JP2019068046A - 熱的に結合されたパッケージ・オン・パッケージ半導体 - Google Patents

Abstract

【課題】本開示は、PoP半導体パッケージにおける熱分散および熱除去の効率を改善するためのシステムおよび方法に向けられる。【解決手段】PoP半導体パッケージは、積層された第二の半導体パッケージに物理的に、通信可能に、かつ伝導的に結合された第一の半導体パッケージを含む。少なくとも一つの熱伝導部材を含む熱伝導部材が第一の半導体パッケージと第二の半導体パッケージの間に配置されてもよい。熱伝導部材は：単一の熱伝導要素；複数の熱伝導要素；または少なくとも一つの熱伝導要素を含むコアを含みうる。熱伝導要素は、第一の半導体パッケージから第二の半導体パッケージへの熱の伝達を容易にするために、第一の半導体パッケージの上面および第二の半導体パッケージの下面に熱伝導的に結合される。【選択図】図１

Description

本開示は、半導体製造およびパッケージ・オン・パッケージ式の半導体パッケージ内での熱エネルギーの伝達に関する。

パッケージ・オン・パッケージ（PoP: package-on-package）は、いくつかのボール・グリッド・アレイ（BGA: ball grid array）パッケージが垂直に配置される集積回路パッケージング技術である。PoPパッケージングには、個々の半導体パッケージによって占められる基板面積を減らすという恩恵がある。PoPパッケージングは、頻繁に相互運用されるコンポーネント間のトラック長さも最小にする。トラック長さの最小化は、信号伝搬を迅速にし、ノイズを減らし、チャネル漏話を低減する。組み立てにおいては、PoPパッケージングは、積層（たとえばチップ積層）後ではなく積層前に個々のコンポーネントの試験を許容する。これは、既知の良品コンポーネントのみがPoPパッケージに使われるので、再作業を減らす。

典型的なPoP集積回路では、メモリ・パッケージが論理パッケージ（システム・オン・チップ（SoC: system-on-a-chip）のような）と積層される。積層されるパッケージが積層されて、その後、リフォームを介して物理的および伝導的に結合されることがよくある。たいていの半導体パッケージは動作中に熱を生じるので、スタック中の半導体パッケージによって生成される熱は、比較的小さな面積を通じて散逸される必要がある。PoPパッケージ内での低下した熱伝達は、スタック内でのホットスポットの形成に、ひいてはPoPパッケージの早期の故障につながる。

特許請求される主題のさまざまな実施形態の特徴および利点は、付属の図面を参照しての以下の詳細な説明の進行とともに明白となるであろう。図面において、同様の符号は同様の部分を示す。
本稿に記載される少なくとも一つの実施形態に基づく例示的なパッケージ・オン・パッケージ（PoP）半導体パッケージの縦断面図である。介在層が第一の半導体パッケージの上面と第二の半導体パッケージの下面の間に配置された少なくとも一つの熱伝導部材を含み、該熱伝導部材が第一の半導体パッケージを第二の半導体パッケージに熱伝導的に結合する。 本稿に記載される少なくとも一つの実施形態に基づく、第二の半導体パッケージの下面で熱伝導部材近傍に配置された単一の大きなはんだバンプの形の熱伝導的に結合された熱伝導部材を含む、例示的な第二の半導体パッケージの縦断面図である。 本稿に記載される少なくとも一つの実施形態に基づく例示的なパッケージ・オン・パッケージ（PoP）半導体パッケージの縦断面図である。図２Ａに描かれた少なくとも一つのはんだバンプのリフローが、第一の半導体パッケージを第二の半導体パッケージに熱伝導的に結合する熱伝導部材を提供するまたは他の仕方で形成する。 本稿に記載される少なくとも一つの実施形態に基づく、第二の半導体パッケージの下面でそれぞれの熱伝導部材の近傍にそれぞれ配置された複数のはんだボール、バンプ、同様の構造の形の熱伝導的に結合された熱伝導部材を含む、例示的な第二の半導体パッケージの縦断面図である。 本稿に記載される少なくとも一つの実施形態に基づく例示的なパッケージ・オン・パッケージ（PoP）半導体パッケージの縦断面図である。図３Ａに描かれた第二の半導体パッケージが、前記複数のはんだボールをリフローさせて、第一の半導体パッケージを第二の半導体パッケージ１５０に熱伝導的に結合する熱伝導部材における対応する複数の熱伝導部材を提供することによって、第一の半導体パッケージに熱伝導的に結合されている。 本稿に記載される少なくとも一つの実施形態に基づく、誘電コアを有する例示的な熱伝導部材の縦断面図である。該誘電コアは、コアの上面からコアの下面に貫通し、第一の半導体パッケージを第二の半導体パッケージに熱伝導的に結合するいくつかの熱伝導性の貫通ビアを含む。 本稿に記載される少なくとも一つの実施形態に基づく、誘電コアを有する例示的な熱伝導部材の縦断面図である。該誘電コアは、リフロー後にコアの上面からコアの下面に貫通するいくつかの熱伝導性の貫通ビアを含み、該熱伝導性の貫通ビアが、第一の半導体パッケージを第二の半導体パッケージに熱伝導的に結合する。 本稿に記載される少なくとも一つの実施形態に基づく、図４に描かれるような例示的な熱伝導部材の平面図である。該熱伝導部材は、少なくとも部分的にははんだレジストによって囲まれた複数の電気伝導性の貫通ビアを含み、該電気伝導性の貫通ビアは第一の半導体パッケージを第二の半導体パッケージに通信可能に結合する。 本稿に記載される少なくとも一つの実施形態に基づく、例示的なパッケージ・オン・パッケージ式の半導体パッケージの製造方法の高レベルの論理流れ図である。 以下の詳細な説明は例示的実施形態を参照して進行するが、その多くの代替、修正および変形が当業者には明白となるであろう。

本稿に開示されるシステムおよび方法は、第一の半導体パッケージと第二の半導体パッケージの間に配置される熱伝導部材を使うパッケージ・オン・パッケージ（PoP）構築を提供する。熱伝導部材は、第一の半導体パッケージの上面を第二の半導体パッケージの下面に熱伝導的に結合する、少なくとも一つの熱伝導性の要素、設備、機器および／またはデバイスを含む。実施形態において、前記少なくとも一つの熱伝導性の要素、設備、機器および／またはデバイスは、第二の半導体パッケージの下面に配置され、リフロー・プロセスもしくは方法を使っている間に、第一の半導体パッケージの上面に配置された熱伝導層に熱伝導的に結合されるはんだパッドを含んでいてもよい。実施形態において、前記少なくとも一つの熱伝導性の要素、設備、機器および／またはデバイスは、第二の半導体パッケージの下面に配置され、リフローの間に第一の半導体パッケージの上面に熱伝導的に結合される複数のはんだボールを含んでいてもよい。実施形態において、前記少なくとも一つの熱伝導性の要素、設備、機器および／またはデバイスは、誘電コアを含む介在層を含んでいてもよく、該誘電コアは、該誘電コアの上面から該誘電コアの下面に貫通する少なくとも一つの伝導性要素を有する。

熱伝導部材は、第一の（下側の）半導体パッケージと第二の（上側の）半導体パッケージの間に位置されて、第一の半導体パッケージの上面にわたるxy方向での熱の分散を容易にする。これは、第一の半導体パッケージの上面に形成されるホットスポット（たとえばマイクロプロセッサ上方にできるホットスポット）の温度を下げるという恩恵がある。熱伝導部材は、下側の第一の半導体パッケージによって生成された熱を、周囲環境への散逸のために第二の半導体パッケージに移送することによって、z方向における熱の除去をも容易にしてもよい。

PoP半導体パッケージ内には任意の数の熱伝導部材がそのように位置されうる。たとえば、三つの半導体積層パッケージをもつPoP半導体パッケージでは、熱伝導部材は、いちばん下と真ん中の半導体パッケージの間および真ん中といちばん上の半導体パッケージの間に位置されてもよい。いくつかの実装では、いちばん下の半導体パッケージの下に熱伝導部材が位置されてもよい。該半導体パッケージが実装されている基板への熱伝達を容易にするためである。

熱伝導部材は少なくとも二つの恩恵を提供する。第一に、熱伝導部材は第一の半導体パッケージを第二の半導体パッケージに物理的に結合し、PoP半導体パッケージの全体的な物理的一体性を改善する。第二に、熱伝導部材は、下側の第一の半導体パッケージを上側の第二の半導体パッケージに熱伝導的に結合し、第一の半導体パッケージ上面にわたるxy方向において、また第一の半導体パッケージから第二の半導体パッケージへのz方向において熱分散を改善する。

開示される熱伝導部材の物理的および熱的性能に比べると、半導体パッケージを物理的かつ熱的に結合する通常の液体またはペースト状の接着剤の使用には、いくつかの欠点がある。第一に、硬化した接着剤内部でギャップや空隙が存在しないよう、半導体パッケージに接着剤を一様な塗布することが必要になる。一様な熱分散を保証し、ホットスポットの生成を回避し、半導体パッケージ間のほぼ一様な熱伝達を保証し、また、POPボールからのはんだが空隙にしみ出ていかないようにするためである。第二に、十分なカバレッジを保証するための接着剤の過剰塗布は、接着剤のしみ出しにつながり、半導体パッケージ間の伝導性結合の健全性を損なう可能性がある。第一の半導体パッケージを第二の半導体パッケージに熱的に結合する少なくとも一つの熱伝導構造を含む熱伝導部材を使って第一の半導体パッケージおよび第二の半導体パッケージを物理的および熱的に結合することは、これらの問題に対処する。

一般に、本稿に記載されるシステムおよび方法は、第一の半導体パッケージと第二の半導体パッケージの間に空気ギャップまたは同様の熱的に阻害する構造または空隙が存在するPoP半導体パッケージよりも、z方向において大きな熱伝導率を提供する。本稿に記載されるシステムおよび方法はまた、PoP半導体パッケージの表面にわたっての（すなわちxy方向での）より一様な熱拡散を提供する。本稿に記載されるシステムおよび方法はまた、有利なことに、上乗せ成形された（overmolded）PoPパッケージよりも低い全体的なz高さをもつPoPパッケージを提供する。

パッケージ・オン・パッケージ（PoP）半導体パッケージが提供される。PoP半導体パッケージは：上面および下面をもつ第一の半導体パッケージと；上面および下面をもつ第二の半導体パッケージと；第一の半導体パッケージの上面と第二の半導体パッケージの下面の間に配置された熱伝導部材とを含んでいてもよい。熱伝導部材は、第一の半導体パッケージの上面と第二の半導体パッケージの下面の間に少なくとも一つの連続的な金属の熱伝導性の経路を含む。

パッケージ・オン・パッケージ（PoP）半導体パッケージ製造方法が提供される。本方法は、第一の半導体パッケージの上面と第二の半導体パッケージの下面の間に熱伝導部材を配置する段階であって、熱伝導部材は少なくとも一つの連続的な金属の熱伝導性の部材を含む、段階と；熱伝導部材を第一の半導体パッケージの上面および第二の半導体パッケージの下面に物理的に結合することと；熱伝導部材を第一の半導体パッケージの上面および第二の半導体パッケージの下面に熱伝導的に結合することとを含んでいてもよい。

電子デバイスが提供される。電子デバイスは、パッケージ・オン・パッケージ（PoP）半導体パッケージを含んでいてもよく、該PoP半導体パッケージは：上面および下面をもつ第一の半導体パッケージと；上面および下面をもつ第二の半導体パッケージと；第一の半導体パッケージの上面と第二の半導体パッケージの下面の間に配置された熱伝導部材とを含み、熱伝導部材は、第一の半導体パッケージの上面と第二の半導体パッケージの下面の間に少なくとも一つの連続的な金属の熱伝導性の経路を含む。

