DE102014100491A1 - Package-Struktur und Verfahren zu deren Herstellung - Google Patents

Package-Struktur und Verfahren zu deren Herstellung Download PDF

Info

Publication number
DE102014100491A1
DE102014100491A1 DE102014100491.4A DE102014100491A DE102014100491A1 DE 102014100491 A1 DE102014100491 A1 DE 102014100491A1 DE 102014100491 A DE102014100491 A DE 102014100491A DE 102014100491 A1 DE102014100491 A1 DE 102014100491A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
lid
trenches
device die
tim
package
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.)
Granted
Application number
DE102014100491.4A
Other languages
English (en)
Other versions
DE102014100491B4 (de
Inventor
Sheng-Hsiang Chiu
Yu-Chih Liu
Kuan-Lin HO
Hsin-Yu Pan
Chin-Liang Chen
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.)
Taiwan Semiconductor Manufacturing Co TSMC Ltd
Original Assignee
Taiwan Semiconductor Manufacturing Co TSMC Ltd
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 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co TSMC Ltd filed Critical Taiwan Semiconductor Manufacturing Co TSMC Ltd
Publication of DE102014100491A1 publication Critical patent/DE102014100491A1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE102014100491B4 publication Critical patent/DE102014100491B4/de
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
    • H01L23/42—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
    • 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
    • H01L21/4803—Insulating or insulated parts, e.g. mountings, containers, diamond heatsinks
    • 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
    • H01L21/50—Assembly of semiconductor devices using processes or apparatus not provided for in a single one of the subgroups H01L21/06 - H01L21/326, e.g. sealing of a cap to a base of a container
    • H01L21/56—Encapsulations, e.g. encapsulation layers, coatings
    • H01L21/563—Encapsulation of active face of flip-chip device, e.g. underfilling or underencapsulation of flip-chip, encapsulation preform on chip or mounting substrate
    • 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
    • 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
    • H01L23/053—Containers; Seals characterised by the shape of the container or parts, e.g. caps, walls the container being a hollow construction and having an insulating or insulated base as a mounting for the semiconductor body
    • H01L23/055—Containers; Seals characterised by the shape of the container or parts, e.g. caps, walls the container being a hollow construction and having an insulating or insulated base as a mounting for the semiconductor body the leads having a passage through 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
    • H01L23/34—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements
    • 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
    • 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
    • H01L23/3675—Cooling facilitated by shape of device characterised by the shape of the housing
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/562—Protection against mechanical damage
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L25/00—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof
    • H01L25/03—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes
    • H01L25/04—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices not having separate containers
    • H01L25/065—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices not having separate containers the devices being of a type provided for in group H01L27/00
    • H01L25/0655—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices not having separate containers the devices being of a type provided for in group H01L27/00 the devices being arranged next to each other
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L25/00—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof
    • H01L25/03—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes
    • H01L25/04—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices not having separate containers
    • H01L25/065—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices not having separate containers the devices being of a type provided for in group H01L27/00
    • H01L25/0657—Stacked arrangements of devices
    • 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
    • H01L2224/10—Bump connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/15—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process
    • H01L2224/16—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process of an individual bump connector
    • H01L2224/161—Disposition
    • H01L2224/16135—Disposition the bump connector connecting between different semiconductor or solid-state bodies, i.e. chip-to-chip
    • H01L2224/16145—Disposition the bump connector connecting between different semiconductor or solid-state bodies, i.e. chip-to-chip the bodies being stacked
    • 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
    • H01L2224/10—Bump connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/15—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process
    • H01L2224/16—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process of an individual bump connector
    • H01L2224/161—Disposition
    • H01L2224/16151—Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
    • H01L2224/16221—Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
    • H01L2224/16225—Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation
    • 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
    • H01L2224/31—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process
    • H01L2224/32—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process of an individual layer connector
    • H01L2224/321—Disposition
    • H01L2224/32151—Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
    • H01L2224/32221—Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
    • H01L2224/32225—Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation
    • 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
    • H01L2224/73201—Location after the connecting process on the same surface
    • H01L2224/73203—Bump and layer connectors
    • H01L2224/73204—Bump and layer connectors the bump connector being embedded into the layer connector
    • 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
    • H01L2224/73253—Bump and layer 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
    • H01L2224/8338—Bonding interfaces outside the semiconductor or solid-state body
    • H01L2224/83385—Shape, e.g. interlocking features
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2225/00—Details relating to assemblies covered by the group H01L25/00 but not provided for in its subgroups
    • H01L2225/03—All the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/648 and H10K99/00
    • H01L2225/04—All the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/648 and H10K99/00 the devices not having separate containers
    • H01L2225/065—All the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/648 and H10K99/00 the devices not having separate containers the devices being of a type provided for in group H01L27/00
    • H01L2225/06503—Stacked arrangements of devices
    • H01L2225/06513—Bump or bump-like direct electrical connections between devices, e.g. flip-chip connection, solder bumps
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2225/00—Details relating to assemblies covered by the group H01L25/00 but not provided for in its subgroups
    • H01L2225/03—All the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/648 and H10K99/00
    • H01L2225/04—All the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/648 and H10K99/00 the devices not having separate containers
    • H01L2225/065—All the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/648 and H10K99/00 the devices not having separate containers the devices being of a type provided for in group H01L27/00
    • H01L2225/06503—Stacked arrangements of devices
    • H01L2225/06517—Bump or bump-like direct electrical connections from device to substrate
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2225/00—Details relating to assemblies covered by the group H01L25/00 but not provided for in its subgroups
    • H01L2225/03—All the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/648 and H10K99/00
    • H01L2225/04—All the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/648 and H10K99/00 the devices not having separate containers
    • H01L2225/065—All the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/648 and H10K99/00 the devices not having separate containers the devices being of a type provided for in group H01L27/00
    • H01L2225/06503—Stacked arrangements of devices
    • H01L2225/06555—Geometry of the stack, e.g. form of the devices, geometry to facilitate stacking
    • H01L2225/06565—Geometry of the stack, e.g. form of the devices, geometry to facilitate stacking the devices having the same size and there being no auxiliary carrier between the devices
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2225/00—Details relating to assemblies covered by the group H01L25/00 but not provided for in its subgroups
    • H01L2225/03—All the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/648 and H10K99/00
    • H01L2225/04—All the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/648 and H10K99/00 the devices not having separate containers
    • H01L2225/065—All the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/648 and H10K99/00 the devices not having separate containers the devices being of a type provided for in group H01L27/00
    • H01L2225/06503—Stacked arrangements of devices
    • H01L2225/06589—Thermal management, e.g. cooling
    • 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
    • H01L23/3737—Organic materials with or without a thermoconductive filler
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/0001—Technical content checked by a classifier
    • H01L2924/0002—Not covered by any one of groups H01L24/00, H01L24/00 and H01L2224/00
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/15—Details of package parts other than the semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/151—Die mounting substrate
    • H01L2924/153—Connection portion
    • H01L2924/1531—Connection portion the connection portion being formed only on the surface of the substrate opposite to the die mounting surface
    • H01L2924/15311—Connection portion the connection portion being formed only on the surface of the substrate opposite to the die mounting surface being a ball array, e.g. BGA

Landscapes

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

Abstract

Ausführungsformen eines Deckels, der einen Vorrichtungs-Die bedeckt und die Wärmeabfuhr für ein Die-Package reduziert, werden beschrieben. Gräben werden auf der Unterseite eines Deckels gebildet, um den Flächeninhalt für die Wärmeabfuhr zu vergrößern. Verschiedene Ausführungsformen der Gräben auf dem Deckel werden beschrieben. Das Layout und das Design der Gräben kann optimiert werden, um die Wärmeabfuhranforderungen des oder der Vorrichtungs-Dies zu erfüllen. Durch das Verwenden des Deckels mit Gräben wird die Wärmeabfuhreffizienz verbessert und die Menge von Thermogrenzflächenmaterial (TIM) kann reduziert werden. Zusätzlich wird die Auswahl von Thermogrenzflächenmaterialien für den Deckel erweitert.

