(57)【要約】本発明は、集積回路パッケージングおよびそれを製造する方法を提供する。この集積回路パッケージングは、基板、半導体ダイ、熱放散モジュールおよび保護層を含む。基板は、第一表面の上に形成される内側回路および第二表面の上に形成されて、内側回路に電気的に接続される外側回路を有する。半導体ダイは、複数の結合パッドが内側回路と接触するように、基板の第一表面上に搭載される。熱放散モジュールは、熱伝導デバイスを含み、そして、この熱伝導デバイスは、その平坦な端面を通して、半導体ダイの裏面と接触し、結合する。保護層は、半導体ダイがその間に封入されるように、基板の第一表面の一部および熱伝導デバイスの一部と接触する。【選択図】図３
2008541464.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
集積回路パッケージ構造体であって、
第一表面、前記第一表面の上に形成される内側回路、前記第一表面の反対側の第二表面および前記第二表面の上に形成され、かつ前記内側回路に電気的に接続される外側回路を有する基板と、
活性表面、前記活性表面の上に形成される複数の結合パッドおよび前記活性表面の反対側の裏面を有する半導体ダイであって、前記複数の結合パッドが前記内側回路と接触するように、前記基板の前記第一表面上に搭載される、半導体ダイと、
平坦な端面を有する熱伝導デバイスであって、その前記平坦な端面を通して前記半導体ダイの前記裏面と接触し、かつ結合する、熱伝導デバイス、を備えた熱放散モジュールと、
前記半導体ダイがその間に封入されるように、前記基板の前記第一表面の一部および前記熱伝導デバイスの一部に接触するように形成される保護層と、を備える構造体。
【請求項２】
請求項１の集積回路パッケージ構造体であって、さらに、前記熱放散モジュール、前記保護層および前記基板を封入するためのケーシング、を備える構造体。
【請求項３】
請求項２の集積回路パッケージ構造体であって、前記ケーシングが、開口部および、前記基板を締着するための、前記開口部の内壁の上に形成される保持具、を有する、ことを特徴とする構造体。
【請求項４】
請求項１の集積回路パッケージ構造体であって、前記熱放散モジュールが、前記熱伝導デバイスの周縁のまわりに配設される少なくとも一つの熱放散フィンを更に備える、ことを特徴とする構造体。
【請求項５】
請求項１の集積回路パッケージ構造体であって、前記熱伝導デバイスが、熱パイプ、熱柱あるいは高熱伝導率を備えた材料でできている柱である、ことを特徴とする構造体。
【請求項６】
請求項１の集積回路パッケージ構造体であって、前記半導体ダイが、高出力ＩＣデバイスである、ことを特徴とする構造体。
【請求項７】
請求項１の集積回路パッケージ構造体であって、前記半導体ダイが、フリップチッププロセスによって前記基板の前記第一表面上に搭載される、ことを特徴とする構造体。
【請求項８】
集積回路パッケージ構造体を製造する方法であって、前記方法が以下のステップ、すなわち、
第一表面、前記第一表面の上に形成される内側回路、前記第一表面の反対側の第二表面および前記第二表面の上に形成され、かつ前記内側回路に電気的に接続される外側回路を有する基板を準備するステップと、
活性表面および前記活性表面の上に形成される複数の結合パッドを有する半導体ダイを準備し、かつ前記複数の結合パッドが前記内側回路と接触するように、前記半導体ダイを前記基板の前記第一表面上に搭載するステップであって、前記半導体ダイがまた、前記活性表面の反対側の裏面を有する、ステップと、
その遠位端に平坦な端面を有する熱伝導デバイスを備える熱放散モジュールを準備するステップと、
前記基板の前記第一表面の一部を実質的に覆うために保護層を形成するステップであって、前記保護層が、前記熱伝導デバイスの前記平坦な端面を収容するのに適する開口部を有する、ステップと、
前記熱伝導デバイスの前記遠位端を、前記保護層の前記開口部の中に配設し、かつ前記半導体ダイの前記裏面と前記熱伝導デバイスの前記平坦な端面を接触させて結合し、前記集積化された回路パッケージングを完成させる、ステップと、を含む方法。
【請求項９】
請求項８の方法であって、さらに、
ケーシングによって、前記熱放散モジュール、前記保護層および前記基板を封入するステップを、含む方法。
【請求項１０】
請求項８の方法であって、前記ケーシングが、開口部および、前記基板を締着するための、前記ケーシングの前記開口部の内壁の上に形成される保持具、を有する、ことを特徴とする方法。
【請求項１１】
請求項８の方法であって、前記熱放散モジュールが、前記熱伝導デバイスの周縁のまわりに配設される少なくとも一つの熱放散フィンを更に備える、ことを特徴とする方法。
【請求項１２】
