KR20230159274A - 반도체 디바이스와 함께 사용하기 위한 히트 스프레더 - Google Patents

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KR20230159274A
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holes
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semiconductor
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박수한
김경은
박요셉
라인원
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스태츠 칩팩 피티이. 엘티디.
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Abstract

히트 스프레더는 반도체 구성요소와 함께 사용될 수 있다. 히트 스프레더는: 반도체 구성요소와 열 접촉하는 하단 표면, 및 하단 표면에 대향하는 상단 표면을 갖는 본체; 본체의 비-주변 영역에 배치된 복수의 구멍 - 각각의 구멍은 상단 표면과 하단 표면 사이에서 본체를 통과함 -; 및 복수의 구멍 중 하나의 구멍 내에 각각 배치되고 상단 표면으로부터 하단 표면 아래로 하향 연장되는 복수의 연장부를 포함하고, 복수의 연장부는 히트 스프레더가 반도체 구성요소와 함께 실장될 때 반도체 구성요소를 유지하도록 구성된다.

Description

반도체 디바이스와 함께 사용하기 위한 히트 스프레더{HEAT SPREADER FOR USE WITH A SEMICONDUCTOR DEVICE}
본 출원은 전반적으로 반도체 기술에 관한 것으로, 보다 상세히는 반도체 구성요소와 함께 사용하기 위한 히트 스프레더, 히트 스프레더를 통합한 반도체 디바이스, 및 반도체 디바이스를 제조하기 위한 방법에 관한 것이다.
반도체 디바이스는 일반적으로, 신호 처리, 고속 계산, 전자기 신호의 송신 및 수신, 전자 디바이스 제어, 텔레비전 디스플레이용 시각적 이미지 생성과 같은 광범위한 기능을 수행하는 현대의 전자 제품에서 발견된다. 집적 회로는 반도체 다이 내에서 제조될 수 있다. 반도체 다이는 칩이라고도 지칭될 수 있으며, 다이는 소위 "플립 칩" 일 수 있다. 플립 칩은 "범프"라고 지칭될 수 있는 전도성 돌출부를 포함하는 표면을 갖는다.
작동 중에, 다이의 집적 회로는 열을 생성할 수 있어, 다이로부터 주변 환경으로 열을 전달하기 위한 히트 스프레더가 필요하다. 종래의 히트 스프레더는 일반적으로 그 풋 부분을 통해 기판 상에 부착되고, 따라서 기판에 실장 공간이 필요하다. 그러나, 최근의 요구에 따라, fcBGA-SiP 패키지에 사용되는 큰 다이와 작은 구성요소 배열과 같이 많은 추가 구성요소가 기판 및 다이 주변에 실장된다. 이러한 상황 하에서, 더 이상 히트 스프레더를 실장하기 위한 충분한 공간이 기판에 없을 수 있다. 또한, 종래의 히트 스프레더는 단일 반도체 패키지에 일체화된 전자 구성요소의 밀도 증가로 인해 커지는 열 소산 요구를 충족할 가능성이 낮다.
따라서, 반도체 구성요소와 함께 사용하기 위한 개선된 히트 스프레더에 대한 요구가 존재한다.
본 출원의 목적은 반도체 구성요소와 함께 사용하기 위한 히트 스프레더, 히트 스프레더를 통합한 반도체 디바이스 및 반도체 디바이스를 제조하기 위한 방법을 제공하는 것이다.
본 출원의 양태에서, 반도체 구성요소와 함께 사용하기 위한 히트 스프레더가 제공된다. 히트 스프레더는 반도체 구성요소와 열 접촉하는 하단 표면, 및 하단 표면에 대향하는 상단 표면을 갖는 본체; 본체의 비-주변 영역에 배치된 복수의 구멍 - 각각의 구멍은 상단 표면과 하단 표면 사이에서 본체를 통과함 -; 및 복수의 구멍 중 하나의 구멍 내에 각각 배치되고 상단 표면으로부터 하단 표면 아래로 하향 연장되는 복수의 연장부를 포함하고, 복수의 연장부는 히트 스프레더가 반도체 구성요소와 함께 실장될 때 반도체 구성요소를 유지하도록 구성된다.
실시예에서, 복수의 구멍 및 복수의 연장부는 본체 상에 2차원 어레이로 배열된다.
실시예에서, 복수의 연장부는 본체와 일체로 형성된다.
실시예에서, 복수의 연장부는 상단 표면으로부터 멀어지게 굽힘되어 연장부 내에 반도체 구성요소를 유지한다.
실시예에서, 복수의 구멍은 본체를 절단하여 형성된다.
