專利名稱:具有增強(qiáng)散熱功能的封裝集成電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明大體上涉及集成電路的封裝,尤其是能夠增強(qiáng)散熱能力的封裝。
背景技術(shù):
由于在牟f立面積上不斷增加的晶體管的數(shù)量,ly^電路的密;i^y^大,會(huì)有更多的晶體管開關(guān)導(dǎo)致產(chǎn)生更多的熱量。因此,為了散發(fā)更多的熱量,多種封裝類型都處于持續(xù)的壓力下。 一種常用的 特定封^:率的度量標(biāo)>^
為結(jié)到管殼熱阻(theta-JC)。 theta-JC通常用攝氏度每瓦特表示,代束封裝的散熱能力。封裝的選擇基于例如散熱、電錯(cuò)性、尺寸和成本等若干因素。其它因素可以折衷,但是散熱通常是必須滿足的要求。實(shí)際上, 一個(gè)給定的集成電路管芯具有功率耗散要求時(shí),其它電,性、尺寸和成本問(wèn)題必須按照功率耗散要求絲慮。因此,功率耗^Lh的^ii可以導(dǎo)狄寸的減小和成本的降低的一個(gè)或多個(gè)性能的提升。^v^角度講,通常tb^理想的封狄塑絲裝。已經(jīng)研發(fā)出來(lái)具有不同電,性的多種塑^j"裝。在塑Wt裝中,通常具有塑模工藝,其利用塑料來(lái)密封絲電路。由于塑械常是絕熱體,使4樹裝中的
絲電路產(chǎn)生的熱量m^絲出去。因此,^^r對(duì)塑絲裝散熱的^^r以
斷W^V或^ii性能。
所以需要可耗散M電路熱量的封裝,尤其是塑,裝。
通過(guò)附圖中的實(shí)例說(shuō)明本發(fā)明,而非限制本發(fā)明,附圖中相同的參考^i己表示相似的元件,且其中
圖l是^^本發(fā)明的實(shí)施例的封裝絲電路的截面圖;圖2是具有附加特征的圖1中的封裝t^電路的截面圖;圖3是圖1中封裝絲電路的頂視圖;圖4是才娥本發(fā)明的另一實(shí)施例的封裝絲電路的截面圖;以及圖5是才^t本發(fā)明的又一實(shí)施例的封裝城電路的截面圖。
^M貞域的技"員應(yīng)理解,附圖中的元件是說(shuō)明性的,為了簡(jiǎn)^^清楚,
并無(wú)需按比例示出。例如,在附圖中可以相對(duì)于另一些元件放大某些元件的尺寸以幫助增i^t本發(fā)明實(shí)施例的肖。
M實(shí)施方式
一方面,封裝M電絲具有從M電路表面垂直向Jl^伸至封^4面的結(jié)合引線,^it為塑料。這些垂直結(jié)合引^J^^外界環(huán)嫂下以有效散熱。結(jié)合引線可以連接至M電路表面無(wú)功能的^P分。這種情況下,垂直結(jié)合引線
電浮置。為了進(jìn)一步增強(qiáng)散熱,熱傳^f^r屬板可以連接至垂直結(jié)合引線的暴露端。上ii^l也可以用作電源板,這種情況下,垂直結(jié)合引線連接至例如VDD或地的特定的電源端。!^考附圖和下面的描述可以更好的理解本發(fā)明。
圖1中示出的封裝 電路10包M^112,位于封^WL12上的集成電路14,和塑料密封體16,該塑料密封體16模塑^A集成電路14的頂面和側(cè)面部分以及封^S^L 12頂面的一部分。
12的一小邊緣部分沒(méi)有被塑料密封體16所a。絲電路14典型為矩形半科,其已經(jīng)制itA包括^f亍電功能的晶體管和務(wù)他可能的電路元件。a電3^lL可以通稱為管芯或芯片。封^#合焊盤18和30位于基板12上。有源結(jié)合焊盤20和28位于集成電路14的邊緣部分上,球焊34和50分別^>欠位于有源結(jié)合焊盤20和28上。有源結(jié)合引線54的一端通過(guò)自動(dòng)點(diǎn)焊連接至封絲合焊盤18,且另 一端通ii^焊34連接至有源結(jié)合焊盤20。同樣,有源結(jié)合引線66的一端通過(guò)自動(dòng)點(diǎn)焊連接至封躲合焊盤30,且另一端通it^l焊50連接至有源結(jié)合焊盤28。結(jié)合引線54和66的結(jié)M過(guò)傳統(tǒng)方式實(shí)現(xiàn)。
