CN111092074A - 半导体封装和制造半导体封装的方法 - Google Patents

Abstract

半导体封装包括：封装基板；第一半导体器件，布置在封装基板上；第一半导体器件上的至少一个第二半导体器件，从俯视图看部分地覆盖第一半导体器件；散热绝缘层，涂覆在第一半导体器件和至少一个第二半导体器件上；导电散热结构，布置在第一半导体器件的未被第二半导体器件覆盖的部分上的散热绝缘层上；以及封装基板上的模制层，覆盖第一半导体器件和至少一个第二半导体器件。散热绝缘层由电绝缘且导热材料形成，并且导电散热结构由导电和导热材料形成。

Description

半导体封装和制造半导体封装的方法

相关申请的交叉引用

本申请要求于2018年10月24日向韩国知识产权局(KIPO)提交的韩国专利申请号No.10-2018-0127804以及于2018年11月8日向KIPO提交的韩国专利申请No.10-2018-0136392的优先权，这些申请中的每一个申请的内容通过引用整体并入本文中。

技术领域

示例实施例涉及半导体封装和制造半导体封装的方法。更具体地，示例实施例涉及一种包括堆叠在一个封装中的各种芯片在内的系统级封装及其制造方法。

背景技术

在系统级封装(SIP)中，存储器器件会受到来自逻辑器件的热量的影响。因此，提供用于将来自逻辑器件的热量消散到周围环境的传热路径是重要的。尽管金属材料具有许多传热优点，但由于其导电性，在封装内部使用金属材料存在限制。

在相关技术中，可以使用具有高导热率的粘附构件(例如，散热片)来散热。然而，根据这些方法，可能难以有效地将来自逻辑器件的热量消散到周围环境。此外，包括具有高导热率的金属材料的粘附构件可能由于其导电性而限于形成在器件的表面上。

发明内容

示例实施例提供了一种具有改进的散热性能的半导体封装。

示例实施例提供了一种制造该半导体封装的方法。

根据示例实施例，半导体封装包括：封装基板；第一半导体器件，布置在封装基板上；第一半导体器件上的至少一个第二半导体器件，从俯视图看部分地覆盖第一半导体器件；散热绝缘层，涂覆在第一半导体器件和至少一个第二半导体器件上；导电散热结构，布置在第一半导体器件的未被第二半导体器件覆盖的部分上的散热绝缘层上；以及封装基板上的模制层，覆盖第一半导体器件和至少一个第二半导体器件。散热绝缘层由电绝缘且导热材料形成，并且导电散热结构由导电和导热材料形成。

根据可以是与上述示例相同或不同的实施例的示例实施例，电子设备包括：基板；第一电子产品，布置在基板上；第一电子产品上的至少一个第二电子产品，从俯视图观看部分地覆盖第一电子产品；散热绝缘层，至少涂覆在基板、第一电子产品和第二电子产品的顶表面上；第一导电散热构件，布置在第一电子产品的未被第二电子产品覆盖的部分上的散热绝缘层上；以及基板上的模制构件，覆盖第一电子产品和第二电子产品。散热绝缘层由电绝缘且导热材料形成，并且第一导电散热构件由导电和导热材料形成。例如，电子设备可以是半导体封装，并且第一电子产品和至少一个第二电子产品均可以是半导体器件。

根据可以是与上述示例相同或不同的实施例的示例实施例，电子设备包括：基板；第一电子产品，布置在基板上；第一电子产品上的至少一个第二电子产品，从俯视图观看部分地覆盖第一电子产品，第二电子产品被配置为消耗比第一电子产品更少的电力；散热绝缘层，涂覆在基板、第一电子产品和至少一个第二电子产品上，散热绝缘层由电绝缘材料形成；第一导电散热构件，布置在第一电子产品的未被第二电子产品覆盖的部分上的散热绝缘层上，第一导电散热构件由导电材料形成；以及基板上的模制构件，覆盖第一电子产品和至少一个第二电子产品。

根据示例实施例，在制造半导体封装的方法中，第一半导体器件堆叠在封装基板上。至少一个第二半导体器件堆叠在第一半导体器件上，以从俯视图观看部分地覆盖第一半导体器件。散热绝缘层涂覆在第一半导体器件和第二半导体器件上。第一导电散热构件形成在第一半导体器件的未被第二半导体器件覆盖的部分上的散热绝缘层上。模制构件形成在封装基板上以覆盖第一半导体器件和第二半导体器件。

因此，来自消耗相对较高电力的第一半导体器件的热量可以通过具有高导热率的导电散热构件沿竖直方向快速消散。因此，可以改进系统级封装的散热性能。

附图说明

根据结合附图的以下详细描述，将更清楚地理解示例实施例。图1至图31表示本文所述的非限制性示例实施例。

图1是示出了根据示例实施例的半导体封装的截面图。

图2是示出了图1中的半导体封装的平面图。

图3至图7是示出了根据示例实施例的制造半导体封装的方法的截面图。

图8是示出了根据示例实施例的半导体封装的截面图。

图9至图11是示出了根据示例实施例的制造半导体封装的方法的截面图。

图12是示出了根据示例实施例的半导体封装的截面图。

图13是示出了根据示例实施例的半导体封装的截面图。

图14是示出了图13中的半导体封装的透视图。

图15至图20是示出了根据示例实施例的制造半导体封装的方法的截面图。

图21是示出了根据示例实施例的半导体封装的截面图。

图22至图24是示出了根据示例实施例的制造半导体封装的方法的截面图。

图25是示出了根据示例实施例的半导体封装的截面图。

图26和图27是示出了根据示例实施例的制造半导体封装的方法的截面图。

图28是示出了根据示例实施例的半导体封装的截面图。

图29是示出了根据示例实施例的半导体封装的截面图。

图30是示出了根据示例实施例的半导体封装的截面图。

图31是示出了根据示例实施例的半导体封装的截面图。

具体实施方式

在下文中，将参考附图详细说明示例实施例。

图1是示出了根据示例实施例的半导体封装的截面图。图2是示出了图1中的半导体封装的平面图。

参考图1和图2，半导体封装10可以包括封装基板100、第一半导体器件110、至少一个第二半导体器件120a、120b、散热绝缘层130、导电散热构件140、模制构件150。附加地，半导体封装10可以是诸如系统级封装(SIP)之类的电子设备。第一半导体器件110可以包括第一电子产品(例如，逻辑半导体器件)，并且第二半导体器件120a、120b可以包括第二电子产品(例如，存储器器件)。第一电子产品可以是消耗第一电力的第一热源，并且第二电子产品可以是消耗低于第一电力的第二电力的第二热源。因此，第一半导体器件110可以比第二半导体器件120a、120b消散更多的热量。

