与半导体部件一起使用的散热器的制作方法

1.本技术大体上涉及半导体技术，更具体地，涉及一种与半导体部件一起使用的散热器、包括该散热器的半导体器件、以及用于制造该半导体器件的方法。


背景技术：

2.半导体器件常见于现代电子产品中，其可以执行广泛的功能，如信号处理、高速计算、发射和接收电磁信号、控制电子设备、以及创建用于电视显示器的可视图像。集成电路可以在半导体管芯内制造。半导体管芯也可以被称为芯片，并且该管芯可以是所谓的“倒装芯片”。倒装芯片具有包括导电突起的表面，所述导电突起可以被称为“凸块”。
3.在运行过程中，管芯中的集成电路会产生热量，这些热量需要通过散热器从管芯传递到周围环境当中。传统的散热器通常经由其足部附接到基底上，并且因此需要在基底上留有安装空间。然而，根据最近的需求，需要在基底上围绕管芯安装许多附加部件，诸如在fcbga-sip封装中使用的大管芯和小部件布置。在此情况下，基底上可能不再具有足够的空间用于安装散热器。此外，由于集成在单个半导体封装内的电子部件的密度增加，传统的散热器可能无法满足更高的散热需求。
4.因此，需要一种与半导体部件一起使用的改进的散热器。


技术实现要素：

5.本技术的目的是提供一种与半导体部件一起使用的散热器、包括该散热器的半导体器件、以及用于制造该半导体器件的方法。
6.根据本技术的一个方面，提供了一种与半导体部件一起使用的散热器。该散热器包括：主体，所述主体具有与所述半导体部件热接触的底面和与所述底面相对的顶面；多个孔，所述多个孔设置在所述主体的非周边区域，其中每个孔在所述顶面和所述底面之间穿过所述主体；以及多个延伸部，每个所述延伸部设置在所述多个孔中的一个孔内，并且从所述顶面延伸且向下延伸至所述底面下方，其中所述多个延伸部被配置为当所述散热器与所述半导体部件安装在一起时保持所述半导体部件。
7.在一个实施例中，所述多个孔和所述多个延伸部以二维阵列的形式布置在所述主体上。
8.在一个实施例中，所述多个延伸部与所述主体一体地形成。
9.在一个实施例中，所述多个延伸部远离所述顶面弯曲以将所述半导体部件保持在其间。
10.在一个实施例中，所述多个孔通过切割所述主体而形成。
11.在一个实施例中，所述多个孔和所述多个延伸部通过在所述主体中切割非闭合的狭缝而形成，每个所述非闭合的狭缝将所述延伸部与相应的孔分离。
12.根据本技术的另一个方面，提供了一种半导体器件，所述半导体器件包括：半导体部件；散热器，其中所述散热器包括：主体，所述主体具有与所述半导体部件热接触的底面
和与所述底面相对的顶面；多个孔，所述多个孔设置在所述主体的非周边区域，其中每个孔在所述顶面和所述底面之间穿过所述主体；以及多个延伸部，每个所述延伸部设置在所述多个孔中的一个孔内，并且从所述顶面延伸且向下延伸至所述底面下方，其中所述多个延伸部配置为保持所述半导体部件。
13.在本技术的又一个方面，提供了一种用于制造半导体器件的方法，所述方法包括：提供半导体部件；提供散热器，该散热器具有主体、多个孔及多个延伸部，其中所述主体具有底面及与所述底面相对的顶面，且所述多个孔设置于所述主体的非周边区域；将所述散热器的底面附接至所述半导体部件；以及远离主体的顶面弯曲多个延伸部，并且向下弯曲到所述主体的所述底面下方以将每个延伸部与所述半导体部件的相应的侧面接合。
14.应当理解，前面的一般描述和下面的详细描述都只是示例性和说明性的，而不是对本发明的限制。此外，并入并构成本说明书一部分的附图展示了本发明的实施例并且与说明书一起用于解释本发明的原理。
附图说明
15.本文引用的附图构成说明书的一部分。附图中所示的特征仅图示了本技术的一些实施例，而不是本技术的所有实施例，除非详细描述另有明确说明，并且说明书的读者不应做出相反的推断。
