具有加强盖板的堆叠硅封装组件的制作方法

本申请公开的实施例大体涉及芯片封装，更具体地，涉及包括由盖板(lid)覆盖的至少一个集成电路(IC)裸片的芯片封装，该盖板具有用于增强对封装组件的温度控制的结构。

背景技术：

电子设备，例如平板电脑、计算机、复印机、数码相机、智能手机、控制系统和自动取款机等，常常使用可以利用芯片封装的电子元件来获得增加的功能和较高的元件密度。传统的芯片封装方案常常使用封装基底，且经常与硅通孔(TSV)转接板(interposer)协同使用，从而使得多个集成电路(IC)裸片能够被安装在单个基底上。IC裸片可以包括存储器、逻辑器件或者其它IC器件。

在许多情况下，盖板被用于大体覆盖一个或多个裸片。盖板是IC结构的封装的一部分。盖板可以由塑料、金属或者其它合适的材料加工而成，并且可以使用粘合剂(例如热传导焊膏或者其它合适的粘结材料)将盖板安装于裸片和转接板或者封装基底。盖板具有防止裸片被破坏的功能，例如防止来自另一物体的冲击或者防止会损坏裸片的紫外线。

因为经常使用粘合剂将盖板固定在裸片上，而盖板与裸片之间的刚性连接常常导致较差的温度控制。例如，在具有两个或多个裸片的封装中，加工误差问题以及裸片高度的差异常常会使得封装内某一裸片向盖板传递热量的速率与另一裸片的速率相比差异较大。这种热传导的差异使得一个裸片的运行与另一裸片相比差异较大。此外，盖板与芯片封装之间的刚性连接也会不期望地增大在芯片封装上引发的应力。

因此，需要一种改良的芯片封装，具体而言，需要一种具有盖板的芯片封装，这种盖板具有改善温度控制的结构。

技术实现要素：

提供了能够改善IC(芯片)封装的盖板和IC裸片之间的热传导的方法和装置。在一个实施例中，提供的芯片封装包括第一IC裸片、封装基底、盖板和加强件。所述第一IC裸片被耦接至所述封装基底。所述加强件被耦接至所述封装基底，并且包围所述第一IC裸片。所述盖板具有第一表面和第二表面。所述第二表面背对所述第一表面并且朝向所述第一IC裸片。所述盖板的第二表面被可导电地耦接至所述第一IC裸片，而所述盖板与所述加强件机械地分离。

在另一实施例中，提供了用于芯片封装的盖板。所述盖板包括与底部外壳密封耦接的顶部外壳；以及空腔，其被限定在所述顶部和底部外壳之间。所述空腔还包括中心区域，所述中心区域连接入口和出口区域。所述入口区域具有以远离入口方向扩大的体积。所述出口区域具有以朝向出口方向减小的体积。所述空腔还包括多个热传导翅片，所述多个热传导翅片延伸进入所述空腔的中心区域。

在另一实施例中，提供了一种形成芯片封装的方法。所述方法按顺序地包括：在基底上印刷表面安装焊膏；将表面元件安装于所述表面安装焊膏；执行第一回流焊处理，从而回流焊所述表面安装焊膏内的焊料，并且将所述表面元件电连接至所述基底；在所述基底的铸造面上形成封装凸块；将加强件附接至所述基底；将IC裸片安装至所述基底，其中所述基底具有附接在其上的所述加强件；执行第二回流焊处理，从而回流焊所述封装凸块内的焊料，以将所述IC裸片电连接至所述基底；提供底部填充剂与所述基底接触，将焊球附接至所述基底的与所述IC裸片相对的一侧；以及执行第三回流焊处理，从而回流焊所述焊球内的焊料，以将所述基底电连接至印刷电路板(PCB)。

在另一实施例中，提供了形成芯片封装的方法。所述方法按顺序地包括：在基底上印刷表面安装焊膏；将表面元件安装于所述表面安装焊膏；执行第一回流焊处理，从而回流焊所述表面安装焊膏内的焊料，并且将所述表面元件电连接至所述基底；在所述基底的铸造面上形成封装凸块；将IC裸片安装至所述基底；执行第二回流焊处理，从而回流焊所述封装凸块内的焊料，以将所述IC裸片电连接至所述基底；提供底部填充剂与所述基底接触；将加强件附接至所述基底；将焊球附接至所述基底的与所述IC裸片相对的一侧；以及执行第三回流焊处理，从而回流焊所述焊球内的焊料，以将所述基底电连接至印刷电路板(PCB)。

附图说明

为了更加详细地理解本实用新型的上述特征，已经在上面简要概括的本实用新型的更为具体的描述可以参考实施例，一些实施例由附图进行示出。然而应当注意，附图仅仅示出了本实用新型的典型的实施例，因此不应当被认为限制了本实用新型的范围，本实用新型允许其它等效的实施例。

图1是集成芯片封装的截面视图，其中该集成芯片封装包括一个或多个由盖板覆盖的IC裸片；

图1A是图1的集成芯片封装的侧视图，在该侧视图中，散热片被安装于印刷电路板；

图2-3是制造具有盖板的集成芯片封装的各种方法的流程图；

图4是可以被用在图1的集成芯片封装中的盖板的替换实施例的剖视图；

图5是具有盖板的集成芯片封装的俯视图，其中盖板只覆盖了集成芯片封装的一些裸片；

图6是集成芯片封装沿着图5的剖面线6-6的剖视图；

图7是集成芯片封装的盖板的局部分解、局部剖视图，其中集成芯片封装具有用于增强热传导的外部弹簧形式(spring form)；

图8是盖板的局部剖视图，其中盖板具有与其耦接的另一外部弹簧形式；

图9A是一弹簧形式的一个实施例的剖视图，其中该弹簧形式用于增强与集成芯片封装的盖板之间的热传导；

图9B是图9A的弹簧形式的俯视图；

图10A是集成芯片封装的截面视图，其中集成芯片封装包括由盖板覆盖的一个或多个IC裸片，盖板具有一个或多个可选的内部弹簧形式，其用于增强盖板与一个或多个IC裸片之间的热传导；