封装基板100可以是具有彼此相对的上表面和下表面的基板。例如，封装基板100可以是印刷电路板(PCB)。印刷电路板可以包括其中具有通孔和各种电路元件的多电路板。如本文所述，半导体封装指代安装在封装基板上的一个或多个半导体芯片，其中半导体芯片和封装基板被模制层或封装层覆盖或围绕。半导体封装不同于存储器模块，存储器模块通常包括分别安装在模块板的一侧或两侧上的多个存储器器件(例如，半导体封装)，其中存储器器件和模块板未被封装层覆盖。存储器模块通常具有与半导体封装不同的结构和不同的电路。

第一半导体器件110可以堆叠在封装基板100上。第一半导体器件110可以以例如倒装芯片接合方式安装在封装基板100上。第一半导体器件110可以由与半导体晶片分离的半导体芯片形成，或者由与晶片分离然后安装在彼此上的多个堆叠的半导体芯片形成，或者与一组堆叠的半导体晶片分离。在一个实施例中，第一半导体器件110可以经由导电凸块112电连接到封装基板100。

多个导电凸块112可以布置在封装基板100的上表面上的多个基板焊盘上，以将第一半导体器件110和封装基板100彼此电连接。可以在第一半导体器件110和封装基板100之间底部填充粘附构件114。粘附构件114可以包括填充在第一半导体器件110和封装基板100之间的环氧材料。更一般地，粘附构件114可以被描述为底部填充物或底部填充层。

备选地，第一半导体器件110可以通过接合线电连接到封装基板100。在这种情况下，第一半导体器件110可以经由粘附层堆叠在封装基板100上。在此描述为电连接的项经由导电或半导电组件可通信地连接，使得电信号可以从一个组件传递到另一个组件以供使用或进一步传输。因此，连接到电绝缘组件的导电组件不与该电绝缘组件电连接，该电绝缘组件阻止电信号进一步传输并且不使用电信号。

在示例实施例中，至少一个第二半导体器件120a、120b可以堆叠在第一半导体器件110上，以部分地覆盖第一半导体器件110(例如，从俯视图观看部分地重叠)。第二半导体器件120a和120b中的每一个可以与第一半导体器件110部分地重叠。第一半导体器件110的上表面的一部分可以不被第二半导体器件120a、120b之一或两者覆盖，因此可以相对于第二半导体器件120a、120b之一或两者暴露。

具体地，两个第二半导体器件120a、120b可以堆叠在第一半导体器件110上。第二半导体器件120a、120b可以布置在第一半导体器件110上以彼此间隔开。第二半导体器件120a、120b可以经由粘附层124堆叠在第一半导体器件110上。粘附层124可以包括例如相对于其他粘附材料具有优异导热率的聚合物材料。聚合物材料的示例可以是导热胶带、导热油脂、导热粘附剂等。粘附层124可以具有例如10瓦/米-开尔文(W/(m·K))或更高的导热率。第二半导体器件120a、120b可以通过接合线122a、122b电连接到封装基板100。

第二半导体器件120a、120b可以包括诸如DRAM、NAND闪存之类的存储器器件。第二半导体器件可以各自包括多个堆叠的半导体芯片。堆叠芯片的数量、大小、位置等是示例性地示出的，因此它们不限于上述示例。

在示例实施例中，散热绝缘层130可以涂覆在第一半导体器件110和第二半导体器件120a、120b上。散热绝缘层130可以共形地沉积在封装基板100、第一半导体器件110和第二半导体器件120a、120b的暴露的整个表面上。因此，封装基板100的上表面、第一半导体器件110的侧壁、以及第二半导体器件120a、120b的上表面和侧壁可以被散热绝缘层130覆盖。这样，散热绝缘层130可以至少共形地沉积在第一半导体器件110和第二半导体器件120a、120b的暴露的整个上表面上。

散热绝缘层130可以包括相对于典型的电绝缘材料具有优异导热率的电绝缘材料。散热绝缘层130可以包括例如氧化铝(Al₂O₃)、氮化硼(BN)、氮化铝(AlN)、陶瓷涂覆的金属球等。本文描述的导热材料包括易于传热的材料。具有与导热材料相反的传热性能的材料(其往往阻止传热)可以被描述为热绝缘的。作为示例，散热绝缘层130可以包括导热率为10瓦/米-开尔文(W/(m·K))或更大的材料，并且在一些实施例中，可以包括导热率为30瓦/米-开尔文(W/(m·K))或更高的材料。

在示例实施例中，导电散热构件140可以包括第一导电散热构件142，其设置在通过第二半导体器件120a、120b暴露的第一半导体器件110上的散热绝缘层130上。附加地，导电散热构件140还可以包括第二导电散热构件143，其设置在第二半导体器件120a、120b上的散热绝缘层130上。第一导电散热构件142和第二导电散热构件143均可以是实心结构，并且可以由沿第一半导体器件110和第二半导体器件120a和120b的长度在第一方向上延伸的单个整体结构连续形成。导电散热构件140可以被描述为导电散热层，或者被描述为包括第一部分和第二(或更多)部分的导电散热结构。

