專利名稱：用于集成電路的增熱式封裝件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于集成電路等的封裝件。
背景技術(shù)：
半導(dǎo)體芯片一般被密封在被焊接到印刷電路板上的封裝件中。以穿過封裝件并通過焊接被連接到印刷電路板的導(dǎo)體，制備芯片上的電氣元件和印刷電路板上的導(dǎo)體之間的各種連接。在封裝件內(nèi)，芯片被封入灌注用料(potting compound)中，該灌注用料保護(hù)芯片免受由于暴露在濕氣和氧氣中而引起的損壞。
早期的芯片設(shè)計(jì)包含了以相對較慢的速度工作的相對較少的有源元件，因此，散熱不是主要的問題。但是，隨著芯片速度和元件密度增大，散熱已經(jīng)成為主要的問題。用于提高半導(dǎo)體封裝件中散熱的一種現(xiàn)有技術(shù)的方法采用導(dǎo)熱蓋。在這種設(shè)計(jì)中，蓋被置于被封入的芯片之上，以改善從芯片向芯片上方的空氣的熱傳導(dǎo)。不幸的是，這種方法價(jià)值有限，因?yàn)檫@種散熱蓋依賴于從芯片穿過包封材料的熱傳導(dǎo)，而包封材料是不良熱導(dǎo)體。另外，蓋的表面區(qū)域受限于半導(dǎo)體封裝件的大小，因此能夠通過蓋散逸的熱量是有限的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是一種電路組件，其具有絕緣底座、導(dǎo)熱板和包含有電路的管芯。管芯與接合于絕緣底座的導(dǎo)熱板熱接觸。絕緣底座包括與導(dǎo)熱板熱接觸的導(dǎo)熱通道。管芯中包括集成電路，并且安裝管芯使得導(dǎo)熱板被設(shè)置在管芯和絕緣板之間。絕緣底座優(yōu)選地包括用于提供至管芯的電連接的信號傳導(dǎo)通道，其中導(dǎo)熱板中具有用于在管芯和傳導(dǎo)通道之間實(shí)現(xiàn)所述連接的開口。所述組件還可以包括與導(dǎo)熱基板熱接觸的傳熱蓋，該傳熱蓋覆于管芯之上。導(dǎo)熱通道優(yōu)選地填有焊料，并且包括從導(dǎo)熱通道延伸出的焊料突起，以助于附著至印刷電路板上。


圖1是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的半導(dǎo)體封裝件的俯視圖。
圖2是封裝件10穿過線21-22的橫截面圖。
圖3～5是處于封裝處理中的各個(gè)階段的被封裝芯片的橫截面圖。
具體實(shí)施例方式
參照圖1和2能夠更容易地理解本發(fā)明實(shí)現(xiàn)其優(yōu)點(diǎn)的方式。圖1是部分導(dǎo)熱頂板被切除的半導(dǎo)體封裝件10的俯視圖。圖2是封裝件10穿過線21-22的橫截面圖。半導(dǎo)體封裝件10包括安裝在導(dǎo)熱板12上的半導(dǎo)體芯片15。板12優(yōu)選地由銅構(gòu)成。導(dǎo)熱板12通過一層粘合劑13被接合到襯底14上。襯底14具有穿透襯底的若干個(gè)孔。一些孔用于連接在其上安裝有封裝件10的印刷電路板的接地面(ground plane)。這些連接通過焊球?qū)崿F(xiàn)，在封裝件被安裝到印刷電路板時(shí)焊球被加熱。在18處示出了示例性的這種類型的孔以及焊球。
芯片15與印刷電路板之間的信號連接是通過襯底14中鍍銅的孔實(shí)現(xiàn)，該鍍銅的孔連接襯底頂部和底部表面的焊盤。在32處示出了示例性的信號傳導(dǎo)通路。芯片15上的焊盤17和襯底14上對應(yīng)的信號通路32經(jīng)由傳統(tǒng)的線接合技術(shù)連接。在16處示出了示例性的線接合。