パッケージ・オン・パッケージ（PoP）半導体パッケージ製造システムが提供される。本システムは、第一の半導体パッケージの上面と第二の半導体パッケージの下面の間に熱伝導部材を配置する手段であって、熱伝導部材は少なくとも一つの連続的な金属の熱伝導性の部材を含む、手段と；熱伝導部材を第一の半導体パッケージの上面および第二の半導体パッケージの下面に物理的に結合する手段と；熱伝導部材を第一の半導体パッケージの上面および第二の半導体パッケージの下面に熱伝導的に結合する手段とを含んでいてもよい。

本稿での用法では、一つまたは複数の要素との関係で使われるときの用語「上」、「下」、「上側」、「下側」、「いちばん下」、「いちばん上」は、絶対的ではなく相対的な物理的配位を伝えることを意図されている。よって、デバイスにおける「いちばん上の要素」または「上要素」と記載される要素は、そのデバイスを逆さにしたときには、デバイスにおける「いちばん下の要素」または「下要素」をなすことがある。同様に、デバイスにおける「いちばん下の要素」または「下要素」と記載される要素は、そのデバイスを逆さにしたときには、デバイスにおける「いちばん上の要素」または「上要素」をなすことがある。

本稿での用法では、いくつかのオブジェクト、システムまたは要素を指して使われるときの用語「論理的に関連付けられた」は、オブジェクト、システムまたは要素の間の関係の存在を伝えることが意図されており、一つのオブジェクト、システムまたは要素へのアクセスが、アクセスされたオブジェクト、システムまたは要素とのまたはそれへの「論理的関連付け」をもつ残りのオブジェクト、システムまたは要素を曝露する。「論理的関連付け」の例は、第一のデータベースにおける要素へのアクセスがいくつかの追加的なデータベースにおける一つまたは複数の要素からの情報および／またはデータを提供しうるリレーショナル・データベースの間に存在する。もう一つの例では、「A」が「B」に論理的に関連付けられているとすると、「A」にアクセスすると「B」からの情報および／またはデータを曝露するまたは他の仕方で引き出すことになり、逆も成り立つ。

図１は、本稿に記載される少なくとも一つの実施形態に基づく例示的なパッケージ・オン・パッケージ（PoP）半導体パッケージ１００の縦断面図である。熱伝導部材１３０が、第一の半導体パッケージ１１０の上面１１２と第二の半導体パッケージ１５０の下面１５２の間に配置された少なくとも一つの熱伝導要素１３２を含み、該熱伝導要素１３２が第一の半導体パッケージ１１０を第二の半導体パッケージ１５０に熱伝導的に結合１３４する。第一の半導体パッケージ１１０を第二の半導体パッケージ１５０に熱伝導的に結合１３４する（すなわちz方向に）ことに加えて、熱伝導部材１３０は、第一の半導体パッケージ１１０の上面１１２にわたる（すなわちxy方向での）より均一な熱分散をも容易にする。第一の半導体パッケージ１１０の上面１１２にわたって、より均一な熱を分散させることには、第一の半導体パッケージ１１０の動作中に形成されるホットスポットの温度を下げるという恩恵がある。

上乗せ成形されていない第一の半導体パッケージ１１０を含む開示されるPoP半導体パッケージ１００には、PoPパッケージ１００の全体的なz高さを小さくするという恩恵がある。それにより、そのようなPoP半導体パッケージを、スマートフォン、可搬型のプロセッサ・ベースのデバイス、ウェアラブルなプロセッサ・ベースにデバイス、コンパクトなモノのインターネット（IoT）デバイスなどといった低いプロファイルの（すなわち「より薄い」）電子デバイス筐体内で使用することが許容される。さらに、本稿に記載される開示されるPoP半導体パッケージ１００には、要求される基板実装面積を減らすという恩恵があり、それにより、比較対象となる非PoPパッケージングされたシステムよりも小さなフットプリントをもつ電子デバイス筐体を容易にする。

熱伝導部材１３０は、上面１３６および下面１３８をもつ少なくとも一つの熱伝導要素１３２を含む。上面１３６は第二の半導体パッケージ１５０の下面１５２に熱伝導的に結合される。実施形態では、熱伝導部材１３０の上面１３６は、第二の半導体パッケージ１５０の下面１５２に配置された少なくとも一つの熱伝導部材１６８（たとえば、金属ランド、パッド、プレートなど）に熱伝導的に結合される。下面１３８は、第一の半導体パッケージ１１０の上面１１２に熱伝導的に結合される。実施形態では、熱伝導部材１３０の下面１３８は、第一の半導体パッケージ１１０の上面１１２に配置された少なくとも一つの熱伝導部材１２８（たとえば、金属ランド、パッド、プレートなど）に熱伝導的に結合される。

熱伝導部材１３０における前記少なくとも一つの熱伝導要素１３２は、第二の半導体パッケージ１５０を封入するのに使われている成形コンパウンド１８０の熱伝導率より大きな熱伝導率をもつ一つまたは複数の材料または材料の組み合わせを使って製造されてもよい。前記少なくとも一つの熱伝導要素１３２は、約13W/mK；約5W/mK；約10W/mK；約15W/mK；約20W/mK；約30W/mK；約40W/mK；または約50W/mKより大きな熱伝導率を有していてもよい。実施形態では、熱伝導部材１３０は、約20マイクロメートル（μm）；約40μm；約60μm；約80μm；または約100μmより小さな全体的な厚さを有していてもよい。

前記少なくとも一つの熱伝導要素１３２は、第一の半導体パッケージ１１０から第二の半導体パッケージ１５０への伝導性の熱伝達１３４を促進することができる一つまたは複数の材料、材料の組み合わせおよび／または複合材料を含んでいてもよい。そのような材料は、第一の半導体パッケージ１１０を少なくとも部分的に包むために使われる成形コンパウンドの熱伝導率より大きな熱伝導率を有していてもよい。そのような材料は、第二の半導体パッケージ１５０を少なくとも部分的に包むために使われる成形コンパウンド１８０の熱伝導率より大きな熱伝導率を有していてもよい。実施形態では、前記少なくとも一つの熱伝導要素１３２は、一つまたは複数の熱伝導性のはんだを含んでいてもよい。他の実施形態では、前記少なくとも一つの熱伝導部材１３０は誘電コアを含んでいてもよく、該誘電コアは、熱伝導部材１３０の上面１３６から下面１３８まで延びる、該誘電コアを貫通する一つまたは複数の熱伝導要素１３２を含む。

実施形態では、熱伝導部材１３０は、一つまたは複数の金属および／または金属合金、たとえば銅、一つまたは複数の銅含有合金、スズ、一つまたは複数のスズ含有合金、アルミニウム、一つまたは複数のアルミニウム含有合金などを使って製造された少なくとも一つの熱伝導要素１３２を含んでいてもよい。実施形態では、熱伝導部材１３０は、一つまたは複数の非金属および／または複合材の熱伝導材料を使って製造された少なくとも一つの熱伝導要素１３２を含んでいてもよい。たとえば、前記少なくとも一つの熱伝導要素１３２は、一つまたは複数の熱伝導材料、カーボン・ファイバー、グラフェンなどを含むポリマーを含んでいてもよい。

第一の半導体パッケージ１１０は、任意の数の積層された半導体ダイ１２０Ａ〜１２０ｎ（まとめて「半導体ダイ１２０」）を含む積層ダイ半導体パッケージを含んでいてもよい。図１に描かれるように、第一の半導体パッケージ１１０は、第一の半導体ダイ１２０Ａおよび第二の半導体ダイ１２０Ｂを含む。いくつかの実施形態では、第一の半導体パッケージ１１０は、上のまたはいちばん上の半導体ダイ１２０ｎが少なくとも部分的に曝露されている積層ダイ半導体パッケージ、すなわち曝露ダイ半導体パッケージを含んでいてもよい。いくつかの実施形態では、第一の半導体パッケージ１１０は、完成したPoP半導体パッケージ１００のz高さに対する影響を最小にするために、熱伝導部材１３０の厚さを受け入れるよう薄くされてもよい。

実施形態では、第一の半導体パッケージ１１０は、上面１１２の中に、上面１１２の上に、上面１１２にわたって、あるいは上面１１２のあたりに配置された一つまたは複数の熱伝導領域１２８を含んでいてもよい。たとえば、第一の半導体パッケージ１１０は、第一の半導体パッケージ１１０の上面１１２上に熱伝導領域１２８を提供する金属被覆層を含んでいてもよい。実施形態では、前記一つまたは複数の熱伝導領域１２８は、回路または他の電子もしくは半導体コンポーネントには伝導的に結合されず、第一の半導体パッケージ１１０の上面１１２にわたって熱を、より均等に分散させるために含められる。実施形態では、前記一つまたは複数の熱伝導領域１２８は、第一の半導体パッケージ１１０の中、上または付近に配置された一つまたは複数の回路または他の電子もしくは半導体コンポーネントに通信可能に結合された一つまたは複数の金属被覆層もしくは領域を含んでいてもよい。

実施形態では、第一の半導体パッケージ１１０と第二の半導体パッケージ１５０の間における熱伝導部材１３０の配置を受け入れるために、第一の半導体パッケージ１１０は、約10マイクロメートル（μm）；約30μm；50μm；約70μm；または約90μm、未満だけ薄くされてもよい。第一の半導体パッケージ１１０は、一つまたは複数の伝導トレース１１４を含む任意の数の層を有する基板１１８を含み、基板には半導体ダイ１２０が物理的に取り付けられ、半導体ダイ１２０の少なくともいくつかは基板に通信可能かつ伝導的に結合される。

第二の半導体パッケージ１５０も、任意の数の積層された半導体ダイ１６０Ａ〜１６０ｎ（まとめて「半導体ダイ１６０」）を含む積層ダイ半導体パッケージを含んでいてもよい。図１に描かれるように、第二の半導体パッケージ１５０は、第二の半導体ダイ１６０Ｂと積層された第一の半導体ダイ１６０Ａを含む。複数の導体１６４（ワイヤ・ボンド、はんだバンプなど）が第一の半導体ダイ１６０Ａを、第二の半導体パッケージ１５０の基板１５８に配置されている熱伝導パッド１５４に接続する。同様に、複数の導体１６６（ワイヤ・ボンド、はんだバンプなど）が第二の半導体ダイ１６０Ｂを、第二の半導体パッケージ１５０の基板１５８に配置されている熱伝導パッド１５４に接続する。実施形態では、第二の半導体パッケージ１５０は部分的または完全に、成形コンパウンド１８０に封入されていてもよい。図１においては上乗せ成形された半導体パッケージとして描かれているが、実施形態では、第二の半導体パッケージ１５０は、第二の半導体ダイ１６０Ｂが第二の半導体パッケージ１５０の上面の少なくとも一部をなす曝露ダイ半導体パッケージを含んでいてもよい。

実施形態では、第二の半導体パッケージ１５０は、下面１５２の中に、下面１５２の上に、下面１５２にわたって、あるいは下面１５２のあたりに配置された一つまたは複数の熱伝導領域１６８を含んでいてもよい。実施形態では、前記一つまたは複数の熱伝導領域１６８は、第二の半導体パッケージ１５０に含まれる回路または他の電子もしくは半導体コンポーネントには伝導的に結合されず、第一の半導体パッケージ１１０の上面１１２にわたっておよび／または第二の半導体パッケージ１５０の下面１５２にわたって熱を、より均等に分散させるために含められる。実施形態では、前記一つまたは複数の熱伝導領域１６８は、第二の半導体パッケージ１５０の中、上または付近に配置された一つまたは複数の回路または他の電子もしくは半導体コンポーネントに通信可能に結合された一つまたは複数の金属被覆層もしくは領域を含んでいてもよい。

熱伝導部材１３０は、第一の半導体パッケージ１１０の上面１１２を第二の半導体パッケージ１５０の下面１５２に熱伝導的に結合する。図１に描かれるように、熱伝導部材１３０は、第一の半導体パッケージ１１０から第二の半導体パッケージ１５０への熱エネルギー（すなわち熱）の伝導性の流れ１３４を促進する熱伝導率をもつ少なくとも一つの熱伝導性の要素、設備、機器および／またはデバイス１３２を含んでいてもよい。実施形態では、熱伝導性要素、設備、機器および／またはデバイス１３２の下面１３８は、第一の半導体パッケージ１１０の上面１１２の熱伝導領域１２８に熱伝導的に結合する。熱伝導性要素、設備、機器および／またはデバイス１３２の上面１３６は第二の半導体パッケージ１５０の下面１５２の熱伝導領域１６８に熱伝導的に結合する。