실시예에서, 복수의 구멍 및 복수의 연장부는 각각의 구멍으로부터 연장부를 각각 분리하는 비-폐쇄 슬릿을 본체에 절단함으로써 형성된다.
본 출원의 또 다른 양태에서, 반도체 디바이스가 제공되고, 반도체 디바이스는: 반도체 구성요소; 히트 스프레더를 포함하고, 히트 스프레더는: 반도체 구성요소와 열 접촉하는 하단 표면, 및 하단 표면에 대향하는 상단 표면을 갖는 본체; 본체의 비-주변 영역에 배치된 복수의 구멍 - 각각의 구멍은 상단 표면과 하단 표면 사이에서 본체를 통과함 -; 및 복수의 구멍 중 하나의 구멍 내에 각각 배치되고 상단 표면으로부터 하단 표면 아래로 하향 연장되는 복수의 연장부를 포함하고, 복수의 연장부는 반도체 구성요소를 유지하도록 구성된다.
본 출원의 추가 양태에서, 반도체 디바이스를 제조하기 위한 방법이 제공되고, 이 방법은: 반도체 구성요소를 제공하는 단계; 본체, 복수의 구멍 및 복수의 연장부를 갖는 히트 스프레더를 제공하는 단계 - 본체는 하단 표면 및 하단 표면에 대향하는 상단 표면을 갖고, 상기 복수의 구멍은 본체의 비-주변 영역에 배치됨 -; 히트 스프레더의 하단 표면을 반도체 구성요소와 부착하는 단계; 및 본체의 상단 표면으로부터 멀어지게 그리고 본체의 하단 표면 아래로 하향으로 복수의 연장부를 굽힘시켜 각각의 연장부를 반도체 구성요소의 측면과 맞물리게 하는 단계를 포함한다.
전술한 일반적인 설명 및 다음의 상세한 설명은 단지 예시적이고 설명적이며, 본 발명을 제한하지 않는다는 것을 이해하여야 한다. 또한, 본 명세서에 통합되고 그 일부를 구성하는 첨부 도면은 본 발명의 실시예를 예시하고, 설명과 함께 본 발명의 원리를 설명하는 역할을 한다.
본 명세서에 참조된 도면은 명세서의 일부를 형성한다. 상세한 설명이 명시적으로 달리 나타내지 않는 한, 도면에 도시된 특징은 본 출원의 몇몇 실시예만을 예시하고 본 출원의 모든 실시예를 예시하지 않으며, 명세서의 독자는 그 반대 암시를 행하지 않아야 한다.
도 1은 반도체 구성요소와 함께 사용하기 위한 히트 스프레더의 사시도를 예시한다.
도 2는 도 1에 도시된 바와 같은 히트 스프레더(100)를 통합한 반도체 디바이스의 사시도를 예시한다.
도 3은 본 출원의 실시예에 따른 반도체 디바이스를 제조하기 위한 방법을 예시하는 흐름도이다.
도 4a 및 도 4b는 본 출원의 실시예에 따른 히트 스프레더(400a 및 400b)의 평면도를 예시한다.
동일한 참조 번호가 동일하거나 유사한 부품을 지칭하기 위해 도면 전체에 걸쳐 사용될 것이다.
본 출원의 예시적인 실시예에 대한 다음의 상세한 설명은 설명의 일부를 형성하는 첨부 도면을 참조한다. 도면은 본 출원이 실시될 수 있는 특정 예시적인 실시예를 예시한다. 도면을 포함하는 상세한 설명은 이들 실시예를 본 기술 분야의 숙련자가 본 출원을 실시할 수 있게 하도록 충분히 상세히 설명한다. 본 기술 분야의 숙련자는 본 출원의 다른 실시예를 추가로 이용할 수 있고, 본 출원의 사상 또는 범위를 벗어나지 않고 논리적, 기계적 및 다른 변경을 할 수 있다. 따라서, 다음의 상세한 설명의 독자는 제한적인 의미로 설명을 해석해서는 안되며 첨부된 청구범위만이 본 출원의 실시예의 범위를 한정한다.
본 출원에서, 단수의 사용은 구체적으로 달리 언급하지 않는 한 복수를 포함한다. 본 출원에서, "또는"의 사용은 달리 언급하지 않는 한 "및/또는"을 의미한다. 더욱이, 용어 "포함하는" 뿐만 아니라 "포함한다" 및 "포함된다"와 같은 다른 형태의 사용이 제한되지 않는다. 또한, "요소" 또는 "구성요소"와 같은 용어는, 구체적으로 달리 언급하지 않는 한, 하나의 유닛을 포함하는 요소 및 구성요소와, 하나 초과의 서브유닛을 포함하는 요소 및 구성요소를 모두 포함한다. 또한, 본 명세서에 사용된 섹션 제목은 조직 목적만을 위한 것이며, 설명된 주제를 제한하는 것으로 해석되어서는 안된다.
