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半导体模块

文献发布时间:2024-01-17 01:15:20


半导体模块

本申请要求于2021年12月30日在韩国知识产权局提交的第10-2021-0193230号韩国专利申请的优先权,该韩国专利申请的公开内容通过引用全部包含于此。

技术领域

本发明构思涉及一种半导体模块,更具体地,涉及一种包括存储器封装件的半导体模块。

背景技术

数据中心由于互联网、人工智能、云计算和高性能计算(HPC)的爆炸性增长而得到越来越多的利用,并且沉浸冷却(immersion cooling)被利用以使包括在数据中心中的计算硬件有效地冷却。沉浸冷却是按照其将计算硬件浸没在非导电液体中的冷却操作,并且可以减少对诸如热界面材料、热沉和/或风扇的冷却组件的需求。沉浸冷却被分类为单相沉浸冷却和两相沉浸冷却。对于两相沉浸冷却,从计算硬件产生的热可以使冷却剂从其液态改变为气态,这可能导致蒸气的出现。与单相沉浸冷却相比,两相沉浸冷却可以实现有效的冷却,但问题在于,在冷却期间产生的蒸气可能使半导体模块的可靠性劣化。

发明内容

本发明构思的一些实施例提供了一种能够在两相沉浸冷却中防止蒸气被捕获且容易传递热的半导体模块。

本发明构思的一些实施例提供了一种具有提高的可靠性的半导体模块。

根据本发明构思的一些实施例,一种半导体模块可以包括:模块基底,具有彼此相对的顶表面和底表面;多个半导体封装件,位于模块基底的顶表面上,并且在与模块基底的顶表面平行的第一方向上布置;以及夹式结构,位于模块基底的顶表面上,并且在第一方向上与所述多个半导体封装件间隔开。夹式结构可以包括:主体部,位于模块基底的顶表面上,并且在第一方向上与所述多个半导体封装件间隔开;以及连接部,从主体部跨越模块基底的侧表面延伸到模块基底的底表面上。

根据本发明构思的一些实施例,一种半导体模块可以包括:模块基底,具有彼此相对的顶表面和底表面,模块基底具有在第一方向上延伸且彼此相对的第一侧和第二侧以及在第二方向上延伸且彼此相对的第三侧和第四侧,第一方向和第二方向与模块基底的顶表面平行并且彼此交叉;多个半导体封装件,位于模块基底的顶表面上,并且在第一方向上布置;多个接片,位于模块基底的顶表面上,与第一侧相邻,并且在第一方向上布置;以及夹式结构,位于模块基底的顶表面上,并且在第一方向上与所述多个半导体封装件和所述多个接片间隔开。夹式结构可以包括:主体部,位于模块基底的顶表面上,主体部在所述多个半导体封装件中的最外面的半导体封装件与模块基底的第三侧之间在第二方向上延伸;以及连接部,与模块基底的第二侧相邻,连接部从主体部跨越模块基底的侧表面延伸到模块基底的底表面上。

根据本发明构思的一些实施例,一种半导体模块包括:模块基底,具有彼此相对的顶表面和底表面;多个半导体封装件,位于模块基底的顶表面上;以及夹式结构,位于模块基底的顶表面上,并且在第一方向上与所述多个半导体封装件间隔开。夹式结构包括:主体部,位于模块基底的顶表面上,并且在第一方向上与所述多个半导体封装件间隔开;以及连接部,从主体部延伸到模块基底的底表面上。主体部包括远离所述多个半导体封装件的弯曲的表面。

