CN109841580B - 具有集成散热柱的微电子组件、包括其的系统及制作方法 - Google Patents

具有集成散热柱的微电子组件、包括其的系统及制作方法 Download PDF

Info

Publication number
CN109841580B
CN109841580B CN201811479207.6A CN201811479207A CN109841580B CN 109841580 B CN109841580 B CN 109841580B CN 201811479207 A CN201811479207 A CN 201811479207A CN 109841580 B CN109841580 B CN 109841580B
Authority
CN
China
Prior art keywords
substrate
microelectronic
heat
microelectronic assembly
cavity
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201811479207.6A
Other languages
English (en)
Other versions
CN109841580A (zh
Inventor
L·维斯瓦纳坦
M·K·沙
李璐
D·阿布多
G·塔克尔
C·E·迪奥克斯塔
J·A·莫拉
J·E·波阿奇
P·哈特
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NXP USA Inc
Original Assignee
NXP USA Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by NXP USA Inc filed Critical NXP USA Inc
Publication of CN109841580A publication Critical patent/CN109841580A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN109841580B publication Critical patent/CN109841580B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/34—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements
    • H01L23/36—Selection of materials, or shaping, to facilitate cooling or heating, e.g. heatsinks
    • H01L23/367—Cooling facilitated by shape of device
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/48—Manufacture or treatment of parts, e.g. containers, prior to assembly of the devices, using processes not provided for in a single one of the subgroups H01L21/06 - H01L21/326
    • H01L21/4814—Conductive parts
    • H01L21/4846—Leads on or in insulating or insulated substrates, e.g. metallisation
    • H01L21/4853—Connection or disconnection of other leads to or from a metallisation, e.g. pins, wires, bumps
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/48—Manufacture or treatment of parts, e.g. containers, prior to assembly of the devices, using processes not provided for in a single one of the subgroups H01L21/06 - H01L21/326
    • H01L21/4814—Conductive parts
    • H01L21/4846—Leads on or in insulating or insulated substrates, e.g. metallisation
    • H01L21/4867—Applying pastes or inks, e.g. screen printing
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/48—Manufacture or treatment of parts, e.g. containers, prior to assembly of the devices, using processes not provided for in a single one of the subgroups H01L21/06 - H01L21/326
    • H01L21/4814—Conductive parts
    • H01L21/4871—Bases, plates or heatsinks
    • H01L21/4882—Assembly of heatsink parts
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/02—Containers; Seals
    • H01L23/04—Containers; Seals characterised by the shape of the container or parts, e.g. caps, walls
    • H01L23/043—Containers; Seals characterised by the shape of the container or parts, e.g. caps, walls the container being a hollow construction and having a conductive base as a mounting as well as a lead for the semiconductor body
    • H01L23/047—Containers; Seals characterised by the shape of the container or parts, e.g. caps, walls the container being a hollow construction and having a conductive base as a mounting as well as a lead for the semiconductor body the other leads being parallel to the base
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/12—Mountings, e.g. non-detachable insulating substrates
    • H01L23/13—Mountings, e.g. non-detachable insulating substrates characterised by the shape
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/34—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements
    • H01L23/36—Selection of materials, or shaping, to facilitate cooling or heating, e.g. heatsinks
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/34—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements
    • H01L23/36—Selection of materials, or shaping, to facilitate cooling or heating, e.g. heatsinks
    • H01L23/367—Cooling facilitated by shape of device
    • H01L23/3677—Wire-like or pin-like cooling fins or heat sinks
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/34—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements
    • H01L23/36—Selection of materials, or shaping, to facilitate cooling or heating, e.g. heatsinks
    • H01L23/373—Cooling facilitated by selection of materials for the device or materials for thermal expansion adaptation, e.g. carbon
    • H01L23/3736—Metallic materials
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/52—Arrangements for conducting electric current within the device in operation from one component to another, i.e. interconnections, e.g. wires, lead frames
    • H01L23/522—Arrangements for conducting electric current within the device in operation from one component to another, i.e. interconnections, e.g. wires, lead frames including external interconnections consisting of a multilayer structure of conductive and insulating layers inseparably formed on the semiconductor body
    • H01L23/528—Geometry or layout of the interconnection structure
    • H01L23/5286—Arrangements of power or ground buses
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00—Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/26—Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/28—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors prior to the connecting process
    • H01L24/29—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors prior to the connecting process of an individual layer connector
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00—Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/73—Means for bonding being of different types provided for in two or more of groups H01L24/10, H01L24/18, H01L24/26, H01L24/34, H01L24/42, H01L24/50, H01L24/63, H01L24/71
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00—Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/80—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
    • H01L24/83—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a layer connector
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/34—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements
    • H01L23/40—Mountings or securing means for detachable cooling or heating arrangements ; fixed by friction, plugs or springs
    • H01L23/4006—Mountings or securing means for detachable cooling or heating arrangements ; fixed by friction, plugs or springs with bolts or screws
    • H01L2023/4037—Mountings or securing means for detachable cooling or heating arrangements ; fixed by friction, plugs or springs with bolts or screws characterised by thermal path or place of attachment of heatsink
    • H01L2023/4043—Mountings or securing means for detachable cooling or heating arrangements ; fixed by friction, plugs or springs with bolts or screws characterised by thermal path or place of attachment of heatsink heatsink to have chip
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/34—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements
    • H01L23/40—Mountings or securing means for detachable cooling or heating arrangements ; fixed by friction, plugs or springs
    • H01L23/4006—Mountings or securing means for detachable cooling or heating arrangements ; fixed by friction, plugs or springs with bolts or screws
    • H01L2023/4037—Mountings or securing means for detachable cooling or heating arrangements ; fixed by friction, plugs or springs with bolts or screws characterised by thermal path or place of attachment of heatsink
    • H01L2023/405—Mountings or securing means for detachable cooling or heating arrangements ; fixed by friction, plugs or springs with bolts or screws characterised by thermal path or place of attachment of heatsink heatsink to package
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/34—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements
    • H01L23/40—Mountings or securing means for detachable cooling or heating arrangements ; fixed by friction, plugs or springs
    • H01L23/4006—Mountings or securing means for detachable cooling or heating arrangements ; fixed by friction, plugs or springs with bolts or screws
    • H01L2023/4037—Mountings or securing means for detachable cooling or heating arrangements ; fixed by friction, plugs or springs with bolts or screws characterised by thermal path or place of attachment of heatsink
    • H01L2023/4062—Mountings or securing means for detachable cooling or heating arrangements ; fixed by friction, plugs or springs with bolts or screws characterised by thermal path or place of attachment of heatsink heatsink to or through board or cabinet
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/26—Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/28—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors prior to the connecting process
    • H01L2224/29—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors prior to the connecting process of an individual layer connector
    • H01L2224/29001—Core members of the layer connector
    • H01L2224/29099—Material
    • H01L2224/29198—Material with a principal constituent of the material being a combination of two or more materials in the form of a matrix with a filler, i.e. being a hybrid material, e.g. segmented structures, foams
    • H01L2224/29199—Material of the matrix
    • H01L2224/292—Material of the matrix with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof
    • H01L2224/29238—Material of the matrix with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 950°C and less than 1550°C
    • H01L2224/29239—Silver [Ag] as principal constituent
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/26—Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/28—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors prior to the connecting process
    • H01L2224/29—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors prior to the connecting process of an individual layer connector
    • H01L2224/29001—Core members of the layer connector
    • H01L2224/29099—Material
    • H01L2224/29198—Material with a principal constituent of the material being a combination of two or more materials in the form of a matrix with a filler, i.e. being a hybrid material, e.g. segmented structures, foams
    • H01L2224/29199—Material of the matrix
    • H01L2224/292—Material of the matrix with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof
    • H01L2224/29238—Material of the matrix with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 950°C and less than 1550°C
    • H01L2224/29244—Gold [Au] as principal constituent
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/26—Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/28—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors prior to the connecting process
    • H01L2224/29—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors prior to the connecting process of an individual layer connector
    • H01L2224/29001—Core members of the layer connector
    • H01L2224/29099—Material
    • H01L2224/29198—Material with a principal constituent of the material being a combination of two or more materials in the form of a matrix with a filler, i.e. being a hybrid material, e.g. segmented structures, foams
    • H01L2224/29199—Material of the matrix
    • H01L2224/292—Material of the matrix with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof
    • H01L2224/29238—Material of the matrix with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 950°C and less than 1550°C
    • H01L2224/29247—Copper [Cu] as principal constituent
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/73—Means for bonding being of different types provided for in two or more of groups H01L2224/10, H01L2224/18, H01L2224/26, H01L2224/34, H01L2224/42, H01L2224/50, H01L2224/63, H01L2224/71
    • H01L2224/732—Location after the connecting process
    • H01L2224/73251—Location after the connecting process on different surfaces
    • H01L2224/73265—Layer and wire connectors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/80—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
    • H01L2224/83—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a layer connector
    • H01L2224/838—Bonding techniques
    • H01L2224/8384—Sintering
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/34—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements
    • H01L23/42—Fillings or auxiliary members in containers or encapsulations selected or arranged to facilitate heating or cooling
    • H01L23/433—Auxiliary members in containers characterised by their shape, e.g. pistons
    • H01L23/4334—Auxiliary members in encapsulations
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K1/00—Printed circuits
    • H05K1/02—Details
    • H05K1/0201—Thermal arrangements, e.g. for cooling, heating or preventing overheating
    • H05K1/0203—Cooling of mounted components
    • H05K1/0204—Cooling of mounted components using means for thermal conduction connection in the thickness direction of the substrate
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K1/00—Printed circuits
    • H05K1/02—Details
    • H05K1/0201—Thermal arrangements, e.g. for cooling, heating or preventing overheating
    • H05K1/0203—Cooling of mounted components
    • H05K1/0204—Cooling of mounted components using means for thermal conduction connection in the thickness direction of the substrate
    • H05K1/0206—Cooling of mounted components using means for thermal conduction connection in the thickness direction of the substrate by printed thermal vias
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K1/00—Printed circuits
    • H05K1/02—Details
    • H05K1/0201—Thermal arrangements, e.g. for cooling, heating or preventing overheating
    • H05K1/0203—Cooling of mounted components
    • H05K1/021—Components thermally connected to metal substrates or heat-sinks by insert mounting

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Geometry (AREA)
  • Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)

Abstract

本公开涉及具有集成散热柱的微电子组件、包括其的系统及制作方法。本发明公开了具有集成散热柱的微电子系统以及用于制作这类微电子系统的方法。在各种实施例中，所述方法包括获得微电子组件的步骤或工艺，散热柱从所述微电子组件突出。所述微电子组件放置或安放在例如多层印刷电路板的基板上，在所述基板中具有插座腔。在所述微电子组件安放在所述基板上时，所述散热柱接收在所述插座腔中。在安放所述微电子组件的同时或之后，将所述微电子组件和所述散热柱粘结到所述基板。在某些实施例中，所述散热柱可设定尺寸或大小，使得当所述微电子组件安放在所述基板上时，所述散热柱占据所述插座腔的体积的大部分。

