本公开的实施例大致涉及电子电路，更具体地，涉及用于组装和测试多集成电路封装的装置。
背景技术：
集成电路封装可以包括设置在基板上的多个集成电路晶粒(die)。散热件可以安装到基板上，以覆盖多个集成电路晶粒。热界面材料可以设置在集成电路晶粒和散热件之间。将散热件连接到集成电路封装的组装过程包括在高于室温的情况下对散热件施加机械力的步骤。集成电路封装在室温下会有一些弯曲(warpage)。在组装过程中加热时，集成电路封装的曲率发生变化。此外，散热件、支撑集成电路封装的装配托架以及用于向散热件施加力的配重件的平整度也会有变化。当这些平整度的变化与在组装过程中集成电路封装曲率的变化相结合时，会导致向集成电路封装施加不均匀的力和对集成电路封装进行不均匀的加热。不均匀地施加力和加热会导致集成电路封装中产生机械应力，从而导致开裂和/或分层。此外，热界面材料的厚度将不均匀，从而在集成电路封装的某些位置产生更高热阻的区域。因此，在将散热件和/或加强件结合到集成电路封装的组装过程中，减小或消除机械应力是满足需要的。
技术实现要素：
描述了用于组装和测试多集成电路封装的技术。在某一实施例中，一种用于封装半导体器件的夹紧装配托架包括：框架，其具有底面和从所述底面延伸的侧壁，所述底面和所述侧壁限定空腔；以及可压缩构件，其被设置在所述框架的底面上并位于所述空腔内，其中所述可压缩构件的顶部提供用于支撑所述半导体器件的支撑表面，所述支撑表面位于所述底面和所述侧壁的顶边之间。
在一些实施例中，所述可压缩构件包括多个弹簧。
在一些实施例中，所述多个弹簧的每一个均由金属形成。
在一些实施例中，所述多个弹簧的每一个均使用焊接或焊料粘合到所述框架的底面。
在一些实施例中，所述可压缩构件包括多个弹性物体。
在一些实施例中，所述可压缩构件包括弹性材料。
在一些实施例中，夹紧装配托架还包括：设置在所述框架内并位于所述底面下方的加热元件。
在另一实施例中，一种用于组装集成电路封装的装置包括：框架，其具有底面和从所述底面延伸的侧壁，所述底面和所述侧壁限定空腔；可压缩构件，其被设置在所述框架的底面上并位于所述空腔内，其中所述可压缩构件的顶部提供支撑表面，所述支撑表面位于所述底面和所述侧壁的顶边之间；半导体器件，其被设置在所述支撑表面上并位于所述空腔内；以及设置在所述半导体器件上的盖子。
在一些实施例中，所述半导体器件包括：基板和安装在所述基板上的多个集成电路晶粒。
在一些实施例中，所述装置还包括：设置在所述多个集成电路晶粒和所述盖子之间的热界面材料。
在一些实施例中，所述装置还包括：设置在所述盖子顶部的配重件。
在一些实施例中，所述装置还包括：设置在所述框架内并位于所述底面下方的加热元件。
在一些实施例中，所述基板包括弯曲表面，并且所述可压缩构件的支撑表面符合所述基板的弯曲表面。
在一些实施例中，所述装置还包括：设置在所述盖子顶部的配重组件，所述配重组件包括：顶部构件；多个配重件；以及设置在所述顶部构件和所述多个配重件之间的另外的多个可压缩构件，所述另外的多个可压缩构件的每一个均附接至所述顶部构件以及附接至所述多个配重件中的一个配重件。
在一些实施例中，所述配重组件还包括多个伸长构件，所述多个伸长构件与所述顶部构件成一体，并且被设置在所述多个配重件之间。
在一些实施例中，所述可压缩构件包括多个弹簧。
在一些实施例中，所述可压缩构件包括多个弹性物体。
在一些实施例中，所述可压缩构件包括弹性材料。
在另一实施例中，一种组装多个集成电路封装的方法包括：形成多个半导体器件，每个半导体器件均具有安装在基板上的多个集成电路晶粒；将所述半导体器件放置到在夹紧装配托架的空腔内的可压缩构件上；将热界面材料放置到在所述多个半导体器材的多个集成电路晶粒上；将盖子放置到每个所述半导体器件上；以及向所述盖子施加压力的同时加热所述半导体器件，以形成所述多个集成电路封装。