還可以在封裝件中結(jié)合導(dǎo)熱頂板19，以進(jìn)一步散逸由芯片15產(chǎn)生的熱。如果包括了這樣的板，則優(yōu)選地將其在導(dǎo)熱板的外圍連接到導(dǎo)熱板12上，并在芯片15之上形成“屋頂”。但是，沒有頂板19的實(shí)施例能夠更方便地被使用。頂板19與芯片15之間的空間11填入傳統(tǒng)的包封用料(encapsulating compound)，以保護(hù)芯片15免受損壞。如果省去頂板19，該包封層仍被用來保護(hù)芯片?？梢試@頂板19的外周采用附加的一層模塑料(molding compound)；但是，為了簡化示圖，從示圖中省略了該附加的模塑料層。
本發(fā)明能夠比現(xiàn)有技術(shù)的封裝件散逸多得多的熱，因?yàn)閷?dǎo)熱板在從芯片15移除熱的方面更為有效，同時(shí)也因?yàn)檫@樣被移除的熱被引導(dǎo)至更大的散熱表面。導(dǎo)熱板12比現(xiàn)有技術(shù)中一般在其上安裝有芯片的傳統(tǒng)封裝材料具有更高的熱導(dǎo)率。另外，導(dǎo)熱板12經(jīng)由在18處示出的導(dǎo)熱插塞熱連接到印刷電路板的接地面。這些導(dǎo)熱插塞優(yōu)選地由對構(gòu)成板12的銅“潤濕”的焊料構(gòu)成。從而，導(dǎo)熱板12所采集的熱被有效地引導(dǎo)至其上安裝有封裝件10的印刷電路板的接地面。由于電路板的接地面比芯片15或者頂部19具有多得多的暴露于空氣的表面面積，所以，只要導(dǎo)熱插塞具有足夠的總的橫截面積以確保插塞不會阻止熱流向接地面，熱就能夠更為有效地被傳送到接地面上方的空氣中。為了優(yōu)化熱傳送面積，導(dǎo)熱板略微小于襯底14。在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，導(dǎo)熱板的尺寸比襯底14小0.5mm。
另外，來自導(dǎo)熱板的熱被直接送往頂板19，頂板19也具有比芯片15大得多的表面面積。應(yīng)該認(rèn)識到，與現(xiàn)有技術(shù)的方案不同，本發(fā)明不依賴于熱從芯片橫穿芯片上方的包封用料散逸，因此，阻礙了現(xiàn)有技術(shù)中的設(shè)計(jì)的熱“瓶頸”在本發(fā)明中被很大地減弱了。在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，導(dǎo)熱通道在0.5mm到0.65mm之間，以確保這些通道不會限制熱從芯片流向印刷電路板的接地面。但是，導(dǎo)熱通道的大小和數(shù)量可以調(diào)節(jié)，以與芯片的熱輸出匹配。
參照圖3～5可以更容易地理解利用本發(fā)明封裝半導(dǎo)體芯片的方式，圖3～5是處于封裝處理的各個(gè)階段的被封裝芯片的橫截面圖。參照圖3，在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，封裝處理開始于其中傳熱板51已經(jīng)通過粘合層52被附著到襯底54上的步驟。其中假設(shè)已經(jīng)穿過襯底至傳熱板鉆出了過孔57。
然后將芯片60附著至傳熱器51，并且利用傳統(tǒng)線接合系統(tǒng)形成芯片60與襯底中的信號管腳53之間的線接合61。如果要使用可選的散熱頂板62，則將其附著至傳熱板51，使封裝件如圖4所示。
