(未顯示)與集成電路管芯306電連接。[0027]在模塑化合物312壓縮模塑和初始固化之後，沿著鋸切割線或由向下設置的連接杆311和載體襯底300的非電路部分定義的刻線格，獨立封裝器件被鋸或雷射或應用於模塑陣列封裝的其它切割設備330切單。正如圖6e中所說明的，鋸切割線330被放置以通過穿過模塑化合物和向下設置的連接杆311被切斷以分開獨立封裝管芯306，其中連接杆311被形成和放置以最小化源自鋸切路徑的散熱器材料，從而增加了生產量並且延長了鋸片的壽命。根據鋸切割線的寬度，獨立封裝可能將模塑化合物角部區域329保留在每個切單的封裝的上外圍側末端處，從而覆蓋了暴露的向下設置的連接杆311以防止分層和減少切割杆沿上的毛邊。
[0028]切單之後，每個切單的器件內的集成電路散熱器蓋312將提供外部散熱表面以通過TIM層309和散熱器蓋312有效地和直接地從封裝集成電路306中傳導出去熱量。在暴露的集成電路散熱器蓋312內的最後金屬塗層(finish)可以被鍍上鎳或鎳鈀或其它被用於提高粘附以及提供合適的標記表面和審美價值的常用塗層。
[0029]正如本發明所描述的，集成電路散熱器蓋陣列作為nxm (n>l,m^ I)陣列或低分布矩陣、可以通過通常被用於製作引線框的方式(蝕刻、衝壓、模壓或機械加工，之後進行最終塗層的鍍覆)被製作的低成本散熱器蓋被提供。低分布散熱器蓋陣列可以被一起應用於直接附著於一個用低壓壓縮模塑法封裝的IC管芯的相應陣列。由於散熱器蓋暴露於上側封裝表面上的周圍環境，集成電路封裝有用於從IC管芯上散熱的充分表面區域。有了改進的熱性能，集成電路封裝的功率容量可以被提高，和/或半導體封裝的溫度可以被降低。因此，所選擇的實施例提供了一種使用當前半導體組件設備可以被實施的可靠的和熱增強集成電路封裝的批量生產的廉價方法。
[0030]現在轉到圖7，圖7根據本發明所選擇的實施例，說明了使用散熱器蓋陣列描述製作熱增強集成電路散熱器蓋封裝的過程的例子流程圖序列400。該過程開始於步驟402，其中襯底陣列通過使用倒裝晶片附著方法將陣列或矩陣圖案中的多個集成電路管芯附著於模塑陣列封裝(MAP)襯底，例如，球柵陣列(BGA)襯底。在步驟404，有多個形成於平面或向上設置的層中的散熱器蓋陣列與襯底陣列對齊地被組裝以便通過有最大厚度的圖案化的、導熱緩衝層與頂部管芯表面直接熱接觸。被組裝的襯底/散熱器蓋陣列然後被插入下模腔工具(步驟406)，並且當模腔被填充到但並未超過所述多個蓋的模塑化合物的時候，將上模腔工具壓住所述多個蓋(步驟408)。模塑化合物可以通過熔化模塑化合物材料或分配一種液體模塑化合物或在模具腔中注射模塑化合物被提供。固化的模塑化合物在蓋陣列和襯底陣列上的集成電路管芯之間提供了永久附著，形成了加蓋的襯底陣列。一旦初始固化，模塑按壓可以被打開以移除加蓋的襯底陣列(步驟410)。在這一點上，雖然焊球導體不是連接盤網格陣列(LGA)表面安裝封裝應用程式所需的，焊球導體可以附著於襯底(步驟412)。最後，加蓋的襯底陣列可以被切單成獨立集成電路封裝(步驟414)，例如，通過使用鋸切。在這一點上，獨立集成電路封裝可以被放置在託盤中並且為了檢查和測試被傳送。
[0031]目前應了解本申請提供了一種製作多個集成電路封裝的方法。在所公開的方法中，提供包括多個集成電路管芯的襯底陣列，每個集成電路管芯都有附著於所述襯底陣列的第一表面的第一表面以及在其上形成了導熱界面層的第二表面。在所選擇的實施例中，所述導熱界面層可以通過將緩衝圖案化層、導熱脂或非固化矽材料應用於每個集成電路管芯的所述第二表面形成。此外，提供引線框散熱器蓋陣列，該陣列包括多個有通過連接杆被連接在一起的平面上蓋表面的散熱器蓋以定義相鄰散熱器蓋之間的一個或多個開口，該開口定義了每個散熱器蓋周圍的切單區域。