附图说明

图1A示出了示出根据本发明构思的一些实施例的半导体模块的平面图。

图1B示出了示出图1A中描绘的半导体模块的第一侧的透视图。

图1C示出了示出图1A中描绘的半导体模块的第二侧的透视图。

图2示出了从图1A中描绘的半导体模块的第二侧观看的剖视图。

图3示出了图1A中描绘的夹式结构的根据旋转角度的图。

图4A示出了示出根据本发明构思的一些实施例的半导体模块的平面图。

图4B示出了示出图4A中描绘的半导体模块的第一侧的透视图。

图4C示出了示出图4A中描绘的半导体模块的第二侧的透视图。

图5示出了从图4A中描绘的半导体模块的第二侧观看的剖视图。

图6A示出了示出根据本发明构思的一些实施例的半导体模块的平面图。

图6B示出了示出图6A中描绘的半导体模块的第一侧的透视图。

图6C示出了示出图6A中描绘的半导体模块的第二侧的透视图。

图7示出了从图6A中描绘的半导体模块的第二侧观看的剖视图。

图8A示出了示出根据本发明构思的一些实施例的半导体模块的平面图。

图8B示出了示出图8A中描绘的半导体模块的第一侧的透视图。

图8C示出了示出图8A中描绘的半导体模块的第二侧的透视图。

图9示出了从图8A中描绘的半导体模块的第二侧观看的剖视图。

图10A示出了示出根据本发明构思的一些实施例的半导体模块的平面图。

图10B示出了示出图10A中描绘的半导体模块的第一侧的透视图。

图10C示出了示出图10A中描绘的半导体模块的第二侧的透视图。

图11示出了从图10A中描绘的半导体模块的第二侧观看的剖视图。

图12A示出了示出根据本发明构思的一些实施例的半导体模块的平面图。

图12B示出了示出图12A中描绘的半导体模块的第一侧的透视图。

图12C示出了示出图12A中描绘的半导体模块的第二侧的透视图。

图13示出了从图12A中描绘的半导体模块的第二侧观看的剖视图。

图14示出了根据本发明构思的一些实施例的从图1A中描绘的半导体模块的第二侧观看的剖视图。

图15示出了图14中描绘的夹式结构的根据旋转角度的图。

图16示出了根据本发明构思的一些实施例的从图10A中描绘的半导体模块的第二侧观看的剖视图。

图17示出了根据本发明构思的一些实施例的从图12A中描绘的半导体模块的第二侧观看的剖视图。

图18A示出了示出根据本发明构思的一些实施例的半导体模块的平面图。

图18B示出了示出图18A中描绘的半导体模块的第一侧的透视图。

图18C示出了示出图18A中描绘的半导体模块的第二侧的透视图。

图19示出了从图18A中描绘的半导体模块的第二侧观看的剖视图。

图20示出了图18A中描绘的夹式结构的根据旋转角度的图。

具体实施方式

现在,下文将参照附图详细地描述本发明构思的一些实施例。

图1A示出了示出根据本发明构思的一些实施例的半导体模块的平面图。图1B示出了示出图1A中描绘的半导体模块的第一侧的透视图。图1C示出了示出图1A中描绘的半导体模块的第二侧的透视图。图2示出了从图1A中描绘的半导体模块的第二侧观看的剖视图。图3示出了图1A中描绘的夹式结构的根据旋转角度的图。

参照图1A、图1B、图1C和图2,半导体模块1可以包括模块基底100、多个接片(tab)110、多个半导体封装件200、夹式结构(clip structure)300和多个半导体元件400。

模块基底100可以是具有电路图案的印刷电路板(PCB)。模块基底100可以具有彼此相对的顶表面100a和底表面100b。模块基底100可以具有在第一方向D1上延伸且彼此背对的第一侧100S1和第二侧100S2,并且还可以包括在第二方向D2上延伸且彼此背对的第三侧100S3和第四侧100S4。第一方向D1和第二方向D2可以与模块基底100的顶表面100a平行,并且可以彼此交叉(例如,正交)。

多个接片110可以设置在模块基底100的顶表面100a上并且与第一侧100S1相邻。多个接片110可以在模块基底100的第一侧100S1处在第一方向D1上布置。多个接片110可以包括金属(例如,铜或铝)。多个接片110可以具有其标准化的功能和布置,并且例如可以满足JEDEC标准。多个接片110可以用作用于数据信号的输入/输出端子或者用作用于命令/地址(C/A)信号的传送路径。

多个半导体封装件200可以设置在模块基底100的顶表面100a上,并且可以在第一方向D1上布置。多个接片110可以在第二方向D2上与多个半导体封装件200间隔开。多个半导体封装件200可以通过模块基底100中的布线电连接到多个接片110。因此,可以在多个半导体封装件200与多个接片110之间收发数据信号和命令/地址信号。

多个半导体封装件200中的每个可以包括封装基底220、半导体芯片230和模制层240。封装基底220可以是例如印刷电路板(PCB)或再分布基底。半导体芯片230可以安装在封装基底220上,并且可以是存储器芯片、逻辑芯片、应用处理器(AP)芯片或片上系统(SOC)。封装基底220可以在其上设置有包封半导体芯片230的模制层240。多个半导体封装件200可以是存储器封装件,在这种情况下,半导体芯片230可以是存储器芯片。半导体芯片230可以包括例如动态随机存取存储器(DRAM)、静态随机存取存储器(SRAM)或同步动态随机存取存储器(SDRAM)。

连接端子210可以置于模块基底100与多个半导体封装件200中的每个之间。多个半导体封装件200中的每个可以通过连接端子210电连接到模块基底100(例如,电连接到模块基底100中的布线)。连接端子210可以包括从柱、凸块和焊球中选择的至少一者,并且可以由导电材料形成。包括在多个半导体封装件200中的每个中的半导体芯片230可以通过封装基底220和连接端子210电连接到模块基底100(例如,电连接到模块基底100中的布线)。

多个半导体元件400可以设置在模块基底100的顶表面100a上,并且可以与多个半导体封装件200水平地间隔开。多个半导体元件400可以包括有源元件或无源元件(例如,电阻器、电容器或电感器)。多个半导体元件400可以通过模块基底100(例如,通过模块基底100中的布线)电连接到多个半导体封装件200。

参照图1A、图1B、图1C、图2和图3,夹式结构300可以设置在模块基底100的顶表面100a上,并且可以与多个半导体封装件200、多个半导体元件400和多个接片110水平地间隔开。多个接片110可以在第二方向D2上与夹式结构300间隔开。夹式结构300可以设置在模块基底100的顶表面100a上。夹式结构300可以包括与多个半导体封装件200、多个半导体元件400和多个接片110水平地间隔开的主体部310,并且还可以包括从主体部310跨越模块基底100的侧表面(lateral surface,或称为“侧向表面”)100c延伸到模块基底100的底表面100b上的连接部320。夹式结构300的连接部320可以与模块基底100的第二侧100S2相邻设置,并且夹式结构300的主体部310可以在第二方向D2上与多个接片110间隔开。