可以参考以下详细说明来理解这些及其他方面。
附图说明
为了能够详细地理解上述特征，下面将会以参考实施例的方式给出一个已在上面简短概括的详细描述，部分实施例会在附图中示出。然而，应当注意，附图仅示出了典型的实施例，因此不应被认为是对其范围的限制。
图1A是根据某一实施例的用于形成多个集成电路封装的夹紧装配托架的俯视图；
图1B是图1A的夹紧装配托架的框架内的空腔的截面图；
图1C是根据某一实施例的用于夹紧装配托架的盖子的截面图；
图1D是根据另一实施例的图1A的夹紧装配托架的框架内的空腔的截面图；
图1E是根据另一个实施例的图1A的夹紧装配托架的框架内的空腔的截面图；
图2是根据某一实施例的描绘集成电路封装装配过程的流程图；
图3是根据某一实施例的半导体器件的截面图；
图4A是根据某一实施例的设置在夹紧装配托架的空腔内的半导体器件的截面图；
图4B是根据某一实施例的在加热期间的设置在夹紧装配托架的空腔内的半导体器件的截面图；
图5是根据另一个实施例的设置在夹紧装配托架的空腔内的半导体器件的截面图；
图6是根据某一实施例的配重组件的俯视图。
为了便于理解，在可能的情况下，相同的参考标记将会被用来表示图中公共的相同元件。可以设想，一个实施例中的元件可以被有益地并入到其他实施例中。
具体实施方式
下面将参照附图描述各种特征。应当注意，附图可能按或可能不按比例绘制，并且在整个附图中，相似结构或功能的元件由相同的参考标记表示。应当注意，附图仅为了方便描述特征。它们不是所要求保护的实用新型的详尽描述或对所要求保护的实用新型的范围的限制。此外，所示的实施例不需要具有所示的所有方面或优点。结合一个特定的实施例描述的一个方面或优点不一定限于该实施例，即使没有被展示或没有被明确描述，它们也可以在其他实施例中被实践。
图1A是根据某一实施例的用于形成多个集成电路封装的夹紧装配托架100的俯视图。夹紧装配托架100包括由金属制成的框架102。框架102包括多个空腔104。在实施例中，框架102包括布置成四列和两行的八个空腔104。通常，框架102可以包括在至少一行和至少一列中布置的多于或少于八个的空腔。每个空腔104包括设置在其底面上的可压缩构件105。在所示的实施例中，可压缩构件105包括形成在其底面上的多个弹簧106。在另一个实施例中，可压缩构件105可以是多个其他弹性物体、材料(比如可以储存和释放应力并且可以恢复至初始形状的记忆材料)等等。弹簧106 的顶部形成在各个空腔104内的表面，以在集成电路封装组装过程中支撑半导体器件。夹紧装配托架100包括盖子(未示出)，盖子覆盖空腔104并包括用于每个空腔104 的配重件，如下文进一步描述的。
图1B是图1A的夹紧装配托架100的框架102内的空腔104的截面图。框架102 包括底面110和从底面110延伸的侧壁108，底面110和侧壁108形成空腔104。侧壁108的顶边形成空腔104的边缘116。弹簧106设置在框架102的底面110上和侧壁108之间。弹簧106可以通过焊接、焊料或其他类似方式固定到底面110上。框架 102可以包括设置在底面110下的加热元件112。加热元件112可以是箔加热器等等。弹簧106的顶部限定了支撑表面114(由虚线矩形表示)，支撑表面114被设置在底面110和边缘116之间。
图1C是根据某一实施例的用于夹紧装配托架100的盖子115的截面图。盖子115 包括顶部122和多个配重件402。配重件402与顶部122成一体。配重件402设置在顶部122上，以使得当盖子115放置在框架102上时，配重件402能够与框架102的空腔104对齐。