본 명세서에 사용될 때, "밑", "아래", "위", "위쪽", "상에", "상부", "하부", "좌측", "우측", "수직", "수평", "측면" 등과 같은 공간적으로 상대적인 용어들은 도면에 예시된 바와 같은 다른 요소(들) 또는 피처(들)에 대한 하나의 요소 또는 피처의 관계를 설명하도록 설명의 용이함을 위해 본 명세서에서 사용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 용어들은 도면에 도시된 배향에 더하여 사용 또는 동작에서의 디바이스의 상이한 배향을 포함하도록 의도된다. 디바이스는 (90도 회전되거나 다른 배향으로) 달리 배향될 수 있고, 본 명세서에서 사용되는 공간적으로 상대적인 기술어들은 마찬가지로 그에 따라 해석될 수 있다. 어떤 요소가 다른 요소에 "연결" 또는 "결합"된 것으로 지칭될 때, 다른 요소에 직접 연결되거나 결합될 수도 있거나, 개재 요소가 존재할 수도 있음을 이해하여야 한다.
도 1은 반도체 구성요소와 함께 사용하기 위한 히트 스프레더의 사시도를 예시한다. 몇몇 실시예에서, 히트 스프레더는 반도체 패키지로부터 열을 소산하기 위해 반도체 패키지에 부착될 수 있다. 몇몇 다른 실시예에서, 히트 스프레더는 반도체 다이에 부착될 수 있다.
도 1을 참조하면, 히트 스프레더(100)는 상단 표면(102) 및 하단 표면(103)을 갖는 본체(101)를 포함한다. 하단 표면(103)은 반도체 구성요소에 부착될 수 있고, 따라서 반도체 구성요소의 표면과 열 접촉할 수 있다. 상단 표면(102)은 일반적으로 하단 표면(103)에 대향한다. 본체(101)는 본체를 통과하고 상단 표면(102)과 하단 표면(103) 사이를 통과하는 복수의 구멍(104)을 갖는다. 본체(101)의 구멍(104)에 대해, 연장부(105)는 상단 표면(102)으로부터 연장되고, 구멍(104)을 통과하며, 추가로 하단 표면(103) 아래로 하향 연장된다. 연장부(105)는 본체(101)에 실질적으로 직교하며, 따라서 반도체 구성요소의 각각의 측면과 맞물릴 수 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 모든 구멍(104)은 하단 표면(103) 아래로 연장되는 각각의 연장부(105)를 갖는다. 이와 같이, 반도체 구성요소는 연장부(104)에 의해 정의된 영역 또는 가상 프레임 내에서 이러한 히트 스프레더(100)와 함께 실장될 수 있다. 연장부(105)는 반도체 구성요소에 대한 히트 스프레더(100)의 임의의 측방향 이동을 방지하기 위해 반도체 구성요소에 대한 앵커 지점으로서 작동한다. 연장부(105)는 각각의 구멍(104) 내에서 탭을 굽힘으로써 형성될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 구멍(104)의 일부만이 연장부(105)를 가질 수 있는 반면, 다른 구멍은 본체(101)로부터 멀어지게 굽힘되지 않은 연장부 또는 탭에 의해 차단될 수 있다. 이러한 방식으로, 히트 스프레더(100)는 조절 가능한 실장 영역을 가질 수 있고, 따라서 반도체 구성요소의 특정 치수에 따라 반도체 구성요소 상에 실장될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 하나 이상의 구멍(104)은 더 많은 연장부(104)를 가질 수 있다.
몇몇 실시예에서, 연장부(105)는 그 표면에 접촉점 또는 리브와 같은 볼록부를 형성하도록 스탬핑되거나 가압될 수 있다. 히트 스프레더(100)가 반도체 구성요소에 부착될 때, 볼록부는 반도체 구성요소의 측면과 직접 접촉하여 연장부(105)와 반도체 구성요소 사이의 마찰을 증가시킬 수 있다. 몇몇 바람직한 실시예에서, 히트 스프레더(100)가 반도체 구성요소와 부착될 때, 연장부(105)의 각각의 볼록부를 수용할 수 있는 홈 또는 리세스가 반도체 구성요소의 측면 상에 있을 수 있다. 이러한 방식으로, 히트 스프레더(100)와 반도체 구성요소 사이의 맞물림이 더욱 개선될 수 있다.