Description

具有集成散热柱的微电子组件、包括其的系统及制作方法
技术领域
本公开的实施例大体上涉及微电子系统，并且更具体地，涉及包括集成散热柱的发热微电子组件、包含这类组件的微电子系统及其制作方法。
背景技术
微电子系统通常包含在操作期间易于产生余热的功率装置，特别是当这类装置在较高功率电平下操作时，并且在适用时，在较高RF频率下操作时。在不存在用于从系统去除余热的适当手段的情况下，在微电子系统和该微电子系统中包含的(一个或多个)功率装置内的局部区域可发生不期望高温或“热点”。这类升高的局部温度可通过加速常见故障模式(如焊料接头疲劳)减损装置性能并且降低微电子系统的可靠性。出于此原因，包含功率装置的微电子系统通常利用嵌入硬币型基板；即，并入金属块或“硬币”作为具有相对高热导率的专用安装结构的基板制作。通过将功率装置或包含(一个或多个)功率装置的模块附接到嵌入硬币，余热集中可更有效地耗散以增强微电子系统的热性能。
虽然大体上具有改进的散热能力，但是利用嵌入硬币基板制作的微电子系统在某些方面仍然受限制。用于制作硬币型基板的制造工艺通常相对复杂、成本高，并且可涉及暴露于升高的处理温度，在该处理温度下可发生基板翘曲和其它有害影响。当出于电互连的目的利用嵌入硬币时，另外提高制造成本和复杂度；例如以将功率装置或含装置的微电子组件的接地垫电联接到包含在基板内的接地层。为了提供具体例子，现在制作某些多层PCB以包括嵌入硬币和通常被称为“通孔群”的通孔的环形集群，该通孔群延伸通过上PCB层以将嵌入硬币连接到在PCB内的电接地。以此方式制作嵌入硬币基板可降低PCB制造成本，同时在PCB内的嵌入硬币和接地层之间提供可靠连接；然而，此类型的嵌入硬币PCB仍然不期望地生产成本高并且几乎不增强微电子系统的整体散热能力。
不考虑上文制造相关限制，利用嵌入硬币基板制作的微电子系统在其它方面同样仍然受限制。在常规设计和制作时，这类系统通常仅或排他性地依赖于传统材料，如焊接材料，以将发热微电子组件附接到在特定PCB或基板内嵌入的硬币的上表面。虽然在许多(如果不是大部分)应用中可接受，但是这类材料的热导率和温度容限在高功率和高频率应用(如某些RF应用)的情况下可为不期望的限制。因此，常规嵌入硬币型基板集成到包含功率装置的微电子系统中同样提供次优散热解决方案。当在较高功率电平下和/或在较高可操作频率下操作时，以加重微电子系统的故障模式的方式在热堆叠(即，期望导热流通过的材料的各个层)内的某些接合点处可仍然发生高度升高的局部温度。
发明内容
根据本发明的第一方面，提供一种用于制作微电子系统的方法，包括：
获得微电子组件，散热柱从所述微电子组件突出；
将所述微电子组件安放在基板上，在所述基板中具有插座腔，在所述微电子组件安放在所述基板上时，所述散热柱接收在所述插座腔中；和
在安放所述微电子组件的同时或之后，将所述微电子组件和所述散热柱粘结到所述基板。
在一个或多个实施例中，所述方法进一步包括标定所述散热柱的尺寸，使得当所述微电子组件安放在所述基板上时，所述散热柱占据所述插座腔的体积的大部分。
在一个或多个实施例中，所述基板包括限定所述插座腔的内腔侧壁；并且
其中所述方法进一步包括标定所述散热柱的尺寸，使得当所述微电子组件安放在所述基板上时，所述散热柱通过周边余隙与所述内腔侧壁分隔开。
在一个或多个实施例中，粘结包括形成与所述内腔侧壁接触、与所述散热柱的外周边部分接触、并且至少部分填充所述周边余隙的粘结层。
在一个或多个实施例中，所述散热柱与所述插座腔基本上同轴。
在一个或多个实施例中，所述插座腔在所述基板内在腔底板处终止；并且
其中所述方法进一步包括标定所述散热柱的尺寸，使得当所述微电子组件安放在所述基板上时，所述散热柱的远侧末端部分通过轴向间隙与所述腔底板分隔开，如沿与所述基板的前侧正交的轴线截取。
在一个或多个实施例中，所述基板包括限定所述腔底板的背侧金属层；并且
其中所述方法进一步包括当将所述微电子组件和所述散热柱粘结到所述基板时将所述散热柱的所述远侧末端部分电和热联接到所述背侧金属层。
在一个或多个实施例中，粘结包括形成接触所述腔底板、散热结构的所述远侧末端部分并且基本上填充所述轴向间隙的导热远侧粘结层。
在一个或多个实施例中，粘结包括：
在将所述微电子组件安放在所述基板上之前在预定位置处将焊料主体沉积在所述基板上；
在将所述微电子组件安放在基板上之前或与将所述微电子组件安放在基板上结合，将粘结层前驱体材料施加到所述插座腔中；和
在安放所述微电子组件之后，执行热处理工艺以同时：(i)回焊所述焊料主体以得到将所述微电子组件附接到所述基板的焊料触点，和(ii)固化所述粘结层前驱体材料以产生接触所述散热柱的远侧末端部分的导热远侧粘结层。
在一个或多个实施例中，粘结包括形成将所述微电子组件附接到所述基板的焊料触点；并且
其中所述方法进一步包括选择所述散热柱以具有比所述焊料触点的热导率高的热导率。
在一个或多个实施例中，所述微电子组件包括接地垫；并且
其中粘结包括形成与所述接地垫、所述基板和所述散热柱接触的焊料触点。
在一个或多个实施例中，所述散热柱通过由热导率比所述焊料触点高的材料构成的导热近侧粘结层接合到所述接地垫；并且
其中粘结包括形成所述焊料触点以至少部分绕所述导热近侧粘结层的周边延伸。
在一个或多个实施例中，粘结包括形成所述焊料触点以包括延伸到所述插座腔中并且接触所述散热柱的周边部分的侵入部分。
在一个或多个实施例中，所述基板包含内部接地层；并且
其中形成包括形成所述焊料触点，使得微电子装置的所述接地垫通过所述散热柱并且通过所述焊料触点的所述侵入部分电联接到所述内部接地层。
在一个或多个实施例中，获得包括：
选择所述微电子组件以包括接地垫和导热近侧粘结层，所述导热近侧粘结层将所述散热柱接合到所述接地垫；
其中所述导热近侧粘结层包括热导率超过约30瓦每米-开尔文的烧结金属材料。
在一个或多个实施例中，获得包括选择所述微电子组件以包括与所述散热柱集成形成的接地垫。
根据本发明的第二方面，提供一种微电子封装，包括：
封装主体；
通过所述封装主体的表面暴露的接地垫；
包含在所述封装主体中并且电联接到所述接地垫的微电子装置；和
沿基本上平行于微电子封装的中心线的轴线并且在远离所述微电子装置的方向上从所述接地垫突出的散热柱。
在一个或多个实施例中，所述散热柱包括远侧末端部分和近侧末端部分；并且
其中所述接地垫在所述散热柱的所述近侧末端部分处与所述散热柱集成形成。
在一个或多个实施例中，所述微电子封装进一步包括将所述散热柱接合到所述接地垫的烧结粘结层，所述烧结粘结层以重量百分比计主要由以下组成的组中的至少一种构成：银、金和铜。
根据本发明的第三方面，提供一种微电子系统，包括：
具有接地垫的微电子组件；
安装所述微电子组件的基板，所述基板具有限定所述基板中的插座腔的内腔侧壁；
从所述微电子组件延伸到所述插座腔中的散热柱，所述散热柱包括：
接合到所述接地垫的近侧末端部分；和
与所述近侧末端部分相对并且定位在所述插座腔内的相对远侧末端部分，所述远侧末端部分通过轴向间隙与腔底板分隔开；和
接触所述内腔侧壁和所述散热柱的所述远侧末端部分的导热粘结层。
本发明的这些和其它方面将根据下文中所描述的实施例显而易见，且参考这些实施例予以阐明。
附图说明
将结合下图在下文描述本发明的至少一个例子，其中相同数字表示相同元件，并且：
图1为如根据本公开的例示性实施例所示包括集成散热柱粘结到的发热微电子组件的微电子系统的横截面视图；
图2-图5描绘如根据例示性微电子系统制作工艺生产的在制作的各个阶段的图1所示的微电子系统；
图6为如根据本公开的例示性实施例所示包括发热微电子组件和集成散热柱的微电子系统的横截面视图，该集成散热柱与包含在微电子组件中的热凸缘或接地垫集成形成；
图7和图8为如在制造的不同阶段所描绘并且根据本公开的另外的例示性实施例所示包括发热微电子组件和集成散热柱的微电子系统的横截面视图；
图9为如根据本公开的又另一例示性实施例所示包括发热微电子组件、集成散热柱和导热插塞构件的微电子系统的横截面视图；和
图10为包括在图9中所示的微电子系统中的导热插塞构件的等距视图。
为说明简单和清晰起见，可省略熟知特征和技术的描述和细节以避免不必要地混淆在后续具体实施方式中描述的本发明的例示性和非限制性实施例。应另外理解，除非另外陈述，否则附图中出现的特征或元件不必按比例绘制。举例来说，图中某些元件或区域的尺寸可相对于其它元件或区域而放大，以改进对本发明的实施例的理解。
具体实施方式
缩写
在本文档中不频繁出现的缩写在初次使用时定义，而以较高频率出现的缩写在下文定义。
Ag—银；
Al—铝；
Au—金；
CTE—热膨胀系数；
Cu—铜；
IC—集成电路；
PAM—功放模块；
PCB—印刷电路板；
RF—射频；
Wt％—重量百分比；和
℃—摄氏度。
以下具体实施方式在本质上仅仅是例示性的，并且并不旨在限制本发明或本申请及本发明的用途。如贯穿本文档出现的术语“例示性”与术语“例子”同义，并且在下文重复利用以强调以下描述仅提供本发明的多个非限制性例子，并且在任何方面不应被理解为限制本发明的范围，如在权利要求书中陈述。如在本文中出现，当结构、主体、材料或层的热导率超过5瓦每米-开尔文(W/mK)时，结构、主体、材料或层被认为“导热”。
以引用的方式并入的申请
以下申请在向美国专利商标局(USPTO)提交本文档时由本发明受让人拥有，大体上不同程度地涉及本发明主题，并且以引用的方式并入本文中：2016年7月29日向USPTO提交并且题为“用于微电子封装的烧结多层热沉及其生产方法(SINTERED MULTILAYERHEATSINKS FOR MICROELECTRONIC PACKAGES AND METHODS FOR THE PRODUCTIONTHEREOF)”的美国专利申请序列号15/223,307；2016年9月19日向USPTO提交并且题为“气腔封装及其生产方法(AIR CAVITY PACKAGES AND METHODS FOR THE PRODUCTION THEREOF)”的美国专利申请序列号15/269,629；2016年11月29日向USPTO提交并且题为“具有烧结接合散热结构的微电子模块及其制作方法(MICROELECTRONIC MODULES WITH SINTER-BONDEDHEAT DISSIPATION STRUCTURES AND METHODS FOR THE FABRICATION THEREOF)”的美国专利申请序列号15/364,671；2017年8月7日向USPTO提交并且题为“模制气腔封装及其生产方法(MOLDED AIR CAVITY PACKAGES AND METHODS FOR THE PRODUCTION THEREOF)”的美国专利申请序列号15/670,429。
概述
以下描述包括集成散热柱的发热微电子组件、包含这类组件的微电子系统和相关制造方法。如在本文中出现，术语“散热柱”是指促进导热流远离一个或多个发热装置的导热主体或结构。在某些实施例中，散热柱可另外提供期望电互连。如在术语“散热柱”中出现的词语“柱”另外用于指示散热柱采用从微电子装置或封装突出的主体或结构的形式，柱在该微电子装置或封装的近侧末端处接合到该微电子装置或封装。使用词语“柱”不限制散热柱具有任何特定形状因子、设置或大小。最后，如本文另外出现，术语“集成”表示在将微电子封装或装置附接到具有开口的基板之前给定散热柱接合到或并入到微电子封装或装置中，在该开口中接收柱。给定集成散热柱可为分开制作的件或结构，其通过粘结接合到微电子装置或封装。替代地，散热柱可通过与另外并入到封装中的导热垫或凸缘集成形成而接合到微电子封装。
当微电子装置或封装安装到支撑基板(如多层PCB)并且可以与该支撑基板电互连时，形成微电子系统。如上文所指示，基板包括至少一个缝隙、隧道或开口，该缝隙、隧道或开口在其中接收散热柱并且通常被称作“插座腔”。在实施例中，插座腔可延伸完全通过给定基板，并且因此，穿过基板前侧和背侧两者。替代地，给定插座腔可为盲的，使得腔穿过基板前侧而在基板内的特定深度处终止。举例来说，在某些实施方案中，插座腔可在基板的导热层(如背侧金属层)处终止，该背侧金属层形成插座腔的底板。当散热柱插入到插座腔中时，散热柱的远侧末端可安置成邻近腔底板，同时通过轴向间隙与该腔底板分隔开。导热粘结层可至少相当大部分填充此轴向间隙以将远侧柱末端机械、热和可能电联接到腔底板。以此方式，通过微电子组件产生的余热可通过散热柱高效地去除并且转移到背侧金属层(或基板的其它导热层)以在用于另外热性能增强的更大体积的材料上扩散热量。现在将结合图1-3阐述包含在例示性微电子系统内的集成散热柱和其它特征的额外描述。
包含具有集成散热柱的组件的微电子系统的例子
图1为如根据本公开的例示性实施例所示包括集成散热柱22的微电子系统20的简化横截面视图。除集成散热柱22之外，微电子系统20包括至少一个发热微电子组件24和安装微电子组件24的基板26，如多层PCB。虽然在图1中仅示出微电子系统20的有限的部分，但是微电子系统20的未示出的部分可包含各种其它特征，该其它特征可类似于系统20的示出的特征或相对于系统20的示出的特征变化。举例来说，微电子系统20的未示出的区域可支撑其它微电子组件，如其它微电子(例如PAM)封装、无源装置或裸露的半导体管芯，该其它微电子组件可经由基板26的路由特征、利用焊线或以另一种方式与微电子组件24互连。
