[其他]散熱性能改善了的大規模集成電路封裝

無效

• 申請號: 87104825
• 申請日: 1987-07-09
• 公開（公告）號: CN87104825A
• 公開（公告）日: 1988-01-27
• 發明（設計）人: 凱利·艾·蒂明斯;斯科特·利·施羅德;查爾斯·伊·鮑爾
• 申請（專利權）人: 特克特朗尼克公司
• 主分類號: H01L21/98
• 分類號: H01L21/98;H01L23/02;H01L23/30;H01L23/36
• 代理公司: 中國專利代理有限公司
• 代理人: 肖掬昌,吳秉芬

本發明涉及大規模集成電路和超大規模集成電路封裝，特別涉及能大量散熱的大規模集成電路和超大模規模集成電路的塑料封裝。

封裝集成電路越來越多地采用塑料芯片載體。塑料芯片載體價廉，可靠性高，因而特別適合儀表、電子計算機、工業控制、電信、文娛和某些非關鍵性的軍事用途上。但塑料密封的器件極不適宜進行散熱量大于一瓦的散熱。鑒于越來越多的線路都組裝成集成電路，因此日益迫切需用能驅散更多熱量的塑料封裝。

大規模集成器件和超大規模集成器件，其電路的工作溫度極限要求特別嚴，因而與這些器件有關的散熱問題變得特別敏銳。盡管功率晶體管的基片能在200℃溫度下令人滿意地工作，但對大規模集成或超大規模集成的基片來說，則要求更低得多的最高工作溫度。工作溫度極限值之所以要求低，是因為給半導體摻雜以制造大規模集成或超大規模集成電路元器件用的雜質有熱遷移性所致。在功率晶體管中，各摻雜區較大，因而對雜質因熱引起的往毗鄰各區的某些相互擴散作用要求不怎么嚴格。然而，鑒于大規模集成和超大規模集成器件所采用的幾何圖形的細部是如此精細，以致即使較小量的雜質相互擴進毗鄰各區中也會使大規模集成或超大規模集成器件不能再用。（意大利，阿格累特）SGS-Ates公司銷售的封裝具體說明了解決大規模集成電路散熱的一種方法。在該器件中，采用了介于集成電路與電路板之間的引線框架來傳熱。例如在44腳封裝中，有33個引線作為信號引線，其它（在一側的）11個引線則用以傳熱到印制電路板上。11個引線一端個個都焊接到電路板上，另一端則粘接到管芯底上。SGS-Ates聲稱的結面外殼間的熱阻在12℃/瓦的數量級，相比之下，普通塑料封裝的熱阻系在20℃/瓦至100℃/瓦之間。

散熱問題的其它解決方法還有功率晶體管和小規模集成電路器件各構件所使用的技術。功率晶體管往往裝在金屬外殼中，這些金屬外殼系作散熱器或作為通到散熱裝置的渠道。在這種結構中，金屬外殼系直接焊接到半導體基片上，從而降低了基片與環境之間的熱阻，同時使金屬外殼成為晶體管器件的電氣接線端。

這種結構對大規模集成電路和超大規模集成電路都不適用。制造大規模集成電路和超大規模集成電路用的基片有時要求與器件封殼電氣絕緣。雖然金屬封殼可使其與其它電路元件電氣絕緣（例如在某些功率晶體管中借助于云母絕緣墊圈和不導電構件），但這種方法對多數大規模集成電路器件和超大規模集成電路器件來說卻提供了不能令人滿意的高熱阻。

同樣，某些小規模集成電路封裝采用傳熱性環氧樹脂將熱量傳遞到封裝外。但這類環氧樹脂壓焊的封裝技術如果應用在大規模集成和超大規模集成工藝中其熱阻還是太高。

降低工作溫度除了滿足大規模集成電路和超大規模集成電路為使雜質的熱相互擴散盡量減小的要求外，也是延長電路使用壽命所必需的。研究結果表明，集成電路在140℃至180℃工作溫度范圍內每降低10℃，工作壽命就大致上翻一番。因此迫切希望能降低集成電路的工作溫度。然而，降低集成電路的工作溫度也降低了散熱的溫度預算范圍。目前大多數大規模集成電路和超大規模集成電路的散熱技術是按55℃溫升的溫度預算范圍內設計的（125℃結面最高工作溫度減去70℃最壞情況下環境的儀器溫度）。令集成電路在較小的溫度預算范圍內工作會使大規模集成電路和超大規模集成電路的散熱問題進一步惡化。

因此，需要有一個散熱性能得到提高的大規模集成電路和超大規模集成電路封裝。

本發明的一個目的是提供一種大功率大規模集成電路封裝。

本發明的另一個目的是提供一種在尺寸和引腳（pinout）符合JEDEC（美國電子器件工程聯合委員會）塑料芯片載體系列標準MO-047（一九八四年十月三十一日）的大功率集成電路封裝。

本發明還有另一個目的，就是提供一種結面外殼間熱阻特低的大規模集成電路封裝。

本發明的又另一個目的是取消環氧樹脂的界面，令熱量在大規模集成電路中直接從結面傳遞到周圍環境中。

本發明是一種大功率塑料大規模集成電路封裝，該封裝頂部有一個從集成電路管芯至金屬散熱器的低熱阻通路。熱通路包括一個傳熱電氣絕緣體（例如氧化鈹或氮化鋁），介在集成電路管芯與散熱器之間。傳熱電氣絕緣體的正反面都敷有金屬化層，并用冶金方法分別焊接到管芯和散熱器上。集成電路管芯與印制電路板之間是用環氧樹脂將一個引線框架粘合到散熱器上形成電氣接觸面的，粘合采取能防止導線焊接表面受污染的方式。這種組件能使結面外殼間的熱阻達1℃/瓦的數量級。

通過下面對本發明參照各附圖所作的各實施例的詳細介紹，即可進一步了解本發明的上述及其它目的、特點及優點。