图10B是另一集成芯片封装的截面视图，其中集成芯片封装包括由盖板覆盖的一个或多个IC裸片，盖板具有一个或多个外部弹簧形式，其用于增强盖板与一个或多个IC裸片之间的热传导；

图10C是集成芯片封装、散热片和印刷电路板组装之前的分解侧视图；

图10D是图10C的集成芯片封装、散热片和印刷电路板组装之后的侧视图；

图11是盖板的一个实施例的图解透视图，其中盖板可以增强与集成芯片封装之间的热传导；

图12是盖板沿着图11的剖面线12-12的局部剖视图；

图13是图11的盖板的俯视图；

图14是盖板沿着图13中所示的剖面线14-14的剖视图；

图15是盖板沿着图13中所示的剖面线15-15的剖视图；

图16是盖板沿着图13中所示的剖面线16-16的剖视图；

图17是盖板沿着图13中所示的剖面线17-17的剖视图。

为了便于理解，在可能的地方使用了相同的参考数字来指代附图中共有的相同要素。可以想到，一个实施例的要素可以被有益地并入其它的实施例。

具体实施方式

本申请公开的实施例大体提供了一种芯片封装，该芯片封装具有一个或多个由盖板覆盖的集成电路(IC)裸片。盖板包括增强对IC裸片和盖板之间的热传导进行控制的结构。有利地，IC裸片和盖板之间热传导控制的增强能够减少由于应力引起的芯片封装的剥离和弯曲。此外，一些具体实施方式被设置为调整芯片封装中IC裸片之间的热传导。例如，盖板包括一些结构，这些结构可以补偿IC裸片之间高度差异或加工误差的差异，不补偿的话会导致不均匀的热传导和/或导致裸片之间的性能存在差异。在另一个示例中，盖板包括的结构可以补偿IC裸片之间热预算的差异，不补偿的话可能会损坏一个或多个IC裸片和/或使一个或多个IC裸片损失性能。因此，IC裸片和盖板之间的增强热传导控制，在较宽范围的操作条件下促进了更好的器件性能，其费用和制造复杂性较低，同时还针对芯片封装性能提供了更均匀的芯片封装。

现参考图1，图1图示地示出了示例性的集成芯片封装100。芯片封装100包括至少一个或多个IC裸片114，这些IC裸片114可选地通过硅通孔(TSV)转接板112与封装基底122连接。虽然图1中示出了两个IC裸片114，但是IC裸片的数量范围可以是一个到芯片封装100中能放得下的数量。

转接板112包括一电路，该电路能够将IC裸片114电连接至封装基底122的电路。转接板112的电路可以选择性地包括晶体管。封装凸块120，也被称作“C4凸块”，被用于提供转接板112的电路和封装基底122的电路之间的电连接。可以使用焊球134、引线键合或者其它合适的技术将封装基底122安装并连接至印刷电路板(PCB)136。底部模制件(undermoulding)144被用于填充在PCB 136和转接板112之间没有被封装凸块120填充的空间，从而给芯片封装100提供结构刚性。

IC裸片114被安装于转接板112的一个或多个表面，或者在不使用转接板的替换实施例中被安装于封装基底122。IC裸片114可以是可编程逻辑器件，例如现场可编程门阵列(FPGA)、存储器件、光学器件、处理器或者其它IC逻辑结构。光学器件包括光检测器、激光器、光源等等。在图1所示的实施例中，IC裸片114通过多个微型凸块118安装于转接板112的顶面。微型凸块118将每个IC裸片114的电路电连接至转接板112的电路。转接板112的电路将微型凸块118连接至所选的封装凸块120，从而将每个IC裸片114的所选电路连接至封装基底122，以使得当芯片封装100被安装在电子器件(未显示)中之后，IC裸片114能够与PCB 136通信。当没有可选的转接板112时，微型凸块118将每个IC裸片114的所选电路连接至封装基底122，以使得IC裸片114能够与PCB 136通信。底部模制件142可以被用于填充在IC裸片114和转接板112之间没有被微型凸块118填充的空间，从而给芯片封装100提供结构刚性。

芯片封装100还包括加强件154。加强件154被耦接至封装基底122，并且围住IC裸片114。加强件154可以延伸至封装基底122的外边缘，以提供机械支撑，从而协助防止芯片封装100的弯折和弯曲。加强件154可以是单层结构或者是多层结构。加强件154可以由陶瓷、金属或者其它各种无机材料制成，例如氧化铝(Al₂O₃)、氮化铝(AlN)、氮化硅(SiN)、硅(Si)、铜(Cu)、铝(Al)以及不锈钢等等。加强件154也可以由有机材料制成，例如覆铜箔层压板。

盖板150可以被设置在IC裸片114之上。在一些实施例中，盖板150可以由塑性材料或者其它合适的材料制成。在其它实施例中，特别是需要利用盖板150来接收来自IC裸片114的热量的实施例中，盖板150可以由导热材料制成，合适的材料例如铜、镀镍的铜或铝等等。盖板150厚度在大约0.5mm至大约3.0mm之间，但是可以使用其它厚度。

盖板150具有顶面160和底面162。顶面160形成芯片封装100的外部顶面，而底面162面对IC裸片114。可以在盖板150的顶面160上选择性地安装散热片(未显示)。