実施形態では、複数のはんだボール１４４が、第一の半導体パッケージ基板１１８の中、上または付近に配置されたそれぞれ複数のパッド１４２に伝導的に結合されてもよく、複数のはんだボール１５６が、第二の半導体パッケージ基板１５８の中、上または付近に配置されたそれぞれ複数のパッド１５４に伝導的に結合されてもよい。実施形態では、第一の半導体パッケージ１１０および第二の半導体パッケージ１５０は、はんだボール１４４および１５６を使って通信可能に結合されてもよい。たとえば、第一の半導体パッケージ１１０および第二の半導体パッケージ１５０は、リフロー・プロセスを使ってはんだボール１４４および１５６を溶解させることによって通信可能に結合されてもよい。第一の半導体パッケージ１１０を第二の半導体パッケージ１５０に結合した後、熱伝導部材１３０が第一の半導体パッケージ１１０の上面１１２と第二の半導体パッケージ１５０の下面１５２の間のギャップを埋める。

充填されないままだと、第一の半導体パッケージ１１０と第二の半導体パッケージ１５０の間の空気充填空間またはギャップは、第一の半導体パッケージ１１０から第二の半導体パッケージ１５０への熱の流れ（すなわち熱の伝達）に悪影響を与える。第一の半導体パッケージ１１０と第二の半導体パッケージ１５０の間のギャップに熱伝導部材１３０を配置することは、第一の半導体パッケージ１１０を第二の半導体パッケージ１５０に熱伝導的に結合して、第一の半導体パッケージ１１０から第二の半導体パッケージ１５０への熱の流れを改善する。さらに、熱伝導部材１３０には、第一の半導体パッケージ１１０の上面１２２にわたる熱分散を改善して、第一の半導体パッケージ１１０の上面にホットスポットがあったとしてもその温度を下げるという恩恵がある。実施形態では、熱伝導部材１３０は、第一の半導体パッケージ１１０からの熱伝達および第一の半導体パッケージ１１０の上面１２２にわたる熱分散をさらに向上させるために、第二の半導体パッケージ１５０を封入するために使われる成形コンパウンド１８０より高い熱伝導率を有していてもよい。

第一の半導体パッケージ１１０は、任意の数および／または組み合わせの半導体ダイ１２０Ａ〜１２０ｎを含んでいてもよい。実施形態では、第一の半導体パッケージ１１０をなす半導体ダイ１２０は：システム・イン・パッケージ（SiP）；システム・オン・チップ（SOC）；特定用途向け集積回路（ASIC）；縮小命令セット・コンピュータ（RISC）；デジタル信号プロセッサ（DSP）；プログラム可能型ゲートアレイ（PGA）；または他の任意のデバイス、デバイスの集合および／またはシステムであって機械可読命令を実行し、一つまたは複数の記憶デバイスにアクセスすることができるものを含みうる。第一の半導体パッケージ１１０はいかなる物理的なサイズ、形状または構成を有していてもよい。

図１に描かれるように、実施形態では、第一の半導体パッケージ１１０は、半導体ダイ１２０が成形コンパウンド１４０によって囲まれる曝露ダイ成形プロセスを使って製造されてもよい。そのような実施形態では、成形コンパウンド１４０を硬化させた後にいちばん上の半導体ダイ１２０ｎが少なくとも部分的に曝露されたままとなる。そのような実施形態では、曝露されたダイが第一の半導体パッケージ１１０の上面１２２の一部をなす。

第二の半導体パッケージ１５０は、任意の数および／または組み合わせの半導体ダイ１６０Ａ〜１６０ｎを含んでいてもよい。実施形態では、第二の半導体パッケージ１５０をなす半導体ダイ１６０は、これに限られないが：低電力倍速データレート（low power double data rate）（LPDDR1、LPDDR2、LPDDR3、LPDDR4）ランダムアクセスメモリ；低電力標準データレート（low power standard data rate）（LPSDR）ランダムアクセスメモリ；3D NAND；ユニバーサル・フラッシュ・ストレージ（UFS）メモリ；埋め込みマルチメディア・コントローラ（e.MMC）；またはそれらの組み合わせを含んでいてもよい。第二の半導体パッケージ１５０はいかなる物理的なサイズ、形状または構成を有していてもよい。いくつかの実施形態では、第二の半導体パッケージ１５０は第一の半導体パッケージ１１０より物理的に小さな面積を占めてもよい。たとえば、第二の半導体パッケージ１５０の下面１６２の表面積は、第一の半導体パッケージ１１０の上面１２２の表面積よりも小さくてもよい。第一の半導体パッケージ１１０および第二の半導体パッケージ１５０は、マス・リフローまたは熱圧着を使って物理的に、通信可能におよび／または伝導的に結合されてもよい。例示的なマス・リフロー技法は、これに限られないが、強制対流；赤外線放射；気相；レーザー；ホット・バー；またはそれらの任意の組み合わせを含む。

図２Ａは、本稿に記載される少なくとも一つの実施形態に基づく、第二の半導体パッケージ１５０の下面１６２で熱伝導部材１６８近傍に配置された単一の大きなはんだバンプ２１０の形の熱伝導的に結合された熱伝導部材１３０を含む、例示的な第二の半導体パッケージ１５０の縦断面図である。実施形態では、はんだバンプ２１０は、粉末状のはんだとフラックスの混合物を含むはんだペーストを含んでいてもよい。実施形態では、はんだバンプ２１０は、約35ワット毎メートル・ケルビン（W/mK）；約50W/mK；約75W/mK；約100W/mK；約125W/mK；または約150W/mK、より大きな熱伝導率をもつ任意の材料または材料の組み合わせを含んでいてもよい。はんだバンプ２１０を形成するために使われる例示的なはんだは、重量比90%超（たとえば96.5wt%）のスズ含有率；重量比10%未満（たとえば3wt%）の銀含有率；および重量比3%未満（たとえば0.5wt%）の銅含有率をもつ無鉛はんだ含む。実施形態では、はんだバンプ２１０は、約200°C以下；約220°C以下；約240°C以下；または約260°C以下のリフロー温度をもつはんだを含んでいてもよい。

図２Ｂは、本稿に記載される少なくとも一つの実施形態に基づく例示的なパッケージ・オン・パッケージ（PoP）半導体パッケージ２００Ｂの縦断面図である。図２Ａに描かれた少なくとも一つのはんだバンプ２１０のリフローが、第一の半導体パッケージ１１０を第二の半導体パッケージ１５０に熱伝導的に結合する熱伝導部材１３０を提供するまたは他の仕方で形成する。図２Ａおよび２Ｂには一つのはんだバンプ２１０しか描かれていないが、実施形態では、任意の数のはんだバンプ２１０Ａ〜２１０ｎが第二の半導体パッケージ１５０の下面１５２に同様に熱伝導的に結合されてもよい。そのような実施形態では、その数のはんだバンプ２１０Ａ〜２１０ｎのそれぞれは、第一の半導体パッケージ１１０を第二の半導体パッケージ１５０に熱伝導的に結合する対応する数の熱伝導部材１３２Ａ〜１３２ｎを提供するよう、リフローされてもよい。

図３Ａは、本稿に記載される少なくとも一つの実施形態に基づく、第二の半導体パッケージ１５０の下面１６２で（それぞれの熱伝導部材１６８Ａ〜１６８ｎ（まとめて「伝導性部材１６８」）の近傍にそれぞれ配置された複数のはんだボール、バンプ、同様の構造３１０Ａ〜３１０ｎ（まとめて「はんだボール３１０」）の形の熱伝導的に結合された熱伝導部材１３０を含む、例示的な第二の半導体パッケージ１５０の縦断面図である。実施形態では、はんだボール３１０のそれぞれが、粉末状のはんだとフラックスの混合物を含むはんだペーストを含んでいてもよい。実施形態では、はんだボール３１０のそれぞれは、約35ワット毎メートル・ケルビン（W/mK）；約50W/mK；約75W/mK；約100W/mK；約125W/mK；または約150W/mK、より大きな熱伝導率をもつ任意の材料または材料の組み合わせを含んでいてもよい。各はんだボールを形成するために使われる例示的なはんだは、重量比90%超（たとえば96.5wt%）のスズ含有率；重量比10%未満（たとえば3wt%）の銀含有率；および重量比3%未満（たとえば0.5wt%）の銅含有率をもつ無鉛はんだ含む。実施形態では、各はんだボールを形成するために使われるはんだは、約200°C以下；約220°C以下；約240°C以下；または約260°C以下のリフロー温度を有していてもよい。

図３Ｂは、本稿に記載される少なくとも一つの実施形態に基づく例示的なパッケージ・オン・パッケージ（PoP）半導体パッケージ３００Ｂの縦断面図である。図３Ａに描かれた第二の半導体パッケージ１５０が、前記複数のはんだボール３１０をリフローさせて、第一の半導体パッケージ１１０を第二の半導体パッケージ１５０に熱伝導的に結合する熱伝導部材１３０における対応する複数の熱伝導部材１３２を提供することによって、第一の半導体パッケージ１１０に熱伝導的に結合されている。

図４Ａは、本稿に記載される少なくとも一つの実施形態に基づく、誘電コア４０２を含む介在層４００の形の例示的な熱伝導部材の縦断面図である。該誘電コアは、コア４０２の上面４０４からコア４０２の下面４０６に貫通し、第一の半導体パッケージ１１０を第二の半導体パッケージ１５０に熱伝導的に結合するいくつかの熱伝導性の貫通ビア４１０Ａ〜４１０ｎ（まとめて「熱伝導性貫通ビア４１０」）をもつ。熱伝導性貫通ビア４１０に加えて、介在層４００は、第一の半導体パッケージ１１０を第二の半導体パッケージ１５０に通信可能に結合する、いくつかの電気伝導性の貫通ビア４１２Ａ〜４１２ｎ（まとめて「電気伝導性貫通ビア４１２」）をも含む。

実施形態では、介在層４００が、第一の半導体パッケージ１１０を第二の半導体パッケージ１５０に通信可能に結合するために使われるはんだボール１４４および１５６を保持する。リフロー・プロセスの間に溶融したはんだボール１５６の移行を防止するために、介在層４００をなすコア４０２の上面４０４の全部または一部の上に、または該全部または一部にわたって、または該一部または全部の付近に、はんだレジスト材料４２０が配置されてもよい。同様に、リフロー・プロセスの間に溶融したはんだボール１４４の移行を防止するために、介在層４００をなすコア４０２の下面４０６の全部または一部の上に、または該全部または一部にわたって、または該一部または全部の付近に、はんだレジスト材料４３０が配置されてもよい。コア４０２の上面４０４に配置されたおよびコア４０２の下面４０６に配置されたはんだレジスト４２０は、介在層４００を通じて達成可能な熱伝達を損なう。コア４０２は、一つまたは複数の電気非伝導性または電気絶縁性の材料、たとえば有機誘電体材料を使って製造されてもよい。コア４０２は、約100マイクロメートル（μm）；約80μm；約60μm；約40μm；または約20μm、未満の厚さを有していてもよい。

介在層４００の熱属性を改善するために、はんだレジスト４２０は、第二の半導体パッケージ１５０を介在層４００に通信可能に結合するはんだボール１５６が不在の領域において選択的に、介在層４００の上面４０４の諸部分から除去されるか、他の仕方ではぎ取られてもよい。同様に、はんだレジスト４３０は、第一の半導体パッケージ１１０を介在層４００に通信可能に結合するはんだボール１４４が不在の領域において選択的に、介在層４００の下面４０６の諸部分から除去されるか、他の仕方ではぎ取られてもよい。さらに、介在層４００の熱伝達特性は、コア４０２の上面４０４から下面４０６に延びる複数の熱伝導性の貫通ビア４１０を使ってさらに向上されてもよい。熱伝導性の貫通ビア４１０は、コア４０２および／または第一の半導体パッケージ１１０および／または第二の半導体パッケージ１５０のあたりに配置された成形コンパウンドの熱伝導率を超える熱伝導率をもつ一つまたは複数の材料を使って形成される。