封裝絲電路10還包括額外的球焊、結(jié)合引線和結(jié)合焊盤。熱結(jié)合焊盤22位于絲電路14上。熱結(jié)合引線56通it^焊36連接至熱結(jié)合焊盤22。熱結(jié)合引線56從集成電路14的表面垂JJ^伸到塑料密封體16的頂面。在集成電路14上的熱結(jié)合焊盤24上具有球焊38和釘柱形凸起40。熱結(jié)合引線58 焊38垂直延伸至塑,裝體16的表面,被彎曲以具有沿塑料密封體16表面的一部分,并向下彎曲以自動(dòng)點(diǎn)焊J^形凸起40。這樣就形成了兩端都連接至熱結(jié)合焊盤24并且中間部分暴絲塑料密封體16的表面的環(huán)傳 1線。作為替換,球焊38和柱形凸起40可以iM在兩個(gè)分離的熱結(jié)合焊iLh而不是iM在一個(gè)熱結(jié)合焊盤24上。在集成電路14上的熱結(jié)合焊盤26上具有球焊42、球焊44和球焊46。熱結(jié)合引線60、熱結(jié)合引線62和熱結(jié)合引線64分別通 焊42、44和46連接至熱結(jié)合焊盤26。熱結(jié)合引線60、 62和64 M熱結(jié)合焊盤26垂JJ4伸至塑料密封體16的表面并xW里^L^露。這些熱結(jié)合引線的優(yōu)點(diǎn)是它們可以通過(guò)傳統(tǒng)的引線結(jié)^i殳^iM成如圖1所示的那樣。這些熱結(jié)合引線的優(yōu)點(diǎn)是,當(dāng)需要從絲電i^^求更強(qiáng)散熱的部分消去熱量時(shí),它們可以配置在集成電路14的表面。
球焊36連接至熱結(jié)合焊盤22。在塑料密封體16成型前,形成熱結(jié)合引線56并截成理想的高度。球焊42連接至熱結(jié)合焊盤26。在塑料密封體16成型前,形成熱結(jié)合引線60并截^想的高度。球焊44連接至熱結(jié)合焊盤26。在塑料密封體16成型前,形成熱結(jié)合引線62并截錄想的高度。球焊46連接至熱結(jié)合焊盤26。在塑料密封體16成型前,形成熱結(jié)合引線64并截 想的高度。
柱形凸起40形成在熱結(jié)合焊盤24上。球焊38形成在熱結(jié)合焊盤24上。熱結(jié)合引線58彎曲成型并iLit過(guò)自動(dòng)點(diǎn)焊終結(jié)于柱形凸起40。安絲14112上的集成電路14禍船插A^化了塑料的模具中,以形成塑料密封體16。使用傳統(tǒng)引線結(jié)^i殳^lt確,結(jié)合引線56、 60、 62和64的高度切割J^M的高度。同樣,熱結(jié)合引線58的環(huán)s^可以通過(guò)傳統(tǒng)引線結(jié)^i殳"^lt確成型。由于向模具中注入塑料導(dǎo)致了熱結(jié)合引線56、 58、 60、 62和64的一些移動(dòng)而出現(xiàn)一定的線偏移(swe印)??梢匝娱L(zhǎng)熱結(jié)合引線56、 58、 60、 62和64的M以補(bǔ)償這些偏移或^f可,變化以確保在密封體形^暴露出它們。
