用于多芯片封装的三维(3d)集成散热器的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明的实施例总体上涉及集成电路封装组件的领域，并且更具体地，涉及用于集成电路封装组件的散热方案以及用于制造采用散热方案的封装组件的方法。
【背景技术】
[0002]随着封装组件变得更加复杂并且包含彼此靠近的多个管芯，从各种元件散发热量变得更具挑战性。无法从管芯中散发热量可以导致过热或要求部件以低于其满负荷来操作以防止过热。热量排除尤其具有挑战性，其中管芯的尺寸可能由于制造容差或其它因素而变化。管芯尺寸的可变性可能导致相对厚的热界面材料(??Μ)层，其不能充分地从管芯传递热量。管芯尺寸的可变性也可能需要TIM层具有大量的可压缩性，因此限制了可能展示所需的热量传递特性但不能满足可压缩性要求的某些材料的使用。
【附图说明】
[0003]通过以下【具体实施方式】并结合附图将容易理解实施例。为了便于描述，相似的附图标记表示相似的结构元件。在附图的各图中通过示例的方式而不是限制的方式示出实施例。
[0004]图1A-C示意性地示出了显示管芯封装尺寸的变化的封装组件的截面侧视图。
[0005]图2A-F示意性地示出了根据一些实施例的包括各种管芯封装散热器的封装组件的截面侧视图。
[0006]图3示意性地示出了根据一些实施例的制造封装组件的方法的流程图。
[0007]图4A-C示意地示出了根据一些实施例的散热器和包括散热器的封装组件的截面侧视图。
[0008]图5示意性地示出了根据一些实施例的制造封装组件的方法的流程图。
[0009]图6A-B示意性地示出了根据一些实施例的与图5的方法一致的封装组件的截面侧视图。
[0010]图7示意性地示出了根据一些实施例的包括多个管芯封装散热器的封装组件的截面侧视图。
[0011]图8示意性地示出了根据一些实施例的包括如本文中所描述的封装组件的计算设备。
【具体实施方式】
[0012]本发明的实施例描述了用于多管芯封装组件的热管理解决方案以及制造利用热管理解决方案的多芯片封装组件的方法。这些实施例包括多级散热器并且减轻了由于多芯片封装组件中所利用的管芯封装的尺寸可变性所引起的问题。另外，根据一些实施例的散热器可以具有大体上平坦的上表面。这可以便于封装组件的热测试和其它测试，而不需要定制的测试夹具。
[0013]在下面的说明中，将使用本领域技术人员通常采用的用于将他们的工作实质传达给本领域的其他技术人员的术语来描述说明性实施例的各种方面。然而，对本领域技术人员来说显而易见的是，可以仅利用所描述的方面中的一些方面来实践本公开内容的实施例。出于解释的目的，阐述了具体的数字、材料和构造以提供对说明性实施方式的深入理解。然而，对本领域技术人员来说显而易见的是，可以在没有这些具体细节的情况下实践本公开内容的实施例。在其它实例中，省略或简化了公知的特征以避免使说明性实施方式难以理解。
[0014]在以下【具体实施方式】中，参考了形成本文的一部分的附图，其中在整个说明书中，相似的附图标记表示相似的部分，并且其中通过举例说明的方式示出了可以实践本发明的主题内容的实施例。应当理解的是，可以利用其它实施例，并且在不脱离本公开内容的范围的情况下可以做出结构上或逻辑上的改变。因此，下面的【具体实施方式】不能被理解为限制性意义，并且实施例的范围由所附的权利要求及其等同物来限定。
[0015]出于本公开内容的目的，术语“A和/或B”表示(A)、⑶或(A和B)。出于本公开内容的目的，术语“A、B、和/或C”表示(A)、⑶、(C)、(A和B)、(A和C)、(B和C)或(A、B和C)。
[0016]描述可以使用基于透视的描述，例如顶部/底部、内部/外部、上方/下方等。这种描述仅用于方便论述，并且并非旨在将本文中所描述的实施例的应用限制于任何特定方向。
[0017]描述可以使用短语“在实施例中”或“在一些实施例中”，其均可以指代相同或不同实施例中的一个或多个。此外，如关于本公开内容的实施例所使用的术语“包括”、“包含”、“具有”等是同义词。