도 1에 도시된 실시예에서, 구멍(104) 및 관련된 연장부(105)는 본체(101)의 비-주변 영역에 위치된다. 즉, 구멍(104) 및 연장부(105)에 의해 정의된 가상 프레임은 전체 히트 스프레더(100)의 것보다 작은 설치 공간을 가질 수 있다. 이 경우, 히트 스프레더(100)는 그에 연결된 반도체 구성요소보다 큰 설치 공간을 가질 수 있어, 개선된 열 소산 성능을 제공할 수 있다.
몇몇 실시예에서, 본체(101) 및 연장부(105)는 일체형 구조로서 형성되고, 따라서 동일한 재료로 제조된다. 구체적으로, 구멍(104) 및 연장부(105)는 레이저 절단과 같은 절단에 의해 형성될 수 있다. 예를 들어, 비-폐쇄 슬릿은 본체(101)를 절단함으로써 형성되어, 구멍 및 구멍 내의 탭을 정의할 수 있다. 또한, 탭은 하단 표면(103)에 대해 실질적으로 90도와 동일한 각도만큼 굽힘될 수 있다. 몇몇 예에서, 탭은 80도, 85도, 88도, 89도 또는 다른 적절한 각도와 같은 다른 각도만큼 굽힘될 수 있다. 이러한 방식으로, 굽힘된 탭 또는 연장부는 히트 스프레더(100)가 반도체 구성요소 상에 실장될 때 더 큰 유지력을 제공할 수 있다. 히트 스프레더(100)는 연장부와 반도체 구성요소 사이에 억지 끼워맞춤을 생성하는 특정한 가요성 및 강성을 갖는 금속 또는 다른 재료로 제조될 수 있음을 이해할 수 있다. 몇몇 다른 예에서, 연장부(105)는 접착, 용접 또는 다른 적절한 부착 프로세스를 통해 본체(101)에 부착될 수 있다. 대안적으로, 연장부는 본체(101)의 재료와 상이한 재료로 제조될 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같은 히트 스프레더(100)는 일반적으로 플레이트로서 형상화되며, 구멍(104) 및 연장부(105)는 정사각형 또는 직사각형 형상의 어레이를 정의한다. 그러나, 본 기술 분야의 숙련자는 히트 스프레더(100), 구멍(104) 및 연장부(105)가 임의의 다른 적절한 형상의 형태를 취할 수 있음을 인식할 것이다. 예를 들어, 구멍(104) 및 연장부(105)의 어레이는 2개의 행을 포함할 수 있고, 연장부(105)의 제1 행은 반도체 구성요소의 제1 측면과 맞물릴 수 있고, 연장부(105)의 제2 행은 제1 측면에 대향하는 반도체 구성요소의 제2 측면과 맞물릴 수 있다. 이러한 방식으로, 반도체 구성요소는 연장부의 2개의 행 사이에 클램핑될 수 있다. 다른 예에서, 연장부(105)의 어레이는 연장부의 4개의 세트를 포함할 수 있고, 연장부의 각각의 세트는 일반적으로 정사각형 또는 직사각형으로서 형상화된 반도체 구성요소의 코너와 정렬될 수 있다. 또한, 히트 스프레더(100)는 널리 알려진 세라믹 또는 금속 재료와 같은 다양한 열 전도성 재료로부터 필요에 따라 선택되는 하나 이상의 재료로 제조될 수 있다. 몇몇 예시적인 재료는 구리, 니켈 재킷 구리, 양극 산화된 알루미늄, 알루미늄-실리콘-탄소, 알루미늄 질화물, 붕소 질화물 등을 포함한다.
도 2는 본 출원의 실시예에 따른 도 1에 도시된 바와 같은 히트 스프레더(100)를 통합한 반도체 디바이스의 사시도를 예시한다.