在所選擇的實施例中，所述散熱器陣列可以通過有選擇性地蝕刻、機械加工或衝壓金屬層以定義帶有形成於單一平面層中的連接杆和所述多個散熱器蓋的引線框散熱器蓋陣列被提供。在其它實施例中，所述散熱器蓋陣列可以作為多個被多個向下設置的引線指狀杆連接在一起以定義相鄰散熱器蓋之間的所述一個或多個開口的向上設置的散熱器蓋被提供。每個向上設置的散熱器蓋可以具有合適尺寸以通過在其上形成的所述導熱界面層與相應的集成電路管芯接觸。所述引線框散熱器蓋陣列通過按壓所述引線框散熱器蓋陣列使其與形成於每個集成電路管芯上的所述導熱界面層接觸將所述散熱器蓋陣列附著於所述襯底陣列上的IC晶片以使它們之間直接接觸。在所選擇的實施例中，所述引線框散熱器蓋陣列通過如下處理被附著:將上模腔工具壓住下模腔工具和壓住所述引線框散熱器蓋陣列的所述平面上蓋表面以形成位於所述上下模腔之間的模腔並且附著所述散熱器蓋陣列使其與形成於每個集成電路管芯上的所述導熱界面層接觸。在將所述下模腔工具壓住所述上模腔工具之前，內表面可以襯以聚合物膜以防止模塑化合物侵入所述散熱器蓋陣列的所述頂面並且通過吸收蓋/集成電路管芯/載體襯底組件高度上的任何厚度可變性以幫助適應製作容差。一旦被附著，所述多個集成電路管芯和所述散熱器蓋陣列被模塑化合物封裝，除了所述多個散熱器蓋的所述平面上蓋表面和所述襯底陣列的底面之外。所述模塑化合物然後被固化，導致了模塑封裝陣列，每個都有被暴露於第一側面上的所述散熱器蓋陣列的一部分和被暴露於第二側面上的散熱器蓋陣列的平面上蓋表面。模塑封裝過程可能包括在通過加熱或固化所述模塑化合物之後用一種模塑化合物填充除了所述多個散熱器蓋的所述平面上蓋表面的所述模腔。隨後，球柵陣列可以形成於所述襯底陣列的所述暴露的表面上以與形成於所述襯底陣列中的導電跡線電連接，和/或所述模塑封裝陣列可以被切單成多個集成電路封裝。
[0032]在另一種形式中，提供了半導體封裝和相關的製作方法。正如所公開的，半導體封裝包括有第一和第二表面附著於有第一和第二表面的管芯的襯底，其中所述管芯的所述第一表面被倒裝晶片地接合到所述襯底的所述第一表面。也可以有焊球陣列附著於所述襯底的所述第二表面以通過形成於所述襯底中的導電跡線與所述管芯電連接。所述半導體封裝還包括被形成為覆蓋所述管芯的所述第二表面的導熱界面層，其中所述導熱界面層可以被形成為緩衝圖案化層、導熱脂或非固化矽材料。此外，所述半導體封裝包括是由銅、鎳或其合金導熱層形成的散熱器蓋。正如被形成的，所述散熱器蓋有暴露的散熱表面層，所述散熱表面層有至少與所述管芯的所述第二表面一樣大的熱接觸表面以及多個從所述散熱表面層橫向延伸的連接杆的散熱器，其中所述散熱表面層被放置以接觸所述導熱界面層，並且被放置為與所述襯底分開以定義密封模塑化合物材料放置在其中以永久附著所述襯底、晶片和散熱器蓋的密封模塑區域。在所選擇的實施例中，所述連接杆橫向延伸以與所述暴露的散熱表面層共面，而在其它實施例中，所述連接杆由於不與所述暴露的散熱表面層共面的向下設置的連接杆橫向延伸。因此，選擇的實施例形成了被所述密封劑模塑化合物材料嵌入和包圍的連接杆，除了所述半導體封裝的外圍側末端之外。
[0033]在另一種形式中，公開了一種製作半導體封裝的方法。作為初始步驟，使用倒裝晶片接合將多個集成電路管芯附著於模塑陣列封裝襯底陣列以啟用所述襯底陣列中的每個集成電路管芯和導體之間的電連接。由非層壓導熱材料形成的散熱器蓋陣列也被提供以定義多個與所述多個集成電路管芯對齊放置的散熱器蓋，其中每個散熱器蓋包括暴露的散熱表面層和多個從所述暴露的散熱表面層橫向延伸的連接杆。在所選擇的實施例中，所述散熱器蓋陣列是通過有選擇性地蝕刻、機械加工或衝壓金屬層被形成以定義帶有形成於單一平面層中的連接杆和所述多個散熱器蓋的平面引線框散熱器蓋陣列。此外，熱界面材料層形成於每個所述多個集成電路管芯的暴露的表面上或每個暴露的散熱表面層的底面上。