发热微电子组件24可为在操作期间易于产生余热的任何微电子装置或含装置的封装。在某些情形下，微电子组件24可为承载一个或多个IC的未封装或裸露的半导体管芯，该IC提供信号放大、处理、存储和/或RF功能性。替代地，微电子组件24可采用微机电系统(MEMS)装置、功率晶体管管芯或封装装置、放大器、光学装置、无源装置、转换开关、RF天线结构或易于产生余热的其它小规模电子装置的形式。作为另外的可能性，微电子组件24可被实现为包含一个或多个RF装置的微电子封装或模块，如承载具有RF功能的IC的功率半导体管芯。举例来说，在其中组件24采用PAM封装的形式的实施例中，微电子组件24可包含模制封装主体28，其容纳至少一个承载RF放大电路的功率晶体管管芯。微电子组件24在示出的例子中具有双侧平坦无引线形状因子，但是在另外的实施例中可具有各种其它形状因子。因此，组件24包含在中心接地垫32的相对侧上成排间隔的多个I/O端子34。接地垫32可充当微电子组件24的电活性端子或热沉，其提供在组件24内的(一个或多个)功率装置的接地和热去除两者。
基板26可采用适合于支撑发热微电子组件24并且包括至少一个开口或插座腔36的任何形式，在该开口或插座腔36中接收集成散热柱22。基板26可或可不包含导电路由特征，如布线层或金属层级、层与层电连接(例如，如通过导电通孔或金属插塞提供)，和用于传导电信号、施加电压或以其他方式承载电流的其它这类特征。在示出的例子中，基板26被实现为具有前侧38和相对背侧40的多层PCB。第一图案化金属层42沿基板前侧38提供并且限定与微电子组件24和可能包含在系统20内的其它微电子组件的电路电通信的迹线、垫和类似导电特征。三个内部布线层或图案化金属层级44、46、48存在于基板26内并且散布有四个介电层50、52、54、56。在其它实施例中，基板26可具有更多或更少数目的布线层；或可采用不同形式，如无芯基板或包括或缺少路由特征的插入件的形式。基板26可或可不具有背侧金属化；即，沿背侧40形成的图案化迹线。类似地，出于增强的热量扩散和/或电接地目的，相对厚的连续金属(例如Cu)层58可按需要在基板26的背侧40处提供。
插座腔36可在基板26的中心部分中形成，但是腔36的定位连同在基板26中形成的腔形状、尺寸和插座腔的数目可在实施例中间变化。插座腔36可在PCB层合工艺期间或随后利用材料去除工艺(如激光或机械钻)原位产生。限定插座腔36的基板26的内侧壁(在本文，“内腔侧壁”)可保持裸露或代替地由选择的镀覆或涂布材料覆盖；例如在一个实施例中，内腔壁部分或完全镀覆有金属(例如Au)膜，这可增强与下文描述的层68、74、76中的一个或多个层的冶金粘结。插座腔36的俯视图尺寸(例如，宽度、长度或直径)可小于微电子组件24的那些俯视图尺寸，并且可能基本上等于或小于接地垫32的俯视图尺寸。在各种实施例中，当从自上向下的视角观察时；即，沿在图1中的座标图例60的Y轴观察时，插座腔36可具有矩形俯视图几何形状。在其它实施例中，插座腔36可具有其它俯视图形状，如卵形、跑道形、圆形和更复杂的多边形形状，但是仅列出几个例子。
集成散热柱22延伸到插座腔36中并且可基本上与该插座腔36同轴。在一个实施例中，集成散热柱22和插座腔36各自基本上与微电子系统20的中心线同轴。在一个实施例中，集成散热柱22可形成为具有纵向细长形状因子；即，使得散热柱22的最大尺寸为柱长度，如沿柱22的纵向轴线截取(对应于在图1的左下角中示出的座标图例60的Y轴)。在其它实施例中，集成散热柱22可具有不同几何形状，并且可能可具有在不同方向上(如沿座标图例60的X或Z轴)延伸的最大尺寸。不管集成散热柱22的特定几何形状，集成散热柱22的大小或尺寸有利地被设定成占据插座腔36的体积的大部分，或可能占据基本上整个插座腔36。在其它实施方案中，散热柱22可占据插座腔36的体积的小部分，如当例如腔36在其中接收多个散热柱或其它结构时可为该情况。最后，微电子组件24的尺寸可被设定成使得当安放在基板26上并且粘结到基板26时，组件盖24至少相当大部分覆盖插座腔36，如从基板26的前侧38看出。
集成散热柱22具有近侧末端部分64和相对远侧末端部分66；如在本文与散热柱22结合出现的术语“近侧”和“远侧”基于到微电子组件24的相对接近度定义。末端部分64、66沿散热柱22的纵向轴线或中心线相对；同样沿对应于座标图例60的Y轴或与基板26的前侧38正交的轴线相对。近侧末端部分64可安置在微电子组件24的中心部分正下方，如沿柱22的纵向轴线或中心线截取。在某些实施例中，近侧末端部分64可物理地接触微电子组件24，并且具体地说，接地垫32。在这类实施例中，近侧末端部分64，并且更广泛地说，散热柱22可与接地垫32集成形成。下文结合图6提供在此方面的另外描述。替代地，如图1所示，散热柱22可生产为离散件或结构，其然后在柱22的近侧末端部分64处粘结到接地垫32(或组件24的另一个表面)。在该后者情况中，插入粘结层62(下文论述为“导热近侧粘结层”)可存在于在散热柱22的近侧末端部分64和暴露于组件24的背侧处的接地垫32的最下表面之间的接合点。作为另外的可能性，集成散热柱22可制作为离散件，近侧末端部分64可邻接接地垫32，并且粘结层可绕柱-垫接口的周边形成以将柱22接合到垫32。
如上文所指示，集成散热柱22通过至少一个导热近侧粘结层62接合到微电子组件24；修饰语“近侧”表示粘结层62定位成邻近并且可能直接接触散热柱22的近侧末端部分64。在图1的例子中，近侧粘结层62在接地垫32的中心区域下方定位并且接触该中心区域，如沿柱22的中心线截取。因此，散热柱22通过近侧粘结层62机械、热并且可能电联接到接地垫32。导热近侧粘结层62可由具有相对高热导率的各种粘结材料构成。当出于电互连的目的利用散热柱22时，导热近侧粘结层62也有效地由具有相对高电导率的材料构成。合适的材料包括但不限于金属填充的环氧树脂(包括B级环氧树脂)、管芯附接材料、焊接材料和烧结金属材料。具体地说，烧结金属材料非常适合于赋予近侧粘结层62相对高热导率、电导率和粘结强度。另外，近侧粘结层62可利用相对简单、可重复的低温烧结工艺由这类烧结材料形成，如下文结合图2-3更全面描述。
当形成为烧结粘结层时，导热近侧粘结层62以wt％计可主要由以下构成或本质上由以下组成：Cu、Ag和/或Au。在这类实施例中，导热近侧粘结层62可或可不含有有机材料。举例来说，在某些实施方案中，导热近侧粘结层62可本质上不含有机材料；如在本文中出现的术语“本质上不含”被定义为含有小于1wt％的有机材料。在其它实施方案中，导热近侧粘结层62可含有有机材料或填充剂，如环氧树脂，从而增强近侧粘结层62的强度或其它属性。当主要或排他性地由这类烧结金属材料构成时，导热近侧粘结层62的热导率可超过约30W/mK，优选地超过约50W/mK，并且更优选地超过约70W/mK。还可控制近侧粘结层62的孔隙率，并且在某些实施例中，该孔隙率可小于1体积％，并且可能小于0.5体积％。同样，当形成为这类烧结粘结层时，下文结合图2-3阐述近侧粘结层62的另外的描述。然而，首先，提供包含在例示性微电子系统20中的各种其它结构特征的额外描述。
如上文所指示，插座腔36可形成为完全通过基板26延伸的穿透孔或代替地形成为穿过基板前侧38但是在基板26内的期望深度处终止的盲隧道或孔洞。在图1的例子中，具体地说，插座腔36形成为盲隧道，其在下端壁或腔底板67处在基板26内终止。腔底板67由通过插座腔36暴露的背侧金属层58的内表面区域限定。在其它实施例中，插座腔36可形成为具有较浅的深度并且因此可在基板26内的不同层处终止，该不同层然后限定腔底板67。替代地，插座腔36可初始地形成为完全穿过腔，并且腔36的下部部分可通过安装另一个结构堵塞，该结构然后限定腔底板。这类配置的例子在下文结合图9和10另外描述。
当形成为盲隧道或孔洞时，集成散热柱22的远侧末端部分66包含在插座腔36内。散热柱22的尺寸可被设定成使得(并且，作为必然结果，可控制下文描述的层62、72、74、76、78、82的相应厚度使得)远侧末端部分66通过轴向间隙或余隙与腔底板67分隔开或偏移，如沿散热柱22的中心线(平行于座标图例60的Y轴)截取。在这类实施例中，并且如图1所示，导热远侧粘结层68可在插座腔36内形成以接触腔底板67、散热柱22的远侧末端部分66和限定腔36的下部部分的内腔侧壁。在如此操作时，远侧粘结层68填充或基本上填充在散热柱22的远侧末端部分66和腔底板67之间提供的轴向间隙或余隙。远侧粘结层68还可接触远侧末端部分66的周边并且绕远侧末端部分66的周边延伸，如图所示，以部分占据在散热柱22和限定插座腔36的内腔侧壁之间的周边。因此，远侧粘结层68将散热柱22机械、热并且可能电联接到背侧金属层58。在替代实施例中，散热柱22可延长，使得远侧末端部分66直接接触或邻接腔底板67。在此后者情况中，微电子系统20可不包含导热远侧粘结层68；或可提供远侧粘结层68并且该远侧粘结层68排他性地绕远侧末端部分66的周边延伸。
与导热近侧粘结层62一样，导热远侧粘结层68由具有相对高热导率并且当因此期望时相对高电导率的粘结材料有效地形成。合适的粘结材料包括上文所列的那些，如焊接材料、导热管芯附接材料、金属填充的环氧树脂和烧结金属材料。在一个实施例中，导热远侧粘结层68由焊接材料形成，该焊接材料可与用于将微电子组件24粘结到基板26的焊料触点的回焊一起回焊，如下文结合图4-5更全面论述。不管组成远侧粘结层68的特定粘结材料，导热远侧粘结层68可帮助将散热柱22固定在其期望位置，同时另外确保在散热柱22的远侧末端部分66和背侧金属层58之间提供鲁棒热联接。最后，如在图1中标记，在散热柱22的中间部分和插座腔36的内侧壁之间形成的周边间隙区域70可保持未填充的作为含气空隙。替代地，在替代实施例中，周边间隙区域70可通过例如提高在下文描述的制作工艺期间施加到插座腔36中的导热远侧粘结层68的体积而填充有一种或多种传导粘结材料。
当以三维观察时，集成散热柱22可具有相对简单的柱、棒或块形形状因子。举例来说，并且如在图2-3中更明确所示(下文描述)，散热柱22可具有棒状几何形状和圆形、卵形或多边形(例如矩形)横截面形状，如沿通过柱22的中心线的截平面截取；即，沿平行于座标图例60的X-Z平面的平面截取。当散热柱22被赋予圆形横截面形状时，这可使散热柱22相对于插座腔36的旋转对准容易，如围绕柱中心线截取。此外，在其中柱22形成为沿柱22的长度具有恒定横截面的实施例中，散热柱22可通过例如具有期望横截面形状和尺寸的挤出金属棒的单分以有成本效益的方式制作。另外，在其它情形下，集成散热柱22可被赋予更复杂的几何形状，并且可能，可具有T形、U形或锥形剖面，如沿座标图例60的Y-X平面和/或Y-Z平面观察。散热柱22的几何形状可或可不基本上与插座腔36的几何形状符合；但是柱22的俯视图尺寸将小于插座腔36的那些俯视图尺寸以允许柱插入到腔36中。为了提供通过基板26的相对鲁棒热传导路径，散热柱22的尺寸有效地被设定成占据腔36的体积的大部分，如前文所述；并且可能当柱22恰当地安置在腔36内时具有提供相对小的在散热柱22的外周边和插座腔36的内周边之间的周边间隙的三维几何形状。
集成散热柱22可被实现为具有相对高热导率的任何预制的结构或部件，该热导率超过通过基板26的厚度截取；即，沿座标图例60的Y轴从基板前侧38到基板背侧40截取的基板26的热导率。在某些实施例中，集成散热柱22的热导率还可基本上等于或超过导热近侧粘结层62的热导率。在一组实施例中，集成散热柱22被实现为材料的整体主体。在这类实施例中，散热柱22可由具有相对高热导率的金属材料、非金属材料或复合材料构成。合适的金属材料包括Al、Cu和镍(Ni)以及其合金。合适的非金属材料和复合材料包括金刚石聚碳酸酯材料、金刚石-金属复合材料(例如金刚石Au、金刚石Ag和金刚石Cu)、热解石墨和含有碳的同素异形体的材料，如石墨烯和碳纳米管填充的材料。在其它实施方案中，集成散热柱22可具有非整体构造，如层状或复合结构。举例来说，在此后者情况中，散热柱22可被制作成包含散布有其它金属层的一个或多个金属(例如Cu)层，如钼(Mo)或铜-钼(Cu-Mo)合金层，其CTE小于(一个或多个)Cu层的CTE。以此方式，散热柱22的有效CTE可与基板26、发热微电子组件24和/或微电子系统20的另一个部分更紧密地匹配。
在额外实施例中，散热柱22可采用再其它形式。举例来说，作为另外的可能性，散热柱22可采用散热管；即，含有工作流体(例如，氨、醇和/或水混合物)的气密包封的管道的形式，该气密包封的管道以热高效方式将热量从管道的一个末端(例如近侧末端部分64)传送到管道的相对末端(例如远侧末端部分66)。在散热管内的流体经历相变，并且具体地说，可吸收潜热并且在散热管的热接口(例如第一封闭末端)处汽化；汽相流动到散热管的相对冷却接口(例如相对封闭末端)并且冷凝，以释放潜热；并且然后液相返回到热接口以完成热传递回路。当采用散热管的形式时，散热柱22可含有或内部内衬有浸润材料，这促进液相经由毛细作用从冷接口流动到热接口。虽然决不限于特定形状或材料，但是散热管的壳体可采用由如Cu或Al的导热金属或合金制作的细长盲管道的形式。通常，在其中集成散热柱22相对冗长的实施例中，散热柱22有效地被实施为散热管，如当基板26相对厚和/或集成散热柱22延伸超出基板背侧40以从基板26伸出一些距离时可为该情况。
