专利名称：具有散热片隔离结构的集成电路封装系统的制作方法
技术领域：
本发明主要涉及集成电路，尤其涉及集成电路封装系统。
背景技术：
几乎所有的电子产品都在不断要求新的特性、更高的速度、更多 的数据、以及更方便的便携性等。这些要求推动了电子技术的发展， 包括縮小集成电路器件的尺寸、改进其实用性、或者增加其性能，而 集成电路器件所应用的电子产品的范围也在不断扩大，包括例如手机、 音乐播放器、电视或汽车。
由于电子产品已变成我们日常生活的一部分，许多具有复杂集成 电路的电子产品通常在终端用户并不知晓基础电子技术的情况下使 用。即使对于包括明显电子技术的产品，技术本身经常被理所当然地 认为加剧了改进的要求。
芯片去热的传统方法中使用金属环(也称为"增强板，stiffener")， 其贴附在封装基板的周边区域，作为随后要贴附的散热器(heat spreader) 或散热片(heat sink)的着陆区。散热器或散热件可通过粘合剂贴附或 者使用机械方式与紧固件通过栓式固定。
无论哪种情况，"增强板"提供了平坦的着陆表面，避免散热器或 散热件发生倾斜或"翘起"，从而避免倾斜或"翘起"所导致的不可靠 封装以及芯片潜在机械损坏。增强板占用了封装基板上较大的功能区
一种减少成本的有效方法是使用成熟的封装技术以及现有的制造 方法和设备。但是，重新利用现有制造方法通常并不会降低封装尺寸。现有封装技术在节约成本的同时努力满足当今集成电路和封装对散热 日益苛刻的要求。
尽管近来集成电路制造的发展具有一些优点，但是仍然需要不断 改进具有散热片的封装，特别是功能区的利用、制造成本和与其他封 装设计的兼容性。
因此，对于低成本制造的，具有改善的热性能和小尺寸的集成电 路封装系统的需求仍然存在。
针对不断增加的商业竞争压力，以及不断增长的消费者期望和市 场上产品差异化的不断縮小，如何找到解决上述问题的答案显得至关 重要。
此外，节约成本，提高效率和性能，满足竞争压力的需求使得解 决上述问题的需求更为迫切。
长久以来人们一直在努力寻求解决方案，但先前的发展并未给出 任何解决方案，因此，上述问题的解决方案长久以来一直困惑着本领 域的技术人员。
发明内容
本发明提供一种集成电路封装方法，其包括提供封装基板；将 集成电路芯片贴附在封装基板上方，其中，该集成电路芯片具有安装 高度；贴附附着结构，该附着结构的高度大体与上述安装高度相同， 并且预先确定该附着结构的平面尺寸，以适应相邻的集成电路芯片并 位于封装基板上方；将散热装置贴附在集成电路芯片和附着结构上方。
本发明的特定实施例中，可在上述方式之外加入其他方式或者以 其他方式取代上述方式。本领域的技术人员在参照附图阅读下面详细 的描述后将明白这些方式。
图1为根据本发明第一实施例处于贴附状态的集成电路封装系统 的俯视图2为图1中所示结构的侧视图3为图2中所示结构处于安装状态的侧视图；图4为根据本发明第二实施例的集成电路封装系统的俯视图； 图5为根据本发明第三实施例的集成电路封装系统的俯视图； 图6为根据本发明第四实施例的集成电路封装系统的侧视图；以
及
图7为根据本发明实施例用于制造集成电路封装系统的集成电路 封装方法流程图。
具体实施例方式
下面对实施例作充分描述以使本领域的技术人员能够制造并使用 本发明。应当理解的是，基于本发明的揭露，其他实施例将显而易见， 并可在不背离本发明范围的情况下作系统的、方法的或机械的变化。
下面的描述中给出了多种特定的细节，以便充分理解本发明。但 是，显而易见的是，本发明可在不具有上述特定细节的情况下实施。 为使本发明更为清楚，本发明略去对一些已知的电路、系统构造和方 法歩骤的详细描述。同样，显示系统实施例的附图为半图示，并非按 照比例绘制，尤其，为使表达清楚，附图中一些尺寸是经放大后显示 的尺寸。
