一種電路裝置及制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電路領(lǐng)域，尤其涉及一種電路裝置及制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002]圖1A所示為現(xiàn)有技術(shù)中集成電路芯片及其部分封裝結(jié)構(gòu)的截面示例圖。該結(jié)構(gòu)包括集成電路芯片1A02、熱界面材料層1A04及散熱器1A06。集成電路芯片1A02于工作過程中產(chǎn)生的熱通過芯片背面的熱界面材料層1A04倒入散熱器1A06，因而，熱界面材料層1A04本身的導(dǎo)熱能力對芯片散熱有重要影響。現(xiàn)有熱界面材料層包括銀膠類材料。銀膠類材料中混合金屬銀顆粒1A08以提高導(dǎo)熱效果，但主要還是以銀膠類材料形成的連續(xù)相為主。銀膠類材料導(dǎo)熱率較低，已很難滿足大功率芯片的散熱需求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明實施例提供一種裝置及制造方法。該裝置中，介于電路器件及散熱片間的熱界面材料具有較高導(dǎo)熱率，大幅度提高了整體熱通路的熱導(dǎo)效能，能更好地滿足大功耗電路器件的散熱需求。
[0004]第一方面，本發(fā)明實施例提供了、一種裝置，包括:電路器件；散熱片；及熱界面材料層，與所述電路器件及所述散熱片熱耦合，包括:第一合金層，與所述電路器件熱耦合；納米金屬顆粒層，與所述第一合金層熱耦合，所述納米金屬顆粒層包括相互耦合的多個納米金屬顆粒及中間混合物，所述中間混合物填充于所述多個納米金屬顆粒之間；及第二合金層，與所述納米金屬顆粒層及所述散熱片熱耦合。
[0005]在第一方面的第一種可能的實現(xiàn)方式中，所述第一合金層與所述納米金屬顆粒層的接觸處形成燒結(jié)連續(xù)相結(jié)構(gòu)，所述多個納米金屬顆粒之間的接觸處形成燒結(jié)連續(xù)相結(jié)構(gòu)，且所述第二合金層與所述納米金屬顆粒層的接觸處形成燒結(jié)連續(xù)相結(jié)構(gòu)。
[0006]結(jié)合第一方面，或者第一方面第一種可能的實現(xiàn)方式，在第二種可能的實現(xiàn)方式中，所述納米金屬顆粒包括銀。
[0007]結(jié)合第一方面，或者第一方面第一至第二種任意一種可能的實現(xiàn)方式，在第三種可能的實現(xiàn)方式中，所述納米金屬顆粒的直徑處于50-200納米之間。
[0008]結(jié)合第一方面，或者第一方面第一至第三種任意一種可能的實現(xiàn)方式，在第四種可能的實現(xiàn)方式中，用于倒裝芯片球柵格陣列結(jié)構(gòu)。
[0009]結(jié)合第一方面，或者第一方面第一至第四種任意一種可能的實現(xiàn)方式，在第五種可能的實現(xiàn)方式中，第一合金層包括第一接著層和第一共燒結(jié)層，所述第一接著層與所述電路器件熱耦合，所述第一共燒結(jié)層與所述納米金屬顆粒層耦合，且所述第一共燒結(jié)層與所述納米金屬顆粒層的接觸處形成燒結(jié)連續(xù)相結(jié)構(gòu)。
[0010]結(jié)合第一方面第五種可能的實現(xiàn)方式，在第六種可能的實現(xiàn)方式中，所述第一接著層包括以下材料中的任一種:鈦、鉻、鎳或鎳釩合金，所述第一共燒結(jié)層包括以下材料中的任一種:銀、金或銅。
[0011]結(jié)合第一方面第五種可能的實現(xiàn)方式以及第六種可能的實現(xiàn)方式中的任意一種可能的實現(xiàn)方式，在第七種可能的實現(xiàn)方式中，所述第一合金層還包括第一緩沖層，位于所述第一接著層與所述第一共燒結(jié)層之間，所述第一緩沖層包括以下材料中的任一種:鋁、銅、鎳或鎳銀合金。