通過使用所述熱界面材料層放置或按壓所述散熱器蓋陣列使其與所述多個集成電路管芯熱接觸，要封裝的區域可以在所述暴露的散熱表面層和所述襯底陣列之間被定義。在固化所述封裝化合物材料以封裝所述多個集成電路管芯以及密封和永久附著所述襯底陣列和散熱器蓋陣列之後，所述封裝區域可以用封裝模塑化合物材料填充，而不用封裝模塑化合物材料覆蓋所述暴露的散熱表面層。結果，形成模塑封裝陣列，每個模塑封裝都有被暴露於第一側面上的所述散熱器蓋陣列的一部分和被暴露於第二側面上的所述散熱器蓋陣列的一部分。最後，模塑封裝陣列可以被切單成多個集成電路封裝。
[0034]雖然本發明所公開的描述示例實施例指向各種封裝組件及其製作方法，本發明不一定限定於說明了適用於各種各樣封裝過程和/或器件的本發明的發明方面的例子實施例。因此，上面所公開的特定實施例僅僅是說明性的而不應該被認為是對本發明的限定，因為本發明可以以包括對受益於本發明所教導的內容的本領域技術人員很明顯的不同的但等同的方式被修改和實施。例如，本發明的方法可以使用除了本發明明確陳述的材料之外的材料被應用。此外，製作步驟可以以一種替代順序而不是所提到的順序被執行。同時，附圖並未顯示封裝的各種元件之間的所有連接細節，因為應了解引線、通孔、接合物、電路跡線和其它連接方式可以被用於實現任何電連接。因此，前述描述不旨在將本發明限定於陳述的特定形式，相反，旨在涵蓋在所述附著權利要求中定義的可以包含在本發明所述精神和範圍內的這種替代物、修改以及等同物，以便那些本領域所屬技術人員應該理解在不脫離本發明的最寬範形式的精神及範圍的情況下可以做出各種修改、替換和改變。
[0035]好處、其它優點以及問題的解決方案在上述已被關於特定實施例描述。然而，可能引起任何好處、優點或解決方案發生或變得更加顯著的好處、優點、問題的解決方法以及其它元件不被解釋為任何或所有權利要求的關鍵的、必需的、或本質特徵或元件。正如本發明所使用的，術語「包括」或其任何其它變化形式旨在涵蓋非排他性包含，例如包括一系列元件的過程、方法、物件、或裝置不僅僅包括這些元件但可能包括其它沒有明確列出的或是這個過程、方法、物件、或裝置固有的元件。
【權利要求】
1.一種製作多個集成電路封裝的方法，包括: 提供包括多個集成電路管芯的襯底陣列，每個集成電路管芯都有附著於所述襯底陣列的第一表面的第一表面以及在其上形成了導熱界面層的第二表面； 提供散熱器蓋陣列，所述散熱器蓋陣列包括多個有通過連接杆被連接在一起的平面上蓋表面的散熱器蓋以定義相鄰散熱器蓋之間的一個或多個開口，所述開口定義了每個散熱器蓋周圍的切單區域； 通過按壓所述散熱器蓋陣列使其與形成於每個集成電路管芯上的所述導熱界面層接觸將所述散熱器蓋陣列附著於所述襯底陣列上以使它們之間直接接觸； 用密封劑封裝所述多個集成電路管芯和所述散熱器蓋陣列，其中所述多個散熱器蓋的所述上平面上蓋表面被暴露出來；以及 固化所述密封劑以形成模塑封裝陣列，每個模塑封裝都有被暴露於第一側面上的所述襯底的一部分和被暴露於第二側面上的散熱器蓋的平面上蓋表面。
2.根據權利要求1所述的方法，還包括: 將所述模塑封裝陣列切單成多個集成電路封裝。
3.根據權利要求1所述的方法，還包括: 在所述襯底陣列的所述第二表面上形成多個與形成於所述襯底陣列中的導電跡線電連接的球柵陣列。
4.根據權利要求1所述的方法，還包括:通過將導熱緩衝粘合層或緩衝圖案化層、導熱脂或非固化矽材料應用於每個集成電路管芯的所述第二表面，形成所述導熱界面層。`
5.根據權利要求1所述的方法，其中提供所述散熱器蓋陣列包括:有選擇性地蝕刻、機械加工或衝壓金屬層以定義帶有形成於單一平面層中的連接杆和所述多個散熱器蓋的平面引線框散熱器蓋陣列。
6.根據權利要求1所述的方法，其中提供所述散熱器蓋陣列包括:提供多個被多個向下設置的引線指狀杆連接在一起以定義相鄰散熱器蓋之間的所述一個或多個開口的向上設置的散熱器蓋。