16.图1示出了与半导体部件一起使用的散热器的透视图。
17.图2示出了包括如图1所示的散热器100的半导体器件的透视图。
18.图3示出了根据本技术的实施例的用于制造半导体器件的方法的流程图。
19.图4a和4b示出了根据本技术的实施例的散热器400a和400b的俯视图；
20.附图部分将使用相同的附图标记来表示相同或相似的部分。
具体实施方式
21.本技术示例性实施例的以下详细描述参考了形成说明书的一部分的附图部分。附图部分示出了可以实施本技术的具体示例性实施例。包括附图在内的详细描述足够详细地描述了这些实施例，以使本领域技术人员能够实施本技术。本领域技术人员可以进一步利用本技术的其他实施例，并在不脱离本技术的精神或范围的情况下进行逻辑、机械等变化。因此，以下详细描述的读者不应以限制性的方式解释该描述，并且仅有所附权利要求限定本技术的实施例的范围。
22.在本技术中，除非另有明确说明，否则单数的使用包括了复数。在本技术中，除非另有说明，否则使用“或”是指“和/或”。此外，使用术语“包括”以及诸如“包含”和“含有”的其他形式并非限制性的。此外，除非另有明确说明，诸如“元件”或“部件”之类的术语覆盖了包括一个单元的元件和部件，以及包括多于一个子单元的元件和部件。此外，本文使用的章节标题仅用于组织目的，不应解释为限制所描述的主题。
23.如本文所用，空间上相对的术语，例如“下方”、“下面”、“上方”、“上面”、“上”、“上侧”、“下侧”、“左侧”、“右侧”、“竖直”、“水平”、“侧面”等等，可以在本文中使用，以便于描述如附图中所示的一个元件或特征与另一元件或特征的关系。除了图中描绘的方向之外，空间相对术语旨在涵盖设备在使用或操作中的不同方向。该器件可以以其他方式定向(旋转
90度或在其他方向)，并且本文使用的空间相关描述符同样可以相应地被解读。应该理解，当一个元件被称为“连接到”或“耦接到”另一个元件时，它可以直接连接到或耦接到另一个元件，或者可以存在中间元件。
24.图1示出了与半导体部件一起使用的散热器的透视图。在一些实施例中，散热器可附接到半导体封装以从半导体封装散热。在一些其它实施例中，散热器可附接到半导体管芯。
25.参考图1，散热器100包括具有顶面102和底面103的主体101。底面103可附接到半导体部件且因此与半导体部件的表面热接触。顶面102大体上与底面103相对。主体101具有穿过主体且位于顶面102与底面103之间的多个孔104。对于主体101的孔104，延伸部105从顶面102延伸、穿过孔104且进一步向下延伸至底面103下方。延伸部105大体上垂直于主体101且因此可接合半导体部件的相应侧面。如图1所示，所有孔104具有在底面103下方延伸的相应延伸部105。如此，半导体部件可与这样的散热器100一起安装在由延伸部105限定的区域或虚拟框架内。延伸部105作为对半导体部件的锚点以防止散热器100相对于半导体部件的任何横向移动。延伸部105可通过在相应孔104内弯曲翼片而形成。在一些实施例中，一部分孔104可具有延伸部105，而其它孔可被未朝向远离主体101的方向弯曲的延伸部或翼片阻挡。以此方式，散热器100可具有可调整的安装区域，且因此可根据半导体部件的特定尺寸而安装到半导体部件上。在一些实施例中，一个或多个孔104可具有更多延伸部105。
26.在一些实施例中，延伸部105可经冲压或压制以在其表面上形成凸起部分(例如接触点或凸肋)。当散热器100附接到半导体部件时，凸起部分可与半导体部件的侧面直接接触且增加延伸部105与半导体部件之间的摩擦。在一些优选实施例中，在半导体部件的侧面上可存在凹槽或凹部，该凹槽或凹部可在散热器100附接到半导体部件时接收延伸部105的相应凸起部分。以此方式，可进一步提升散热器100与半导体部件之间的接合。
