CN117253864A - 集成电路封装件 - Google Patents

Abstract

本公开的实施例涉及集成电路封装件。一种电子器件包括位于盖与互连衬底之间的电子芯片。电子芯片具有位于互连衬底的第一表面的前面的接触焊盘。(例如在前表面上延伸的)至少一个金属区域将电子芯片的至少一个接触焊盘热耦合到盖。

Description

集成电路封装件

优先权声明

本申请要求于2022年6月16日提交的法国专利申请第2205899号的优先权，其内容在法律允许的最大范围内通过引用以其整体并入本文。

技术领域

本公开总体上涉及电子器件，并且更具体地，涉及集成电路封装件，以及电子芯片在这些封装件中的安装。这样的集成电路封装件例如可以包括球栅阵列(BGA)类型的封装件。

背景技术

BGA封装件能够将电子芯片电气地集成到外部器件或印刷电路板(PCB)。这样的封装件还能够参与芯片由于不同的热路径而生成的热量的耗散。

需要改进用于电子芯片的封装件。

发明内容

一个实施例克服了已知封装件的全部或部分缺点。

一个实施例提供了一种电子器件，包括位于盖与互连衬底之间的电子芯片，其中：a)电子芯片包括位于互连衬底的第一表面的前面的接触焊盘；以及b)至少一个金属区域将芯片的至少一个接触焊盘热耦合到盖。

根据一个实施例，所述至少一个金属区域一方面与所述至少一个接触焊盘接触，并且另一方面与盖接触，或者与第一导热层接触，第一导热层自身与盖接触。

根据一个实施例，第一导热层电绝缘。

根据一个实施例，盖是金属的。

根据一个实施例，互连衬底在与第一表面相对的第二表面上支撑连接球，所述至少一个金属区域电连接到至少一个连接球。

根据一个实施例，所述至少一个金属区域与所述至少一个连接球之间的连接是通过穿过互连衬底的金属通孔来执行的。

根据一个实施例，所述至少一个金属区域连接到地。

根据一个实施例，所述至少一个金属区域与四个接触焊盘接触。

根据一个实施例，所述至少一个金属区域具有三个齿，中心齿耦合到两个接触焊盘，并且另外两个齿各自连接到接触焊盘。

根据一个实施例，电子芯片的与接触焊盘相对的表面与第二导热层接触，第二导热层自身与盖接触。

根据一个实施例，所述至少一个金属区域被形成在互连衬底的金属层中。

根据一个实施例，所述至少一个金属区域由铜制成。

另一个实施例提供了一种组件，其中电子器件被安装在印刷电路上或外部器件上。

附图说明

上述特征和优点以及其他特征和优点将在本公开的其余部分中参考附图以说明而非限制的方式给出的具体实施例中进行详细描述，在附图中：

图1是示出安装在外部器件上的电子器件的示例的横截面图。

图2A是示出根据一个实施例的安装在外部器件上的电子器件的横截面图；以及

图2B是图2A的电子器件的俯视图。

具体实施方式

在各个图中，相似的特征已由相似的参考标记标示。特别地，在各种实施例中共同的结构和/或功能特征可以具有相同的参考标记，并且可以被配置有相同的结构、尺寸和材料属性。

为了清楚起见，仅详细图示和描述了有助于理解本文描述的实施例的步骤和元件。具体地，仅通过其几何形状描述了电子芯片而没有描述其电子功能，电子器件与通常的表面贴装芯片兼容。

除非另有说明，否则当提及连接在一起的两个元件时，这表明除了导体之外没有任何中间元件的直接连接，并且当参考耦合在一起的两个元件时，这表明这两个元件可以被连接或者它们可以经由一个或多个其他元件而被耦合。

在以下公开中，除非另有说明，否则当参考诸如术语“前”、“后”、“顶部”、“底部”、“左”、“右”等之类的绝对位置限定词或诸如术语“上方”、“下方”、“上”、“下”等之类的相对位置限定词或诸如“水平”、“垂直”等之类的取向限定词时，参考图中所示的方向。

除非另有说明，否则表述“大约”、“大致”、“基本上”以及“约”表明在10％以内，并且优选为在5％以内。

图1是示出安装在外部器件108上的电子器件100的示例的横截面图。更具体地，电子器件100对应于安装在封装件103中的电子集成电路芯片102。

封装件103包括盖104和互连衬底106。这样的封装件103能够将芯片102电耦合到外部器件或印刷电路108。为此目的，芯片102电连接到衬底106，并且衬底106被安装并电连接在外部器件108上。