熱結(jié)合引線56、 58、 60、 62和64具有暴露端,由》^##集成電路管芯14到塑料密封體16表面的穩(wěn)定熱傳導(dǎo)。由于熱結(jié)合引線56、 58、 60、 62和64具有高導(dǎo)熱性,尤其是與例如密封體16的塑料材樹目比,因此熱量可以通過(guò)傳導(dǎo)到外界環(huán)嫂中而M。這樣,由于熱結(jié)合引線56、 58、 60、 62和64的存在,theta-JC有了絲的改善。熱結(jié)合引線56、 58、 60、 62和64沒(méi)有連接到有源電路,因此它們是電浮置的。^^ii種情況下,即使由于偏移或^^因使得它們to誠(chéng)觸,也不會(huì)對(duì)電信號(hào)處理產(chǎn)生危害。不連接至任何的有源電路的熱引線56、 58、 60、 62和64能^^作用是一個(gè)絲的優(yōu)點(diǎn)。當(dāng)結(jié)合引縱M集成電路雄區(qū)域內(nèi)時(shí),偏移是一^it得注意的問(wèn)題。在典型的塑料密封工藝中,絲面M在薄樹脂層。如果熱結(jié)合引線56、58、 60、 62和64的希望^J^露的表面被樹脂覆蓋,那么仍然##了很多有益的散熱絲。因此,仍需要考慮僅^ ]樹脂絲。即使存在幾百絲直結(jié)合引線,所述垂直結(jié)合引線的附加^^M艮低。熱結(jié)合引線非常短小。^電路14上方的塑料密封體16的高度大約只有0.8毫米,并且熱結(jié)合引線的直徑為,例如大約只有0.02毫米。這樣,盡管結(jié)合引線-^^^,即^f樹于上百M(fèi)合引線,4M的總量W艮小。雖然,由于引腳引出的限制,用于傳輸信號(hào)和電源的結(jié)合引線理想地具有較小的直徑,但是熱結(jié)合引線可以比較粗以改善散熱性能。使用不同直徑引線的缺點(diǎn)是需要更換引線結(jié)合器的線或移動(dòng)到不同的引線結(jié)合器。
圖2中示出的封裝ll^電路10具有位于塑料密封體16的頂面上散熱器68。散熱器68與熱結(jié)合引線56、 58、 60、 62和64暴露的部分接觸以增強(qiáng)散熱。如M層密封樹脂形M熱引線56、 58、 60、 62和64的垂直端,它可以^i4it過(guò)拋光塑料密封體16頂面的方法移除,但也可以通過(guò)例如化學(xué)清除的,方法移除。即^^44#脂的情況下,由i^t熱器68也可以具有^的熱傳導(dǎo)性,因此可以不移除初t脂。移,脂達(dá)到的改善程度與移,脂所需成本不匹配,因此不值得移I^t脂。
圖3中示出了封裝絲電路IO的頂視圖。除圖1示出的特4^卜,封裝^A電路10還包括熱區(qū)域96、熱區(qū)域98和熱區(qū)域99以及附加的有源結(jié)合引線82、84和67,以^目關(guān)的有源結(jié)合焊盤78、 80和49,以及封M合焊盤74、 76和31。圖3中還示出了由熱結(jié)合焊盤22、熱結(jié)合引線56和球焊36細(xì)成的熱區(qū)域卯。同樣,熱區(qū)域92包含熱結(jié)合焊盤24、球焊38,以及具有反向針腳40的球焊以及熱結(jié)合引線58。熱區(qū)域94包絲結(jié)合焊盤26、球焊42、 44和46,以及熱結(jié)合引線60、 62和64。熱區(qū)域99包含熱結(jié)合焊盤27、球焊47和結(jié)合引線65。熱區(qū)域99描繪了位于#區(qū)域70而不必須位于管芯電路區(qū)域72內(nèi)的熱區(qū)域。熱區(qū)域96和98沒(méi)有詳細(xì)示出,但它們可以與熱區(qū)域卯、92、 94和99的其中之一相同的方式形成。整個(gè)絲電路不需要具有熱區(qū)域,但是熱區(qū)域可以簡(jiǎn)單的詔!在需要的位置。將熱區(qū)域只iM在需要額夕h^熱的那些位置可以節(jié)省時(shí)間和材料。延伸入管芯電路區(qū)域72的結(jié)合引線67M為^^以i^接觸到雞引線。為了便于,而簡(jiǎn)化了封裝的狄電路IO,應(yīng)該理解可以存
8在比圖中更多得的結(jié)合S 1線的連接。
