基于多芯片堆叠工艺的芯片内部温度监控设备的制作方法

本发明属于芯片封装技术领域，具体涉及一种基于多芯片堆叠工艺的芯片内部温度监控设备，具体是指在多芯片封装基板上高功耗裸片上面堆叠薄膜封装型NTC热敏电阻器，通过监控热敏电阻器的输出监控芯片内部温度，从而了解芯片的温度性能，实现对芯片的内部温度监控。

背景技术：

多芯片封装即MCM使用多层连线基板，再以打线键合、载带自动键合技术或控制塌陷芯片连接方法将多个IC芯片与基板连接，让他们成为具有特定功能的组件。其主要优点是电路连接密度及封装效率更高，且与SMT相比，MCM封装提升了可靠度。MCM封装有一种类型为淀积薄膜型多芯片组件，他是以淀积薄膜的方法将导体与绝缘材料交替叠成多层连线基板，该封装可视为薄膜封装技术的应用，也是目前电子封装行业大力研究、开发的技术。

由于MCM芯片在一个较小的空间内集成了数量较多的各种器件，芯片在工作时容易变热，当温度上升时芯片性能会受到影响，温度达到一定程度时会引起参数改变、最大工作频率降低、定时超出规定等状况。发生这些情况时，MCM芯片通常不能正常工作。为了保证芯片工作在一个稳定的状态，必须保证芯片温度的变化在可容许的范围以内。因此芯片工作时内部可以达到的温度值对芯片性能影响至关重要。特别是在芯片堆叠封装时，芯片内部温度很容易变得不可控。

传统的MCM芯片高低温试验是指将芯片升降温然后进行功能测试，一旦某高温或低温下的MCM芯片功能测试失败就认定此片芯片高低温试验不通过。这样的实验过程忽略了芯片本身工作时产生的热量，但是实际上芯片在各种工作下其自身产生的热量对芯片的所处环境的温度还是有一定影响的，尤其是在-55℃低温试验时，芯片自身产生的热量导致芯片所处环境并没有达到-55℃，这样的试验条件是有漏洞存在的。

技术实现要素：

(一)要解决的技术问题

本发明要解决的技术问题是：如何提供一种用于MCM芯片内部温度监控的设备。

(二)技术方案

为解决上述技术问题，本发明提供一种基于多芯片堆叠工艺的芯片内部温度监控设备，该设备在MCM芯片中的高功耗裸片上堆叠薄膜封装型NTC热敏电阻器，借助芯片级温控技术，通过监控热敏电阻器的输出监控整芯片温度；

其中，所述芯片级温控技术，就是在芯片真空腔内利用微热敏电阻器对温度进行测量，将测量值信号提取后进行放大并与电压基准信号进行比对换算得出温度值；

所述薄膜封装型NTC热敏电阻器为一个芯片，该芯片采用压锭法制备；芯片的引线制作成裸片引脚形式，与其他裸片一样由键合线引出并连接到BGA球上引出。

其中，所述薄膜封装型NTC热敏电阻器数量取决于MCM芯片系统中高功耗裸片的数量，在每个高功耗裸片上堆叠薄膜封装型NTC热敏电阻器；为避免相互影响，所示MCM芯片系统中各高功耗裸片围绕整个MCM芯片中心放置，薄膜封装型NTC热敏电阻器被堆叠高功耗裸片上。

其中，所述薄膜封装型NTC热敏电阻器大小制作为0.3mm×0.8mm×0.3mm，其工艺流程按照引线焊接，绝缘处理，模具冲裁，薄膜封装，切割，印标记，切角进行.