发热微电子组件24可以各种不同方式(包括通过使用本文所述类型的管芯附接材料和烧结材料)附接到基板26。在图1所示的实施例中，焊料主体或触点72、74、76、78用于将发热微电子组件24的端子附接到存在于基板前侧38上的对应粘结垫或接触的点。具体地说，焊料触点72、78提供在基板26上提供的粘结垫和组件24的I/O端子34之间的机械和电连接。相比较而言，焊料触点74、76粘结到接地垫32的外周边部分。焊料触点74、76还可包括侵入区域80，该侵入区域80延伸或侵入到插座腔36中并且接触散热柱22的近侧末端部分64的外周边部分。当以三维观察时，焊料触点74、76可接合以形成绕集成散热柱22的近侧末端的完整环，如围绕散热柱22的中心线(同样平行于座标图例60的Y轴)截取。替代地，焊料触点74、76可为在绕散热柱22的近侧末端在选择的定位处形成的焊料的离散或不连续主体。因此，微电子装置24的中心接地垫32通过焊料触点74、76两者；以及通过导热近侧粘结层62固定到基板26，该导热近侧粘结层62可由热导率比焊料触点74、76高的烧结材料或另一种前述材料构成。图案化焊料掩模层82另外在微电子组件24和基板26之间的基板前侧38上方形成。将焊料掩模层82图案化以提供在焊料触点72、74、76、78之间的期望电隔离。
焊料触点74、76可限定环状或环形包容结构或壳体74、76，在下文中被称作“粘结层包容环74、76”。粘结层包容环74、76大体上包围插座腔36的嘴或开口，该插座腔36的嘴或开口穿过基板26的前侧38。在实施例中，粘结层包容环74、76可防止或物理地阻止导热近侧粘结层62在横向向外方向上朝向发热微电子组件24和焊料触点72、78的外周边；即，沿通过在图1中的座标图例60识别的X和/或Z轴的不期望迁移。因此，当导热近侧粘结层62由易于逐渐迁移的材料(如下文所述类型的某些烧结(例如Ag)材料)构成时，有利地提供粘结层包容环74、76。在微电子系统20的其它实施方案中，粘结层包容环74、76可以另一种方式形成，如通过在装置附接之前沉积环氧树脂的环或通过制作微电子组件24以包括充当粘结层包容环74、76的环状突起。在又另外的实施例中，微电子系统20可缺少这类粘结层包容环。
热堆叠接合点区域在微电子组件24、集成散热柱22和插入近侧粘结层62之间形成。此接合点或区域对于促进来自微电子组件24并且进入散热柱22的热流特别重要。在其中粘结层62由高κ材料(即，热导率超过50W/mK的材料)，如本文所述类型的某些烧结金属材料形成的实施例中，导热近侧粘结层62支持来自发热微电子组件24并且进入散热柱22的近侧末端部分64的高效传导热传递。因此，在本例子中，余热以高效方式从接地垫32的中心部分以传导方式去除，该接地垫32的中心部分具有比焊料触点74、76粘结到的接地垫32的外周边部分更快速地达到高温的倾向。此外，在某些情形下，如当导热近侧粘结层62由基于Ag、Cu或Au的烧结材料构成时，导热近侧粘结层62可具有接近或超过200℃的温度容限。这类温度容限远超过常规焊接材料的那些温度容限，该常规焊接材料趋于在接近或超过大致125℃的温度下快速疲劳并且失效。因此，在实施例中，集成散热柱22和近侧粘结层62可协作或组合以使得能够在较高功率电平和/或频率下在降低在热堆叠内的峰值温度和改进焊料接头完整性的保持的情况下操作发热微电子组件24。
如前文所述，可利用集成散热柱22以将微电子组件24的一个或多个端子电互连到包含在微电子系统20内的其它电活性特征或装置。当微电子组件24采用PAM封装或另一种RF装置(其期望以相对鲁棒和直接方式接地)的形式时，这可为有利的。在此方面，散热柱22和焊料触点74、76的组合可提供出于电接地目的利用的从接地垫32到在基板26内的内部金属层级或布线层的导电路径。在实施例中，如沿与基板前侧38正交的轴线(对应于座标图例60的Y轴)截取，最接近微电子组件24的内部布线层(即，布线层44)被实现为RF接地层。在这类实施例中，因此，通过近侧粘结层62、集成散热柱22和焊料触点侵入区域80从接地垫32到RF接地层44提供高电导率、大容量和直接电路径。因此，在微电子系统20内提供鲁棒RF接地方案，同时使得能够以相对简单和有成本效益的方式制作系统；例如在不需要在金属块或硬币和内部接地层之间形成额外通孔或通孔群的情况下。现在将结合图2-5描述用于制作微电子系统20的例示性方法。
微电子系统制作方法的例子
现在将结合图2-5描述用于制造微电子系统20的例示性制作工艺。下文描述的工艺步骤仅作为非限制性例子提供。在另外的实施方案中，下文描述的工艺步骤可以替代序列执行，某些步骤可省略，并且多个其它工艺步骤可引入到制作工艺中。另外，如果期望，那么可通过跨相对较大基板或面板总体地执行下文描述的工艺步骤而与系统20并行制作与微电子系统20类似或相同的多个微电子系统，该相对较大基板或面板随后单分以产生多个离散单元。出于以下描述的目的，单引号符号(`)将随附到表示在制作工艺期间在未完成的或过渡状态中的结构元件或项目的那些附图标记。举例来说，在图4和5中，微电子系统20以部分完成的状态示出并且因此利用附图标记“20`”识别。
在初次提及图2的情况下，微电子系统制作工艺以将集成散热柱22附接到微电子组件24开始。散热柱22可利用多种不同附接技术和导热粘结材料中的任一种附接技术和导热粘结材料附接到微电子组件24。如先前论述，合适导热粘结材料的非穷尽性列表包括本文所述类型的导热管芯附接材料、金属填充的环氧树脂、焊接材料和金属烧结材料。在各种实施例中，前驱体材料首先沉积或施加在适当定位处，并且然后利用固化工艺转化成导热近侧粘结层62。这类前驱体材料62`的主体的例子在图2中示出。如可看出，前驱体材料62`的主体分配或以其他方式施加到散热柱22期望粘结到的接地垫32的外表面区域上。粘结层前驱体材料62`可利用湿态或干态施加技术施加到接地垫32上。在其它实施例中，粘结层前驱体材料62`可以湿态施加到散热柱22的选择表面。粘结层前驱体材料62`可具有各种不同配方，其可经历随后的处理以产生在图1中所示的近侧粘结层62。如贯穿本文档所描述，某些性能益处可通过将导热近侧粘结层62形成为烧结金属层来实现。因此，在此情况下，粘结层前驱体材料62`可被配制为含金属粒子的前驱体材料，其随后可通过烧结转变成粘结层62。
适合于施加粘结层前驱体材料62`的湿态施加技术包括但不限于丝网印刷或模板印刷、刀片刮抹、喷涂和细针分配技术。当湿态施加技术用于施加粘结层前驱体材料62`时，通过例如独立生产或从第三方供应商购买初始地获得可流动或湿态粘结层前驱体材料。除了下文所述类型的金属粒子之外，湿态粘结层前驱体材料(在图2中示出的前驱体材料62`)可含有其它成分(例如溶剂和/或表面活性剂)以有助于湿设定施加、调节前驱体材料的粘度、防止金属粒子的过早附聚，或用于其它目的。在一个实施例中，湿态粘结层前驱体材料含有与粘结剂(例如环氧树脂)、分散剂和稀释剂或液体载体组合的金属粒子。可调节在粘结层前驱体材料中含有的溶剂或液体载体的体积以使前驱体材料的粘度适于选择的湿态施加技术。举例来说，在其中期望通过丝网印刷或刀片刮抹施加前驱体材料的实施方案中，粘结层前驱体材料可含有足够的液体以创建糊料、浆液或涂料。在施加湿态涂布材料之后，如果如此需要，那么可执行干燥工艺以从粘结层前驱体材料去除多余液体。
在另外的实施例中，可利用干态施加技术来施加粘结层前驱体材料62`。在此情况下，前驱体材料62`可利用可用于将前驱体材料施加到散热柱22或接地垫32的选择表面上的膜转移工艺或其它干态施加技术来施加。不管前驱体材料62`是否以湿或干态施加，在粘结层前驱体材料62`内分散的金属粒子可具有任何组成、形状和大小，使得粒子能够根据下文描述的烧结工艺形成基本上一致粘合剂层。在一个实施例中，粘结层前驱体材料62`含有Au、Ag或Cu粒子或其混合物。在另一个实施例中，在前驱体材料62`内含有的金属粒子本质上由Ag或Cu粒子组成。在前驱体材料62`内含有的金属粒子可或可不涂布有有机材料。举例来说，在一些实施方案中，金属粒子可涂布有有机分散剂，该有机分散剂防止粒子之间的物理接触以抑制过早附聚或粒子烧结。当存在时，任何这类有机粒子涂层可在下文描述的金属烧结工艺期间完全或部分地燃烧掉或热分解。在又另外的实施例中，不管目前已知的还是以后开发的适合于低温烧结的其它材料系统可在微电子系统制作工艺中利用。
在粘结层前驱体材料62`内含有的金属粒子可具有任何形状或形状的组合，包括但不限于球形形状、长方形形状和薄片或薄层形状。金属粒子的平均尺寸将结合粒子形状和工艺参数而变化。然而，通常，在实施例中，金属粒子的平均最大尺寸(例如，当球形时金属粒子的直径或当长方形时金属粒子的长轴)可在约100微米(μm)和约10纳米(nm)之间。在其它实施例中，金属粒子的平均最大尺寸可大于或小于前述范围。在某些实施方案中，具有纳米和微米范围两者内的平均最大尺寸的金属粒子的混合物可在前驱体材料内存在。在其它实施方案中，在粘结层前驱体材料62`内可含有仅纳米粒子(即，平均最大尺寸在1和1000nm之间的粒子)。作为具体但非限制性的例子，在其中优选Ag或Cu纳米粒子的实施例中，前驱体材料62`可含有Ag、Au或Cu纳米粒子或微米大小的粒子中的至少一种粒子。
在施加粘结层前驱体材料62`之后，散热柱22和微电子组件24开始接触并且进行烧结工艺。如在本文中出现，烧结工艺被认为是与涉及施加用于将材料处理成其最终形式或组成的热量、压力和/或特定波长的光的其它技术(包括焊料回焊)一样的“固化”的类型。具体地说，在所示例子的情况下，可执行低温烧结工艺以将前驱体材料62`转变成导热近侧粘结层62。可在维持峰值处理温度低于峰值处理温度T最大期间执行这类“低温”烧结工艺。在实施例中，T最大优选地低于300℃。在许多情况下，T最大还将显著低于在前驱体材料62`内含有的金属粒子的熔点，并且可能，基于绝对温度刻度(以开尔文为单位)低于粒子熔点的二分之一。在又另外的实施例中，T最大可在烧结工艺期间变化，其条件是T最大(结合其它工艺参数)足以诱导金属粒子的烧结而不使该金属粒子液化。
可在适合于将前驱体材料62`转变成导热近侧粘结层62的任何工艺条件下执行上述低温烧结工艺。可在存在或不存在压力的情况下、在存在或不存在加热的情况下(但是通常将施加一定程度的高热)以及在任何合适气氛(例如露天或在存在惰性气体，如氮气的情况下)中执行烧结工艺。如果期望，那么可采用多级加热时间表。此外，在至少一些实施方案中，在烧结工艺期间可跨散热柱22和微电子组件24施加受控的收敛压力。当施加时，收敛压力可作为基本恒定力递送到散热柱22的远侧末端部分66，或代替地根据基于时间或基于温度的时间表变化。可利用包括以下的任何适合的机制来施加期望收敛压力：散装重量、弹性偏压装置(例如弹簧负载的柱塞或引脚)、夹具、液压机等。可基于包括以下的各种因素选择施加的压力：导热近侧粘结层62的期望最终层厚度、层62、68的期望孔隙率和粘结层前驱体材料62`的组成。
因此，烧结粘结工艺有利地在粘结接头接口处，特别地在微电子组件24的接地垫32和散热柱22的近侧末端部分64之间的连接接口处形成低应力、机械鲁棒、固态冶金扩散粘结。当利用上述金属烧结工艺生产时，近侧粘结层62可主要由一种或多种烧结金属构成。同样，烧结粘结层可或可不含有有机材料。在一个实施例中，导热近侧粘结层62可本质上由一种或多种金属(例如本质上纯Cu或本质上纯Ag)组成并且本质上不含有机材料；即，含有小于1wt％的有机材料。在其它实施例中，粘结层62可含有树脂或其它有机填充剂。举例来说，在另一个实施方案中，粘结层62可含有提高柔韧性的有机材料，如环氧树脂，以降低开裂形成和跨热循环传播的可能性。根据粘结层62的期望最终组成，可控制烧结工艺的参数以完全或部分地分解来自粘结层前驱体材料62`的有机材料。此外，粘结层62可被生产成具有期望孔隙率，在实施例中，该孔隙率可在0体积％到30体积％的范围内。在另一个实施例中，烧结粘结层可形成为孔隙率小于1体积％，并且可能小于0.5体积％。最后，导热近侧粘结层62的厚度(即，在散热柱22和接地垫32之间的尺寸)将在实施例中间变化，但是在例示性和非限制性实施例中可在约5μm和约100μm之间并且，优选地，在约15μm和约146μm之间的范围内。
可通过同时将多个散热柱(其与集成散热柱22类似或相同)附接到对应的多个微电子组件24(其与微电子组件24类似或相同)来改进工艺效率。用于将多个散热柱22批量型附接到对应的多个微电子组件24的一种方法在图3中示出。在此例子中，提供特定紧固件84并且由合适的材料(如可机械加工的陶瓷)制作该特定紧固件84。多个凹槽86跨紧固件84的上表面形成并且大小设定成在其中接收多个微电子组件；示出的微电子组件各自以附图标记“24”表示，如此类组件可与在图1-2中示出的微电子组件24类似或基本上相同。在凹槽86下方的定位处在紧固件84中另外提供孔洞88；该孔洞88中的仅一个可见于图3中。在处理期间，利用取放工具将散热柱22安置在孔洞88中，使得散热柱22的近侧末端部分64沿紧固件凹槽86的底板暴露。然后，计算机控制的分配工具90将前驱体材料62`的主体在期望定位处沉积到柱22的近侧末端部分64上。微电子组件24随后利用例如取放工具移动到其期望位置中；并且进行低温烧结工艺。如果在烧结工艺期间期望跨柱-垫接口和前驱体材料主体62`施加收敛压力，那么压力板92(部分示出)可另外安置在微电子组件24的阵列上方，并且通过组件24以先前描述的方式用于将受控的均匀压力同时施加到前驱体材料主体62`。