請求項８の方法であって、前記熱伝導デバイスが、熱パイプ、熱柱あるいは高熱伝導率を備えた材料でできている柱である、ことを特徴とする方法。
【請求項１３】
請求項８の方法であって、前記半導体ダイが、高出力ＩＣデバイスである、ことを特徴とする方法。
【請求項１４】
請求項８の方法であって、前記半導体ダイが、フリップチッププロセスによって前記基板の前記第一表面上に搭載される、ことを特徴とする方法。
【請求項１５】
集積回路パッケージ構造体であって、
第一表面、前記第一表面の上に形成される内側回路、前記第一表面の反対側の第二表面および前記第二表面の上に形成され、かつ前記内側回路に電気的に接続される外側回路を有する基板と、
前記基板の前記第一表面の上に形成される保護層であって、前記内側回路が配設される開口部を有する保護層と、
活性表面、前記活性表面の上に形成される複数の結合パッドおよび前記活性表面の反対側の裏面を有する半導体ダイであって、前記複数の結合パッドが前記内側回路と接触し、かつ間隙が前記半導体ダイと前記保護層との間に存在するように、前記保護層の前記開口部内に搭載される、半導体ダイと、
その遠位端に平坦な端面を有する熱伝導デバイスであって、その前記遠位端を通して前記保護層の前記開口部の中に挿入し、かつその前記平坦な端面を通して前記半導体ダイの前記裏面と接触して結合する、熱伝導デバイス、を備える熱放散モジュールと、を備える構造体。
【請求項１６】
請求項１５の集積回路パッケージ構造体であって、前記半導体ダイと前記保護層との間の前記間隙が、熱接着材で充填される、ことを特徴とする構造体。
【請求項１７】
請求項１５の集積回路パッケージ構造体であって、さらに、前記熱放散モジュール、前記保護層および前記基板を封入するためのケーシング、を備える構造体。
【請求項１８】
請求項１７の集積回路パッケージ構造体であって、前記ケーシングが、開口部および、前記基板を締着するための、前記ケーシングの前記開口部の内壁の上に形成される保持具、を有する、ことを特徴とする構造体。
【請求項１９】
請求項１５の集積回路パッケージ構造体であって、前記熱放散モジュールが、前記熱伝導デバイスの周縁のまわりに配設される少なくとも一つの熱放散フィンを更に備える、ことを特徴とする構造体。
【請求項２０】
請求項１５の集積回路パッケージ構造体であって、前記熱伝導デバイスが、熱パイプ、熱柱あるいは高熱伝導率を備えた材料でできている柱である、ことを特徴とする構造体。
【請求項２１】
請求項１５の集積回路パッケージ構造体であって、前記半導体ダイが、高出力ＩＣデバイスである、ことを特徴とする構造体。
【請求項２２】
請求項１５の集積回路パッケージ構造体であって、
前記半導体ダイが、フリップチッププロセスによって前記基板の前記第一表面上に搭載される、ことを特徴とする構造体。
【請求項２３】
集積回路パッケージ構造体を製造する方法であって、前記方法が以下のステップ、すなわち、
第一表面、前記第一表面の上に形成される内側回路、前記第一表面の反対側の第二表面および前記第二表面の上に形成され、かつ前記内側回路に電気的に接続される外側回路を有する基板を準備するステップと、
前記基板の前記第一表面と接触するように保護層を形成するステップであって、前記保護層が、前記内側回路が配設される開口部を有する、ステップと、
活性表面および前記活性表面の上に形成される複数の結合パッドを有する半導体ダイを準備し、かつ前記複数の結合パッドが前記内側回路と接触し、そして、間隙が前記半導体ダイと前記保護層との間に存在するように、前記半導体ダイを前記保護層の前記開口部内に搭載するステップであって、前記半導体がまた、前記活性表面の反対側の裏面を有する、ステップと、
その遠位端に平坦な端面を有する熱伝導デバイスを備える熱放散モジュールを準備し、かつ前記保護層の前記開口部の中に前記熱伝導デバイスの前記遠位端を配設するステップと、
前記半導体ダイの前記裏面と前記熱伝導デバイスの前記平坦な端面を接触させて結合し、前記集積化された回路パッケージングを完成させる、ステップと、を含む方法。
【請求項２４】
請求項２３の方法であって、さらに、
前記半導体ダイと前記保護層との間の前記間隙の中に熱接着材を充填するステップを、含む方法。
【請求項２５】
請求項２３の方法であって、さらに、
ケーシングによって、前記熱放散モジュール、前記保護層および前記基板を封入するステップを、含む方法。
【請求項２６】
請求項２５の方法であって、前記ケーシングが、開口部および、前記基板を締着するための、前記ケーシングの前記開口部の内壁の上に形成される保持具、を有する、ことを特徴とする方法。
【請求項２７】
請求項２３の方法であって、前記熱放散モジュールが、前記熱伝導デバイスの周縁のまわりに配設される少なくとも一つの熱放散フィンを備える、ことを特徴とする方法。
【請求項２８】