圖4中示出的封裝絲電路100包樹^1112、位于封^1^ 112上的tA電路U4、集成電路114上的塑料密封體116、與集成電路204相鄰的基板112的~-^分以及位于塑料密封體116上的散熱器139。有源結(jié)合引線124通it^求焊122連接至有源結(jié)合焊盤120并JLiiitA焊結(jié)合連接至封錄合焊盤118。有源結(jié)合引線132通ii^焊130連接至有源結(jié)合焊盤128并JUiii^、焊結(jié)合連接至封^合焊盤126。熱區(qū)域包^fe位于^A電路U4上的熱結(jié)合焊盤134,多個(gè)位于熱結(jié)合焊盤134上的球焊136,以及多個(gè)熱結(jié)合引線138。電源線142通迚泉焊結(jié)合連接在散熱器139和位于封^J^1112上的封絲合焊盤140之間。同樣,電源線146通辻存、焊結(jié)^^接在散熱器139和位于封^S^ 112上的封錄合焊盤144之間。這種情況下,散熱器139不朋作散熱狄用作電源,它可以是^i接或連接至VDD。例如,散熱器139可以用作,屏蔽。在4封可情況下,絲電路114的整個(gè)中心部分可以被熱區(qū)^A,狄因?yàn)樗形恢觅V電源,而且似門可翻口到絲電路U4的表面。iM完散熱器139之后^f^X電源線142和146,可以4^]比密封的結(jié)合引線的直徑大很多的引線來(lái)用于連接。
圖5中示出的封裝tt電路200包M^1202、半*管芯204、 lt熱器226和塑料密封體224以順合焊盤、結(jié)合引線、球焊和柱形凸起。封錄合引線212通ii^焊210連接在M電路204上的有源結(jié)合焊盤208 ^MtM板202上的封絲合焊盤206之間。同樣,封錄合引線220通it^焊216連接在集成電路204上的有源結(jié)合焊盤216樹^1202上的封絲合焊盤214之間。多個(gè)熱結(jié)合焊盤223位于絲電路204上。多個(gè)柱形凸起222位于熱結(jié)合焊盤223上。散熱器226位于多個(gè)柱形凸起222上。柱形凸起222被制作為傳統(tǒng)的柱形凸起。在引線結(jié)合^以及形成塑料密封體224之前,散熱器226被iM在多個(gè)柱形凸起222上。
這樣,通過(guò)使引線或柱形凸起垂直向上,可以得到一個(gè)簡(jiǎn)便的^f氐theta-JC的方法。^W錄絲連接至散熱器。它們不需要延伸到絲電路嫩卜并且可以很短以避免偏移帶來(lái)的問(wèn)題。垂直方向的熱傳導(dǎo)器比側(cè)向熱傳導(dǎo)器或引 供了從集成電路表面到密封封^卜部的更有效的^的導(dǎo)熱路徑。
以上參照特定實(shí)施例介紹了好處、,優(yōu)點(diǎn)和對(duì)問(wèn)題的解決方案。但是,
9好處、優(yōu)點(diǎn)、對(duì)問(wèn)題的解決方案以及可以引起^f可好處、優(yōu)點(diǎn)或解決方J^jt或使其變得突出的任何因素不構(gòu)成/f封可或所有權(quán)利要求的關(guān)鍵、所需或必M城因素。如 所^^1的,術(shù)語(yǔ)"包括"、"包舍,或<封可其變型意指涵蓋非排他性的包括,因此,包括一系列元素的工藝、方法、產(chǎn)品或設(shè)備不僅包,些
元素,而JLii包括沒(méi)有明顯列出或這些工藝、方法、產(chǎn)品或設(shè)備所固有的,元素。
權(quán)利要求
1、一種封裝集成電路,包括位于基板上的半導(dǎo)體管芯,該半導(dǎo)體管芯包括多個(gè)位于有源電路上的熱結(jié)合焊盤;多個(gè)熱結(jié)合引線,該多個(gè)熱結(jié)合引線中的每一個(gè)都連接至所述多個(gè)熱結(jié)合焊盤中的至少一個(gè),所述多個(gè)熱結(jié)合引線中的每一個(gè)都從半導(dǎo)體管芯向上延伸,并且以不會(huì)延伸超出半導(dǎo)體管芯的周界的方式終結(jié);和包圍所述半導(dǎo)體管芯、所述多個(gè)熱結(jié)合焊盤和所述多個(gè)熱結(jié)合引線的密封體,所述多個(gè)熱結(jié)合引線將熱量從所述半導(dǎo)體管芯傳導(dǎo)到所述密封體的上表面。