Description

  • HINTERGRUND
  • Halbleitervorrichtungen werden in einer Bandbreite von elektronischen Anwendungen, wie beispielsweise Personal Computers, Mobiltelefonen, Digitalkameras und anderer elektronischer Ausrüstung verwendet. Halbleitervorrichtungen werden typischerweise durch ein sequentielles Abscheiden von isolierenden oder dielektrischen Schichten, leitfähigen Schichten und halbleitenden Schichten aus Materialen über einem Halbleitersubstrat, und ein Strukturieren der verschiedenen Materialschichten unter Verwendung von Lithographie zum Bilden von Schaltungskomponenten und Elementen darauf hergestellt.
  • Die Halbleiterbranche fährt damit fort, die Integrationsdichte verschiedener elektronischer Komponenten durch eine fortgesetzte Reduktion der minimalen Merkmalsgröße zu verbessern, wodurch ermöglicht wird, dass eine größere Anzahl von Komponenten auf einer gegebenen Fläche integriert werden. Diese kleineren elektronischen Komponenten erfordern ebenfalls kleinere Gehäuse, in Fachkreisen Packages genannt, die in einigen Anwendungen eine geringere Fläche und/oder eine geringere Höhe als Packages in der Vergangenheit nutzen.
  • Im Ergebnis wurde damit begonnen, neue Gehäusetechnologien, in Fachkreisen Packaging-Technologien genannt, zu entwickeln. Durch das Übernehmen der neuen Packaging-Technologien können die Integrationsniveaus der Packages erhöht werden. Diese relativ neuartigen Typen von Packaging-Technologien für Halbleiter bereiten allerdings Probleme.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Für ein vollständigeres Verständnis der Ausführungsformen und ihrer Vorteile wird nun auf die folgende Beschreibung Bezug genommen, die in Zusammenhang mit den beigefügten Zeichnungen heranzuziehen ist, in welchen:
  • 1A eine Querschnittsansicht einer Package-Struktur gemäß einigen Ausführungsformen darstellt,
  • 1B eine Unteransicht eines Deckels der Package-Struktur der 1A gemäß einigen Ausführungsformen darstellt,
  • 2A eine Querschnittsansicht eines Deckels einer Package-Struktur gemäß einigen Ausführungsformen darstellt,
  • 2B eine Unteransicht des Deckels der 2A gemäß einigen Ausführungsformen darstellt,
  • 2C eine Querschnittsansicht eines Deckels 24', eines Vorrichtungs-Dies und eines Thermogrenzflächenmaterials (TIM) gemäß einigen Ausführungsformen zeigt,
  • 3A–3G Querschnittsansichten von Gräben eines Deckels gemäß verschiedenen Ausführungsformen zeigen,
  • 4A–4M Unteransichten von Gräben eines Deckels gemäß verschiedenen Ausführungsformen zeigen,
  • 5A–5D Querschnittsansichten von Package-Strukturen gemäß einigen Ausführungsformen darstellen und
  • 6A–6F Querschnittsansichten von Zwischenoperationen eines sequentiellen Prozesses zum Bilden einer Package-Struktur gemäß einigen Ausführungsformen sind.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • In der folgenden Beschreibung werden spezifische Details beschrieben werden, um ein tiefgehendes Verständnis von Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung zur Verfügung zu stellen. Allerdings wird ein Fachmann erkennen, dass Ausführungsformen der Offenbarung ohne diese spezifischen Details in der Praxis umgesetzt werden können. In einigen Fällen werden wohlbekannte Strukturen und Prozesse nicht im Detail beschrieben werden, um ein unnötiges Verschleiern von Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung zu vermeiden.
  • Eine Bezugnahme auf „eine Ausführungsform” in dieser Beschreibung bedeutet, dass ein bestimmtes Merkmal, eine bestimmte Struktur oder eine bestimmte Charakteristik, die in Verbindung mit der Ausführungsform beschrieben worden ist, in zumindest einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung enthalten ist. Daher bezieht sich das Auftreten des Ausdrucks „in einer Ausführungsform” an verschiedenen Stellen überall in dieser Beschreibung nicht notwendigerweise überall auf die gleiche Ausführungsform. Darüber hinaus können die bestimmten Merkmale, Strukturen oder Charakteristiken auf eine beliebige geeignete Art und Weise in einer oder in mehreren Ausführungsformen kombiniert sein. Es sollte anerkannt werden, dass die folgenden Figuren nicht maßstabsgerecht gezeichnet sind; vielmehr ist beabsichtigt, dass diese Figuren der Veranschaulichung dienen.
  • Es ist beabsichtigt, dass die Beschreibung der verschiedenen Ausführungsformen in Verbindung mit den beigefügten Figuren gelesen wird, die als Teil der gesamten geschriebenen Beschreibung anzusehen sind. In der Beschreibung sollten relative Ausdrücke wie beispielsweise „vor”, „nach”, „über”, „unter”, „oben”, „unten” sowie die Ableitungen davon (z. B. „horizontal”, „nach unten”, „nach oben”, etc.) derart interpretiert werden, dass sie sich auf die Orientierung beziehen, wie sie an der Stelle beschrieben wird oder in der gerade beschriebenen Zeichnung gezeigt ist. Diese relativen Ausdrücke dienen der Einfachheit der Beschreibung und erfordern nicht, dass das System in einer bestimmten Orientierung konstruiert oder betrieben wird. Begriffe, die sich auf Anbringungsarten, eine Kopplung u. ä. beziehen, wie beispielsweise „verbunden” und „zusammengeschaltet” beziehen sich auf eine Beziehung, bei der Komponenten aneinander entweder direkt oder indirekt durch dazwischenliegende Komponenten angebracht sind, soweit es nicht explizit anders beschrieben ist.
  • Package-Deckel, in Fachkreisen Package Lids genannt, und Kühlkörper werden in Anordnungen integrierter Schaltungen verwendet, um einen Mechanismus zur Wärmeabfuhr bereitzustellen. 1A stellt eine Querschnittsansicht einer Package-Struktur 100 gemäß einigen Ausführungsformen dar. Die Package-Struktur 100 enthält eine Package-Komponente 12, die gemäß einigen Ausführungsformen auf eine Oberseite einer Package-Komponente 10 gebondet ist. Die Package-Komponente 10 ist in einigen Ausführungsformen ein Halbleitersubstrat. Das Halbleitersubstrat bezieht sich auf eine beliebige Konstruktion, die Halbleitermaterialien umfasst, einschließlich, aber nicht eingeschränkt auf, Volumensilizium, einen Halbleiterwafer, ein Silizium-auf-Isolator-Substrat, in Fachkreisen Silicon-on-Insulator-(SOI)-Substrat genannt, oder ein Siliziumgermaniumsubstrat. Andere Halbleitermaterialien einschließlich Gruppe-III-, Gruppe-IV- und Gruppe-V-Elemente können ebenfalls verwendet werden. Die Package-Komponente 10 kann aktive und/oder passive Elemente enthalten. Die Package-Komponente 10 kann Durch-Substrat-Kontakte, in Fachkreisen Through Substrate Vias (TSVs) genannt, enthalten, und in einigen Ausführungsformen als Zwischenelement, in Fachkreisen Interposer genannt, fungieren.
  • In einigen Ausführungsformen ist die Package-Komponente 10 ein Package-Substrat und wird daher alternativ hiernach als Package-Substrat 10 bezeichnet. Das Package-Substrat kann aus Bismaleimid-Triazin-(BT)-Harz, FR-4 (einem Verbundmaterial, das aus gewebtem Glasfasergewebe mit einem Epoxidharzbindemittel, das flammbeständig ist, zusammengesetzt ist), Keramik, Glas, Plastik, Tape, einer Dünnschicht oder einem oder mehreren anderen Stützmaterialien, welche die leitfahigen Pads oder Anschlussflächen, die zum Aufnehmen leitfähiger Anschlüsse benötigt werden, tragen können, hergestellt sein. In einigen Ausführungsformen ist das Package-Substrat eine mehrlagige Schaltungskarte. In den nachfolgend beschriebenen beispielhaften Ausführungsformen wird die Package-Komponente 10 als Package-Substrat 10 bezeichnet.
  • Eine metallische Zwischenverbindung 14, in Fachkreisen Interconnect genannt, die Metallleitungen und Durchgangskontakte enthält, ist in der Package-Komponente 10 gebildet und verbindet metallische Höcker 16 auf einer Seite der Package-Komponente 10 elektrisch mit metallischen Höckern 18 auf der gegenüberliegenden Seite der Package-Komponente 10. Die metallischen Höcker 18 können auch Ball Grid Array(BGA)-Kugeln sein und können dazu verwendet werden, die Package-Komponente 10 beispielsweise an eine gedruckte Schaltungskarte (nicht gezeigt), in Fachkreisen Printed Circuit Board (PCB) genannt, zu bonden.
  • Die Package-Komponente 12 ist in einigen Ausführungsformen ein Vorrichtungs-Die, der darin gebildete aktive Vorrichtungen (nicht gezeigt) enthält. In den folgenden beschriebenen beispielhaften Ausführungsformen wird die Package-Komponente 12 auch als Vorrichtungs-Die 12 bezeichnet.
  • Wie in 1A gezeigt ist, ist der Vorrichtungs-Die 12 durch metallische Höcker 16 an das Package-Substrat 10 gebondet. In einigen Ausführungsformen ist ein Füllmaterial 17 aufgebracht, um den Raum zwischen dem Vorrichtungs-Die 12 und dem Package-Substrat 10 zu füllen. Das Füllmaterial 17 verleiht den metallischen Höckern Halt. Eine Spritzgussmasse 19 wird in einigen Ausführungsformen eingesetzt, um den Vorrichtungs-Die 12 zu umgeben.
