冷却器件、封装的半导体器件和封装半导体器件的方法与流程

文档序号:11252642阅读:736来源:国知局
本发明实施例总体涉及半导体领域,更具体地,涉及用于半导体器件的冷却器件、封装的半导体器件以及封装半导体器件的方法。
背景技术
::半导体器件用于各种电子应用中,诸如个人电脑、手机、数码相机和其他电子设备。通常通过在半导体衬底上方依次沉积绝缘或介电层、导电层和半导体材料层,并且使用光刻来图案化各个材料层以在半导体衬底上方形成电路组件和元件来制造半导体器件。通常,在单个半导体晶圆上制造数十或数百个集成电路。通过沿着划线锯切集成电路来切割单独的管芯。然后,以多芯片模式或以其他封装类型来单独地封装管芯。半导体工业通过不断减小最小特征尺寸来不断提高各种电子组件(如,晶体管、二极管、电阻器、电容器等)的集成密度,这允许更多的组件集成到给定的区域中。在一些应用中,这些较小的电子组件也需要比先前的封装件占用更小面积的较小的封装件。一种用于已经开发的半导体器件的更小的封装类型是晶圆级封装(wlp),其中集成电路被封装到通常包括再分布层(rdl)或后钝化互连件(ppi)的封装件中,该再分布层或后钝化互连件用作封装件的接触焊盘的扇出引线,使得可以将电接触件制造为比集成电路的接触焊盘具有更大的间距。例如,wlp通常用于封装要求高速度、高密度和更多的引脚数的集成电路(ic)。技术实现要素:根据本发明的一个方面,提供了一种用于半导体器件的冷却器件,包括:容器,包括第一板和连接至所述第一板的第二板;腔体,设置在所述第一板与所述第二板之间;以及相态改变材料(pcm),设置在所述腔体中,其中所述冷却器件适于将来自封装的半导体器件的热量消散。根据本发明的另一个方面,提供了一种封装的半导体器件,包括:集成电路管芯;互连结构,连接至所述集成电路管芯;模制材料,设置在所述集成电路管芯周围和所述互连结构上方;以及冷却器件,连接至所述集成电路管芯和所述模制材料,所述冷却器件包括:容器,包括第一板和连接至所述第一板的第二板;腔体,设置在所述第一板与所述第二板之间;和相态改变材料(pcm),设置在所述腔体中,其中,所述第二板的边缘连接至所述第一板的边缘,并且所述冷却器件适于将来自所述集成电路管芯、所述互连结构或所述模制材料的热量消散。根据本发明的又一个方面,提供了一种封装半导体器件的方法,所述方法包括:将集成电路管芯连接至互连结构;在所述集成电路管芯周围和所述互连结构上方形成模制材料;以及将冷却器件连接至所述集成电路管芯和所述模制材料,所述冷却器件包括:容器,包括第一板和连接至所述第一板的第二板;腔体,设置在所述第一板与所述第二板之间;和相态改变材料(pcm),设置在所述腔体中,其中,所述冷却器件适于将来自所述集成电路管芯、所述互连结构或所述模制材料的热量消散。附图说明当结合附图进行阅读时,根据下面详细的描述可以最佳地理解本发明的方面。应该强调的是,根据工业中的标准实践,各个部件未按比例绘制。实际上,为了清楚地讨论,各个部件的尺寸可以任意地增加或减少。图1至图3为示出了根据本发明的一些实施例将冷却器件连接至封装的半导体器件的方法的截面图。图4和图5是示出了根据一些实施例的冷却器件的一部分的截面图。图6为图5的更详细视图,其示出了了根据一些实施例的冷却器件的突出部件和板的一些尺寸。图7是示出了根据一些实施例的冷却器件的一部分的截面图。图8以顶视图和底视图示出了根据一些实施例的冷却器件的突出部件的各种形状。图9和图10示出了了根据一些实施例的冷却器件的突出部件的立体图。图11是示出了了根据一些实施例的冷却器件的冷却原理的截面图。图12示出了根据一些实施例的图11的一部分的更详细视图。图13和图14是示出了了根据一些实施例的冷却器件的相态改变材料(pcm)的相态变化的截面图。图15为示出了根据一些实施例的封装的半导体器件的截面图,该封装的半导体器件包括与其连接并连接至系统部分的冷却器件。图16是根据一些实施例的图15中所示的封装的半导体器件的一部分的顶视图,其示出了了集成电路管芯上的热点。图17为示出了根据一些实施例的封装的半导体器件的截面图,该封装的半导体器件包括连接至冷却器件和系统部分的两个集成电路管芯。图18是示出了根据一些实施例的图17中所示的冷却器件的两个区域的顶视图。图19是根据一些实施例的图18中所示的冷却器件的两个区域的截面图。图20为示出了根据一些实施例的冷却器件的截面图,该冷却器件与连接至封装的半导体器件的散热器集成。图21示出了了根据一些实施例的包括适形构件的冷却器件的截面图。图22示出了了根据一些实施例的连接至热导管的冷却器件的截面图。图23为示出了了根据一些实施例的连接至封装的半导体器件的冷却器件的截面图,其中封装的半导体器件包括多个水平和垂直封装的集成电路管芯。图24是根据一些实施例的封装半导体器件的方法的流程图。图25是示出了了根据一些实施例在冷却器件中设置pcm的方法的框图。图26是示出了根据一些实施例的连接至叠层封装(pop)器件的冷却器件的截面图。图27和图28是示出了根据本发明的一些实施例的pcm特性的模拟结果的图表。具体实施方式以下公开内容提供了许多用于实现本发明的不同特征的不同实施例或实例。以下描述组件和布置的具体实例以简化本发明。当然,这些仅仅是实例而不旨在限制。例如,在下面的描述中第一部件在第二部件上方或者在第二部件上的形成可以包括其中第一部件和第二部件以直接接触形成的实施例,并且也可以包括其中可以在第一部件和第二部件之间形成额外的部件,使得第一和第二部件可以不直接接触的实施例。而且,本发明在各个实例中可以重复参考数字和/或字母。该重复是出于简明和清楚的目的,而其本身并未指示所讨论的各个实施例和/或配置之间的关系。而且,为便于描述,在此可以使用诸如“在...之下”、“在...下方”、“下部”、“在...之上”、“上部”等的空间相对术语,以描述如图所示的一个元件或部件与另一个(或另一些)元件或部件的关系。除了图中所示的方位外,空间相对位置术语旨在包括器件在使用或操作中的不同方位。装置可以以其他方式定向(旋转90度或在其他方位上),并且本文使用的空间相对描述符可以同样地作相应的解释。本发明公开了冷却器件、封装的半导体器件和封装半导体器件的方法。冷却器件包括可在便携式电子设备(诸如移动电话、智能电话、平板电脑、笔记本、以及其他应用)中实施的便携式热容器(heatreservoir)或热容器袋。冷却器件可在封装的半导体器件上实施,封装的半导体器件可包括一个连接至另一衬底的衬底,其中每个衬底可为管芯、晶圆、印刷电路板、封装衬底等。因而冷却器件能够冷却管芯-管芯、晶圆-管芯、晶圆-晶圆、管芯或晶圆-印刷电路板或封装的封装衬底类型等。贯穿各个视图和示出的实施例,相同的参考标号用于指定相同的元件。图1至图3为示出了根据本发明一些实施例的将冷却器件120(见图3)连接至封装的半导体器件100的方法在不同阶段的截面图。首先参照图1,提供包括已经被封装的集成电路管芯110的封装半导体器件100。封装的半导体器件100包括连接至集成电路管芯110的互连结构112,以及设置在集成电路管芯110周围和互连结构112上方的模塑料114。