実施形態では、熱伝導性の被覆または層４４０は、コア４０２の上面の少なくとも一部にわたって堆積され、あるいは他の仕方で配置されてもよい。熱伝導性の被覆または層４４０は、現在利用可能なまたは将来開発される任意の堆積方法もしくは技法を使って堆積されてもよい。例示的な堆積技法は、フォトリソグラフィー堆積または電解析出を含む。熱伝導層４４０は、熱伝導性の貫通ビア４１０の少なくともいくつかに結合されてもよい。熱伝導性の被覆または層４４０の存在は、介在層４００の表面にわたっての（すなわちxy方向における）熱の分散を助け、第一の半導体パッケージ１１０のホットスポットまたは同様の高温領域に現われる熱勾配を制限するという恩恵がある。はんだボールまたはバンプ３１０は、介在層４００を第二の半導体パッケージ１５０の下面１５２に熱的かつ物理的に結合するために、熱伝導層４４０の表面にわたって均等に（たとえば規則的パターンで）または不均等に（たとえば不規則パターンで）配置されてもよい。

熱伝導層４４０は、一つまたは複数の熱伝導性の金属、金属合金、複合材またはポリマーを含んでいてもよい。たとえば、熱伝導層４４０は、コア４０２の上面４０４の全部または一部の上、該全部または一部の中、該全部または一部の付近または該全部または一部にわたって配置された銅または銅合金層を含んでいてもよい。いくつかの実装では、熱伝導層は、約10マイクロメートル（μm）；約15μm；約20μm；約25μm；または約30μm、未満の厚さを有していてもよい。実施形態では、熱伝導層４４０は、約50ワット毎メートル・ケルビン（W/mK）；約100W/mK；約150W/mK；約200W/mK；約250W/mK；約300W/mK；約350W/mK；または約400W/mK、より大きな熱伝導率を有していてもよい。

図４Ａには描かれていないが、いくつかの実装では、熱伝導性の層または被覆４４０の少なくとも一部の上に、該少なくとも一部の中に、該少なくとも一部の付近にまたは該少なくとも一部にわたって、第二の伝導性の層または被覆が配置されていてもよい。実施形態では、第二の熱伝導層は、根底にある熱伝導性の被覆または層４４０の一つまたは複数のパラメータを改善しうる。たとえば、第二の熱伝導層は、熱伝導性の被覆または層４４０のはんだ濡れ性を改善してもよい。第二の熱伝導層は、根底にある熱伝導性の被覆または層４４０の熱伝導率以上の熱伝導率をもつ一つまたは複数の材料または材料の組み合わせを含んでいてもよい。たとえば、ニッケル／パラジウム／金（NiPdAu）の薄い層が、熱伝導性の被覆または層４４０の少なくとも一部の中に、該少なくとも一部の上に、該少なくとも一部の付近に、あるいは該少なくとも一部にわたって配置されてもよい。実施形態では、第二の熱伝導層は、約30マイクロメートル（μm）；約25μm；約20μm；約15μm；約10μm；または約5μm、未満の厚さを有する層を含んでいてもよい。

図４Ａには描かれていないが、実施形態では、コア４０２の下面４０６の少なくとも一部にわたって、同様の熱伝導層４４０が代替的または追加的に堆積されるか、あるいは他の仕方で配置されるかしてもよい。実施形態では、一つまたは複数の層または被覆が、熱伝導層４４０の全部または一部に適用されてもよい。

実施形態では、熱伝導性キャップ４５０のような熱要素が、コア４０２の下面４０６の少なくとも一部にわたって堆積されるか、あるいは他の仕方で配置されるかしてもよい。実施形態では、熱伝導性キャップ４５０は、コア４０２における熱伝導性の貫通ビア４１０の一部または全部に近接して配置されてもよい。いくつかの実装では、介在層４００を第一の半導体パッケージ１１０の上面１１２に熱的かつ物理的に結合するために、熱伝導性キャップ４５０の少なくとも一部に近接して、はんだバンプまたははんだボール３１０が配置されてもよい。図４Ａには描かれていないが、実施形態では、同様の熱伝導性キャップ４５０が代替的または追加的に、コア４０２の上面４０４で、熱伝導性の貫通ビア４１０の少なくとも一部に近接して、堆積されるか、あるいは他の仕方で配置されるかしてもよい。

熱伝導性キャップ４５０は、一つまたは複数の熱伝導性の金属、金属合金、複合材またはポリマーを使って製造されてもよい。たとえば、熱伝導性キャップ４５０は、コア４０２の下面４０６の全部または一部の上、該全部または一部の中、該全部または一部の付近または該全部または一部にわたって配置された銅または銅合金層を含んでいてもよい。いくつかの実装では、熱伝導性キャップ４５０は、約10マイクロメートル（μm）；約15μm；約20μm；約25μm；または約30μm、未満の厚さを有していてもよい。実施形態では、熱伝導性キャップ４５０は、約50ワット毎メートル・ケルビン（W/mK）；約100W/mK；約150W/mK；約200W/mK；約250W/mK；約300W/mK；約350W/mK；または約400W/mK、より大きな熱伝導率を有していてもよい。

図４Ｂは、本稿に記載される少なくとも一つの実施形態に基づく、誘電コア４０２を有する例示的な介在層４００の縦断面図である。該誘電コア４０２は、リフロー後にコア４０２の上面４０４からコア４０２の下面４０６に貫通するいくつかの熱伝導性の貫通ビア４１０Ａ〜４１０ｎを含み、該熱伝導性の貫通ビア４１０が、第一の半導体パッケージ１１０を第二の半導体パッケージ１５０に熱伝導的に結合する。リフロー後、コア４０２の上面４０４上の熱伝導性の被覆または層４４０に配置されたはんだボール３１０が、介在層４００を第二の半導体パッケージ１５０の下面１５２に熱伝導的に結合する。リフロー後、介在層４００の下面４０６上の熱伝導性キャップ４５０に配置されたはんだボール３１０が、介在層４００を第一の半導体パッケージ１１０の上面１１２に熱伝導的に結合する。

図５は、本稿に記載される少なくとも一つの実施形態に基づく、図４に描かれるような例示的な介在層４００の平面図である。該介在層は、少なくとも部分的にははんだレジスト４２０によって囲まれた複数の電気伝導性の貫通ビア４１２を含み、該電気伝導性の貫通ビア４１２は第一の半導体パッケージ１１０を第二の半導体パッケージ１５０に通信可能に結合する。介在層４００は、はんだレジスト４２０が介在層４００から選択的に除去されている曝露された熱伝導性材料４４０の領域をも含む。はんだレジストの一部５１０は留まることを許容されている。PoP半導体パッケージ製造プロセスにおいて有用な機械または人間に読み取り可能な記号の堆積を許容するためである。

図６は、本稿に記載される少なくとも一つの実施形態に基づく、例示的なパッケージ・オン・パッケージ式の半導体パッケージの製造方法６００の高レベルの論理流れ図である。実施形態では、熱伝導部材１３０が、第一の半導体パッケージ１１０と第二の半導体パッケージ１５０の間に配置されてもよい。熱伝導部材１３０は、第一の半導体パッケージ１１０を第二の半導体パッケージ１５０に熱伝導的に結合し、それにより第一の半導体パッケージ１１０から第二の半導体パッケージ１５０およびPoP半導体パッケージ１００のまわりの周囲環境への熱エネルギーの流れ１３４を容易にする。実施形態では、熱伝導部材１３０は、第一の半導体パッケージ１１０を第二の半導体パッケージ１５０に通信可能に結合するいくつかの電気伝導性の貫通ビア４１２を有する介在層４００を含んでいてもよい。熱伝導部材１３０は、単一の熱伝導要素２１０；複数の熱伝導要素３１０；および／または第一の半導体パッケージ１１０を第二の半導体パッケージに熱伝導的に結合する複数の熱伝導性の貫通ビア４１０および第一の半導体パッケージ１１０を第二の半導体パッケージに通信可能に結合するいくつかの電気伝導性の貫通ビア４１２を有する介在層４００のうちの少なくとも一つを使って、第一の半導体パッケージ１１０を第二の半導体パッケージ１５０に熱伝導的に結合してもよい。方法６００は６０２において始まる。

６０４では、熱伝導部材１３０が第一の半導体パッケージ１１０と第二の半導体パッケージ１５０の間に配置される。実施形態では、熱伝導部材１３０は、第二の半導体パッケージ１５０の下面１５２に結合されたはんだバンプ２１０を含んでいてもよい。そのような実施形態では、第二の半導体パッケージ１５０が第一の半導体パッケージ１１０に近接して配置されるとき、はんだバンプ２１０は第一の半導体パッケージ１１０と第二の半導体パッケージ１５０の間に位置される。他の実施形態では、熱伝導部材１３０は、第二の半導体パッケージ１５０の下面に結合されていてもよい複数のはんだバンプまたははんだボール３１０を含んでいてもよい。そのような実施形態では、第二の半導体パッケージ１５０が第一の半導体パッケージ１１０に近接して配置されるとき、前記複数のはんだバンプ３１０は第一の半導体パッケージ１１０と第二の半導体パッケージ１５０の間に位置される。さらに他の実施形態では、熱伝導部材１３０は、コア４０２を有する介在層４００を含んでいてもよく、コア４０２は、コア４０２の上面４０４から下面４０６に延びる複数の熱伝導性の貫通ビア４１０を含む。第一の半導体パッケージ１１０と第二の半導体パッケージ１５０の間に挿入されるとき、熱伝導性の貫通ビア４１０は第一の半導体パッケージ１１０の上面１１２から第二の半導体パッケージ１５０の下面１５２に延びる。

６０６では、熱伝導部材は第一の半導体パッケージ１１０の上面１１２および第二の半導体パッケージ１５０の下面１５２に物理的に結合する。実施形態では、第一の半導体パッケージ１１０の上面１１２は一つまたは複数の金属被覆した層１２８を含んでいてもよく、第二の半導体パッケージ１５０の下面１５２は一つまたは複数の熱伝導領域１６８を含んでいてもよい。実施形態では、リフローの間、はんだバンプ２１０が流れ、第一の半導体パッケージ１１０の上面１１２に配置された前記一つまたは複数の金属被覆層１２８および第二の半導体パッケージ１５０の下面１５２に配置された前記一つまたは複数の熱伝導領域１６８に物理的に結合する。他の実施形態では、リフローの間、前記複数のはんだバンプ３１０が流れ、第一の半導体パッケージ１１０の上面１１２に配置された前記一つまたは複数の金属被覆層１２８および第二の半導体パッケージ１５０の下面１５２に配置された前記一つまたは複数の熱伝導領域１６８に物理的に結合する。さらに他の実施形態では、熱伝導部材１３０の上面４０４および下面４０６にはんだボール３１０が配置されてもよい。リフローの間、はんだボール３１０が流れ、第一の半導体パッケージ１１０の上面１１２に配置された前記一つまたは複数の金属被覆層１２８および第二の半導体パッケージ１５０の下面１５２に配置された前記一つまたは複数の熱伝導領域１６８に物理的に結合する。

６０６では、熱伝導部材１３０が第一の半導体パッケージ１１０の上面１１２および第二の半導体パッケージ１５０の下面１５２に熱伝導的に結合する。熱伝導部材１３０を第一の半導体パッケージ１１０の上面１１２および第二の半導体パッケージ１５０の下面１５２に熱伝導的に結合させることは、第一の半導体パッケージ１１０から第二の半導体パッケージ１５０への、熱伝導部材１３０を介した熱エネルギー１３４の流れを容易にする。方法６００は６０８で完結する。