为使图示、描述和理解上清楚流畅，本发明揭露并描述的多个具 有共同特征的实施例中，彼此类似的特征采用类似的附图标记。为描 述方便，将实施例编号为第一实施例、第二实施例等等，其并不具有 其他意义或者限制本发明。
为说明目的，这里将术语"水平"定义为与本发明的平面或表面 平行的平面，而不管其方向。术语"垂直"是指与刚才定义过的"水 平"垂直的方向。"上面"、"上方"、"下面"、"下方""底"、"顶"、 "侧(如"侧壁"中)"、"高于"、"低于"、"上面的"、"在上"和"在 下"等术语都是相对于水平面而言。
这里的"上面"指与元件直接接触。术语"过程"包括形成所述 结构所需的材料沉积、图形化、曝光、显影、蚀刻、清洗、和/或材料 移除或剪切。术语"系统"对应其所用地方的上下文指本发明的方法 和装置。
图1为根据本发明第一实施例处于贴附状态的集成电路封装系统100的俯视图。优选的，该集成电路封装系统100包括封装基板102;
集成电路芯片104;例如无源器件(passive device)的器件106;以及 附着结构108。
附着结构108可由例如金属或硅(Si)等的导体或绝缘体形成。硅 具有制造简单的优点以及半导体特性。附着结构108具有大体一致的 高度或厚度，并且预先确定该附着结构108的平面尺寸，以适应封装 基板102上面位于可用区域的相邻集成电路芯片104或器件106。
为描述目的，图中显示三个附着结构108，虽然可以理解实际可使 用任何数目的附着结构108。三个附着结构108能够提供机械稳定性， 但附着结构108的数目也可基于实际应用。
例如，要求栓式固定(bolting)附着结构108的应用中可使用四个 附着结构108。各附着结构108可分别位于封装基板102的四个象限内。
附着结构108可位于封装基板102的封装基板贴附表面110上方 的任何位置。优选的，附着结构108提供大体固定的与集成电路芯片 104的安装高度大致相同的垂直尺寸。集成电路芯片104可安装在封装 基板102上方，其安装高度为自封装基板贴附表面110至芯片顶面112。
由附着结构108及芯片顶面112大致平行于封装基板贴附表面110 的大体上平坦的面。优选的，器件106安装于由附着结构108及芯片 顶面112形成的大体平坦的面的下方且具有上部空间。
器件106可安装于封装基板102上方并与集成电路芯片104相邻。 集成电路芯片104和器件106能够电性连接至封装基板102并可选择 使其彼此连接。为描述目的，显示了位于封装基板贴附表面110上方 的几个器件106，尽管可以理解该器件106为可选择的并且可为任意数 百。
已经发现，具有附着结构108的集成电路封装系统100改进了功 能区域的利用、制造成本以及与任何封装设计的兼容性。另外，具有 附着结构108的集成电路封装系统100无需使用环或增强板，从而改 善了封装基板贴附表面110上可用的自由空间。
图2为图1中所示结构的侧视图。优选的，集成电路封装系统100
包括封装基板102;集成电路芯片104;例如无源器件的器件106;以
及附着结构108。封装基板102包括封装基板贴附表面110以及封装基板外部表面202。集成电路芯片104包括芯片顶面112以及芯片安装面 204。
可选择将结构贴附材料206应用于附着结构108以及封装基板贴 附表面110。结构贴附材料206提供附着结构108与封装基板贴附表面 110之间的界面。可基于封装或应用预先确定界面附着力、绝缘、热传 导或导电性。该界面也可连接至基板的地电位。
集成电路芯片104可包括芯片连接器208，用以贴附至封装基板贴 附表面110。芯片连接器208,例如倒装芯片焊点(flip chip solder bumps),可将集成电路芯片104与封装基板102电性连接。可选择将 填充材料210应用于芯片安装面204、芯片连接器208或封装基板贴附 表面110。填充材料210可为集成电路芯片104与封装基板102提供支 撑、结构完整性、或安装附着力。