이제, 도 2를 참조하면, 반도체 디바이스(200)는 반도체 패키지 또는 반도체 다이와 같은 반도체 구성요소(201), 및 반도체 구성요소(201) 위에 배치된 히트 스프레더(100)를 포함한다. 반도체 구성요소(201)는 임의의 다른 유형의 반도체 패키지 또는 다이일 수 있다. 히트 스프레더(100)의 하단 표면(103)은 반도체 구성요소(201)의 상단 표면과 열적 연결되어 있다. 도 2에 도시되지는 않았지만, 히트 스프레더(100)는 열 계면 재료 층과 같은 열 계면 재료를 통해 반도체 구성요소(201)와 열 접촉할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 열 계면 재료 층은 솔더 기반일 수 있으며, 이는 더 높은 온도를 견디는 솔더의 능력 및 더 큰 열 전도성으로 인해 고전력 디바이스에 대해 특정 이점을 갖는다. 몇몇 다른 실시예에서, 열 계면 재료 층은 또한 유기 재료일 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 복수의 연장부(105)는 히트 스프레더(100)의 본체(101)의 상단 표면(102)으로부터 멀어지게 굽힘되어 반도체 구성요소(201)의 측면과 맞물리고, 그에 따라 반도체 구성요소(201)는 연장부(105)에 의해 둘러싸이고 고정된다. 일부 예에서, 반도체 구성요소(201)는 인쇄 회로 보드 등과 같은 기판(202)에 추가로 부착될 수 있지만, 히트 스프레더(100)는 기판(202)과 접촉하지 않는다. 따라서, 히트 스프레더(100)는 기판(202) 상의 영역을 점유하지 않을 수 있으며, 이는 반도체 구성요소(201)에 매우 가까운 영역에서도 일부 다른 전기 구성요소가 기판(202) 상에 실장될 수 있게 한다. 예를 들어, 도 2는 저항기와 같은 복수의 다른 유형의 전기 구성요소(203)가 또한 기판(202)에 부착되고 반도체 구성요소(201)를 둘러싼다는 것을 도시한다. 이러한 구성에서, 기판(202)에 종래의 히트 스프레더의 풋 부분을 부착하기 위한 충분한 공간이 없을 수 있다. 그러나, 본 출원의 실시예에 따른 히트 스프레더(100)를 채용함으로써, 히트 스프레더(100)가 열 소산을 위해 반도체 구성요소(201) 상에 고정되어, 기판 위에서 부동(floating)할 수 있다. 더욱이, 전술한 바와 같이, 히트 스프레더(100)의 구멍(104) 및 연장부(105)가 본체(101)의 주변 영역에 있지 않기 때문에, 본체(101)는 기판(202)과 실질적으로 평행한 방향으로 연장될 수 있으며, 이는 열 소산을 위한 더 큰 영역을 제공한다.
도 2에 도시된 바와 같은 반도체 디바이스(200)는 단 하나의 반도체 구성요소(201)를 갖는다. 몇몇 실시예에서, 반도체 디바이스(200)는 기판(202)에 부착된 2개 이상의 반도체 구성요소를 가질 수 있다. 이러한 상황 하에서, 연장부(105)는 적어도 2개의 세트로 분할될 수 있고, 연장부(105)의 각각의 세트는 반도체 구성요소 중 하나를 고정하는 데 사용될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 구멍의 큰 일정 형상(예를 들어, 정사각형)의 어레이는, 연장부가 본체로부터 하향 굽힘되지 않고, 히트 스프레더의 본체에 미리 절단될 수 있다. 이러한 방식으로, 어떤 특정 반도체 구성요소가 히트 스프레더와 함께 실장되는 지에 따라 연장부 중 일부는 하향 굽힘될 수 있고 다른 연장부는 하향 굽힘되지 않을 수 있다.
도 3은 본 출원의 실시예에 따른 반도체 디바이스를 제조하기 위한 방법을 예시하는 흐름도이다. 설명을 쉽게 하기 위해, 방법(300)은 도 2에 도시된 바와 같은 반도체 디바이스(200)를 참조하여 설명된다. 그러나, 방법(300)은 임의의 다른 적절한 전자 디바이스 또는 시스템을 제조하는 데 사용될 수 있다.
단계 301에서, 적어도 하나의 반도체 구성요소(201) 및 히트 스프레더가 제공된다. 반도체 구성요소(201)는 기판(202)에 부착될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 2개 이상의 반도체 구성요소(201)가 제공될 수 있고 추가 전자 구성요소(203)가 또한 기판(202)에 부착될 수 있다. 더욱이, 히트 스프레더(100)는 상단 표면(102) 및 하단 표면(103)가 있는 본체(101)를 갖는다. 본체(101)의 비-주변 영역에는 복수의 구멍(104)이 배치된다. 이때, 구멍 내부에는 굽힘되지 않은 탭이 각각 형성될 수 있다.
단계 302에서, 히트 스프레더(100)와 반도체 구성요소(201)는 이들의 마주하는 면이 서로 열 접촉하도록 서로 부착된다. 특히, 히트 스프레더(100)의 하단 표면(103)은 반도체 구성요소(201)와 직접 접촉할 수 있다. 대안적으로, 히트 스프레더(100)는 열 계면 재료 층과 같은 열 계면 재료에 의해 반도체 구성요소(201)와 열 접촉할 수 있다.