請求項２３の方法であって、前記熱伝導デバイスが、熱パイプ、熱柱あるいは高熱伝導率を備えた材料でできている柱である、ことを特徴とする方法。
【請求項２９】
請求項２３の方法であって、前記半導体ダイが、高出力ＩＣデバイスである、ことを特徴とする方法。
【請求項３０】
請求項２３の方法であって、前記半導体ダイが、フリップチッププロセスによって前記基板の前記第一表面上に搭載される、ことを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は集積回路（ＩＣ）パッケージング構造体およびそれを製造する方法に関し、そして、より詳しくは、本発明に従うＩＣパッケージ構造体は熱放散モジュールを含む。
【背景技術】
【０００２】
熱放散は、常に、全体システムの信頼性を向上させるために、過熱によって生じる電気デバイス上の故障あるいは破壊の可能性を低下する電子システムの設計のための不可欠な要件であった。
【０００３】
現在のＩＣに対して、特にコンピュータのＣＰＵに対して、熱放散の技術は通常、基本熱放散材料として高熱伝導率を備えた金属を使用し、かつ現在のＩＣに対する熱放散の要求に適合するために放熱フィンおよび強力なファンを組み合わせることを伴う。
【０００４】
現在の熱放散技術において、大部分の熱放散モジュールはパッケージ化されたＩＣのケーシング上に構成される。図１Ａおよび図１Ｂを参照して、図１Ａおよび図１Ｂは熱放散デバイスとともに構成される現在のＩＣパッケージ構造体のサンプルを例示する。図１Ａおよび図１Ｂに示すように、ＩＣパッケージ構造体１のチップ１０によって発生される熱は、伝導層１４を通して熱放散モジュール２に伝導される。チップによって発生される熱が、熱放散モジュールと直接接触することによってではなく、多層材料を通して伝導することによって放散されるので、熱がすばやく放散されることができず、ホットスポットで引き起こされる熱集中の問題は有効に解決されることができない。したがって、チップの熱放散効率は正確に制御されることができず、かつ、ＩＣの性能は過熱に起因して低下する。
【０００５】
モバイル情報の発想が現れるにつれて、高算出性能を備えた薄くて小さいモバイル製品が主流である。熱放散の技術は、ミニチュア、集積化、高熱放散能力および高エネルギー密度の特性を誇る製品の課題に直面する。熱放散に対する現在の技術は、新製品の熱放散の要求を満たすことに徐々に失敗しつつある。特にホットスポット問題と呼ばれる、チップの部分的な熱集中に対して、これらの課題を解決するための新しい熱放散技術に対する要求がある。
【０００６】
したがって、本発明は、動作中に熱を放散させ、かつ効果的にチップの温度を低下させるために、パッケージング段階でチップの熱抵抗を減少させる、熱放散モジュールとともにその中に集積化されるＩＣパッケージ構造体を提供する。本発明によれば、このＩＣパッキング構造体は熱放散課題を克服することができ、かつホットスポット問題を解決するためにチップによって発生される熱をすばやく伝導することができる。
【発明の開示】
【０００７】
本発明は、上記の目的を達成し、論じられた問題を解決するためにＩＣパッキング構造体およびそれを製造する方法を提供する。
【０００８】
本発明の第１の好ましい実施態様に従って、このＩＣパッキング構造体は基板、半導体ダイ、熱放散モジュールおよび保護層を含む。基板は、第一表面、第一表面の上に形成される内側回路、第一表面の反対側の第二表面、および第二表面の上に形成される外側回路を有する。外側回路は、内側回路に電気的に接続される。半導体ダイは、活性表面、活性表面の上に形成される複数の結合パッドおよび活性表面の反対側の裏面を有する。半導体ダイは、複数の結合パッドが内側回路と接触するように、基板の第一表面上に搭載される。熱放散モジュールは、平坦な端面を有する熱伝導デバイスを含む。この熱伝導デバイスは、その平坦な端面を通して、半導体ダイの裏面と接触し、結合する。保護層は、半導体ダイがその間に封入されるように、基板の第一表面の一部および熱伝導デバイスの一部と接触する。
【０００９】
本発明の第１の好ましい実施態様によれば、このＩＣパッキング構造体を製造する方法は基板、半導体および熱放散モジュールを準備することである。基板は、第一表面、第一表面の上に形成される内側回路、第一表面の反対側の第二表面、および第二表面の上に形成される外側回路を有する。外側回路は、内側回路に電気的に接続される。半導体ダイは、活性表面、活性表面の上に形成される複数の結合パッドおよび活性表面の反対側の裏面を有する。熱放散モジュールは、その遠位端で平坦な端面を有する熱伝導デバイスを含む。
【００１０】