电子芯片102包括主体102a和一个或多个接触焊盘102c，接触焊盘102c位于主体102a的第一表面的一侧上，即，其在图1的取向上的下表面。接触焊盘102c位于互连衬底106的第一表面的前面，即，其在图1的取向上的上表面。芯片102的主体102a例如在俯视图中具有基本上正方形或矩形的形状。芯片主体102a例如在俯视图中具有大于5mm乘5mm的尺寸，例如小于25mm乘25mm，例如约15mm乘15mm。

芯片主体102a包括例如集成电路和电子元件，例如形成在半导体材料内部和/或顶部。举例来说，芯片主体102a包括例如由硅制成的半导体衬底(图中未详细示出)，在其内部及上方形成电子部件，例如晶体管(图中未详细示出)以及被称为互连堆叠件(图中未详细示出)的绝缘层与导电层的堆叠件，位于衬底的下表面侧上，具有形成于其中的电子部件的互连元件。接触焊盘102c例如被布置在芯片102的互连堆叠件的下表面上。

芯片102与互连衬底106之间的连接经由芯片的接触焊盘102c来执行。作为示例，接触焊盘102c与位于互连衬底106的上表面侧上的互连衬底106的对应接触焊盘(图中未详细示出)结合并且电连接。作为示例，芯片102包括多个接触焊盘102c。芯片包括例如至少几十个接触焊盘102c，例如至少几百个接触焊盘102c。作为示例，接触焊盘102c规则地分布在主体102a的下表面上。作为示例，接触焊盘102c被布置在阵列网络中。

作为示例，接触焊盘102c由导电材料制成。作为示例，接触焊盘102c由金属材料制成。接触焊盘102c例如由铜、银或锡或者例如基于锡和银的合金(SnAg)制成。

衬底106能够根据表面安装技术将集成电路芯片102安装到外部器件108。

作为示例，在俯视图中，衬底106具有基本上正方形或矩形的形状。例如，在俯视图中，衬底106大于芯片102。例如，衬底106在俯视图中具有大于10mm乘以10mm的尺寸，例如小于110mm乘以110mm的尺寸，例如，大约25mm乘25mm。

衬底106包括例如金属层和绝缘层的堆叠件，其中形成有互连元件。衬底106例如包括在图1的取向上水平延伸的金属线路(metal track)(图中未详细示出)和/或在图1的取向上垂直延伸的金属通孔(图中未详细示出)。

衬底106经由连接球或柱110连接到外部器件108，从而将形成在外部器件108的上表面上的金属接触件(图中未详细示出)连接到形成在衬底106的下表面上的金属接触件(图中未详细示出)。因此，互连衬底106被金属通孔穿过，并且在其与芯片102相对的表面(即，其在图1的取向上的下表面)上支撑连接球110。球110例如规则地分布在衬底106的下表面上，例如，呈阵列网络。球110的横向尺寸以及球110之间的间距例如大于接触焊盘102c的横向尺寸以及焊盘102c之间的间距。因此，衬底106执行将芯片102的接触件朝向外部器件的接触件扩展和重新分布的功能。

作为示例，在俯视图中，盖104具有与衬底106的形状相似的形状。作为示例，在俯视图中，盖具有基本上正方形或矩形的形状。盖104的横向尺寸例如与衬底106的横向尺寸相同。封装件103的盖104例如借助于层112而结合到衬底106。作为示例，盖104被局部地结合到衬底106，即，层112不延伸超过盖104和衬底106的整个边沿。作为示例，盖104和衬底106仅在它们的四个角部上经由层112而彼此结合，因此，盖104和衬底106仅在四个位置经由层112而接触。层112例如由结合层或粘合层制成。层112例如通过其下表面而与衬底106的电绝缘区域接触，并且，通过其上表面而与盖104的下表面接触。盖104例如由金属制成。

封装件103的盖104尤其能够耗散电子芯片102中积聚的热量。为此目的，热界面层114例如在芯片102的上表面与盖104之间形成界面。层114例如通过其下表面而与芯片102的上表面接触，并且，通过其上表面而与盖104的下表面接触。层114例如具有大于空气的热导率。层114例如由导热膏、导热油脂或导热胶制成。

在关于图1描述的示例中，由电子芯片102生成的热量的一部分由盖104耗散。实际上，这种器件中的热交换并不总是足以最佳地耗散由电子芯片所生成的热量。接下来在下文中提供用于增加器件内的热耗散的方案。