[0012]結(jié)合第一方面，或者第一方面第一至第七種任意一種可能的實現(xiàn)方式，在第八種可能的實現(xiàn)方式中，所述第二合金層包括第二接著層和第二共燒結(jié)層，所述第二接著層與所述散熱片熱耦合，所述第二共燒結(jié)層與所述納米金屬顆粒層熱耦合，且所述第二共燒結(jié)層與所述納米金屬顆粒層的接觸處形成燒結(jié)連續(xù)相結(jié)構(gòu)。
[0013]結(jié)合第一方面第八種可能的實現(xiàn)方式，在第九種可能的實現(xiàn)方式中，所述第二接著層包括以下材料中的任一種:鈦、鉻、鎳或鎳釩合金，所述第二共燒結(jié)層包括以下材料中的任一種:銀、金或銅。
[0014]結(jié)合第一方面第八種可能的實現(xiàn)方式以及第九種可能的實現(xiàn)方式中的任意一種可能的實現(xiàn)方式，在第十種可能的實現(xiàn)方式中，所述第二合金層還包括第二緩沖層，位于所述第二接著層與所述第二共燒結(jié)層之間，所述第二緩沖層包括以下材料中的任一種:鋁、銅、鎳或鎳銀合金。
[0015]結(jié)合第一方面，或者第一方面第一至第十種任意一種可能的實現(xiàn)方式，在第十一種可能的實現(xiàn)方式中，所述納米金屬顆粒的直徑不大于1微米。
[0016]結(jié)合第一方面，或者第一方面第一至第十一種任意一種可能的實現(xiàn)方式，在第十二種可能的實現(xiàn)方式中，所述中間混合物包括以下材料中的任一種:空氣或樹脂。
[0017]結(jié)合第一方面，或者第一方面第一至第十二種任意一種可能的實現(xiàn)方式，在第十三種可能的實現(xiàn)方式中，所述電路器件包括集成電路管芯，所述集成電路管芯中的襯底與所述熱界面材料層熱耦合。
[0018]第二方面，本發(fā)明實施例提供了、一種制造裝置的方法，包括:生成第一合金層；由相互耦合的多個納米金屬顆粒與中間混合物生成納米金屬顆粒層，使所述中間混合物填充于所述多個納米金屬顆粒之間；及生成第二合金層，其中，使所述第一合金層與電路器件熱耦合，使所述納米金屬顆粒層與所述第一合金層熱耦合，并使所述第二合金層與所述納米金屬顆粒層及散熱片熱耦合。
[0019]在第二方面的第一種可能的實現(xiàn)方式中，使所述第一合金層與所述納米金屬顆粒層的接觸處形成燒結(jié)連續(xù)相結(jié)構(gòu)，使所述納米金屬顆粒之間的接觸處形成燒結(jié)連續(xù)相結(jié)構(gòu)，且使所述第二合金層與所述納米金屬顆粒層的接觸處形成燒結(jié)連續(xù)相結(jié)構(gòu)。
[0020]結(jié)合第二方面，或者第二方面第一種可能的實現(xiàn)方式，在第二種可能的實現(xiàn)方式中，所述納米金屬顆粒的直徑不大于1微米。
[0021]結(jié)合第二方面，或者第二方面第一至第二種任意一種可能的實現(xiàn)方式，在第三種可能的實現(xiàn)方式中，所述中間混合物包括以下材料中的任一種:空氣或樹脂。
[0022]結(jié)合第二方面，或者第二方面第一至第三種任意一種可能的實現(xiàn)方式，在第四種可能的實現(xiàn)方式中，所述生成第一合金層包括:生成第一接著層和第一共燒結(jié)層，并使所述第一接著層與所述電路器件熱耦合，使所述第一共燒結(jié)層與所述納米金屬顆粒層耦合，且使所述第一共燒結(jié)層與所述納米金屬顆粒層的接觸處形成燒結(jié)連續(xù)相結(jié)構(gòu)。
[0023]結(jié)合第二方面，或者第二方面第一至第四種任意一種可能的實現(xiàn)方式，在第五種可能的實現(xiàn)方式中，所述生成第二合金層包括:生成第二接著層和第二共燒結(jié)層，并使所述第二接著層與所述散熱片熱耦合，使所述第二共燒結(jié)層與所述納米金屬顆粒層熱耦合，且使所述第二共燒結(jié)層與所述納米金屬顆粒層的接觸處形成燒結(jié)連續(xù)相結(jié)構(gòu)。
