[发明专利]具有热增强的三维IC封装

说明书

本公开涉及具有热增强的三维IC封装。一种IC内核包括适合于具有增强的热控制和管理的三维IC封装的温度控制元件。温度控制元件可以被形成为IC内核的整体部分，该整体部分可以在操作中时辅助IC内核的温度控制。温度控制元件可以包括散热材料，该散热材料设置在温度控制元件中，以辅助消散由IC内核中的该多个设备在操作期间产生的热能。

技术领域

本公开涉及具有热增强的三维IC封装。

背景技术

诸如平板电脑、计算机、复印机、数码相机、智能电话、控制系统和自动柜员机等电子设备经常采用电子部件，诸如，由各种互连部件连接的芯片组件或集成电路(IC)内核。芯片组件或IC内核可以包括存储器、逻辑、设备或其它IC内核。

IC内核或芯片组件对更高性能、更高容量和更低成本的需求已驱动对小型的并且更有能力的微电子部件的需求。此外，IC内核之间的分布和距离也变得越来越密集和靠近。芯片组件在操作期间的适当的热管理和冷却已变得越来越重要。

然而，由于IC封装的空间限制，一些芯片组件的冷却效率可能低于其它组件，从而导致过热。这种过热可能导致设备故障或电气性能恶化。

发明内容

本公开涉及一种IC内核，该IC内核包括温度控制元件。温度控制元件可以是IC内核的整体部分，该整体部分可以在操作中时辅助IC内核的温度控制。当这种具有温度控制元件的IC内核被组装在IC封装中时，整个IC封装的散热效率进而得到提高。在一个示例中，一种集成电路(IC)内核包括衬底。温度控制元件被形成在衬底的第一侧上。多个设备结构被形成在衬底的第二侧上。温度控制元件被形成为IC内核的整体部分。

在一个示例中，第一侧与第二侧相对。活化层被形成在该多个设备结构与温度控制元件之间。在一个示例中，温度控制元件包括形成在基底结构中的多个通孔。通孔是具有嵌入在基底结构中的一个端部的盲通孔。这些通孔是具有形成在基底结构的外表面处的两个端部的开放通孔。散热材料被设置在基底结构中的通孔中。散热材料包括导电材料、陶瓷材料、金属-陶瓷复合材料、金属合金材料、半导体材料、石墨、金刚石或有机材料中的至少一种。

在一个示例中，该多个通孔包括形成在基底结构的边缘部分中的具有第一间距密度的第一组通孔。具有不同于第一间距密度的第二间距密度的第二组通孔形成在基底结构的中央部分中。基底结构包括硅。IC内核是专用集成电路(ASIC)。

该技术的另一方面涉及一种集成电路(IC)封装。IC封装包括设置在封装衬底上的IC内核。IC内核具有设置在衬底的第一侧上的温度控制元件以及形成在衬底的第二侧上的多个设备。一个或多个存储器堆叠与IC内核相邻而形成在封装衬底上。热分配(heatdistribution)设备被设置在IC内核上。

在一个示例中，温度控制元件具有面向热分配设备的上表面以及面向衬底的第一侧的下表面。温度控制元件包括形成在基底结构中的多个通孔。温度控制元件包括设置在基底结构中的通孔中的散热材料。散热材料包括导电材料、陶瓷材料、金属-陶瓷复合材料、金属合金材料、半导体材料、石墨、金刚石或有机材料中的至少一种。

在一个示例中，该多个通孔包括形成在基底结构的边缘部分中的具有第一间距密度的第一组通孔。具有不同于第一间距密度的第二间距密度的第二组通孔形成在基底结构的中央部分中。基底结构包括硅。

该技术的又一方面涉及一种用于在IC内核中制造温度控制元件的方法。该方法包括：从衬底的第一侧减小厚度，其中衬底具有第一侧以及与第一侧相对的第二侧，其中第二侧具有形成在其上的多个设备；以及将温度控制元件结合在衬底的第一侧上。

在一个示例中，温度控制元件包括形成在硅基底结构中的多个通孔。

附图说明

图1描绘了根据本公开的方面的IC封装的截面图。

图2A到图2B描绘了根据本公开的方面的具有包括温度控制元件的IC内核的IC封装的截面图。