封装环绕散热器制造技术

本文公开的实施例包括电子封装和用于这种电子封装的热解决方案。在实施例中，一种电子封装包括：封装衬底，具有第一表面、与第一表面相对的第二表面、以及将第一表面连接到第二表面的侧壁表面。在实施例中，电子封装还包括散热器，其中，散热器的第一部分附接到封装衬底的第一表面，并且散热器的第二部分附接到封装衬底的第二表面。在实施例中，散热器的与封装衬底的侧壁表面相邻的第三部分将散热器的第一部分连接到散热器的第二部分。

【技术实现步骤摘要】
封装环绕散热器
本公开的实施例涉及半导体器件，且更具体而言，涉及用于提供多管芯封装的改进的热控制的环绕散热器。
技术介绍
集成电路的更高性能、更低成本和更大封装密度是微电子工业的持续目标。为了实现这些目标，微电子器件被不断地小型化和/或以3D架构叠置体。虽然3D架构允许提高密度，但热管理由于部件的高功率密度、来自多个管芯的热点的复合影响以及底部管芯通常经历的高热阻而成为这些器件的重大挑战。热管理是3D封装的关键问题，因为如果微电子器件的温度升得过高，则那些器件中的集成电路可能被损坏或毁坏。然而，现有的热解决方案，例如仅与顶部管芯交界的集成散热器(IHS)，不提供用于叠置体中的底部管芯的所需冷却。例如，从多管芯叠置体中的底部管芯到IHS的主要热路径穿过低热导率层，例如底部填充物或模制物。类似地，在双侧系统中(即，管芯模块在封装衬底的上方和下方)，从底部管芯模块到IHS的主要热路径穿过封装衬底。底部填充物、模制物和封装衬底主要由有机材料制成，并且有机材料的热导率的改善严重受限于材料性质。另外，通过改善热界面材料(TIM)或底部填充物的性能来尝试降低热阻仅提供了渐进的改善。随着管芯所耗散的功率继续增加，这种渐进的改善不能随着未来的世代而缩放。在双面系统的情况下，由于成本和尺寸限制，用于底部管芯的第二热解决方案(例如，第二IHS)并不总是可行的。附图说明图1A是根据实施例的具有环绕散热器(WAHS)的电子封装的截面图。图1B是根据实施例的包括WAHS的用于在两个表面上容纳管芯模块的电子封装的截面图。图1C是根据实施例的具有包括嵌入在封装衬底中的热芯的WAHS的电子封装的截面图。图1D是根据实施例的具有WAHS的电子封装的截面图，所述WAHS包括嵌入在热耦合到WAHS的封装衬底中的部件。图2A是根据实施例的电子封装的边缘的截面图，其更清楚地示出了与封装衬底的侧壁间隔开的WAHS。图2B是根据实施例的电子封装的边缘的截面图，其更清楚地示出了固定到封装衬底的侧壁的WAHS。图3A是根据实施例的包括一对WAHS的电子封装的顶表面的平面图。图3B是根据另外的实施例的包括多个WAHS的电子封装的顶表面的平面图。图4A是根据实施例的具有3D管芯叠置体和WAHS的电子封装的截面图。图4B是根据实施例的具有3D管芯叠置体和热耦合到WAHS的嵌入式部件的电子封装的截面图。图4C是根据实施例的在相对表面上具有第一管芯模块和第二管芯模块的电子封装的截面图，其中第二管芯模块热耦合到WAHS。图4D是根据实施例的具有WAHS的电子封装的底表面的平面图。图5是根据实施例的包括具有WAHS的电子封装的电子系统的截面图。图6是根据实施例构建的计算设备的示意图。具体实施方式本文描述了根据各种实施例的具有用于提供对多管芯封装的改进的热控制的环绕散热器的电子封装。在以下描述中，将使用本领域技术人员通常采用的术语来描述说明性实施方式的各个方面，以向本领域其他技术人员传达其工作实质。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本专利技术可以仅利用所描述的方面中的一些来实施。为了解释的目的，阐述了具体的数字、材料和配置，以便提供对说明性实施方式的透彻理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，可以在没有具体细节的情况下实施本专利技术。在其他实例中，省略或简化了公知的特征，以免使说明性实施方式难以理解。以最有助于理解本专利技术的方式将多个操作描述为依次的多个分立操作，但描述的顺序不应解释为暗示这些操作必定是顺序相关的。具体而言，这些操作可以不需要按照所呈现的顺序执行。如上所述，3D封装架构的热管理受到层或部件(例如底部填充物、模制物或具有低热导率的封装衬底)的限制。因而，热量不容易从底部管芯传播到集成散热器(IHS)。因此，本文所公开的实施例包括提供从底部管芯到IHS的高热导率路径的热解决方案。在特定实施例中，高热导率路径包括环绕封装衬底的柔性散热器。这种散热器可以被称为环绕散热器(WAHS)。可以将WAHS的第一部分固定到封装衬底的顶表面，并且可以将WAHS的第二部分固定到封装衬底的底表面。WAHS的第三部分沿着封装衬底的侧壁围绕以将WAHS的第一部分连接到WAHS的第二部分。在实施例中，将IHS的支撑件固定到WAHS的第一部分。在实施例中，WAHS具有高面内热导率。例如，WAHS可以包括石墨烯或高传导率石墨片、热管、蒸汽腔等。在一些实施例中，穿过封装衬底的厚度的热部件(例如，过孔、热芯等)可以将底部管芯热耦合到WAHS。因而，提供从底部管芯到IHS的高热导率路径。在一些实施例中，电子封装包括在封装衬底的顶表面上的第一管芯模块和在封装衬底的底表面上的第二管芯模块。在这样的实施例中，WAHS提供从底部管芯模块到IHS的高热导率路径。由此，不需要专用于底部管芯模块的第二热解决方案。现在参考图1A，示出了根据实施例的电子封装100的截面图。在图1A中，用虚线示出了管芯模块140和集成散热器(HIS)150，以指示任何适当的管芯模块140或IHS150可以与电子封装100集成。下面提供管芯模块140和IHS150的更详细的描述。在实施例中，电子封装100包括封装衬底110。封装衬底可以是有机封装衬底。封装衬底110可以包括彼此垂直层叠的多个层。例如，封装衬底110可以包括多层堆积膜(BF)等。在实施例中，封装衬底110可以包括用于将电路径从封装衬底110的第一表面111布线到封装衬底110的第二表面112的导电部件(例如，迹线、过孔等)。为了简单起见，未示出用于电气布线的导电部件。然而，在封装衬底110中示出了热布线。例如，一个或多个热过孔115可以从封装衬底的第一表面111穿到第二表面112。因而，尽管封装衬底110的有机材料的热导率低，但是从管芯模块140产生的热量可以从封装衬底110的第一表面111迅速传递到第二表面112。在实施例中，热过孔115专用于热目的。即，在一些实施例中，热过孔115不保持在任何特定电压。在其他实施例中，热过孔115可以是接地平面的一部分，并因此可以保持在特定电压。在所示的实施例中，将热过孔115示为具有基本上垂直的侧壁。在其他实施例中，热过孔115可以具有锥形侧壁，这在封装制造中是典型的激光钻孔。另外，热过孔115可以包括穿过封装衬底110的厚度的交替的过孔和焊盘。在实施例中，电子封装100还可以包括WAHS120。在实施例中，WAHS可以包括固定到第一表面111的第一部分121、固定到第二表面112的第二部分122、以及沿着封装衬底110的侧壁表面113围绕的第三部分123。在实施例中，可以用密封剂132或其他粘合材料将第一部分121固定到第一表面111。在实施例中，用热界面材料(TIM)131将第二部分122固定到第二表面112。使用TIM允许热能以最小热阻从热过孔115传递到WAHS120。在实施例中，本文所公开的TIM可以是任何适当的TI本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电子封装，包括：/n封装衬底，具有第一表面、与所述第一表面相对的第二表面、以及将所述第一表面连接到所述第二表面的侧壁表面；以及/n散热器，其中，所述散热器的第一部分附接到所述封装衬底的所述第一表面，并且所述散热器的第二部分附接到所述封装衬底的所述第二表面，并且其中，所述散热器的与所述封装衬底的所述侧壁表面相邻的第三部分将所述散热器的所述第一部分连接到所述散热器的所述第二部分。/n