导电散热构件140可以包括具有优异导热率的导电和导热材料，例如金(Au)、银(Ag)、铜(Cu)等金属、石墨、石墨烯等。作为示例，导电散热构件140可以包括导热率高于50瓦/米-开尔文(W/(m·K))的材料，并且在一些实施例中，可以包括导热率高于100瓦/米-开尔文(W/(m·K))的材料。如图2的示例中所示，导电散热构件140可以连续延伸以具有大于第二半导体器件120a、120b中的每一个的长度。该长度可以至少大于在封装基板上形成的三个相邻焊盘102(例如，接合焊盘)所跨越的距离。在一些实施例中，导电散热构件140与第一半导体器件110、第二半导体器件120a、120b和封装基板100的任何电路电绝缘，并且不向第一半导体器件110、第二半导体器件120a、120b或者封装基板100传送电信号或者从第一半导体器件110、第二半导体器件120a、120b或者封装基板100接收电信号。

第一导电散热构件142可以具有沿竖直方向从散热绝缘层130的在第二半导体器件120a、120b之间的表面延伸的柱形状。第一导电散热构件142可以接触第二半导体器件120a、120b的侧壁上的散热绝缘层130、以及封装基板100的顶表面上的散热绝缘层130。备选地，第一导电散热构件142可以被布置为与第二半导体器件120a、120b的侧壁上的散热绝缘层130间隔开，使得其不接触第二半导体器件120a、120b的侧壁。将理解，当元件被称为“连接”或“耦接”到另一元件或在另一元件“之上”或在两个元件“之间”时，该元件可以直接连接或耦接到该另一元件或直接在该另一元件之上或之间，或者可以存在介于中间的元件。相反，当元件被称为“直接连接”或“直接耦接”到另一元件或“直接在另一元件上”或“直接在两个元件之间”时，不存在中间元件。用于描述元件之间的关系的其他词语应以类似的方式来解释(例如，“相邻”与“直接相邻”等)。除非上下文另有指示，否则如本文所使用的术语“接触”指代直接连接(即，触摸)。

第二导电散热构件143可以在第二半导体器件120a、120b上的散热绝缘层130上横向延伸。第二导电散热构件143可以与第一导电散热构件142接触或者可以与第一导电散热构件142一体地形成。备选地，第二导电散热构件143可以被布置为与第一导电散热构件142的侧壁间隔开。

如上所述，第二导电散热构件143可以与第一导电散热构件142一体地形成。第二导电散热构件143的顶表面相对于封装基板100的高度可以与第一导电散热构件142的顶表面相对于封装基板100的高度相同。

在示例实施例中，模制构件150(也被描述为模制层)可以形成在封装基板100上以覆盖第一半导体器件110和第二半导体器件120a、120b的至少一部分，从而保护第一半导体器件110和第二半导体器件120a、120b免受周围环境影响。模制构件150可以被形成为将第一导电散热构件142和第二导电散热构件143的上表面暴露于例如半导体封装10的外部。模制构件150的顶表面相对于封装基板100的顶表面的高度可以与第一导电散热构件142和第二导电散热构件143的顶表面相对于封装基板100的顶表面的高度相同。

如上所述，半导体封装10可以包括热连接到第一半导体器件110的第一导电散热构件142，以将来自第一半导体器件110的热量消散到周围环境。半导体封装10可以包括热连接到第二半导体器件120a、120b的第二导电散热构件143，以将来第二半导体器件120a、120b的热量消散到周围环境。

来自第一半导体器件110的热量可以通过散热绝缘层130和第一导电散热构件142消散。来自第二半导体器件120a、120b的热量可以通过散热绝缘层130和第二导电散热构件143消散。第一导电散热构件142和第二导电散热构件143可以用作传热路径，以用于将来自第一半导体器件110和第二半导体器件120a、120b的热量消散到周围环境。

因此，来自消耗相对较高电力的第一半导体器件110的热量可以通过具有高导热率的第一导电散热构件142沿竖直方向快速消散。因此，可以改进系统级封装的散热性能。

在下文中，将说明制造图1和图2中的半导体封装的示例方法。

图3至图7是示出了根据示例实施例的制造半导体封装的方法的截面图。

参考图3和图4，第一半导体器件110可以堆叠在封装基板100上，并且至少一个第二半导体器件120a、120b可以堆叠在第一半导体器件110上，以部分地覆盖第一半导体器件110。

首先，第一半导体器件110可以堆叠在封装基板100的上表面上。例如，封装基板110可以包括印刷电路板(PCB)、有机基板、陶瓷基板、模块板等。

第一半导体器件110可以堆叠在封装基板100上。在一些实施例中，第一半导体器件110可以以倒装芯片接合方式安装在封装基板100上。例如，第一半导体器件110可以经由导电凸块112电连接到封装基板100。多个导电凸块112可以布置在封装基板100的上表面上的多个基板焊盘上，以将第一半导体器件110和封装基板100彼此电连接。

在将第一半导体器件110粘附在封装基板100上之后，可以在第一半导体器件110和封装基板100之间底部填充粘附构件114。粘附构件114可以包括例如填充在第一半导体器件110和封装基板100之间的环氧材料。

两个第二半导体器件120a和120b可以堆叠在第一半导体器件110上以部分地覆盖第一半导体器件110。第二半导体器件120a、120b可以与第一半导体器件110部分地重叠。第一半导体器件110的上表面的一部分可以通过第二半导体器件120a、120b暴露。

第二半导体器件120a、120b可以布置在第一半导体器件110上以彼此间隔开，因此可以在它们之间形成间隙或空间。第二半导体器件120a、120b可以经由粘附层124堆叠在第一半导体器件110上。粘附层124可以包括具有优异导热率的聚合物材料。聚合物材料的示例可以是导热胶带、导热油脂、导热粘附剂等。