在一些实施例中,封装的半导体器件100包括扇出型结构。例如,互连结构112的导电接线可比集成电路管芯110的导电接线被间隔开更远的间隔。同样地,互连结构112的接触焊盘的占位面积可大于集成电路管芯110的接触件(未示出)的占位面积。在一些实施例中,封装的半导体器件100包括集成扇出(info)器件或wlp器件。封装的半导体器件100也可以包括其他类型的封装件。集成电路管芯110可以包括具有形成在其中或其上的电路的衬底。例如,衬底可以包括掺杂或未掺杂的块状硅,或者绝缘体上半导体(soi)衬底的有源层。集成电路管芯110的衬底的电路可以是适合于特定应用的任何类型的电路。集成电路管芯110可以包括逻辑器件、存储器、处理器或其他类型的器件。又例如,形成在集成电路管芯110的衬底内或上的电路可以包括各个n型金属氧化物半导体(nmos)和/或p型金属氧化物半导体(pmos)器件,诸如晶体管、电容器、电阻器、二极管、光电二极管、熔丝等,将其互连以执行一种或多种功能。这些功能可以包括存储结构、逻辑结构、处理结构、传感器、放大器、功率分布(powerdistribution)、输入/输出电路等。本领域的普通技术人员将理解,为了示例性目的提供以上实例,以进一步解释一些示例性实施例的应用但并不意味着以任何方式限制本发明。可以针对给定应用适当地使用其他电路。通常通过在半导体晶圆上形成多个集成电路管芯110,并且沿着划线分割单个集成电路管芯110来制造集成电路管芯110。在一些实施例中,用于集成电路管芯110的封装工艺包括提供载体(未示出),以及将集成电路管芯连接至载体。载体可包括用于封装工艺的作为封装一个或更多集成电路管芯110的平台的晶圆、胶带或其他类型的支撑件、衬底或器件。在一些实施例中,例如,在封装多个集成电路管芯110之后较晚地去除载体。在一些实施例中,通孔(未在图1至图3中示出;参见图23中示出的通孔142)也形成在载体上。例如,通孔142可以镀在形成在载体上的晶种层上。在一些实施例中,不包括通孔142。在一些实施例中,在多个集成电路管芯110连接至载体之前或之后,可以通过镀敷、光刻或其他的方法将多个通孔142形成在载体上方。可以使用电镀工艺,通过在载体上方沉积晶种层并且在晶种层上方形成具有用于通孔142的期望图案的图案化的掩模来形成多个通孔142。穿过图案化的掩模在载体上镀通孔142,然后去除图案化的掩模。还去除晶种层的暴露部分。通孔142可以包括铜、铜合金或其他金属或导电材料。例如,数十或数百个通孔142可以包括在封装件中,其中,该封装件用于封装在一起的集成电路管芯110组或每一个集成电路管芯110。在一些实施例中,多个通孔142为封装的半导体器件100提供垂直方向上的电连接。例如,可以放置多个通孔142中的每一个,使得这些通孔连接至随后将形成的互连结构112的导电部分。在一些实施例中,在多个通孔142中的一些通孔之间,多个集成电路管芯110连接至载体。使用设置在集成电路管芯110的底面上的管芯附接膜(daf)(未示出)将多个集成电路管芯110连接至载体。例如,可以使用贴片装置或手动地将多个集成电路管芯110放置在载体上。图中仅示出了一个集成电路管芯110;在一些实施例中,多个集成电路管芯110连接至载体并且同时封装。稍后沿着划线(即,封装件或互连结构112的划线)切割集成电路管芯110或两个或更多集成电路管芯110,以形成多个封装的半导体器件100。然后,在其中包括通孔142的实施例中,模制材料114形成在载体上方、集成电路管芯110和通孔142上方。例如,模制材料114可以包括模塑料,该模塑料由诸如环氧树脂的绝缘材料、填充材料、应力释放剂(sra)、助粘剂、其它材料或它们的组合组成。在一些实施例中,模制材料114在被施加时可以包括液体或凝胶,使其在同时正在被封装的多个集成电路管芯110之间并且围绕通孔142流动。之后固化模制材料114或使其干燥,从而使模制材料114形成为固体。在一些实施例中,在模制材料114的固化工艺和等离子体处理工艺期间,可以施用模塑料夹具(clamp)。在一些实施例中,作为实例,随着沉积,模制材料114在多个集成电路管芯110和通孔142的顶面上方延伸,并且在应用模制材料114之后,使用诸如化学机械抛光(cmp)工艺、研磨工艺、蚀刻工艺或它们的组合的平坦化工艺来去除模制材料114的顶部。其它方法也可以用于平坦化模制材料114。也可以在用于模制材料114的平坦化工艺期间去除集成电路管芯110和/或通孔142的顶部。在一些实施例中,可以控制施加的模制材料114的数量使得集成电路管芯110和通孔142的顶面暴露。其它方法也可以用于形成模制材料114。然后,互连结构112可以形成在平坦化的模制材料114、集成电路管芯110和通孔142上方。在一些实施例中,互连结构112包括rdl或ppi。互连结构112可以包括一个、两个或几个导线层和通孔层。互连结构112的导线中的一些连接至集成电路管芯110的接触焊盘(未示出)。在一些实施例中,互连结构的导电部件或引线可包括通过镀工艺、光刻工艺和/或其他方法形成在一个或多个绝缘材料层内的铜、铜合金或其他金属。然后,去除载体晶圆。在一些实施例中,然后切割多个封装的半导体器件100以形成在图1中示出的封装的半导体器件100(例如,在颠倒的视图中,互连结构112在底部)。在一些实施例中,例如,可以使用锯或激光(未示出)来切割封装的半导体器件100,该锯可以包括包含金刚石或其他材料的刀片。一个或多个载体可以用于封装半导体器件。在一些实施例中,在切割多个封装的半导体器件100之前,互连结构112包括在集成电路管芯110的第一侧上形成的第一互连结构,并且除了第一互连结构112之外,第二互连结构(未示出)在集成电路管芯110的第二侧上形成,第二侧与第一侧相对。例如,之前描述的载体可以包括第一载体,并且在第一互连结构112形成之后,第二载体可以附接至第一互连结构。去除第一衬底,并且第二互连结构形成在集成电路管芯110、通孔142和模制材料114的第二侧上方。然后去除第二载体,然后切割封装的半导体器件100。在一些实施例中,例如,第一互连结构112和第二互连结构在水平方向上为多个封装的半导体器件100提供电连接。在一些实施例中,对于封装的半导体器件100来说,例如,相对于集成电路管芯110,第二互连结构包括背侧引线,而第一互连结构112包括前侧引线,反之亦然。使用在此描述的一个或多个载体的封装半导体器件的方法仅仅是实例。可以使用封装工艺的不同方法或方法的不同顺序来封装集成电路管芯110。在一些实施例中,如图1中所示,封装的半导体器件100通过多个连接件104连接至衬底或印刷电路板(pcb)102。连接件104可包括诸如焊料的共晶材料,并且例如,连接件104可布置在被完全或部分填入的球栅阵列(bga)中。本文中使用的词语“焊料”包括铅基焊料和无铅焊料两种,诸如:用于铅基焊料的pb-sn组分;包括insb的无铅焊料;锡、银和铜(“sac”)组分;以及具有公共熔点并且在电应用中形成导电焊料连接件的其他共晶材料。