图2A是示出根据一个实施例的安装在外部器件108上的电子器件200的横截面图。

图2B是图2A的电子器件200的俯视图。更准确地说，图2B是图2A的器件200的俯视图，其中某些元件已经以透明的方式被示出，诸如芯片102的主体102a和盖104。图2A是沿图2B的横截平面AA的横截面图。

图2A和图2B中所图示的器件200类似于图1中所图示的器件100，与图1中所图示的器件100的区别在于其包括金属区域202，其将接触焊盘102c热耦合到盖104。在所示示例中，金属区域202进一步热耦合到连接球110。

金属区域202例如是形成在互连衬底106的上部金属层中的金属线路或区间。

例如，在俯视图中，金属区域202从芯片102的角部延伸到衬底106的角部。作为示例，器件200包括四个金属区域202，每个金属区域从芯片的一个角部延伸到面向它的衬底的一个角部。

作为示例，金属区域202在芯片角部中连接到某些接触焊盘102c。作为示例，每个金属区域202连接到至少一个接触焊盘102c，例如，位于芯片角部中的接地接触焊盘。

作为示例，每个金属区域202连接到位于芯片的角部中的四个相邻接触焊盘102c。在这个示例中，金属区域202具有拥有三个齿的叉形形状，其中中心齿连接到位于芯片的角部中的第一接触焊盘102c以及朝向芯片的中心靠近第一焊盘的第二接触焊盘102c。还是在这个示例中，金属区域202的另外两个齿分别连接到位于中心齿的任一侧上的第三和第四接触焊盘102c。在这个示例中，在每个芯片角部中，连接到金属区域202的接触焊盘102c例如形成2x2接触焊盘102c的正方形阵列。

如图2A和图2B中所图示的衬底106例如包括多个金属层206或线路，它们被堆叠并且至少部分地通过绝缘层208而彼此绝缘。

金属区域202例如被形成在衬底106的金属层中，例如在与衬底106的最后金属化层相对应的金属层(即，最靠近衬底106的上表面的金属层)中。

衬底106还包括金属通孔204，其能够电连接其间的两个连续层的金属线路206，线路和通孔在衬底106内形成互连网络。在一个示例中，金属通孔204至少部分地穿过衬底106，并且例如将线路206连接到球110。

作为示例，每个金属区域202通过衬底106的互连元件(例如经由穿过衬底106的金属通孔204)而电连接到至少一个连接球110。

因此，根据优选实施例，每个金属区域202经由至少一个金属通孔204将芯片的至少一个接触焊盘102c热耦合到至少一个连接球110。

在图2A和图2B的实施例中，金属区域202在芯片102的接触焊盘102c与盖104之间创建热路径，并且优选地，在接触焊盘102c与器件108之间创建热路径。金属区域202因此能够朝向盖104，并且例如朝向器件108热排放由芯片102所生成的部分热量，尤其是通过位于芯片102的下表面侧上的集成电路。

在图2A和图2B的示例中，盖104在衬底106的角部水平处热耦合到金属区域202。盖可以通过其下表面与金属区域202直接接触，即机械接触。作为变型，导热层210在盖104的下表面和金属区域202的上表面之间形成界面。层210例如通过其下表面与金属区域202的上表面直接接触，并且通过其上表面与盖104的下表面直接接触。作为示例，层210由热导率大于空气的材料制成。作为示例，层210由电绝缘材料制成。作为示例，导热材料对应于导热胶或导热膏。作为变型，层210由导电材料制成，例如金属。

图2A和图2B中所图示的实施例的一个优点是它允许更好地对由芯片102产生的热量进行热耗散。

图2A和图2B中所图示的实施例的另一个优点是它允许通过芯片的上部和芯片的下部对热量进行热耗散。

已经描述了各种实施例和变型。本领域技术人员将理解这些不同实施例和变型的某些特征可以进行组合，并且本领域技术人员将想到其他变型。特别地，尽管已经描述了包括位于衬底和芯片的角部处的四个金属区域的器件，但是金属区域的数量可以不同于四个，例如大于四个。然后金属区域将存在于芯片和衬底的角部之外。作为示例，衬底106与盖104之间可能经由层210的物理接接触件的数量与金属区域的数量相同或低于该数量。

此外，虽然金属区域已被描述为能够是衬底的金属线路，但是它们可以对应于形成在衬底106的上表面上并且通过局部接触而耦合到衬底106的层。

此外，芯片、衬底和盖被描述为具有基本上正方形或矩形的形状，然而它们可以具有不同的形状，诸如椭圆形、具有圆形边缘的正方形或任何其他形状。例如，芯片、盖和衬底的形状并不都相同。