可以执行导线接合工艺以将第二半导体器件120a、120b的芯片焊盘电连接到封装基板100的基板焊盘。第二半导体器件120a、120b的芯片焊盘可以通过接合线122a、122b电连接到封装基板100的基板焊盘。

参考图5和图6，散热绝缘层130可以涂覆在第一半导体器件110和第二半导体器件120a、120b上，并且第一导电散热构件142可以形成在通过第二半导体器件120a、120b暴露的第一半导体器件110上的散热绝缘层130上。第二导电散热构件143可以形成在第二半导体器件120a、120b上的散热绝缘层130上。

在示例实施例中，散热绝缘层130可以例如通过喷涂涂层工艺共形地涂覆在封装基板100、第一半导体器件110和第二半导体器件120a、120b的整个暴露表面(例如，侧表面和上表面)上。可以例如使用喷嘴在封装基板100、第一半导体器件110和第二半导体器件120a、120b的整个暴露表面上喷射电绝缘材料，以形成具有均匀厚度的散热绝缘层130。

相对于典型的电绝缘材料，电绝缘材料可以具有优异的导热率。散热绝缘层130可以包括例如氧化铝(Al₂O₃)、氮化硼(BN)、氮化铝(AlN)、陶瓷涂覆的金属球等。

然后，可以通过施与工艺、丝网印刷工艺等形成第一导电散热构件142。例如，可以在通过第二半导体器件120a、120b暴露的第一半导体器件110上的散热绝缘层130上施与金属浆料，以形成第一导电散热构件142。在施与工艺中，可以在第二半导体器件120a、120b上的散热绝缘层130上施与金属浆料，以形成第二导电散热构件143。

可以使用施与器重复施与金属浆料，以将具有期望形状的第一导电散热构件142和第二导电散热构件143形成在期望位置处。金属浆料可以包括例如具有优异导热率的导电材料，例如金(Au)、银(Ag)、铜(Cu)等金属。

第一导电散热构件142可以被形成为具有沿竖直方向从散热绝缘层130的在第二半导体器件120a、120b之间的表面延伸的柱形状。第一导电散热构件142可以接触第二半导体器件120a、120b的侧壁上的散热绝缘层130。备选地，第一导电散热构件142可以被布置为与第二半导体器件120a、120b的侧壁上的散热绝缘层130间隔开。

第二导电散热构件143可以与第一导电散热构件142一体地形成。第二导电散热构件143的顶表面相对于封装基板100的顶表面的高度可以与第一导电散热构件142的顶表面相对于封装基板100的顶表面的高度相同。

参考图7，模制构件150可以形成在封装基板100上，以覆盖第一半导体器件110和第二半导体器件120a、120b的至少一部分。模制构件150可以是被形成为将第一导电散热构件142和第二导电散热构件143的上表面暴露于例如半导体封装的外部的封装结构。可以在封装基板100的上表面上涂覆诸如环氧树脂模制化合物(EMC)之类的绝缘材料，并且可以研磨涂覆的绝缘材料以暴露第一导电散热构件142和第二导电散热构件143的上表面，并且使它们具有与模制构件150的顶表面共面的顶表面。因此，模制构件150的顶表面相对于封装基板100的顶表面的高度可以与第一导电散热构件142和第二导电散热构件143的顶表面相对于封装基板100的顶表面的高度相同。

然后，外部连接端子104可以形成在封装基板100的下表面上的外部连接焊盘上，以完成半导体封装10。

图8是示出了根据示例实施例的半导体封装的截面图。除了导电散热构件之外，该半导体封装可以与参考图1描述的半导体封装实质相同或相似。因此，相同的附图标记将用于指代相同或相似的元件，并且将省略关于上述元件的任何进一步的重复说明。

参考图8，半导体封装11的导电散热构件140可以包括：第一导电散热构件142，其布置在通过第二半导体器件120a、120b暴露的第一半导体器件110上的散热绝缘层130上；以及第二导电散热构件143，其布置在第二半导体器件120a、120b上的散热绝缘层130上。

在示例实施例中，模制构件150可以具有形成在其中的通孔151，以暴露散热绝缘层130的在第一半导体器件110和第二半导体器件120a、120b上的上表面。导电散热构件140可以填充在通孔151内。

通孔151的宽度可以朝向通孔151的下部逐渐减小，特别是对于第二半导体器件120a和120b上方的部分。因此，通孔151的宽度可以朝向通孔151的上部逐渐增加。这与图7的实施例不同，在图7中，模制构件150中的通孔在第二半导体器件120a和120b上方的高度处的宽度从底部到顶部是均匀的。

在下文中，将说明制造图8中的半导体封装的方法。

图9至图11是示出了根据示例实施例的制造半导体封装的方法的截面图。

参考图9，首先，可以执行与参考图3至图5描述的工艺相同的工艺，使得散热绝缘层130涂覆在封装基板100上的第一半导体器件110和第二半导体器件120a、120b上，并且模制构件150形成在封装基板100的上表面上以覆盖第一半导体器件110和第二半导体器件120a、120b。

参考图10和图11，导电散热构件140可以形成在模制构件150中，以沿竖直方向从第一半导体器件110和第二半导体器件120a、120b上的散热绝缘层130延伸。

首先，模制构件150可以被形成为覆盖散热绝缘层130的整个表面，然后可以部分地去除模制构件150以形成通孔151，通孔151暴露散热绝缘层130的上表面的一部分。例如，可以通过蚀刻工艺、激光钻孔工艺等形成通孔151。

然后，可以用导电材料填充模制构件150的通孔151，以形成与散热绝缘层130接触的导电散热构件140。导电材料可以是包括金属材料(例如，金(Au)、银(Ag)、铜(Cu)等)的金属浆料。导电散热构件140可以被形成为使得导电散热构件140的上表面从模制构件150暴露。

导电散热构件140可以包括：第一导电散热构件142，其设置在通过第二半导体器件120a、120b暴露的第一半导体器件110上的散热绝缘层130上；以及第二导电散热构件143，其设置在第二半导体器件120a、120b上的散热绝缘层130上。