단계 303에서, 연장부(105)는 본체(101)의 상단 표면(102)으로부터 멀어지게, 그리고 하단 표면(103) 아래로 하향 굽힘되어, 반도체 구성요소(201)의 각각의 측면과 맞물린다. 도 2에서 알 수 있는 바와 같이, 연장부(105)는 기판(202) 또는 추가 전자 구성요소(203)와 접촉하지 않고 반도체 구성요소(201)를 둘러싸도록 굽힘된다. 따라서, 반도체 구성요소(201)는 연장부(105)의 어레이 내에서 견고하게 유지될 수 있고 히트 스프레더(100)에 대한 반도체 구성요소(201)의 측방향 이동이 방지될 수 있다. 기판과의 부착을 위해 경사 부분과 풋 부분을 필요로 하는 종래의 히트 스프레더와 비교하면, 히트 스프레더(100)는 적어도 추가 전자 구성요소(203), 특히 큰 다이와 작은 추가 인접 전자 구성요소를 갖는 fcBGA-SiP 패키지를 위한 공간을 절약할 수 있다.
위의 방법(300)에서 부착 단계(302)는 굽힘 단계(303)에 앞서 수행되지만, 몇몇 다른 실시예에서, 연장부(105)는 미리 굽힘될 수 있고, 즉, 반도체 구성요소(201)와 부착되기 전에 미리 굽힘될 수 있음을 유의해야 한다. 예를 들어, 연장부(105)는 하단 표면(103) 아래로 미리 하향 굽힘될 수 있다. 그 후에, 히트 스프레더는 반도체 구성요소와 추가로 부착될 수 있으며, 임의의 연장부가 반도체 구성요소의 측면에 잘 끼워지지 않으면, 연장부의 각도가 조절될 수 있다.
도 4a 및 도 4b는 본 출원의 2개의 실시예에 따른 히트 스프레더(400a 및 400b)의 평면도를 예시한다. 이제, 도 4a를 참조하면, 히트 스프레더(400a)는 본체(401a), 및 본체(401a)를 통과하는 복수의 구멍(404a)을 갖는다. 각각의 구멍(404a) 내에는, 본체(401a)와 연결되는 연장부(405a)가 있고, 연장부(405a)는 상단 표면(402a)으로부터 멀어지게 굽힘될 수 있다. 연장부(405a)를 갖는 복수의 구멍(404a)은 본체(401a) 상에 2차원 어레이로 배열되고, 연장부(405a)의 상이한 행은 상이한 치수를 갖는 반도체 구성요소와 맞물리도록 선택적으로 상단 표면으로부터 멀어지게 굽힘될 수 있다.
구체적으로, 도 4a에 도시된 일점 쇄선 직사각형은 히트 스프레더(400a) 아래에 배치된 반도체 구성요소(420a)의 윤곽을 예시한다. 어레이의 최외측 행에 있는 연장부(405a)의 적어도 일부는 반도체 구성요소(420a)의 주연부와 정렬된다. 따라서, 이들 연장부는 상단 표면(402a)으로부터 멀어지게 굽힘되어 반도체 구성요소(420a)를 둘러싸고 고정할 수 있다. 또한, 도 4a에 도시된 또 다른 점선 직사각형은 반도체 구성요소(420a)보다 작은 면적을 갖는 또 다른 반도체 구성요소(410a)의 윤곽을 도시한다. 히트 스프레더(400a)가 반도체 구성요소(410a)와 연결하는 데 사용되는 경우, 반도체 구성요소(410a)의 주연부와 정렬되는 어레이의 최내측 행에 있는 복수의 연장부(405a)는 상단 표면(402a)으로부터 멀어지게 굽힘되어 반도체 구성요소(410a)를 둘러싸고 고정할 수 있다.
이제, 도 4b를 참조하면, 히트 스프레더(400b)는 본체(401b), 및 본체(401b)를 통과하는 복수의 구멍(404b)을 갖는다. 각각의 구멍(404b) 내에는, 본체(401b)와 연결된 연장부(405b)가 있다. 구멍(404b)은 도 4a에 도시된 구멍(404a)과 상이한 원형 형상이다. 전술한 바와 같이, 본 기술 분야의 숙련자는 필요에 따라 구멍(404b) 또는 연장부(405b)에 대해 임의의 다른 형상 또는 구성이 사용될 수 있음을 인식할 것이다. 연장부(405b)와 본체(401b) 사이의 구멍(404a) 내에 목부 부분(451b)이 추가로 형성되어, 연장부(405b)가 본체(401b)로부터 멀어지게 굽힘될 때 힌지로서 동작할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 연장부(405b)는 연장부(405b)를 본체(401b)와 연결하는 하나 초과의 목부 부분을 가질 수 있고, 목부 부분은 구멍(404b)에 대해 상이한 배향을 가질 수 있다. 그 경우, 히트 스프레더(400b)는 상이한 크기의 반도체 구성요소와 연결될 수 있다.