図６は一つまたは複数の実施形態に基づくさまざまな動作を示しているが、図６に描かれた動作のすべてが他の実施形態のために必要とは限らないは理解されるものとする。実際、本開示の他の実施形態では、図６に描かれた動作および／または本稿に記載される他の動作は、どの図面にも特定的に示されていないがそれでも本開示と完全に整合する仕方で組み合わされてもよい。このように、厳密には図面に示されていない特徴および／または動作に向けられる請求項は、本開示の範囲および内容内であると見なされる。

本願および請求項において使われるところでは、「および／または」で結ばれた項目のリストは、挙げられている項目の任意の組み合わせを意味することができる。たとえば、「Ａ、Ｂおよび／またはＣ」という句はＡ；Ｂ；Ｃ；ＡおよびＢ；ＡおよびＣ；ＢおよびＣ；またはＡ、ＢおよびＣを意味することができる。本願および請求項において使われるところでは、用語「…のうちの少なくとも一つ」によって結ばれる項目のリストは、挙げられている項目の任意の組み合わせを意味することができる。たとえば、「Ａ、ＢまたはＣのうちの少なくとも一つ」という句はＡ；Ｂ；Ｃ；ＡおよびＢ；ＡおよびＣ；ＢおよびＣ；またはＡ、ＢおよびＣを意味することができる。

このように、本開示は、PoP半導体パッケージにおける熱分散および熱除去の効率を改善するためのシステムおよび方法に向けられる。PoP半導体パッケージは、積層された第二の半導体パッケージに物理的に、通信可能に、かつ伝導的に結合された第一の半導体パッケージを含む。少なくとも一つの熱伝導部材を含む熱伝導部材が第一の半導体パッケージと第二の半導体パッケージの間に配置されてもよい。熱伝導部材は：単一の熱伝導要素；複数の熱伝導要素；または少なくとも一つの熱伝導要素を含むコアを含みうる。熱伝導要素は、第一の半導体パッケージから第二の半導体パッケージへの熱の伝達を容易にするために、第一の半導体パッケージの上面および第二の半導体パッケージの下面に熱伝導的に結合される。

以下の実施例はさらなる実施形態に関する。本開示の以下の例は、少なくとも一つのデバイス、方法、実行されたときに機械に前記方法に基づいて工程を実行させる命令を記憶するための少なくとも一つの機械可読媒体、前記方法に基づいて工程を実行するための手段および／またはPoP半導体パッケージにおける第一の半導体パッケージの上面にわたる横方向の熱分散を改善し、向上させるとともにPoP半導体パッケージ内で第一の半導体パッケージから第二の半導体パッケージへの熱の流れを改善し、向上させるためのシステムのような主題を含んでいてもよい。

実施例１によれば、PoP半導体パッケージが提供される。該PoP半導体パッケージは：上面および下面をもつ第一の半導体パッケージと；上面および下面をもつ第二の半導体パッケージと；前記第一の半導体パッケージの上面と前記第二の半導体パッケージの下面の間に配置された熱伝導部材とを含んでいてもよく、前記熱伝導部材は、前記第一の半導体パッケージの上面と前記第二の半導体パッケージの下面の間に少なくとも一つの連続的な金属の熱伝導性の経路を含む。

実施例２は、実施例１の事項を含んでいてもよく、前記第一の半導体パッケージの上面が金属被覆されたダイ裏面を含んでいてもよく；前記第二の半導体パッケージの下面が少なくとも一つの熱伝導領域を含んでいてもよく；前記熱伝導部材は、前記金属被覆されたダイ裏面の少なくとも一部と、前記第二の半導体パッケージの下面に配置された前記熱伝導領域の少なくとも一部とに熱伝導的に結合された少なくとも一つの熱伝導要素とを含んでいてもよい。

実施例３は、実施例２の事項を含んでいてもよく、前記少なくとも一つの熱伝導要素が、前記金属被覆されたダイ裏面の少なくとも一部と、前記第二の半導体パッケージの下面に配置された前記少なくとも一つの熱伝導領域の少なくとも一部との間に配置された熱伝導材料の一様な層を含んでいてもよい。

実施例４は、実施例３の事項を含んでいてもよく、熱伝導材料の前記一様な層は、前記金属被覆されたダイ裏面と、前記少なくとも一つの熱伝導領域との間でリフローされたはんだの一様な層を含んでいてもよい。

実施例５は、実施例２の事項を含んでいてもよく、前記少なくとも一つの熱伝導要素が複数の熱伝導要素を含んでいてもよく、各熱伝導要素は、前記第一の半導体パッケージの前記金属被覆されたダイ裏面の少なくとも一部と、前記第二の半導体パッケージの下面に配置された前記少なくとも一つの熱伝導領域の少なくとも一部との間に配置され、それらに熱伝導的に結合された熱伝導材料から形成される。

実施例６は、実施例５の事項を含んでいてもよく、前記複数の熱伝導要素は複数のはんだ片を含んでいてもよく、前記複数のはんだ片のそれぞれは、前記金属被覆されたダイ裏面と、前記少なくとも一つの熱伝導領域のそれぞれとの間でリフローされる。

実施例７は、実施例２の事項を含んでいてもよく、前記第一の半導体パッケージの上面の前記金属被覆された部分は、銅、銅合金、金、金合金またははんだのうちの少なくとも一つを含む金属被覆層を含んでいてもよい。

実施例８は、実施例２の事項を含んでいてもよく、前記第一の半導体パッケージの上面の前記金属被覆された部分は、焼結可能なペースト材料または熱伝導性接着剤のうちの少なくとも一つを含む金属被覆層を含んでいてもよい。

実施例９は、実施例１の事項を含んでいてもよく、前記熱伝導部材が介在層を含み、前記介在層は：上面および下面をもつ誘電コア材料と；前記コア材料の上面から前記コア材料の下面まで連続的に延びる複数の熱伝導性の貫通ビアであって、前記複数の熱伝導性の貫通ビアは前記第一の半導体パッケージの上面を前記第二の半導体パッケージの下面に熱伝導的に結合する、熱伝導性の貫通ビアと；前記コア材料の上面から前記コア材料の下面まで連続的に延びる複数の電気伝導性の貫通ビアであって、前記複数の電気伝導性の貫通ビアは前記第一の半導体パッケージを前記第二の半導体パッケージに電気伝導的に結合する、電気伝導性の貫通ビアとを含む。

実施例１０は、実施例９の事項を含んでいてもよく、前記複数の熱伝導性の貫通ビアは、銅または銅含有合金の少なくとも一方を含む熱伝導性の貫通ビアを含んでいてもよい。

実施例１１は、実施例９の事項を含んでいてもよく、前記複数の熱伝導性の貫通ビアのそれぞれが、30マイクロメートル（μm）から100μmまでの直径をもつ熱伝導性の貫通ビアを含んでいてもよく；前記複数の熱伝導性の貫通ビアは、約100マイクロメートル（μm）から約500μmまでのピッチで配置された熱伝導性の貫通ビアを含んでいてもよい。

実施例１２は、実施例９の事項を含んでいてもよく、前記複数の熱伝導性の貫通ビアは、動作中に高温になる前記第一の半導体パッケージの上面の領域に近接して配置された少なくとも一つの熱伝導性の貫通ビアを含んでいてもよい。

実施例１３は、実施例１２の事項を含んでいてもよく、前記介在層がさらに、前記介在層の上面の少なくとも一部にわたって配置された金属被覆された層を含み、前記金属被覆された層は前記複数の熱伝導性の貫通ビアの少なくとも一部にわたって配置される。

実施例１４は、実施例１３の事項を含んでいてもよく、前記介在層はさらに前記介在層の下面に配置された複数のパッドを含んでいてもよく、前記複数のパッドのそれぞれは、前記複数の熱伝導性の貫通ビアのそれぞれに近接して配置される。

実施例１５は、実施例１４の事項を含んでいてもよく、前記複数のパッドのそれぞれが、約70マイクロメートル（μm）から150μmの直径をもつパッドを含んでいてもよい。

実施例１６は、実施例１３の事項を含んでいてもよく、前記金属被覆された層は、銅、銅含有合金、金、金含有合金または熱伝導性のはんだのうちの少なくとも一つを含む金属被覆された層を含んでいてもよい。

実施例１７は、実施例１６の事項を含んでいてもよく、前記金属被覆された層は、5マイクロメートル（μm）から25μmの厚さをもつ金属被覆された層を含んでいてもよい。

実施例１８は、実施例１３の事項を含んでいてもよく、前記介在層はさらに：前記複数の熱伝導性の貫通ビアの少なくともいくつかおよび前記複数の電気伝導性の貫通ビアの少なくともいくつかの間で前記コア材料の上面に配置された第一のはんだレジストと；前記複数の熱伝導性の貫通ビアの少なくともいくつかおよび前記電気伝導性の貫通ビアの少なくともいくつかの間で前記コア材料の下面に配置された第二のはんだレジストとをさらに含んでいてもよい。

実施例１９によれば、パッケージ・オン・パッケージ（PoP）半導体パッケージ製造方法が提供される。本方法は：第一の半導体パッケージの上面と第二の半導体パッケージの下面の間に熱伝導部材を配置する段階であって、前記熱伝導部材は少なくとも一つの連続的な金属の熱伝導性の部材を含む、段階と；前記熱伝導部材を前記第一の半導体パッケージの上面および前記第二の半導体パッケージの下面に物理的に結合する段階と；前記熱伝導部材を前記第一の半導体パッケージの上面および前記第二の半導体パッケージの下面に熱伝導的に結合する段階とを含んでいてもよい。

実施例２０は、実施例１９の事項を含んでいてもよく、第一の半導体パッケージの上面と第二の半導体パッケージの下面の間に熱伝導部材を配置する段階が：金属被覆されたダイ裏面を含む第一の半導体パッケージの上面と、少なくとも一つの熱伝導領域を含む第二の半導体パッケージの下面の間に熱伝導部材を配置することを含んでいてもよい。

実施例２１は、実施例２０の事項を含んでいてもよく、前記熱伝導部材を前記第一の半導体パッケージの上面および前記第二の半導体パッケージの下面に熱伝導的に結合する段階が：前記熱伝導部材に含まれる少なくとも一つの伝導要素を、前記第一の半導体パッケージの上面に配置された前記金属被覆されたダイ裏面の少なくとも一部と、前記第二の半導体パッケージの下面に配置された前記熱伝導領域の少なくとも一部とに、熱伝導的に結合することを含んでいてもよい。

実施例２２は、実施例２１の事項を含んでいてもよく、前記熱伝導部材に含まれる少なくとも一つの伝導要素を、前記第一の半導体パッケージの上面に配置された前記金属被覆されたダイ裏面の少なくとも一部と、前記第二の半導体パッケージの下面に配置された前記熱伝導領域の少なくとも一部とに、熱伝導的に結合することが：前記第一の半導体パッケージの上面に配置された前記金属被覆されたダイ裏面の少なくとも一部と、前記第二の半導体パッケージの下面に配置された前記少なくとも一つの熱伝導領域の少なくとも一部との間に、熱伝導材料の一様な層を熱伝導的に結合することを含んでいてもよい。

実施例２３は、実施例２２の事項を含んでいてもよく、前記第一の半導体パッケージの上面に配置された前記金属被覆されたダイ裏面の少なくとも一部と、前記第二の半導体パッケージの下面に配置された前記少なくとも一つの熱伝導領域の少なくとも一部との間に、熱伝導材料の一様な層を熱伝導的に結合することが：前記第一の半導体パッケージの上面に配置された前記金属被覆されたダイ裏面の少なくとも一部と、前記第二の半導体パッケージの下面に配置された前記少なくとも一つの熱伝導領域の少なくとも一部との間に、はんだの一様な層をリフローさせることを含んでいてもよい。