【技术特征摘要】
20191219 US 16/721,1221.一种电子封装，包括：
封装衬底，具有第一表面、与所述第一表面相对的第二表面、以及将所述第一表面连接到所述第二表面的侧壁表面；以及
散热器，其中，所述散热器的第一部分附接到所述封装衬底的所述第一表面，并且所述散热器的第二部分附接到所述封装衬底的所述第二表面，并且其中，所述散热器的与所述封装衬底的所述侧壁表面相邻的第三部分将所述散热器的所述第一部分连接到所述散热器的所述第二部分。


2.根据权利要求1所述的电子封装，其中，所述散热器的所述第三部分与所述封装衬底的所述侧壁表面间隔开。


3.根据权利要求1所述的电子封装，其中，将所述散热器的所述第三部分固定到所述封装衬底的所述侧壁表面。


4.根据权利要求1、2或3所述的电子封装，还包括：
从所述第一表面穿过所述封装衬底到所述第二表面的过孔，其中，所述过孔热耦合到所述散热器的所述第二部分。


5.根据权利要求1、2或3所述的电子封装，还包括：
导热芯，嵌入在所述封装衬底中，其中，所述导热芯热耦合到所述散热器的所述第二部分。


6.根据权利要求5所述的电子封装，其中，所述导热芯热耦合到嵌入在所述封装衬底中的部件。


7.根据权利要求6所述的电子封装，其中，所述部件是热电冷却器、电容器或电压调节器。


8.根据权利要求1、2或3所述的电子封装，其中，所述第一部分的第一长度小于所述第二部分的第二长度。


9.根据权利要求1、2或3所述的电子封装，还包括：
多个散热器。


10.根据权利要求1、2或3所述的电子封装，其中，所述散热器是柔性的并且环绕所述封装衬底的所述侧壁表面。


11.根据权利要求1、2或3所述的电子封装，其中，所述散热器包括高热导率石墨、石墨烯片、热管或蒸汽腔。


12.一种电子封装，包括：
封装衬底，具有第一表面和第二表面；
散热器，附接到所述封装衬底的所述第一表面和所述第二表面；
第一管芯模块，附接到所述封装衬底的所述第一表面；以及
集成散热器(IHS)，热耦合到所述散热器和所述第一管芯模块。


13.根据权利要求12所述的电子封装，其中，所述第一管芯模块包括：
第一管芯，附接到所述封装衬底的所述第一表面；以及
多个第二管芯，堆叠在所述第一管芯之上。


14.根据权利要求12所述的电子封装，还包括：
第二管芯模块...

【专利技术属性】
技术研发人员：F·艾德，C·M·杰哈，JY·张，
申请(专利权)人：英特尔公司，
类型：发明
国别省市：美国;US