7.根據權利要求1所述的方法，其中將所述散熱器蓋陣列附著於所述襯底陣列包括:將上模腔工具壓住下模腔工具和所述散熱器蓋陣列的所述平面上蓋表面，以形成位於所述上下模腔之間的模腔並且附著所述散熱器蓋陣列使其與形成於每個集成電路管芯上的所述導熱界面層接觸。
8.根據權利要求7所述的方法，還包括:在將所述上模腔工具壓住所述下模腔工具之前用聚合物膜襯於所述上模腔的內表面。
9.根據權利要求7所述的方法，其中用密封劑封裝所述多個集成電路管芯和所述散熱器蓋陣列包括: 用密封劑填充除了所述多個散熱器蓋的所述平面上蓋表面之外的所述模腔；以及 夾住所述上下模腔工具。
10.根據權利要求1所述的方法，其中提供所述散熱器蓋陣列包括:提供所述多個向上設置的散熱器蓋，每個都具有合適尺寸以通過在其上形成的所述導熱界面層與相應的集成電路管芯接觸。
11.一種半導體封裝，包括:有第一和第二表面的襯底； 有第一和第二表面的管芯，其中所述管芯的所述第一表面被倒裝晶片地接合到所述襯底的所述第一表面； 被形成為覆蓋所述管芯的所述第二表面的導熱界面層；以及 包括暴露的散熱表面層和多個從所述散熱表面層橫向延伸的連接杆的散熱器蓋，其中所述散熱表面層接觸所述導熱界面層，並且被放置為與所述襯底分開以定義密封模塑化合物材料放置在其中以永久附著所述襯底、晶片和散熱器蓋的密封模塑區域。
12.根據權利要求11所述的半導體封裝，其中所述多個連接杆橫向延伸以與所述暴露的散熱表面層共面。
13.根據權利要求11所述的半導體封裝，其中所述多個連接杆作為不與所述暴露的散熱表面層共面的向下設置的連接杆橫向延伸。
14.根據權利要求11所述的半導體封裝，其中所述散熱器蓋是由銅、鎳或其合金的導熱層形成的。
15.根據權利要求11所述的半導體封裝，其中所述暴露的散熱表面層有至少與所述管芯的所述第二表面一樣大的熱接觸表面。
16.根據權利要求11所述的半導體封裝，還包括附著於所述襯底的所述第二表面的焊球陣列以通過形成於所述襯底中的導電跡線與所述管芯電連接。
17.根據權利要求11所述的半導體封裝，其中所述多個連接杆被所述密封劑模塑化合物材料嵌入和包圍，除了所 述半導體封裝的外圍側末端之外。
18.一種製作半導體封裝的方法，包括: 使用倒裝晶片接合將多個集成電路管芯附著於模塑陣列封裝襯底陣列以啟用所述襯底陣列中的每個集成電路管芯和導體之間的電連接； 提供由非層壓導熱材料形成的散熱器蓋陣列以定義多個與所述多個集成電路管芯對齊放置的散熱器蓋，其中每個散熱器蓋包括暴露的散熱表面層和多個從所述暴露的散熱表面層橫向延伸的連接杆； 在所述多個集成電路管芯中的每一個的暴露的表面上或在每個暴露的散熱表面層的底面上形成熱界面材料層； 使用所述熱界面材料層按壓所述散熱器蓋陣列使其與所述多個集成電路管芯熱接觸以在所述暴露的散熱表面層和所述襯底陣列之間定義封裝模腔區域； 用封裝模塑化合物材料填充所述封裝模塑化合物區域，而不用封裝模塑化合物材料覆蓋所述暴露的散熱表面層； 固化所述封裝模腔區域內的所述封裝化合物材料以封裝所述多個集成電路管芯以及密封所述襯底陣列和散熱器蓋陣列，導致了模塑封裝陣列，每個模塑封裝都有被暴露於第一側面上的所述散熱器蓋陣列的一部分。
19.根據權利要求18所述的方法，還包括: 將所述模塑封裝陣列切單成多個集成電路封裝。
20.根據權利要求18所述的方法，其中所述散熱蓋陣列包括每個暴露的散熱表面層和橫向延伸並且與所述暴露的散熱表面層形成於單一平面層內的連接杆。
【文檔編號】H01L21/58GK103681543SQ201310415650
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年9月13日 優先權日:2012年9月14日
【發明者】G·R·雷爾, T·V·潘 申請人:飛思卡爾半導體公司