  • 1A zeigt auch einen Deckel 24, der über dem Vorrichtungs-Die 12 platziert und daran gebondet ist. Der Deckel 24 kann eine flache Oberseite aufweisen. Der Deckel 24 kann durchgängig aus einem homogenen Material gebildet sein, was bedeutet, dass alle Teile des Deckels 24 aus dem gleichen Material gebildet sind. In einer Ausführungsform ist der Deckel 24 ein metallischer Deckel. Beispielsweise kann der Deckel 24 aus Kupfer (Cu) mit einer dünnen Schicht aus Nickel (Ni) hergestellt sein, obwohl andere Metalle oder Metalllegierungen, wie beispielsweise Aluminium oder Aluminiumlegierungen, ebenfalls verwendet werden können. Ein Thermogrenzflächenmaterial 28, in Fachkreisen Thermal Interface Material (TIM) genannt, wird dazu verwendet, den Deckel 24 und die Package-Komponente zusammenzufügen. Das TIM 28 weist eine hohe thermische Leitfähigkeit auf und haftet sowohl an der Package-Komponente 12 als auch an dem Deckel 24. In einigen Ausführungsformen ist das TIM 28 aus Silikonen hergestellt, die Polymere sind, die Silizium, Kohlenstoff, Wasserstoff, Sauerstoff und manchmal andere Elemente enthalten. Alternativ kann das TIM 28 auch aus anderen Materialien, wie beispielsweise Aluminiumoxid (Al2O3) oder Zinkoxid (ZnO2) gemischt mit Silikon ([R2SiO]n) und/oder anderen anwendbaren Materialien hergestellt sein. In einigen Ausführungsformen ist die Dicke T des TIM 28 in einem Bereich von etwa 10 μm bis etwa 300 μm. Demgemäß kann die in dem Vorrichtungs-Die 12 erzeugte Wärme an den metallischen Deckel 24 abgeführt werden und kann dann an die äußere Umgebung abgeführt werden. Gewisse Typen von Vorrichtungs-Dies 12 erzeugen während des Betriebs eine große Menge an Wärme. Beispielsweise neigen Vorrichtungs-Dies, die eine Zentralverarbeitungseinheit, in Fachkreisen Central Processing Unit (CPU) genannt, eine graphische Verarbeitungseinheit, in Fachkreisen Graphical Processing Unit (GPU) genannt, und/oder feldprogrammierbare Gateanordnungen, in Fachkreisen Field Programmable Gate Arrays (FPGA) genannt, enthalten, dazu, eine große Menge an Wärme zu erzeugen. In einigen Ausführungsformen ist der Vorrichtungs-Die 12 ein oberster Die einer dreidimensionalen integrierten Schaltung, in Fachkreisen Three-Dimensional Integrated Circuit (3DIC) genannt.
  • Es können andere Vorrichtungen an das Package-Substrat 10 gebondet sein. Beispielsweise können auch zusätzliche Vorrichtungen, wie beispielsweise passive Vorrichtungen, einschließlich einem oder mehreren Kondensatoren, Symmetrierglieder, Vorrichtungs-Dies und ähnliches an das Package-Substrat 10 gebondet sein.
  • Optional ist in einigen Ausführungsformen ein Kühlkörper 40 (durch eine gepunktete Linie dargestellt) an den metallischen Deckel 24 durch ein TIM 42 gebondet. Der Kühlkörper 40 ist aus einem leitfähigen Material hergestellt und weist einen großen Oberflächeninhalt zum Unterstützen der Wärmeabfuhr auf. Alternativ ist eine Ventilationsvorrichtung, wie beispielsweise ein Ventilator (nicht gezeigt) an den metallischen Deckel 24 anstelle des Kühlkörpers 40 gebondet. Ähnlich wie der Kühlkörper 40 unterstützt die Ventilationsvorrichtung ebenfalls bei der Abfuhr von durch den Vorrichtungs-Die 12 erzeugter Wärme.
  • 1B zeigt eine Unteransicht des Deckels 24 gemäß einigen Ausführungsformen. 1B zeigt, dass der Deckel 24 eine feste Unterseite aufweist. Die Umgrenzung 13 des Vorrichtungs-Dies 12 ist durch eine gepunktete Linie dargestellt, um zu zeigen, dass der Oberflächeninhalt des Vorrichtungs-Dies 12 kleiner als die benachbarte Fläche des Deckels 24 ist. Sowohl der Deckel 24 als auch der Vorrichtungs-Die 12 weisen in der 1B quadratische Querschnittsansichten auf. Allerdings können sie rechteckige Querschnittsansichten aufweisen. In einigen Ausführungsformen ist die Breite W des Deckels 24 in einem Bereich von etwa 5 mm bis etwa 60 mm. In einigen Ausführungsformen ist die Breite WD des Vorrichtungs-Dies 12 in einem Bereich von etwa 2 mm bis etwa 40 mm.
  • Für fortgeschrittene Vorrichtungen nimmt die Anzahl von Vorrichtungen auf einer gegebenen Fläche weiterhin zu. Im Ergebnis wird mehr Wärme auf einer gegebenen Fläche erzeugt, die abgeführt werden muss. Daher sind Mechanismen zum Erhöhen der Wärmeabfuhreffizienz wünschenswert und für aktuelle und zukünftige Halbleiterfertigungstechnologien von Vorteil.
  • 2A zeigt eine Querschnittsansicht eines Deckels 24' gemäß einigen Ausführungsformen. 2A zeigt, dass der Deckel 24' eine Anzahl von Gräben 25 aufweist. Die Gräben 25 sind rechteckig und sind gebildet, um einen Kontaktflächeninhalt zwischen dem TIM 28 und dem Deckel 24' zu erhöhen, wodurch die Wärmeabfuhreffizienz erhöht wird. Der Deckel 24' weist eine Dicke D in einem Bereich von etwa 0,1 mm bis etwa 5 mm auf. Jeder der Gräben 25 weist gemäß einigen Ausführungsformen eine Breite W1 in einem Bereich von etwa 0,1 mm bis etwa 40 mm und eine Tiefe D1 in einem Bereich von etwa 0,05 mm bis etwa 2,5 mm auf. In einigen Ausführungsformen ist ein Verhältnis von D1 zu D gleich etwa 0,5 oder kleiner als etwa 0,5.
  • 2B zeigt eine Unteransicht des Deckels 24' gemäß einigen Ausführungsformen. 2B zeigt die Gräben 25 der 2A, die fast die gesamte Breite des Vorrichtungs-Dies 12 überspannen. Die Gräben 25 passen in die Umgrenzung 13 des Vorrichtungs-Dies. Jeder der Gräben 25 weist gemäß einigen Ausführungsformen eine Länge L1 in einem Bereich von etwa 2 mm bis etwa 40 mm auf.
  • 2C zeigt eine Querschnittsansicht des Deckels 24', der gemäß einigen Ausführungsformen an dem Vorrichtungs-Die 12 mittels des TIM 28' haftet. Das TIM 28' füllt die Gräben 25 des Deckels 24'. Die Dicke T' des TIM 28' einschließlich des Grabenabschnitts ist höher als die Dicke Ts, welche den Grabenabschnitt nicht enthält. In einigen Ausführungsformen ist T' gleich dem T der 1A. Allerdings kann T' von T verschieden sein. Ts ist kleiner als T. Um einen direkten Kontakt zwischen dem Deckel 24' und dem Vorrichtungs-Die 12 zu vermeiden, weist Ts einen minimalen Wert auf. In einigen Ausführungsformen ist Ts in einem Bereich von etwa 10 μm bis etwa 300 μm.
  • Wie oben angemerkt worden ist, werden die Gräben 25 gebildet, um einen Kontaktflächeninhalt zwischen dem TIM 28' und dem Deckel 24' zu vergrößern und die Wärmeabfuhreffizienz zu erhöhen. Der absolute Wärmewiderstand Rth misst den Wärmewiderstand einer Komponente, wie beispielsweise des TIM 28'. Der absolute Wärmewiderstand Rth ist eine Funktion der Dicke (Th), des Wärmeleitungsflächeninhalts (A) und der Wärmeleitfähigkeit (K) der Komponente, wie beispielsweise des TIM 28'. Gleichung (1) stellt die Beziehung dieser Faktoren zu Rth dar. Rth = Th/(AK) (1)
  • Der Rth-Wert kann für das TIM 28' ausgerechnet werden. Durch das Bilden von Gräben 25 in dem Deckel 24' wird der Wärmeleitungsflächeninhalt (A), oder die Kontaktfläche zwischen dem TIM 28' und dem Deckel 24', des TIM 28' stark erhöht. Im Ergebnis wird der Rth des TIM 28' reduziert. Zusätzlich trägt auch die reduzierte Dicke Ts (Ts < T) zwischen der Unterseite des Deckels 24' und der Kontaktfläche des Vorrichtungs-Dies 12 ebenfalls zu der Reduktion von Rth bei. Wenn der absolute Wärmewiderstand Rth des TIM 28' reduziert wird, nimmt die Wärmeleitungseffizienz (oder die Wärmeabfuhreffizienz) des TIM 28' zu. Die Wärmeleitungseffizienz (oder Wärmeabfuhreffizienz) des TIM 28' ist gleich der Wärmeleitungseffizienz des Deckels 24', da die Wärme von dem Vorrichtungs-Die 12 an den Deckel 24' über das TIM 28' übertragen wird. Daher kann das Bilden von Gräben in dem Deckel 24' die Wärmeabfuhreffizienz verbessern.
  • Eine Berechnung des Kontaktflächeninhalts des TIM 28' zeigt eine Zunahme des Rth um 11,1% im Vergleich zu dem TIM 28 der 1A an, wenn jeder der Gräben 25 des Deckels 24' gemäß einigen Ausführungsformen eine Breite W1 von 1 mm und eine Tiefe D1 von 100 um aufweist. Der Kontaktflächeninhalt für das TIM 28 (ohne Gräben) ist 400 mm2, wobei die Breite des quadratischen Vorrichtungs-Dies 12 20 mm ist. Die Gräben 25 überspannen die gesamte Breite des Vorrichtungs-Dies 12. Der Kontaktflächeninhalt des Deckels 24' direkt über dem Vorrichtungs-Die 12 (ebenfalls die Kontaktfläche für das TIM 28') ist 442 mm2. Die Zunahme des Kontaktflächeninhalts, welcher der Flächeninhalt A in Gleichung (1) ist, trägt zur Reduktion des Rth des TIM 28' bei.
  • Wenn die Dicke T' des TIM 28' einschließlich des Grabenabschnitts gleich dem T des TIM 28 der 1A ist, würde die verwendete Menge von TIM aufgrund der Gräben 25 reduziert werden. Wenn beispielsweise T (oder TIM 28) 150 μm ist und der Flächeninhalt des Vorrichtungs-Dies 12 400 mm2 ist, ist das Volumen des TIM 28 60 mm3. Im Gegensatz hierzu ist das Volumen des TIM 28' 40 mm3, wenn jeder der Gräben 25 des Deckels 24' eine Breite W1 von 1 mm und eine Tiefe D1 von 100 μm aufweist, und wenn T' gleich T ist (150 μm). Qualitativ hochwertiges TIM mit einer guten Leitfähigkeit ist teuer. Das Vorsehen von Gräben in dem Deckel 24' reduziert die verwendete Menge von TIM 28' und spart Kosten ein.
  • Eine Wärmeabfuhrsimulation des TIM 28' (T' = 150 μm) mit einem Vorrichtungs-Die 12 und einem Deckel 24' mit Gräben 25, wie oben beschrieben worden ist (W1 = 1 mm und D1 = 100 μm) zeigt, dass Rth ungefähr 0,056 K/W ist. Im Gegensatz hierzu ist der Rth für das entsprechende TIM 28 (T = 150 mm und ohne Gräben) ungefähr 0,094 K/W. Das TIM-Material, das bei dieser Simulation verwendet worden ist, weist eine Wärmeleitfähigkeit (K) von 4 W/mK auf. Die Rth-Werte zeigen eine drastische Verringerung von etwa 40% durch das Verwenden des Deckels 24' mit Gräben 25. Der reduzierte absolute Wärmewiderstand Rth erhöht die Wärmeabfuhreffizienz. Der Preis von TIM korreliert mit der Qualität und der Wärmeleitfähigkeit des Materials. TIMs mit höherer Qualität und besserer Wärmeleitfähigkeit kosten für gewöhnlich mehr. Durch das Verwenden eines Deckels mit einem vergrößerten Kontaktflächeninhalt, wie beispielsweise des Deckels 24', kann ein TIM mit geringerer Wärmeleitfähigkeit verwendet werden, um Kosten einzusparen und dennoch die Zielwärmeabfuhranforderung zu erfüllen. Im Ergebnis wird die Auswahl von Thermogrenzflächenmaterialien für einen Deckel mit Gräben erweitert.