图1D是根据另一实施例的图1A的夹紧装配托架100的框架102内的空腔104的截面图。与图1B相同或相似的图1D的元件用相同的参考标记表示。在本实施例中，可压缩构件105包含多个弹性物体118，而不是多个弹簧106。通常来说，弹性物体 118可以具有各种形状(例如图1D中所示的折叠形状)，并且可以配置成像弹簧一样存储和释放应力。弹性物体118中的每一个都被配置成在没有作用力的情况下恢复成初始形状。弹性物体118可由金属或其它类型的导热材料形成。
图1E是根据另一个实施例的图1A的夹紧装配托架100的框架102内的空腔104 的截面图。与图1B相同或相似的图1E的元件用相同的参考标记表示。在本实施例中，可压缩构件105包括弹性材料120，而不是多个弹簧或多个弹性物体。通常来说，弹性材料120可以具有各种形状(比如图1E所示的矩形形状)，同时可以配置成像弹簧和弹性材料一样存储和释放应力。弹性材料120被配置成在没有作用力的情况下恢复成初始形状。弹性材料120可以是本领域内已知的任何弹性材料。
图2是根据某一实施例的描绘集成电路封装装配过程200的流程图。可以使用任何已知的半导体制造工具来执行过程200，半导体制造工具包括一个或多个机器人 (robots)、反应室(chambers)等等。过程200开始于步骤202，其中半导体制造工具形成具有设置在基板上的多个集成电路晶粒的半导体器件。图3是根据某一实施例的半导体器件300的截面图。半导体器件300包括基板302，基板302可以是封装基板、中介层等等。基板302可以是任何类型的有机基板、无机基板、具有玻璃或硅嵌入载体的基板，或本领域已知的类似物。半导体器件300包括被电地和机械地安装到基板302的多个集成电路晶粒306。集成电路晶粒306可以是同质的(即，所有相同类型的晶粒)或异质的(即，不同类型的晶粒)。集成电路晶粒306中的每一个均可以是可编程集成电路(例如现场可编程门阵列(FPGA)，复杂可编程逻辑器件(CPLD) 等)、专用集成电路(ASIC)(例如存储器、处理器等)等等。集成电路晶粒306 通过诸如焊锡球、焊接凸点等端子(未示出)而被电连接到基板302上。半导体器件 300包括封装材料304(例如底部填充物等等)，封装材料304围绕集成电路晶粒306 和基板302之间的电连接。在室温下，基板302具有相对于集成电路晶粒306的凸曲率。
回到图2，在步骤204，半导体制造工具将半导体器件放置在夹紧装配托架100 的空腔104内的可压缩构件105上。在步骤206，半导体制造工具安置热界面材料并将盖子放在夹紧装配托架100的空腔104内的半导体器件上。
图4A是根据某一实施例的设置在夹紧装配托架100的空腔104内的半导体器件 300的截面图。热界面材料406放置在在集成电路晶粒306的顶面上。粘合材料408 被放置在基板302的顶面上。盖子404被放置在半导体器件300上并与粘合材料408 接触。盖子404由金属制成，并且可以用作散热件和/或加强件。盖子404还保护集成电路晶粒306。如上所述，在室温下基板302具有相对于集成电路晶粒306的凸曲率。在本实施例中，可压缩构件105包括多个弹簧106。弹簧106与基板302的底面相符合(例如，弹簧106顶部形成的支撑表面114与基板302的底面相符合)。本领域技术人员可以理解，在此描述的可压缩构件105的其他实施例与弹簧106有相似功能。
回到图2，在步骤208，半导体制造工具加热半导体器件，并向盖子施加压力以将盖子附接到半导体器件，并形成集成电路封装。
图4B是根据某一实施例的在加热期间的设置在夹紧装配托架100的空腔内的半导体器件300的截面图。配重件402被放置在盖子404的顶面以向盖子404施加压力。配重件402是夹紧装配托架100的盖子的一部分。加热元件112辐射热量，该热量通过框架102和弹簧106传导到半导体器件300。由加热元件112施加的热量展开热界面材料406。配重件402向下按压盖子404以接触热界面材料406。通过施加热和压力，一层热界面材料406在集成电路晶粒306和盖子404之间形成。当半导体器件300 被加热时，基板302的曲率从相对于集成电路晶粒306凸出改变为相对于集成电路晶粒306凹入。在基板302的曲率改变的整个加热过程中，弹簧106与基板302的底面相符合(例如，在整个加热过程中，在弹簧106的顶部形成的支撑表面114与基板302 的底面相符合)。
