[发明专利]用于电路管芯的高热性能封装

说明书

技术领域

本发明一般地涉及电路管芯的封装。更具体地，本发明公开了一种 在基本上没有中间成型材料的情况下提供设置在电路管芯上的散热器的 方法和相关的电路封装。

背景技术

随着电路尺寸持续减小，提供电路管芯散热的途径变得越来越重要。 实际上，电子器件的速度和密度的一个重要的限制因素就是令人满意地 去除这种器件在操作时产生的热的能力。为此，现在在许多电路封装中 通常使用散热器。

图1示出了现有技术中用于完全成型分离球栅阵列(FSBGA：Fully  Molded and Separated Ball Grid Array)的封装步骤。部分形成的FSBGA 器件10包括相互粘接的电路管芯20、间隔垫30和衬底40。电路管芯20 可以是现有技术中已知的任何管芯，例如硅衬底、GaAs衬底、玻璃基硅 (silicon-on-glass)衬底等。间隔垫30也可以由这些衬底材料的任一种 制成，该材料可根据高热传导特性选择并典型地由硅制成。第一粘接层 12把间隔垫30的背面粘接到电路管芯20的有源表面(active surface) 22。间隔垫30基本上是无源管芯，并主要用于把热从电路管芯20的表 面传送出去。因而典型地，间隔垫30不与任何外部电路电连接。第二粘 接层14把电路管芯20的背面25粘接到衬底40。第二粘接层14可以是 导电的或者非导电的，但通常是导电的以提供更好的散热特性。衬底40 典型地是层压件，并包括非传导区域42和传导区域44。非传导区域42 可以由例如有机材料(如双马来酰亚胺(BT))制成，传导区域44可以 由铜、铝等制成。填充有传导材料的过孔46提供了传导路径，该传导路 径电连接衬底40的顶表面41上的传导区域44和衬底40的底表面49上 的各自的对应区域。结合线50电连接电路管芯20的有源表面22上的垫 24和衬底40的顶表面41上的对应的楔部48。楔部48与过孔46电连接， 并因此通过传导区域44与衬底40的底表面49电连接。

部分形成的FSBGA器件10设置在模具60内以进行封装处理。虽然 在图1中仅示出了单个器件10，但应当理解通常在模具60内一次对多个 器件10进行封装。模具60包括顶板62和底板64，顶板62和底板64 之间的模腔66填充成型材料70，如图2所示。但是，为了保证可以从电 路管芯20散去最大量的热，非常希望使间隔垫30的顶表面32保持暴露。 即，希望在封装处理期间没有成型材料70覆盖顶表面32。

封装处理与用于制造例如塑料件的注射成型工艺类似。可能向模腔 66内的成型材料70施加相当大的压力，由此即使间隔垫30的顶表面32 和模具顶板62之间的较小的间隙也会在顶表面32上产生成型溢出(mold  flash)。因此，在封装处理期间必须使顶表面32与模具顶板62齐平抵靠。

使问题进一步复杂化的是，由于所涉及的压力，相当大的力施加在 模具顶板62和模具底板64之间。因而，必须极其小心地精确控制电路 管芯20、间隔垫30和粘接层12、14的厚度。如果器件10太厚，模具 60施加到间隔垫30上的压力会使电路管芯20相对较脆弱，甚至可以致 使间隔垫30损坏。另一方面，如果器件10太薄，则会在间隔垫30的顶 表面32上形成成型溢出，使器件10的散热特性严重恶化。因而，为了 在封装处理期间提供更大的公差，可以在模具顶板62的内表面上设置薄 膜68。膜68可以用作电子器件10的缓冲层，并用作防止成型溢出的密 封层。由于成型处理是单侧的，因此底表面49不会产生任何成型溢出。 成型材料70仅在衬底40的顶表面41上流动。

如图2所示，在封装处理后，成型材料70填充模腔66。成型材料 70的顶表面72与间隔垫30的顶表面32处于齐平，没有被任何成型材料 70覆盖的顶表面32保持暴露以使散热最大化。之后，成型材料70进行 固化处理以使成型材料70硬化。这典型地是在烘箱中进行的热固化处理。 然后，如图3所示，进行焊球安装处理，以把多个焊球80设置到衬底40 的底表面49的各个传导区域44上。分割步骤把各个FSBGA器件相互 分开，以提供单独的FSBGA封装，然后执行散热器附接步骤。