この方法は、最初に、複数の結合パッドが内側回路と接触するように、半導体ダイを基板の第一表面上に搭載する。この方法において、保護層もまた、基板の一部と接触するように形成される。保護層は、熱伝導デバイスの平坦な端面を収容するのに適している開口部を有する。さらに、熱伝導デバイスの遠位端が保護層の開口部の中に配設されるので、熱伝導デバイスの平坦な端面が、半導体ダイの裏面と接触して結合し、このＩＣパッキング構造体を完成させる。
【００１１】
本発明の第２の好ましい実施態様に従って、ＩＣパッキング構造体は基板、保護層、半導体ダイおよび熱放散モジュールを含む。基板は、第一表面、第一表面の上に形成される内側回路、第一表面の反対側の第二表面、および第二表面の上に形成される外側回路を有する。外側回路は、内側回路に電気的に接続される。保護層は、基板の第一表面の上に形成される。保護層は、内側回路が配設される開口部を有する。半導体ダイは、活性表面、活性表面の上に形成される複数の結合パッドおよび活性表面の反対側の裏面を有する。半導体ダイは、複数の結合パッドが内側回路と接触するように、保護層の開口部内に搭載され、そして、間隙が半導体ダイと保護層との間に存在する。熱放散モジュールは、その遠位端で平坦な端面を有する熱伝導デバイスを含む。熱伝導デバイスは熱伝導デバイスの遠位端を通して、保護層の開口部の中に挿入され、そして、その平坦な端面は、半導体ダイの裏面と接触して、結合する。
【００１２】
本発明の第２の好ましい実施態様によれば、このＩＣパッキング構造体を製造する方法は基板および半導体を準備することである。基板は、第一表面、第一表面の上に形成される内側回路、第一表面の反対側の第二表面、および第二表面の上に形成される外側回路を有する。外側回路は、内側回路に電気的に接続される。半導体は、活性表面、活性表面の上に形成される複数の結合パッドおよび活性表面の反対側の裏面を有する。
【００１３】
この方法は、最初に、保護層を形成することである。保護層は、内側回路が配設される開口部を有する基板の第一表面の一部と接触する。次いで、半導体ダイが、複数の結合パッドが内側回路と接触するように、保護層の開口部内に搭載され、そして、間隙が半導体ダイと保護層との間に存在する。熱放散モジュールの遠位端が、保護層の開口部の中に、更に配設される。熱放散モジュールは、その遠位に平坦な端面を有する熱伝導デバイスを含む。最後に、熱伝導デバイスの平坦な端面が、半導体ダイの裏面と接触して結合し、このＩＣパッキング構造体を完成させる。
【００１４】
本発明のＩＣパッキング構造体が半導体ダイと熱放散モジュールを結合するので、熱伝導デバイスは半導体ダイによって発生される熱をフィンによって周囲の空気へ直接伝導する。これはホットスポット問題を解決するだけでなく、熱放散効率もまた、大いに向上させる。このＩＣパッキング構造体は、熱放散のより良い効果を達成するために他の熱放散技術を更に統合する。したがって従来技術と比較して、本発明のＩＣパッキング構造体は高出力半導体デバイスの用途により適している。
【００１５】
本発明の利点および趣旨は、添付の図面と共に以下の説明によって理解されることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明の目的は、ＩＣパッキング構造体を提供する。
【００１７】
図２を参照して、図２は本発明のＩＣパッキング構造体の外観図を例示する。図２に示すように、ＩＣパッキング構造体１は、熱放散モジュール１２およびケーシング１８を含む。
【００１８】
図３を参照して、図３、すなわち図２のＡ−Ａ線に沿った断面図は、本発明のＩＣパッキング構造体に従う第１の好ましい実施態様を例示する。図３に示すように、本発明の第１の好ましい実施態様によれば、ＩＣパッキング構造体１は、半導体ダイ１０、基板１６および保護層１４を更に備える。第１の好ましい実施態様において、半導体ダイは高出力半導体デバイスとすることができる。
【００１９】
基板１６は、第一表面、第一表面の上に形成される内側回路、第一表面の反対側の第二表面および第二表面の上に形成される外側回路１３を有する。外側回路１３は、内側回路に電気的に接続される。半導体１０は、活性表面、活性表面の上に形成される複数の結合パッド１７および活性表面の反対側の裏面を有する。半導体ダイ１０は、複数の結合パッド１７が、内側回路に接触して電気的に接続されるように、フリップチッププロセスによって基板１６の第一表面上に搭載される。
【００２０】
熱放散モジュール１２は、熱伝導デバイス１２２および複数の放熱フィン１２４を含む。熱伝導デバイス１２２は、熱パイプ、熱柱あるいは高熱伝導率を備えた材料でできている柱、とすることができる。熱伝導デバイス１２２は平坦な端を有し、放熱フィン１２４が熱放散を増強するためにその周縁のまわりに配設される。熱伝導デバイス１２２は、その平坦な端面を通して、半導体ダイ１０の裏面と接触して、結合する。保護層１４は、半導体ダイ１０がその間に封入されるように、基板１６の第一表面の一部および熱伝導デバイス１２２の一部と接触する。ケーシング１８は、熱放散モジュール１２、保護層１４および基板１６を封入することが可能である。実際的な用途において、他の熱放散デバイスがケーシングの上面に構成されることができ、あるいは、ファンがＩＣパッキング構造体１の側面に構成されることができる。