根据一些实施例,夹式结构300的主体部310可以放置在多个半导体封装件200中的最外面的半导体封装件(或称为“最外半导体封装件”)200与模块基底100的第三侧100S3之间。在多个半导体封装件200之中,最外面的半导体封装件200可以是与模块基底100的第三侧100S3相邻或最靠近模块基底100的第三侧100S3的半导体封装件。主体部310可以具有在最外面的半导体封装件200与模块基底100的第三侧100S3之间在第二方向D2上延伸的条形状(bar shape)。

主体部310可以具有面对最外面的半导体封装件200的第一侧表面310S1和与第一侧表面310S1相对而立的第二侧表面310S2。根据一些实施例,主体部310的第二侧表面310S2可以是弯曲的表面。当从模块基底100的第二侧100S2观看时,如图2中所示,主体部310可以具有呈半流线(half-streamline)形状的侧壁310W。主体部310可以在与模块基底100的顶表面100a垂直的第三方向D3上具有高度H,例如,主体部310的高度H可以在约0.01mm至约100mm的范围内。主体部310的最大的高度H可以与多个半导体封装件200中的每个的最上面的表面(或称为“最高表面”)的高度基本相同。主体部310可以在第一方向D1上具有宽度W,例如,主体部310的宽度W可以在0.01mm至约200mm的范围内。主体部310可以在第二方向D2上具有长度L,例如,主体部310的长度L可以在约0.01mm至约200mm的范围内。

连接部320可以包括第一部分P1、第二部分P2和第三部分P3,第一部分P1从主体部310的侧壁310W延伸到模块基底100的顶表面100a上,第二部分P2从第一部分P1延伸到模块基底100的侧表面100c上,第三部分P3从第二部分P2延伸到模块基底100的底表面100b上。模块基底100可以插入到连接部320的第一部分P1与第三部分P3之间,因此,夹式结构300可以物理地附接到模块基底100。

夹式结构300可以包括非导电材料。例如,夹式结构300可以由塑料、纤维、橡胶、海绵、聚氨酯、碳材料和多孔材料中的一种或更多种形成。夹式结构300可以与多个半导体封装件200、多个接片110和多个半导体元件400电分离或信号隔离。

当采用两相沉浸冷却来冷却半导体模块1时,由于非导电冷却剂的状态变化而产生的蒸气会被捕获在模块基底100与多个半导体封装件200中的每个之间。在这种情况下,蒸气的低热导率会阻断从多个半导体封装件200到非导电冷却剂的热传递,因此,半导体模块1的可靠性会降低。

根据本发明构思,夹式结构300可以改变在两相沉浸冷却中产生的蒸气的流动。例如,在两相沉浸冷却中产生的蒸气可以沿着第一方向D1上升,并且夹式结构300可以改变蒸气的流动路径。因此,可以抑制蒸气被捕获在模块基底100与多个半导体封装件200中的每个之间,并且具有高热导率的非导电冷却剂可以填充或至少部分地占据模块基底100与多个半导体封装件200中的每个之间的空间。结果,热可以容易地从多个半导体封装件200传递到非导电冷却剂,因此,半导体模块1的可靠性可以提高。此外,当夹式结构300的主体部的第二侧表面310S2成形为与弯曲的表面一样时,可以改善在两相沉浸冷却中使用的非导电冷却剂的流动性。

图4A示出了示出根据本发明构思的一些实施例的半导体模块的平面图。图4B示出了示出图4A中描绘的半导体模块的第一侧的透视图。图4C示出了示出图4A中描绘的半导体模块的第二侧的透视图。图5示出了从图4A中描绘的半导体模块的第二侧观看的剖视图。在下面的实施例中,为了简洁起见,在此将主要讨论与参照图1A、图1B、图1C、图2和图3描述的半导体模块的差异。

参照图4A、图4B、图4C和图5,夹式结构300的主体部310可以具有面对最外面的半导体封装件200的第一侧表面310S1和与第一侧表面310S1相对而立的第二侧表面310S2。根据一些实施例,主体部310的第二侧表面310S2可以是弯曲的表面,并且可以具有彼此不同的多个曲率。例如,主体部310的第二侧表面310S2可以是具有两个不同曲率的弯曲表面。当从模块基底100的第二侧100S2观看时,如图5中所示,主体部310可以具有呈半海豚(half-dolphin)形状的侧壁310W。

根据一些实施例,当夹式结构300的主体部的第二侧表面310S2成形为与具有彼此不同的多个曲率的弯曲的表面一样时,可以改善在两相沉浸冷却中使用的非导电冷却剂的流动性。

图6A示出了示出根据本发明构思的一些实施例的半导体模块的平面图。图6B示出了示出图6A中描绘的半导体模块的第一侧的透视图。图6C示出了示出图6A中描绘的半导体模块的第二侧的透视图。图7示出了从图6A中描绘的半导体模块的第二侧观看的剖视图。在下面的实施例中,为了简洁起见,在此将主要讨论与参照图1A、图1B、图1C、图2和图3描述的半导体模块的差异。

参照图6A、图6B、图6C和图7,夹式结构300的主体部310可以具有面对最外面的半导体封装件200的第一侧表面310S1和与第一侧表面310S1相对而立的第二侧表面310S2。根据一些实施例,主体部310的第二侧表面310S2可以是成角的表面(angled surface)。当从模块基底100的第二侧100S2观看时,如图7中所示,主体部310可以具有矩形的侧壁310W。