例如,对于无铅焊料,可以使用不同组分的sac焊料,诸如sac105(sn98.5%、ag1.0%、cu0.5%)、sac305和sac405。诸如焊球的无铅导电材料也可以由sncu化合物形成,而不使用银(ag)。无铅焊料连接件104也可以包括锡和银、sn-ag,而不使用铜。在一些实施例中,例如,连接件104可以包括焊料凸块或焊料球。在一些实施例中,连接件104包括具有球体形状的导电球。例如,连接件104也可以包括其他形状,诸如非球形导电连接件。在一些实施例中,连接件104可包括通过溅射、印刷、电镀、化学镀、化学汽相沉积(cvd)等形成的金属柱(诸如铜柱)。金属柱可以不含焊料并且具有基本垂直的侧壁。在一些实施例中,在金属柱连接件104的顶部上形成金属覆盖层(未示出)。金属覆盖层可以包括镍、锡、锡-铅、金、银、钯、铟、镍-钯-金、镍-金等或它们组合并且可以通过镀敷工艺来形成。例如,连接件104也可用于将封装的半导体器件100连接至其他类型的器件,诸如另一封装的半导体器件、未封装的半导体器件或直接在终端应用中。在一些实施例中,如在图1中示出,使用多个连接件104将封装的半导体器件100的互连结构112连接至衬底或pcb102。连接件104连接在衬底或pcb102上的接触焊盘(未示出)与互连结构112的接触焊盘之间。通过将连接件104与衬底或pcb102的接触焊盘对齐,以及将连接件104加热到连接件104的共晶材料的熔点(使连接件104的材料回流)将连接件104连接至衬底或pcb102的接触焊盘。允许连接件104的材料冷却,从而使连接件104电路地和机械地连接至衬底或pcb102的连接焊盘,并且将封装的半导体器件100连接至衬底或pcb102。可将底部填充材料106施加在连接件104之间以及互连结构112与衬底或pcb102之间。底部填充材料106可包括例如与所描述的模制材料114相似的材料。例如,底部填充材料106可沿边缘连接件104沿着互连结构112的一侧或多侧分配,并且底部填充材料106在封装的半导体器件100下面流动至其他侧。然后固化底部填充材料106或允许固化底部填充材料106。在一些实施例中,不包括底部填充材料106。在其他实施例中,如在图23和图26中示出的实施例中所示,封装的半导体器件100未连接至衬底或pcb102,这将在下文进一步描述。同样地,在图1至图3中示出的实施例中以及在本发明中示出的一些其他的实施例中,封装的半导体器件100可不连接至衬底或pcb102。集成电路管芯110可包括在操作期间被加热的热点(hotspot)108。根据本发明的一些实施例,如在图3中所示,来自热点108的热量通过采用附接至封装的半导体器件100的冷却器件120来消散,这将在本文中进一步描述。如在图2中所示出,在一些实施例中,为了附接冷却器件120,热界面材料(tim)116施加至集成电路管芯110的顶部表面和模制材料114的顶部表面。tim116可包括聚合物材料或焊料材料。例如,在tim116包括聚合物材料的实施例中,该聚合物材料可形成为基于基体的聚合物(matrix-basedpolymer)或无机材料,诸如轻微交联硅树脂聚合物、一种或多种基体聚合物、具有一个或多个导热填充物的聚合物。例如,tim116可以包括大约20μm至约150μm的厚度。tim116也可以包括其他材料和尺寸。可通过将tim116分配到集成电路管芯110和模制材料114的顶部表面上来施加tim116。可使用自动分配器设备来实施分配工艺,自动分配器设备可控制tim116的分配体积和图案,诸如蛇形、螺旋形或其他图案,以便实现完全覆盖和理想的tim116粘结层厚度。也可以使用其他方法来施加tim116。在一些实施例中,tim116被施加至冷却器件120,如在图17中所示。接下来参照图3,使用自动贴片机器或设备或其他方法将冷却器件120连接至tim116。例如,在一些实施例中,冷却器件120通过tim116连接至集成电路管芯110和模制材料114。冷却器件120包括其内部具有腔体(未在图3中示出,见图4中示出的腔体121)的容器,腔体内包含相变材料(pcm)122。例如,在一些实施例中,pcm122包括高储热材料。例如,pcm112可包括储热特性,其中熔化潜热大于大约100kj/kg。pcm122还可包括其他水平的储热特性。pcm122适于改变相态,诸如在固相与液相之间、液相与气相之间或固相与气相之间。pcm122也可适于在其他状态之间改变相态。例如,pcm122包括在相对低熔点(诸如约100摄氏度或更低、约5摄氏度至80摄氏度、或约50摄氏度或更低)改变相态的材料。pcm122也可适于在其他温度下改变相态。在一些实施例中,pcm122可包括蜡、水、盐水、琼脂糖胶、正十四碳烷、甲酸、正十五烷、乙酸、正十六烷、caprilone、docasyle、正二十一酮、月桂酸、甲苯胺、氨腈、正二十二烷、二十三烷、hydrocinna、十六烷基、硝基苯胺、莰烯、二苯基、季戊四醇、肉豆蔻酸、草酸、三硬脂精、邻二甲苯、β-氯乙酸、n-廿六烷、硝基萘、α-氯乙酸、n-二十八烷、棕榈酸、蜂蜡、糖酵解酸、p-溴苯酚、偶氮苯、丙烯酸、dintro甲苯、苯乙酸、烯丙基硫脲或它们的组合。在一些实施例中,pcm122包括具有相对低熔化温度(诸如,低于约50摄氏度至约100摄氏度)的材料。在一些实施例中,又例如,pcm122可包括适于每单位质量和体积存储相对大量的热量并且适于实现相变影响的材料。pcm122也可以包括其他材料和特性。在一些实施例中,pcm122通过开口123被施加至冷却器件120的容器的腔体121里面,开口123之后关闭或被塞入插塞125。插塞125适于将pcm122保持在腔体内。冷却器件120有利地为集成电路管芯110的热点108提供冷却和散热。例如,在一些实施例中,冷却器件120适于消散来自集成电路管芯110、互连结构112和/或模制材料114的热量。图4和图5是示出了根据一些实施例的冷却器件120的一部分的截面图。冷却器件120包括第一板118a和连接至第一板118a的第二板118b。第一板118a和第二板118b的边缘连接在一起以形成容器,该容器具有在两个板118a和118b之间的腔体121。pcm122在腔体121内设置在第一板118a与第二板118b之间。在一些实施例中,冷却器件120的第一板118a和第二板118b可包括金属或半导体材料。例如,第一板118a和第二板118b可包括铜、铜/镍或硅。例如,在一些实施例中,第一板118a和第二板118b可包括相对高导热率材料,诸如具有硅的导热率或更高导热率。在一些实施例中,第一板118a和第二板118b包括适形材料。例如,在一些实施中,第一板118a和第二板118b的表面形貌适于符合封装件或封装的半导体器件100的表面。第一板118a和第二板118b还可包括其他材料或特性。在一些实施例中,第一板118a和/或第二板118b分别包括设置在其上的多个突出部件126a或126b。例如,在图4中,第二板118b包括朝向第一板118a延伸的多个突出部件126b。在图5中,第一板118a和第二板118b分别包括设置在其上的多个突出部件126a或126b。