通常而言，盖板150至少被设置在IC裸片114之上。可以使用热界面材料(TIM)140将盖板150导热地和/或机械地耦接至IC裸片114。TIM 140可以被选择为在盖板150与IC裸片114之间提供导热路径，以使得由IC裸片114产生的热量能通过盖板150消散。

TIM 140通常是传导率至少是大约0.3W/m·K的导热材料。供TIM 140使用的合适的材料包括：散热膏、导热的环氧树脂、相变材料、传导胶带、硅涂层织物等等。TIM 140可以是柔软的或柔性的粘合剂，从而能够补偿芯片封装100内相邻IC裸片114之间不匹配的高度。在一个示例中，TIM 140可以是导热凝胶或者导热环氧树脂，例如从位于新泽西普林斯顿章克申市的AI Technology,Inc.购买的封装组件接合粘合剂。在另一个示例中，TIM 140可以是应用相变的材料，例如Laird PCM 780。

盖板150也可以被设置在加强件154之上。在一些具体实施方式中，可以通过例如环氧树脂的粘合剂(未示出)将盖板150粘结至加强件154。

在其它具体实施方式中，可以通过销170来确定盖板150相对于加强件154的位置。销170可以只被附接于盖板150和加强件154中的一个，以使得盖板150和加强件154能够机械地分离。这种机械的分离使得盖板150可以相对于加强件154自由地移动(即“浮动”)。以这种方式，盖板150和加强件154之间的应力被机械地解除了，从而减少芯片封装100的各个层和元件的弯曲和分层。

在图1描述的实施例中，销170被附接至盖板150。例如，销170可以被粘结、拧进、压入配合或者以其它方式附接至盖板150。销170从盖板150的底面162延伸出来，并且进入在加强件154的顶部形成的穿孔172内，从而使得盖板150能够相对加强件154移动。在一些具体实施方式中，销170是盖板150的组成部分。例如，可以通过对盖板150进行冲压以使销170从盖板150的底面162突出的方式形成销170。在另一个示例中，销170可以是在3D打印盖板150的过程中形成的凸起。

盖板150与加强件154分离的一个优点在于，封装装配工人或者甚至终端用户也可以加上盖板150。这使得芯片封装制造商可以制造和储备单个元件，封装装配工人、其它制造商或者用户则可以在随后的制造阶段或者甚至在使用期间把盖板150加到该单个组件上。

盖板150的底面162可以可选地包括设计结构(engineered feature)180，设计结构180改善了盖板150和TIM 140之间的界面。在一个示例中，设计结构180可以增强盖板150 和TIM 140之间的粘结。盖板150和TIM 140之间增强的粘结能够帮助将盖板150稳固地附接至芯片封装100。作为增加盖板150和TIM 140之间的粘结的替代或者补充，设计结构180可以加快盖板150和TIM 140之间热传导的速率。盖板150和TIM 140之间增强的热传导能够帮助维持IC裸片114的温度，从而也改善了器件性能并且帮助维持了不同芯片封装之间的性能一致性。

设计结构180通常是在盖板150的底面162内或底面162上形成的预先设定的结构。例如，预先设定的结构可以被加工成预先设定的几何结构，例如横截面积、高度(或深度)、宽度或者结构之间的间距。设计结构180可以被加工成预先设定的图案，例如，结构的图案由有规律的、重复的间隔隔开。

因为只有盖板150在IC裸片114上方的区域102才需要与TIM 140接触，所以设计结构180可以只被设置在IC裸片114上方的区域102中。因此，盖板150的区域104(其通常被设置在IC裸片114的外侧)可以不具有设计结构180，从而降低了制造成本。可供选择地，设计结构180可以完全或者几乎完全地穿过盖板150的整个底面162。

设计结构180具有增加盖板150与TIM 140所接触的表面积的功能。增加的表面积改善了盖板150和TIM 140之间的粘结，因此降低了盖板150从芯片封装100脱离的可能性。此外，增加的表面积提高了盖板150和TIM 140之间的热传导，因此提高了IC裸片114的性能。

在一个实施例中，如图1的放大部分所示，设计结构180的形式是形成在盖板150的底面162的凹陷164。每个凹陷164均可以是盲孔、浅凹、凹槽，或者可以具有另一合适的几何形状。凹陷164可以具有圆形、矩形、六边形或者其它的截面轮廓。在图1所示的实施例中，显示的凹陷164的侧壁与盖板150的底面162垂直。凹陷164的形式可以是交叉凹槽、网格阵列、螺旋阵列、密集阵列或者其它排布。可供选择地，凹陷164的侧壁可以被设置成相对于盖板150的底面162呈一个小于或大于90度的角度。例如，凹陷164的侧壁(虚线所示的152)可以在凹陷164的底部向内逐渐倾斜，从而使得在盖板150的底面162上，凹陷164的底部宽于凹陷164的开口处。在另一个示例中，凹陷164的侧壁可以包括咬边或者凹槽。凹陷164的侧壁内的逐渐减少、咬边和/或凹槽通过提供机械式互锁而改善了TIM 140与盖板150的粘结。可供选择地，设计结构180可以是凸起。

可以通过机械加工、激光加工、图案转移(pattern transfer)或者叠加制造(additive manufacturing)工艺(例如3D打印)等等来形成凹陷164。图案转移制造技术可以使用掩模来定义开口，开口暴露了盖板150的底面162的预先确定的部分，然后可以通过蚀刻、喷珠处理、喷砂处理等等选择性地移除这些部分，以形成凹陷164。叠加制造过程可以连续地堆叠材料以形成盖板150，一旦完成叠加过程，堆叠材料内遗留下来的间隙就会形成盖板150的底面162内的凹陷164。