回到图2，在步骤210，从夹紧装配托架中移除集成电路封装。具体而言，半导体制造工具中断通过加热元件112的加热，并移除配重件402。半导体制作工具然后从框架102的空腔104中移除将集成电路封装。每一个集成电路封装均包括半导体器件 300和盖子404。
对于半导体器件300的成功封装，盖子404的顶面应当与集成电路晶粒306的顶面在给定的公差(例如4密尔)内基本上平行。另外，热界面材料406应当在给定的公差内(比如集成电路晶粒306表面区域的至少95％)基本覆盖集成电路晶粒306。另外，热界面材料406的厚度应当基本均匀(例如，100微米的厚度)。为了达到这样的要求，组装过程需要在高于室温的情况下施加机械力，如上所述。按照惯例，由于如下所述的各种原因，可能导致晶粒的开裂和分层。
值得注意的是，在室温下，半导体器件的基板具有随着半导体器件被加热而变化的曲率。盖子也可以具有不均匀的平整度。夹紧装配托架内的每个空腔的底面也可以具有不均匀的平整度。在封装过程中施加的配重件也可以具有不均匀的平整度。这些因素可能导致在组装过程中对集成电路封装施加不均匀的力和不均匀的热量。这种力和热的不均匀施加会导致集成电路封装上的机械应力，从而导致盖子从半导体器件开裂和/或分层。另外，在盖子和集成电路晶粒之间的热界面材料也会不均匀，并具有可以在集成电路晶粒某些位置产生更高热阻的气穴。
上述描述的示例夹紧装配托架100包括由弹簧106、弹性物体118、弹性材料120 或任何其他类型的可压缩构件105形成的动态平衡机制。托架100的框架102包括容纳多个半导体器件300的一系列空腔104。空腔104具有的大小能够适应各种尺寸的半导体器件。可压缩构件105在组装过程期间平衡施加到集成电路封装的力，从而不管底部110、盖子404和配重件402的平整度有任何变化，都能确保恒定且均匀的压力。此外，可压缩构件105在组装过程期间为集成电路封装提供均匀的加热。热界面材料406以均匀的方式扩展，从而使一层热界面材料层406具有均匀的厚度。
图5是根据另一个实施例的设置在夹紧装配托架100的空腔104内的半导体器件 300的截面图。在本实施例中，配重件402被配重组件500取代。配重组件500可以是夹紧装配托架100的盖子的一部分。配重组件500包括顶部506、可压缩构件504，配重件502和伸长构件508。顶部506可以由金属制成。在所示的实施例中，可压缩构件504包括弹簧，也可以使用其他类型的弹性物体或弹性材料。每个可压缩构件504 的一侧都结合到顶部506。每个可压缩构件504的另一侧都结合到配重件502。伸长构件508与顶部506成一体，并且设置在配重件502之间。每个配重件502均可以独立地沿着伸长构件508上下移动。图6是根据某一实施例的配重组件500的俯视图。如图6所示，每个配重件均包括与伸长构件508相符合的凹口510。在本实施例中，伸长构件508具有圆柱形。
当配重组件500放置在盖子404上时，配重件502接触盖子404的顶面。如上所述，盖子404的顶面可能不具有均匀的平整度。配重件502通过可压缩构件504的压缩而与盖子404的顶表面相符合。这使得施加到盖子404的压力更均匀，而不管盖子 404不均匀的平整度。配重组件500可用于代替上述组装过程中的配重件402。
尽管上述内容涉及具体实施例，但是可以在不脱离其基本范围的情况下设计出其他和进一步的实施例，并且其范围由权利要求确定。