【００２１】
本発明のＩＣパッキング構造体の第１の好ましい実施態様に従って、ＩＣパッキング構造体を製造する方法が次の通りに詳述される。図４Ａから４Ｄを参照して、図４Ａから４Ｄは本発明の第１の好ましい実施態様に従うＩＣパッキング構造体のプロセスを例示する。
【００２２】
まず、基板１６および半導体ダイ１０が、準備される。基板１６は、第一表面、第一表面の上に形成される内側回路、第一表面の反対側の第二表面および第二表面の上に形成される外側回路１３を有する。外側回路１３は、内側回路に電気的に接続される。半導体ダイ１０は、活性表面、活性表面上の複数の結合パッド１７および活性表面の反対側の裏面を有する。熱放散モジュール１２は、その遠位に平坦な端面を有する熱伝導デバイス１２２を含む。
【００２３】
図４Ａを参照して、図４Ａに示すように、半導体ダイ１０は、複数の結合パッド１７が基板１６上の内側回路と接触するように、フリップチッププロセスによって基板１６の第一表面上に搭載される。次いで、図４Ｂに示すように、保護層１４が基板１０の一部を覆うように形成される。さらに、保護層１４は熱伝導デバイス１２２の平坦な端面を収容するのに適している開口部１９を有する。図４Ｃに示すように、熱伝導デバイス１２２の遠位端は開口部１９の中に配設され、そして、熱伝導デバイス１２２の平坦な端面は半導体ダイ１０の裏面と接触して、結合する。熱放散モジュール１２は、熱放散を補助するために熱伝導デバイス１２２の周縁のまわりに配設される複数の放熱フィン１２４を更に含む。最後に、図４Ｄに示すように、ケーシング１８が、熱放散モジュール１２、保護層１４および基板１６を封入してＩＣパッキング構造体１を完成させる。
【００２４】
図５を参照して、図５、すなわち図２のＡ−Ａ線に沿った断面図は、本発明の第２の好ましい実施態様に従うＩＣパッキング構造体を例示する。図５に示すように、本発明の第２の好ましい実施態様に従って、ＩＣパッキング構造体１は半導体ダイ１０、基板１６および保護層１４を更に含む。第２の好ましい実施態様において、半導体ダイは高出力半導体デバイスとすることができる。
【００２５】
基板１６は、第一表面、第一表面の上に形成される内側回路、第一表面の反対側の第二表面、第二表面の上に形成される外側回路１３を有する。外側回路１３は、内側回路に電気的に接続される。保護層１４は、基板１６の第一表面の上に形成される。保護層１４は、その面積が熱放散モジュールの端面のそれに実質的に等しい開口部を有する。内側回路は、開口部内に配設されて、露出される。半導体１０は、活性表面、活性表面上に形成される複数の結合パッド１７および活性表面の反対側の裏面を有する。半導体ダイ１０は、複数の結合パッド１７が基板１６の第一表面上の内側回路と接触するように、フリップチッププロセスによって保護層１４の開口部内に搭載される。熱放散モジュール１２の端面の面積が半導体ダイ１０の裏面のそれより大きいので、間隙１１が半導体ダイ１０と保護層１４との間に存在する。熱接着材が、半導体ダイ１０と保護層１４との間の間隙１１を充填するために使用されて熱放散を増強する。熱放散モジュール１２は、熱伝導デバイス１２２および複数の放熱フィン１２４を含む。熱伝導デバイス１２２は、その遠位端に平坦表面を有する。熱伝導デバイス１２２は、その遠位端を通して、保護層１４の開口部の中に挿入され、そして、その平坦な端面は半導体ダイ１０の裏面と接触して、結合する。放熱フィン１２４が、熱放散を増強するために熱伝導デバイス１２２の周縁のまわりに配設される。ケーシング１８は、熱放散モジュール１２、保護層１４および基板１６を封入することが可能である。
【００２６】
本発明のＩＣパッキング構造体の第２の好ましい実施態様に従って、ＩＣパッキング構造体を製造する方法が次の通りに詳述される。図６Ａから６Ｅを参照して、図６Ａから６Ｅは、本発明の第２の好ましい実施態様に従うＩＣパッキング構造体のプロセスを例示する。
【００２７】
まず、基板１６および半導体ダイ１０が、準備される。基板１６は、第一表面、第一表面の上に形成される内側回路、第一表面の反対側の第二表面および第二表面の上に形成される外側回路１３を有する。外側回路１３は、内側回路に電気的に接続される。半導体ダイ１０は、活性表面、活性表面上の複数の結合パッド１７および活性表面の反対側の裏面を有する。
【００２８】