图8A示出了示出根据本发明构思的一些实施例的半导体模块的平面图。图8B示出了示出图8A中描绘的半导体模块的第一侧的透视图。图8C示出了示出图8A中描绘的半导体模块的第二侧的透视图。图9示出了从图8A中描绘的半导体模块的第二侧观看的剖视图。在下面的实施例中,为了简洁起见,在此将主要讨论与参照图1A、图1B、图1C、图2和图3描述的半导体模块的差异。

参照图8A、图8B、图8C和图9,夹式结构300的主体部310可以具有面对最外面的半导体封装件200的第一侧表面310S1和与第一侧表面310S1相对而立的第二侧表面310S2。根据一些实施例,主体部310的第二侧表面310S2可以具有相对于模块基底100的顶表面100a倾斜的平面形状。当从模块基底100的第二侧100S2观看时,如图9中所示,主体部310可以具有三角形的(例如,直角三角形的)侧壁310W。

图10A示出了示出根据本发明构思的一些实施例的半导体模块的平面图。图10B示出了示出图10A中描绘的半导体模块的第一侧的透视图。图10C示出了示出图10A中描绘的半导体模块的第二侧的透视图。图11示出了从图10A中描绘的半导体模块的第二侧观看的剖视图。在下面的实施例中,为了简洁起见,在此将主要讨论与参照图1A、图1B、图1C、图2和图3描述的半导体模块的差异。

参照图10A、图10B、图10C和图11,夹式结构300可以设置在模块基底100的顶表面100a上,并且可以与多个半导体封装件200、多个半导体元件400和多个接片110水平地间隔开。多个接片110可以在第二方向D2上与夹式结构300间隔开。夹式结构300可以包括在模块基底100的顶表面100a上且与多个半导体封装件200、多个半导体元件400和多个接片110水平地间隔开的主体部310和330,并且还可以包括从主体部310和330跨越模块基底100的侧表面100c延伸到模块基底100的底表面100b上的连接部320。夹式结构300的连接部320可以与模块基底100的第二侧100S2相邻设置,并且夹式结构300的主体部310和330可以在第二方向D2上与多个接片110间隔开。

根据一些实施例,夹式结构300的主体部310和330可以包括设置在多个半导体封装件200中的最外面的半导体封装件200与模块基底100的第三侧100S3之间的第一主体部310,并且还可以包括与模块基底100的第二侧100S2相邻设置且在多个半导体封装件200的一侧处在第一方向D1上延伸的第二主体部330。在多个半导体封装件200之中,最外面的半导体封装件200可以是最邻近于模块基底100的第三侧100S3的半导体封装件。第一主体部310可以具有在最外面的半导体封装件200与模块基底100的第三侧100S3之间在第二方向D2上延伸的条形状。第二主体部330可以具有在多个半导体封装件200的一侧处在第一方向D1上延伸的条形状(或者平面形状或板形状)。第一主体部310和第二主体部330可以在模块基底100的顶表面100a上彼此连接,并且当在平面中观看时,第一主体部310和第二主体部330可以构成L形状。

第一主体部310可以具有面对最外面的半导体封装件200的第一侧表面310S1和与第一侧表面310S1相对而立的第二侧表面310S2。根据一些实施例,第一主体部310的第二侧表面310S2可以是弯曲的表面。当从模块基底100的第二侧100S2观看时,如图11中所示,第一主体部310可以具有呈半流线形状的侧壁310W。根据一些实施例,如图5中所示,第一主体部310的第二侧表面310S2可以是具有两个不同曲率的弯曲的表面。在这种情况下,当从模块基底100的第二侧100S2观看时,如图5中所示,第一主体部310可以具有呈半海豚形状的侧壁310W。根据一些实施例,如图7中所示,第一主体部310的第二侧表面310S2可以是成角的表面。在这种情况下,当从模块基底100的第二侧100S2观看时,如图7中所示,第一主体部310可以具有矩形的侧壁310W。根据一些实施例,如图9中所示,第一主体部310的第二侧表面310S2可以具有相对于模块基底100的顶表面100a倾斜的平面形状。在这种情况下,当从模块基底100的第二侧100S2观看时,如图9中所示,第一主体部310可以具有三角形的(例如,直角三角形的)侧壁310W。第二主体部330可以具有在第一方向D1上延伸的平面形状(例如,板形状)。

如参照图3讨论的,连接部320可以包括第一部分P1、第二部分P2和第三部分P3,第一部分P1从第一主体部310的侧壁310W延伸到模块基底100的顶表面100a上,第二部分P2从第一部分P1延伸到模块基底100的侧表面100c上,第三部分P3从第二部分P2延伸到模块基底100的底表面100b上。模块基底100可以插入到连接部320的第一部分P1与第三部分P3之间,因此,夹式结构300可以物理地附接到模块基底100。

图12A示出了示出根据本发明构思的一些实施例的半导体模块的平面图。图12B示出了示出图12A中描绘的半导体模块的第一侧的透视图。图12C示出了示出图12A中描绘的半导体模块的第二侧的透视图。图13示出了从图12A中描绘的半导体模块的第二侧观看的剖视图。在下面的实施例中,为了简洁起见,在此将主要讨论与参照图1A、图1B、图1C、图2和图3描述的半导体模块的差异。