第一板118a包括朝向第二板118b延伸的多个突出部件126a,并且第二板118b包括朝向第一板118a延伸的多个突出部件126b。在一些实施例中,在第一板118a或第二板118b上不包括突出部件126a/126b。在一些实施例中,突出部件126a/126b通过例如增大板118a/118b的表面面积来帮助冷却器件120消散热量。在一些实施例中,pcm122包括填充材料124,如在图4和图5中所示。在一些实施例中,填充材料124包括不改变相态的材料。例如,填充材料124可包括铟、银、锡、铜、铋颗粒或它们的组合。填充材料124也可以包括其它材料。在一些实施例中,pcm122中不包括填充材料124。例如,在一些实施例中,将填充材料124与pcm122的相变材料组合。图6为图5的更详细视图,其示出了了根据一些实施例的冷却器件120的突出部件126a和126b以及板118a和118b的尺寸,以及冷却器件120。在一些实施例中,突出部件126a和126b可具有包括尺寸a的高度,其中尺寸a包括约10μm至约1000μm。在一些实施例中,第一板118a(以及第二板118b)可包括包含尺寸b的厚度,其中尺寸b包括大约50μm至大约2000μm。在一些实施例中,冷却器件120的总体厚度可包括包含尺寸c的厚度,其中尺寸c包含大约150μm至大约4000μm。在一些实施例中,又例如,尺寸c包括大约0.6mm或更小。在一些实施例中,突出部件126a和126b可具有包括尺寸d的宽度,其中尺寸d包括约5μm至约500μm。在一些实施例中,突出部件126a和126b可与邻近的突出部件126a和126b间隔开包括尺寸e的距离,其中尺寸e包括约5μm至约500μm。尺寸a、b、c、d和e也可以包括其他数值。图6还在120'处示出了冷却器件120的第一板118a和第二板118b的边缘连接在一起。例如,在一些实施例中,使用机械锻造、烧结粉末或按压方法形成冷却器件120。因此,在一些实施例中,第一板118a和第二板118b包括具有瓶状或扁平容器形状的材料的连续件。例如,冷却器件120的外部部分包括第一板118a和第二板118b的密封组件。例如,在一些实施例中,冷却器件120被气密密封。也可以使用其他方法形成冷却器件120。例如,在一些实施例中,开口123(见图3)可邻近第一板118a的边缘、邻近第二板118b的边缘或邻近第一板118a和第二板118b二者的边缘定位(见图25的123'处)。例如,在一些实施例中,可在除了开口123或123'处密封第一板118a和第二板118b的边缘(未示出)。在图5和图6中,突出部件126a和126b对齐。图7为示出了根据一些实施例的冷却器件120的一部分的截面图,其中第一板118a和第二板118b的突出部件126a和126b分别交错。图8为示出了根据一些实施例的冷却器件120的突出部件126a和126b的一些示例性形状的顶视图(或底部视图)。例如,突出部件126a和126b在顶部或底部视图中可包括正方形、矩形、圆形、交叉形、环形、锥形、l形、或网眼形的形状。在冷却器件120的顶部或底部视图中,突出部件126a和126b还可包括其他形状。图9和图10示出了了根据一些实施例的冷却器件120的第二板118b的突出部件126b的立体图。在图9中,冷却器件120的第二板118b的突出部件126b包括多个正方形或矩形形状的部件。并且在图10中,冷却器件120的第二板118b的突出部件126b包括多个圆柱形的部件。同样地,冷却器件120的第一板118a的突出部件126a可包括相似的形状。在立体图中,突出部件126a和126b还可包括其他形状。图11是示出了了根据一些实施例的冷却器件120的制冷原理的截面图。随着封装的半导体器件100的集成电路管芯110的热点108在工作期间变热,从热点108产生的热量128通过tim116消散至冷却器件120的第二板118b。图12是根据一些实施例的图11的一部分的更详细的视图,其示出了传递至第二板118b并且通过第二板118b的突出部件126b和基部消散的热量,其中突出部件126b从基部处延伸。突出部件126b有利地增大了第二板118b的表面面积,并且提高了热量128从热点108至pcm122的传递。第二板118b和第二板118b的突出部件126b将热量消散至pcm122,这改变pcm122的相态,即,熔化pcm122(例如,将固体变成液体)或将固体或液体变成气体,这取决于pcm122的材料。pcm122的相态的改变还导致集成电路管芯110的热点108的冷却或温度降低。例如,pcm122包括潜热存储材料。当pcm122暴露于温度的升高,诸如热量128时,pcm122内的化学键由于材料的相态改变而断裂。相态改变是热追踪(吸热)过程,因此,pcm122吸收热量128。一旦在pcm122中存储热量128(其用作储热材料),当达到相态改变的温度时,pcm122开始改变相态。然后pcm122的温度基本保持恒定直到相态改变的过程完成。在达到相态改变的条件之后,pcm122保持在相态改变的状态(例如,诸如液体状态)直到器件温度冷却到熔点以下,在此熔点时pcm122开始转变回非相态改变的状态(例如,诸如固体状态)。然后pcm122准备存储用于另一次器件热循环的热量。因此,pcm122吸收热量128,这导致热点108的冷却。图13和图14进一步示出了了根据一些实施例的冷却器件的pcm122的相态改变,在一些实施例中,其中pcm122包括具有固相或液相至气相改变的材料。例如,在pcm122的相态改变的期间发生相态改变的热传递。在图13中,当邻近第二板118b和第二板118b的突出部件126b的热点108的温度升高时,在pcm122中产生毛细流动,并且pcm122变得更加具有流动性并且最终至少部分变成气相或汽相。在热点108已经从相态改变冷却之后,由于在冷却过程期间的冷凝,pcm122返回原始固体或液体状态。例如,在热点108的加热和冷却期间可发生其他相态改变,诸如固体变成液体再变回固体,这取决于pcm122的材料。在图4至图7和图14中,在附图中示出pcm122基本填充腔体121。然而,根据本发明的一些实施例,当pcm122处于凝固或液体状态时,pcm122体积占用腔体121体积的约30%至80%,以允许在改变为液态或气体/蒸汽状态的相态改变期间在腔体121内膨胀。例如,腔体121可包括第一体积,并且在非相态改变状态下的pcm122可包括第二体积,其中第二体积包括大约30%至80%的第一体积。图15为示出了根据一些实施例的封装的半导体器件100的截面图,包括与其连接的冷却器件120的封装的半导体器件100连接至系统131的系统部分(systempart)130。在一些实施例中,系统部分130可包括箱体、底盘或壳体。系统部件130还可包括系统131的其他部件或元件。例如,在一些实施例中,其中可在手持装置(本文中通常也称为系统131)中实施该冷却器件120,系统部分130可包括手持装置或系统131的箱体或壳体。冷却器件120包括第一侧和与第一侧面相对的第二侧。