  • 2A zeigt eine Ausführungsform einer Querschnittsansicht des Deckels 24' mit Gräben 25. Allerdings müssen die Gräben 25 des Deckels 24' nicht rechteckig sein und können andere Formen aufweisen. Die 3A–3G zeigen Querschnittsansichten von Gräben 25 des Deckels 24' gemäß einigen Ausführungsformen. Jeder Graben 25 auf dem Deckel 24' in 3A weist in einer Querschnittsansicht eine dreieckige Form auf. Die Gräben 25 auf dem Deckel 24' in der 3B sind halbkreisförmig geformt. Die Gräben 25 auf dem Deckel 24' in der 3C sind als Teilovale (oder offene Ovale) geformt. Die Gräben 25 auf dem Deckel 24' in der 3D sind als Teilhexagone (oder offene Hexagone) geformt. Die Gräben 25 auf dem Deckel 24' in der 3E weisen größere Breiten in der Nähe der Öffnungen als an den Böden und mit linearen Oberflächenprofilen auf. Die Gräben 25 auf dem Deckel 24' in der 3F sind als Teilrauten (oder offene Rauten) geformt. Die Gräben 25 auf dem Deckel 24' in der 3G sind als Teilsterne (oder offene Sterne) geformt. Die Gräben 25 können unterschiedliche Querschnittsansichten aufweisen, um den Kontaktflächeninhalt zu vergrößern. Allerdings müssen die Gräben 25 so geformt sein, dass sie leicht mit TIM 28' gefüllt werden können. Der Fachmann wird eine bestimmte Form oder bestimmte Formen auswählen, abhängig von der Anwendung und den Design-Anforderungen. Während all diese Gräben für eine gegebene Ausführungsform als gleich gezeigt sind, sind Ausführungsformen angedacht, in welchen unterschiedlich geformte Gräben in unterschiedlichen Zonen des gleichen Deckels 24' eingesetzt werden können.
  • 2B zeigt eine Ausführungsform einer Unteransicht des Deckels 24' mit Gräben 25. Die Gräben 25 in der 2B sind als lange und parallele Balken geformt. Allerdings können die Gräben 25 in unterschiedlichen Konfigurationen geformt und angeordnet sein. Die 4A–4M zeigen Unteransichten von Gräben 25 des Deckels 24' gemäß einigen Ausführungsformen. Die Gräben 25 auf dem Deckel 24' in der 4A sind immer noch als lange und parallele Balken wie in 2B geformt. Allerdings sind die Gräben 25 derart orientiert, dass sie diagonal über den Vorrichtungs-Die 12 verlaufen, dessen Umgrenzung 13 durch eine gepunktete Linie markiert ist. Die Gräben 25 in der 4B sind überschneidende Balken und es gibt Inseln 15 aus dem Material des Deckels 24' an den Schnittpunkten der Gräben 25. Alternativ können die Gräben 25 in einer Unteransicht sich wiederholende Rechtecke sein, wie in der 4C dargestellt ist. Die Rechteecke in der 4C sind in Reihen und Spalten ausgerichtet. Die Rechtecke können jedoch auf andere Weise angeordnet sein. Die Gräben 25 können in einer Unteransicht sich wiederholende Kreise sein, wie in der 4D gezeigt ist. Die Kreise in der 4D sind in Reihen und Spalten ausgerichtet. Allerdings können die Kreise anders angeordnet sein. Die Gräben 25 können in Unteransichten sich wiederholende Dreiecke, Rauten oder Sterne sein, wie in den 4E, 4F bzw. 4G gezeigt ist. Unterschiedliche Designs ermöglichen unterschiedliche Kontaktflächeninhalte. Das Design sollte basierend auf den Anforderungen ausgewählt werden.
  • Zusätzlich können die Gräben 25 konzentrisch sein, wie in den 4H und 4I gezeigt ist. Die 4H zeigt, dass jeder der Gräben 25 in einer Unteransicht in einer rechteckigen Form geformt ist. 4I zeigt, dass jeder der Gräben 25 in einer Unteransicht in einer Kreisform geformt ist. Die Gräben sind so nahe an der Umgrenzung 13 des Vorrichtungs-Dies 12 wie möglich gebildet, um den Kontaktflächeninhalt zu maximieren. Die Gräben 25 können auch Muster aufweisen, wie in den 4J und 4K gezeigt ist. Sie können ausgelegt sein, um die Anforderungen an die Wärmeabfuhr des Vorrichtungs-Dies 12 zu erfüllen. Beispielsweise kann das Design der Gräben 25 in den 4J und 4K den Schaltungsmustern oder den Wärmeerzeugungsmustern des Vorrichtungs-Dies 12 in verschiedenen Ausführungsformen entsprechen oder damit korrelieren.
  • Die 4L und 4M zeigen zwei zusätzliche Muster aus Gräben 25. Die 4L zeigt, dass einige balkenförmige Gräben 25 nicht durchlaufend sind und eine oder mehrere Schichten des Materials des Deckels 24 zwischen den Gräben 25 aufweisen können. Die 4M zeigt, dass unterschiedliche Muster aus Gräben 25 miteinander vermischt werden können. In der 4M sind lange Balkengräben 25 mit Gräben mit einer rechteckigen Unteransicht vermischt. In einigen Ausführungsformen können unterschiedliche Gräben und Designs vermischt werden, um die Wärmewiderstandscharakteristiken des TIM 28' und des Deckels 24' an den Chip 12 anzupassen, d. h. durch ein Anpassen des Graben-Designs und -Musters an Hot-Spot-Bereiche auf dem Chip 12.
  • Wie oben beschrieben worden ist, vergrößern die Gräben 25 die Kontaktfläche zwischen dem Deckel 24' und dem TIM 28'. Unterschiedliche Designs und Muster von Gräben 25 erhöhen den Kontaktflächeninhalt in einem unterschiedlichen Maß. In einigen Ausführungsformen ist die Zunahme des Kontaktflächeninhalts zwischen dem Deckel 24' direkt über dem Vorrichtungs-Die 12 (oder zwischen dem Deckel 24' und dem TIM 28') gegenüber einer flachen Fläche in einem Bereich von etwa 2% bis etwa 100%.
  • Die Package-Struktur 100 der 1A zeigt den Deckel 24 gemäß einigen Ausführungsformen als ein rechteckiges Stück, das über dem Vorrichtungs-Die 12 platziert ist. Allerdings gibt es unterschiedliche Ausführungsformen von Strukturen für den Deckel 24 und die Package-Struktur 100. 5A zeigt einen Deckel 24 A über einem Vorrichtungs-Die 12, der an das Package-Substrat 10 mittels metallischen Höckern 16 gebondet ist, um eine Package-Struktur 100 A zu bilden. Füllmaterial 17 füllt optional den Raum zwischen dem Vorrichtungs-Die 12 und dem Package-Substrat 10, um die metallischen Höcker 16 zu schützen und zu stützen.
  • Der Deckel 24 A haftet an dem Vorrichtungs-Die 12 mittels des TIM 28 A und haftet auch an den Kantenflächen des Package-Substrats mittels einer Haftschicht 23. Der Vorrichtungs-Die 12 ist durch den Deckel 24 A bedeckt und ist innerhalb des Raums zwischen dem Deckel 24 A und dem Package-Substrat 10 enthalten. Der Deckel 24 A weist einen flachen Abschnitt 20 direkt über dem Vorrichtungs-Die 12 auf. Der flache Abschnitt 20 des Deckels 24 A ist ähnlich zu dem Deckel 24' der 2A und 2B. Die verschiedenen Deckel-Designs mit Gräben 25, die oben beschrieben worden sind, des Deckels 24' können ebenso für den flachen Abschnitt 20 des Deckels 24 A verwendet werden.
  • Die 5B zeigt einen Deckel 24 B über dem Vorrichtungs-Die 12, der an das Package-Substrat 10 mittels metallischer Höcker 16 gebondet ist, um eine Package-Struktur 100 B gemäß einigen Ausführungsformen zu bilden. Ein Füllmaterial 17 füllt den Raum zwischen dem Vorrichtungs-Die 12 und dem Package-Substrat 10, um die metallischen Höcker 16 zu schützen und zu stützen. Der Deckel 24 B haftet an dem Vorrichtungs-Die 12 mittels des TIM 28 B und haftet ebenso an einem Versteifungsring 22, der an den Kanten zwischen dem Deckel 24 B und dem Package-Substrat 10 platziert ist, mittels einer Haftschicht 21, um die Package-Struktur 100 B zu bilden. Der Versteifungsring 22 stützt den Deckel 24 B und unterstützt dabei, den Raum zwischen dem Deckel 24 B und dem Package-Substrat 10 zum Unterbringen der Vorrichtung 12 zu bilden. Der Versteifungsring 22 haftet an der Oberfläche des Package-Substrats 10 mittels einer Haftschicht 23. Die Haftschichten 21 und 23 sind in einigen Ausführungsformen aus Silikon hergestellt. Der Versteifungsring 22 ist in einigen Ausführungsformen aus Kupfer mit einer Nickelbeschichtung oder aus einer oder mehreren Aluminiumlegierungen hergestellt. Der Deckel 24 B weist einen flachen Abschnitt 20 direkt über dem Vorrichtungs-Die 12 auf. Der flache Abschnitt 20 des Deckels 24 B ist ähnlich zu dem Deckel 24' der 2A und 2B. Die verschiedenen Deckeldesigns mit Gräben 25, die oben beschrieben worden sind, des Deckels 24' können ebenso für den flachen Abschnitt 20 des Deckels 24 B verwendet werden.
  • Die 5C zeigt einen Deckel 24 C über einem Vorrichtungs-Die-Stapel 30, der mittels metallischer Höcker 16 an das Package-Substrat 10 gebondet ist, um eine Package-Struktur 100 C gemäß einigen Ausführungsformen zu bilden. Der Vorrichtungs-Die-Stapel 30 enthält Vorrichtungs-Dies 12 A, 12 B und 12 C, die aufeinander gestapelt sind und aneinander gebondet sind, wie in der 5C gezeigt ist. Die Vorrichtungs-Dies 12 A, 12 B und 12 C können ähnlich oder gleich sein. Optional füllt ein Füllmaterial 17 den Raum zwischen dem Vorrichtungs-Die 12 A und dem Package-Substrat 10, um die metallischen Höcker 16 zu schützen und zu stützen. Ein oder mehrere Füllmaterialen (nicht gezeigt), die dem Füllmaterial 17 ähnlich sind, können den Raum zwischen den Dies 12 A und 12 B und zwischen den Dies 12 B und 12 C füllen. Der Deckel 24 C haftet an dem obersten Vorrichtungs-Die 12 C mittels des TIM 28 C und haftet ebenso an einem Versteifungsring 22', der an den Kanten zwischen dem Deckel 24 C und dem Package-Substrat 10 platziert ist, mittels einer Haftschicht 21. Der Versteifungsring 22' stützt den Deckel 24 C und unterstützt dabei, den Raum zwischen dem Deckel 24 C und dem Package-Substrat 10 zum Unterbringen des Vorrichtungs-Stapels 30 zu bilden. Der Versteifungsring 22' haftet an der Oberfläche des Package-Substrats 10 mittels einer Haftschicht 23. Die Haftschichten 21 und 23 sind in einigen Ausführungsformen aus Silikon hergestellt. Der Versteifungsring 22 ist in einigen Ausführungsformen aus Kupfer mit einer Nickelbeschichtung oder aus einer oder mehreren Aluminiumlegierungen hergestellt. Der Deckel 24 C weist einen flachen Abschnitt 20 direkt über dem obersten Vorrichtungs-Die 12 C des Vorrichtungs-Die-Stapels 30 auf. Der flache Abschnitt 20 des Deckels 24 C ist ähnlich dem Deckel 24' der 2A und 2B. Die verschiedenen Deckeldesigns mit Gräben 25, die oben beschrieben worden sind, des Deckels 24' können ebenso für den flachen Abschnitt 20 des Deckels 24 C verwendet werden.
  • Die 5D zeigt einen Deckel 24 D über Vorrichtungs-Dies 12 I, 12 II und 12 III, die mittels metallischer Höcker 16 an das Package-Substrat 10 gebondet sind, um eine Package-Struktur 100 D gemäß einigen Ausführungsformen zu bilden. Die Vorrichtungs-Dies 12 I, 12 II und 12 III sind Seite an Seite platziert, wie in der 5C gezeigt ist. Die Vorrichtungs-Dies 12 I, 12 II und 12 III können ähnlich oder unterschiedlich sein. Optional füllt ein Füllmaterial 17 den Raum zwischen den Vorrichtungs-Dies 12 I, 12 II und 12 III und dem Package-Substrat 10, um die metallischen Höcker 16 zu schützen und zu stützen. Der Deckel 24 C haftet an den Vorrichtungs-Dies 12 I, 12 II und 12 III mittels des TIM 28 D und haftet ebenso an einem Versteifungsring 22'', der an den Kanten zwischen dem Deckel 24 D und dem Package-Substrat 10 platziert ist, mittels einer Haftschicht 21. Der Versteifungsring 22'' stützt den Deckel 24 D und unterstützt dabei, den Raum zwischen dem Deckel 24 C und dem Package-Substrat 10 zum Unterbringen der Vorrichtungs-Dies 12 I, 12 II und 12 III zu bilden. Der Versteifungsring 22'' haftet an der Oberfläche des Package-Substrats 10 mittels einer Haftschicht 23. Die Haftschichten 21 und 23 sind in einigen Ausführungsformen aus Silikon hergestellt. Der Versteifungsring 22 ist in einigen Ausführungsformen aus Kupfer mit einer Nickelbeschichtung oder aus einer oder mehreren Aluminiumlegierungen hergestellt. Der Deckel 24 D weist flache Abschnitte 20 I, 20 II und 20 III direkt über der Vorrichtung 12 I, 12 II bzw. 12 III auf. Jeder der flachen Abschnitte 20 I, 20 II und 20 III des Deckels 24 D ist ähnlich dem Deckel 24' der 2A und 2B. Die verschiedenen Deckeldesigns mit Gräben 25, die oben beschrieben worden sind, des Deckels 24' können für die flachen Abschnitte 20 I, 20 II und 20 III des Deckels 24 D verwendet werden.
  • Die 6A–6F sind Querschnittsansichten von Zwischenoperationen eines sequentiellen Prozesses zum Bilden der Package-Struktur 100 gemäß einigen Ausführungsformen. Der Vorrichtungs-Die 12, oder in einigen Ausführungsformen der Die-Stapel 30, und das Package-Substrat 10 werden zunächst separat gebildet. Der Vorrichtungs-Die 12 wird an das Package-Substrat 10 mittels metallischer Höcker 16 gebondet, wie in der 6A gezeigt ist. Ein Reflow-Prozess ist in den Bond-Prozess mit einbezogen. Danach wird ein Füllmaterial 17 eingesetzt, um den Raum zwischen dem Vorrichtungs-Die 12 und dem Package-Substrat 10 zu füllen, wie in der 6B gezeigt ist. Das Füllmaterial 17 wird einem Ausheilprozess unterzogen, nachdem es aufgebracht worden ist. Anschließend wird ein TIM 28 B auf die freigelegte Oberfläche, oder die Rückseite, des Vorrichtungs-Dies 12 aufgebracht, und ein Versteifungsring 22 wird an dem Package-Substrat 10 durch eine Haftschicht 23 befestigt, wie in der 6C gezeigt ist. Der Deckel 24 B wird dann über dem Versteifungsring 22 platziert und daran durch eine Haftschicht 21 befestigt, wie in der 6D gezeigt ist. Der Deckel 24 B kommt in Kontakt mit dem TIM 28 B. Das Package-Substrat 10 mit den in der 6D beschriebenen Elementen wird dann einem Ausheilprozess 600, in Fachkreisen Curing Process genannt, unterzogen, wie in der 6E gezeigt ist. Der Ausheilprozess ermöglicht und verbessert die Haftung des TIM 28 B mit dem Deckel 24 B und dem Vorrichtungs-Die 12. Der Ausheilprozess ermöglicht und verbessert ebenso die Haftung der Haftschicht 21 zwischen dem Deckel 24 B und dem Versteifungsring 22 und der Haftschicht 23 zwischen dem Versteifungsring 22 und dem Package-Substrat 10. In einigen Ausführungsformen wird der Ausheilprozess bei einer Temperatur in einem Bereich von etwa 100°C bis etwa 200°C ausgeführt. In einigen Ausführungsformen wird der Ausheilprozess für eine Dauer in einem Bereich von etwa 0,5 Stunden bis etwa 3 Stunden ausgeführt.
  • Nach dem Ausheilprozess der 6E werden Höcker 18 auf der Seite des Package-Substrats gegenüber dem Vorrichtungs-Die 12 gebildet, wie in der 6F gezeigt ist. Die 6F zeigt eine Package-Struktur 100'' gemäß einigen Ausführungsformen.
  • Ausführungsformen eines Deckels, der einen Vorrichtungs-Die bedeckt und oben beschrieben worden ist, verbessern die Wärmeabfuhr für ein Die-Package. Gräben sind auf der Unterseite eines Deckels gebildet, um den Flächeninhalt zur Wärmeabfuhr zu vergrößern. Verschiedene Ausführungsformen der Gräben auf dem Deckel werden beschrieben. Das Layout und das Design der Gräben kann optimiert werden, um die Wärmeabfuhrerfordernisse des Vorrichtungs-Dies oder der Vorrichtungs-Dies zu erfüllen. Durch das Verwenden des Deckels mit Gräben wird die Wärmeabfuhreffizienz verbessert und die Menge des Thermogrenzflächenmaterials (TIM) kann reduziert werden. Zusätzlich kann die Auswahl des Thermogrenzflächenmaterials für den Deckel erweitert werden.
  • In einigen Ausführungsformen wird eine Package-Struktur zur Verfügung gestellt. Die Package-Struktur enthält einen Vorrichtungs-Die, der an ein Package-Substrat gebondet ist, und einen Deckel, der über dem Vorrichtungs-Die angeordnet ist. Gräben sind auf einer Oberfläche des Deckels, die dem Vorrichtungs-Die zugewandt ist, gebildet. Die Package-Struktur enthält auch ein Thermogrenzflächenmaterial (TIM), das einen Raum zwischen dem Vorrichtungs-Die und dem Deckel füllt, und das TIM füllt die Gräben, die auf der Oberfläche des Deckels gebildet sind.
  • In einigen anderen Ausführungsformen wird eine Package-Struktur zur Verfügung gestellt. Die Package-Struktur enthält einen Vorrichtungs-Die, der an ein Package-Substrat gebondet ist, und einen Deckel, der über dem Vorrichtungs-Die angeordnet ist. Gräben sind auf einer Oberfläche des Deckels, die dem Vorrichtungs-Die zugewandt ist, gebildet. Die Package-Struktur enthält auch ein Thermogrenzflächenmaterial (TIM), das einen Raum zwischen dem Vorrichtungs-Die und dem Deckel füllt, und das TIM füllt die Gräben, die auf der Oberfläche des Deckels gebildet sind. Die Package-Struktur enthält ferner einen Versteifungsring, der über den Kanten des Package-Substrats angeordnet und daran befestigt ist, und die Kanten des Deckels haften an dem Versteifungsring.
  • In weiteren Ausführungsformen wird ein Verfahren zum Bilden einer Package-Struktur zur Verfügung gestellt. Das Verfahren enthält ein Bonden eines Vorrichtungs-Dies an ein Package-Substrat und ein Auftragen eines Füllmaterials zwischen den Vorrichtungs-Die und die Package-Struktur. Das Verfahren enthält auch ein Auftragen eines Thermogrenzflächenmaterials (TIM) auf eine Oberfläche des Vorrichtungs-Dies gegenüber dem Füllmaterial. Das Verfahren enthält ferner ein Platzieren eines Deckels über dem Vorrichtungs-Die, und eine Oberflächenzone des Deckels kommt mit dem TIM in Kontakt. Die Oberflächenzone des Deckels weist Gräben auf.
  • Obwohl die Ausführungsformen und ihre Vorteile im Detail beschrieben worden sind, sollte verstanden werden, dass verschiedene Änderungen, Ersetzungen und Veränderungen hieran durchgeführt werden können, ohne von dem Umfang der Ausführungsformen, wie er durch die beigefügten Ansprüche definiert ist, abzuweichen. Darüber hinaus ist nicht beabsichtigt, das der Umfang der vorliegenden Anmeldung auf die speziellen Ausführungsformen des Prozesses, der Maschine, der Herstellungsweise, der Zusammensetzung von Materie, Mitteln, Verfahren und Schritten, wie in der Beschreibung dargelegt, eingeschränkt ist. Der Fachmann wird aus der Offenbarung auf einfache Weise Prozesse, Maschinen, Herstellungsverfahren, Zusammensetzung von Materie, Mitteln, Verfahren oder Schritte erkennen, die derzeit existieren oder zu einem späteren Zeitpunkt entwickelt werden, welche im Wesentlichen die gleiche Funktion erfüllen oder im Wesentlichen das gleiche Ergebnis liefern wie die entsprechenden hier beschriebenen Ausführungsformen und die gemäß der Offenbarung verwendet werden können. Demgemäß ist beabsichtigt, dass die beigefügten Ansprüche innerhalb ihres Umfanges derartige Prozesse, Maschinen, Herstellungsverfahren, Zusammensetzungen von Materie, Mitteln, Verfahren oder Schritten beinhalten. Zusätzlich stellt jeder Anspruch eine separate Ausführungsform dar, und die Kombination verschiedener Ansprüche und Ausführungsformen liegt innerhalb des Umfangs der Offenbarung.

Claims (20)

  1. Package-Struktur, die Folgendes umfasst: einen Vorrichtungs-Die, der an ein Package-Substrat gebondet ist, einen Deckel, der über dem Vorrichtungs-Die angeordnet ist, wobei Gräben auf einer Oberfläche des Deckels, welche dem Vorrichtungs-Die zugewandt ist, gebildet sind, und ein Thermogrenzflächenmaterial (TIM), das einen Raum zwischen dem Vorrichtungs-Die und denn Deckel füllt, wobei das TIM die Gräben, die auf der Oberfläche des Deckels gebildet sind, füllt.
  2. Package-Struktur nach Anspruch 1, bei der zumindest einer der Gräben eine Tiefe aufweist, die gleich etwa der Hälfte einer Dicke des Deckels oder geringer als etwa die Hälfte der Dicke des Deckels ist.
  3. Package-Struktur nach Anspruch 1 oder 2, bei der zumindest einer der Gräben des Deckels eine Querschnittsansicht von rechteckiger Form, dreieckiger Form, halbkreisförmiger Form, hexagonaler Form, Rautenform oder Sternenform aufweist.
  4. Package-Struktur nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Gräben des Deckels eine Unteransicht von parallelen Balken, sich wiederholenden Rechtecken, sich wiederholenden Kreisen, sich wiederholenden Dreiecken, sich wiederholenden Sternen, sich wiederholenden Rauten, konzentrischen Ringen oder sich kreuzenden Balken aufweisen.
  5. Package-Struktur nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Gräben des Deckels ein unregelmäßiges Muster aufweisen, das dazu ausgelegt ist, im Wesentlichen an das Wärmeabfuhrmuster des Vorrrichtungs-Dies angepasst zu sein.
  6. Package-Struktur nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der das Package-Substrat eine Zwischenverbindungsstruktur aufweist, welche mit einer ersten Mehrzahl von Höckern zwischen dem Vorrichtungs-Die und einer ersten Oberfläche des Package-Substrats und einer zweiten Mehrzahl von Höckern auf einer zweiten Oberfläche des Package-Substrats verbunden ist, wobei die zweite Oberfläche und die erste Oberfläche sich auf gegenüberliegenden Seiten des Package-Substrats befinden.
  7. Package-Struktur gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welcher der Deckel an Kanten des Package-Substrats durch eine Haftschicht haftet.
  8. Package-Struktur nach einem der vorhergehenden Ansprüche, die ferner Folgendes umfasst: einen Versteifungsring, der über Kanten des Package-Substrats angeordnet ist und daran haftet, wobei Kanten des Deckels an dem Versteifungsring haften.
  9. Package-Struktur nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Gräben in einem Bereich der Oberfläche des Deckels direkt über dem Vorrichtungs-Die gebildet sind.
  10. Package-Struktur nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der ein Kontaktflächeninhalt zwischen dem TIM und dem Deckel durch die Gräben in einem Bereich von etwa 2% bis etwa 100% verglichen mit einer flachen Oberfläche ohne die Gräben vergrößert ist.
  11. Package-Struktur nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der zumindest einer der Gräben eine Breite in einem Bereich von etwa 0,1 mm bis etwa 40 mm und eine Tiefe in einem Bereich von etwa 0,05 mm bis etwa 2,5 mm aufweist.
  12. Package-Struktur nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der eine Dicke des TIM zwischen einer Unterseite des Deckels und einer Oberfläche des Vorrichtungs-Dies, die das TIM kontaktiert, in einem Bereich von etwa 10 μm bis etwa 300 μm ist.
  13. Package-Struktur, die Folgendes umfasst: einen Vorrichtungs-Die, der an ein Package-Substrat gebondet ist, einen Deckel, der über dem Vorrichtungs-Die angeordnet ist, wobei der Deckel auf einer Oberfläche des Deckels, welche dem Vorrichtungs-Die zugewandt ist, Gräben aufweist, ein Thermogrenzflächenmaterial (TIM), das einen Raum zwischen dem Vorrichtungs-Die und dem Deckel füllt und die Gräben auf der Oberfläche des Deckels füllt, und einen Versteifungsring, der über Kanten des Package-Substrats angeordnet ist und daran haftet, wobei Kanten des Deckels an dem Versteifungsring haften.
  14. Verfahren zum Bilden einer Package-Struktur, wobei das Verfahren Folgendes umfasst: Bonden eines Vorrichtungs-Dies an ein Package-Substrat, Auftragen eines Füllmaterials zwischen den Vorrichtungs-Die und das Package-Substrat, Auftragen eines Thermogrenzflächenmaterials (TIM) auf eine Oberfläche des Vorrichtungs-Dies gegenüber dem Füllmaterial und Platzieren eines Deckels über dem Vorrichtungs-Die, wobei ein Oberflächenbereich des Deckels in Kontakt mit dem TIM kommt, und wobei der Oberflächenbereich des Deckels Gräben aufweist.
  15. Verfahren nach Anspruch 14, das ferner Folgendes umfasst: Durchführen eines Ausheilprozesses, um eine Haftung zwischen dem Deckel und dem Vorrichtungs-Die durch das TIM zu fördern.
  16. Verfahren nach Anspruch 14 oder 15, das ferner Folgendes umfasst: Platzieren eines Versteifungsrings auf Kanten des Package-Substrats vor dem Platzieren des Deckels über dem Vorrichtungs-Die.
  17. Verfahren nach Anspruch 16, bei dem eine erste Haftschicht zwischen dem Versteifungsring und dem Package-Substrat aufgetragen ist, und bei dem eine zweite Haftschicht zwischen dem Versteifungsring und einem Kantenabschnitt des Deckels aufgetragen ist.
  18. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 17, bei dem einer der Gräben des Deckels eine Querschnittsansicht von rechteckiger Form, dreieckiger Form, halbkreisförmiger Form, hexagonaler Form, Rautenform oder Sternenform aufweist, und bei dem die Gräben des Deckels eine Unteransicht aus parallelen Balken, sich wiederholenden Rechtecken, sich wiederholenden Kreisen, sich wiederholenden Dreiecken, sich wiederholenden Sternen, sich wiederholenden Rauten, konzentrischen Ringen oder sich kreuzenden Balken aufweisen.
  19. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 18, bei dem die Gräben des Deckels ein unregelmäßiges Muster aufweisen, das dazu ausgelegt ist, im Wesentlichen an das Wärmeabfuhrmuster des Vorrichtungs-Dies angepasst zu sein.
  20. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 19, bei dem die Gräben des Deckels die Menge von aufgetragenem TIM im Vergleich zu einem Deckel ohne die Gräben reduzieren.
DE102014100491.4A 2013-12-26 2014-01-17 Package-Struktur und Verfahren zu deren Herstellung Active DE102014100491B4 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US14/140,692 US10163754B2 (en) 2013-12-26 2013-12-26 Lid design for heat dissipation enhancement of die package
US14/140,692 2013-12-26

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE102014100491A1 true DE102014100491A1 (de) 2015-07-02
DE102014100491B4 DE102014100491B4 (de) 2023-05-11

Family

ID=53372136

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102014100491.4A Active DE102014100491B4 (de) 2013-12-26 2014-01-17 Package-Struktur und Verfahren zu deren Herstellung

Country Status (3)

Country Link
US (1) US10163754B2 (de)
DE (1) DE102014100491B4 (de)
TW (1) TWI556374B (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10950520B2 (en) * 2018-11-22 2021-03-16 Siliconware Precision Industries Co., Ltd. Electronic package, method for fabricating the same, and heat dissipator

Families Citing this family (40)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9041192B2 (en) * 2012-08-29 2015-05-26 Broadcom Corporation Hybrid thermal interface material for IC packages with integrated heat spreader
US9831190B2 (en) 2014-01-09 2017-11-28 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. Semiconductor device package with warpage control structure
TWI545714B (zh) * 2015-03-06 2016-08-11 矽品精密工業股份有限公司 電子封裝件及其製法
US20170170087A1 (en) 2015-12-14 2017-06-15 Intel Corporation Electronic package that includes multiple supports
US10109547B2 (en) * 2016-01-29 2018-10-23 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Llc Semiconductor device and method of manufacture
EP3494592A4 (de) * 2016-08-03 2020-11-11 Soliduv, Inc. Beanspruchungstolerante chipbefestigung mit verbesserter wärmeleitfähigkeit und verfahren zur herstellung
US10153218B2 (en) * 2016-11-29 2018-12-11 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company Ltd. Semiconductor structure and manufacturing method thereof
US20180190596A1 (en) * 2016-12-30 2018-07-05 Intel Corporation Standoff members for semiconductor package
US20180233428A1 (en) * 2017-02-15 2018-08-16 Joinset Co., Ltd. Heat dissipation assembly
US10770405B2 (en) * 2017-05-31 2020-09-08 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Thermal interface material having different thicknesses in packages
US10529645B2 (en) * 2017-06-08 2020-01-07 Xilinx, Inc. Methods and apparatus for thermal interface material (TIM) bond line thickness (BLT) reduction and TIM adhesion enhancement for efficient thermal management
CN109148397B (zh) * 2017-06-16 2023-02-28 日月光半导体制造股份有限公司 半导体装置封装
CN107993991A (zh) 2017-12-20 2018-05-04 合肥矽迈微电子科技有限公司 一种芯片封装结构及其制造方法
US11626343B2 (en) 2018-10-30 2023-04-11 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. Semiconductor device with enhanced thermal dissipation and method for making the same
US11545410B2 (en) * 2018-12-17 2023-01-03 Intel Corporation Enhanced systems and methods for improved heat transfer from semiconductor packages
US11581240B2 (en) * 2018-12-21 2023-02-14 Intel Corporation Liquid thermal interface material in electronic packaging
TW202024553A (zh) * 2018-12-27 2020-07-01 圓剛科技股份有限公司 散熱裝置
US20200260609A1 (en) * 2019-02-12 2020-08-13 Intel Corporation Thermal management solutions for integrated circuit packages
FR3092932A1 (fr) * 2019-02-14 2020-08-21 Stmicroelectronics (Grenoble 2) Sas Dispositif électronique comprenant un capot
KR102677834B1 (ko) 2019-03-26 2024-06-21 삼성전자주식회사 반도체 패키지
US11894282B2 (en) * 2019-06-19 2024-02-06 Intel Corporation Vented lids for integrated circuit packages
US11282763B2 (en) * 2019-06-24 2022-03-22 Amkor Technology Singapore Holding Pte. Ltd. Semiconductor device having a lid with through-holes
US11239168B2 (en) 2019-07-30 2022-02-01 Industrial Technology Research Institute Chip package structure
US11948855B1 (en) 2019-09-27 2024-04-02 Rockwell Collins, Inc. Integrated circuit (IC) package with cantilever multi-chip module (MCM) heat spreader
US20210249326A1 (en) * 2020-02-12 2021-08-12 Intel Corporation Heat dissipation devices having thermal interface material containment structures
US11646302B2 (en) * 2020-03-31 2023-05-09 Apple Inc. Multiple chip module trenched lid and low coefficient of thermal expansion stiffener ring
TWI730703B (zh) * 2020-03-31 2021-06-11 大陸商上海兆芯集成電路有限公司 晶片封裝體
US11282825B2 (en) 2020-05-19 2022-03-22 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Package structure
US11749631B2 (en) 2020-05-20 2023-09-05 Apple Inc. Electronic package including a hybrid thermal interface material and low temperature solder patterns to improve package warpage and reliability
US11990386B2 (en) * 2020-05-29 2024-05-21 Google Llc Methods and heat distribution devices for thermal management of chip assemblies
KR20220007246A (ko) * 2020-07-10 2022-01-18 삼성전자주식회사 반도체 패키지
US20220102288A1 (en) * 2020-09-25 2022-03-31 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Semiconductor device and manufacturing method thereof
US11682602B2 (en) 2021-02-04 2023-06-20 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. Semiconductor device and method of manufacture
US11699631B2 (en) * 2021-02-24 2023-07-11 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Semiconductor device and manufacturing method thereof
JP7468415B2 (ja) 2021-03-16 2024-04-16 三菱電機株式会社 半導体装置、電力変換装置、及び半導体装置の製造方法
US11915991B2 (en) * 2021-03-26 2024-02-27 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Semiconductor device having first heat spreader and second heat spreader and manufacturing method thereof
TWI774357B (zh) * 2021-05-07 2022-08-11 宏齊科技股份有限公司 具有高散熱效能的半導體裝置
US20220406676A1 (en) * 2021-06-18 2022-12-22 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Semiconductor device and manufacturing method thereof
US20230062454A1 (en) * 2021-08-30 2023-03-02 Apple Inc. Recessed Lid and Ring Designs and Lid Local Peripheral Reinforcement Designs
CN116666309B (zh) * 2023-07-28 2023-11-17 湖北江城芯片中试服务有限公司 裸片及其制备方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6515360B2 (en) * 1999-07-28 2003-02-04 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Packaged semiconductor device and manufacturing method thereof
US20030085475A1 (en) * 2001-11-03 2003-05-08 Samsung Electronics Co., Ltd. Semiconductor package having dam and method for fabricating the same
US20100019379A1 (en) * 2008-07-24 2010-01-28 Broadcom Corporation External heat sink for bare-die flip chip packages
US20130093075A1 (en) * 2011-10-12 2013-04-18 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Semiconductor Device Package and Method

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5098609A (en) * 1989-11-03 1992-03-24 The Research Foundation Of State Univ. Of N.Y. Stable high solids, high thermal conductivity pastes
US5136469A (en) * 1991-07-17 1992-08-04 Stryker Corporation Powered surgical handpiece incorporating sealed multi semiconductor motor control package
KR100245971B1 (ko) * 1995-11-30 2000-03-02 포만 제프리 엘 중합접착제를 금속에 접착시키기 위한 접착력 촉진층을 이용하는 히트싱크어셈블리 및 그 제조방법
US5825084A (en) 1996-08-22 1998-10-20 Express Packaging Systems, Inc. Single-core two-side substrate with u-strip and co-planar signal traces, and power and ground planes through split-wrap-around (SWA) or split-via-connections (SVC) for packaging IC devices
US5825087A (en) * 1996-12-03 1998-10-20 International Business Machines Corporation Integral mesh flat plate cooling module
JP3219043B2 (ja) * 1998-01-07 2001-10-15 日本電気株式会社 半導体装置のパッケージ方法および半導体装置
US6400014B1 (en) * 2001-01-13 2002-06-04 Siliconware Precision Industries Co., Ltd. Semiconductor package with a heat sink
US6724080B1 (en) 2002-12-20 2004-04-20 Altera Corporation Heat sink with elevated heat spreader lid
TW578284B (en) * 2002-12-24 2004-03-01 Advanced Semiconductor Eng Heat separator for chip package and the bonding method thereof
JP4390541B2 (ja) * 2003-02-03 2009-12-24 Ｎｅｃエレクトロニクス株式会社 半導体装置及びその製造方法
US20060270106A1 (en) 2005-05-31 2006-11-30 Tz-Cheng Chiu System and method for polymer encapsulated solder lid attach
US20080296757A1 (en) 2007-05-30 2008-12-04 Paul Hoffman Fluid spreader
US7961469B2 (en) 2009-03-31 2011-06-14 Apple Inc. Method and apparatus for distributing a thermal interface material
JP2011044570A (ja) * 2009-08-20 2011-03-03 Renesas Electronics Corp 放熱板、半導体装置、および放熱板の製造方法
US8247900B2 (en) * 2009-12-29 2012-08-21 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Flip chip package having enhanced thermal and mechanical performance
US9142481B2 (en) * 2012-06-05 2015-09-22 Stats Chippac Ltd. Integrated circuit packaging system with heatsink cap and method of manufacture thereof

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6515360B2 (en) * 1999-07-28 2003-02-04 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Packaged semiconductor device and manufacturing method thereof
US20030085475A1 (en) * 2001-11-03 2003-05-08 Samsung Electronics Co., Ltd. Semiconductor package having dam and method for fabricating the same
US20100019379A1 (en) * 2008-07-24 2010-01-28 Broadcom Corporation External heat sink for bare-die flip chip packages
US20130093075A1 (en) * 2011-10-12 2013-04-18 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Semiconductor Device Package and Method

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10950520B2 (en) * 2018-11-22 2021-03-16 Siliconware Precision Industries Co., Ltd. Electronic package, method for fabricating the same, and heat dissipator

Also Published As

Publication number Publication date
US20150187679A1 (en) 2015-07-02
DE102014100491B4 (de) 2023-05-11
TW201532216A (zh) 2015-08-16
US10163754B2 (en) 2018-12-25
TWI556374B (zh) 2016-11-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102014100491B4 (de) Package-Struktur und Verfahren zu deren Herstellung
DE102019103993B4 (de) Package mit Dummy-Dies zum reduzieren von Wölbungen im Package und Herstellungsverfahren dafür
DE102019115952B4 (de) Halbleiter-packages
DE69321864T2 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Verkapselung von dreidimensionalen Halbleiterplättchen
DE102006001792B4 (de) Halbleitermodul mit Halbleiterchipstapel und Verfahren zur Herstellung desselben
DE112005003862B4 (de) Vorrichtung mit einer Schablone für einen Siebdruckprozess
DE102009018396B4 (de) Halbleiterbauelement und Herstellung des Halbleiterbauelements
DE102017119017A1 (de) Thermisches grenzflächenmaterial mit unterschiedlichen dicken in packungen
DE102019116734A1 (de) Fan-out-package mit einem steuerbaren standoff-abstand
DE112016006332B4 (de) Leistungsmodul
DE102015121044B4 (de) Anschlussblock mit zwei Arten von Durchkontaktierungen und elektronische Vorrichtung, einen Anschlussblock umfassend
DE102007037543A1 (de) Gehäuse für eine integrierte Schaltung mit einer Wärmeabgabeeinheit und Verfahren zu dessen Herstellung
DE102010036678A1 (de) Multichip-Modul und Verfahren zu seiner Herstellung
DE102010003533B4 (de) Substratanordnung, Verfahren zur Herstellung einer Substratanordnung, Verfahren zur Herstellung eines Leistungshalbleitermoduls und Verfahren zur Herstellung einer Leistungshalbleitermodulanordnung
DE112006002686T5 (de) Integrierte Mikrokanäle für 3D Through-Silicon-Architekturen
DE102014111829A1 (de) Ein Halbleitermodul und ein Verfahren zu dessen Fabrikation durch erweiterte Einbettungstechnologien
DE112017001828T5 (de) Elektrische verbindungsbrücke
DE102004001829A1 (de) Halbleitervorrichtung
DE102004009056B4 (de) Verfahren zur Herstellung eines Halbleitermoduls aus mehreren stapelbaren Halbleiterbauteilen mit einem Umverdrahtungssubstrat
DE102013103138B4 (de) Gedrehte Halbleiterbauelementgehäuse auf Wafer-Ebene vom Fan-Out-Typ und Verfahren zum Herstellen gedrehter Halbleiterbauelementgehäuse auf Wafer-Ebene vom Fan-Out-Typ
DE102014107909A1 (de) Leiterplatten und Verfahren zu deren Herstellung
DE102014103050A1 (de) Halbleiter-Bauelement und Verfahren zu dessen Herstellung
DE102012104067A1 (de) Integrierte-Schaltung-Gehäuse und Einhäusungsverfahren
DE102018010547B4 (de) Mikroelektronische Vorrichtungen mit in Gehäusesubstraten integrierten dielektrischen Kondensatoren mit ultrahohem k-Wert
DE112015007162T5 (de) Stapelchipgehäuse mit wäremleitenden strukturen durch-die-form zwischen einem unteren chip und einem wärmeleitenden material

Legal Events

Date Code Title Description
R012 Request for examination validly filed
R082 Change of representative

Representative=s name: BOEHMERT & BOEHMERT ANWALTSPARTNERSCHAFT MBB -, DE

R016 Response to examination communication
R016 Response to examination communication
R016 Response to examination communication
R018 Grant decision by examination section/examining division
R020 Patent grant now final