[其他]散热性能改善了的大规模集成电路封装

说明书

本发明涉及大规模集成电路和超大规模集成电路封装，特别涉及能大量散热的大规模集成电路和超大模规模集成电路的塑料封装。

封装集成电路越来越多地采用塑料芯片载体。塑料芯片载体价廉，可靠性高，因而特别适合仪表、电子计算机、工业控制、电信、文娱和某些非关键性的军事用途上。但塑料密封的器件极不适宜进行散热量大于一瓦的散热。鉴于越来越多的线路都组装成集成电路，因此日益迫切需用能驱散更多热量的塑料封装。

大规模集成器件和超大规模集成器件，其电路的工作温度极限要求特别严，因而与这些器件有关的散热问题变得特别敏锐。尽管功率晶体管的基片能在200℃温度下令人满意地工作，但对大规模集成或超大规模集成的基片来说，则要求更低得多的最高工作温度。工作温度极限值之所以要求低，是因为给半导体掺杂以制造大规模集成或超大规模集成电路元器件用的杂质有热迁移性所致。在功率晶体管中，各掺杂区较大，因而对杂质因热引起的往毗邻各区的某些相互扩散作用要求不怎么严格。然而，鉴于大规模集成和超大规模集成器件所采用的几何图形的细部是如此精细，以致即使较小量的杂质相互扩进毗邻各区中也会使大规模集成或超大规模集成器件不能再用。（意大利，阿格累特）SGS-Ates公司销售的封装具体说明了解决大规模集成电路散热的一种方法。在该器件中，采用了介于集成电路与电路板之间的引线框架来传热。例如在44脚封装中，有33个引线作为信号引线，其它（在一侧的）11个引线则用以传热到印制电路板上。11个引线一端个个都焊接到电路板上，另一端则粘接到管芯底上。SGS-Ates声称的结面外壳间的热阻在12℃/瓦的数量级，相比之下，普通塑料封装的热阻系在20℃/瓦至100℃/瓦之间。

散热问题的其它解决方法还有功率晶体管和小规模集成电路器件各构件所使用的技术。功率晶体管往往装在金属外壳中，这些金属外壳系作散热器或作为通到散热装置的渠道。在这种结构中，金属外壳系直接焊接到半导体基片上，从而降低了基片与环境之间的热阻，同时使金属外壳成为晶体管器件的电气接线端。

这种结构对大规模集成电路和超大规模集成电路都不适用。制造大规模集成电路和超大规模集成电路用的基片有时要求与器件封壳电气绝缘。虽然金属封壳可使其与其它电路元件电气绝缘（例如在某些功率晶体管中借助于云母绝缘垫圈和不导电构件），但这种方法对多数大规模集成电路器件和超大规模集成电路器件来说却提供了不能令人满意的高热阻。

同样，某些小规模集成电路封装采用传热性环氧树脂将热量传递到封装外。但这类环氧树脂压焊的封装技术如果应用在大规模集成和超大规模集成工艺中其热阻还是太高。

降低工作温度除了满足大规模集成电路和超大规模集成电路为使杂质的热相互扩散尽量减小的要求外，也是延长电路使用寿命所必需的。研究结果表明，集成电路在140℃至180℃工作温度范围内每降低10℃，工作寿命就大致上翻一番。因此迫切希望能降低集成电路的工作温度。然而，降低集成电路的工作温度也降低了散热的温度预算范围。目前大多数大规模集成电路和超大规模集成电路的散热技术是按55℃温升的温度预算范围内设计的（125℃结面最高工作温度减去70℃最坏情况下环境的仪器温度）。令集成电路在较小的温度预算范围内工作会使大规模集成电路和超大规模集成电路的散热问题进一步恶化。

因此，需要有一个散热性能得到提高的大规模集成电路和超大规模集成电路封装。

本发明的一个目的是提供一种大功率大规模集成电路封装。

本发明的另一个目的是提供一种在尺寸和引脚（pinout）符合JEDEC（美国电子器件工程联合委员会）塑料芯片载体系列标准MO-047（一九八四年十月三十一日）的大功率集成电路封装。

本发明还有另一个目的，就是提供一种结面外壳间热阻特低的大规模集成电路封装。

本发明的又另一个目的是取消环氧树脂的界面，令热量在大规模集成电路中直接从结面传递到周围环境中。

本发明是一种大功率塑料大规模集成电路封装，该封装顶部有一个从集成电路管芯至金属散热器的低热阻通路。热通路包括一个传热电气绝缘体（例如氧化铍或氮化铝），介在集成电路管芯与散热器之间。传热电气绝缘体的正反面都敷有金属化层，并用冶金方法分别焊接到管芯和散热器上。集成电路管芯与印制电路板之间是用环氧树脂将一个引线框架粘合到散热器上形成电气接触面的，粘合采取能防止导线焊接表面受污染的方式。这种组件能使结面外壳间的热阻达1℃/瓦的数量级。

通过下面对本发明参照各附图所作的各实施例的详细介绍，即可进一步了解本发明的上述及其它目的、特点及优点。