実施例２４は、実施例２１の事項を含んでいてもよく、前記熱伝導部材に含まれる少なくとも一つの伝導要素を、前記第一の半導体パッケージの上面に配置された前記金属被覆されたダイ裏面の少なくとも一部と、前記第二の半導体パッケージの下面に配置された前記熱伝導領域の少なくとも一部とに、熱伝導的に結合することが：前記第一の半導体パッケージの前記金属被覆されたダイ裏面の少なくとも一部と、前記第二の半導体パッケージの下面に配置された前記少なくとも一つの熱伝導領域の少なくとも一部とに、それぞれ熱伝導材料から形成される複数の熱伝導要素のそれぞれを熱伝導的に結合することを含んでいてもよい。

実施例２５は、実施例２４の事項を含んでいてもよく、前記第一の半導体パッケージの前記金属被覆されたダイ裏面の少なくとも一部と、前記第二の半導体パッケージの下面に配置された前記少なくとも一つの熱伝導領域の少なくとも一部とに、それぞれ熱伝導材料から形成される複数の熱伝導要素のそれぞれを熱伝導的に結合することが：前記第一の半導体パッケージの上面に配置された前記金属被覆されたダイ裏面と、前記第二の半導体パッケージの下面に配置された前記少なくとも一つの熱伝導領域の少なくとも一部との間に、複数のはんだ片のそれぞれをリフローさせることを含んでいてもよい。

実施例２６は、実施例２０の事項を含んでいてもよく、金属被覆されたダイ裏面を含む第一の半導体パッケージの上面と、少なくとも一つの熱伝導領域を含む第二の半導体パッケージの下面の間に熱伝導部材を配置することが：金属被覆層として、銅、銅合金、金、金合金またははんだのうちの少なくとも一つを含む金属被覆されたダイ裏面を含む第一の半導体パッケージの上面との間に熱伝導部材を配置することを含んでいてもよい。

実施例２７は、実施例２０の事項を含んでいてもよく、金属被覆されたダイ裏面を含む第一の半導体パッケージの上面と、少なくとも一つの熱伝導領域を含む第二の半導体パッケージの下面の間に熱伝導部材を配置することが：金属被覆層として、焼結可能なペースト材料または熱伝導性の接着剤のうちの少なくとも一つを含む金属被覆されたダイ裏面を含む第一の半導体パッケージの上面との間に熱伝導部材を配置することを含んでいてもよい。

実施例２８は、実施例２０の事項を含んでいてもよく、金属被覆されたダイ裏面を含む第一の半導体パッケージの上面と、少なくとも一つの熱伝導領域を含む第二の半導体パッケージの下面の間に熱伝導部材を配置することが：前記第一の半導体パッケージの上面および前記第二の半導体パッケージの下面に、複数の熱伝導性の貫通ビアを含む介在層を熱伝導的に結合する段階であって、前記複数の熱伝導性の貫通ビアのそれぞれはコア材料の上面から該コア材料の下面まで連続的に延びる、段階と；前記第一の半導体パッケージと前記第二の半導体パッケージの間に、複数の電気伝導性の貫通ビアを通信可能に結合する段階であって、前記複数の電気伝導性の貫通ビアのそれぞれは前記コア材料の上面から前記コア材料の下面まで連続的に延びる、段階とを含んでいてもよい。

実施例２９は、実施例２８の事項を含んでいてもよく、前記第一の半導体パッケージの上面および前記第二の半導体パッケージの下面に、複数の熱伝導性の貫通ビアを熱伝導的に結合する段階が：前記第一の半導体パッケージの上面および前記第二の半導体パッケージの下面に、銅または銅含有合金の少なくとも一方を含む複数の熱伝導性の貫通ビアを熱伝導的に結合することを含んでいてもよい。

実施例３０は、実施例２９の事項を含んでいてもよく、前記第一の半導体パッケージの上面および前記第二の半導体パッケージの下面に、複数の熱伝導性の貫通ビアを熱伝導的に結合することが：前記第一の半導体パッケージの上面と前記第二の半導体パッケージの下面との間に、約100μmから約500μmまでのピッチの、30マイクロメートル（μm）から100μmまでの直径をもつ複数の熱伝導性の貫通ビアを熱伝導的に結合することを含んでいてもよい。

実施例３１は、実施例２９の事項を含んでいてもよく、前記第一の半導体パッケージの上面および前記第二の半導体パッケージの下面に、複数の熱伝導性の貫通ビアを熱伝導的に結合することが：前記熱伝導部材の上面の少なくとも一部に金属被覆された層を配置し；前記金属被覆層を前記複数の熱伝導性の貫通ビアのそれぞれの少なくとも一部に熱伝導的に結合し；前記金属被覆層を前記第二の半導体パッケージの下面に熱伝導的に結合することを含んでいてもよい。

実施例３２は、実施例３１の事項を含んでいてもよく、前記第一の半導体パッケージの上面および前記第二の半導体パッケージの下面に、複数の熱伝導性の貫通ビアを熱伝導的に結合することが：前記熱伝導部材の下面に複数の熱伝導性パッドを配置し；前記複数の熱伝導性パッドのそれぞれを、前記複数の熱伝導性の貫通ビアのそれぞれの上に熱伝導的に結合し；前記複数の熱伝導性パッドの少なくともいくつかのそれぞれを、前記第一の半導体パッケージの上面に熱伝導的に結合することを含んでいてもよい。

実施例３３は、実施例３２の事項を含んでいてもよく、前記熱伝導部材の下面に複数の熱伝導性パッドを配置することが：前記熱伝導部材の下面で約70マイクロメートル（μm）から150μmの直径をもつ複数の伝導性パッドを配置することを含んでいてもよい。

実施例３４は、実施例３３の事項を含んでいてもよく、前記熱伝導部材の上面の少なくとも一部に金属被覆された層を配置することが：銅、銅含有合金、金、金含有合金または熱伝導性はんだのうちの少なくとも一つを含む金属被覆層を、前記熱伝導部材の上面の少なくとも一部に配置することを含んでいてもよい。

実施例３５は、実施例３４の事項を含んでいてもよく、前記熱伝導部材の上面の少なくとも一部に金属被覆された層を配置することが：5マイクロメートル（μm）から25μmの厚さをもつ金属被覆層を、前記熱伝導部材の上面の少なくとも一部に配置することをさらに含んでいてもよい。

実施例３６は、実施例２８の事項を含んでいてもよく、第一の半導体パッケージの上面と第二の半導体パッケージの下面の間に熱伝導部材を配置する段階であって、前記熱伝導部材は少なくとも一つの連続的な金属の熱伝導性の部材を含む、段階は：第一の半導体パッケージの上面と第二の半導体パッケージの下面の間に熱伝導部材を配置する段階であって、前記熱伝導部材は少なくとも一つの連続的な金属の熱伝導性の部材を含み、前記熱伝導部材は、前記複数の熱伝導性の貫通ビアの少なくともいくつかおよび前記複数の電気伝導性の貫通ビアの少なくともいくつかの間で前記熱伝導部材の上面に配置された第一のはんだレジストと；前記第一の複数の金属の貫通ビアの少なくともいくつかおよび前記第二の複数の金属の貫通ビアの少なくともいくつかの間で前記熱伝導部材の下面に配置された第二のはんだレジストとをさらに含んでいてもよい、段階を含んでいてもよい。

実施例３７によれば、電子デバイスが提供される。電子デバイスは、パッケージ・オン・パッケージ（PoP）半導体パッケージを含んでいてもよく、該PoP半導体パッケージは：上面および下面をもつ第一の半導体パッケージと；上面および下面をもつ第二の半導体パッケージと；前記第一の半導体パッケージの上面と前記第二の半導体パッケージの下面の間に配置された熱伝導部材とを含み、前記熱伝導部材は、前記第一の半導体パッケージの上面と前記第二の半導体パッケージの下面の間に少なくとも一つの連続的な金属の熱伝導性の経路を含む。

実施例３８は、実施例３７の事項を含んでいてもよく、前記第一の半導体パッケージの上面が金属被覆されたダイ裏面を含んでいてもよく；前記第二の半導体パッケージの下面が少なくとも一つの熱伝導領域を含んでいてもよく；前記熱伝導部材は、前記金属被覆されたダイ裏面の少なくとも一部と、前記第二の半導体パッケージの下面に配置された前記熱伝導領域の少なくとも一部とに熱伝導的に結合された少なくとも一つの熱伝導要素とを含んでいてもよい。

実施例３９は、実施例３８の事項を含んでいてもよく、前記少なくとも一つの熱伝導要素が、前記金属被覆されたダイ裏面の少なくとも一部と、前記第二の半導体パッケージの下面に配置された前記少なくとも一つの熱伝導領域の少なくとも一部との間に配置された熱伝導材料の一様な層を含んでいてもよい。

実施例４０は、実施例３９の事項を含んでいてもよく、熱伝導材料の前記一様な層は、前記金属被覆されたダイ裏面と、前記少なくとも一つの熱伝導領域との間でリフローされたはんだの一様な層を含んでいてもよい。

実施例４１は、実施例３８の事項を含んでいてもよく、前記少なくとも一つの熱伝導要素が複数の熱伝導要素を含んでいてもよく、各熱伝導要素は、前記第一の半導体パッケージの前記金属被覆されたダイ裏面の少なくとも一部と、前記第二の半導体パッケージの下面に配置された前記少なくとも一つの熱伝導領域の少なくとも一部との間に配置され、それらに熱伝導的に結合された熱伝導材料から形成される。

実施例４２は、実施例４１の事項を含んでいてもよく、前記複数の熱伝導要素は複数のはんだ片を含んでいてもよく、前記複数のはんだ片のそれぞれは、前記金属被覆されたダイ裏面と、前記少なくとも一つの熱伝導領域のそれぞれとの間でリフローされる。

実施例４３は、実施例３８の事項を含んでいてもよく、前記第一の半導体パッケージの上面の前記金属被覆された部分は、銅、銅合金、金、金合金またははんだのうちの少なくとも一つを含む金属被覆層を含んでいてもよい。

実施例４４は、実施例３８の事項を含んでいてもよく、前記第一の半導体パッケージの上面の前記金属被覆された部分は、焼結可能なペースト材料または熱伝導性接着剤のうちの少なくとも一つを含む金属被覆層を含んでいてもよい。

実施例４５は、実施例３７の事項を含んでいてもよく、前記熱伝導部材が：上面および下面をもつ誘電コア材料と；前記コア材料の上面から前記コア材料の下面まで連続的に延びる複数の熱伝導性の貫通ビアであって、前記複数の熱伝導性の貫通ビアは前記第一の半導体パッケージの上面を前記第二の半導体パッケージの下面に熱伝導的に結合する、熱伝導性の貫通ビアと；前記コア材料の上面から前記コア材料の下面まで連続的に延びる複数の電気伝導性の貫通ビアであって、前記複数の電気伝導性の貫通ビアは前記第一の半導体パッケージを前記第二の半導体パッケージに電気伝導的に結合する、電気伝導性の貫通ビアとを含んでいてもよい。

実施例４６は、実施例４５の事項を含んでいてもよく、前記複数の熱伝導性の貫通ビアは、銅または銅含有合金の少なくとも一方を含む貫通ビアを含んでいてもよい。

実施例４７は、実施例４５の事項を含んでいてもよく、前記複数の熱伝導性の貫通ビアのそれぞれが、30マイクロメートル（μm）から100μmまでの直径をもつ熱伝導性の貫通ビアを含み；前記複数の熱伝導性の貫通ビアは、約100マイクロメートル（μm）から約500μmまでのピッチで配置された熱伝導性の貫通ビアを含む。

実施例４８は、実施例４５の事項を含んでいてもよく、前記複数の熱伝導性の貫通ビアは、動作中に高温になる前記第一の半導体パッケージの上面の領域に近接して配置された少なくとも一つの熱伝導性の貫通ビアを含んでいてもよい。

実施例４９は、実施例４８の事項を含んでいてもよく、前記熱伝導部材がさらに、前記熱伝導部材の上面の少なくとも一部にわたって配置された金属被覆された層を含んでいてもよく、前記金属被覆された層は前記複数の熱伝導性の貫通ビアの少なくとも一部にわたって配置される。