[0018]本文中可以使用术语“与…耦合”及其衍生物。“耦合”可以表示以下内容的一个或多个。“耦合”可以表示两个或多个元件直接物理或电接触。然而，“耦合”还可以表示两个或更多元件彼此间接接触，但仍彼此协作或相互作用，并且可以表示一个或多个其它元件耦合或连接在所述彼此耦合的元件之间。术语“直接耦合”可以表示两个或更多元件直接接触。
[0019]在各种实施例中，短语“第一特征形成、淀积、或以其它方式设置在第二特征上”可以表示第一特征形成、淀积、或设置在第二特征之上，并且第一特征的至少一部分可以与第二特征的至少一部分直接接触(例如，直接物理和/或电接触)或间接接触(例如，在第一特征与第二特征之间具有一个或多个其它特征)。
[0020]如本文中所使用的，术语“模块”可以指以下部件的一部分或包括以下部件:特殊应用集成电路(ASIC)、电子电路、片上系统(SoC)、执行一个或多个软件或固件程序的处理器(共享、专用或组)和/或存储器(共享、专用或组)、组合逻辑电路、和/或提供所描述的功能的其它适合的部件。
[0021]图1A-C示出了封装组件100，其包括诸如管芯封装106和112之类的一个或多个管芯封装。管芯封装106和112可以通过例如球栅阵列(BGA)(未标记)来连接到封装衬底102。管芯封装106可以包括诸如管芯108之类的一个或多个管芯。诸如管芯108之类的一个或多个管芯可以通过管芯封装互连142耦合到管芯封装衬底140。管芯封装互连142可以是任何适合的结构，包括但不限于BGA、凸块、或柱。管芯108可以包含任何无源或有源元件。例如，管芯108可以包括处理器或中央处理单元(CPU)。管芯封装106可以通过热界面材料(??Μ)层110热耦合到散热器104。散热器104可以通过密封剂124机械耦合到管芯封装衬底140。散热器104可以通过密封剂122机械耦合到封装衬底102。管芯封装106可以包括附加元件130。附加元件130可以包括无源或有源元件，包括但不限于管芯侧电容器。
[0022]管芯封装112可以包括诸如管芯114之类的一个或多个管芯。管芯114可以包含任何无源或有源元件。例如，管芯114可以包括结构芯片或存储器芯片。管芯114可以通过管芯封装互连152耦合到管芯封装衬底150。管芯封装互连152可以是任何适合的结构，包括但不限于BGA、凸块或柱。管芯封装112可以通过??Μ层116热耦合到散热器104。
[0023]管芯封装106和/或112由于其制造的性质而均可以具有尺寸可变性。管芯封装106和112可以是不同制造过程的结果，并且在一些情况下，可由不同供应商来制造。这会导致最终被组装成诸如封装组件100之类的封装组件的管芯封装之间的不同容差和尺寸变化。散热器104可以限定相对于封装衬底102的有限高度，诸如管芯封装106和/或112之类的管芯封装将安装到其中。因此，散热器104的设计和制造可以被执行为容纳由于制造过程中存在的尺寸可变性而产生的最厚的管芯封装尺寸。像这样，在管芯封装由于制造过程中存在的尺寸可变性而较薄的一些实例中，当将管芯封装热耦合到诸如散热器104之类的散热器时，可以填充较薄管芯封装与散热器之间的附加的空间。例如，通过比较图1B和IC可以看到该现象。
[0024]图1B示出了图1A的封装组件100的右侧的放大视图。在图1B中，管芯封装112被示出为相对较厚，以使得??Μ层116与图1C的管芯封装112和??Μ层116相比相对较薄。相比之下，在图1C中，管芯封装112被示出为相对较薄，以使得TIM层116较厚以将管芯封装112热耦合到散热器104。图1B与图1C之间的管芯封装112的所看到的变化可能是制造容差的结果，以使得由供应商制造的诸如管芯封装112之类的管芯封装的组将具有不同的最终尺寸。
[0025]管芯封装厚度的变化和??Μ层的厚度的产生的变化是有问题的，因为??Μ层116的热电阻可能随TIM层116厚度的增加而增加。像这样，诸如图1B中所示的较薄的TIM层可以更有效地将热量从管芯封装112传递到散热器104。除了由于附加厚度而增加的热电阻，TIM层的厚度所要求的变化限制了材料的选择。例如，许多焊盘类型的TIM层材料可能不具有足够的可压缩性来容纳所要求的尺寸变化。此外，一些热