当使用的TIM 140形式是相变材料时，TIM 140会在设计结构180之间并绕着设计结构180流动。该特性使得TIM 140在其相变温度上能够被软化(例如Laird 780Sp的相变温度为约70摄氏度)，并且填充设计结构180和IC裸片114之间所有潜在的间隙，并且在设计结构180的尖端和IC裸片114之间形成非常薄的TIM层，这会使得热量能够非常有效地从裸片114上的局部热点传导出来。

类似地，盖板150的顶面160可以选择性地包括设计结构180，设计结构180可以改善盖板150与设置在盖板150和散热片(图1中未显示)之间的热界面材料(也未显示)之间的界面。在一个示例中，设计结构180可以增强盖板150与设置在盖板150上的散热片之间的热传导的速率。盖板150和散热片之间增强的热传导能够帮助维持IC裸片114的温度，从而也提高了器件性能并且帮助维持了不同芯片封装之间的性能一致性。以下还进一步描述了包括热界面材料和散热片的其它实施例。

在一个实施例中，例如图1的放大部分所示，设计结构180的形式是形成在盖板150顶面160内的凹陷148。形成的凹陷148与形成在盖板150底面162内的凹陷164相似。

图1A是图1的集成芯片封装的侧视图，在该侧视图中，散热片600被安装于印刷电路板136。散热片600被耦接至印刷电路板136的方式能够将盖板150固定在加强件154上。在一些具体实施方式中，紧固件622可以与散热片600螺纹地接合，从而使得散热片600以裸片114的方向在盖板150上施加力，如箭头630所示。可选地，可以在紧固件622和印刷电路板136之间设置弹簧624或者其它弹性物件，以提供散热片600在盖板150上施加的力。有利地，由散热片600提供的力使得盖板150能够与裸片114维持良好的热接触，同时保持在加强件154上浮动。

图2-3是用于制造具有盖板150的集成芯片封装100的各种方法的流程图。先参考图2，提供了一种用于制造具有盖板150的集成芯片封装100的方法200。方法200开始于框202，在框202，在基底(例如，封装基底122)上的焊盘位置印刷表面安装焊膏，其中表面元件将被放置在焊盘位置上。可以使用丝网印刷、喷墨印刷或者其它合适的工艺来印刷表面安装焊膏。

在框204，例如二极管、电容、电阻等等的表面元件被安装至表面安装焊膏。在框206，执行第一回流焊处理来回流焊焊料，从而将表面元件的元件引线电连接至封装基底122上的焊盘。可以在链条式平炉中完成第一回流焊处理，或者使用其它合适的技术完成。在框208，铸造出形成在封装基底122上的焊接凸块。然后在铸造的表面上形成封装凸块120。

在框210，加强件154被附接至封装基底122。如上讨论的那样，可以使用环氧树脂或者其它合适的粘合剂将加强件154附接至封装基底122。

在框212，IC芯片(例如，IC裸片114)被附接至封装基底122。IC裸片114可以直接被附接至封装基底122，或者其上已经安装有IC裸片114的转接板112可以被附接至封装基底122。在框214，执行第二回流焊处理来回流焊封装凸块120内的焊料，从而将IC裸片114电连接至封装基底122。可以在链条式平炉中完成第二回流焊处理，或者使用其它合适的技术完成。

在框216，底部填充剂(underfill，例如底部模制件144)被提供在封装基底122和转接板112之间。如果IC裸片114被直接安装至封装基底122，那么底部填充剂可以直接被设置在IC裸片114和封装基底122之间。

在框218，焊球134被附接至封装基底122的与IC裸片114相反的一侧。在框220，执行第三回流焊处理来回流焊焊球134内的焊料，从而将封装基底122电连接至PCB 136。可以在链条式平炉中完成第三回流焊处理，或者使用其它合适的技术完成。

方法200的一个优点在于，框210中加强件的附接发生在框212中芯片的附接之前，这与进行传统制造过程时所使用的顺序相反。在附接芯片之前附接加强件可以降低在随后焊料的回流焊过程中诱发的弯曲。因此，方法200得到了较平的芯片封装100，其相比于传统制造的芯片封装具有减小的应力，并且因此协助防止焊点缺陷的发生。

图3示出了另一方法300的流程图，方法300用于制造具有盖板150的集成芯片封装100。方法300开始于框302，在框302中，在基底(例如，封装基底122)上的焊盘位置印刷表面安装焊膏，其中表面元件将被放置在焊盘位置上。可以使用丝网印刷、喷墨印刷或者其它合适的过程印刷表面安装焊膏。

在框304，表面元件被安装至表面安装焊膏。在框306，执行第一回流焊处理来回流焊焊料，从而将表面元件的元件引线电连接至位于封装基底122上的焊盘。可以在链条式平炉中完成第一回流焊处理，或者使用其它合适的技术完成。在框308，铸造出形成在封装基底122上的焊接凸块。然后在铸造的表面上形成封装凸块120。

在框310，IC芯片(例如，IC裸片114)被附接至封装基底122。IC裸片114可以直接被附接至封装基底122，或者其上已经安装有IC裸片114的转接板112可以被附接至封装基底122。在框312，执行第二回流焊处理来回流焊封装凸块120内的焊料，从而将IC裸片114电连接至封装基底122。可以在链条式平炉中完成第二回流焊处理，或者使用其它合适的技术完成。

在框314，底部填充剂(例如，底部模制件144)被提供在封装基底122和转接板112之间。如果IC裸片114被直接安装至封装基底122，那么底部填充剂可以被直接设置在IC裸片114和封装基底122之间。

