[发明专利]晶圆级应用的散热器

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求2011年10月5日提交的名称为“Wafer Level Applied Thermal Heat Sink（晶圆级应用的散热器）”的美国临时专利申请序列第61/543,472号的优先权的利益，该美国临时专利申请的内容通过引用整体结合于本文。

本公开的背景

技术领域

本公开总体上涉及一种用于芯片上型（on-chip）散热器的结构和形成方法，所述散热器用于有源的、无源的或分立的集成电路应用，尤其用于印刷电路板中的嵌入式晶片的应用。

背景技术

由器件的多个阵列构成的半导体晶圆通常被称为芯片或晶片，所述芯片或晶片之后被分离成单独的分立器件，即，被称为“单个化”的工艺。在单个化之后，这些芯片进一步集成于芯片封装中，然后在用于特定最终产品的最后板组装过程中安装于印刷电路板上。一种相对较新的且即将出现的技术是通过将芯片嵌入于印刷电路板中的工艺而将芯片封装和印刷电路板组件结合在一起。

期望以分步重复（step and repeat）的形式进行较大PWB基板尺寸与多个嵌入式晶片PWB的组装，以提高规模经济效益。还期望增加部件密度，以降低总封装尺寸。

在许多无源的、有源的或分立的半导体电路应用中，期望提供芯片电路的足够散热以确保最佳的芯片和整个系统的性能。因为热通常劣化大多数半导体器件的性能，所以散热允许芯片在给定的功率负载下更有效地执行其功能，并允许芯片和相邻的芯片以及其它器件的更高可靠性。

通常，芯片上型散热是通过在芯片上的预期热点区域中电镀较厚的具有良好导热性的金属（诸如铜、或铜合金）来实现的。这有助于将热耗散到周围的封装件和周围环境中。该过程典型地在晶圆制造厂或者在最终晶圆级封装供应商处在半导体晶圆上执行。但是，因为多个散热器可在正常的晶圆级制造工艺步骤中同时形成，所以晶圆级工艺提供了显著的成本优势。

通过在单独的单个化后的器件、芯片或晶片上执行的后晶圆处理，散热器也可分立地设置。典型地，芯片上型散热器通过电镀铜工艺形成。但是，增加镀覆区域或镀覆厚度将增加工艺成本。因此，期望找出一种用于较大表面积的结构的低成本、高容量的替代工艺。

在较新的嵌入式芯片或晶片封装应用（其中，芯片通过PWB（印刷线路板）封装）中，通过散热的热耗散管理尤其成为问题。相比于镀覆金属或施加的金属箔，在PWB芯部和随后的堆积层中使用的聚合物材料通常具有较低的热导率。在嵌入式芯片应用中，芯片通过一个或多个堆积层与印刷电路板的外部表面隔开，在所述外部表面处，空气或金属散热器可有助于热耗散管理。因此，对于给定的功率负载来说，嵌入式芯片易受较高的操作温度影响。

在封装后的嵌入式芯片应用中，还可必须为嵌入式部件的前侧和背侧二者提供足够的热耗散，以帮助将热量移除到PWB的表面或侧部。因此，尤其在嵌入式芯片或晶片制造工艺中，存在对结合有提高的散热能力的、具有成本效益的晶圆级工艺的需要。

发明内容

一种具有热耗散能力的晶圆级芯片规模（chip scale，芯片级别）封装形成方法的实施方式包括：提供具有背侧的引入（incoming，输入）晶圆；向晶圆的背侧施加树脂箔层；通过激光烧蚀而使得树脂箔层图案化，以形成散热器位置；在图案化的树脂箔层周围以及树脂箔层上向晶圆的背侧施加导热膏；以及将导热膏固化以在晶圆上形成一个或多个散热器。

另一个实施方式进一步包括在固化的导电膏中的一个或多个上形成热过孔。该方法还可包括将晶圆级芯片规模封装嵌入在嵌入式晶片封装中。该方法还可包括在嵌入式晶片封装中的晶圆级芯片规模封装上方施加外层。该方法还可以包括通过外层暴露晶圆级芯片规模封装的散热器。散热器可通过穿过外层的过孔暴露。外部分立的散热器可附接于晶圆级芯片规模封装散热器，以进一步增强热耗散。

导电膏优选地是金属膏。金属膏优选可以是铜、锡、或导热金属合金。树脂箔层优选地是树脂铜箔层。

附图说明

当考虑到下面的详细描述时，本发明将更好理解，并且本发明的特征和目的（包括上面阐述的那些特征和目的）将变得显而易见。所述描述参考附图进行，其中：

图1是传统晶圆级芯片规模封装的简化侧视图，其中所述封装上具有分立部件。

图2a-2e示出了图1的传统晶圆级芯片规模封装和传统芯片上型散热器的堆积工艺的示意图。

图3a-3d示出了根据本公开的晶圆级芯片规模封装形式堆积工艺的视图，其中晶圆级应用的散热器结构形成在部件背侧上。