図６Ａを参照して、図６Ａに示すように、この方法は、最初に基板１６上に保護層１４を形成する。保護層１４は、基板１６の第一表面を実質的に覆い、かつその面積が熱放散モジュール１２の端面のそれに実質的に等しい、開口部１９を有する。内側回路が、開口部１９内に配設されて、露出される。図６Ｂに示すように、半導体ダイ１０は、複数の結合パッド１７が基板１６上の内側回路と接触するように、フリップチッププロセスによって保護層１４の開口部１９の中に搭載される。開口部１９の面積が半導体ダイ１０の裏面のそれより大きいので、間隙１１が半導体ダイ１０と保護層１４との間に存在する。図６Ｃを参照して、図６Ｃに示すように、熱接着材が、半導体ダイ１０と保護層１４との間の間隙１１を充填するために使用されて熱放散を増強する。図６Ｄに示すように、熱放散モジュール１２が、その遠位端を通して、保護層１４の開口部の中に挿入される。熱放散モジュール１２は、熱伝導デバイス１２２および複数の放熱フィン１２４を含む。熱伝導デバイス１２２は、その遠位端に平坦表面を有する。放熱フィン１２４が、熱放散を増強するために熱伝導デバイス１２２の周縁のまわりに配設される。熱伝導デバイス１２２は、その平坦な端面を半導体ダイ１０の裏面と接触して、結合する。最後に、図６Ｅに示すように、ケーシング１８が、熱放散モジュール１２、保護層１４および基板１６を封入してＩＣパッキング構造体１を完成させる。ケーシングは、他の熱放散デバイスとともに熱放散効果を増強するように構成されることができる、熱伝導のための上面を有する。
【００２９】
図７を参照して、図７は熱放散モジュールの熱放散機構を例示する。図７に示すように、熱放散モジュール１２は熱伝導デバイス１２２および複数の放熱フィン１２４を含む。実際的な用途において、熱伝導デバイス１２２は銅でできている熱柱あるいは熱パイプとすることができる。熱伝導デバイス１２２は、作動流体１２６および毛細管構造体１２８を含む。放熱フィン１２４が、熱放散を増強するために熱放散デバイス１２２の周縁のまわりに配設される。熱が半導体ダイ１０によって発生される場合、熱伝導デバイス１２２内の半導体ダイ１０に近い作動流体１２６が、液相から気相に気化する。気化された作動流体１２６は、熱を熱伝導デバイス１２２のもう一方の端に伝導する。熱が放熱フィン１２４を通して放散されたあと、作動流体１２６は液相に液化する。毛細管構造体１２８が、液化された作動流体１２６を熱伝導デバイス１２２内の半導体ダイ１０に近い領域に伝導する。図７に示すように、熱伝導および熱放散効果が循環によって達成される。
【００３０】
本発明のＩＣパッキング構造体が半導体ダイと熱放散モジュールを結合するので、熱放散モジュールは、放熱フィンおよび熱接着材を通して周囲の空気に半導体ダイによって発生される熱を放散させ、熱放散効率を大いに改善する。半導体デバイスの熱放散効率の改善は、過熱による半導体デバイスの性能低下の問題を解決する。したがって、従来技術と比較して、本発明のＩＣパッキング構造体は高出力半導体デバイスの用途により適している。
【００３１】
上の具体例および説明によって、本発明の特徴および趣旨は十分に記載されると期待される。当業者は、本発明の教示を保持すると共に、デバイスの数多くの変更および改変がなされることができることに容易に気づくであろう。したがって、上記の開示は添付の特許請求の範囲の境界および範囲によってだけ限定されるように、解釈されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】ＡおよびＢは現在の集積化された熱放散デバイスのＩＣパッキング構造体を例示する。
【図２】本発明のＩＣパッキング構造体の外観図を例示する。
【図３】図２のＡ−Ａ線に沿った断面図であり、本発明の第１の実施態様のＩＣパッキング構造体を例示する。
【図４】ＡからＤは本発明の第１の好ましい実施態様に従うＩＣパッキング構造体のプロセスを例示する。
【図５】図２のＡ−Ａ線に沿った断面図であり、本発明の第２の実施態様のＩＣパッキング構造体を例示する。
【図６】ＡからＥは第２の本発明の好ましい実施態様に従うＩＣパッキング構造体のプロセスを例示する。
【図７】熱放散モジュールの熱放散機構を例示する。
【符号の説明】
【００３３】
１ＩＣパッキング構造体
１０半導体ダイ
１１間隙
１２熱放散モジュール
１３外側回路
１４保護層
１６基板
１７結合パッド
１８ケーシング
１９開口部
１２２熱伝導デバイス
１２４放熱フィン
１２６作動流体
１２８毛細管構造体
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図４Ｄ】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【図６Ｄ】