冷却器件120的第一侧连接至集成电路管芯110和模制材料114,并且冷却器件120的第二侧连接至系统131的系统部分130。在一些手持应用中,有时使用术语tskin,其指代可与人体皮肤物理接触的手持器件的一部分(诸如箱体、底盘或壳体)的温度。例如,tskin的最大温度有时称为最大tskin,其指代当人手握或佩戴器件时,人体皮肤能够容忍的该器件的部分的最高可允许的温度以避免不舒服。例如,有时使用的tskin的最大值为45摄氏度。本发明的一些实施例在手持电子器件或系统131中应用冷却器件120的优势在于,在不降低集成电路管芯110性能的情况下,可实现将系统部分131(诸如箱体、底盘或壳体)保持在最大tskin温度或更低。通过实施本文描述的冷却器件120,可避免集成电路管芯110来自热点108的热耗散和热干扰,并且可实现改进的电气性能和可靠性。例如,在本文示出的一些实施例中,冷却器件120热接触暴露的集成电路管芯110。又例如,冷却器件120可提供改进的热传导和更有效的集成电路管芯110非稳态冷却。图15也示出了了在一些实施例中可连接在系统部分130与冷却器件120之间的间隙填充材料132。该间隙填充材料132可包括例如tim,诸如油脂、凝胶或弹性体,或其他材料。在其他的实施例中,不包括间隙填充材料132。在一些实施例中,例如,冷却器件120的第一侧连接至集成电路管芯110和模制材料114,并且冷却器件120的第二侧通过间隙填充材料132连接至系统131的系统部分130。在一些实施例中,粘合剂134,诸如环氧基树脂、胶水、导热性粘合剂或其他材料,也可设置在模制材料114与冷却器件120之间。例如,粘合剂134可以包括大约10μm至约100μm的厚度。粘合剂134也可以包括其他尺寸。tim116设置在集成电路管芯110与冷却器件120之间。在其他的实施例中,不包括粘合剂134,并且tim116也设置在模制材料114与冷却器件120之间,如在图3中所示。图16是图15中示出的封装半导体器件100沿图15中的a-a'截取的一部分的顶视图,其示出了根据一些实施例的在集成电路管芯110上的热点108。例如,在一些应用中,一个或多个热点108可位于封装的半导体器件100的集成电路管芯110的各区域中。当执行不同的工作负载时,为了启动集成电路管芯110在那些区域中的电路,由于增大的电流或芯片功耗可产生热点108。冷却器件120有利地提供制冷、散热,并且将热从集成电路管芯110的热点108传递出去。图17为示出了根据一些实施例的封装的半导体器件100的截面图,该封装的半导体器件100包括被连接至冷却器件120的两个集成电路管芯110a和110b。根据一些实施例,针对每个集成电路管芯110a和110b,冷却器件120内的pcm122可使用不同的材料。图18为示出了根据一些实施例在图17中示出的冷却器件120的两个区域的顶视图,并且图19是根据一些实施例的在图18中示出的冷却器件120的两个区域的截面图。冷却器件120包括分别具有不同的pcm122a和122b的两个腔体121a和121b,pcm122a和122b分别设置在两个区域中的每个腔体121a和121b内。pcm122a和122b还分别包括填充材料124a和124b。在其他的实施例中,不包括填充材料124a和/或124b。因此,在一些实施例中,用于半导体器件的冷却器件120包括容器,该容器包括第一板118a和连接至第一板118a的第二板118b,以及设置在第一板118a与第二板118b之间的第一腔体121a。第一pcm122a设置在第一腔体121a中。冷却器件120包括设置在第一板118a与第二板118b之间的第二腔体121b,以及设置在第二腔体121b中的第二pcm122b。在一些实施例中,第二pcm122b包括与第一pcm122a不同的材料。在图17至图19中示出的一些实施例实现了对封装的半导体器件100的不同集成电路管芯110a和110b的不同的热消散率或量和不同的冷却速率。例如,第一pcm122a可包括蜡,而第二pcm122b可包括水。对应于对包括在封装半导体器件100中的三个或更多个的集成电路管芯110的冷却要求,冷却器件120还可包括三个或更多个区域,这些区域具有在各个区域中的两个或多个不同的pcm。在一些实施例中,第二pcm122b可以包括与第一pcm122a相同的材料。在其他的实施例中,又例如,第一pcm122a可包括填充材料124a,并且第二pcm122b可不包括填充材料。在一些实施例中,第一pcm122a和第二pcm122b可有利地被定制设计,以为封装的半导体器件100和/或系统131中的集成电路管芯110a和110b分别提供充分冷却,其中集成电路管芯110a和110b分别设置在腔体121a和121b附近。图17还示出了在一些实施例中,冷却器件120可首先连接至系统部分130,并且tim可施加至冷却器件120。tim116然后连接至集成电路管芯110a和110b以及模制材料114。图17进一步示出了在一些实施例中,模制材料114的一部分可位于集成电路管芯110a和11b的顶部表面上方。图20为示出了根据一些实施例的冷却器件120的截面图,该冷却器件120与被连接至封装的半导体器件100的散热器136集成。注意,在图15和图17中,示出系统131,其中系统131处于装配过程中的阶段中。在由箭头指示的连接之后,包括箭头的间隙已经被去除并且系统131的元件被垂直地连接。同样地,在图20中示出的包括散热器136的系统131包括在由箭头指示的连接之后被垂直地连接的元件。在图20中,在一些实施例中,例如,冷却器件120为散热器136的一体式部分(integralpart)。例如,散热器136可包括诸如铜、铝、镁或其合金的材料。在一些实施例中,散热器136可包括大约0.22mm至约2mm的厚度。散热器136还可包括其他的材料和尺寸。例如,在图20中示出了的散热器136具有在其中形成的凹部,并且冷却器件120设置在该凹部中。冷却器件120通过粘合剂137保持在散热器136中的凹部内,其中粘合剂137包括例如,导热粘合剂、合金焊料、它们的组合或其他材料。例如,粘合剂137可以包括大约50μm至约200μm的厚度。粘合剂137也可以包括其他尺寸。可通过将冷却器件120集成到散热器136中有利地减小整个封装件或系统131的z轮廓(例如,在z方向上),如在图20中示出。此外,通过在散热器136中包括冷却器件120而提供有效的集成电路管芯110非稳态态冷却。图21示出了了根据一些实施例的冷却器件120的截面图,其中冷却器件120包括适形构件138(comfortablemember)并且在系统131中实施。系统部分130包括接近封装的半导体器件100a的较厚部分以适应封装高度变化。例如,冷却器件120包括适形热接触部件。在一些实施例中,适形构件138包括第一板118a和第二板118b的可弯曲区域。例如,第一板118a和第二板118b可包括为适形的材料。例如,在一些实施例中,第一板118a和第二板118b可包括通过模具经由机械弯曲工艺而制造的弯曲区域。在一些实施例中,第一板118a和第二板118b也可包括具有充足厚度的材料以使其为适形的。