在框316，加强件154被附接至封装基底122。如上讨论的那样，可以使用环氧树脂或者其它合适的粘合剂将加强件154附接至封装基底122。

在框318，焊球134被附接至封装基底122的与IC裸片114相反的一侧。在框320，执行第三回流焊处理来回流焊焊球134内的焊料，从而将封装基底122电连接至PCB 136。可以在链条式平炉中完成第三回流焊处理，或者使用其它合适的技术完成。

方法300的一个优点在于在附接加强件之前附接芯片。在附接芯片之后附接加强件为底部填充剂的点胶针的操作提供更多的空隙，因此使得底部填充剂的提供更为简单。因此，方法300为制造芯片封装100提供了更为高效的装配流程。

图4是盖板400的替换实施例的剖视图，盖板400可以用于图1的集成芯片封装100。盖板400包括销170，如上面参考图1的讨论，销170被用于将盖板400安装于加强件154。盖板400还包括内部空腔418，内部空腔418充满了被捕获的(captured)热传导材料，热传导材料提供了被动的热传导。热传导材料(例如，液体、气体、凝胶或者多相热传导材料)可以被设置在内部空腔418中，以用于提高盖板400的热传导特性。当芯片封装100在运行时，设置在内部空腔418中的热传导材料(例如，液体)可以被选择用于在内部空腔418内提供被动的二相循环导热流(2-phase circulating heat transfer flow)。例如，热传导材料在高压下可能会沸腾，而当热传导材料在空腔418内循环时又会冷凝变回成液体，从而大幅加快盖板400的顶面160和底面162之间的热传导率，从而在芯片封装100内带来更好的温度控制。

盖板400包括顶板402和底板404。顶板402包括内表面412，内表面412背对着顶板402的外表面，顶板402的外表面限定盖板400的顶面160。底板404包括内表面416，内表面416背对着底板404的外表面，底板404的外表面限定盖板400的底面162。如上所述，盖板400的外部的顶面160和底面162可以选择性地包括一些设计结构(例如，设计结构180)从而改善来自IC裸片114的热传导。

板402、404被耦接在一起，从而限定了它们之间的空腔418。在一个具体实施方式中，可以通过硬钎焊、软钎焊、粘合剂、焊接或者能在板402、404之间得到基本无泄漏连接的其它技术将板402、404耦接在一起。

侧壁406将板402、404彼此分隔开来，以形成它们之间的空腔418。侧壁406可以是盖板400的单独部件，或者是板402、404的一部分。在图4所示的实施例中，侧壁406是底板404的一部分，并且从内表面416向远端408突出，远端408被密封耦接至顶板402的安装表面410。

通道420被加工成穿过板402、404中的一个或者侧壁406，并且与空腔418流体地耦接。通道420允许热传导材料被引入空腔418中。可以使用塞422对通道420进行密封，以防止热传导材料通过通道420从空腔418泄露出来。一旦密封好，空腔418会变成蒸汽室，蒸汽室结合了热传导和相变的原理，从而高效地管理两个固体界面(即限定空腔418的两个相对侧的板402、404)之间的热量传递。在空腔418的热界面(即面对IC裸片114的底板404)，与导热固体界面接触的处于液相的热传导材料可以通过吸收来自底板404的热量而变成蒸汽。然后，蒸汽从空腔418的热底板的一侧移动到冷界面(即顶板402)，并且冷凝变回成液体——释放潜热。然后液体通过毛细管作用和/或重力回到热界面，并且重复该循环。由于沸腾和冷凝的非常高的热传导系数，盖板400具有热导管的功能，从而非常有效并高效地在顶板402和底板404之间传导热量。当前本领域中的传统盖板通常使用焊料将盖板耦接至散热片(heat spreader)，因此不能在没有弯曲、液体损耗或者其它损害的前提下承受通过使用浮动盖板400而产生的高温差。因此，被配置成蒸汽室的浮动盖板400显著提高了本领域的现有水平，因为与传统设计相比，热传导显著变好。

限定空腔418的盖板400的内表面412、416中的至少一个或两个可以包括一个或多个增强热传导的表面结构414。虽然图4中显示的增强热传导的表面结构414从顶板402的内表面412延伸入空腔418，但是作为附加或者替代，增强热传导的表面结构414可以从底板404的内表面416延伸入空腔418。增强热传导的表面结构414可以是设计结构(例如上面描述的设计结构180)或者其它表面纹理。可供选择地，表面结构414可以是滚花图案、喷珠处理过的表面或者其它粗糙化的表面纹理。

有利地，盖板400使得热传导材料能够有效地被封在盖板400内，这极大地增强了来自IC裸片114的热传导。由表面结构414提供的额外表面面积还有助于增加从裸片114至盖板400的热传导，从而改善器件性能。

图5是具有盖板502(虚线所示)的集成芯片封装500的俯视图，盖板502只覆盖了集成芯片封装500的一些裸片。例如，多个IC裸片被设置在封装基底122上，IC裸片可以被分为第一组IC裸片114和第二组IC裸片504。第一组IC裸片114共有一些物理特性，这些物理特性与第二组IC裸片504的物理特性不同。例如，这些物理特性可以是机械强度或热预算中的一个。在图5所示的实施例中，第一组IC裸片114的热预算与第二组IC裸片504不同，例如，比第二组IC裸片504更高。因此，盖板502可以被用于只接触第一组IC裸片114和第二组IC裸片504中的一组，以使得来自IC裸片114、504的热传导以不同的速率传递出来，从而使得较密集的裸片间距仍能够具有降低的裸片间热串扰。

图6是集成芯片封装500沿着图5的剖面线6-6的剖视图。如图6所示，第一组IC裸片114通过TIM 140(例如，散热膏或者其它热界面材料)与盖板502接触。盖板502与散热片600接触。虽然没有显示，但是热界面材料可以被设置在盖板502和散热片600之间，以增强它们之间的热传导。

因为第二组IC裸片504的热预算比第一组IC裸片114的低，所以第二组IC裸片504可以与盖板502热隔离。第二组IC裸片504也可以与散热片600热隔离。例如，隔热层602(其例如是一种导热较差的材料)可以被设置在第二组IC裸片504和散热片600之间。在一个实施例中，隔热层602是绝热泡沫材料。

因此，盖板502和IC裸片114、504的设置使得来自IC裸片114、504的热传导能够被分别调整。当第一组IC裸片114是例如处理器的逻辑器件而第二组IC裸片504是存储器件时，对热传导率进行分别的控制以调节IC裸片114、504的温度特别有用。作为补充或者替代，盖板502和IC裸片114、504的设置使得IC裸片114、504之间的载荷力(loading force)被分别调整。当第一组IC裸片114是例如逻辑器件(如处理器)的高强度裸片而第二组IC裸片504是例如存储器件的低强度器件时，对施加在IC裸片114、504中的每一个上的载荷力进行分别的控制特别有用，因为逻辑器件在没有被损坏的情况下相对于存储器件通常能够承受更大的载荷。更高的载荷通常也会提高热传导率。

图7是集成芯片封装700的盖板150的局部分解、局部剖视图，其中集成芯片封装700具有用于增强芯片封装700和散热片600之间热传导的外部弹簧形式(spring form)702。盖板150可以与图1和5中所示的芯片封装100、500或者其它合适的芯片封装协同使用。

弹簧形式702包括第一接触面710和第二接触面720。弹簧形式702被配置成使得当散热片600被安装至芯片封装时，第一接触面710维持与盖板150的顶面160接触，同时第二接触面720维持与散热片600的底面接触，从而压缩弹簧形式702。虽然显示的第一接触面710位于第二接触面720的外部，但是也可以根据需要选择接触面710、720之间的相对设置。

弹簧形式702可以包括一个或多个开口730。当在盖板150和散热片600之间压缩弹簧形式702时，开口730提供了热界面材料(TIM)704可以穿过的空间。TIM 704大体与上面描述的TIM 140相似。

当TIM 704在盖板150和散热片600之间挤压时，TIM 704不仅覆盖了盖板150和散热片600相对的表面，还包覆了弹簧形式702。被包覆的弹簧形式702与TIM 740之间能够具有良好的热传导。因此，通过提供盖板150和散热片600之间的传导路径的组合，增强了盖板150和散热片600之间的热传导，其中传导路径包括直接穿过弹簧形式702的路径、直接穿过TIM 704的路径以及通过弹簧形式702和TIM 704引导的路径。相应地，芯片封装700与传统芯片封装相比，提高了热传导特性，并且因此带来了更好的性能和可靠性。

图8是盖板150的局部剖视图，盖板150具有被耦接在它上面的另一外部弹簧形式802。弹簧形式802与上述弹簧形式702类似，或者也可以具有另一结构。

弹簧形式802包括穿过其而形成的安装开口804。安装开口804的直径通常被选择用来提供用于紧固件810的穿透孔。紧固件810延伸穿过安装开口804，并且与形成在盖板150内的安装开口808接合。紧固件810可以是机用螺钉、铆钉、弹簧销或者其它合适的紧固件。在紧固件810是螺纹紧固件的实施例中，形成在盖板150内的安装开口808是螺纹状的。在安装散热片600之前，紧固件810防止弹簧形式802与盖板150分离。

图9A-9B是弹簧形式900的一个实施例的剖视图和俯视图，弹簧形式900用于增强与集成芯片封装的盖板150之间的热传导。如下文参考图10A-10B所进行的详细讨论，弹簧形式900可以被用于增强盖板150与IC裸片114或散热片600中的至少一个或两个之间的热传导。

弹簧形式900包括第一接触面902和第二接触面904。接触面902、904由一个或多个弯曲部分910连接。弹簧形式900被配置成使得当散热片600被安装至芯片封装时，第一接触面902保持与盖板150的顶面160接触，同时第二接触面904保持与散热片600的底面接触，从而压缩弹簧形式900。虽然显示的第一接触面902位于第二接触面904的外部，但是可以根据需要选择接触面902、904之间的相关排列。

弹簧形式900包括限定在弯曲部分910之间的多个开口912。当在盖板150和散热片600和/或IC裸片114之间压缩弹簧形式900时，开口912提供了热界面材料(例如上述的TIM 704)可以穿过的空间。当弹簧形式900被压缩时，开口912使得TIM在覆盖接触表面902、904的同时包覆弯曲部分910，从而如上所述增强与盖板的热传导。

弹簧形式900也可以包括被限定成穿过第二接触面904的安装开口914。安装开口914被用于将弹簧形式900固定至盖板150，如参考图8的讨论。

图10A-10B是集成芯片封装1000的不同实施例的剖视图，集成芯片封装1000包括由盖板150覆盖的一个或多个IC裸片114，盖板150具有用于增强盖板150与一个或多个IC裸片114之间的热传导的一个或多个可选的内部弹簧形式1002，以及用于增强盖板150与散热片600之间的热传导的一个或多个外部弹簧形式802。图10A-10B中没有显示热界面材料(TIM)，但是TIM可以与弹簧形式802、1002协同使用，以通过上文所述的方式增强热传导。弹簧形式802大体参考上述图8的描述，然而也可以使用用于增强盖板150和散热片600之间的热传导的其它弹簧形式。

制造的内部弹簧形式1002与弹簧形式702、802、900相似，虽然也可以使用用于增强盖板150和一个或多个IC裸片114之间的热传导的其它弹簧形式。例如，可以通过使用紧固件810将内部弹簧形式1002耦接至盖板150的底面162。

可以基于IC裸片114的构造和热传导需求来选择由内部弹簧形式1002向IC裸片114施加的力。在图10A中，所示的IC裸片114是存储裸片1050和逻辑裸片1060。例如，当被压缩时，接触存储裸片1050的内部弹簧形式1002所产生的力比由接触逻辑裸片1060的内部弹簧形式1002所产生的力小。因此，在单个芯片封装中，由与不同IC裸片114接触的内部弹簧形式1002所产生的力可以不同。例如，在同一芯片封装中的不同内部弹簧形式1002可以具有不同的弹簧常数和/或不同的压缩长度。也可以想到，盖板150的底面162可以包括设置在所选IC裸片上的焊盘(未显示)，其中这些IC裸片从盖板150的底面162突出不同的距离，从而使得相同的内部弹簧形式1002会具有不同的压缩长度，并且因此在使用相同的弹簧形式的情况下产生不同的力。对由不同的内部弹簧形式1002形成的压缩力的调整，可以带来更大的设计灵活性。

在另一具体实施方式中，由于IC裸片114之间的加工误差差异和/或高度差异，在相同芯片封装中的内部弹簧形式1002在安装之后可以具有不同的压缩长度。提供在IC裸片114和盖板150之间的具有不同堆叠高度的接触的能力，在具有更低制造成本且不牺牲热传导性能的前提下，确保了良好的热传导。

在图10A描述的实施例中，IC裸片114中的一个裸片具有高度1010，该高度1010高于第二个IC裸片114的高度1020。可以通过使用不同的弹簧形式1002，或者通过使用允许大范围压缩而且不会产生超过能够被施加在任一IC裸片114上的力的弹簧1002，来适应这种高度差异。

在图10B描述的实施例中，IC裸片114中的一个裸片具有的热预算大于第二个IC裸片114具有的热预算。为了优先冷却具有更高热预算的IC裸片(如所示的IC裸片1070)，弹簧形式1002被用于与高热预算的IC裸片1070接触，而具有较低热预算的IC裸片(如所示的IC裸片1080)可以具有例如绝缘泡沫的较低热传导率的材料1090，其被设置在较低热预算裸片1080和盖板150之间。这种使得不同IC裸片114具有显著不同的与盖板150之间热传导率的能力，在没有牺牲器件性能的前提下提供了更好的设计灵活性。

图10C是集成芯片封装100、散热片600和印刷电路板134在组装之前的分解侧视图。弹簧形式900位于盖板150和散热片600之间，以用于在组装之后控制散热片600施加在盖板150上的力。弹簧形式900可以是如上所述的任何合适的弹簧形式。此外，TIM(未显示)可以被设置在盖板150和散热片600之间，以提高它们之间的热传导。如上所述，弹簧形式900可以被配置成使得TIM能够包覆和/或覆盖一些或全部的弹簧形式900。虽然图10C的实施例所示的是设置在裸片114和盖板150之间的弹簧1002，但是在裸片114和盖板150之间可以替代地使用低热传导率的材料1090和/或TIM。

组装好之后，紧固件1008将弹簧形式900固定至散热片600，而同时紧固件622将散热片固定至印刷电路板136。如图10D中力的箭头630所示，弹簧形式900和弹簧624的加载使得散热片600被压向盖板150。

在通过单个散热片600将多个芯片封装100固定至单个印刷电路板136的实施例中，设置在散热片600和每个盖板150之间单独的弹簧形式900使得在裸片114上的载荷能够使每个芯片封装100被设置有不同的力。此外，弹簧形式900使得能够通过共同的散热片600来固定具有不同高度的芯片封装100。

图11是盖板1100的一个实施例的图解透视图，盖板1100用于增强与集成芯片封装(例如，集成芯片封装100等)的热传导。图12是盖板1100沿着图11的剖面线12-12的局部剖面图。盖板1100可以与散热片协同使用，或者不与散热片协同使用。

参考图11-12，盖板1100包括底部外壳1102和顶部外壳1104，底部外壳1102和顶部外壳1104一起共同密封地确定空腔1150。热传导材料(下面会进一步描述)可以流过空腔1150，从而提供主动热传导机制以用于将热量传导出盖板1100。

外壳1102、1104通常由导热材料(例如金属)制成。可以使用粘合剂、钎焊、焊接或者其它合适的技术来耦接外壳1102、1104。外壳1102、1104具有相互间隔一定距离1132的内部相对的表面1136、1134。内部相对的表面1136、1134限定空腔1150的上边界和下边界。

可以通过任何合适的技术将盖板1100安装至芯片封装。在一个具体实施方式中，可以通过夹具1120来将盖板1100夹在基底或者芯片封装的其它部分。夹具1120具有顶部边缘1122，顶部边缘1122延伸超过盖板1100的底面162，直至底部边缘1124。底部边缘1124包括内转钩1126，以用于将夹具1120连接并固定至芯片封装。可以使用任何合适的技术将夹具1120耦接至盖板1100，例如粘合、紧固件、焊接、机械互锁等等。在图11描述的实施例中，通过点焊1128将夹具1120耦接至盖板1100。夹具1120使得能够在任何方便的时间和地点将盖板1100耦接至芯片封装，并且当环境条件或加工条件要求更好的散热能力时，也能够将盖板1100耦接至已经在使用的芯片封装。夹具1120也适合于已经具有盖板的芯片封装，而不需要移除既有的盖板。夹具1120也可以被用于将在此描述的其它盖板固定至封装基底122、或者图1中展示的印刷电路板136或者其它印刷电路板的表面安装钩或其它安装结构。