2、 如權(quán)利要求1所述的封裝絲電路,其中多個(gè)熱結(jié)合引線中的一個(gè) 或多個(gè)延伸到所述密封體的Ji4面。
3、 如權(quán)利要求1所述的封裝絲電路,其中所述多個(gè)熱結(jié)合引線中的 至少 一個(gè)通it^兩個(gè)熱結(jié)合焊盤中的第 一個(gè)遠(yuǎn)離半#管芯表面^1伸并且朝 半M管芯表面返回以連接至所述兩個(gè)熱結(jié)合焊盤中的第二個(gè),從而連接至所 述兩個(gè)熱結(jié)合焊盤。
4、 如權(quán)利要求1所述的封裝絲電路,還包括位于所述多個(gè)熱結(jié)合引線中的至少一個(gè)上的至少一##熱器,用于從 所述多個(gè)熱結(jié)合引線中的所n少一個(gè)傳導(dǎo)熱量,以及M來(lái)自該封裝M電 路的熱量。
5、 如權(quán)矛決求4所述的封裝絲電路,其中所述多個(gè)熱結(jié)合引線中的 至少一個(gè)連接至所述至少一yjv^,熱器,從而作為位于半*管芯上的電源
6、 如權(quán)矛漆求1所述的封裝絲電路,其中所述多個(gè)熱結(jié)合焊盤中的 ~^分沒(méi)有連接至半*管芯內(nèi)的4封積源電路。
7、 如權(quán)矛決求6所述的封裝絲電路,其中所述部分J^上;I^斤述多 個(gè)熱結(jié)合焊盤的棘
8、 如權(quán)矛決求1所述的封裝皿電路,其中所述多個(gè)熱結(jié)合焊盤中的 至少一個(gè)連接至有源電路內(nèi)的電源或接g。
9、 如權(quán)艦求1所述的封裝絲電路還包括多個(gè)有源結(jié)合焊盤,^w:為圍^^盤環(huán)區(qū)域內(nèi)的半科管芯的棘,并 且電連接至半*管芯周界外的^#^#合焊盤。
10、 一種封裝絲電路,包括 位于l^Ji的半"^管芯;位于半導(dǎo)體管芯上的多個(gè)具有相關(guān)電氣功能的有源結(jié)合焊盤和多個(gè)不具有 相關(guān)電氣功能的熱結(jié)合焊盤;連接至多個(gè)熱結(jié)合焊盤中的^-個(gè)的一個(gè)或多個(gè)熱傳導(dǎo)器,所述多個(gè)熱傳 導(dǎo)器中的^-個(gè)都從半導(dǎo)體管芯向上延伸;以及包圍半#管芯、多個(gè)熱結(jié)合焊盤、多個(gè)有源結(jié)合焊盤和一個(gè)或多個(gè)熱傳導(dǎo)器的密封體,所述熱傳導(dǎo)11 量從半"^管芯傳導(dǎo)到密封體的上表面。
11、 如權(quán)矛漆求10所述的封裝絲電路,其中所述一個(gè)或多個(gè)熱傳導(dǎo)器 還包括多個(gè)導(dǎo)電柱形凸絲多個(gè)熱結(jié)合引線。
12、 如權(quán)利要求10所述的封裝絲電路,其中所述一個(gè)或多個(gè)熱傳導(dǎo)器 中的至少一個(gè)包括熱結(jié)合引線,該熱結(jié)合引^>斤述多個(gè)熱結(jié)合焊盤中的第一 個(gè)遠(yuǎn)離半"^管芯itk^伸并且朝半科管芯返回,由itbi^接至所述多個(gè)熱結(jié)合 焊盤中的第二個(gè)。
13、 如權(quán)利要求10所述的封裝絲電路,還包括 位于所述一個(gè)或多個(gè)熱傳導(dǎo)器中的至少一個(gè)上的至少一個(gè)傳"f-^熱器,用于^^斤述一個(gè)或多個(gè)熱傳導(dǎo)ll^導(dǎo)熱。
14、 如權(quán)利要求13所述的封裝絲電路,其中傳攤熱器是傳導(dǎo)電源電 壓或#考電位的信號(hào)導(dǎo)體,傳"Ht熱器與所述一個(gè)或多個(gè)熱傳導(dǎo)器中的一個(gè) 或者多個(gè)電接觸。