其中，所述薄膜封装型NTC热敏电阻器堆叠在高功耗裸片上，两者均以键合线方式连接到基板上，微温度传感器具有自己独立的电路，且独立工作，与芯片功能不发生关系。

(三)有益效果

本发明提供一种用于MCM芯片内部温度监控的方法，具体是指在MCM芯片的高功耗裸片上堆叠温度传感器芯片，通过监控温度传感器芯片的输出监控MCM芯片内部温度，从而了解MCM的温度性能，实现对MCM芯片内部温度的监控。

本发明在MCM芯片设计时加入测温设计，可以进行各种温度条件下的补偿工作，使得MCM芯片在高低温试验时输入条件更加贴近真实温度值，得到的实验结果更加准确，可以减少MCM芯片高低温试验的误剔除。在芯片高低温试验中，本方案可以根据得到的温度值进行高低温试验条件的补偿，使得芯片高低温试验结果更加真实可靠，对于提高芯片可靠性有辅助意义。

与现有技术相比较，本发明的技术优势在于：1.可以实现MCM芯片内部多个点的温度监控；2.能够灵活配置温度监控点，通过MCM芯片设计实现对MCM内部温度状态的监控；3.可以测量MCM芯片普通环境条件下工作的最高温度；4.可以实现芯片高低温试验条件的温度补偿，使得实验结果更加真实可靠。

附图说明

图1为本方案的原理框图；

图2为本方案中薄膜封装型NTC热敏电阻器示意图；

图3为本方案举例MCM芯片温度监控点示意图；

图4为薄膜封装型微温度传感器与高功耗裸片堆叠方式示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、内容、和优点更加清楚，下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。

为解决上述技术问题，如图1-图4所示，本发明提供一种基于多芯片堆叠工艺的芯片内部温度监控设备，该设备在MCM芯片中的高功耗裸片上堆叠薄膜封装型NTC热敏电阻器，借助芯片级温控技术，通过监控热敏电阻器的输出监控整芯片温度；

其中，所述芯片级温控技术，就是在芯片真空腔内利用微热敏电阻器对温度进行测量，将测量值信号提取后进行放大并与电压基准信号进行比对换算得出温度值；

所述薄膜封装型NTC热敏电阻器为一个芯片，该芯片采用压锭法制备；芯片的引线制作成裸片引脚形式，与其他裸片一样由键合线引出并连接到BGA球上引出。

其中，所述薄膜封装型NTC热敏电阻器数量取决于MCM芯片系统中高功耗裸片的数量，在每个高功耗裸片上堆叠薄膜封装型NTC热敏电阻器；为避免相互影响，所示MCM芯片系统中各高功耗裸片围绕整个MCM芯片中心放置，薄膜封装型NTC热敏电阻器被堆叠高功耗裸片上。

其中，所述薄膜封装型NTC热敏电阻器大小制作为0.3mm×0.8mm×0.3mm，其工艺流程按照引线焊接，绝缘处理，模具冲裁，薄膜封装，切割，印标记，切角进行.

其中，所述薄膜封装型NTC热敏电阻器堆叠在高功耗裸片上，两者均以键合线方式连接到基板上，微温度传感器具有自己独立的电路，且独立工作，与芯片功能不发生关系。

下面结合具体实施例来详细描述本发明。

实施例1

本实施例如图1所示，在MCM芯片设计中加入微温度传感器芯片，然后通过提取微温度传感器两端的电压值与电压基准点相比较换算得出MCM芯片该点对应的温度值。

如图2所示，薄膜封装型NTC热敏电阻器芯片尺寸为0.3mm×0.8mm×0.3mm。其工艺流程按照引线焊接，绝缘处理，模具冲裁，薄膜封装，切割，印标记，切角进行。

举例说明薄膜封装型NTC热敏电阻器芯片放置的原则，如图3所示，原有MCM芯片设计中含有两个高功耗裸片DSP与FPGA，所以在工作状态下需要监控这两片裸片的温度变化。但是为避免薄膜封装型NTC热敏电阻器芯片热量会相互影响，在芯片设计时应将高功耗裸片相互远离。

本方案中薄膜封装微温度传感器堆叠形式如图4所示，图中可见微温度传感器以键合线方式连接到基板上，在基板上由电路实现微温度传感器测量结果的输出。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。