盖板1100包括入口1112和出口1116，以用于使得热传导材料(例如液体、气体或多相材料)循环穿过空腔1150。在图11描述的实施例中，所示的开口1112、1116穿过顶部外壳1104而形成。然而，开口1112、1116可以穿过盖板1100的其它部分而形成。

入口1112可以形成在从顶部外壳1104延伸出来的凸台1110内，而出口1112则可以形成在从顶部外壳1104延伸出来的凸台1114内。凸台1110、1114可以包括便于空腔1150与热传导材料源耦接的结构，例如螺纹。外壳1102的底部可以选择性地包括从其处延伸出去的销170，以协助将盖板1100定位至芯片封装的一个部件，例如图1所示的加强件154。

多个热传导翅片1140从顶部外壳1104的底部内表面1134延伸进入空腔1150。热传导翅片1140具有间距1144。相似地，多个热传导翅片1142从底部外壳1102的顶部内表面1136延伸至空腔1150。热传导翅片1142具有间距1146，其与间距1144大致相同。热传导翅片1140、1142相互交错，从而使得翅片1140、1142重叠一段距离，例如重叠至少5μm。翅片1140、1142的宽度，以及间距1144、1146，限定了由翅片1140、1142形成的通道1152的宽度1148。在一个示例中，宽度1148至少可以是大约1μm。翅片1140、1142的交错使得通道1152相比于单一材料元件内形成的通道而言具有非常高的深宽比(aspect ratio)(重叠距离1130相比宽度1148)。在一个示例中，高深宽比可以大约大于1。相比于传统的盖板，高深宽比提供了大的表面积，从而可以获得更高的热传导率。由盖板1100提供的更高的热传导率允许对IC裸片114进行更好的温度控制，更好的温度控制从而可以为芯片封装提供更好的性能和可靠性。

现参考图13的盖板1100的俯视图，虚线显示的空腔1150被分成三个区域1350、1352、1354。入口区域1354与出口区域1350被中心区域1352分隔开。中心区域1352通常具有长度1320，该长度1320大体等于翅片1140、1142的长度。入口区域1354从中心区域1352的端部延伸一段距离1330至空腔1150的边缘。出口区域1350从中心区域1352的相反的端部延伸一段距离1310至空腔1150的相反边缘。

图14-17是盖板1100沿着图13中所示的剖面线的剖视图，从而提供区域1350、1352、1354中每个区域内的空腔1150结构的细节。先参考图14，图14是盖板1100沿着图13的剖面线14-14的剖面图，其展示了入口区域1354内的空腔1150的结构。入口1112与入口区域1354内的空腔1150直接连接。入口区域1354内的空腔1150由顶部外壳1104的底部内表面1134和底部外壳1102的倾斜底部表面1420为界限。倾斜底部表面1420与顶部外壳1104的底部内表面1134在最靠近入口1112的入口区域1354的端部大约相隔距离1404，而与顶部外壳1104的底部内表面1134在最远离入口1112的入口区域1354的端部大约相隔距离1406。因此，倾斜底面1420使得区域1354的体积以远离入口1112的方向扩大。入口区域1354扩大的体积使得进入入口1112的热传导材料会以更均匀的方式被分配进入在翅片1140、1142之间限定的通道1152。也就是说，热传导材料流入更接近入口1112的中心区域1352的通道1152内的量，与流入最远离入口1112的通道1152的量大体相等。

图15是盖板1100沿着图13的剖面线15-15的剖面图，展示了中心区域1352内的空腔1150的结构。流过通道1152的热传导材料与翅片1140、1142充分接触，从而提升了底部外壳1102和顶部外壳1104之间的每一次转移，以调节IC裸片114的温度。

图16是盖板1100沿着图13的剖面线16-16的以远离中心区域1352方向上的剖面图，展示了出口区域1350内的空腔1150的结构。图17是盖板1100沿着图13的剖面线17-17的以朝向中心区域1352方向上的剖面图，展示了出口区域1350内的空腔1150的结构。参考图16-17，出口1116与出口区域1350内的空腔1150直接连接。出口区域1350内的空腔1150由顶部外壳1104的底部内表面1134和底部外壳1102的倾斜底部表面1620为界限。倾斜底部表面1620与顶部外壳1104的底部内表面1134在最靠近出口1116的出口区域1350的端部大约相隔距离1604，而与顶部外壳1104的底部内表面1134在最远离出口1116的出口区域1350的端部大约相隔距离1606。因此，倾斜底面1620使得出口区域1350的体积以朝向出口1112的方向按比例减小。由于靠近出口1116的增大压力，出口区域1350减小的体积使得热传导材料会以更均匀的方式从在翅片1140、1142之间限定的通道1152进入出口1116。因此，入口区域1554的扩大的体积以及出口区域1350的减小的体积使得热传导材料能够更为均匀地流过中心区域1352的通道1152。流动的均匀性使得穿过盖板1100的热传导率的曲线更为平坦，从而使得芯片封装具有更好的性能和可靠性。

上面描述的芯片封装在盖板和裸片之间提供了更好的热传导。在盖板和裸片之间更好的热传导降低了盖板从芯片封装剥离的可能性，器件性能更好，并且提高了可靠性。

虽然前面针对的是本申请所公开的实施例，但是在不偏离本申请的基本范围的前提下可以设计出其它和进一步的实施例。并且本申请的范围由所附的权利要求确定。