27.在图1所示的实施例中，孔104和相关的延伸部105位于主体101的非周边区域。也就是说，由孔104和延伸部105限定的虚拟框架可以具有比整个散热器100的覆盖区更小的覆盖区。在这种情况下，散热器100可以具有比连接到散热器100的半导体部件更大的覆盖区，这提供了改进的散热性能。
28.在一些实施例中，主体101和延伸部105形成为一体结构，并且由相同材料制成。具体地，可以通过诸如激光切割的方式来切割形成孔104和延伸部105。例如，可以通过切割主体101而形成非闭合的狭缝，该狭缝限定了孔和孔内的翼片。此外，翼片可以相对于底面103弯曲接近于90度的角度。在一些实例中，翼片可弯曲另一角度，例如80度、85度、88度、89度或其它合适的度数。以这种方式，当散热器100被安装到半导体部件上时，弯曲翼片或延伸部可以提供更大的保持力。可以理解的是，散热器100可以由具有一定柔性和刚性的金属或其它材料制成，这在延伸部和半导体部件之间产生过盈配合。在一些其它实例中，延伸部105可以经由粘附、焊接或其它合适的附接工艺附接至主体101。可替换地，延伸部可以由与主体101的材料不同的材料制成。
29.如图1所示的散热器100通常成形为板状，并且孔104和延伸部105限定正方形或矩形形状的阵列。然而，本领域普通技术人员将理解，散热器100、孔104和延伸部105可以采用任何其它合适形状的形式。例如，孔104和延伸部105的阵列可以包括两排，其中第一排延伸部105可以与半导体部件的第一侧面接合，而第二排延伸部105可以与半导体部件的与第一
侧面相对的第二侧面接合。以这种方式，半导体部件可以被夹持在两排延伸部之间。在另一实例中，延伸部105的阵列可以包括四组延伸部，并且每组延伸部可以与通常成形为正方形或矩形的半导体部件的拐角对准。另外，散热器100可以根据需要由选自多种导热材料(例如公知的陶瓷或金属材料)的一种或多种材料制成。一些示例性材料包括铜、镍套铜、阳极化铝、铝-硅-碳合金、氮化铝、氮化硼等。
30.图2示出了根据本发明的实施例的包括如图1中所示的散热器100的半导体器件的透视图。
31.参考图2，半导体器件200包括半导体部件201(例如半导体封装或半导体管芯)以及布置在半导体部件201上方的散热器100。半导体部件201可以是任何其它类型的半导体封装或管芯。散热器100的底面103与半导体部件201的顶面热接触。虽然图2中未示出，但是散热器100可以通过热界面材料(例如热界面材料层)与半导体部件201热接触。在一些实施例中，热界面材料层可以是基于焊料的，这对于高功率器件来说是有利的，因为焊料能够承受较高的温度及其具有较好的导热性。在一些其它实施例中，热界面材料层也可以是有机材料。
32.如图2所示，多个延伸部105远离散热器100的主体101的顶面102弯曲以接合半导体部件201的侧面，使得半导体部件201被延伸部105围绕并固定。在一些实例中，半导体部件201可以进一步附接到基底202(例如印刷电路板等)，而散热器100不与基底202接触。因此，散热器100无需占据基底202上的区域，这允许一些其它电气部件可以安装到基底202上，甚至在非常靠近半导体部件201的区域中。例如，图2示出了多个其它类型的电气部件203(例如电阻器)也附接到基底202并且围绕半导体部件201。在这样的配置中，可能没有足够的空间用于将常规散热器的足部附接到基底202。然而，通过使用根据本技术的实施例的散热器100，散热器100可以固定到半导体部件201上以用于散热，并且浮装在基底上方。此外，如前所述，由于散热器100的孔104和延伸部105不在主体101的周边区域处，所以主体101可以在基本上平行于基底202的方向上延伸，这提供了更大的用于散热的区域。
33.如图2中所示的半导体器件200仅具有一个半导体部件201。在一些实施例中，半导体器件200可具有附接到基底202的两个或更多个半导体部件。在此情形下，延伸部105可被划分成至少两组，且每组延伸部105可用于固定多个半导体部件中的一个。在一些实施例中，可在散热器的主体中预切割大的规则形状(例如，方形)的孔阵列，且不使延伸部从主体向下弯曲。以此方式，根据将与散热器安装的特定半导体部件，将一些延伸部向下弯曲而另一延伸部可不向下弯曲。
34.图3示出了用于制造根据本发明的实施例的半导体器件的方法的流程图。为了易于说明，参考图2中所示的半导体器件200来描述方法300。然而，方法300可用于制造任何其它合适的电子装置或系统。
35.在步骤301中，提供至少一个半导体部件201和散热器。半导体部件201可附接到基底202。在一些实施例中，可提供两个或更多个半导体部件201，且额外的电子部件203也可附接到基底202。此外，散热器100具有主体101，该主体101具有顶面102和底面103。多个孔104设置在主体101的非周边区域处。此时，可分别在孔内形成未弯曲的翼片。
36.在步骤302中，散热器100和半导体部件201彼此附接，使得它们的面对的表面彼此热接触。具体地，散热器100的底面103可与半导体部件201直接接触。可替换地，散热器100
可经由热界面材料(例如，热界面材料层)与半导体部件201热接触。
37.在步骤303中，延伸部105远离主体101的顶面102弯曲，且向下低于底面103，以接合半导体部件201的相应侧面。如图2所示，延伸部105弯曲以包围半导体部件201而不接触基底202或额外的电子部件203。因此，半导体部件201可以被牢固地保持在延伸部105的阵列中，并且可以避免半导体部件201相对于散热器100的横向移动。与需要斜坡部和足部来与基底连接的传统散热器相比，散热器100至少可以节省用于附加电子部件203的空间，特别是对于具有大管芯和小的附加相邻电子部件的fcbga-sip封装而言。
38.应注意，尽管在上述方法300中，附接步骤302在弯曲步骤303之前，但在一些其它实施例中，延伸部105可被预弯曲，即，在与半导体部件201附着之前。例如，延伸部105可在底面103下方预先向下弯曲。之后，散热器可以进一步与半导体部件附接，并且如果任何延伸部不能很好地配合半导体部件的侧面，则可以调整该延伸部的角度。
39.图4a和4b图示出了根据本发明的两个实施例的散热器400a和400b的俯视图。参考图4a，散热器400a具有主体401a和穿过主体401a的多个孔404a。在每个孔404a内，存在与主体401a连接的延伸部405a，并且延伸部405a可以远离顶面402a弯曲。具有延伸部405a的多个孔404a以二维阵列布置在主体401a上，并且延伸部405a的不同行可以选择性地远离顶面弯曲以接合具有不同尺寸的半导体部件。
40.具体地，图4a中所示的点划线矩形指示设置在散热器400a下方的半导体部件420a的轮廓。在阵列中的最外侧行中的延伸部405a的至少一部分与半导体部件420a的外围对准。因此，这些延伸部可以远离顶面402a弯曲以包围并固定半导体部件420a。此外，图4a中所示的另一虚线矩形指示具有比半导体部件420a的面积小的面积的另一半导体部件410a的轮廓。如果散热器400a用于与半导体部件410a连接，那么在阵列的最内侧行中与半导体部件410a的外围对准的多个延伸部405a可以远离顶面402a弯曲以包围并固定半导体部件410a。
41.参考图4b，散热器400b具有主体401b和穿过主体401b的多个孔404b。在每个孔404b内，存在与主体401b连接的延伸部405b。孔404b是圆形的，其不同于图4a中所示的孔404a。如上所述，本领域技术人员将理解，根据需要，任何其它形状或配置可以用于孔404b或延伸部405b。颈部451b进一步形成在孔404a内且位于延伸部405b和主体401b之间，当延伸部405b远离主体401b弯曲时，颈部451b可以用作延伸部405b的铰链。在一些实施例中，延伸部405b可以具有一个以上的颈部，所述颈部将延伸部405b连接到主体401b，并且颈部可以相对于孔404b具有不同的定向。在这种情况下，散热器400b可以与不同尺寸的半导体部件连接。
42.如图4b中所示，具有延伸部405b的多个孔404b在主体401b上呈二维阵列。在一些实施例中，延伸部405b可以弯曲以接合或固定两个或更多个半导体部件。具体地，图4b中的点划线矩形指示布置在散热器400b的右部下方的半导体部件420b的轮廓，并且虚线矩形指示布置在散热器400b的左部下方的另一半导体部件410b。与半导体部件410b和半导体部件420b的相应外围对准的延伸部405b中的一些可以远离顶面402b弯曲。因此，散热器400b可以同时安装有以各种布置排布的两个或更多个半导体部件，这可以极大地拓宽其对于不同类型半导体器件的应用。
43.本文的讨论包括许多说明性附图，这些说明性附图示出了与半导体部件一起使用
的散热器的各个部分及其制造方法。为了说明清楚起见，这些图并未显示每个示例组件的所有方面。本文提供的任何示例组件和/或方法可以与本文提供的任何或所有其他组件和/或方法共享任何或所有特征。
44.本文已经参照附图描述了各种实施例。然而，在不背离如所附权利要求中阐述的本发明的更广泛范围的情况下，显然可以对其进行各种修改和改变，并且可以实施另外的实施例。此外，通过考虑说明书和本文公开的本发明的一个或多个实施例的实施，其他实施例对于本领域技术人员将是明显的。因此，本技术和本文中的实施例旨在仅被认为是示例性的，本发明的真实范围和精神由所附示例性权利要求指示。

技术特征：
1.一种与半导体部件一起使用的散热器，其特征在于，所述散热器包括：主体，所述主体具有与所述半导体部件热接触的底面和与所述底面相对的顶面；多个孔，所述多个孔设置在所述主体的非周边区域，其中每个孔在所述顶面和所述底面之间穿过所述主体；以及多个延伸部，每个所述延伸部设置在所述多个孔中的一个孔内，并且从所述顶面延伸且向下延伸至所述底面下方，其中所述多个延伸部被配置为当所述散热器与所述半导体部件安装在一起时保持所述半导体部件。2.根据权利要求1所述的散热器，其特征在于，所述多个孔和所述多个延伸部以二维阵列的形式布置在所述主体上。3.根据权利要求1所述的散热器，其特征在于，所述多个延伸部与所述主体一体地形成。4.根据权利要求3所述的散热器，其特征在于，所述多个延伸部远离所述顶面弯曲，以将所述半导体部件保持在其间。5.根据权利要求3所述的散热器，其特征在于，所述多个孔通过切割所述主体而形成。6.根据权利要求1所述的散热器，其特征在于，所述多个孔和所述多个延伸部通过在所述主体中切割非闭合狭缝而形成，每个所述非闭合狭缝将所述延伸部与相应的孔分离。7.一种半导体器件，其特征在于，所述半导体器件包括：半导体部件；散热器，其中所述散热器包括：主体，所述主体具有与所述半导体部件热接触的底面和与所述底面相对的顶面；多个孔，所述多个孔设置在所述主体的非周边区域，其中每个孔在所述顶面和所述底面之间穿过所述主体；以及多个延伸部，每个所述延伸部设置在所述多个孔中的一个孔内，并且从所述顶面延伸且向下延伸至所述底面下方，其中所述多个延伸部被配置为保持所述半导体部件。