图12是示出了根据示例实施例的半导体封装的截面图。除了导电散热构件和散热绝缘层之外，该半导体封装可以与参考图1描述的半导体封装实质相同或相似。因此，相同的附图标记将用于指代相同或相似的元件，并且将省略关于上述元件的任何进一步的重复说明。

参考图12，半导体封装12的导电散热构件140可以包括：第一导电散热构件142，其设置在通过第二半导体器件120a、120b暴露的第一半导体器件110上的散热绝缘层130上；以及第二导电散热构件143，其设置在第二半导体器件120a、120b上的散热绝缘层130上。

在示例实施例中，散热绝缘层130可以覆盖第二半导体器件120a、120b上的接合线122a、122b。第二导电散热构件143可以横向延伸以覆盖第二半导体器件120a、120b的整个上表面。第二导电散热构件143可以延伸到接合线在第二半导体器件120a、120b上延伸的区域。散热绝缘层130可以插入在接合线122a、122b和第二导电散热构件143之间。

当使用喷嘴将绝缘材料喷射到封装基板100的整个暴露表面上以形成散热绝缘层130时，绝缘材料可以覆盖在第二半导体器件120a、120b上的接合线122a、122b的表面。尽管未结合图1示出，但是该相同涂层可以包括在图1的实施例中，以覆盖接合线122a和122b的表面。因此，接合线122a、122b可以涂覆有散热绝缘层130。

因此，在图12的实施例中，由于接合线122a、122b通过散热绝缘层130电绝缘，因此第二导电散热构件143可以在相对较大的区域上形成到期望的位置。因此，可以改进系统级封装的散热性能。

图13是示出了根据示例实施例的半导体封装的截面图。图14是示出了图13中的半导体封装的透视图。除了第二半导体器件和导电散热构件之外，该半导体封装可以与参考图1描述的半导体封装实质相同或相似。因此，相同的附图标记将用于指代相同或相似的元件，并且可以省略关于上述元件的任何进一步的重复说明。

参考图13和图14，半导体封装13的第二半导体器件120a’、120b’可以各自包括多个堆叠的半导体芯片。第二半导体器件中的每一个可以包括例如高带宽存储器(HBM)器件。

在示例实施例中，两个第二半导体器件120a’、120b’可以布置在第一半导体器件110上以彼此间隔开。第二半导体器件120a’、120b’可以各自包括顺序堆叠在彼此上的缓冲器管芯121a、以及第一存储器管芯至第三存储器管芯121b、121c、121d。缓冲器管芯121a和第一存储器管芯至第三存储器管芯121b、121c、121d可以通过基板通孔(TSV)125彼此电连接，TSV可以是硅通孔。缓冲器管芯121a和第一存储器管芯至第三存储器管芯121b、121c、121d可以通过TSV 125彼此传输数据信号和控制信号。缓冲器管芯121a可以通过多个导电凸块123电连接到第一半导体器件110。作为包括四个堆叠管芯(芯片)在内的HBM器件的第二半导体器件是示例性地示出的，然而其可以不限于此。

散热绝缘层130可以共形地涂覆在封装基板100、第一半导体器件110和第二半导体器件120a’、120b’的整个暴露表面上。因此，散热绝缘层130可以涂覆在封装基板100的上表面、第一半导体器件110的侧壁、以及第二半导体器件120a’、120b’的上表面和侧壁上。

在示例实施例中，导电散热构件140’可以包括第一导电散热构件142’，其设置在通过第二半导体器件120a’、120b’暴露的第一半导体器件110上的散热绝缘层130上。第一导电散热构件142’可以包括：第一半导体器件110上的散热绝缘层130上的导电板142a(例如，由导电和导热材料形成)，横向延伸并围绕第二半导体器件120a’、120b’；以及至少一个导电柱142b(例如，由导电和导热材料形成)，沿竖直方向从导电板142a延伸。导电板142a在第一水平方向上的宽度可以大于在第二竖直方向上的高度，并且每个导电柱在第二竖直方向上的高度可以大于至少在第一水平方向上的宽度。导电板142a可以在水平方向上连续延伸，以具有比第二半导体器件120a’、120b’中的每一个的长度更大的长度。每个导电柱142b在水平方向上连续延伸的长度可以至少大于由在第二半导体器件120a’或120b’中形成的两个相邻焊盘TSV跨越的距离。

导电板142a可以与第二半导体器件120a’、120b’的侧壁上的散热绝缘层130间隔开(例如，其间具有模制构件150的一部分)。备选地，导电板142a可以与第二半导体器件120a’、120b’的侧壁上的散热绝缘层130接触，而其间没有模制构件150的一部分。

导电柱142b相对于封装基板100的顶表面延伸到的高度可以与第二半导体器件120a’、120b’相对于封装基板100的顶表面的高度相同，从而导电柱142b的顶表面可以与第二半导体器件120a’、120b’的顶表面共面。当每个导电柱142b沿竖直方向延伸时，每个导电柱142b可以在第一水平方向上具有均匀的宽度。每个导电柱142b可以与第二半导体器件120a’、120b’的侧壁上的散热绝缘层130间隔开。备选地，导电柱142b中的一个或多个可以接触第二半导体器件120a’、120b’的侧壁上的散热绝缘层130。

一个导电柱142b可以布置在第二半导体器件120a’、120b’之间。两个导电柱142b可以被布置为从第二半导体器件120a’、120b’向外(例如，在由第二半导体器件120a’、120b’覆盖的区域之外)。然而，导电柱的数量、形状等不限于此。

模制构件150可以形成在封装基板100的上表面上，以覆盖第一半导体器件110和第二半导体器件120a’、120b’的至少一部分。模制构件150可以被形成为暴露导电柱142b的上表面。模制构件150可以填充第二半导体器件120a’、120b’与第一导电散热构件140之间的空间。