参照图12A、图12B、图12C和图13,夹式结构300可以设置在模块基底100的顶表面100a上,并且可以与多个半导体封装件200、多个半导体元件400和多个接片110水平地间隔开。多个接片110可以在第二方向D2上与夹式结构300间隔开。夹式结构300可以包括在模块基底100的顶表面100a上且与多个半导体封装件200、多个半导体元件400和多个接片110水平地间隔开的主体部310、330、340和350,并且还可以包括从主体部310、330、340和350跨越模块基底100的侧表面100c延伸到模块基底100的底表面100b上的连接部320A和320B。夹式结构300的连接部320A和320B可以与模块基底100的第二侧100S2相邻设置,并且夹式结构300的主体部310、330、340和350可以在第二方向D2上与多个接片110间隔开。

根据一些实施例,夹式结构300的主体部310、330、340和350可以包括第一主体部310、第二主体部330、第三主体部350和第四主体部340,第一主体部310设置在多个半导体封装件200中的第一最外半导体封装件200与模块基底100的第三侧100S3之间,第二主体部330与模块基底100的第二侧100S2相邻设置并且在多个半导体封装件200的一侧处在第一方向D1上延伸,第三主体部350设置在多个半导体封装件200中的第二最外半导体封装件200与模块基底100的第四侧100S4之间,第四主体部340设置在多个半导体封装件200之间。在多个半导体封装件200之中,第一最外半导体封装件200可以是最邻近于模块基底100的第三侧100S3的半导体封装件,并且第二最外半导体封装件200可以是最邻近于模块基底100的第四侧100S4的半导体封装件。第一主体部310可以具有在第一最外半导体封装件200与模块基底100的第三侧100S3之间在第二方向D2上延伸的条形状。第二主体部330可以具有在多个半导体封装件200的一侧处在第一方向D1上延伸的条形状(或者平面形状或板形状)。第三主体部350可以具有在第二最外半导体封装件200与模块基底100的第四侧100S4之间在第二方向D2上延伸的条形状。第四主体部340可以具有在多个半导体封装件200之间在第二方向D2上延伸的条形状。第一主体部310、第二主体部330、第三主体部350和第四主体部340可以在模块基底100的顶表面100a上彼此连接,并且当在平面中观看时,第一主体部310、第二主体部330、第三主体部350和第四主体部340可以构成E形状。

第一主体部310可以具有面对第一最外半导体封装件200的第一侧表面310S1和与第一侧表面310S1相对而立的第二侧表面310S2。根据一些实施例,第一主体部310的第二侧表面310S2可以是弯曲的表面。当从模块基底100的第二侧100S2观看时,如图13中所示,第一主体部310可以具有呈半流线形状的侧壁310W。根据一些实施例,如图5中所示,第一主体部310的第二侧表面310S2可以是具有两个不同曲率的弯曲的表面。在这种情况下,当从模块基底100的第二侧100S2观看时,如图5中所示,第一主体部310可以具有呈半海豚形状的侧壁310W。根据一些实施例,如图7中所示,第一主体部310的第二侧表面310S2可以是成角的表面。在这种情况下,当从模块基底100的第二侧100S2观看时,如图7中所示,第一主体部310可以具有矩形的侧壁310W。根据一些实施例,如图9中所示,第一主体部310的第二侧表面310S2可以具有相对于模块基底100的顶表面100a倾斜的平面形状。在这种情况下,当从模块基底100的第二侧100S2观看时,如图9中所示,第一主体部310可以具有三角形的(例如,直角三角形的)侧壁310W。

第三主体部350可以具有与第一主体部310的形状对称的形状。例如,第三主体部350可以具有面对第二最外半导体封装件200的第三侧表面350S3和与第三侧表面350S3相对而立的第四侧表面350S4。根据一些实施例,第三主体部350的第四侧表面350S4可以是弯曲的表面。当从模块基底100的第二侧100S2观看时,如图13中所示,第三主体部350可以具有呈半流线形状的侧壁350W。根据一些实施例,如图5中所示,第三主体部350的第四侧表面350S4可以是具有两个不同曲率的弯曲的表面。在这种情况下,当从模块基底100的第二侧100S2观看时,如图5中所示,第三主体部350可以具有呈半海豚形状的侧壁350W。根据一些实施例,如图7中所示,第三主体部350的第四侧表面350S4可以是成角的表面。在这种情况下,当从模块基底100的第二侧100S2观看时,如图7中所示,第三主体部350可以具有矩形的侧壁350W。根据一些实施例,如图9中所示,第三主体部350的第四侧表面350S4可以具有相对于模块基底100的顶表面100a倾斜的平面形状。在这种情况下,当从模块基底100的第二侧100S2观看时,如图9中所示,第三主体部350可以具有三角形的(例如,直角三角形的)侧壁350W。

第二主体部330可以具有在第一方向D1上延伸的平面形状(例如,板形状),并且第四主体部340可以具有在第二方向D2上延伸的条形状。

连接部320A和320B可以包括从第一主体部310的侧壁310W跨越模块基底100的侧表面100c延伸到模块基底100的底表面100b上的第一连接部320A,并且还可以包括从第三主体部350的侧壁350W跨越模块基底100的侧表面100c延伸到模块基底100的底表面100b上的第二连接部320B。第一连接部320A和第二连接部320B中的每个可以具有与参照图3讨论的连接部320的形状和功能基本相同的形状和功能。