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【図６Ｅ】
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【図７】
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【手続補正書】
【提出日】平成18年10月31日(2006.10.31)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
集積回路パッケージ構造体であって、
第一表面、前記第一表面の上に形成される内側回路、前記第一表面の反対側の第二表面および前記第二表面の上に形成され、かつ前記内側回路に電気的に接続される外側回路を有する基板と、
活性表面、前記活性表面の上に形成される複数の結合パッドおよび前記活性表面の反対側の裏面を有する半導体ダイであって、前記複数の結合パッドが前記内側回路と接触するように、前記基板の前記第一表面上に搭載される、半導体ダイと、
平坦な端面を有する熱伝導デバイスであって、その前記平坦な端面を通して前記半導体ダイの前記裏面と接触し、かつ結合し、熱パイプ、熱柱あるいは高熱伝導率を備えた材料でできている柱である、熱伝導デバイス、を備えた熱放散モジュールと、
前記半導体ダイがその間に封入されるように、前記基板の前記第一表面の一部および前記熱伝導デバイスの一部に接触するように形成される保護層と、を備える構造体。
【請求項２】
請求項１の集積回路パッケージ構造体であって、さらに、前記熱放散モジュール、前記保護層および前記基板を封入するためのケーシング、を備える構造体。
【請求項３】
請求項２の集積回路パッケージ構造体であって、前記ケーシングが、開口部および、前記基板を締着するための、前記開口部の内壁の上に形成される保持具、を有する、ことを特徴とする構造体。
【請求項４】
請求項１の集積回路パッケージ構造体であって、前記熱放散モジュールが、前記熱伝導デバイスの周縁のまわりに配設される少なくとも一つの熱放散フィンを更に備える、ことを特徴とする構造体。
【請求項５】
請求項１の集積回路パッケージ構造体であって、前記半導体ダイが、高出力ＩＣデバイスである、ことを特徴とする構造体。
【請求項６】
請求項１の集積回路パッケージ構造体であって、前記半導体ダイが、フリップチッププロセスによって前記基板の前記第一表面上に搭載される、ことを特徴とする構造体。
【請求項７】
集積回路パッケージ構造体を製造する方法であって、前記方法が以下のステップ、すなわち、
第一表面、前記第一表面の上に形成される内側回路、前記第一表面の反対側の第二表面および前記第二表面の上に形成され、かつ前記内側回路に電気的に接続される外側回路を有する基板を準備するステップと、
活性表面および前記活性表面の上に形成される複数の結合パッドを有する半導体ダイを準備し、かつ前記複数の結合パッドが前記内側回路と接触するように、前記半導体ダイを前記基板の前記第一表面上に搭載するステップであって、前記半導体ダイがまた、前記活性表面の反対側の裏面を有する、ステップと、
その遠位端に平坦な端面を有する熱伝導デバイスを備える熱放散モジュールを準備するステップと、
前記基板の前記第一表面の一部を実質的に覆うために保護層を形成するステップであって、前記保護層が、前記熱伝導デバイスの前記平坦な端面を収容するのに適する開口部を有する、ステップと、
前記熱伝導デバイスの前記遠位端を、前記保護層の前記開口部の中に配設し、かつ前記半導体ダイの前記裏面と前記熱伝導デバイスの前記平坦な端面を接触させて結合し、前記集積化された回路パッケージングを完成させる、ステップと、を含む方法。
【請求項８】
請求項７の方法であって、さらに、
ケーシングによって、前記熱放散モジュール、前記保護層および前記基板を封入するステップを、含む方法。
【請求項９】
請求項７の方法であって、前記ケーシングが、開口部および、前記基板を締着するための、前記ケーシングの前記開口部の内壁の上に形成される保持具、を有する、ことを特徴とする方法。
【請求項１０】
請求項７の方法であって、前記熱放散モジュールが、前記熱伝導デバイスの周縁のまわりに配設される少なくとも一つの熱放散フィンを更に備える、ことを特徴とする方法。
【請求項１１】
請求項７の方法であって、前記熱伝導デバイスが、熱パイプ、熱柱あるいは高熱伝導率を備えた材料でできている柱である、ことを特徴とする方法。
【請求項１２】
請求項７の方法であって、前記半導体ダイが、高出力ＩＣデバイスである、ことを特徴とする方法。
【請求項１３】
請求項７の方法であって、前記半導体ダイが、フリップチッププロセスによって前記基板の前記第一表面上に搭載される、ことを特徴とする方法。
【請求項１４】
集積回路パッケージ構造体であって、
