具有降低热串扰的热管理部件的封装件及其形成方法
【技术领域】
[0001]本发明一般地涉及半导体技术领域，更具体地，涉及封装件及其形成方法。
【背景技术】
[0002]在集成电路的封装过程中，半导体管芯可以通过接合进行堆叠，并且接合至诸如中介层或封装衬底的其他封装部件。形成的封装件被称为三维集成电路(3DIC)。在3DIC中，散热是一种挑战。
[0003]在有效消散3DIC的内部管芯所产生的热量方面可能存在瓶颈。在典型的3DIC中，在热量能够传导至散热器之前，可以将内部管芯中所产生的热量消散至外部部件。然而，在堆叠式管芯和外部部件之间存在诸如底部填充物、模塑料等的其他材料，这些材料不能有效地传导热量。结果，热量可能聚集在底部堆叠式管芯的内部区域中，并且引起明显的局部温度峰值(有时称为热点)。此外，由于高功耗管芯所产生的热量而引起的热点可能会对周围的管芯产生热串扰问题，从而对周围管芯的性能和整个3DIC封装件的可靠性产生不利影响。
【发明内容】
[0004]为了解决现有技术中所存在的缺陷，根据本发明的一方面，提供了一种封装件，包括:第一管芯堆叠件，位于封装部件的表面上；第二管芯堆叠件，位于所述封装部件的表面上；以及散热轮廓盖，覆盖所述第一管芯堆叠件，其中，所述散热轮廓盖包括位于所述第二管芯堆叠件上方的开口。
[0005]该封装件还包括:设置在所述第一管芯堆叠件的顶面上的第一热界面材料(??Μ)，其中，所述散热轮廓盖与所述第一 ??Μ物理接触。
[0006]该封装件还包括:设置在所述第二管芯堆叠件的顶面上的第二热界面材料(??Μ)；以及复合散热器，位于所述散热轮廓盖的上方，其中，所述复合散热器包括所述第一管芯上方的第一导热部分、延伸到所述开口内并接触所述第二 TIM的第二导热部分、以及设置在所述第一导热部分和所述第二导热部分之间的热阻挡部分。
[0007]该封装件还包括设置在所述散热轮廓盖的顶面上的第三TM，其中，所述第一导热部分与所述第三TIM物理接触。
[0008]在该封装件中，所述热阻挡部分包括热导率小于约0.05瓦/米?开尔文的低热导率材料、一个或多个气隙、或它们的组合。
[0009]在该封装件中，所述复合散热器还包括冷却元件。
[0010]该封装件还包括:环绕所述第一管芯堆叠件和所述第二管芯堆叠件的散热轮廓环，其中，所述散热轮廓盖位于所述散热轮廓环的上方并附接至所述散热轮廓环。
[0011]在该封装件中，所述散热轮廓盖包括铝、铜、镍、钴或它们的组合。
[0012]在该封装件中，所述第一管芯堆叠件具有第一高度，并且所述第二管芯堆叠件具有与所述第一高度不同的第二高度。
[0013]根据本发明的一种封装件，包括:第一管芯堆叠件，位于封装部件的表面上；第二管芯堆叠件，位于所述封装部件的表面上；以及轮廓盖，位于所述第一管芯堆叠件和所述第二管芯堆叠件上方，其中，所述轮廓盖包括:第一导热部分，位于所述第一管芯堆叠件上方；第二导热部分，位于所述第二管芯堆叠件上方；和第一热阻挡部分，位于所述第一导热部分和所述第二导热部分之间，其中，所述第一热阻挡部分包括低热导率材料。
[0014]该封装件还包括:位于所述第一管芯堆叠件的顶面上的第一热界面材料(??Μ)和位于所述第二管芯堆叠件的顶面上的第二 TM，其中，所述第一导热部分与所述第一 TIM物理接触，并且所述第二导热部分与所述第二 ??Μ物理接触。
[0015]在该封装件中，所述第一 ??Μ与所述第二 ??Μ物理断开。
[0016]在该封装件中，所述第一热阻挡部分包括:环氧树脂、不饱和聚酯、酚醛树脂、粘合剂或它们的组合。