最后，基于上文给出的功能指示，所描述的实施例和变型的实际实现在本领域技术人员的能力之内。

Claims (21)

1.一种电子器件，包括：

互连衬底；

电子集成电路芯片，被安装到所述互连衬底；

盖；

其中所述电子芯片位于所述盖与所述互连衬底之间；

其中所述电子芯片包括接触焊盘，所述接触焊盘位于安装有所述电子芯片的所述互连衬底的第一表面的前面；以及

至少一个金属区域，在所述互连衬底的所述第一表面上延伸，并且被配置为将所述电子芯片的至少一个接触焊盘热耦合到所述盖。

2.根据权利要求1所述的器件，其中所述至少一个金属区域的第一端部与所述至少一个接触焊盘接触，并且其中所述至少一个金属区域的第二端部与所述盖接触。

3.根据权利要求1所述的器件，其中所述至少一个金属区域的第一端部与所述至少一个接触焊盘接触，并且其中所述至少一个金属区域的第二端部与第一导热层接触，所述第一导热层自身与所述盖接触。

4.根据权利要求3所述的器件，其中所述第一导热层电绝缘。

5.根据权利要求1所述的器件，其中所述盖是金属的。

6.根据权利要求1所述的器件，其中所述互连衬底在与所述第一表面相对的第二表面上支撑连接球，所述至少一个金属区域被电连接到至少一个连接球。

7.根据权利要求6所述的器件，其中所述至少一个金属区域与所述至少一个连接球之间的所述连接是通过贯穿所述互连衬底的金属通孔来执行的。

8.根据权利要求1所述的器件，其中所述至少一个金属区域被连接到地。

9.根据权利要求1所述的器件，其中所述至少一个金属区域与所述电子芯片的多个接触焊盘接触。

10.根据权利要求9所述的器件，其中所述至少一个金属区域具有多个齿，并且其中所述多个齿中的第一齿被连接到所述电子芯片的所述多个接触焊盘中的角部接触焊盘，并且其中所述多个齿中的第二齿被连接到所述电子芯片的所述多个接触焊盘中与所述角部接触焊盘相邻的另一个接触焊盘。

11.根据权利要求10所述的器件，其中所述第一齿被连接到所述电子芯片的多个接触焊盘。

12.根据权利要求9所述的器件，其中所述至少一个金属区域具有三个齿，所述三个齿包括被耦合到所述电子芯片的两个接触焊盘的中心齿，并且所述三个齿还包括另外两个齿，所述另外两个齿中的每个齿被连接到所述电子芯片的一个接触焊盘。

13.根据权利要求12所述的器件，其中被连接到所述另外两个齿的所述接触焊盘与被连接到所述中心齿的所述两个接触焊盘相邻。

14.根据权利要求12所述的器件，其中被连接到所述中心齿的所述两个接触焊盘中的一个接触焊盘位于所述电子芯片的角部处。

15.根据权利要求1所述的器件，其中所述电子集成电路芯片的与所述接触焊盘相对的表面与第二导热层接触，所述第二导热层自身与所述盖接触。

16.根据权利要求1所述的器件，其中所述至少一个金属区域被形成在所述互连衬底的金属层中。

17.根据权利要求1所述的器件，其中所述至少一个金属区域由铜制成。

18.一种组件，包括：

根据权利要求1所述的电子器件；以及

印刷电路或外部器件；

其中所述电子器件被安装在所述印刷电路上或外部器件上。

19.一种电子器件，包括：

互连衬底，具有拥有四个角部的矩形前表面；

电子集成电路芯片，具有拥有多个接触焊盘的第一表面；

其中所述电子电路芯片被安装到所述互连衬底，其中所述电子集成电路芯片的第一表面面向所述互连衬底的所述矩形前表面；

金属区域，在所述互连衬底的所述矩形前表面上从所述多个接触焊盘中的一个焊盘延伸至所述互连衬底的所述矩形前表面的所述四个角部中的一个角部；以及

散热盖，具有与所述互连衬底的所述矩形前表面一致的矩形形状；

其中所述散热盖被安装到所述互连衬底的所述矩形前表面，其中所述散热盖在所述一个角部处被热耦合到所述金属区域。

20.根据权利要求19所述的器件，其中所述散热盖在所述一个角部处与所述金属区域接触。

21.根据权利要求19所述的器件，还包括电绝缘和导热层，所述电绝缘和导热层在所述一个角部处被定位在所述散热盖与所述金属区域之间。