转向图4，基板26在将散热柱22附接到发热微电子组件24之前、之后或同时购买或以其他方式获得。如在本文中出现，术语“获得”涵盖基板26的独立制作以及从第三方供应商获取两者。因此，基板26可通过独立制作获得以开始制作工艺，但是将更通常购自销售商，如PCB制造商。当因此购买时，基板26可另外处理以创建插座腔36(如果尚未存在)。然而，更通常地，插座腔36将在基板26中形成，具有施加的内腔侧壁的任何期望镀覆。在获得基板26之后，图案化焊料掩模层82在基板前侧38上形成。图案化焊料掩模层82可通过首先在前侧上方，并且具体地说，绕穿过基板前侧38的插座腔36的开口的周边沉积空白焊料掩模层来形成。空白焊料掩模层然后利用例如光刻图案化工艺流程进行图案化，以在焊料掩模层中创建多个焊料掩模开口并且产生在图4中示出的图案化焊料掩模层82。
前进到图5，微电子组件24和集成散热柱22接着附接到基板26。在其中发热微电子组件24利用焊接材料附接到基板26的所示例子中，焊料72`、74`、76`、78`的离散主体或小球可丝网印刷或以其他方式沉积到基板26的前侧38上。在沉积焊料主体之后，发热微电子组件24利用例如取放工具放置在其期望位置。当因此安置时，发热微电子组件24开始与沉积焊料主体72`、74`、76`、78`和图案化焊料掩模层82接触并且因此被认为“安放”在基板26上。然后进行热处理以将焊料主体72`、74`、76`、78`回焊成焊料触点72、74、76、78。因此在焊料触点72、74、76、78；微电子组件24的端子32、34；和位于基板26的金属层38中的对应端子之间创建期望焊料接头。此外，接地垫32的外周边粘结到焊料触点74、76，同时接地垫32的中心部分通过导热近侧粘结层62粘结到散热柱22。
以上述方式，微电子组件24在上覆插座腔36和粘结层包容环74、76的定位处附接到基板26，如沿与基板前侧38正交的轴线或柱中心线(平行于在图1中的座标图例60的Y轴)截取。当因此安置时，微电子组件24可完全覆盖或包封插座腔36，如从基板26的前侧38观察。另外，当微电子组件24安放在基板26上时，散热柱22接收到插座腔36内，如在图5中通过箭头94指示。因此，在组件安置期间，微电子组件24可移动到在基板26上方的层级处的期望水平位置中(即，在图1中示出的座标图例60的X-Z平面中的期望位置中)，并且然后降入在基板26上的期望垂直位置中，使得集成散热柱22沿散热柱22的中心线插入或啮合到插座腔36中。在其中远侧粘结层68由分配到插座腔36中的湿态前驱体材料或在安放微电子组件24之前负载到腔36中的粉末填料形成的实施例中，散热柱22的远侧末端部分66可在组件安置期间按压成湿态前驱体材料68`或粉末填料的覆液或主体，使得湿态前驱体材料或粉末在下文描述的热处理工艺之前在远侧末端部分66上和周围流动。
导热远侧粘结层68与焊料触点72、74、76、78一起有效地形成用于增强工艺效率。在此方面，焊膏68`的主体可在将微电子组件24和散热柱22安置在基板26上方之前施加到插座腔36中；出于本文档的目的，焊膏68`被认为是一种粘结层前驱体材料。如在图5中指示，焊膏68`可以足够的体积分配以当微电子组件24移动到其期望位置中时允许远侧末端部分66压入焊膏。替代地，焊料前驱体材料可施加为施加到插座腔36中和施加到由背侧金属层58限定的腔底板67上的膜、松散粉末填料或压缩功率预成型件。在另外其它实施例中，这类焊接材料可在插入到插座腔36中之前结合将微电子组件24放置在基板26上方来施加到散热柱22的远侧末端部分66上。然后可进行常见焊料回焊工艺以将焊膏主体68`转变成导热远侧粘结层68，连同将焊料主体72`、74`、76`、78`转变成回焊焊料触点72、74、76、78。然后可在焊料回焊后执行任何期望的额外步骤，以完成制作工艺并且产生图1中示出的完整微电子系统20。
虽然在上述例示性实施例中由焊接材料形成，但是在替代实施例中，导热远侧粘结层68可由其它导热材料形成。这类材料包括金属填充的环氧树脂和管芯附接材料，其可利用加热、压力、紫外(UV)光等的任何组合粘合地活化或固化。作为另外的可能性，在某些实施例中，导热远侧粘结层68可与导热近侧粘结层62一起由上述类型的烧结金属材料形成。在这类实施例中，可进行低温烧结工艺以将粘结层前驱体材料转变成导热远侧粘结层68，如先前详细论述。因此，在这类实施例中，近侧粘结层62的上述描述可同样适用于远侧粘结层68的组成和形成。在又另外的实施方案中，导热远侧粘结层68可在将微电子组件24附接到基板26之后形成。这可为当例如插座腔36完全通过基板26穿过并且远侧末端部分66保持在组件附接后从基板26的背侧可接近时的情况。举例来说，在这类实施例中，周边区域70还可利用回填工艺填充有选择(例如导热)材料；例如系统20可颠倒，并且然后焊料可通过毛细作用和/或利用焊料芯浸润到此间隙中。
因此已描述微电子系统的例示性实施例，其可利用相对简单、可重复的低成本制造工艺制作以产生增强所得系统的热性能特性的集成散热柱。在微电子系统的替代实施例中可生产为包含其它类型的发热微电子组件，如与在图1所示相比具有不同形状因子的裸露的管芯和/或微电子模块。举例来说，在又另外的实施例中，微电子系统可包含具有不同形状因子，如有引线的形状因子的微电子模块。在此方面，微电子系统的实施例可并入任何数目和类型的微电子组件和封装，包括但不限于利用气腔或过模制封装体实施的PAM封装、方形平坦无引线封装和鸥形翼封装，但是仅列出几个例子。此外或替代地，在另外的实施例中，当采用微电子封装(如PAM封装)的形式时，散热柱可与发热微电子组件的结构特征或表面(如包括在组件中的接地垫)集成形成。为了帮助另外强调这类点，现在将结合图6描述包括集成散热柱的微电子系统的额外例示性实施例。
包含具有集成散热柱的组件的微电子系统的替代例子
图6为如根据本公开的例示性实施例所示包括具有集成散热柱104的微电子组件102的微电子系统100的横截面视图。在许多方面中，微电子系统100类似于上文结合图1-5描述的微电子系统20。举例来说，如微电子系统20，微电子系统100包括具有前侧108和相对背侧110的基部支撑或结构基板106，如多层PCB。通过附接到基板106的最上表面(如所示)或通过附接到在基板106中形成的凹槽或腔将发热微电子组件102安装到基板前侧108。再次，在基板106上提供前侧金属化物层112并且限定微电子组件102电互连到的垫、迹线和其它这类导电路由特征。基板106另外包含散布有介电层120、122、124、126的多个内部金属层级或内部布线层114、116、118。在实施例中，最接近微电子组件102定位的布线层114可充当接地层。背侧金属层128(如相对厚的Cu层)另外在基板106上形成。最后，插座腔130从基板前侧108朝向基板背侧110延伸并且在腔底板132处在基板106内终止。
与图1-3和5中所示的微电子组件24的情况一样，发热微电子组件102可被实现为PAM模块或其它微电子封装。具体地说，在图6所示的例示性实施例中，微电子组件102采用有引线的ACM封装的形式并且因此下文被称为“有引线的ACM封装102”。在图6中从上到下进行，有引线的ACM封装102包括盖子或覆盖件134、多个封装引线136、模制封装体138和接地垫或基部凸缘140。此外，有引线的ACM封装102包含气腔142，该气腔142以覆盖件134、模制封装体138、基部凸缘140以及在较小程度上的封装引线136为边界和限定。气腔142可含有空气、另一种惰性气体或气体混合物，并且可或可不相对于周围环境部分抽真空或加压。虽然ACM封装102优选地生产成使得在腔142和周围环境之间发生相对极少的泄漏(如果存在的话)，但是气腔142的气密性将在实施例中间变化。
模制封装体138可被赋予不同的几何形状和结构特征。在所示出的例子中，模制封装体138形成为包括底部边缘部分或下周边裙部144；术语“下”、“底部”和类似定向术语基于到基部凸缘140的底部主表面或背侧148的接近度定义。下周边裙部144粘结到基部凸缘140并且绕该基部凸缘140延伸，如围绕ACM封装102的中心线；在图6中由虚线146识别并且基本上与基部凸缘140的上主表面或前侧150正交延伸的ACM封装102的中心线截取。在实施例中，下周边裙部144可形成为连续壁，其完全绕基部凸缘140的外周边延伸。在其它实施例中，周边裙部144可形成为间断或不连续壁；或模制封装体138可形成为省略这类下周边裙部。基部凸缘140的底部主表面或背侧148通过下中心开口暴露，该下中心开口在模制封装体138中提供并且在周边以下周边裙部144为边界。通过从ACM封装102的外部或下侧暴露凸缘背侧148，可促进在系统100内ACM封装102的安装或附接，同时电连接到凸缘背侧148，如当例如凸缘140充当ACM封装102的端子或接地垫时可为有用的。作为另外的益处，凸缘背侧148的暴露区域可由通过基部凸缘140并且因此通过散热柱104的传导热传递来促进热量从ACM封装102去除。
模制封装体138另外包含一个或多个向内延伸的凸耳部分，在下文中被称作“引线隔离架152”。引线隔离架152位于封装引线136的内端末端部分之下，该封装引线136的内端末端部分延伸到封装内部中并且形成与装置的互连。封装引线136的这些端子末端部分在下文中被称作“近侧”引线末端；如参考引线136利用的术语“近侧”和反义词“远侧”基于到封装中心线146的相对接近度定义。引线隔离架152在向内或内侧方向上(即，朝向封装中心线146)从下周边裙部144延伸并且在凸缘前侧150的外周边区上方延伸。实际上，引线隔离架152用作驻留在封装引线136的相应下表面和凸缘前侧150之间的插入介电层，如沿中心线146垂直通过ACM封装102截取。引线隔离架152因此提供引线-凸缘电绝缘，同时另外帮助机械接合封装引线136和基部凸缘140。
模制封装体138另外包括上边缘部分或周边边沿154，其在与下周边裙部144相对的近侧引线末端部分152上方形成。上周边边缘部分154绕气腔142延伸，并且结合覆盖件134，大部分界定或限定腔142的周边。模制封装体138的替代实施例可缺少上周边边缘部分154，该上周边边缘部分154可由另一个分开制作的结构(例如，窗框)代替，或可通过下周边边缘156直接粘结到近侧引线末端部分152而变得不需要。然而，通常，可通过提供这类上周边边缘部分增强覆盖件附接，该上周边边缘部分可与下周边裙部144和引线隔离架152形成为单个集成形成的模制结构或主体。覆盖件134的下周边边缘156可通过一圈粘结材料166粘结到模制封装体138的上周边边缘部分154，在下文中被称作“覆盖粘结层166”。覆盖粘结层166可由适合于将覆盖件134机械地附接到模制封装体138的任何一种或多种材料构成，同时绕盖-主体接口的周边形成不透气的或基本上不透气的密封。举例来说，覆盖粘结层166可由基于金属的粘结材料构成，该覆盖粘结层166可利用类似于上文所提及的低温烧结工艺形成。替代地，覆盖粘结层166可由分配的环氧树脂、B级环氧树脂或另一种管芯附接材料形成。
ACM封装102可包含任何数目和类型的微电子装置，该微电子装置可按需要互连以产生例如封装内系统(SiP)。这类微电子装置可包括承载IC的半导体管芯、MEMS管芯、光学传感器和无源装置，如离散电感器、电阻器、二极管和电容器，但是仅列出几个例子。在图6所示的相对简单的例子中，ACM封装102包含单个微电子装置158，这类RF功率晶体管管芯或另一个承载IC的半导体管芯。微电子装置158包括粘结垫162，该粘结垫162利用焊线164与封装引线136的暴露的内部部分电互连。在另外的实施例中，粘结垫162可以另一种方式(如通过利用例如气溶胶喷射印刷工艺沉积导电墨生产的迹线)电连接到封装引线136的暴露的内部部分。
微电子装置158通过至少一个装置粘结层160附接到凸缘前侧150。在实施例中，装置粘结层160可由如环氧树脂和压敏粘合剂的管芯附接材料构成。替代地，装置粘结层160可由基于金属的粘结材料形成；即，由以wt％计主要由一种或多种金属组分构成的粘结材料形成。在某些实施例中，装置粘结层160利用低温烧结工艺形成，在该低温烧结工艺中金属粒子(例如，在纳米或微米大小范围内的Cu、Ag和/或Au粒子)致密化以形成期望粘结层。在这类实施例中，装置粘结层160可本质上由金属材料组成；或代替地可含有更小量的非金属组分，如添加以增强目标粘结层属性的一种或多种有机材料。装置粘结层160可因此与微电子组件24(图1)的近侧粘结层62一起由上文所述的烧结金属材料形成。在实施例中，集成散热柱104和基部凸缘140可生产为利用先前所述类型的粘结材料接合的离散结构。替代地，如在图6中指示，集成散热柱104和基部凸缘140可集成形成在本文中被共同称作“凸起基部凸缘104、140”的单件。按照定义，在散热柱104和基部凸缘140之间的这类集成连接消除在柱-凸缘(或接地垫)接口处创建接头。这继而可另外优化在系统操作期间从封装102到集成散热柱104中的传导热流。
在其中散热柱104和基部凸缘140集成形成或连接的所示例子中，所得凸起基部凸缘104、140可采用单件、一体或整体金属结构或块的形式。举例来说，在这类实施例中，凸起基部凸缘104、140可利用如直接金属激光烧结(DMLS)的粉末冶金工艺由期望合金生产。有利地，使用DMLS工艺或允许三维金属印刷的另一种增材制造技术可潜在地使得多个凸起基部凸缘能够并行印刷用于提高工艺效率和降低制作成本。在其它实施例中，凸起基部凸缘104、140可利用不同(例如增材或减材)制造工艺生产单个金属件。作为又另外的可能性，凸起基部凸缘104、140可被制作成具有多层金属构造；例如凸起基部凸缘104、140可包含以堆叠或层合布置粘结的多个导热层。在此后者情况中，凸起基部凸缘104、140将通常主要由具有相对高热导率的一种或多种金属，如Cu合金组成。作为更具体例子，在其中凸起基部凸缘104、140具有层状或层合结构的实施例中，凸起基部凸缘104、140可包括与CTE小于Cu层的CTE的至少一个不同金属层组合的至少一个Cu层。不同金属层可由例如Mo、Mo-Cu合金或Mo-Cu复合材料构成。以此方式，凸起基部凸缘104、140可赋予相对高热导率和与微电子装置158的CTE和/或模制封装体138的CTE较好匹配的较低有效CTE两者。