在下文中，将说明制造图13中的半导体封装的方法。

图15至图20是示出了根据示例实施例的制造半导体封装的方法的截面图。

参考图15和图16，首先，可以执行与参考图3和图4描述的工艺相同或相似的工艺，使得第一半导体器件110和第二半导体器件120a’、120b’形成在封装基板100上。

在示例实施例中，两个第二半导体器件120a’、120b’可以布置在第一半导体器件110上以彼此间隔开。

第二半导体器件120a’、120b’可以各自包括顺序堆叠在彼此上的缓冲器管芯121a、以及第一存储器管芯至第三存储器管芯121b、121c、121d。缓冲器管芯121a和第一存储器管芯至第三存储器管芯121b、121c、121d可以通过TSV 125彼此电连接。缓冲器管芯121a和第一存储器管芯至第三存储器管芯121b、121c、121d可以通过TSV 125彼此传输数据信号和控制信号。缓冲器管芯121a可以通过多个导电凸块123电连接到第一半导体器件110。

参考图17至图19，可以执行与参考图5和图6描述的工艺相同或者相似的工艺，使得散热绝缘层130涂覆在第一半导体器件110和第二半导体器件120a’、120b’上，并且第一导电散热构件142’形成在通过第二半导体器件120a’、120b’暴露的第一半导体器件110上的散热绝缘层130上。

在示例实施例中，如图18中所示，可以将金属浆料施与在通过第二半导体器件120a’、120b’暴露的第一半导体器件110上的散热绝缘层130上，以形成导电板142a。导电板142a可以形成在第一半导体器件110上的散热绝缘层130上，以横向延伸并围绕第二半导体器件120a’、120b’。

导电板142a可以与第二半导体器件120a’、120b’的侧壁上的散热绝缘层130间隔开。备选地，如图18所示，导电板142a可以接触第二半导体器件120a’、120b’的侧壁上的散热绝缘层130。

然后，如图19所示，可以在导电板142a上施与金属浆料以形成导电柱142b。

导电柱142b相对于封装基板100延伸到的高度可以与第二半导体器件120a’、120b’相对于封装基板100的高度相同。当导电柱142b沿竖直方向延伸时，导电柱142b可以在第一水平方向上具有均匀的宽度。导电柱142b可以与第二半导体器件120a’、120b’的侧壁上的散热绝缘层130间隔开。备选地，导电柱142b可以接触第二半导体器件120a’、120b’的侧壁上的散热绝缘层130。

参考图20，模制构件150可以形成在封装基板100的上表面上，以覆盖第一半导体器件110和第二半导体器件120a’、120b’的至少一部分。模制构件150可以被形成为将导电柱142b的上表面例如暴露于半导体封装的外部。模制构件150可以填充第二半导体器件120a’、120b’与第一导电散热构件140’之间的空间。

然后，外部连接端子104可以形成在封装基板100的下表面上的外部连接焊盘上，以完成半导体封装13。

图21是示出了根据示例实施例的半导体封装的截面图。除了导电柱之外，该半导体封装可以与参考图1描述的半导体封装实质相同或相似。因此，相同的附图标记将用于指代相同或相似的元件，并且将省略关于上述元件的任何进一步的重复说明。

参考图21，半导体封装14的第一导电散热构件142’可以包括：在通过第二半导体器件120a’、120b’暴露的第一半导体器件110上的散热绝缘层130上的导电板142a，横向延伸并围绕第二半导体器件120a’、120b’；以及至少一个导电柱142b，沿竖直方向从导电板142a延伸。

在示例实施例中，模制构件150可以具有形成在其中的通孔151，以暴露导电板142a的上表面。导电柱142b可以填充在通孔151内。

通孔151的宽度可以朝向通孔151的下部逐渐减小。因此，导电柱142b的宽度可以朝向通孔151的上部逐渐增加。

在下文中，将说明制造图21中的半导体封装的方法。

图22至图24是示出了根据示例实施例的制造半导体封装的方法的截面图。

参考图22，首先，可以执行与参考图15至图20描述的工艺相同或者相似的工艺，使得散热绝缘层130涂覆在封装基板100上的第一半导体器件110和第二半导体器件120a’、120b’上，并且导电板142a形成在通过第二半导体器件120a’、120b’暴露的第一半导体器件上的散热绝缘层130上。然后，模制构件150可以形成在封装基板100的上表面上，以覆盖第一半导体器件110、第二半导体器件120a’、120b’和导电板142a的至少一部分。模制构件150可以被形成为暴露第二半导体器件120a’、120b’上的散热绝缘层130的上表面。

参考图23和图24，导电柱142b可以形成在模制构件150中，以沿竖直方向从导电板142a延伸。

首先，可以部分地去除模制构件150以形成通孔151，通孔151暴露导电柱142b的上表面的一部分。例如，可以通过激光钻孔工艺形成通孔151。

然后，可以用导电材料填充模制构件150的通孔151，以形成与导电板142a接触的导电柱142b。导电材料可以是包括金属材料(例如，金(Au)、银(Ag)、铜(Cu)等)的金属浆料。导电柱142b可以被形成为使得导电柱142b的上表面从模制构件150暴露。导电柱142b的上表面可以与模制构件150的顶表面共面。

图25是示出了根据示例实施例的半导体封装的截面图。除了第一导电散热构件之外，该半导体封装可以与参考图13描述的半导体封装实质相同或相似。因此，相同的附图标记将用于指代相同或相似的元件，并且将省略关于上述元件的任何进一步的重复说明。

参考图25，半导体封装15可以包括第一导电散热构件142”，其在通过第二半导体器件120a’、120b’暴露的第一半导体器件110上的散热绝缘层130上。第一导电散热构件130可以被布置为围绕第二半导体器件120a’、120b’。第一导电散热构件142”可以接触第二半导体器件120a’、120b’的侧壁上的散热绝缘层130。