第一表面、前記第一表面の上に形成される内側回路、前記第一表面の反対側の第二表面および前記第二表面の上に形成され、かつ前記内側回路に電気的に接続される外側回路を有する基板と、
前記基板の前記第一表面の上に形成される保護層であって、前記内側回路が配設される開口部を有する保護層と、
活性表面、前記活性表面の上に形成される複数の結合パッドおよび前記活性表面の反対側の裏面を有する半導体ダイであって、前記複数の結合パッドが前記内側回路と接触し、かつ間隙が前記半導体ダイと前記保護層との間に存在するように、前記保護層の前記開口部内に搭載される、半導体ダイと、
その遠位端に平坦な端面を有する熱伝導デバイスであって、その前記遠位端を通して前記保護層の前記開口部の中に挿入し、かつその前記平坦な端面を通して前記半導体ダイの前記裏面と接触して結合し、熱パイプ、熱柱あるいは高熱伝導率を備えた材料でできている柱である、熱伝導デバイス、を備える熱放散モジュールと、を備える構造体。
【請求項１５】
請求項１４の集積回路パッケージ構造体であって、前記半導体ダイと前記保護層との間の前記間隙が、熱接着材で充填される、ことを特徴とする構造体。
【請求項１６】
請求項１４の集積回路パッケージ構造体であって、さらに、前記熱放散モジュール、前記保護層および前記基板を封入するためのケーシング、を備える構造体。
【請求項１７】
請求項１６の集積回路パッケージ構造体であって、前記ケーシングが、開口部および、前記基板を締着するための、前記ケーシングの前記開口部の内壁の上に形成される保持具、を有する、ことを特徴とする構造体。
【請求項１８】
請求項１８の集積回路パッケージ構造体であって、前記熱放散モジュールが、前記熱伝導デバイスの周縁のまわりに配設される少なくとも一つの熱放散フィンを更に備える、ことを特徴とする構造体。
【請求項１９】
請求項１４の集積回路パッケージ構造体であって、前記半導体ダイが、高出力ＩＣデバイスである、ことを特徴とする構造体。
【請求項２０】
請求項１４の集積回路パッケージ構造体であって、前記半導体ダイが、フリップチッププロセスによって前記基板の前記第一表面上に搭載される、ことを特徴とする構造体。
【請求項２１】
集積回路パッケージ構造体を製造する方法であって、前記方法が以下のステップ、すなわち、
第一表面、前記第一表面の上に形成される内側回路、前記第一表面の反対側の第二表面および前記第二表面の上に形成され、かつ前記内側回路に電気的に接続される外側回路を有する基板を準備するステップと、
前記基板の前記第一表面と接触するように保護層を形成するステップであって、前記保護層が、前記内側回路が配設される開口部を有する、ステップと、
活性表面および前記活性表面の上に形成される複数の結合パッドを有する半導体ダイを準備し、かつ前記複数の結合パッドが前記内側回路と接触し、そして、間隙が前記半導体ダイと前記保護層との間に存在するように、前記半導体ダイを前記保護層の前記開口部内に搭載するステップであって、前記半導体がまた、前記活性表面の反対側の裏面を有する、ステップと、
その遠位端に平坦な端面を有する熱伝導デバイスを備える熱放散モジュールを準備し、かつ前記保護層の前記開口部の中に前記熱伝導デバイスの前記遠位端を配設するステップと、
前記半導体ダイの前記裏面と前記熱伝導デバイスの前記平坦な端面を接触させて結合し、前記集積化された回路パッケージングを完成させる、ステップと、を含む方法。
【請求項２２】
請求項２１の方法であって、さらに、
前記半導体ダイと前記保護層との間の前記間隙の中に熱接着材を充填するステップを、含む方法。
【請求項２３】
請求項２１の方法であって、さらに、
ケーシングによって、前記熱放散モジュール、前記保護層および前記基板を封入するステップを、含む方法。
【請求項２４】
請求項２３の方法であって、前記ケーシングが、開口部および、前記基板を締着するための、前記ケーシングの前記開口部の内壁の上に形成される保持具、を有する、ことを特徴とする方法。
【請求項２５】
請求項２１の方法であって、前記熱放散モジュールが、前記熱伝導デバイスの周縁のまわりに配設される少なくとも一つの熱放散フィンを備える、ことを特徴とする方法。
【請求項２６】
請求項２１の方法であって、前記熱伝導デバイスが、熱パイプ、熱柱あるいは高熱伝導率を備えた材料でできている柱である、ことを特徴とする方法。
【請求項２７】
請求項２１の方法であって、前記半導体ダイが、高出力ＩＣデバイスである、ことを特徴とする方法。
【請求項２８】
請求項２１の方法であって、前記半導体ダイが、フリップチッププロセスによって前記基板の前記第一表面上に搭載される、ことを特徴とする方法。
【国際調査報告】
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