封装基板外部表面202可包括封装连接器212。封装连接器212 提供与另一层系统，例如另一封装、印刷电路板、或系统连接器的电 性连接。集成电路芯片104或器件106可通过封装基板贴附表面110 电性连接至封装基板102，进而连接至封装基板外部表面202，由此连 接至封装连接器212和下一层系统。
图3为图2中所示结构处于安装状态的侧视图。优选的，集成电 路封装系统100包括散热装置302，例如散热器或散热片。散热装置 302可包括散热装置贴附表面304以及散热装置外侧表面306。
散热装置302可安装于集成电路芯片104的芯片顶面112以及附 着结构108的上方。可选择将第一贴附材料308应用于芯片顶面112 和散热装置贴附表面304。第一贴附材料308可为绝缘、导电、带粘性 或充满的。
类似地，可选择将第二贴附材料310应用于附着结构108和散热 装置贴附表面304。第二贴附材料310也可为绝缘、导电、带粘性或充 满的。另外，第二贴附材料310可与第一贴附材料308相同或不同。
散热装置外侧表面306可基本暴露，以改善通过散热装置302的 热传导。通过散热装置302的热传导将集成电路芯片104、器件106、 或封装基板102产生的热量排放至周围环境中。
附着结构108可选择形成为焊球，其焊接至结构贴附材料206。可将散热装置302的散热设备贴附表面304贴附在位于结构贴附材料206 上面的作为焊球的附着结构108上面。
附着结构108还可选的形成为焊料，其组建于结构贴附材料206 上面。可将散热装置302的散热装置贴附表面304贴附在组建于结构 贴附材料206上面作为附着结构108的焊料上面。
图4为根据本发明第二实施例的集成电路封装系统400的俯视图。 优选的，集成电路封装系统400包括封装基板402;集成电路芯片404; 例如无源器件的器件406;以及附着结构408。
附着结构408可由例如金属或硅(Si)等的导体或绝缘体形成。硅 具有制造简单的优点以及半导体特性。附着结构408具有大体一致的 高度或厚度，并且预先确定该附着结构408的平面尺寸，以适应封装 基板402上面位于可用区域的相邻集成电路芯片404或器件406。
为描述目的，附图显示八个附着结构408，尽管可以理解实际使用 中可为任意数目。八个附着结构408提供适于机械安装的角落配置， 虽然其数量也可基于应用。
附着结构408可位于封装基板402的封装基板贴附表面410上方 的任意位置。优选的，附着结构408提供大体固定的与集成电路芯片 404的安装高度大致相同的垂直尺寸。集成电路芯片404可安装在封装 基板402上方，其安装高度为自封装基板贴附表面410至芯片顶面412。
由附着结构408及芯片顶面412可以提供大致平行于封装基板贴 附表面410的大体平坦的面。优选的，器件406安装于由附着结构408 及芯片顶面412的大体平坦的面的下方并具有上部空间。
器件406可安装于封装基板402上方并与集成电路芯片404相邻。 集成电路芯片404和器件406能够电性连接至封装基板402并可选择 使其彼此连接。为描述目的，显示了位于封装基板贴附表面410上方 的几个器件406，尽管可以理解该器件406为可选择的并可为任意数 目。
图5为根据本发明第三实施例的集成电路封装系统500的俯视图。 优选的，集成电路封装系统500包括封装基板502;集成电路芯片504; 例如无源器件的器件506;拉伸的附着结构508;以及紧凑的附着结构 510。拉伸的附着结构508和紧凑的附着结构510可由例如金属或硅(Si)