在示例实施例中，通过第一半导体器件110暴露的封装基板100的上表面可以涂覆有散热绝缘层130。第一导电散热构件142”可以布置在通过第一半导体器件110暴露的封装基板100上的散热绝缘层130上。第一导电散热构件142”可以部分地覆盖封装基板100的整个暴露表面。例如，封装基板100的外围表面可以不被第一导电散热构件142”覆盖。

在下文中，将说明制造图25中的半导体封装的方法。

图26和图27是示出了根据示例实施例的制造半导体封装的方法的截面图。

参考图26，首先，可以执行与参考图15至图17所述的工艺相同或相似的工艺，使得散热绝缘层130涂覆在封装基板100上的第一半导体器件110和第二半导体器件120a’、120b’上。然后，第一导电散热构件142”可以形成在通过第二半导体器件120a’、120b’暴露的第一半导体器件110上的散热绝缘层130上。

第一导电散热构件142”可以布置在通过第一半导体器件110暴露的封装基板100上的散热绝缘层130上。第一导电散热构件142”可以被形成为部分地覆盖封装基板100的整个暴露表面。例如，封装基板100的外围表面可以不被第一导电散热构件142”覆盖。

参考图27，模制构件150可以形成在封装基板100的上表面上，以覆盖第一半导体器件110和第二半导体器件120a’、120b’的至少一部分。模制构件150可以形成在通过第一导电散热构件142”暴露的封装基板100上的散热绝缘层130上。

图28是示出了根据示例实施例的半导体封装的截面图。除了附加的第三导电散热构件之外，该半导体封装可以与参考图13描述的半导体封装实质相同或相似。因此，相同的附图标记将用于指代相同或相似的元件，并且将省略关于上述元件的任何进一步的重复说明。

参考图28，半导体封装16还可以包括布置在封装基板100上的散热绝缘层130上的第三散热构件144。

在示例实施例中，通过第一半导体器件110暴露的封装基板100的上表面可以涂覆有散热绝缘层130。第三导电散热构件144可以布置在通过第一半导体器件110暴露的封装基板100上的散热绝缘层130上。

可以在形成第一导电散热构件142’的导电柱142b时一起形成第三导电散热构件144。例如，可以在通过第一半导体器件110暴露的封装基板100上的散热绝缘层130上施与金属浆料，以形成第三导电散热构件144。第三导电散热构件144相对于封装基板100延伸到的高度可以与第二半导体器件120a’、120b’和导电柱142b相对于封装基板100延伸到的高度相同。

模制构件150可以被形成为暴露导电柱142b和第三导电散热构件144的上表面。模制构件150可以填充第二半导体器件120a’、120b’、第一导电散热构件142’和第三导电散热构件144之间的空间。

图29是示出了根据示例实施例的半导体封装的截面图。除了第一导电散热构件和第三导电散热构件之外，该半导体封装可以与参考图13描述的半导体封装实质相同或相似。因此，相同的附图标记将用于指代相同或相似的元件，并且将省略关于上述元件的任何进一步的重复说明。

参考图29，半导体封装17可以包括：第一导电散热构件142”’，其布置在通过第二半导体器件120a’、120b’暴露的第一半导体器件110上的散热绝缘层130上；以及第三导电散热构件144，其布置在封装基板100上的散热绝缘层130上。

第一导电散热构件142”’可以包括：第一半导体器件110以及通过第一半导体器件110暴露的封装基板100上的散热绝缘层130上的导电板142c，横向延伸；以及导电柱142b，沿竖直方向从通过第二半导体器件120a’、120b’暴露的第一半导体器件110上的导电板142c延伸。

第三导电散热构件144可以沿竖直方向从通过第一半导体器件110暴露的封装基板100上的导电板142c延伸。

可以在形成第一导电散热构件142”’的导电柱142b时一起形成第三导电散热构件144。例如，可以在通过第一半导体器件110暴露的封装基板100上的散热绝缘层130上施与金属浆料，以形成第三导电散热构件144。第三导电散热构件144相对于封装基板100延伸到的高度可以与第二半导体器件120a’、120b’和导电柱142b相对于封装基板100延伸到的高度相同。

模制构件150可以被形成为暴露导电柱142b和第三导电散热构件144的上表面。模制构件150可以填充第二半导体器件120a’、120b’、第一导电散热构件142”’和第三导电散热构件144之间的空间。

图30是示出了根据示例实施例的半导体封装的截面图。除了连接到第一导电散热构件的附加地线之外，该半导体封装可以与参考图25描述的半导体封装实质相同或相似。因此，相同的附图标记将用于指代相同或相似的元件，并且将省略关于上述元件的任何进一步的重复说明。

参考图30，半导体封装18的封装基板100可以包括电连接到第一导电散热构件142”的地线116。

在示例实施例中，第一导电散热构件142”可以布置在通过第一半导体器件110暴露的封装基板100上的散热绝缘层130上。地线116可以电连接到封装基板100上的第一导电散热构件142”，使得第一导电散热构件142”接地。

图31是示出了根据示例实施例的半导体封装的截面图。除了附加散热器之外，该半导体封装可以与参考图25描述的半导体封装实质相同或相似。因此，相同的附图标记将用于指代相同或相似的元件，并且将省略关于上述元件的任何进一步的重复说明。

参考图31，半导体封装19还可以包括覆盖第一导电散热构件142”的散热器160。散热器160可以包括导电粘附层162和散热板164。

散热器160可以热连接到通过模制构件150暴露的第一导电散热构件142”。散热器160可以具有与封装基板100相对应的平面区域。

包括根据示例实施例的半导体封装在内的电子设备可以包括逻辑器件(例如，中央处理单元(CPU)、主处理单元(MPU)或应用处理器(AP)等)、以及易失性存储器器件(例如，DRAM器件、HBM器件)或非易失性存储器器件(例如，闪存器件、PRAM器件、MRAM器件、ReRAM器件等)。电子设备可以通过个人计算机PC或便携式电子设备(例如，笔记本电脑、蜂窝电话、个人数字助理(PDA)和相机)具体实现。