15、 如權(quán)利要求10所述的封裝絲電路,其中所述多個(gè)有源結(jié)合焊盤設(shè) 置在該封裝絲電路的錄區(qū)域內(nèi),并且多個(gè)熱結(jié)合焊盤iM于該封裝城電 路的中心區(qū)域內(nèi),所述一個(gè)或多個(gè)熱傳導(dǎo)器不延伸超出半*管芯的*。
16、 一種封裝M電路的方法,包括提**管芯,該半*管芯包含多個(gè)具有相關(guān)電氣功能的有源結(jié)合焊 盤并包含多個(gè)熱結(jié)合焊盤;將所述多個(gè)熱結(jié)合焊盤置于半#管芯的內(nèi)部區(qū)域內(nèi); 將半"f^管芯置于^Lh;連接一個(gè)或多個(gè)熱傳導(dǎo)器至所述多個(gè)熱結(jié)合焊盤中的每一個(gè),所述一個(gè)或多個(gè)熱傳導(dǎo)器中的^-個(gè)從半導(dǎo)體管芯向上延伸,所述一個(gè)或多個(gè)熱傳導(dǎo)器中的^__個(gè)不延伸超出半#管芯的*;以及用密封體包圍所述半"^管芯、所迷多個(gè)熱結(jié)合焊盤、所述多個(gè)有源結(jié)合焊盤和所述一個(gè)或多個(gè)熱傳導(dǎo)器,從而允許熱傳導(dǎo)器將熱量從半導(dǎo)體管芯傳導(dǎo)到密封體的Ji4面。
17、 如權(quán)矛漆求16所^法,還包括在一個(gè)或多個(gè)熱傳導(dǎo)器上提供至少一樹絲熱器,用于從一個(gè)或多個(gè)熱傳導(dǎo)器傳導(dǎo)熱量。
18、 如權(quán)利要求17所#法,還包拾^fH^L熱^^至所述一個(gè)或多個(gè)熱傳導(dǎo)器中的至少一個(gè)以用作信號(hào)導(dǎo)體,用于通it^斤述一個(gè)或多個(gè)熱傳導(dǎo)器中的至少一個(gè)將電源電壓傳導(dǎo)至半M管芯或?qū)tk^考電位提供至半,管芯。
19、 如權(quán)利要求16所^r法,還包括將所述多個(gè)有源結(jié)合焊盤中的至少一^HM于半"H^管芯的中心區(qū)域內(nèi),并將所述多個(gè)有源結(jié)合焊盤中的剩^^^ 于半*管芯的*區(qū)域內(nèi)。
20、 ^M又矛漆求16所#法,還包括提供所述一個(gè)或多個(gè)熱傳導(dǎo)器中的至少一個(gè)作為熱結(jié)合引線,該熱結(jié)合引線在密封體內(nèi)形成環(huán)4并且與所述多個(gè)熱結(jié)合焊盤中的一個(gè)或多個(gè)接觸,該環(huán)路到iiS'〗密封體的Ji^面。
全文摘要
一種半導(dǎo)體封裝(10),使用了多個(gè)在密封體(16)內(nèi)從管芯(14)上的一個(gè)或多個(gè)熱結(jié)合焊盤(22,24,26)向上延伸的熱導(dǎo)體(56-64)進(jìn)行散熱。熱導(dǎo)體可以是結(jié)合引線或?qū)嶂瓮蛊?,并且不延伸出管芯的?cè)邊。熱導(dǎo)體中的一個(gè)或多個(gè)可以在密封體中接成環(huán)路并暴露在密封體的上表面。一種形式中,散熱器(68)疊置在密封體上以進(jìn)一步的移除熱量。在另外一種形式中,散熱器作為電源或接地端直接通過(guò)熱導(dǎo)體與管芯內(nèi)部節(jié)點(diǎn)相接。有源結(jié)合焊盤可以專門沿著管芯邊緣放置或者還包含在管芯內(nèi)部。
文檔編號(hào)H01L23/28GK101548377SQ200680027775
公開日2009年9月30日 申請(qǐng)日期2006年7月25日 優(yōu)先權(quán)日2005年7月29日
發(fā)明者K·J·海斯, 李楚誠(chéng) 申請(qǐng)人:飛思卡爾半導(dǎo)體公司