【附圖說明】
[0024]為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0025]圖1A是現(xiàn)有技術(shù)中包括裝置的封裝結(jié)構(gòu)的截面示例圖。
[0026]圖1是本發(fā)明第一實施例的包括裝置的封裝結(jié)構(gòu)的截面示例圖。
[0027]圖2包括圖1中的熱界面材料層的第一實施例的截面示例圖。
[0028]圖3是圖2中的第一合金層的第一實施例的截面示例圖。
[0029]圖4是圖2中的第一合金層的第二實施例的截面示例圖。
[0030]圖5是圖2中的第二合金層的第一實施例的截面示例圖。
[0031]圖6是圖2中第二合金層的第二實施例的截面示例圖。
[0032]圖7是本發(fā)明第二實施例的一種制造裝置的方法的流程圖。
【具體實施方式】
[0033]下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。
[0034]圖1是本發(fā)明第一實施例的包括裝置的封裝結(jié)構(gòu)100的截面示例圖。該倒裝芯片球柵格陣列封裝結(jié)構(gòu)包括焊球108，基板107，粘接膠106，金屬凸塊(BUMP) 102，電路器件(如集成電路管芯)103，熱界面材料層104及散熱片105。集成電路管芯103通過金屬凸塊102與基板107耦合。金屬凸塊102由底部填充物101保護。散熱片105通過粘接膠106固定在基板107上。熱界面材料層104與集成電路管芯103及散熱片105熱耦合。本文中，熱耦合包括不同層次，不同結(jié)構(gòu)，或不同裝置間有熱傳導(dǎo)的情形。更詳細地，熱界面材料層104可位于集成電路管芯103及散熱片105之間。集成電路管芯103中的襯底與熱界面材料層104熱耦合。集成電路管芯103的熱量通過熱界面材料層104達到散熱片105。
[0035]其中，集成電路管芯103、熱界面材料層104及散熱片105可作為一種裝置的部分或全部組件，且該裝置可用于但不限于如圖所示的倒裝芯片球柵格陣列封裝結(jié)構(gòu)。
[0036]圖2包括圖1中的熱界面材料層104的第一實施例的截面示例圖。熱界面材料層104與管芯103及散熱片105熱耦合，包括第一合金層109、納米金屬顆粒層110及第二合金層112。
[0037]第一合金層109與集成電路管芯103及納米金屬顆粒層110熱耦合。更具體地，如圖所示，第一合金層109可位于集成電路管芯103之上，納米金屬顆粒層110之下。SP，第一合金層109可位于集成電路管芯103與納米金屬顆粒層110之間。第一合金層109增加集成電路管芯103與納米金屬顆粒層110之間的接著強度。
[0038]納米金屬顆粒層110包括納米金屬顆粒及中間混合物。中間混合物包括但不限于以下材料中的任一種:空氣或樹脂。中間混合物用于填充于多個納米金屬顆粒之間，使多個納米金屬顆粒形成整體。納米金屬顆粒包括但不限于銀。納米金屬顆粒的直徑不大于1微米。在一個實施例中，納米金屬顆粒的直徑處于50-200納米之間。納米金屬顆粒層110熱阻較低，形成較好的導(dǎo)熱通路。
[0039]第二合金層112與納米金屬顆粒層110及散熱片105熱耦合。更具體地，如圖所示，第二合金層112可位于納米金屬顆粒層110之上，散熱片105之下。S卩，第二合金層112可位于納米金屬顆粒層110與散熱片105之間。第二合金層112增加納米金屬顆粒層110與散熱片105之間的接著強度。
[0040]在一個實施例中，第一合金層109與納米金屬顆粒層110的接觸處形成燒結(jié)連續(xù)相結(jié)構(gòu)，納米金屬顆粒之間的接觸處形成燒結(jié)連續(xù)相結(jié)構(gòu)，且第二合金