ACM封装102的各个端子可利用多个导电触点粘结到在基板106上的对应垫或导电特征。出于此目的，可提供焊料触点168、170、172、174，其中焊料触点168、174粘结到以引线136的形式提供的封装102的I/O端子(例如源极和漏极端子)，并且焊料触点170、172界定到基部凸缘140的外部分。另外，焊料触点170、172的内部部分可同样侵入到插座腔130中以接触散热柱104的外周边部分，并且可能通过散热柱104将基部凸缘140电联接到内部接地114。类似于微电子系统20的远侧粘结层68(图1)，导热远侧粘结层178在插座腔130中提供。导热远侧粘结层178可接触散热柱104的远侧末端部分和腔底板132以填充或基本上填充其间的任何轴向间隙。远侧粘结层178因此帮助确保通过基板106从ACM封装102提供连续鲁棒热传递路径。
可在散热柱104的外周边和限定插座腔130的内腔侧壁之间提供周边余隙或间隙。此周边余隙可完全或部分地填充有导热材料；例如如以焊料触点170、172和/或远侧粘结层178的形式提供。替代地，此周边余隙的选择区域180保持为未填充的空隙，如在图6中示意性地描绘。最后，导热结构182在基板106中提供并且绕插座腔130的周边延伸。在一个实施例中，导热结构182可被实现为绕散热柱104的远侧末端部分延伸的管状套筒或杯形金属主体。在实施例中，导热结构182可与背侧金属层128集成形成。提供导热结构182可扩散通过散热柱104传导的热流并且由此增强微电子系统100的整体热性能。
接着转向图7，以横截面呈现另外的例示性微电子系统184。再次，微电子系统184包括发热微电子组件186，如单个装置或含装置的封装。微电子组件186安装到基板190的前侧188，该基板190可为单层或多层PCB。如通常所示，基板190包括上外部金属层192，其被图案化以限定通过焊料触点200、202、204、206电联接到组件186的端子194、196、198的迹线、垫或其它接触的点。基板190还可包括下外部金属层和/或任何实际数目的为了清楚地说明未示出的内部图案化金属层或层级。至少一个开口或插座腔208在基板190中形成。在此实施例中，插座腔208形成为穿透孔或完全穿过隧道，其破坏基板190的基板前侧188和相对背侧210两者。散热柱212从微电子组件186突出，并且具体地说，从中心接地垫196突出以延伸到插座腔208中。如先前描述，散热柱212可与中心接地垫196集成形成或通过导热近侧粘结层214接合到该中心接地垫196上。导热近侧粘结层214可由包括具有相对高热导率和电导率的烧结材料的各种导热材料构成。
散热柱212接收在插座腔208内并且可基本上与该插座腔208同轴。可选择散热柱212的尺寸和俯视图几何形状，使得在柱212的外周边表面和限定插座腔208的基板190的内腔侧壁之间创建周边间隙。此圆周余隙可或可不完全或部分地通过任何数目和类型的导热材料的主体填充。举例来说，如在图7中指示，焊料触点202、204可以足够的体积沉积或以其他方式形成为包括侵入区域216，该侵入区域216向下延伸到插座腔208中以接触散热柱212的上近侧末端的外周边部分。在各种实施方案中，散热柱212可通过侵入区域216电联接到另外在基板190中包含的未示出的内部金属层级或布线层。当以三维观察时，侵入区域216可形成环绕近侧粘结层214或绕该近侧粘结层214延伸的连续的360°环。导热远侧粘结层218另外填充或占据插座腔208的下部部分并且接触散热柱212的远侧末端部分。导热远侧粘结层218包括下主表面(即，最远离微电子组件186定位的表面)，其可与基板背侧210基本上齐平或共面。最后，在散热柱212和内腔侧壁之间的余隙或周边间隙的中间区域222可保持为未填充的空隙。替代地，区域222可通过例如在将组件186安放到基板190上之前将粉末填料或其它前驱体材料施加到插座腔208中来填充有导电材料。
微电子系统184可利用类似于上文结合图4-5描述的工艺制作。然而，可在制作工艺期间适当地进行额外测量，以补偿由于完全穿过插座腔208的物质在临时基板或载体和远侧粘结层218之间的任何接触，系统184在该临时基板或载体上生产。在一种方法中，并且现在参考其中部分制作的组件或结构特征通过单引号符号(`)识别的图8，微电子系统制作工艺可部分利用临时基板或载体224进行。去除层226在载体224的上表面上提供。去除层226在下文描述的固化或回焊工艺期间包含导热远侧粘结层218并且还可有助于在远侧粘结层固化后的微电子系统184`的脱离。导热远侧粘结层218方便地由焊接材料形成并且因此下文如此描述。然而，如先前指示，在系统184的替代实施例中，导热远侧粘结层218可由其它导热材料(如烧结材料)形成。
在图8中的焊料回焊之前示出微电子系统184`，如由在附图标记200、202、204、206、218后使用单引号符号(`)指示。在将微电子装置186安放在基板190上之前，基板190安置在载体224上；并且焊料前驱体材料218`安置在插座腔208中。焊料前驱体材料218`可以具有垫片状或可堆叠片材形状因子的压缩粉末预成型件的形式提供；或代替地，提供为粉末填料。如在图8中由双向箭头228指示，可按需要调节预成型件的数目或粉末填料的体积，以适应基板厚度190相对于散热柱212的长度的变化。此方法补偿在散热柱212的远侧末端和基板背侧210之间的高度差异，由此允许使用设定最小长度的散热柱用于不同厚度的基板。去除层226可由非焊料可湿性材料构成以防止或至少使焊料前驱体材料218`通过焊料回焊工艺与层226的粘结降至最小。合适的非焊料可湿性材料包括某些金属和合金，如镍；某些金属氧化物；和聚合物，如聚四氟乙烯(PTFE)。在焊料回焊之后，微电子系统184可与载体224脱离并且根据需要经历另外的处理，以产生图7所示的成品结构。在其它实施例中，去除层226可由在焊料回焊或可能不同固化工艺后有助于微电子系统184与载体224脱离的不同材料构成，前驱体材料218`通过该固化工艺转化成远侧粘结层218。
最后进行到图9，根据本公开的又另外的例示性实施例示出微电子系统230。微电子系统230类似于上文结合图7-8描述的微电子系统284；因此，在此附图中已经利用相同的附图标记以识别相同的结构元件。此外，为了避免冗余将不重复上文阐述的许多描述。但是简单提到，在图9的例子中，插座腔208同样形成为完全穿过隧道或穿透孔。同样，散热柱212由插座腔208接收并且在该插座腔208内延伸；例如在实施例中，散热柱212可与插座腔208基本上同轴和/或可占据该插座腔208的体积的大部分。与先前的情况一样，导热远侧粘结层218另外在与柱212的远侧末端部分接触的腔208中提供。然而，在此实施例中，远侧粘结层218的最下表面220不与基板背侧210共面，而是相对于其凹陷。此外，在本例子中，导热插塞构件232安装在插座腔208的下部部分中。导热插塞构件232包括与基板背侧210基本上共面的下主表面234。如可看出，插塞构件232接触远侧粘结层218并且通过该远侧粘结层218保留在适当的位置，该远侧粘结层218定位在散热柱212的远侧末端部分和插塞构件232之间，如沿柱212的中心线截取。此外，如在图9中通过圆点线指示，插塞构件232的外周边部分236可滚花、开槽或以其他方式赋予表面纹理或特征，该表面纹理或特征另外经由与限定插座腔208的内腔侧壁的过盈配合帮助将插塞构件232保持在其期望位置中。
当腔208完全穿过时，使用导热插塞构件(如在图9中示出的插塞构件232)可通过消除或减少在用于形成远侧粘结层218的前驱体材料和载体或临时基板之间的接触而有助于制作工艺，微电子系统230在该载体或临时基板上制作。导热插塞构件232还可通过将这类余热在更大体积的材料上方扩散来另外帮助将通过散热柱212从微电子组件186传导出去的热量耗散。插塞构件232可由本文所述的包括以下的各种导热材料构成：非金属材料和金属材料，如Cu合金。导热插塞构件232的形状和尺寸还可通过设计变化，其条件是，插塞构件232的至少一部分可从基板190的背侧210插入到插座腔208中。因此，在实施例中插塞构件232可生产为具有块形、锥形和阶梯形几何形状。为了提供更具体例子，并且简单参考等距离地示出插塞构件232的图10，导热插塞构件232可生产为具有阶梯形几何形状，包括具有较大俯视图尺寸的下基部部分238和具有减小的俯视图尺寸的上部部分240，如图所示。在此情况下，插座腔208的下部部分可赋予类似形状和尺寸，使得当插塞构件232插入该插座腔208中时，在导热插塞构件232和限定插座腔208的内腔侧壁之间实现配对或紧密容限配合。在另外的实施例中，导热插塞构件232可具有允许插塞构件232从基板背侧210插入的其它形状、尺寸和保持特征。然后，总起来说，近侧粘结层214、散热柱212、远侧粘结层218和插塞构件232提供从微电子组件186通过基板190延伸到基板背侧210的高度导热堆叠或热传导路径以增强微电子系统184的热性能特性。
总结
因此已提供具有集成散热柱的微电子系统以及用于制作这类微电子系统的方法。上述微电子系统可生产为甚至当包含易于产生余热的微电子装置时也具有相对高热性能水平，这至少部分归因于提供上述散热柱和与该散热柱接触的(一个或多个)导热粘结层。在组件附接之前将散热柱连接到微电子组件可使制造工艺简化以降低成本并且改进效率。此外，在其中散热柱粘结到包括在组件中的接地垫或基部凸缘的实施例中，可利用烧结金属材料以形成期望粘结，同时跨垫-柱接口提供高热导率和电导率。在实施例中，还可利用散热柱以在微电子组件和安装组件的基板的另一个电活性特征或结构(这类包含在基板内的接地层)之间提供相对鲁棒电连接路径。
在实施例中，用于制作微电子系统的方法包括以下步骤或工艺：获得微电子组件，散热柱从该微电子组件突出，并且将微电子组件安放在具有插座腔的基板上，该插座腔可或可不完全通过基板穿过。在微电子组件安放在基板上时，散热柱接收在插座腔中。在安放微电子组件的同时或之后，将微电子组件和散热柱粘结到基板。在某些实施方案中，散热柱的尺寸可被设定成使得当微电子组件安放在基板上时，散热柱占据插座腔的体积的大部分。类似地，在其它实施例中，散热柱的尺寸可被设定成使得当微电子组件安放在基板上时，散热柱通过周边余隙或圆周间隙与内腔侧壁分隔开，该内腔侧壁限定插座腔。在此后者情况中，方法可另外包括以下步骤或工艺：形成与内腔侧壁接触、与散热柱的外周边部分接触，并且至少部分填充周边余隙的粘结层。
已经另外提供微电子封装的实施例，如PAM封装。在一个实施例中，微电子封装包括(例如模制)封装主体、通过封装主体的表面暴露的接地垫或基部凸缘、包含在封装主体中并且电联接到接地垫的半导体管芯或其它微电子装置以及散热柱。散热柱沿基本上平行于微电子封装的中心线的轴线并且在远离微电子装置的方向上从接地垫突出。在某些实施例中，散热柱可与接地垫集成形成，作为例如一体结构。替代地，散热柱可形成为通过烧结粘结层接合到接地垫的离散结构或件。在此后者情况中，烧结粘结层以wt％计可主要由以下组成的组构成或本质上由以下组成的组组成：Ag、Au和Cu。
最后，已经另外提供微电子系统的实施例。在一个实施例中，微电子系统包括具有接地垫或基部凸缘的微电子组件。安装微电子组件的基板。在基板中形成的插座腔和从微电子组件延伸到插座腔中的散热柱。继而，散热柱包括接合到接地垫的近侧末端部分和相对远侧末端部分，该相对远侧末端部分与近侧末端部分相对定位并且包含在插座腔内。远侧末端部分通过轴向间隙或余隙与腔底板分隔开。微电子系统另外包括导热粘结层，该导热粘结层接触腔底板、散热柱的远侧末端部分并且基本上填充轴向间隙。
如贯穿本文档出现的术语“气腔封装”是指包括密封腔的微电子封装，该密封腔至少部分填充有气体，而不管在腔内的内部压力。气腔封装的“气腔”可包封在敞开空气环境中，并且因此可含有大致1大气压的空气，该空气根据在封装制造期间的海拔和处理温度而略微变化。在其它实施方案中，气腔封装的“气腔”可在制造期间包封在部分抽真空的腔室或含有如氩气的惰性气体的腔室中，并且因此在所有情形下可不含有纯空气。然后术语“气腔”应理解为是指含气腔，其可或可不被部分抽真空并且与周围环境密封。此外，在气腔和周围环境之间形成的密封可以不是如严格地定义的气密的，而实际上可以是低泄漏密封，其具有落在可接受参数内的总泄漏率。因此，如在本文中出现，当腔填充有空气或另一种气体并且气腔封装完全浸入在大致125℃下的液体(例如，PFPE)中时，在从腔的外部观察到极少或无泄漏(气泡)时，腔被认为是“密封的”。最后，术语“模制气腔封装”和对应术语“ACM封装”如先前所定义的是指气腔封装，并且另外包括主要或排他地由一种或多种模制材料形成的封装主体。
虽然在前述具体实施方式中已呈现至少一个例示性实施例，但是应了解，存在大量变化。还应了解，一个或多个例示性实施例仅仅是例子，并且不旨在以任何方式限制本发明的范围、适用性或配置。实际上，前述详细描述将向本领域的技术人员提供用于实施本发明的例示性实施例的方便的指南。应了解，在不脱离如在所附权利要求书中阐述的本发明的范围的情况下，可对在例示性实施例中描述的元件的功能和布置作出各种改变。