実施例５０は、実施例４９の事項を含んでいてもよく、前記熱伝導部材がさらに前記熱伝導部材の下面に配置された複数のパッドを含んでいてもよく、前記複数のパッドのそれぞれは、前記複数の熱伝導性の貫通ビアのそれぞれに近接して配置される。

実施例５１は、実施例５０の事項を含んでいてもよく、前記複数のパッドのそれぞれが、約70マイクロメートル（μm）から150μmの直径をもつパッドを含んでいてもよい。

実施例５２は、実施例５１の事項を含んでいてもよく、前記金属被覆された層は、銅、銅含有合金、金、金含有合金または熱伝導性のはんだのうちの少なくとも一つを含む金属被覆された層を含んでいてもよい。

実施例５３は、実施例５２の事項を含んでいてもよく、前記金属被覆された層は、5マイクロメートル（μm）から25μmの厚さをもつ金属被覆された層を含んでいてもよい。

実施例５４は、実施例４９の事項を含んでいてもよく、前記熱伝導部材はさらに：前記複数の熱伝導性の貫通ビアの少なくともいくつかおよび前記複数の電気伝導性の貫通ビアの少なくともいくつかの間で前記コア材料の上面に配置された第一のはんだレジストと；前記複数の熱伝導性の貫通ビアの少なくともいくつかおよび前記電気伝導性の貫通ビアの少なくともいくつかの間で前記コア材料の下面に配置された第二のはんだレジストとをさらに含んでいてもよい。

実施例５５によれば、パッケージ・オン・パッケージ（PoP）半導体パッケージ製造システムが提供される。本システムは：第一の半導体パッケージの上面と第二の半導体パッケージの下面の間に熱伝導部材を配置する手段であって、前記熱伝導部材は少なくとも一つの連続的な金属の熱伝導性の部材を含む、手段と；前記熱伝導部材を前記第一の半導体パッケージの上面および前記第二の半導体パッケージの下面に物理的に結合する手段と；前記熱伝導部材を前記第一の半導体パッケージの上面および前記第二の半導体パッケージの下面に熱伝導的に結合する手段とを含んでいてもよい。

実施例５６は、実施例５５の事項を含んでいてもよく、第一の半導体パッケージの上面と第二の半導体パッケージの下面の間に熱伝導部材を配置する手段が：金属被覆されたダイ裏面を含む第一の半導体パッケージの上面と、少なくとも一つの熱伝導領域を含む第二の半導体パッケージの下面の間に熱伝導部材を配置する手段を含んでいてもよい。

実施例５７は、実施例５６の事項を含んでいてもよく、前記熱伝導部材を前記第一の半導体パッケージの上面および前記第二の半導体パッケージの下面に熱伝導的に結合する手段が：前記熱伝導部材に含まれる少なくとも一つの伝導要素を、前記第一の半導体パッケージの上面に配置された前記金属被覆されたダイ裏面の少なくとも一部と、前記第二の半導体パッケージの下面に配置された前記熱伝導領域の少なくとも一部とに、熱伝導的に結合する手段を含んでいてもよい。

実施例５８は、実施例５７の事項を含んでいてもよく、前記熱伝導部材に含まれる少なくとも一つの伝導要素を、前記第一の半導体パッケージの上面に配置された前記金属被覆されたダイ裏面の少なくとも一部と、前記第二の半導体パッケージの下面に配置された前記熱伝導領域の少なくとも一部とに、熱伝導的に結合する手段が：前記第一の半導体パッケージの上面に配置された前記金属被覆されたダイ裏面の少なくとも一部と、前記第二の半導体パッケージの下面に配置された前記少なくとも一つの熱伝導領域の少なくとも一部との間に、熱伝導材料の一様な層を熱伝導的に結合する手段を含んでいてもよい。

実施例５９は、実施例５８の事項を含んでいてもよく、前記第一の半導体パッケージの上面に配置された前記金属被覆されたダイ裏面の少なくとも一部と、前記第二の半導体パッケージの下面に配置された前記少なくとも一つの熱伝導領域の少なくとも一部との間に、熱伝導材料の一様な層を熱伝導的に結合する手段が：前記第一の半導体パッケージの上面に配置された前記金属被覆されたダイ裏面の少なくとも一部と、前記第二の半導体パッケージの下面に配置された前記少なくとも一つの熱伝導領域の少なくとも一部との間に、はんだの一様な層をリフローさせる手段を含んでいてもよい。

実施例６０は、実施例５７の事項を含んでいてもよく、前記熱伝導部材に含まれる少なくとも一つの伝導要素を、前記第一の半導体パッケージの上面に配置された前記金属被覆されたダイ裏面の少なくとも一部と、前記第二の半導体パッケージの下面に配置された前記熱伝導領域の少なくとも一部とに、熱伝導的に結合する手段が：前記第一の半導体パッケージの前記金属被覆されたダイ裏面の少なくとも一部と、前記第二の半導体パッケージの下面に配置された前記少なくとも一つの熱伝導領域の少なくとも一部とに、それぞれ熱伝導材料から形成される複数の熱伝導要素のそれぞれを熱伝導的に結合する手段を含んでいてもよい。

実施例６１は、実施例６０の事項を含んでいてもよく、前記第一の半導体パッケージの前記金属被覆されたダイ裏面の少なくとも一部と、前記第二の半導体パッケージの下面に配置された前記少なくとも一つの熱伝導領域の少なくとも一部とに、それぞれ熱伝導材料から形成される複数の熱伝導要素のそれぞれを熱伝導的に結合することが：前記第一の半導体パッケージの上面に配置された前記金属被覆されたダイ裏面と、前記第二の半導体パッケージの下面に配置された前記少なくとも一つの熱伝導領域の少なくとも一部との間に、複数のはんだ片のそれぞれをリフローさせることを含んでいてもよい。

実施例６２は、実施例５６の事項を含んでいてもよく、金属被覆されたダイ裏面を含む第一の半導体パッケージの上面と、少なくとも一つの熱伝導領域を含む第二の半導体パッケージの下面の間に熱伝導部材を配置する手段が：金属被覆層として、銅、銅合金、金、金合金またははんだのうちの少なくとも一つを含む金属被覆されたダイ裏面を含む第一の半導体パッケージの上面との間に熱伝導部材を配置する手段を含んでいてもよい。

実施例６３は、実施例５６の事項を含んでいてもよく、金属被覆されたダイ裏面を含む第一の半導体パッケージの上面と、少なくとも一つの熱伝導領域を含む第二の半導体パッケージの下面の間に熱伝導部材を配置する手段が：金属被覆層として、焼結可能なペースト材料または熱伝導性の接着剤のうちの少なくとも一つを含む金属被覆されたダイ裏面を含む第一の半導体パッケージの上面との間に熱伝導部材を配置する手段を含んでいてもよい。

実施例６４は、実施例５６の事項を含んでいてもよく、金属被覆されたダイ裏面を含む第一の半導体パッケージの上面と、少なくとも一つの熱伝導領域を含む第二の半導体パッケージの下面の間に熱伝導部材を配置する手段が：前記第一の半導体パッケージの上面および前記第二の半導体パッケージの下面に、複数の熱伝導性の貫通ビアを熱伝導的に結合する手段であって、前記複数の熱伝導性の貫通ビアのそれぞれは熱伝導部材コア材料の上面から該熱伝導部材コア材料の下面まで連続的に延びる、手段と；前記第一の半導体パッケージと前記第二の半導体パッケージの間に、複数の電気伝導性の貫通ビアを通信可能に結合する手段であって、前記複数の電気伝導性の貫通ビアのそれぞれは前記コア材料の上面から前記コア材料の下面まで連続的に延びる、手段とを含んでいてもよい。

実施例６５は、実施例６４の事項を含んでいてもよく、前記第一の半導体パッケージの上面および前記第二の半導体パッケージの下面に、複数の熱伝導性の貫通ビアを熱伝導的に結合する手段が：前記第一の半導体パッケージの上面および前記第二の半導体パッケージの下面に、銅または銅含有合金の少なくとも一方を含む複数の熱伝導性の貫通ビアを熱伝導的に結合する手段を含んでいてもよい。

実施例６６は、実施例６５の事項を含んでいてもよく、前記第一の半導体パッケージの上面および前記第二の半導体パッケージの下面に、複数の熱伝導性の貫通ビアを熱伝導的に結合する手段が：前記第一の半導体パッケージの上面と前記第二の半導体パッケージの下面との間に、約100μmから約500μmまでのピッチの、30マイクロメートル（μm）から100μmまでの直径をもつ複数の熱伝導性の貫通ビアを熱伝導的に結合する手段を含んでいてもよい。

実施例６７は、実施例６５の事項を含んでいてもよく、前記第一の半導体パッケージの上面および前記第二の半導体パッケージの下面に、複数の熱伝導性の貫通ビアを熱伝導的に結合する手段が：前記熱伝導部材の上面の少なくとも一部に金属被覆された層を配置する手段と；前記金属被覆層を前記複数の熱伝導性の貫通ビアのそれぞれの少なくとも一部に熱伝導的に結合する手段と；前記金属被覆層を前記第二の半導体パッケージの下面に熱伝導的に結合する手段とを含んでいてもよい。

実施例６８は、実施例６７の事項を含んでいてもよく、前記第一の半導体パッケージの上面および前記第二の半導体パッケージの下面に、複数の熱伝導性の貫通ビアを熱伝導的に結合する手段が：前記熱伝導部材の下面に複数の熱伝導性パッドを配置する手段と；前記複数の熱伝導性パッドのそれぞれを、前記複数の熱伝導性の貫通ビアのそれぞれの上に熱伝導的に結合する手段と；前記複数の熱伝導性パッドの少なくともいくつかのそれぞれを、前記第一の半導体パッケージの上面に熱伝導的に結合する手段とを含んでいてもよい。

実施例６９は、実施例６８の事項を含んでいてもよく、前記熱伝導部材の下面に複数の熱伝導性パッドを配置する手段が：前記熱伝導部材の下面で約70マイクロメートル（μm）から150μmの直径をもつ複数の伝導性パッドを配置する手段を含んでいてもよい。

実施例７０は、実施例６９の事項を含んでいてもよく、前記熱伝導部材の上面の少なくとも一部に金属被覆された層を配置する手段が：銅、銅含有合金、金、金含有合金または熱伝導性はんだのうちの少なくとも一つを含む金属被覆層を、前記熱伝導部材の上面の少なくとも一部に配置する手段を含んでいてもよい。

実施例７１は、実施例７０の事項を含んでいてもよく、前記熱伝導部材の上面の少なくとも一部に金属被覆された層を配置する手段が：5マイクロメートル（μm）から25μmの厚さをもつ金属被覆層を、前記熱伝導部材の上面の少なくとも一部に配置する手段をさらに含んでいてもよい。

実施例７２は、実施例６８の事項を含んでいてもよく、第一の半導体パッケージの上面と第二の半導体パッケージの下面の間に熱伝導部材を配置する手段であって、前記熱伝導部材は少なくとも一つの連続的な金属の熱伝導性の部材を含む、手段は：第一の半導体パッケージの上面と第二の半導体パッケージの下面の間に熱伝導部材を配置する手段であって、前記熱伝導部材は少なくとも一つの連続的な金属の熱伝導性の部材を含み、前記熱伝導部材は、前記複数の熱伝導性の貫通ビアの少なくともいくつかおよび前記複数の電気伝導性の貫通ビアの少なくともいくつかの間で前記熱伝導部材の上面に配置された第一のはんだレジストと；前記第一の複数の金属の貫通ビアの少なくともいくつかおよび前記第二の複数の金属の貫通ビアの少なくともいくつかの間で前記熱伝導部材の下面に配置された第二のはんだレジストとを含む、手段を含んでいてもよい。

本稿で用いられた用語および表現は、限定ではなく、記述の用語として使われている。そのような用語および表現の使用において、図示および記載される事項（またはその一部分）のいかなる等価物も除外する意図はない。請求項の範囲内でさまざまな修正が可能であることが認識される。よって、請求項は、そのような等価物すべてをカバーすることが意図されている。

