[发明专利]倒装封装中用于提高可靠性的盖式设计

说明书

技术领域

本发明涉及集成电路封装领域，更具体地，涉及一种倒装封装中用于提高可靠性的封装结构。

背景技术

在集成电路的封装中，尤其是倒装封装中，翘曲和应力是由不同材料和不同封装部件之间不匹配的热膨胀系数(CTEs)产生的。在封装结构可靠性的改进过程中，翘曲和应力是主要考虑的因素。目前解决翘曲的方法是在封装部件(如，封装基板)上接合加强环。金属盖也接合至加强环。

尽管加强环能够减少封装基板的翘曲，但会导致封装被加强环所限制，并造成封装部件(如，焊料凸块和管芯)的表面间应力较高。在可靠性测试中，封装结构经受多个周期的冷却和加热工艺，应力可能导致凸块开裂，这表明在封装结构中存在可靠性问题。

发明内容

为了解决现有技术中所存在的问题，根据本发明的一个方面，提供了一种封装结构包括：第一封装部件；加强环，位于第一封装部件上方且与其顶面接合；第二封装部件，位于第一封装部件上方且与其顶面接合，其中，所述第二封装部件被所述加强环所围绕；以及金属盖，位于所述加强环上方且与其接合，其中所述金属盖包括贯通开口。

在该封装结构中，所述贯通开口位于被所述加强环所围绕的至少一部分区域的上方且与其垂直重叠，以及所述封装结构还包括热界面材料，其中，所述第二封装部件通过热界面材料与所述金属盖接合，且没有所述贯通开口位于所述第二封装部件上方并与其垂直重叠。

在该封装结构中，所述第一封装部件和所述第二封装部件选自主要由器件管芯、印刷电路板(PCB)、插入件、封装基板及其组合组成的组；或者金属盖具有平坦的顶面；或者金属盖包括多个贯通开口；或者在俯视所述封装结构的情况下，所述金属盖的任何点与所述金属盖的中性应力中心之间的距离均不大于所述金属盖的宽度的一半。

在该封装结构中，所述金属盖具有通过去除金属盖的角而形成的至少一个贯通开口，且所述至少一个贯通开口与所述加强环的一部分垂直重叠，所述至少一个贯通开口的部分基本上均不延伸至加强环所围绕的空间的正上方。

该封装结构还包括：散热片，位于所述金属盖的上方，其中，所述散热片包括与所述金属盖内的所述贯通开口垂直重叠的贯通开口；以及热界面材料，位于所述散热片和所述金属盖之间且将二者粘接。

根据本发明的另一方面，提供了一种封装结构，包括：封装基板；加强环，位于所述封装基板上方且与其顶面接合；器件管芯，位于所述封装基板上方且通过倒装焊接与其顶面接合，其中，所述器件管芯被所述加强环所围绕；金属盖，具有平坦的顶面，位于所述加强环上方且与其接合，其中，所述金属盖由均质材料制成，所述金属盖具有多个贯通开口，且基本上没有所述贯通开口位于器件管芯的上方且与其垂直重叠；以及第一热界面材料，位于所述器件管芯和所述金属盖之间且将二者接合。

在该封装结构中，所述多个贯通开口的中心排列成围绕所述金属盖的一部分的矩形，其中，所述金属盖的一部分位于器件管芯的上方且与其垂直重叠；或者在俯视所述封装结构的情况下，所述金属盖的任何点与所述金属盖的中性应力中心之间的距中性点距离均不大于所述金属盖的宽度的一半；或者所述多个贯通开口中的一个形成在金属盖的一角且与所述加强环的一部分垂直重叠，所述多个贯通开口中的一个的部分基本上均不延伸至加强环所围绕的空间的正上方。

该封装结构还包括：散热片，位于所述金属盖上方，其中，所述散热片包括与所述金属盖内的所述多个贯通开口垂直重叠的多个贯通开口；以及第二热界面材料，位于所述散热片和所述金属盖之间且将二者粘接。

根据本发明的又一方面，提供了一种方法，包括：将器件管芯接合在封装基板的上方；将加强环接合在所述封装基板的上方且围绕所述器件管芯；以及将金属盖与所述器件管芯和所述加强环接合，其中，所述金属盖具有基本上平坦的顶面，且所述金属盖具有贯通开口，由所述加强环所围绕的空间通过贯通开口露出。

附图说明

为了更好地了解实施例及其优点，以下描述将结合附图作为参考，其中：

图1是包括具有贯通开口(through-opening)的金属盖的封装结构的横截面图；

图2和3是包括其中形成有贯通开口的金属盖的封装结构的俯视图，其中图2和3的贯通开口具有不同设计。

具体实施方式

下面，详细讨论本发明各实施例的制造和使用。然而，应该理解，本发明提供了许多可以在各种具体环境中实现的可应用的概念。所讨论的具体实施例仅仅示出了制造和使用本发明的具体方式，而不用于限制本发明的范围。