도 4b에 도시된 바와 같이, 연장부(405b)를 갖는 복수의 구멍(404b)은 본체(401b) 상에 2차원 어레이로 존재한다. 몇몇 실시예에서, 연장부(405b)는 2개 이상의 반도체 구성요소와 맞물리거나 고정하기 위해 굽힘될 수 있다. 구체적으로, 도 4b의 일점쇄선 직사각형은 히트 스프레더(400b)의 우측 부분 아래에 배치된 반도체 구성요소(420b)의 윤곽을 예시하고 점선 직사각형은 히트 스프레더(400b)의 좌측 부분 아래에 배치된 또 다른 반도체 구성요소(410b)를 예시한다. 반도체 구성요소(410b) 및 반도체 구성요소(420b)의 각각의 주연부와 정렬되는 연장부(405b) 중 일부는 상단 표면(402b)으로부터 멀어지게 굽힘될 수 있다. 따라서, 히트 스프레더(400b)는 다양한 배열로 배열된 2개 이상의 반도체 구성요소가 동시에 실장될 수 있으며, 이는 상이한 유형의 반도체 디바이스에 대한 그 용례를 크게 넓힐 수 있다.
본 명세서에서의 설명에는 반도체 구성요소 및 그 제조 방법과 함께 사용하기 위한 히트 스프레더의 다양한 부분을 도시하는 많은 예시적인 도면이 포함되어 있다. 예시의 명확성을 위해, 이러한 도면은 각각의 예시적인 조립체의 모든 양태를 도시하지는 않았다. 본 명세서에 제공된 임의의 예시적인 조립체 및/또는 방법은 본 명세서에 제공된 임의의 또는 모든 다른 조립체 및/또는 방법과 임의의 또는 모든 특성을 공유할 수 있다.
본 명세서에서는 첨부 도면을 참조하여 다양한 실시예를 설명하였다. 그러나, 다음의 특허청구범위에 기재된 바와 같은 본 발명의 보다 넓은 범위를 벗어나지 않고, 다양한 수정 및 변경이 이루어질 수 있고 추가 실시예가 구현될 수 있음은 명백할 것이다. 또한, 다른 실시예는 명세서를 고려하고 본 명세서에 개시된 본 발명의 하나 이상의 실시예의 실시로부터 본 기술 분야의 숙련자에게 명백할 것이다. 따라서, 본 출원 및 본 명세서의 예는 단지 예시적인 것으로 고려되며, 본 발명의 진정한 범위 및 사상은 다음의 예시적인 청구범위 목록에 의해 명시되는 것으로 의도된다.

Claims (20)

  1. 반도체 구성요소와 함께 사용하기 위한 히트 스프레더이며,
    상기 반도체 구성요소와 열 접촉하는 하단 표면, 및 상기 하단 표면에 대향하는 상단 표면을 갖는 본체;
    상기 본체의 비-주변 영역에 배치된 복수의 구멍 - 각각의 구멍은 상기 상단 표면과 상기 하단 표면 사이에서 본체를 통과함 -; 및
    상기 복수의 구멍 중 하나의 구멍 내에 각각 배치되고 상기 상단 표면으로부터 상기 하단 표면 아래로 하향 연장되는 복수의 연장부를 포함하고, 상기 복수의 연장부는 상기 히트 스프레더가 상기 반도체 구성요소와 함께 실장될 때 반도체 구성요소를 유지하도록 구성되는, 히트 스프레더.
  2. 제1항에 있어서, 상기 복수의 구멍 및 상기 복수의 연장부는 상기 본체 상에 2차원 어레이로 배열되는, 히트 스프레더.
  3. 제1항에 있어서, 상기 복수의 연장부는 상기 본체와 일체로 형성되는, 히트 스프레더.
  4. 제3항에 있어서, 상기 복수의 연장부는 상기 상단 표면으로부터 멀어지게 굽힘되어 연장부 내에 상기 반도체 구성요소를 유지하는, 히트 스프레더.
  5. 제3항에 있어서, 상기 복수의 구멍은 상기 본체를 절단하여 형성되는, 히트 스프레더.
  6. 제1항에 있어서, 상기 복수의 구멍 및 상기 복수의 연장부는 각각의 구멍으로부터 연장부를 각각 분리하는 비-폐쇄 슬릿을 본체에 절단함으로써 형성되는, 히트 스프레더.