图14示出了根据本发明构思的一些实施例的从图1A中描绘的半导体模块的第二侧观看的剖视图。图15示出了图14中描绘的夹式结构的根据旋转角度的图。在下面的实施例中,为了简洁起见,在此将主要讨论与参照图1A、图1B、图1C、图2和图3描述的半导体模块的差异。

参照图1A、图14和图15,半导体模块1可以包括设置在模块基底100的顶表面100a上的上半导体封装件200a和设置在模块基底100的底表面100b上的下半导体封装件200b。图1A中描绘的多个半导体封装件200可以与上半导体封装件200a对应,并且多个接片110可以被称为上接片。

上半导体封装件200a可以在模块基底100的顶表面100a上在第一方向D1上布置。上接片110可以在第二方向D2上与上半导体封装件200a间隔开。上半导体封装件200a可以通过模块基底100中的布线电连接到上接片110。因此,可以在上半导体封装件200a与上接片110之间收发数据信号和命令/地址信号。

上半导体封装件200a中的每个可以包括上封装基底220a、上半导体芯片230a和上模制层240a。上封装基底220a可以是例如印刷电路板(PCB)或再分布基底。上半导体芯片230a可以安装在上封装基底220a上,并且可以是存储器芯片、逻辑芯片、应用处理器(AP)芯片或片上系统(SOC)。上模制层240a可以设置在上封装基底220a上以包封上半导体芯片230a。上半导体封装件200a可以是存储器封装件,在这种情况下,上半导体芯片230a可以是存储器芯片。上半导体芯片230a可以包括例如动态随机存取存储器(DRAM)、静态随机存取存储器(SRAM)或同步动态随机存取存储器(SDRAM)。

上连接端子210a可以置于模块基底100与多个上半导体封装件200a中的每个的上封装基底220a之间。多个上半导体封装件200a中的每个可以通过上连接端子210a电连接到模块基底100(例如,电连接到模块基底100中的布线)。上连接端子210a可以包括从柱、凸块和焊球中选择的至少一者,并且可以由导电材料形成。多个上半导体封装件200a中的每个的上半导体芯片230a可以通过上封装基底220a和上连接端子210a电连接到模块基底100(例如,电连接到模块基底100中的布线)。

下半导体封装件200b可以在模块基底100的底表面100b上在第一方向D1上布置。尽管未示出,但下接片可以设置在模块基底100的底表面100b上。下接片可以被构造为与上接片110基本相同,并且可以与下半导体封装件200b间隔开。下半导体封装件200b可以通过模块基底100中的布线电连接到下接片。因此,可以在下接片与下半导体封装件200b之间收发数据信号和命令/地址信号。

多个下半导体封装件200b中的每个可以包括下封装基底220b、下半导体芯片230b和下模制层240b。下封装基底220b可以是例如印刷电路板(PCB)或再分布基底。下半导体芯片230b可以安装在下封装基底220b上,并且可以是存储器芯片、逻辑芯片、应用处理器(AP)芯片或片上系统(SOC)。下模制层240b可以设置在下封装基底220b上以包封下半导体芯片230b。下半导体封装件200b可以是存储器封装件,在这种情况下,下半导体芯片230b可以是存储器芯片。下半导体芯片230b可以包括例如动态随机存取存储器(DRAM)、静态随机存取存储器(SRAM)或同步动态随机存取存储器(SDRAM)。

下连接端子210b可以置于模块基底100与下半导体封装件200b中的每个的下封装基底220b之间。下半导体封装件200b中的每个可以通过下连接端子210b电连接到模块基底100(例如,电连接到模块基底100中的布线)。下连接端子210b可以包括从柱、凸块和焊球中选择的至少一者,并且可以由导电材料形成。多个下半导体封装件200b中的每个的下半导体芯片230b可以通过下封装基底220b和下连接端子210b电连接到模块基底100(例如,电连接到模块基底100中的布线)。

多个半导体元件400可以设置在模块基底100的顶表面100a上,并且可以与上半导体封装件200a水平地间隔开。此外,多个半导体元件400可以设置在模块基底100的底表面100b上,并且可以与下半导体封装件200b水平地间隔开。

夹式结构300可以包括上主体部310a、下主体部310b和连接部320,上主体部310a设置在模块基底100的顶表面100a上,下主体部310b设置在模块基底100的底表面100b上,连接部320从上主体部310a跨越模块基底100的侧表面100c延伸到下主体部310b。根据一些实施例,上主体部310a可以被构造为与参照图1A、图1B、图1C和图2讨论的主体部310基本相同。根据一些实施例,上主体部310a可以被构造为与参照图4A、图4B、图4C和图5讨论的主体部310、参照图6A、图6B、图6C和图7讨论的主体部310或者参照图8A、图8B、图8C和图9讨论的主体部310基本相同。下主体部310b可以被构造为与上主体部310a基本相同。上主体部310a和下主体部310b可以具有彼此对称的形状。

连接部320可以包括第一部分P1、第二部分P2和第三部分P3,第一部分P1从第一上主体部310a的侧壁延伸到模块基底100的顶表面100a上,第二部分P2从第一部分P1延伸到模块基底100的侧表面100c上,第三部分P3从第二部分P2延伸到模块基底100的底表面100b上。第一部分P1、第二部分P2和第三部分P3可以彼此连接,并且可以构成连接部320。模块基底100可以插入到连接部320的第一部分P1与第三部分P3之间,因此,夹式结构300可以物理地附接到模块基底100。