例如,具有薄的第一板118a和第二板118b材料的冷却器件120在封装工艺线中可由操作者或机械弯曲。如在图3至图7中所示的实施例中所描述,pcm122可包含在单一腔体121中,或如在图17至图19中所示的实施例中所描述,pcm122a和122b可包含在在两个腔体121a和121b中。在其他的实施例中,适形构件138包括弹性体薄板、弹性体膜或其他适形的和可弯曲的材料。弹性材料可包括高温聚酰亚胺薄膜或其他材料。例如,聚酰亚胺可承受高达约400摄氏度的高温环境。冷却器件120可包括由两个冷却部分组成的组合冷却器件,其中每个冷却部分均具有分别在其中形成的腔体121a和121b并且包含pcm122。如在图3至图7中所示的实施例中所描述,pcm122可包含在每个腔体121a和121b中相同的材料,或如在图17至图19中所示的实施例中所描述,pcm122a和122b可包含分别在每个腔体121a和121b中的不同的材料。因此,在一些实施例中,冷却器件120的包括第一腔体121a的第一部分通过适形构件138连接至包括冷却器件120的包括第二腔体121b的第二部分。第一腔体121a可包括第一pcm122a,并且第二腔体121b可包括第二pcm122b。第一pcm122a和第二pcm122b可包括相同或不同的材料。包括适形构件138的冷却器件120有利地提供容纳系统131内同一衬底或pcb102上的多个封装高度的能力。例如,在图21中,封装的半导体器件100a和连接件104包括具有尺寸d1的高度,并且封装的半导体器件100b和连接件104包括具有尺寸d2的高度,其中尺寸d2大于尺寸d1。例如,尺寸d1可包括大约100μm至大约500μm,并且尺寸d2可包括大约100μm至大约800μm。尺寸d1和尺寸d2也可以包括其他数值。适形构件138还提供容纳不同形状的系统部分130的能力。图21还示出了两种不同类型的封装的半导体器件100a和100b可连接至系统131中的衬底或pcb102。封装的半导体器件100a包括一个集成电路管芯110a,如在图15中示出的实施例中所描述。封装的半导体器件100b包括集成电路管芯110b,该集成电路管芯110b与垂直堆叠的集成电路管芯110c的堆叠件一起水平地封装。在垂直堆叠件中示出四个集成电路管芯110c;然而,可垂直地堆叠两个、三个、五个或更多个集成电路管芯110c。在各集成电路管芯110c之间的电气连接可通过接触焊盘和/或通孔形成。可也使用其他的方法和结构以建立集成电路管芯110c之间的垂直电气连接。例如,封装的半导体器件100b的互连结构112可包括在集成电路管芯110b与集成电路管芯110c的垂直堆叠件之间的水平连接件。例如,衬底或pcb102可或不可包括在系统131内在两个封装的半导体器件100a与100b之间提供水平电气连接的引线。因此,根据一些实施例,包括集成电路管芯110a、互连结构112、以及模制材料114的第一封装的半导体器件100a连接至冷却器件120,并且第二封装半导体器件100b也连接至冷却器件120。在一些实施例中,附加封装的半导体器件(未示出)还可连接至冷却器件120,并且通过在冷却器件120中包括适形构件138而可具有不同高度。图22示出了了根据一些实施例的连接至热导管140的冷却器件120的截面图。本文描述的冷却器件120可例如通过适形构件138与热导管140集成,其中适形构件138包括弹性体薄板、弹性体构件或其他物体或材料。包括适形构件138并且连接至热导管140的器件120有利地提供容纳同一衬底或pcb102上的多个封装高度的能力。冷却器件120可连接至第一封装的半导体器件100a,并且热导管140可连接至第二封装的半导体器件100b。同样地,在一些实施例中,冷却器件120可连接至第一集成电路管芯110a,并且热导管140可连接至第二集成电路管芯110b和/或110c。在其他的实施例中,可使用非适形构件(未示出)将热导管140连接至冷却器件120。例如,冷却器件120和热导管140还可连接至同一封装的半导体器件100a或100b,但未示出。图23为示出了了根据一些实施例的连接至封装的半导体器件100的冷却器件120的截面图,其中封装的半导体器件100包括多个水平地和垂直地封装的集成电路管芯110。例如,在一些实施例中,封装的半导体器件100可包括info混合垂直堆叠器件。封装的半导体器件100包括设置在位于互连结构112上方的第一模制材料114内的两个水平定位的集成电路管芯110。通孔142在集成电路管芯110周围形成在第一模制材料114中。集成电路管芯110垂直堆叠在每个水平定位的电路管芯110上方,并且垂直堆叠的集成电路管芯110水平定位在第二模制材料114'内。冷却器件120通过tim116连接至上部的集成电路管芯110和第二模制材料114'。因此,根据一些实施例,可在包括多个水平定向的集成电路管芯110、多个垂直堆叠的集成电路管芯110或多个水平定向的集成电路管芯110和多个垂直堆叠的集成电路管芯110兼具的封装的半导体器件100中实施该冷却器件120。图24是根据本发明的一些实施例的封装半导体器件的方法的流程图150。在步骤152中,提供集成电路管芯110。在步骤154中,集成电路管芯110连接至互连结构112。在步骤156中,在集成电路管芯110周围以及互连结构112上方形成模制材料114。在步骤158中,冷却器件120连接至集成电路管芯110和模制材料114,冷却器件120包括具有第一板118a和连接至第一板118a的第二板118b的容器,设置在第一板118a与第二板118b之间的腔体121,以及设置在腔体121中的pcm122,其中冷却器件120适于将来自集成电路管芯110、互连结构112或模制材料114的热量128消散。在此处描述了消散来自集成电路管芯110或多个管芯110的热点处的热量。互连结构112也可在工作期间产生热点,并且来自热点处的热量可通过模制材料114消散。在一些实施例中,本文描述的冷却器件120还有利地适于消散来自封装的半导体器件100的互连结构112和/或模制材料114的热量。在一些实施例中,在图24中示出的流程图150中所述的封装半导体器件的方法包括使用多个连接件104将互连结构112连接至衬底或pcb102,如图1所示。在一些实施例中,集成电路管芯110、互连结构112、以及模制材料114组成第一封装半导体器件100a,并且该方法还包括将第二封装半导体器件100b连接至冷却器件120,如在图21中所示。在另外其他的实施例中,集成电路管芯110、互连结构112、以及模制材料114组成第一封装半导体器件100a,并且该方法还包括将第二封装半导体器件100b连接至第一封装半导体器件100a,如在图26中所示,这将在本文中进一步描述。图25是示出了了根据一些实施例将pcm122设置在冷却器件120中的方法的框图。管166接合至冷却器件120的第一板118a中的开口123。开口123还可设置在第二板118b上(未示出),或开口123可设置在冷却器件120的第一板118a与第二板118b之间的边缘处,如在图25中在123'处的虚影所示(例如,以虚线示出)。