8.根据权利要求7所述的半导体器件，其特征在于，所述多个孔和所述多个延伸部以二维阵列的形式布置在所述主体上。9.根据权利要求7所述的半导体器件，其特征在于，所述多个延伸部与所述主体一体地形成。10.根据权利要求9所述的半导体器件，其特征在于，所述多个延伸部远离所述顶面弯曲，以将所述半导体部件保持在其间。11.根据权利要求9所述的半导体器件，其特征在于，所述多个孔通过切割所述主体而形成。12.根据权利要求7所述的半导体器件，其特征在于，所述多个孔和所述多个延伸部通过在所述主体中切割非闭合狭缝而形成，每个所述非闭合狭缝将所述延伸部与相应的孔分离。13.根据权利要求7所述的半导体器件，其特征在于，所述半导体器件进一步包括：基底，其中所述半导体部件附接到所述基底，并且所述散热器与所述基底不接触。14.一种半导体器件的制造方法，其特征在于，所述方法包括：提供半导体部件；
提供散热器，所述散热器具有主体、多个孔及多个延伸部，其中所述主体具有底面及与所述底面相对的顶面，且所述多个孔设置于所述主体的非周边区域；将所述散热器与所述半导体部件附接；以及远离所述主体的所述顶面弯曲所述多个延伸部，并且向下弯曲到所述主体的所述底面下方，以使每个所述延伸部与所述半导体部件的侧面接合。15.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，所述多个孔和所述多个延伸部以二维阵列的形式布置在所述主体上。16.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，所述多个孔和所述多个延伸部通过在所述主体中切割非闭合的狭缝而形成，每个所述非闭合狭缝将所述延伸部与相应的孔分离。17.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括：在所述散热器不与所述基底接触的情况下，将所述半导体部件附接至所述基底上。18.一种半导体器件的制造方法，其特征在于，所述方法包括：提供半导体部件；提供散热器，所述散热器具有主体、多个孔及多个延伸部，其中所述主体具有底面及与所述底面相对的顶面，且所述多个孔设置于所述主体的非周边区域；远离所述主体的所述顶面弯曲所述多个延伸部，并且向下弯曲到所述主体的所述底面下方；通过将所述多个延伸部与所述半导体部件的相应的侧面接合，以将所述散热器与所述半导体组件附接。19.根据权利要求18所述的方法，其特征在于，所述多个孔和所述多个延伸部以二维阵列的形式布置在所述主体上。20.根据权利要求18所述的方法，其特征在于，所述多个孔和所述多个延伸部通过在所述主体中切割非闭合狭缝而形成，每个所述非闭合狭缝将所述延伸部与相应的孔分离。

技术总结
本申请提供一种与半导体部件一起使用的散热器、结合该散热器的半导体器件、以及用于制造该半导体器件的方法。所述散热器包括：主体，所述主体具有与所述半导体部件热接触的底面和与所述底面相对的顶面；多个孔，所述多个孔设置在所述主体的非周边区域，其中每个孔在所述顶面和所述底面之间穿过所述主体；以及多个延伸部，每个所述延伸部设置在所述多个孔中的一个孔内，并且从所述顶面延伸且向下延伸至所述底面下方，其中所述多个延伸部被配置为当所述散热器与半导体部件安装在一起时保持所述半导体部件。述半导体部件。述半导体部件。


技术研发人员：朴寿汉 金敬银 朴约瑟 罗仁园
受保护的技术使用者：星科金朋私人有限公司
技术研发日：2022.05.13
技术公布日：2023/7/26