Claims (25)

1. 上面および下面をもつ第一の半導体パッケージと；
   上面および下面をもつ第二の半導体パッケージと；
   前記第一の半導体パッケージの上面と前記第二の半導体パッケージの下面の間に配置された熱伝導部材とを有するパッケージ・オン・パッケージ（PoP）半導体パッケージであって、
   前記熱伝導部材は、前記第一の半導体パッケージの上面と前記第二の半導体パッケージの下面の間に少なくとも一つの連続的な金属の熱伝導性の経路を含む、PoP半導体パッケージ。
2. 前記第一の半導体パッケージの上面が金属被覆されたダイ裏面を有し；
   前記第二の半導体パッケージの下面が少なくとも一つの熱伝導領域を有し；
   前記熱伝導部材は、前記金属被覆されたダイ裏面の少なくとも一部と、前記第二の半導体パッケージの下面に配置された前記熱伝導領域の少なくとも一部とに熱伝導的に結合された少なくとも一つの熱伝導要素を有する、
   請求項１記載のPoP半導体パッケージ。
3. 前記少なくとも一つの熱伝導要素が、前記金属被覆されたダイ裏面の少なくとも一部と、前記第二の半導体パッケージの下面に配置された前記少なくとも一つの熱伝導領域の少なくとも一部との間に配置された熱伝導材料の一様な層を有する、請求項２記載のPoP半導体パッケージ。
4. 熱伝導材料の前記一様な層は、前記金属被覆されたダイ裏面と、前記少なくとも一つの熱伝導領域との間でリフローされたはんだの一様な層を含む、請求項３記載のPoP半導体パッケージ。
5. 前記少なくとも一つの熱伝導要素が複数の熱伝導要素を含み、各熱伝導要素は、前記第一の半導体パッケージの前記金属被覆されたダイ裏面の少なくとも一部と、前記第二の半導体パッケージの下面に配置された前記少なくとも一つの熱伝導領域の少なくとも一部との間に配置され、それらに熱伝導的に結合された熱伝導材料から形成される、請求項２記載のPoP半導体パッケージ。
6. 前記複数の熱伝導要素は複数のはんだ片を含み、前記複数のはんだ片のそれぞれは、前記金属被覆されたダイ裏面と、前記少なくとも一つの熱伝導領域のそれぞれとの間でリフローされている、請求項５記載のPoP半導体パッケージ。
7. 前記第一の半導体パッケージの上面の前記金属被覆された部分は、銅、銅合金、金、金合金またははんだのうちの少なくとも一つを含む金属被覆層を含む、請求項２記載のPoP半導体パッケージ。
8. 前記第一の半導体パッケージの上面の前記金属被覆された部分は、焼結可能なペースト材料または熱伝導性接着剤のうちの少なくとも一つを含む金属被覆層を含む、請求項２記載のPoP半導体パッケージ。
9. 前記熱伝導部材が介在層を含み、前記介在層は：
   上面および下面をもつ誘電コア材料と；
   前記コア材料の上面から前記コア材料の下面まで連続的に延びる複数の熱伝導性の貫通ビアであって、前記複数の熱伝導性の貫通ビアは前記第一の半導体パッケージの上面を前記第二の半導体パッケージの下面に熱伝導的に結合する、熱伝導性の貫通ビアと；
   前記コア材料の上面から前記コア材料の下面まで連続的に延びる複数の電気伝導性の貫通ビアであって、前記複数の電気伝導性の貫通ビアは前記第一の半導体パッケージを前記第二の半導体パッケージに電気伝導的に結合する、電気伝導性の貫通ビアとを有する、
   請求項１記載のPoP半導体パッケージ。
10. 前記複数の熱伝導性の貫通ビアは、銅または銅含有合金の少なくとも一方を含む貫通ビアを含む、請求項９記載のPoP半導体パッケージ。
11. 前記複数の熱伝導性の貫通ビアのそれぞれが、30マイクロメートル（μm）から100μmまでの直径をもつ熱伝導性の貫通ビアを含み；
    前記複数の熱伝導性の貫通ビアは、約100マイクロメートル（μm）から約500μmまでのピッチで配置された熱伝導性の貫通ビアを含む、
    請求項９記載のPoP半導体パッケージ。
12. 前記複数の熱伝導性の貫通ビアは、動作中に高温になる前記第一の半導体パッケージの上面の領域に近接して配置された少なくとも一つの熱伝導性の貫通ビアを含む、請求項９記載のPoP半導体パッケージ。
13. パッケージ・オン・パッケージ（PoP）半導体パッケージ製造方法であって、
    第一の半導体パッケージの上面と第二の半導体パッケージの下面の間に熱伝導部材を配置する段階であって、前記熱伝導部材は少なくとも一つの連続的な金属の熱伝導性の部材を含む、段階と；
    前記熱伝導部材を前記第一の半導体パッケージの上面および前記第二の半導体パッケージの下面に物理的に結合する段階と；
    前記熱伝導部材を前記第一の半導体パッケージの上面および前記第二の半導体パッケージの下面に熱伝導的に結合する段階とを含む、
    方法。
14. 第一の半導体パッケージの上面と第二の半導体パッケージの下面の間に熱伝導部材を配置する段階が：
    金属被覆されたダイ裏面を含む第一の半導体パッケージの上面と、少なくとも一つの熱伝導領域を含む第二の半導体パッケージの下面の間に前記熱伝導部材を配置することを含む、
    請求項１３記載の方法。
15. 前記熱伝導部材を前記第一の半導体パッケージの上面および前記第二の半導体パッケージの下面に熱伝導的に結合する段階が：
    前記熱伝導部材に含まれる少なくとも一つの伝導要素を、前記第一の半導体パッケージの上面に配置された前記金属被覆されたダイ裏面の少なくとも一部と、前記第二の半導体パッケージの下面に配置された前記熱伝導領域の少なくとも一部とに、熱伝導的に結合することを含む、
    請求項１４記載の方法。
16. 前記熱伝導部材に含まれる少なくとも一つの伝導要素を、前記第一の半導体パッケージの上面に配置された前記金属被覆されたダイ裏面の少なくとも一部と、前記第二の半導体パッケージの下面に配置された前記熱伝導領域の少なくとも一部とに、熱伝導的に結合することが：
    前記第一の半導体パッケージの上面に配置された前記金属被覆されたダイ裏面の少なくとも一部と、前記第二の半導体パッケージの下面に配置された前記少なくとも一つの熱伝導領域の少なくとも一部との間に、熱伝導材料の一様な層を熱伝導的に結合することを含む、
    請求項１５記載の方法。
17. 前記第一の半導体パッケージの上面に配置された前記金属被覆されたダイ裏面の少なくとも一部と、前記第二の半導体パッケージの下面に配置された前記少なくとも一つの熱伝導領域の少なくとも一部との間に、熱伝導材料の一様な層を熱伝導的に結合することが：
    前記第一の半導体パッケージの上面に配置された前記金属被覆されたダイ裏面の少なくとも一部と、前記第二の半導体パッケージの下面に配置された前記少なくとも一つの熱伝導領域の少なくとも一部との間に、はんだの一様な層をリフローさせることを含む、
    請求項１６記載の方法。
18. 前記熱伝導部材に含まれる少なくとも一つの伝導要素を、前記第一の半導体パッケージの上面に配置された前記金属被覆されたダイ裏面の少なくとも一部と、前記第二の半導体パッケージの下面に配置された前記熱伝導領域の少なくとも一部とに、熱伝導的に結合することが：
    前記第一の半導体パッケージの前記金属被覆されたダイ裏面の少なくとも一部と、前記第二の半導体パッケージの下面に配置された前記少なくとも一つの熱伝導領域の少なくとも一部とに、それぞれ熱伝導材料から形成される複数の熱伝導要素のそれぞれを熱伝導的に結合することを含む、
    請求項１４記載の方法。
19. 前記第一の半導体パッケージの前記金属被覆されたダイ裏面の少なくとも一部と、前記第二の半導体パッケージの下面に配置された前記少なくとも一つの熱伝導領域の少なくとも一部とに、それぞれ熱伝導材料から形成される複数の熱伝導要素のそれぞれを熱伝導的に結合することが：
    前記第一の半導体パッケージの上面に配置された前記金属被覆されたダイ裏面と、前記第二の半導体パッケージの下面に配置された前記少なくとも一つの熱伝導領域の少なくとも一部との間に、複数のはんだ片のそれぞれをリフローさせることを含む、
    請求項１８記載の方法。
20. パッケージ・オン・パッケージ（PoP）半導体パッケージ製造システムであって：
    第一の半導体パッケージの上面と第二の半導体パッケージの下面の間に熱伝導部材を配置する手段であって、前記熱伝導部材は少なくとも一つの連続的な金属の熱伝導性の部材を含む、手段と；
    前記熱伝導部材を前記第一の半導体パッケージの上面および前記第二の半導体パッケージの下面に物理的に結合する手段と；
    前記熱伝導部材を前記第一の半導体パッケージの上面および前記第二の半導体パッケージの下面に熱伝導的に結合する手段とを有する、
    システム。
21. 第一の半導体パッケージの上面と第二の半導体パッケージの下面の間に熱伝導部材を配置する手段が：
    金属被覆されたダイ裏面を含む第一の半導体パッケージの上面と、少なくとも一つの熱伝導領域を含む第二の半導体パッケージの下面の間に前記熱伝導部材を配置する手段を含む、
    請求項２０記載のシステム。
22. 前記熱伝導部材を前記第一の半導体パッケージの上面および前記第二の半導体パッケージの下面に熱伝導的に結合する手段が：
    前記熱伝導部材に含まれる少なくとも一つの伝導要素を、前記第一の半導体パッケージの上面に配置された前記金属被覆されたダイ裏面の少なくとも一部と、前記第二の半導体パッケージの下面に配置された前記熱伝導領域の少なくとも一部とに、熱伝導的に結合する手段を含む、
    請求項２１記載のシステム。
23. 前記熱伝導部材に含まれる少なくとも一つの伝導要素を、前記第一の半導体パッケージの上面に配置された前記金属被覆されたダイ裏面の少なくとも一部と、前記第二の半導体パッケージの下面に配置された前記熱伝導領域の少なくとも一部とに、熱伝導的に結合する手段が：
    前記第一の半導体パッケージの前記金属被覆されたダイ裏面の少なくとも一部と、前記第二の半導体パッケージの下面に配置された前記少なくとも一つの熱伝導領域の少なくとも一部とに、それぞれ熱伝導材料から形成された複数の熱伝導要素のそれぞれを熱伝導的に結合する手段を含む、
    請求項２２記載のシステム。
24. 金属被覆されたダイ裏面を含む第一の半導体パッケージの上面と、少なくとも一つの熱伝導領域を含む第二の半導体パッケージの下面の間に前記熱伝導部材を配置する手段が：
    前記第一の半導体パッケージの上面および前記第二の半導体パッケージの下面に、複数の熱伝導性の貫通ビアを熱伝導的に結合する手段であって、前記複数の熱伝導性の貫通ビアのそれぞれはコア材料の上面から該コア材料の下面まで連続的に延びる、手段と；
    前記第一の半導体パッケージと前記第二の半導体パッケージの間に、複数の電気伝導性の貫通ビアを通信可能に結合する手段であって、前記複数の電気伝導性の貫通ビアのそれぞれは前記コア材料の上面から前記コア材料の下面まで連続的に延びる、手段とを含む、
    請求項２０記載のシステム。
25. 前記第一の半導体パッケージの上面および前記第二の半導体パッケージの下面に、複数の熱伝導性の貫通ビアを熱伝導的に結合する手段が：
    前記熱伝導部材の上面の少なくとも一部に金属被覆層を配置する手段と；
    前記金属被覆層を前記複数の熱伝導性の貫通ビアのそれぞれの少なくとも一部に熱伝導的に結合する手段と；
    前記金属被覆層を前記第二の半導体パッケージの下面に熱伝導的に結合する手段とを含む、
    請求項２４記載のシステム。

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