例如,开口123或123'还可定位在第一板118a的边缘上或第二板118b的边缘上。例如,开口123可为圆形并且具有大约2mm至大约4mm的直径。开口123可包括其他的形状和尺寸。例如,在一些实施例中,管166包括具有大约10mm至大约15mm的长度和大约2mm至4mm的直径的玻璃管。在一些实施例中,玻璃管可包括硼硅酸盐玻璃。在其他的实施例中,管166可包括塑料、橡胶、硅树脂或金属基的管或软管。管166可以包括其他材料和尺寸。然后,使用由阀168a控制的真空泵164,通过管166将气体169(即,空气或其他气体)从冷却器件120的腔体121中去除。在一些实施例中,pcm122然后以流体形式从也受阀168b控制的容器162处流过管166并且流入冷却器件120的腔体121中。然后熔化管166以形成插塞125(未在图25中示出;见图3)并且密封冷却器件120,即,使用大约850摄氏度至大约1000摄氏度温度的高温火焰喷枪。冷却器件120也可通过例如钎焊、焊接或粘合剂固化工艺来密封。也可使用其他的方法密封冷却器件120或形成插塞125。插塞125适于将pcm122保持在冷却器件120中的腔体121内。还可通过其他方法将pcm122引入冷却器件120中。图25中还示出了冷却器件120的一些尺寸。冷却器件120可包括在顶视图或立体图中的(在图25中所示)基本上正方形或矩形。冷却器件120包括之前参照图6在本文中描述的尺寸c。冷却器件120(以及还有冷却器件120的第一板118a和第二板118b)可包括具有尺寸f的长度和具有尺寸g的宽度,其中,在一些实施例中,例如,尺寸f和g包括大约5mm至大约60mm。尺寸f和g还可包括其他尺寸,例如,根据冷却器件120将在其中使用的终端应用。冷却器件120还可包括并排的若干个较小尺寸的冷却器件,但未示出。冷却器件120还可包括其他的尺寸和形状。根据本发明的一些实施例,制造用于封装的半导体器件100的冷却器件120的方法包括形成容器,该容器包括第一板118a、连接至第一板118a的第二板118b,以及设置在第一板118a与第二板118b之间的腔体121。该方法包括将pcm122设置在腔体121中。在一些实施例中,第一板118a、第二板118b,或在第一板118a与第二板118b之间的边缘包括在其中的开口123或123',如在图25中所示,并且设置pcm122包括通过开口123或123'将pcm122设置在腔体121中。该方法还包括使用插塞125(见图3)关闭开口123或123'。再次参照图25,该方法还可包括在设置pcm122之前从腔体121中去除气体169。在一些实施例中,该方法还可包括将管166连接至开口123或123',并且通过管166将pcm122设置在开口123或123'中。该方法还可包括在设置pcm122之后去除管166。图26是示出了根据一些实施例的连接至叠层封装(pop)器件170的冷却器件120的截面图。在一些实施例中,集成电路管芯110a、互连结构112、以及模制材料114a组成第一封装半导体器件100a。在一些实施例中,在冷却器件120经由第二封装的半导体器件100b连接至第一封装的半导体器件100a的集成电路管芯110a和模制材料114a之前,第二封装的半导体器件100b通过多个连接件104b连接至第一封装的半导体器件100a,从而形成pop器件170。在其他的实施例中,冷却器件120还可在第一封装的半导体器件100a连接至第二封装的半导体器件100b之前连接至第二封装的半导体器件100b。为了制造pop器件170,在一些实施例中,在切割第一封装的半导体器件100a之前,并且在形成模制材料114a之后(并且在一些实施例中被平面化),提供多个第二封装的半导体器件100b,并且使用多个连接件104b将多个第二封装的半导体器件100b中的每一个连接至第一封装的半导体器件100a中的一个。通过诸如由操作人员或技术人员手动、使用诸如贴片装置的自动化机器的方法或其他方法,将多个第二封装的半导体器件100b连接至未切割的多个第一封装的半导体器件100a。加热连接件104b的共晶材料,回流共晶材料,并且在共晶材料冷却之后,第二封装的半导体器件100b电连接和机械连接至第一封装的半导体器件100a。然后切割多个第一封装的半导体器件100a,以形成多个pop器件170,其中一个在图26中示出。在一些实施例中,然后冷却器件120连接至第二封装的半导体器件100b的顶部表面。第二封装的半导体器件100b可以包括衬底172,该衬底172包括设置在其上的多个接触焊盘。在一些实施例中,衬底172可以包括形成在其上且为第二封装的半导体器件100b提供水平连接的一个或更多互连结构(未示出)。衬底172还可以包括形成在其中的多个通孔(未示出)。一个或更多集成电路管芯110b可以连接至衬底172的顶面。在图26中所示的实施例中,例如,第二封装的半导体器件100b包括两个垂直堆叠的集成电路管芯110b。在一些实施例中,但未示出,两个或更多的集成电路管芯110b还可以在第二封装的半导体器件100b中水平封装在一起。在所示出的一些实施例中,集成电路管芯110b通过接合引线174连接至设置在衬底172的顶面上的接触焊盘。在一些实施例中,接合引线174和衬底172中的通孔为第二封装的半导体器件100b提供垂直电连接。模制材料114b设置在集成电路管芯110b、接合引线174和衬底172上方。例如,模制材料114b可以包括与所描述的用于第一封装的半导体器件100a的模制材料114(在图26中标号为114a)相似的材料。例如,在一些实施例中,第二封装的半导体器件100b的集成电路管芯110b或多个管芯110b可以包括动态随机存取存储器(dran)器件。集成电路管芯110b还可以包括其他类型的器件。如图26所示,集成电路管芯110b可以以引线接合的封装类型来封装,或集成电路管芯110b可以以其他的封装类型并且使用其他类型的封装技术来封装。可使用设置在pop器件170的底部表面上的多个连接件104a将连接至冷却器件120的pop器件170连接至另一器件或物体,其中使用表面贴装技术(smt)工艺将多个连接件104a连接至互连结构112。如图26中虚影所示,在一些实施例中,pop器件170可以连接至衬底或pcb102。例如,冷却器件120经由第二封装的半导体器件100b和多个连接件104b连接至第一封装的半导体器件100a。冷却器件120适于消散来自集成电路管芯110a和/或集成电路管芯110b的热量,并且也适于消散来自pop器件170的其他部件(诸如第一封装的半导体器件100a的互连结构112和模制材料114a以及在第二封装的半导体器件100b的衬底172和模制材料114b内的互连结构的热量)。在一些实施例中,例如在第二集成电路管芯110b包括存储器件(诸如dram器件)的一些实施例中,第一封装的半导体器件100a的集成电路管芯110a可以包括逻辑电路或处理器,并且第一封装的半导体器件100a的互连结构112包括扇出引线,从而形成infopop器件170。