等的导体或绝缘体形成。硅具有制造简单的优点以及半导体特性。
拉伸的附着结构508和紧凑的附着结构510可具有大体一致的高 度或厚度，并且预先确定其平面尺寸，以适应封装基板502上面位于 可用区域的相邻集成电路芯片504或器件506。
另外，可选择将拉伸的附着结构508以一定角度放置贴附或者非 正交放置贴附。以一定角度放置可为拉伸的附着结构508提供间隔， 特别是对于极狭窄的空间设计或具有底部填充渗出(underfill bleed)或 其它禁止区设计。
为描述目的，附图显示两个拉伸的附着结构508和一个紧凑的附 着结构510，尽管可以理解实际使用中可为任意数目或任意结合的拉伸 的附着结构508或紧凑的附着结构510。
拉伸的附着结构508或紧凑的附着结构510可位于封装基板贴附 表面512上方的任意位置，优选的提供大体固定的与集成电路芯片504 的安装高度大致相同的垂直尺寸。集成电路芯片504可安装在封装基 板502上方，其安装高度为自封装基板贴附表面512至芯片顶面514。
由拉伸的附着结构508、紧凑的附着结构510及芯片顶面514可以 提供大致平行于封装基板贴附表面512的大体平坦的面。优选的，器 件506安装于由拉伸的附着结构508、紧凑的附着结构510及芯片顶面 514形成的大体平坦的面下方并具有上部空间。
器件506可安装于封装基板502上方并与集成电路芯片504相邻。 集成电路芯片504和器件506可以电性连接至封装基板502并可选择 使其彼此连接。为描述目的，显示了位于封装基板贴附表面512上方 的几个器件506，尽管该器件506为可选择的并且可为任意数目。
图6为根据本发明第四实施例的集成电路封装系统600的侧视图。 优选的，集成电路封装系统600包括封装基板602;集成电路芯片604; 例如无源器件的器件606;附着结构608;以及散热装置610。
集成电路芯片604可包括芯片连接器612，用以贴附至封装基板 602上方，与器件606和附着结构608相邻。芯片连接器612,例如倒 装芯片焊点，可将集成电路芯片604与封装基板602电性连接。
封装基板602可包括封装连接器614，其位于封装基板602上面与集成电路芯片604相对的一侧。封装连接器614提供与另一层系统，例如另一封装、印刷电路板、或系统连接器的电性连接。
具有封装连接器614的封装基板602可安装在例如系统板的基板 616上方，以提供电性连接。散热装置610可安装在集成电路芯片604 和附着结构608上方，以对集成电路芯片604和器件606进行热控制。
夹具618可施加力或压力以夹持位于集成电路芯片604和附着结 构608上方的散热装置610以及夹持位于封装基板602的封装连接器 614下方的基板616。可基于元件或应用调整或预先确定所施加的力或 压力。
夹具618可改善稳定性、结构完整性或者散热装置610的大体固 定位置。夹具618也可改进散热装置610的贴附，特别是对于要求大 体均匀的接触或延长固化时间的过程。
图7为根据本发明实施例用于制造集成电路封装系统100的集成 电路封装方法700的流程图。该方法700包括提供封装基板的歩骤702; 将集成电路芯片贴附在封装基板上方的步骤704,其中该集成电路芯片 具有安装高度；贴附附着结构的歩骤706，该附着结构的高度大体与上 述安装高度相同，并且预先确定该附着结构的平面尺寸，以适应相邻 的集成电路芯片并位于封装基板上方；将散热装置贴附在集成电路芯 片和附着结构上方的步骤708。
更详细地说，根据本发明的实施例，用以提供集成电路封装系统 100的方法和装置的系统执行如下步骤
1. 形成封装基板，其具有封装基板贴附表面。
2. 安装集成电路芯片，该集成电路芯片具有芯片顶面、芯片安装 面、以及安装高度，其中该芯片安装面位于封装基板贴附表面的上方。