  7. 반도체 디바이스이며,
    반도체 구성요소;
    히트 스프레더를 포함하고, 상기 히트 스프레더는:
    상기 반도체 구성요소와 열 접촉하는 하단 표면, 및 상기 하단 표면에 대향하는 상단 표면을 갖는 본체;
    상기 본체의 비-주변 영역에 배치된 복수의 구멍 - 각각의 구멍은 상기 상단 표면과 상기 하단 표면 사이에서 본체를 통과함 -; 및
    상기 복수의 구멍 중 하나의 구멍 내에 각각 배치되고 상기 상단 표면으로부터 상기 하단 표면 아래로 하향 연장되는 복수의 연장부를 포함하고, 상기 복수의 연장부는 상기 반도체 구성요소를 유지하도록 구성되는, 반도체 디바이스.
  8. 제7항에 있어서, 상기 복수의 구멍 및 상기 복수의 연장부는 상기 본체 상에 2차원 어레이로 배열되는, 반도체 디바이스.
  9. 제7항에 있어서, 상기 복수의 연장부는 상기 본체와 일체로 형성되는, 반도체 디바이스.
  10. 제9항에 있어서, 상기 복수의 연장부는 상기 상단 표면으로부터 멀어지게 굽힘되어 연장부 내에 상기 반도체 구성요소를 유지하는, 반도체 디바이스.
  11. 제9항에 있어서, 상기 복수의 구멍은 상기 본체를 절단하여 형성되는, 반도체 디바이스.
  12. 제7항에 있어서, 상기 복수의 구멍 및 상기 복수의 연장부는 각각의 구멍으로부터 연장부를 각각 분리하는 비-폐쇄 슬릿을 본체에 절단함으로써 형성되는, 반도체 디바이스.
  13. 제7항에 있어서,
    기판을 더 포함하고, 상기 반도체 구성요소는 상기 기판에 부착되며 상기 히트 스프레더는 상기 기판과 접촉하지 않는, 반도체 디바이스.
  14. 반도체 디바이스를 제조하기 위한 방법이며,
    반도체 구성요소를 제공하는 단계;
    본체, 복수의 구멍 및 복수의 연장부를 갖는 히트 스프레더를 제공하는 단계 - 상기 본체는 하단 표면 및 상기 하단 표면에 대향하는 상단 표면을 갖고, 상기 복수의 구멍은 본체의 비-주변 영역에 배치됨 -;
    상기 히트 스프레더를 상기 반도체 구성요소와 부착하는 단계; 및
    상기 본체의 상단 표면으로부터 멀어지게 그리고 상기 본체의 하단 표면 아래로 하향으로 상기 복수의 연장부를 굽힘시켜 각각의 연장부를 상기 반도체 구성요소의 측면과 맞물리게 하는 단계를 포함하는, 방법.
  15. 제14항에 있어서, 상기 복수의 구멍 및 상기 복수의 연장부는 상기 본체 상에 2차원 어레이로 배열되는, 방법.
  16. 제14항에 있어서, 상기 복수의 구멍 및 상기 복수의 연장부는 각각의 구멍으로부터 연장부를 각각 분리하는 비-폐쇄 슬릿을 본체에 절단함으로써 형성되는, 방법.
  17. 제14항에 있어서,
    상기 히트 스프레더가 기판과 접촉하지 않는 상태로 상기 반도체 구성요소를 기판 상에 부착하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  18. 반도체 디바이스를 제조하기 위한 방법이며,
    반도체 구성요소를 제공하는 단계;
    본체, 복수의 구멍 및 복수의 연장부를 갖는 히트 스프레더를 제공하는 단계 - 본체는 하단 표면 및 하단 표면에 대향하는 상단 표면을 갖고, 상기 복수의 구멍은 본체의 비-주변 영역에 배치됨 -;
    상기 본체의 상단 표면으로부터 멀어지게 그리고 상기 본체의 하단 표면 아래로 하향으로 상기 복수의 연장부를 굽힘시키는 단계;
    상기 복수의 연장부를 상기 반도체 구성요소의 각각의 측면과 맞물리게 함으로써 상기 히트 스프레더를 상기 반도체 구성요소와 부착하는 단계를 포함하는, 방법.
  19. 제18항에 있어서, 상기 복수의 구멍 및 상기 복수의 연장부는 상기 본체 상에 2차원 어레이로 배열되는, 방법.
  20. 제18항에 있어서, 상기 복수의 구멍 및 상기 복수의 연장부는 각각의 구멍으로부터 연장부를 각각 분리하는 비-폐쇄 슬릿을 본체에 절단함으로써 형성되는, 방법.
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