第一集成电路管芯110a、第二集成电路管芯110b、第一封装的半导体器件100a和第二封装的半导体器件100b还可以包括其他类型的器件,并且可以在其他类型的应用中实施本文所述的冷却器件120。图27和图28是示出了实施根据一些实施例的冷却器件120的模拟结果的图表。在图27中,包括蜡的pcm122用于非稳态热模拟分析中。图表180示出了在蜡的温度范围(x轴,以摄氏度为单位)内的固体比热或比热容(cp)(y轴上,以焦耳/kg.开尔文(j/kg.k)为单位)。用于模拟的蜡(即,固体石蜡)的cp假设在大约45摄氏度的蜡熔点时为约180000j/(kg.k),如在182处所示。图28为示出了对应于x轴上的时间范围(以秒(s)为单位)的y轴上的温度(以摄氏度c(℃)为单位)的图表。在184处示出了蜡温度/时间的图表,并且在186处示出了水温度/时间的图表。与皮肤接触的手持器件的最高接触温度,即,最大tskin指示在45摄氏度。在图表188处示出了稳态区域。在图表中示出的模拟结果表明蜡作为pcm122比水具有更好的非稳态热性能。例如,研究发现蜡在最大tskin温度下保持的时间要比水长约1.6秒。因此,使用蜡作为pcm122实现了为芯片(即,集成电路管芯110)节省大约25%的操作时间,因此有利地在低于皮肤温度tskin下提供更长的芯片保持时间。当与包括info器件的封装的半导体器件一同使用时,本发明的一些实施例是可实施的并且是尤其有益的。冷却器件120还在例如wlp、晶圆级芯片尺寸封装件(wlcsp)、pop器件、片上系统(soc)器件、衬底上晶圆上芯片(cowos)器件或其他类型的3dic中具有有用的应用。又例如,对于包括在器件的操作期间具有热点的集成电路管芯和具有升高温度的其他元件的其他类型的器件或晶圆级封装来说,本发明的实施例也具有益处,并且可实施本发明的实施例。本发明的一些实施例包括冷却器件120和封装的半导体器件100、系统131和包括本文描述的冷却器件120的pop器件170。其他的实施例包括封装包括冷却器件120的半导体器件的方法。本发明的一些实施例的优势包括提供冷却器件、封装方法、以及经济适用并且将来自封装的半导体器件的集成电路管芯的热点和其他元件(诸如互连结构和模制塑料)的热量的消散出去的结构。由包含pcm的冷却器件提供低成本的冷却解决方案,该冷却器件还允许提供改进的非稳态热性能和提高的可靠性。可在不降低电气性能(诸如集成电路管芯的延迟时间和保持时间)的情况下实现移动和手持器件的最大tskin,并且能够延长操作时间。在一些实施例中,冷却器件有利地使封装的半导体器件冷却在最大tskin以下。可通过在封装的半导体器件上实施冷却器件来减少或消除集成电路管芯由于热点的热耗散或热干扰。在冷却器件中可包括不止一种类型的pcm,从而实现对于连接至冷却器件的集成电路管芯的不同的热消散和冷却速率。一些实施例包括将冷却器件用作散热器的一体式部分,从而减小封装z轮廓并且导致有效的器件非稳态冷却。其他的实施例包括适形构件,适形构件容纳在衬底或pcb上的多个封装高度。一些实施例包括连接至热导管的冷却器件。冷却器件灵活地集成至info和cowos器件,并且适于手持器件和与系统部分一起使用。冷却器件具有薄轮廓并且易于与封装的半导体器件集成。此外,容易在现有的封装工艺流程和结构中实施本文中所述的冷却器件。在一些实施例中,用于半导体器件的冷却器件包括容器,该容器包括第一板和连接至第一板的第二板,以及设置在第一板与第二板之间的第一腔体。pcm设置在腔体中。冷却器件适于将来自封装的半导体器件的热量消散。在一些实施例中,所述第一板或所述第二板包括多个设置在其上的突出部件。在一些实施例中,所述pcm包括适于在固相和液相、液相和气相,或固相和气相之间改变相态的材料。在一些实施例中,所述腔体包括第一腔体,所述pcm包括第一pcm,并且所述冷却器件包括设置在所述第一板与所述第二板之间的第二腔体以及设置在所述第二腔体中的第二pcm。在一些实施例中,所述冷却器件的包括所述第一腔体的第一部分通过适形构件连接至所述冷却器件的包括所述第二腔体的第二部分。在一些实施例中,所述冷却器件还包括在所述第一板中或所述第二板中的开口以及设置在所述开口中的插塞,并且所述插塞适于将所述pcm保持在所述腔体内。在一些实施例中,所述第一板或所述第二板包括金属或半导体材料。在其他的实施例中,封装的半导体器件包括集成电路管芯、连接至集成电路管芯的互连结构、以及设置在集成电路管芯周围以及互连结构上方的模制材料。冷却器件连接至集成电路管芯和模制材料。冷却器件包括容器,该容器包括第一板和连接至第一板的第二板,以及设置在第一板与第二板之间的腔体。pcm设置在腔体中。第二板的边缘连接至第一板的边缘。冷却器件适于将来自集成电路管芯、互连结构或模塑材料的热量消散。在一些实施例中,所述冷却器件的所述第一板或所述第二板包括适形材料。在一些实施例中,所述冷却器件包括第一侧和与所述第一侧相对的第二侧,所述第一侧连接至所述集成电路管芯和所述模制材料,而所述第二侧连接至系统部分。在一些实施例中,所述第二侧通过间隙填充材料连接至所述系统部分。在一些实施例中,所述冷却器件连接至热导管。在一些实施例中,所述集成电路管芯包括第一集成电路管芯,并且所述热导管连接至第二集成电路管芯。在一些实施例中,所述冷却器件是散热器的一体式部分。在又一些实施例中,封装半导体器件的方法包括将集成电路管芯连接至互连结构。在集成电路管芯周围和互连结构上方形成模制材料。冷却器件连接至集成电路管芯和模制材料。冷却器件包括容器,该容器包括第一板和连接至第一板的第二板,以及设置在第一板与第二板之间的腔体。pcm设置在腔体中。冷却器件适于将来自集成电路管芯、互连结构、或模塑材料的热量消散。在一些实施例中,将所述冷却器件连接至所述集成电路管芯和所述模制材料包括通过热界面材料(tim)将所述冷却器件连接至所述集成电路管芯和所述模制材料。在一些实施例中,将所述冷却器件连接至所述集成电路管芯和所述模制材料包括连接冷却器件,其中所述pcm包括填充材料。在一些实施例中,该方法还包括:使用多个连接件将所述互连结构连接至衬底或印刷电路板(pcb)。在一些实施例中,所述集成电路管芯、所述互连结构、以及所述模制材料组成第一封装的半导体器件,并且所述方法还包括将第二封装的半导体器件连接至所述第一封装的半导体器件。在一些实施例中,所述集成电路管芯、所述互连结构、以及所述模制材料组成第一封装的半导体器件,并且所述方法还包括将第二封装的半导体器件连接至所述冷却器件。以上论述了若干实施例的特征,使得本领域技术人员可以更好地理解本发明的各方面。本领域技术人员应该理解,他们可以容易地使用本发明作为基础来设计或修改用于实施与本文所介绍的实施例相同的目的和/或实现相同优点的其他工艺和结构。本领域技术人员也应该意识到,这种等同构造并不背离本发明的精神和范围,并且在不背离本发明的精神和范围的情况下,本文中他们可以做出多种变化、替代以及改变。当前第1页12当前第1页12
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