图16示出了根据本发明构思的一些实施例的从图10A中描绘的半导体模块的第二侧观看的剖视图。下面的半导体模块与参照图1A、图14和图15讨论的半导体模块相似,因此,为了描述的简洁起见,以下将描述半导体模块之间的主要差异。

参照图10A和图16,夹式结构300可以包括上主体部310a和330a、下主体部310b和330b以及连接部320,上主体部310a和330a设置在模块基底100的顶表面100a上,下主体部310b和330b设置在模块基底100的底表面100b上,连接部320从上主体部310a和330a跨越模块基底100的侧表面100c延伸到下主体部310b和330b。上主体部310a和330a以及下主体部310b和330b可以各自被构造为与参照图10A、图10B、图10C和图11讨论的主体部310和330基本相同。

例如,上主体部310a和330a可以包括第一上主体部310a和第二上主体部330a,第一上主体部310a设置在上半导体封装件200a中的最外面的上半导体封装件(或称为“最外上半导体封装件”)200a与模块基底100的第三侧100S3之间,第二上主体部330a与模块基底100的第二侧100S2相邻设置并且在上半导体封装件200a的一侧处在第一方向D1上延伸。在上半导体封装件200a之中,最外面的上半导体封装件200a可以是最邻近于模块基底100的第三侧100S3的上半导体封装件。第一上主体部310a可以具有在最外面的上半导体封装件200a与模块基底100的第三侧100S3之间在第二方向D2上延伸的条形状。第二上主体部330a可以具有在上半导体封装件200a的一侧处在第一方向D1上延伸的条形状(或者平面形状或板形状)。第一上主体部310a和第二上主体部330a可以在模块基底100的顶表面100a上彼此连接,并且当在平面中观看时,第一上主体部310a和第二上主体部330a可以构成L形状。

下主体部310b和330b可以被构造为与上主体部310a和330a基本相同。下主体部310b和330b可以具有与上主体部310a和330a的形状对称的形状。例如,下主体部310b和330b可以包括第一下主体部310b和第二下主体部330b,第一下主体部310b设置在下半导体封装件200b中的最外面的下半导体封装件(或称为“最外下半导体封装件”)200b与模块基底100的第三侧100S3之间,第二下主体部330b与模块基底100的第二侧100S2相邻设置并且在下半导体封装件200b的一侧处在第一方向D1上延伸。在下半导体封装件200b之中,最外面的下半导体封装件200b可以是最邻近于模块基底100的第三侧100S3的下半导体封装件。第一下主体部310b可以具有在最外面的下半导体封装件200b与模块基底100的第三侧100S3之间在第二方向D2上延伸的条形状。第二下主体部330b可以具有在下半导体封装件200b的一侧处在第一方向D1上延伸的条形状(或者平面形状或板形状)。第一下主体部310b和第二下主体部330b可以在模块基底100的底表面100b上彼此连接,并且当在平面中观看时,第一下主体部310b和第二下主体部330b可以构成L形状。

如参照图15讨论的,连接部320可以包括第一部分P1、第二部分P2和第三部分P3,第一部分P1从第一上主体部310a的侧壁延伸到模块基底100的顶表面100a上,第二部分P2从第一部分P1延伸到模块基底100的侧表面100c上,第三部分P3从第二部分P2延伸到模块基底100的底表面100b上。第一部分P1、第二部分P2和第三部分P3可以彼此连接,并且可以构成连接部320。模块基底100可以插入到连接部320的第一部分P1与第三部分P3之间,因此,夹式结构300可以物理地附接到模块基底100。

图17示出了根据本发明构思的一些实施例的从图12A中描绘的半导体模块的第二侧观看的剖视图。下面的半导体模块与参照图1A、图14和图15讨论的半导体模块相似,因此,为了描述的简洁起见,以下将描述半导体模块之间的主要差异。

参照图12A和图17,夹式结构300可以包括上主体部310a、330a、340a和350a、下主体部310b、330b、340b和350b以及连接部320A和320B,上主体部310a、330a、340a和350a设置在模块基底100的顶表面100a上,下主体部310b、330b、340b和350b设置在模块基底100的底表面100b上,连接部320A和320B从上主体部310a、330a、340a和350a跨越模块基底100的侧表面100c延伸到下主体部310b、330b、340b和350b。上主体部310a、330a、340a和350a以及下主体部310b、330b、340b和350b可以各自被构造为与参照图12A、图12B、图12C和图13讨论的主体部310、330、340和350基本相同。

例如,上主体部310a、330a、340a和350a可以包括第一上主体部310a、第二上主体部330a、第三上主体部350a和第四上主体部340a,第一上主体部310a设置在上半导体封装件200a中的第一最外上半导体封装件200a与模块基底100的第三侧100S3之间,第二上主体部330a与模块基底100的第二侧100S2相邻设置并且在上半导体封装件200a的一侧处在第一方向D1上延伸,第三上主体部350a设置在上半导体封装件200a中的第二最外上半导体封装件200a与模块基底100的第四侧100S4之间,第四上主体部340a设置在上半导体封装件200a之间。在上半导体封装件200a之中,第一最外上半导体封装件200a可以是最邻近于模块基底100的第三侧100S3的上半导体封装件,并且第二最外上半导体封装件200a可以是最邻近于模块基底100的第四侧100S4的上半导体封装件。第一上主体部310a可以具有在第一最外上半导体封装件200a与模块基底100的第三侧100S3之间在第二方向D2上延伸的条形状。第二上主体部330a可以具有在上半导体封装件200a的一侧处在第一方向D1上延伸的条形状(或者平面形状或板形状)。第三上主体部350a可以具有在第二最外上半导体封装件200a与模块基底100的第四侧100S4之间在第二方向D2上延伸的条形状。第四上主体部340a可以具有在上半导体封装件200a之间在第二方向D2上延伸的条形状。第一上主体部310a、第二上主体部330a、第三上主体部350a和第四上主体部340a可以在模块基底100的顶表面100a上彼此连接,并且当在平面中观看时,第一上主体部310a、第二上主体部330a、第三上主体部350a和第四上主体部340a可以构成E形状。