前述内容是对示例实施例的说明，而不应被解释为对其的限制。尽管已经描述了一些示例实施例，然而本领域技术人员将容易理解，在不实质上脱离本发明的新颖教义和优点的前提下，可以在示例实施例中进行多种修改。因此，所有这种修改旨在被包括在如在权利要求中限定的示例实施例的范围内。

Claims (25)

1.一种半导体封装，包括：

封装基板；

第一半导体器件，布置在所述封装基板上；

所述第一半导体器件上的至少一个第二半导体器件，从俯视图观看部分地覆盖所述第一半导体器件；

散热绝缘层，涂覆在所述第一半导体器件和所述至少一个第二半导体器件上，所述散热绝缘层由电绝缘且导热材料形成；

导电散热结构，布置在所述第一半导体器件的未被所述至少一个第二半导体器件覆盖的部分上的所述散热绝缘层上，所述导电散热结构由导电且导热材料形成；以及

所述封装基板上的模制层，覆盖所述第一半导体器件和所述至少一个第二半导体器件。

2.根据权利要求1所述的半导体封装，其中，

所述导电散热结构包括：第一部分，与所述第一半导体器件的所述部分竖直重叠；以及第二部分，与所述至少一个第二半导体器件上的所述散热绝缘层竖直重叠且布置在所述至少一个第二半导体器件上的所述散热绝缘层上。

3.根据权利要求2所述的半导体封装，其中，所述导电散热结构的所述第一部分与所述导电散热结构的所述第二部分一体形成。

4.根据权利要求2所述的半导体封装，其中，所述导电散热结构的所述第二部分延伸到的高度与所述导电散热结构的所述第一部分延伸到的高度相同。

5.根据权利要求1所述的半导体封装，其中，所述导电散热结构的上表面通过所述模制层暴露。

6.根据权利要求1所述的半导体封装，其中，所述至少一个第二半导体器件中的每个第二半导体器件通过接合线电连接到所述封装基板。

7.根据权利要求6所述的半导体封装，其中，所述散热绝缘层覆盖所述接合线。

8.根据权利要求7所述的半导体封装，还包括：

第二导电散热结构，布置在所述至少一个第二半导体器件中的每个第二半导体器件上的所述散热绝缘层上，并且覆盖所述接合线。

9.根据权利要求1所述的半导体封装，其中，所述导电散热结构包括：

所述散热绝缘层上的导电板，横向延伸并围绕所述至少一个第二半导体器件中的每个第二半导体器件；以及

至少一个第一导电柱，沿竖直方向从所述导电板延伸。

10.根据权利要求9所述的半导体封装，其中，所述第一导电柱的宽度朝向所述第一导电柱的上部逐渐增加。

11.根据权利要求9所述的半导体封装，其中，所述第一导电柱沿所述竖直方向具有均匀的宽度。

12.根据权利要求9所述的半导体封装，其中，所述封装基板的上表面涂覆有所述散热绝缘层。

13.根据权利要求9所述的半导体封装，其中，所述封装基板的上表面涂覆有所述散热绝缘层，并且所述导电板布置在所述封装基板上的所述散热绝缘层上，以及

其中，所述导电散热结构还包括至少一个第二导电柱，所述至少一个第二导电柱沿竖直方向从所述封装基板上的所述导电板延伸。

14.根据权利要求13所述的半导体封装，其中，所述封装基板包括地线，所述地线电连接到所述导电散热结构。

15.根据权利要求1所述的半导体封装，还包括：

散热器，覆盖所述导电散热结构。

16.根据权利要求1所述的半导体封装，其中，所述散热绝缘层共形地形成在所述第一半导体器件和所述至少一个第二半导体器件的顶表面、以及所述至少一个第二半导体器件的侧表面上。

17.根据权利要求1所述的半导体封装，其中，所述散热绝缘层由氧化物、氮化物或陶瓷形成，并且所述导电散热结构由金属形成。

18.根据权利要求1所述的半导体封装，其中，所述导电散热结构沿第一水平方向跨越的长度大于形成在所述封装基板上的三个相邻焊盘跨越的距离。

19.根据权利要求1所述的半导体封装，其中，所述导电散热结构与所述第一半导体器件、所述至少一个第二半导体器件和所述封装基板的任何电路电绝缘，并且不向所述第一半导体器件、所述至少一个第二半导体器件或者所述封装基板传送电信号或者不从所述第一半导体器件、所述至少一个第二半导体器件或者所述封装基板接收电信号。

20.根据权利要求1所述的半导体封装，其中，所述第一半导体器件是逻辑芯片，并且每个第二半导体器件是包括一个或多个存储器芯片的存储器器件。

21.一种电子设备，包括：

基板；

第一电子产品，布置在所述基板上；

所述第一电子产品上的至少一个第二电子产品，从俯视图观看部分地覆盖所述第一电子产品；

散热绝缘层，至少涂覆在所述基板、所述第一电子产品和所述第二电子产品的顶表面上，所述散热绝缘层由电绝缘且导热材料形成；

第一导电散热构件，布置在所述第一电子产品的未被所述第二电子产品覆盖的部分上的所述散热绝缘层上，所述第一导电散热构件由导电且导热材料形成；以及

所述基板上的模制构件，覆盖所述第一电子产品和所述第二电子产品。

22.根据权利要求21所述的电子设备，其中，所述第一电子产品消耗第一电力，并且所述第二电子产品消耗小于所述第一电力的第二电力。

23.根据权利要求21所述的电子设备，还包括：

第二导电散热构件，布置在所述第二电子产品上的所述散热绝缘层上。

24.根据权利要求21所述的电子设备，其中，所述第一导电散热构件的上表面通过所述模制构件暴露。

25.根据权利要求21所述的电子设备，其中，所述第二电子产品通过接合线电连接到所述基板。

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