Claims (8)

1.一种用于制作微电子系统的方法，其特征在于，包括：
获得微电子组件，散热柱从所述微电子组件突出；
将所述微电子组件安放在基板上，在所述基板中具有插座腔，在所述微电子组件安放在所述基板上时，所述散热柱接收在所述插座腔中；和
在安放所述微电子组件的同时或之后，将所述微电子组件和所述散热柱粘结到所述基板，
其中，所述插座腔在所述基板内在腔底板处终止；并且
其中所述方法进一步包括标定所述散热柱的尺寸，使得当所述微电子组件安放在所述基板上时，所述散热柱的远侧末端部分通过轴向间隙与所述腔底板分隔开，如沿与所述基板的前侧正交的轴线截取。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，进一步包括标定所述散热柱的尺寸，使得当所述微电子组件安放在所述基板上时，所述散热柱占据所述插座腔的体积的大部分。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述散热柱与所述插座腔基本上同轴。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，粘结包括：
在将所述微电子组件安放在所述基板上之前在预定位置处将焊料主体沉积在所述基板上；
在将所述微电子组件安放在基板上之前或与将所述微电子组件安放在基板上结合，将粘结层前驱体材料施加到所述插座腔中；和
在安放所述微电子组件之后，执行热处理工艺以同时：(i)回焊所述焊料主体以得到将所述微电子组件附接到所述基板的焊料触点，和(ii)固化所述粘结层前驱体材料以产生接触所述散热柱的远侧末端部分的导热远侧粘结层。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，粘结包括形成将所述微电子组件附接到所述基板的焊料触点；并且
其中所述方法进一步包括选择所述散热柱以具有比所述焊料触点的热导率高的热导率。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述微电子组件包括接地垫；并且
其中粘结包括形成与所述接地垫、所述基板和所述散热柱接触的焊料触点。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，获得包括：
选择所述微电子组件以包括接地垫和导热近侧粘结层，所述导热近侧粘结层将所述散热柱接合到所述接地垫；
其中所述导热近侧粘结层包括热导率超过约30瓦每米-开尔文的烧结金属材料。
8.一种微电子系统，其特征在于，包括：
具有接地垫的微电子组件；
安装所述微电子组件的基板，所述基板具有限定所述基板中的插座腔的内腔侧壁；
从所述微电子组件延伸到所述插座腔中的散热柱，所述散热柱包括：
接合到所述接地垫的近侧末端部分；和
与所述近侧末端部分相对并且定位在所述插座腔内的相对远侧末端部分，所述远侧末端部分通过轴向间隙与腔底板分隔开；和
接触所述内腔侧壁和所述散热柱的所述远侧末端部分的导热粘结层，
其中，所述插座腔在所述基板内在腔底板处终止；并且
其中，所述散热柱的尺寸被标定以使得当所述微电子组件安放在所述基板上时，所述散热柱的远侧末端部分通过轴向间隙与所述腔底板分隔开，如沿与所述基板的前侧正交的轴线截取。
CN201811479207.6A 2017-12-05 2018-12-05 具有集成散热柱的微电子组件、包括其的系统及制作方法 Active CN109841580B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US15/832,479 2017-12-05
US15/832,479 US10269678B1 (en) 2017-12-05 2017-12-05 Microelectronic components having integrated heat dissipation posts, systems including the same, and methods for the fabrication thereof