下主体部310b、330b、340b和350b可以被构造为与上主体部310a、330a、340a和350a基本相同。下主体部310b、330b、340b和350b可以具有与上主体部310a、330a、340a和350a的形状对称的形状。例如,下主体部310b、330b、340b和350b可以包括第一下主体部310b、第二下主体部330b、第三下主体部350b和第四下主体部340b,第一下主体部310b设置在下半导体封装件200b中的第一最外下半导体封装件200b与模块基底100的第三侧100S3之间,第二下主体部330b与模块基底100的第二侧100S2相邻设置并且在下半导体封装件200b的一侧处在第一方向D1上延伸,第三下主体部350b设置在下半导体封装件200b中的第二最外下半导体封装件200b与模块基底100的第四侧100S4之间,第四下主体部340b设置在下半导体封装件200b之间。在下半导体封装件200b之中,第一最外下半导体封装件200b可以是最邻近于模块基底100的第三侧100S3的下半导体封装件,并且第二最外下半导体封装件200b可以是最邻近于模块基底100的第四侧100S4的下半导体封装件。第一下主体部310b可以具有在第一最外下半导体封装件200b与模块基底100的第三侧100S3之间在第二方向D2上延伸的条形状。第二下主体部330b可以具有在下半导体封装件200b的一侧处在第一方向D1上延伸的条形状(或者平面形状或板形状)。第三下主体部350b可以具有在第二最外下半导体封装件200b与模块基底100的第四侧100S4之间在第二方向D2上延伸的条形状。第四下主体部340b可以具有在下半导体封装件200b之间在第二方向D2上延伸的条形状。第一下主体部310b、第二下主体部330b、第三下主体部350b和第四下主体部340b可以在模块基底100的底表面100b上彼此连接,并且当在平面中观看时,第一下主体部310b、第二下主体部330b、第三下主体部350b和第四下主体部340b可以构成E形状。

连接部320A和320B可以包括第一连接部320A和第二连接部320B,第一连接部320A从第一上主体部310a跨越模块基底100的侧表面100c延伸到第一下主体部310b,第二连接部320B从第三上主体部350a跨越模块基底100的侧表面100c延伸到第三下主体部350b。第一连接部320A和第二连接部320B可以各自被构造为与参照图15讨论的连接部320基本相同。

图18A示出了示出根据本发明构思的一些实施例的半导体模块的平面图。图18B示出了示出图18A中描绘的半导体模块的第一侧的透视图。图18C示出了示出图18A中描绘的半导体模块的第二侧的透视图。图19示出了从图18A中描绘的半导体模块的第二侧观看的剖视图。图20示出了图18A中描绘的夹式结构的根据旋转角度的图。在下面的实施例中,为了简洁起见,在此将主要讨论与参照图1A、图1B、图1C、图2和图3描述的半导体模块的差异。

参照图18A、图18B、图18C、图19和图20,夹式结构300的主体部310可以具有在最外面的半导体封装件200与模块基底100的第三侧100S3之间在第二方向D2上延伸的柱形状。当从模块基底100的第二侧100S2观看时,如图19中所示,主体部310可以具有半流线型的侧壁310W。此外,当从模块基底100的第一侧100S1观看时,如图18B中所示,主体部310可以具有半流线型的侧壁310W。

连接部320可以从主体部310的底表面跨越模块基底100的侧表面100c延伸到模块基底100的底表面100b上。模块基底100可以插入到主体部310的底表面与连接部320的在模块基底100的底表面100b上的部分之间,因此,夹式结构300可以物理地附接到模块基底100。

根据本发明构思,夹式结构可以改变在两相沉浸冷却中产生的蒸气的流动。因此,可以抑制其热导率相对低的蒸气被捕获在模块基底与多个半导体封装件中的每个之间。结果,热可以容易地从多个半导体封装件传递到在两相沉浸冷却中使用的冷却剂,因此,半导体模块的可靠性可以提高。

因此,可以提供能够在两相沉浸冷却中防止蒸气被捕获并实现容易的热传递的半导体模块,并且提高半导体模块的可靠性。

前述描述为解释本发明构思提供了一些实施例。因此,本发明构思不限于上述实施例,并且本领普通技术人员将理解的是,在不脱离本发明构思的精神和特征的情况下,可以在其中做出形式和细节上的变化。

相关技术
  • 半导体模块的制造方法及半导体模块
  • 半导体模块、半导体模块装置和操作半导体模块的方法
  • 母座、功率半导体模块以及具有多个功率半导体模块的半导体模块组装件
技术分类

06120116082500