然后利用傳統(tǒng)的模制工藝將所有元件包封在包封層65中。然后利用傳統(tǒng)的插入式(drop in)工藝用小焊球填充過孔57，并且接下來加熱襯底以熔化焊球，使鉆孔填滿焊料。最后，焊球66被附著于各個(gè)過孔和銅焊盤，使封裝件如圖5所示。其中假設(shè)了上述操作是執(zhí)行于一行封裝件上的，而不僅僅是圖中所示的一個(gè)封裝件。在最后的步驟中，利用傳統(tǒng)的分割工藝分開單個(gè)的封裝件。
在本發(fā)明的上述實(shí)施例中，通過利用可選的散熱板以及通向下面的印刷電路板的接地面的傳導(dǎo)通路二者將來自芯片的熱從芯片傳導(dǎo)走。盡管穿過襯底到接地面的通路能夠提供比散熱頂板62大得多的熱傳導(dǎo)能力，芯片之下的導(dǎo)熱板和散熱頂板的組合仍然提供了很大地優(yōu)于現(xiàn)有技術(shù)方法的熱傳導(dǎo)。因此，如果使用導(dǎo)熱頂板，在芯片所產(chǎn)生的熱較少的情況下，可以省去導(dǎo)熱過孔。
通過上述描述和附圖，各種對本發(fā)明的改進(jìn)對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員將變得很明顯。因此，本發(fā)明并不僅限于所附權(quán)利要求的范圍。
權(quán)利要求
1.一種電路組件，包括導(dǎo)熱基板；絕緣底座；和其中具有集成電路的管芯，所述管芯與所述導(dǎo)熱基板熱接觸，所述導(dǎo)熱基板被設(shè)置在所述管芯和所述絕緣底座之間。
2.如權(quán)利要求1所述的電路組件，其中所述絕緣底座還包括多個(gè)導(dǎo)熱通道，所述導(dǎo)熱通道與所述導(dǎo)熱板熱接觸。
3.如權(quán)利要求2所述的電路組件，其中所述絕緣底座還包括用于提供至所述管芯的電連接的信號傳導(dǎo)通道，所述導(dǎo)熱板中具有用于在所述管芯和所述傳導(dǎo)通道之間實(shí)現(xiàn)所述連接的開口。
4.如權(quán)利要求1所述的電路組件，還包括與所述導(dǎo)熱基板熱接觸的傳熱蓋，所述傳熱蓋覆于所述管芯之上。
5.如權(quán)利要求2所述的電路組件，其中所述導(dǎo)熱通道包含焊料。
6.如權(quán)利要求2所述的電路組件，還包括從所述導(dǎo)熱通道延伸出的焊料突起。
7.如權(quán)利要求1所述的電路組件，其中所述導(dǎo)熱基板包含銅。
8.如權(quán)利要求1所述的電路組件，其中所述導(dǎo)熱板接合于所述絕緣底座。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種電路組件，所述電路組件具有絕緣底座、導(dǎo)熱板和包含有電路的管芯。管芯與接合于絕緣底座的導(dǎo)熱板熱接觸。絕緣底座包括于導(dǎo)熱板熱接觸的導(dǎo)熱通道。管芯中包括集成電路，并且管芯被安裝使得導(dǎo)熱板被設(shè)置在管芯和絕緣板之間。絕緣底座優(yōu)選包括用于提供至管芯的電連接的信號傳導(dǎo)通道，其中導(dǎo)熱板中具有用于在管芯和傳導(dǎo)通道之間實(shí)現(xiàn)所述連接的開口。所述組件還可以包括與所述導(dǎo)熱基板熱接觸的傳熱蓋，該傳熱蓋覆于管芯之上。導(dǎo)熱通道優(yōu)選地填有焊料，并且包括從導(dǎo)熱通道延伸出的焊料突起。
文檔編號H01L23/367GK1685777SQ200380100044
公開日2005年10月19日 申請日期2003年12月16日 優(yōu)先權(quán)日2002年12月19日
發(fā)明者譚可海, 吉唐景 申請人:安捷倫科技有限公司