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN109841580A CN109841580A (zh) 2019-06-04
CN109841580B true CN109841580B (zh) 2023-04-28

Family

ID=64604456

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201811479207.6A Active CN109841580B (zh) 2017-12-05 2018-12-05 具有集成散热柱的微电子组件、包括其的系统及制作方法

Country Status (3)

Country Link
US (2) US10269678B1 (zh)
EP (1) EP3496140B1 (zh)
CN (1) CN109841580B (zh)

Families Citing this family (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI746232B (zh) * 2020-10-28 2021-11-11 欣興電子股份有限公司 封裝結構及其製作方法
JP7056364B2 (ja) * 2018-05-11 2022-04-19 株式会社オートネットワーク技術研究所 回路構成体及び電気接続箱
US11152333B2 (en) * 2018-10-19 2021-10-19 Micron Technology, Inc. Semiconductor device packages with enhanced heat management and related systems
US20200404806A1 (en) * 2019-06-19 2020-12-24 International Business Machines Corporation Cryogenic packaging for thermalization of low temperature devices
US11189543B2 (en) 2019-07-31 2021-11-30 Microchip Technology Caldicot Limited Board assembly with chemical vapor deposition diamond (CVDD) windows for thermal transport
KR102377811B1 (ko) * 2019-08-09 2022-03-22 삼성전기주식회사 전자 소자 모듈 및 그 제조 방법
JP2021052082A (ja) * 2019-09-25 2021-04-01 キオクシア株式会社 モジュール基板およびプリント基板
US11632860B2 (en) * 2019-10-25 2023-04-18 Infineon Technologies Ag Power electronic assembly and method of producing thereof
US11939212B2 (en) 2019-12-23 2024-03-26 Industrial Technology Research Institute MEMS device, manufacturing method of the same, and integrated MEMS module using the same
US11365117B2 (en) 2019-12-23 2022-06-21 Industrial Technology Research Institute MEMS device and manufacturing method of the same
CN113086937B (zh) * 2019-12-23 2024-03-19 财团法人工业技术研究院 微机电系统装置与其制造方法
CN111207439B (zh) * 2020-01-13 2022-03-08 杭州慈源科技有限公司 一种微孔加热器结构
NL2025749B1 (en) * 2020-06-04 2022-01-26 Ampleon Netherlands Bv Molded air-cavity package and device comprising the same
US11849539B2 (en) * 2020-08-13 2023-12-19 Toyota Motor Engineering & Manufacturing North America, Inc. Embedded cooling systems utilizing heat pipes
US11621228B2 (en) 2020-08-31 2023-04-04 Nxp Usa, Inc. Substrate with thermal vias and sinter-bonded thermal dissipation structure
CN116195054A (zh) * 2020-10-13 2023-05-30 Qorvo美国公司 具有嵌入式多层散热块的层压衬底
TWI763337B (zh) * 2021-02-26 2022-05-01 瑞昱半導體股份有限公司 封裝載板及應用其的晶片封裝結構
FR3122768A1 (fr) * 2021-05-07 2022-11-11 Stmicroelectronics (Grenoble 2) Sas Boîtier optique
CN113380669B (zh) * 2021-05-12 2022-11-22 西安艾力特电子实业有限公司 一种频率元器件智能封装设备及封装方法
US11388811B1 (en) 2021-05-21 2022-07-12 Amulaire Thermal Technology, Inc. Heat-dissipating substrate structure with built-in conductive circuits
CN113784590B (zh) * 2021-09-06 2022-08-02 无锡华测电子系统有限公司 瓦片式tr组件装置、外部散热结构
CN116504732B (zh) * 2023-06-26 2023-10-20 北京象帝先计算技术有限公司 封装基板及其制作方法、封装结构

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103811437A (zh) * 2005-09-30 2014-05-21 英特尔公司 有直接接触散热片的微电子封装及其制造方法

Family Cites Families (43)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4628407A (en) * 1983-04-22 1986-12-09 Cray Research, Inc. Circuit module with enhanced heat transfer and distribution
US5014904A (en) * 1990-01-16 1991-05-14 Cray Research, Inc. Board-mounted thermal path connector and cold plate
US5065281A (en) * 1990-02-12 1991-11-12 Rogers Corporation Molded integrated circuit package incorporating heat sink
US5583377A (en) * 1992-07-15 1996-12-10 Motorola, Inc. Pad array semiconductor device having a heat sink with die receiving cavity
US5285352A (en) * 1992-07-15 1994-02-08 Motorola, Inc. Pad array semiconductor device with thermal conductor and process for making the same
US5642261A (en) * 1993-12-20 1997-06-24 Sgs-Thomson Microelectronics, Inc. Ball-grid-array integrated circuit package with solder-connected thermal conductor
US5617294A (en) 1995-09-29 1997-04-01 Intel Corporation Apparatus for removing heat from an integrated circuit package that is attached to a printed circuit board
JP3347145B2 (ja) * 1996-09-26 2002-11-20 サムソン・エレクトロニクス・カンパニー・リミテッド マイクロ波ハイブリッド集積回路
US5856911A (en) * 1996-11-12 1999-01-05 National Semiconductor Corporation Attachment assembly for integrated circuits
GB2345576A (en) * 1999-01-05 2000-07-12 Ericsson Telefon Ab L M Heat-sink of ICs and method of mounting to PCBs
US6882042B2 (en) 2000-12-01 2005-04-19 Broadcom Corporation Thermally and electrically enhanced ball grid array packaging
US20020079572A1 (en) 2000-12-22 2002-06-27 Khan Reza-Ur Rahman Enhanced die-up ball grid array and method for making the same
US7161239B2 (en) * 2000-12-22 2007-01-09 Broadcom Corporation Ball grid array package enhanced with a thermal and electrical connector
US6744135B2 (en) * 2001-05-22 2004-06-01 Hitachi, Ltd. Electronic apparatus
US6818477B2 (en) * 2001-11-26 2004-11-16 Powerwave Technologies, Inc. Method of mounting a component in an edge-plated hole formed in a printed circuit board
US6861750B2 (en) * 2002-02-01 2005-03-01 Broadcom Corporation Ball grid array package with multiple interposers
US7741158B2 (en) * 2006-06-08 2010-06-22 Unisem (Mauritius) Holdings Limited Method of making thermally enhanced substrate-base package
JP4570106B2 (ja) * 2007-09-18 2010-10-27 日本航空電子工業株式会社 コネクタ
GB2461548B (en) * 2008-07-02 2010-10-13 Thales Holdings Uk Plc Printed circuit board assembly
JP2011108838A (ja) * 2009-11-17 2011-06-02 Fujitsu Ten Ltd 電子制御装置
US20110279980A1 (en) * 2010-05-11 2011-11-17 Silicon Integrated Systems Corp. Heat dissipation structure for liquid crystal television
US8686545B2 (en) * 2010-08-20 2014-04-01 Panasonic Corporation Semiconductor device and method for manufacturing the same
US8472190B2 (en) * 2010-09-24 2013-06-25 Ati Technologies Ulc Stacked semiconductor chip device with thermal management
TWI505755B (zh) * 2012-04-13 2015-10-21 Subtron Technology Co Ltd 封裝載板及其製作方法
US8803302B2 (en) * 2012-05-31 2014-08-12 Freescale Semiconductor, Inc. System, method and apparatus for leadless surface mounted semiconductor package
US9673162B2 (en) * 2012-09-13 2017-06-06 Nxp Usa, Inc. High power semiconductor package subsystems
US9480141B1 (en) * 2012-09-20 2016-10-25 Junis Hamadeh Heat sink device or heat sink assembly
JPWO2014106925A1 (ja) * 2013-01-07 2017-01-19 株式会社アライドマテリアル セラミック配線基板、半導体装置、およびセラミック配線基板の製造方法
DE102013203932A1 (de) * 2013-03-07 2014-09-11 Continental Automotive Gmbh Elektronische, optoelektronische oder elektrische Anordnung
US9763317B2 (en) 2013-03-14 2017-09-12 Cisco Technology, Inc. Method and apparatus for providing a ground and a heat transfer interface on a printed circuit board
CN103237412B (zh) * 2013-03-27 2016-03-23 苏州远创达科技有限公司 一种电子件安装结构及制作方法、电子件产品
US10420203B2 (en) * 2013-07-01 2019-09-17 Hamilton Sundstrand Corporation Heat pipe embedded heat sink with integrated posts
US20150136357A1 (en) * 2013-11-21 2015-05-21 Honeywell Federal Manufacturing & Technologies, Llc Heat dissipation assembly
US9331058B2 (en) * 2013-12-05 2016-05-03 Apple Inc. Package with SoC and integrated memory
US10433413B2 (en) * 2014-08-15 2019-10-01 Unimicron Technology Corp. Manufacturing method of circuit structure embedded with heat-dissipation block
US9693445B2 (en) * 2015-01-30 2017-06-27 Avago Technologies General Ip (Singapore) Pte. Ltd. Printed circuit board with thermal via
US9947612B2 (en) * 2015-12-03 2018-04-17 Stmicroelectronics, Inc. Semiconductor device with frame having arms and related methods
JP6516023B2 (ja) * 2016-01-07 2019-05-22 株式会社村田製作所 多層基板、電子機器及び多層基板の製造方法
US9911678B2 (en) * 2016-06-13 2018-03-06 Qorvo Us, Inc. Substrate with integrated heat spreader
JP6803401B2 (ja) * 2016-12-28 2020-12-23 タツタ電線株式会社 放熱基板、放熱回路構成体、及びその製造方法
EP3358917A1 (de) * 2017-02-07 2018-08-08 Siemens Aktiengesellschaft Leiterplatte mit einer kühlfunktion
US10182494B1 (en) * 2017-09-07 2019-01-15 Flex Ltd. Landless via concept
US10141182B1 (en) * 2017-11-13 2018-11-27 Nxp Usa, Inc. Microelectronic systems containing embedded heat dissipation structures and methods for the fabrication thereof

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103811437A (zh) * 2005-09-30 2014-05-21 英特尔公司 有直接接触散热片的微电子封装及其制造方法

Also Published As

Publication number Publication date
US10269678B1 (en) 2019-04-23
EP3496140B1 (en) 2022-02-09
US20190206759A1 (en) 2019-07-04
CN109841580A (zh) 2019-06-04
US10861764B2 (en) 2020-12-08
EP3496140A1 (en) 2019-06-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109841580B (zh) 具有集成散热柱的微电子组件、包括其的系统及制作方法
US10431449B2 (en) Microelectronic systems containing embedded heat dissipation structures and methods for the fabrication thereof
CN108122786B (zh) 具有烧结接合的热耗散结构的微电子模块和其制造方法
US10485091B2 (en) Microelectronic modules with sinter-bonded heat dissipation structures and methods for the fabrication thereof
EP3066686B1 (en) A guard structure for signal isolation and method for its manufacture
CN109390295B (zh) 模制气腔封装和其产生方法
CN110498384B (zh) 包括热延伸层的微电子模块和其制造方法
US20230230924A1 (en) Method of fabricating substrates with thermal vias and sinter-bonded thermal dissipation structures
US10806021B2 (en) Packaged microelectronic component mounting using sinter attachment
CN110648983A (zh) 散热器件、半导体封装系统及其制造方法
US7851342B2 (en) In-situ formation of conductive filling material in through-silicon via
EP4160668A1 (en) Leadless power amplifier package including topside termination arrangements
JP2015176971A (ja) 半導体パッケージ、およびその製造方法
JP2003188295A (ja) 半導体素子収納パッケージ用放熱板及び光通信モジュールパッケージ用放熱板

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant