DE112007001599T5 - Anwendung von Smart-Polymer-Verbunden beim Packaging von integrierten Schaltungen - Google Patents

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Nirupama Chandler Chakrapani
James Chris Jr. Chandler Matayabas
Vijay Paradise Valley Wakharkar
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Intel Corp
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Abstract

Vorrichtung, aufweisend:
ein Gehäuse, das eine integrierte Schaltung umfasst, wobei das Gehäuse des Weiteren einen oder mehrere Bereiche von angrenzenden Materialien unterschiedlicher Zusammensetzung umfasst, wobei eines der Materialien ein Polymermaterial umfasst, das eine Polymermatrix umfasst;
einen mobilen Nanopartikelfüllstoff, der im Wesentlichen übe die gesamte Polymermatrix verteilt ist.

Description

  • TECHNISCHER BEREICH
  • Die Erfindung bezieht sich auf den Bereich der Mikroelektronik und insbesondere, aber nicht ausschließlich, auf die Anwendung von mit Nanopartikeln gefüllten Verbunden beim Packaging von integrierten Schaltungen.
  • HINTERGRUND
  • Die Fortentwicklung der Bauweise integrierter Schaltungen führte zu einer höheren Arbeitsfrequenz, einer erhöhten Anzahl von Transistoren und physikalisch kleineren Vorrichtungen. Dieser weitergehende Trend erzeugte ständig steigende Bereichsdichten von integrierten Schaltungen und elektrischen Verbindungen. Bis zum heutigen Zeitpunkt führte dieser Trend ebenfalls zu Vorrichtungen sowohl mit steigender Leistung als auch steigendem Wärmefluss und es wird erwartet, dass sich der Trend in der vorhersehbaren Zukunft fortsetzt. Des Weiteren haben Materialien, die beim Packaging von Elektronik verwendet werden, typischerweise verschiedene Wärmeausdehnungskoeffizienten. Bei durch normale Benutzungs-, Aufbewahrungs- und Herstellungsbedingungen induzierten Temperaturschwankungen können die verschiedenen Wärmeausdehnungskoeffizienten zu mechanischen Defekten führen, wie z. B. Materialrissbildung (Kohäsionsdefekt) und Delamination in einem Bereich von angrenzenden Materialien (Adhäsionsdefekt). Weitere mechanische Defekte können durch viele weitere Ursachen induziert werden, z. B. Belastung durch Stoß und Vibration beim Versand zu einem System- oder Motherboard-Integrator, einer System- oder Motherboard-Fertigung oder Stoß und Vibration während der Lieferung zum Endkunden.
  • Löthöcker koppeln z. B. oft ein Die einer integrierten Schaltung elektrisch und mechanisch an ein Gehäusesubstrat. Des Weiteren kann das Gehäusesubstrat elektrisch und mechanisch an eine gedruckte Leiterplatte durch Lötkugeln gekoppelt sein. Das Gehäusesubstrat kann einen von dem Die und/oder der gedruckten Leiterplatte unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten haben. Bei einer Änderung der Temperatur kann sich eine mechanische Belastung innerhalb der Lötkugeln und Löthöcker aufgrund der verschiedenen Wärmeausdehnungskoeffizienten ergeben. In einigen Fällen werden die Lötkugeln und Löthöcker durch die thermisch induzierte Belastung rissig (Kohäsionsdefekt). Sobald ein Riss auftritt, kann sich der Kohäsionsdefekt in einem Maß ausbreiten, das von einer charakteristischen Dimension des Risses partiell abhängig ist, z. B. dem Durchmesser an der Spitze des Risses.
  • Ein existierendes Verfahren zur Vermeidung von Rissbildung in Lötkugeln und Löthöckern umfasst ein Verteilen eines härtbaren Materials in den Bereichen zwischen den Lötkugeln und den Löthöckern ("Unterfüllen"). Wenn eine Unterfüllung verwendet wird, wird ein Teil der Belastung, der sonst durch die Lötkugeln und Löthöcker aufgenommen wird, durch das Unterfüllungsmaterial aufgenommen und verringert hierdurch die Wahrscheinlichkeit von Lötkugel- oder Löthöckerrissbildung. Bei Anwendungen, die die derzeit verfügbare Technologie verwenden, kann sich ein Riss, falls der Riss innerhalb der Unterfüllung beginnt, durch die Unterfüllung und durch die Lötkugel und den Löthöcker ausbreiten. Unterfüllungsmaterialien sind oft brüchig und Risse können sich, sobald sie auftreten, leicht ausbreiten. Eine weitere existierende Technologie verwendet Unterfüllungsmaterialien mit einer erhöhten Belastbarkeit, um die Rissausbreitung zu verlangsamen. Einige Verfahren zum Erhöhen der Unterfüllungsverbundbelastbarkeit umfassen ein Hinzufügen einer zweiten Phase zu dem gehärteten Verbund, z. B. durch Verwenden eines aus einer Vielzahl von Gummizusätzen oder durch Füllen des Verbunds mit partikelförmigen anorganischen Füllstoffen. Obwohl sich ein Riss in einer brüchigen Unterfüllung schneller als in einem verstärkten Material ausbreiten kann, breitet sich dennoch sogar ein Riss in einem widerstandsfähigen Unterfüllungsmaterial aus.
  • In weiteren Fällen können angrenzende Materialschichten innerhalb des Gehäuses aufgrund einer mechanischen Belastung delaminieren, die durch die Lötkugeln und Löthöcker übertragen wird. Ähnlich zu einem Kohäsionsdefekt kann sich ein Adhäsionsdefekt in einem Maß ausbreiten, das partiell von einer charakteristischen Dimension des Bereichs der Delamination abhängig ist. Die charakteristisch schwache Metall-Polymer-Adhäsion verschlimmert die Ausbreitung des Adhäsionsdefekts. Ein wohlbekanntes Verfahren zum partiellen Bewältigen von Delaminationsdefekten umfasst ein Anbringen eines adhäsiven Überzugs auf eine Materialgrenzfläche. Alternative Verfahren zum Steigern der Adhäsionseigenschaften von Polymer und Metall-Kombinationen umfassen ein Oberflächenaufrauen oder ein Hinzufügen von Kopplungswirkstoffen, z. B. Silylether. Ähnlich zur Rissausbreitung kann sich Delamination leichter ausbreiten, wenn ein Grenzflächenüberzug brüchig ist, als wenn der Grenzflächenüberzug widerstandsfähig ist. In ähnlicher Weise kann sich der Adhäsionsdefekt weiter ausbreiten, obwohl die Delaminationsausbreitung in einem widerstandsfähigen Grenzflächenüberzug langsamer als in einem brüchigen Grenzflächenüberzug sein kann.
  • Materialrissbildung und -delamination können in weiteren Fällen als bei Expansion und Kontraktion aufgrund eines Temperaturwechsels auftreten. Fälle, in denen Rissbildungs- und Delaminationsdefekte auftreten können, sind zahlreich und umfassen z. B. dynamisches Durchbiegen des Gehäuses während der Verwendung, Ermüdung durch Temperaturwechsel und Stoß und Vibration, die durch Versand, Fertigung und Gebrauch entstehen.
  • KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • 1 stellt einen Smart-Polymer-Verbund in verschiedenen Stufen des Packaging einer integrierten Schaltung dar.
  • 2 stellt ein mögliches Verfahren für gesteigerte Adhäsion zwischen angrenzenden Materialien in einem Gehäuse einer integrierten Schaltung dar, wobei eines der Materialien einen Smart-Polymer-Verbund aufweist.
  • 3 stellt eine ungleichmäßige Dispersion von mobilen Nanopartikeln in einem Smart-Polymer-Verbund bei einem Adhäsionsdefekt, einem Kohäsionsdefekt und bei einer Verwendung zur Verbesserung von Grenzflächenadhäsion in einem Bereich von angrenzenden Materialien unterschiedlicher Zusammensetzung dar.
  • 4 stellt eine Querschnittsansicht eines Gehäuses einer integrierten Schaltung dar, die eine Smart-Polymer-Verbundunterfüllung aufweist.
  • 5 stellt ein Verfahren zum Verwenden eines Smart-Polymer-Verbunds in einem Gehäuse einer integrierten Schaltung dar.
  • 6 stellt ein System dar, das ein Gehäuse einer integrierten Schaltung verwendet, das einen Smart-Polymer-Verbund aufweist.
  • 7 stellt einen Graph der mechanischen Belastung in einem Bereich dar, der einen Riss in einem Verbundmaterial nach dem Stand der Technik aufweist.
  • 8 stellt einen Graph der mechanischen Belastung in einem Bereich dar, der einen Riss in einem Smart-Polymer-Verbund aufweist.
  • 9 stellt einen Graph dar, der die Rissspitzenöffnungsverschiebung (CTOD) in einem Smart-Polymer-Verbundüberzug mit der CTOD in einem Polymerüberzug nach dem Stand der Technik vergleicht.
  • 10 stellt einen Graph der Bindescherfestigkeit einer Bindung zwischen Polyimid und Silizium für verschiedene Größen und Quantitäten des Nanopartikelfüllstoffs in der Polyimid-Matrix dar.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
  • Ein Verwendungsverfahren und eine Vorrichtung und ein System werden hier offenbart, die Smart-Polymer-Verbunde umfassen.
  • In der folgenden detaillierten Beschreibung wird auf die begleitenden Zeichnungen, die einen Teil hiervon bilden, Bezug genommen, wobei gleiche Bezugszeichen durchgehend gleiche Teile bezeichnen und in denen spezifische Ausführungsformen darstellend gezeigt werden, in denen die Erfindung praktiziert werden kann. Weitere Ausführungsformen können benutzt und strukturelle oder logische Änderungen können vorgenommen werden, ohne von dem beabsichtigten Umfang der präsentierten Ausführungsformen abzuweichen. Es ist ebenfalls zu beachten, dass Anweisungen und Bezüge (z. B. herauf, herunter, oben, unten, Primärseite, Rückseite usw.) verwendet werden können, um die Diskussion der Zeichnungen zu vereinfachen, und nicht dazu bestimmt sind, die Anwendung der Ausführungsformen der Erfindung einzuschränken. Deshalb sollte die folgende detaillierte Beschreibung nicht in einem einschränkenden Sinn verstanden werden und der Umfang der Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ist durch die angefügten Ansprüche und ihre Äquivalente definiert.
  • SMART-POLYMER-VERBUNDE
  • Ein Bezug auf "Füllstoff" bezeichnet ein Volumenmaterial, das individuelle Partikel umfasst, die in einem weiteren Material enthalten oder im Wesentlichen überall in einem weiteren Material zerstreut sind. Oft führt die Verwendung eines Füllstoffs zu einer Modifikation einer oder mehrerer Volumenmaterialeigenschaften des den Füllstoff umfassenden Materials.
  • Ein Bezug auf "Nanopartikel" bezeichnet im Gegensatz zu größeren Mikropartikeln ein Partikel mit einer charakteristischen Länge von ungefähr 500 Nanometer (nm) oder weniger.
  • Ein Bezug auf "Smart-Polymer-Verbund" bezeichnet einen Polymer-Verbund, der einen Nanopartikelfüllstoff umfasst, der innerhalb des Polymer-Verbunds mobil ist. In einigen Ausführungsformen eines Smart-Polymer-Verbunds wird der Nanopartikelfüllstoff auf einen externen Reiz antworten, z. B. die Erzeugung einer hochenergetischen Oberfläche, einen elektrischen Impuls, eine Änderung der Temperatur oder einen magnetischen Impuls.
  • 1 stellt einen Smart-Polymer-Verbund 140 in verschiedenen Stufen eines Packaging einer integrierten Schaltung dar. Ein Smart-Polymer-Verbund 140 kann durch Verteilen eines nicht-modifizierten mobilen Nanopartikelfüllstoffmaterials 100, bei dem eine Oberfläche 104 von einzelnen Nanopartikeln 102 nicht modifiziert ist, oder eines modifizierten mobilen Nanopartikelfüllstoffmaterials 120, bei dem eine Oberfläche 106 der einzelnen Nanopartikel 102 modifiziert ist, im Wesentlichen über eine gesamte Polymermatrix 108 geformt werden. Im Anschluss an die Formung kann der Smart-Polymer-Verbund 140 an ein unterschiedliches Material 110 in einem Gehäuse 160 einer integrierten Schaltung angrenzen.
  • Duroplaste, wie z. B. Epoxid, Bismaleimid, duroplastische Urethane, Cyanouratester, Silikone, oder Thermoplaste, wie z. B. Polyimid, flüssigkristalline Polymere oder ähnliche Materialien, können die Polymermatrix 108 formen. Solche Materialien können ein Fest- oder ein Flüssigharz sein. Ein Nanopartikelfüllstoff 100 oder 120 kann organisch, anorganisch oder metallisch sein. Ein Material des Nanopartikelfüllstoffs 100 oder 120 kann z. B. ein Siliziumdioxid, Aluminiumoxid, Zirkonoxid, Titandioxid, Kohlenstoffnanoröhren oder eine Kombination davon sein.
  • Smart-Polymer-Verbunde weisen eine gesteigerte Adhäsion mit angrenzenden organischen, anorganischen (z. B. Silizium) oder metallischen (z. B. Kupfer) Materialien im Vergleich zu einer Adhäsion auf, die unter Verwendung eines Polymers ohne Nanopartikelfüllstoff auftreten würde. 2 stellt ein mögliches Verfahren für gesteigerte Adhäsion in Bereichen 200 (Detail 250) dar, in denen eines der Materialien einen Smart-Polymer-Verbund umfasst. Die Polymermatrix 202 mit einer Dispersion von Nanopartikeln 206 grenzt an ein Material 204 an. Die Oberflächenrauhigkeit des angrenzenden Materials 304 wird durch Grate 308 und Täler 310 dargestellt. Eine gesteigerte Adhäsion kann sich aus einer mechanischen Verriegelung von Nanopartikeln 312 mit den Graten 308 und Tälern 310 ergeben.
  • Alternativ kann eine gesteigerte Adhäsion partiell auf chemischen Oberflächeneigenschaften beruhen. So kann z. B. die Adhäsion zwischen einem Smart-Polymer-Verbund und einem angrenzenden Material 304 mit einer niedrigen Oberflächenrauhigkeit auch im Vergleich zu einem Polymer-Verbund mit einem auf der Mikroskala größeren Füllstoffmaterial und einer größeren Oberflächenrauhigkeit eine gesteigerte Adhäsion aufweisen. Smart-Polymer-Verbunde haben eine höhere Oberflächenenergie an Volumenmaterialgrenzen als Polymere und sogar als diejenigen mit derselben Füllung mit Mikro-(im Gegensatz zu Nano-)Partikelfüllstoffen. Die höhere Oberflächenenergie von Smart-Polymer-Verbunden kann zu einer erhöhten Adhäsion führen. Nanopartikelfüllstoffe haben eine höhere Oberflächenenergie (ein sehr hohes Oberflächen-Volumen-Verhältnis), die die Gesamterhöhung der Oberflächenenergie des Smart-Polymer-Verbunds an Volumenmaterialgrenzen und die beobachtete Adhäsionssteigerung erklären könnte. Die Adhäsion kann durch Behandeln des angrenzenden Materials mit Plasma weiter verbessert werden. 10 stellt einen Graph 1000 der Bindescherfestigkeit einer Bindung zwischen einem Smart-Polymer-Verbund (mit einer Polyimid-Matrix (polymimide matrix)) und Silizium für verschiedene Größen und Quantitäten eines Tonnanopartikelfüllstoffs dar.
  • Die Nanopartikel können innerhalb von Smart-Polymer-Verbunden aufgrund der kleinen Geometrie der Nanopartikel in Relation zu der Kettenrelaxationslänge der umgebenden Polymermatrix migrieren. Die Nanopartikelmobilität kann erfordern, dass sich die Polymermatrix oberhalb ihrer Glasübergangstemperatur befindet. Wie erwähnt, haben Nanopartikel ein hohes Oberflächen-Volumen-Verhältnis und besitzen dadurch eine höhere Oberflächenenergie als gewöhnliche Füllstoffe. Eine hohe Oberflächenenergie in Verbindung mit kon formativer Spannung, die durch die Partikel in der Polymerkette induziert wird, kann eine der treibenden Kräfte hinter der Nanopartikelmigration zu Hochenergiegrenzflächen sein. Andere Kombinationen eines Nanopartikelfüllstoffmaterials und eines Polymermatrixmaterials können eine andere Nanopartikelmobilität aufweisen, da die chemischen Grenzflächeneigenschaften zwischen Füllstoff und Polymer die Mobilität steigern oder hemmen können. Die Nanopartikelmobilität kann durch Anwendung von Reizen, wie z. B. modifizierte Oberflächenenergie, Temperaturänderung oder ein elektrischer oder magnetischer Impuls, beliebig angesteuert (triggered) werden. Nanopartikel können z. B. eine Oberflächenladung aufweisen, die zum Ansteuern ihrer Mobilität verwendet werden kann.
  • Die Mobilität eines Nanopartikelfüllstoffs kann durch Modifikation einer Grenzflächenoberfläche des Nanopartikelfüllstoffs, der Polymermatrix oder beider weiter gesteigert werden. Ein Kompatibelmachen einer Nanopartikeloberfläche mit dem Matrixpolymer oder ein Querverbinden des Füllstoffs mit der Matrix unter Verwendung von bereits vorhandenen Funktionsruppen (z. B. Silanole auf Siliziumdioxid) können die Nanopartikelmobilität steigern und dadurch die Leistungsfähigkeit des Smart-Polymer-Verbunds verbessern.
  • 3 stellt beispielhafte Konzentrationen eines Nanopartikelfüllstoffs 308, 318, 330 innerhalb einer Polymermatrix 304, 314, 326, die einem Adhäsionsdefekt 312 und einem Kohäsionsdefekt 422 ausgesetzt ist, und einen Bereich eines Smart-Polymer-Verbunds und ein angrenzendes Material 324 dar. Die Smart-Polymer-Verbunde aus 3 umfassen ebenfalls einen Mikropartikelfüllstoff 306, 318, 328, wie z. B. Siliziumdioxid. Die Mobilität der Nanopartikel 308, 318, 330 in der Polymermatrix 304, 314, 326 führt teilweise zu einer erhöhten Nanopartikelkonzentration in Hochenergiebereichen 310, 320, 332.
  • Einige Smart-Polymer-Verbunde können ebenfalls Kohäsions- oder Adhäsionsdefekte selbst regenerieren. Nanopartikel können aufgrund ihrer Größe sehr kleine Risse reparieren. 3 stellt z. B. eine Anordnung 300 mit einem Adhäsionsdefekt 312 und eine Anordnung 340 mit einem Kohäsionsdefekt dar. Wie erwähnt, ziehen diese Defektbereiche höhere Konzentrationen von Nanopartikeln an, die den Riss abstumpfen und die Ausbreitung anhalten können. Da die Nanopartikel kleiner als der Polymergyrationsradius aber größer als der Rissspitzenradius sein können, können sie an der Rissspitze deponiert werden. Dies verhindert die Ausbreitung des Risses. 7 stellt einen Graph 700 eines Belastungsfelds in einem Polymermaterial nach dem Stand der Technik in einem Bereich dar, der einen Riss aufweist. Im Gegensatz dazu stellt 8 einen Graph 800 eines Belastungsfelds mit einer deutlich niedrigeren Spitzenbelastung in einem Smart-Polymer-Verbund in einem Bereich dar, der einen Riss aufweist. Die reduzierte Spitzenbelastung aus 8 ergibt sich durch den Nanopartikelfüllstoff, der das Risswachstum anhält. 9 stellt einen Graph 900 dar, der eine verringerte Rissspitzenöffnungsverschiebung in einem Smart-Polymer-Verbund ("gefüllt") im Vergleich zu einem Polymer nach dem Stand der Technik ("nicht gefüllt") zeigt.
  • ANWENDUNGEN VON SMART-POLYMER-VERBUNDEN
  • Smart-Polymer-Verbunde können in einem mikroelektronischen Gehäuse für eine integrierte Schaltung, z. B. ein Mikroprozessor, ein Mehrfachkernmikroprozessor, ein Graphikprozessor, ein Speichercontroller, ein ASIC, ein Chipsatz und eine Kombination davon, erfolgreich eingesetzt werden. Ein Gehäuse einer integrierten Schaltung kann z. B. ein Volumenpolymer als eine Unterfüllung, eine Pressmasse (mold compound), eine andere Vergusskapselung (encapsulant) als eine Pressmasse, eine dielektrische Schicht, einen Die-Anhang (die attach), eine Dichtungsmasse oder irgendeine Kombination verwenden. Alternativ kann ein Volumenpolymer als ein Überzug für Bereiche von angrenzenden Materialien verwendet werden, wie z. B. zwischen einer Unterfüllung und einer Die-Passivierungsschicht, um Delamination zu verhindern. Ein Smart-Polymer-Verbund kann anstatt von, oder zusätzlich zu, solchen Volumenpolymeren auf eine im Wesentlichen ähnliche Weise verwendet werden.
  • 4 stellt eine der zahlreichen Ausführungsformen eines Gehäuses 400 dar, das eine integrierte Schaltung und mindestens einen Bereich von angrenzenden Materialien unterschiedlicher Zusammensetzung umfasst. Eine solche Ausführungsform kann ein Gehäusesubstrat 404 umfassen, das elektrisch an ein Die 402 einer integrierten Schaltung durch eine Anordnung von Löthöckern 406 gekoppelt ist. Die Anordnung der Löthöcker 406 kann Lücken formen, die nachfolgend mit einem Unterfüllungsmaterial gefüllt werden, das aus einer Polymermatrix 412 mit einer Dispersion von Nanopartikeln 414 gebildet wird. Des Weiteren kann ein integrierter Wärmeverteiler 408, der thermisch an den Die 402 mittels eines Wärmegrenzflächenmaterials 410 gekoppelt ist, in einer Ausführungsform vorhanden sein.
  • Alternativ kann ein Gehäuse einer integrierten Schaltung einen Smart-Polymer-Verbund aufweisen, der als ein Oberflächenüberzug oder eine Vergusskapselung eines Bereichs von angrenzenden, aber unterschiedlichen Materialien angewendet wird, um die Dela mination zu hemmen. So stellt z. B. ein Bereich, in dem ein Die-Anhang an ein Die angrenzt, eine der zahlreichen beispielhaften Ausführungsformen bereit, in der ein Smart-Polymer-Verbund auf einen Bereich von angrenzenden, aber unterschiedlichen Materialien angewendet werden kann. Weitere Verwendungen von Smart-Polymer-Verbunden können eine Unterfüllung, eine Pressmasse, eine andere Vergusskapselung als eine Pressmasse, eine dielektrische Schicht, einen Die-Anhang, eine Dichtungsmasse, eine Belastungskompensationsschicht oder irgendeine Kombination umfassen. In einigen Verwendungen kann der Nanopartikelfüllstoff nur weniger als ungefähr 20% des Gewichts der Smart-Polymer-Verbunde ausmachen.
  • In einigen Fällen können sich Risse in einem Smart-Polymer-Verbund während der Herstellung, des Versands, des Gebrauchs oder der normalen Verwendung bilden. Jedoch können Risse in Smart-Polymer-Verbunden die Risse anhalten und sie an einer Ausbreitung hindern, wodurch die Gehäusezuverlässigkeit verbessert wird.
  • 5 stellt ein Verfahren zur Konstruktion einer integrierten Schaltung dar, wobei das Gehäuse die Verwendung eines Smart-Polymer-Verbunds umfasst. Das Verfahren 500 umfasst ein Modifizieren einer Oberfläche eines Nanopartikelfüllstoffs 502, ein Vorbereiten einer Polymermatrix 504 und ein Formen eines Smart-Polymer-Verbunds 506 durch eine Kombination des Nanopartikelfüllstoffs und der Polymermatrix. Das Verfahren umfasst des Weiteren ein Einfügen des Smart-Polymer-Verbunds 508 und ein Stimulieren der Nanopartikelmobilität 510.
  • 6 stellt eine schematische Repräsentation einer der vielen möglichen Systemausführungsformen dar. Das eine integrierte Schaltung umfassende Gehäuse 600 kann einen Smart-Polymer-Verbund umfassen. In einer Ausführungsform kann das eine integrierte Schaltung umfassende Gehäuse 600 ein Smart-Polymer-Verbund-Unterfüllungsmaterial umfassen, das ähnlich zu dem in 4 gezeigten ist. Die integrierte Schaltung kann einen Mikroprozessor oder eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC) umfassen. Alternativ können ebenfalls integrierte Schaltungen, die sich in Chipsätzen (z. B. Graphik-, Sound- und Steuerchipsätze) oder im Speicher wiederfinden, in Übereinstimmung mit Ausführungsformen dieser Erfindung verpackt werden.
  • In Ausführungsformen, die ähnlich zu den in 6 gezeigten sind, kann das System 60 ebenfalls einen Hauptspeicher 602, einen Graphikprozessor 604, eine Massenspeichervor richtung 606 und ein Eingabe/Ausgabe-Modul 608 umfassen, die, wie gezeigt, aneinander durch einen Bus 610 gekoppelt sind. Beispiele des Speichers 602 umfassen, sind jedoch nicht beschränkt auf statischen Direktzugriffsspeicher (SRAM) und dynamischen Direktzugriffsspeicher (DRAM). Beispiele der Massenspeichervorrichtung 606 umfassen, sind jedoch nicht beschränkt auf ein Festplattenlaufwerk, ein Flash-Laufwerk, ein Compact Disk-Laufwerk (CD), ein Digital Versatile Disk-Laufwerk (DVD) usw. Beispiele der Eingabe/Ausgabe-Module 608 umfassen, sind jedoch nicht beschränkt auf eine Tastatur, Eingabezeigersteuervorrichtungen, ein Display, eine Netzwerkschnittstelle usw. Beispiele des Busses 610 umfassen, sind jedoch nicht beschränkt auf einen Peripheral Control Interface(PCI)-Bus, PCI Express-Bus, Industry Standard Architecture(ISA)-Bus usw. In verschiedenen Ausführungsformen kann das System 60 ein drahtloses mobiles Telefon, ein Personal Digital Assistant, ein Pocket-PC, ein Tablett-PC, ein Notebook-PC, ein Desktop-Computer, eine Set-Top-Box, ein Audio/Video-Controller, ein DVD-Spieler, ein Netzwerk-Router, eine Netzumschaltvorrichtung oder ein Server sein.
  • Obwohl hier spezifische Ausführungsformen zum Zweck der Beschreibung einer Ausführungsform dargestellt und beschrieben wurden, wird von dem Durchschnittsfachmann gewürdigt, dass eine breite Vielfalt von alternativen und/oder äquivalenten Implementierungen, die zum Erreichen von ähnlichen Zwecken geplant sind, an die Stelle der gezeigten und beschriebenen spezifischen Ausführungsformen treten können, ohne von dem Umfang der vorliegenden Offenbarung abzuweichen. So kann z. B. eine alternative Ausführungsform an einer Stelle vorhanden sein, an der eine Schicht aus Smart-Polymer-Verbund zwischen einem Die und einem integrierten Wärmeverteiler verwendet werden kann. Eine weitere Ausführungsform kann einen Smart-Polymer-Verbund zwischen einem Gehäusesubstrat und einer gedruckten Leiterplatte anwenden. Noch eine weitere Ausführungsform kann an einer Stelle vorhanden sein, an der ein Smart-Polymer-Verbund eine Unterfüllung von Lötkugeln auf einem Gehäuse in der Größenordnung eines Chips bildet.
  • Ein Durchschnittsfachmann wird bereitwillig verstehen, dass die vorliegende Erfindung mittels einer sehr breiten Vielfalt von Ausführungsformen implementiert werden kann. Diese detaillierte Beschreibung ist dazu bestimmt, beliebige hier besprochene Anpassungen oder Variationen der Ausführungsformen abzudecken. Deshalb ist es offenkundig beabsichtigt, dass diese Erfindung nur durch die Ansprüche und ihre Äquivalente beschränkt werden darf.
  • ZUSAMMENFASSUNG
  • Anwendungen von Smart-Polymer-Verbunden bei der Konstruktion von integrierten Schaltungen.

Claims (26)

  1. Vorrichtung, aufweisend: ein Gehäuse, das eine integrierte Schaltung umfasst, wobei das Gehäuse des Weiteren einen oder mehrere Bereiche von angrenzenden Materialien unterschiedlicher Zusammensetzung umfasst, wobei eines der Materialien ein Polymermaterial umfasst, das eine Polymermatrix umfasst; einen mobilen Nanopartikelfüllstoff, der im Wesentlichen übe die gesamte Polymermatrix verteilt ist.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die integrierte Schaltung des Weiteren ein Ausgewähltes aus der Gruppe aufweist, die einen Mikroprozessor, einen Mehrfachkernmikroprozessor, einen Graphikprozessor, einen Speichercontroller, einen ASIC, einen Chipsatz und eine Kombination davon umfasst.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Polymermatrix im Wesentlichen ein Ausgewähltes aus der Gruppe ist, die aus einem Epoxid, einem duroplastischen Urethan, einem Cyanouratester, einem Silikon, einem Polyimid, einem Acrylat, einem Bismaleimid, einem flüssigkristallinen Polymer und einer Kombination davon besteht.
  4. Vorrichtung nach Anspruch 1, die des Weiteren eine Modifikation einer Grenzflächenoberfläche eines oder mehrerer aus der Gruppe aufweist, die den Nanopartikelfüllstoff und die Polymermatrix umfasst, durch ein Modifikationsmittel.
  5. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei eine Nanopartikelmobilität innerhalb der Polymermatrix durch Anwendung eines Impulses eines Feldpotentials partiell stimuliert werden kann, das aus der Gruppe von Feldpotentialen ausgewählt ist, die Temperatur, Elektrizität, Magnetismus und eine Kombination davon umfasst.
  6. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei ein Bereich der angrenzenden Materialien unterschiedlicher Zusammensetzung einen Delaminationsriss aufweist, der partiell mit Nanopartikeln gefüllt ist.
  7. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei ein Bereich innerhalb des Polymermaterials einen Kohäsionsdefekt aufweist, der partiell mit Nanopartikeln gefüllt ist.
  8. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Dispersion der Nanopartikel im Wesentlichen aus einem Nanoskalenmaterial besteht, das aus der Gruppe von organischen und anorganischen Nanopartikeln ausgewählt ist, die aus Kohlenstoffnanoröhren, Nanoskalensiliziumdioxid, Nanoskalenaluminiumoxid, Nanoskalentitandioxid, Nanoskalenzirkonoxid, ihren Äquivalenten und einer Kombination davon besteht.
  9. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei eine physikalische Geometrie eines individuellen beispielhaften Nanopartikels eine Ausgewählte aus der Gruppe ist, die aus einer Sphäre und einem Plättchen besteht.
  10. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Nanopartikelfüllstoff einen Massenanteil von weniger als ungefähr zwanzig Prozent des Polymermaterials aufweist.
  11. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei eine charakteristische Länge eines beispielhaften Nanopartikels des Nanopartikelfüllstoffs kleiner als der Gyrationsradius des Polymermaterials ist.
  12. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der mobile Nanopartikelfüllstoff im Wesentlichen über die gesamte Polymermatrix eines Polymermaterials verteilt ist, das ein Ausgewähltes aus der Gruppe bildet, die aus einer dielektrischen Schicht, einer Unterfüllung, einem Die-Anhang, einer Pressmasse, einer anderen Vergusskapselung als einer Pressmasse, einer Dichtungsmasse, einer Belastungskompensationsschicht, einem Überzug eines Bereichs von angrenzenden Materialien und einer Kombination davon besteht.
  13. Verfahren, aufweisend: Formen eines Smart-Polymer-Verbunds durch Verteilen eines Nanopartikelfüllstoffs im Wesentlichen über eine gesamte Polymermatrix; und Einfügen des Smart-Polymer-Verbunds in ein Gehäuse einer integrierten Schaltung.
  14. Verfahren nach Anspruch 13, wobei die integrierte Schaltung einen Mikroprozessor umfasst.
  15. Verfahren nach Anspruch 13, wobei die Polymermatrix im Wesentlichen eine Ausgewählte aus der Gruppe ist, die aus einem Epoxid, einem duroplastischen Urethan, einem Cyanouratester, einem Silikon, einem Polyimid, einem Acrylat, einem Bismaleimid, einem flüssigkristallinen Polymer und einer Kombination davon besteht.
  16. Verfahren nach Anspruch 13, das des Weiteren ein Modifizieren einer Grenzflächenoberfläche eines oder mehrerer aus der Gruppe aufweist, die den Nanopartikelfüllstoff und die Polymermatrix umfasst, durch ein Modifikationsmittel.
  17. Verfahren nach Anspruch 13, wobei eine Nanopartikelmobilität innerhalb der Polymermatrix durch Anwendung eines Impulses eines Feldpotentials partiell stimuliert werden kann, das aus der Gruppe von Feldpotentialen ausgewählt ist, die aus Temperatur, Elektrizität, Magnetismus und einer Kombination davon besteht.
  18. Verfahren nach Anspruch 13, wobei die Dispersion der Nanopartikel im Wesentlichen aus einem Nanoskalenmaterial besteht, das aus der Gruppe von organischen und anorganischen Nanopartikeln ausgewählt ist, die aus Kohlenstoffnanoröhren, Nanoskalensiliziumdioxid, Nanoskalenaluminiumoxid, Nanoskalentitandioxid, Nanoskalenzirkonoxid, ihren Äquivalente und einer Kombination davon besteht.
  19. Verfahren nach Anspruch 13, wobei der mobile Nanopartikelfüllstoff im Wesentlichen über die gesamte Polymermatrix eines Polymermaterials verteilt ist, das ein Ausgewähltes aus der Gruppe bildet, die aus einer dielektrischen Schicht, einer Unterfüllung, einem Die-Anhang, einer Pressmasse, einer anderen Vergusskapselung als einer Pressmasse, einer Dichtungsmasse, einer Belastungskompensationsschicht, einem Überzug eines Bereichs von angrenzenden Materialien und einer Kombination davon besteht.
  20. System, aufweisend: ein Gehäuse, das eine integrierte Schaltung umfasst, wobei das Gehäuse des Weiteren einen oder mehrere Bereiche von angrenzenden Materialien unterschiedlicher Zusammensetzung umfasst, wobei eines der Materialien einen Smart-Polymer-Verbund umfasst; einen Nanopartikelfüllstoff, der im Wesentlichen über den gesamten Smart-Polymer-Verbund verteilt ist; und eine Massenspeichervorrichtung, die an das Gehäuse gekoppelt ist.
  21. System nach Anspruch 20, des Weiteren aufweisend: einen dynamischen Direktzugriffsspeicher, der an die integrierte Schaltung gekoppelt ist; und eine Eingabe/Ausgabe-Schnittstelle, die an die integrierte Schaltung gekoppelt ist.
  22. System nach Anspruch 21, wobei die Eingabe/Ausgabe-Schnittstelle eine Vernetzungsschnittstelle aufweist.
  23. System nach Anspruch 20, wobei die integrierte Schaltung ein Prozessor ist.
  24. System nach Anspruch 23, wobei das System ein Ausgewähltes aus einer Gruppe ist, die aus einer Set-Top-Box, einem Media-Center-Personal-Computer, einem Digital Versatile Disk-Spieler, einem Server, einem Personal-Computer, einem mobilen Personal-Computer, einem Personal Digital Assitant, einem Mobiltelefon, einem Netzwerk-Router, einem Netzumschaltvorrichtung und einer Kombination davon besteht.
  25. System nach Anspruch 20, wobei der Nanopartikelfüllstoff partiell einen Riss in einem Material füllt, das von dem Gehäuse umfasst ist.
  26. System nach Anspruch 20, wobei der Smart-Polymer-Verbund ein Ausgewähltes aus der Gruppe bildet, die aus einer dielektrischen Schicht, einer Unterfüllung, einem Die-Anhang, einer Pressmasse, einer anderen Vergusskapselung als einer Pressmasse, einer Dichtungsmasse, einer Belastungskompensationsschicht, einem Überzug eines Bereichs von angrenzenden Materialien und einer Kombination davon besteht.
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