[0017]在该封装件中，所述第一热阻挡部分包括一个或多个通孔。
[0018]在该封装件中，所述第一热阻挡部分包括沟槽。
[0019]在该封装件中，所述第一热阻挡部分包括气隙和低热导率材料的组合。
[0020]该封装件还包括位于所述轮廓盖上方的复合散热器，其中，所述复合散热器包括:位于所述第一导热部分上方的第三导热部分；位于所述第二导热部分上方的第四导热部分；以及位于所述第三导热部分和所述第四导热部分之间的第二热阻挡部分，其中，所述第二热阻挡部分包括低热导率材料。
[0021]根据本发明的又一方面，提供了一种方法，包括:将第一管芯堆叠件电连接至衬底；将第二管芯堆叠件电连接至所述衬底；将第一热界面材料(TM)分配到所述第一管芯堆叠件的顶面上；在所述第一管芯堆叠件的上方形成轮廓盖，其中，所述轮廓盖包括:物理接触所述第一 TIM的第一导热部分；和邻近所述第一导热部分的第一热阻挡件。
[0022]在该方法中，所述第一热阻挡件是位于所述第二管芯堆叠件上方的所述轮廓盖中的开口，所述方法还包括:在所述轮廓盖上方形成复合散热器，其中，所述复合散热器包括位于所述第一管芯堆叠件上方的第二导热部分、延伸到所述开口中的第三导热部分、以及位于所述第二导热部分和所述第三导热部分之间的第二热阻挡件。
[0023]在该方法中，所述轮廓盖还包括:物理接触所述第二管芯堆叠件的顶面上的第二TIM的第四导热部分，其中，所述第一热阻挡件设置在所述第一导热部分和所述第四导热部分之间。
【附图说明】
[0024]为了更好地理解本发明及其优势，现在将结合附图所进行的以下描述作为参考，其中:
[0025]图1A至图1J示出了根据各个实施例在制造3DIC封装件的中间阶段的截面图；
[0026]图2示出了根据可选实施例的3DIC封装件的截面图；
[0027]图3示出了根据可选实施例的3DIC封装件的截面图；
[0028]图4A至图4G示出了根据可选实施例的3DIC封装件的截面图和俯视图；
[0029]图5A和图5B示出了根据可选实施例的3DIC封装件的截面图和俯视图；
[0030]图6A至6C示出了根据各个实施例的3DIC封装件的截面图、模拟轮廓图、以及 3DIC封装件和3DIC封装件的工作温度的模拟温度图。
【具体实施方式】
[0031]在下面详细论述了本发明的实施例的制造和使用。然而，应该理解，实施例提供了许多可以在各种具体环境中实现的可应用的构思。所论述的具体实施例用于说明的目的，而不用于限制本发明的范围。
[0032]根据各个示例性实施例提供了具有降低热串扰的热管理部件的封装件及其形成方法。示出了形成封装件的中间阶段。论述了实施例的变型例。在各个视图和所有的示例性实施例中，相似的参考标号用于代表相似的兀件。
[0033]将参照具体环境来描述实施例，即，衬底上晶圆上芯片(CoWoS)封装件。然而，其他实施例也适用于其他封装件，包括其他三维集成电路(3DIC)封装件。
[0034]图1A至图1H示出了根据各个实施例制造诸如衬底上晶圆上芯片(CoWoS)封装件100的3DIC封装件的中间阶段的截面图。图1A示出了晶圆上芯片(CoW)封装件50的截面图。CoW封装件50包括设置在两个低功耗管芯12之间的高功耗管芯或管芯堆叠件10 (有时称为芯片10和12)。与低功耗管芯堆叠件12相比，管芯堆叠件10为高功耗管芯并且可以消耗相对较高数量的功率，因此产生相对大量的热量。例如，高功耗管芯堆叠件10可以消耗的功率介于约50W和约10W之间，而低功耗管芯堆叠件12可以消耗的功率介于约5W和约1W之间。