3. 安装附着结构，其高度大体与上述安装高度相同，并且预先确 定该附着结构的平面尺寸，以适应相邻的集成电路芯片并位于封装基 板贴附表面上方。
4. 将散热装置安装在芯片顶面和附着结构上方。
因此，本发明的集成电路封装系统方法和装置提供了重要的并且 在此之前未曾知晓并使用的解决方案、性能和功能方式。其产生的过 程和构造直接、符合成本效益、简单、灵活多变、准确、灵敏而有效，并可适应已知的元件而进行简便、经济、有效的制造、应用和使用。
尽管结合特定的优选模式对本发明作了描述，但是可以理解根据 上述描述，本领域的技术人员可作替换、修改和变更。该替换、修改 和变更均在所要求的权利要求范围内。这里所给出的及附图显示的全 部内容都是描述性的并且是非限制性的。
权利要求
1、一种集成电路封装方法(700)，包括提供封装基板(102)；将集成电路芯片(104)贴附在封装基板(102)上方，其中，该集成电路芯片(102)具有安装高度；贴附附着结构(108)，该附着结构(108)的高度实质上与上述安装高度相同，并且预先确定该附着结构(108)的平面尺寸，以适应相邻的集成电路芯片(104)并位于封装基板(102)上方；以及将散热装置(302)贴附在集成电路芯片(104)和附着结构(108)上方。
2、 如权利要求l所述的方法(700)，其中，贴附散热装置(302) 包括将散热装置(302)贴附至集成电路芯片(104)。
3、 如权利要求l所述的方法(700)，其中，贴附附着结构(508) 包括贴附拉伸的附着结构(508)。
4、 如权利要求l所述的方法(700)，其中，贴附附着结构(408) 包括将附着结构(408)贴附在封装基板(402)的角落附近。
5、 如权利要求1所述的方法(700)，其中，贴附散热装置(610) 包括将夹具(618)贴附至位于集成电路芯片(604)和附着结构(608) 上方的散热装置(610)上。
6、 一种集成电路封装系统(100)，包括 封装基板(102);位于封装基板(102)上方的集成电路芯片(104)，其中，集成 电路芯片(104)具有安装高度；附着结构(108)，其高度实质上与上述安装高度相同，并且预 先确定该附着结构(108)的平面尺寸，以适应相邻的集成电路芯片(104)并位于封装基板(102)上方；以及散热装置(302)，位于集成电路芯片(104)和附着结构(108) 上方。
7、 如权利要求6所述的系统(100)，其中，散热装置(302)贴附 至集成电路芯片(104)。
8、 如权利要求6所述的系统(500)，其中，附着结构(508)为拉 伸的附着结构(508)。
9、 如权利要求6所述的系统(400)，其中，附着结构(408)位于 封装基板(402)的角落附近。
10、 如权利要求6所述的系统(600)，其中，散热装置(610)包 括夹具(618)，该夹具贴附至位于集成电路芯片(604)和附着结构(608)上方的散热装置(610)。
全文摘要
本发明公开了一种集成电路封装方法(700)包括提供封装基板(102)；将集成电路芯片(104)贴附在封装基板(102)上方，其中，集成电路芯片(104)具有安装高度；贴附附着结构(108)，该附着结构(108)的高度大体与上述安装高度相同，并且预先确定该附着结构(108)的平面尺寸，以适应相邻的集成电路芯片(104)并位于封装基板(102)上方；将散热装置(302)贴附在集成电路芯片(104)和附着结构(108)上方。
文档编号H01L23/34GK101286460SQ200810086940
公开日2008年10月15日 申请日期2008年3月28日 优先权日2007年3月28日
发明者R·D·潘西 申请人:史特斯晶片封装公司