增強散熱引線框制造技術

通過增加引線框板（２２）和引線端（引線）（２６）之間的導熱截面，人而利用引線（２５）把大量熱量傳離ＩＣ（２１），來提供一種散熱性能改進的并可運用于標準集成電路（ＩＣ）封裝的引線框。通過采用板周邊（２４）的曲折形狀以增加其周邊的表面積，可使導熱截面更大。在較佳實施例中，板的周邊（２４）具有“蛇形”且引線（２５的內部端子（２８）靠近板的周邊（２４）放置，形狀基本上依照其蛇形。（*該技術在2015年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及集成電路芯片的封裝和保護。本專利技術尤其涉及增強集成電路芯片散熱的引線框結構。
技術介紹
現代的集成電路(IC)為了可靠地工作需要防止自熱效應。冷卻IC的一個方法是通過引線框進行熱傳導。典型的引線框由裝載IC的金屬引線框板(paddle)和用于提供從IC焊盤到外部元件(如電路板)的導電通路的引線端(end)構成。附圖說明圖1中示出典型引線框的一個例子。IC 10一般安裝到引線框板12上。導電引線端14通過金屬連線16與IC 10電氣連接，并提供從IC 10到外部元件(未示出)的導電通路。引線框一般封裝入塑封件18中。一般的導熱通路沿著引線框板12并通過導熱率較低的塑封件18。引線端14一般對散熱沒有明顯貢獻，因為它們與板12之間通路的導熱率相當低。隨著IC制造技術的發展，由于更多的功率元件被裝入單個IC芯片，故需要對芯片進行有較強散熱性能的封裝。Bayan等人在第5,146,310號美國專利中描述了一個已有技術的引線框設計，它通過把板連到四個導熱引腳，并通過增加引線框板的表面積，來增強散熱。板的引腳使板與外部散熱片相連，如電路板上的接地平面。雖然Bayan的引線框設計提高了標準引線框上的散熱，但引腳數相對于標準封裝增加了四個。為了把Bayan的設計運用到引腳數少的封裝，諸如8引線雙列直插式塑料封裝(DIP)或8引腳小型集成電路(SOIC)封裝內，封裝尺寸必須增加百分之五十，以容納附加的板引腳。結果，封裝必須重新設計，以適應Bayan的引線框結構，而這種封裝的引腳不符合于標準引線框。Isao Sasahara在第2-310954號日本專利中描述了另一種引線框結構，它通過把引線端的內部端子放置于靠近引線框板，并把引線框的外部端子分叉，從而每個引線端一部分附著到IC封裝頂部的導熱片上，來增強散熱。雖然Sasahara的結構改進了標準引線框結構上的散熱，但在引線框被封裝后需要附加工藝以整修和形成引線端，還需要附加把導熱片加到IC封裝的底部的制造步驟。Nakamura等人在第64-86545號日本專利中描述了第三種引線框結構，它把部分引線框板延伸入引線端的空隙中，引線端相互電絕緣。該設計的一個好外是由于板的表面積的增加而增加了向塑封件中的散熱。然而，為了延伸入每個和每對引線端之間，板的延伸部分做得很窄，所以在此設計中板和引線端之間的熱傳導并未得到較大改善。因為窄的板延伸部分的熱阻高于寬的板延伸部分，所以只有相當少的熱量流入這些延伸部分。結果，只能從延伸部分中得到相當少的熱量傳遞到引線。
技術實現思路
針對已有技術引線框結構的不足，本專利技術提供了一種引線框，它增強了芯片的散熱，并可裝入具有標準外形的封裝內。通過增加引線框板和引線端(引線)之間的導熱截面，從而比已有技術更大程度地利用引線把熱量傳離IC，來提高散熱。通過采用曲折狀周邊的板來實現更大的導熱截面。此曲折形狀增加了周邊的表面積。在較佳實施例中，使用“蛇形”周邊板。引線端的內部端子放置于靠近板的周邊，基本上按其構成蛇形形狀。此形狀的板周邊和引線端增加導熱截面，同時減少板和引線之間的散熱距離，從而改進它們之間的熱傳導。熱通過引線導向封裝體的外面，再散失到安裝引線框的電路板上。在第二實施例中，使用具有鋸齒形周邊的板。引線如此定位，從而至少有一條引線的內部端子在鋸齒形板周邊的“齒”間延伸(這些引線叫做“內部引線”)。由于內部引線的周邊靠近并平行于板的周邊，熱量能有效地傳導到其中。利用內部引線的相互靠近的優點，使得熱量能從內部引線傳導到鋸齒形板周邊外的鄰近引線。此實施例特別適用于具有大量引線的引線框，諸如16引線的四方扁平封裝(QFP)。與已有技術的增強散熱引線框相對照，本引線框結構利用引線框的現有引線將大量的熱量傳離IC。因為引線數不增加，所以此有效導熱引線框結構可裝入現有的IC封裝設計，而不增加IC封裝的尺寸或引線數。與一些已有技術的增強散熱引線框不同，本引線框結構不需要附加的導熱元件，諸如導熱片。結果，不需要增加引線框或IC裝配的附加制造步驟和工序。從以下較佳實施例的詳細描述和相應附圖中，可使本專利技術的這些和其它特征和優點對本領域內的那些熟練技術人員變得明顯起來，其中附圖概述圖1是所述典型引線框剖面的平面圖。圖2是裝載了本專利技術的增強散熱板及引線端結構的8引線P-DIP引線框的剖面圖。圖3a-3d是沿剖面線3-3所取的圖2實施例的剖面圖。圖4a是裝載了本專利技術的增強散熱板及引線端結構的160引線四方扁平封裝引線框剖面的平面圖。圖4b是圖4a中160引線四方扁平封裝引線框剖面的平面圖，示出另一種內部引線部分的排列。圖5a-5c是沿剖面線5-5所取的圖4實施例的剖面圖。本專利技術較佳實施方式圖2示出具有本專利技術引線框板和引線端結構的8引線P-DIP封裝。裝有IC 21的引線框板22被設計成具有曲折“蛇形”周邊24，該周邊24比標準矩形板有更大的周邊表面積。設計引線26時，使其內部端子28靠近并基本上依照板周邊24的形狀。這樣內部引線端28與蛇形板周邊基本上嚙合。由生產引線框的制造工藝的精度來確定引線端28和板周邊24之間的距離。引線端28在制造工藝精度所允許的情況下盡量靠近板周邊24，但要保持電絕緣。如果用標準的化學刻蝕技術制造引線框，則當引線框較厚時引線端28和板周邊24最好可接近到0.127mm。板周邊24和引線端28最好置于同一平面內，以把導熱通路的長度減到最小。引線端28和板周邊24的蛇形增加了板22和引線26之間的導熱截面，從而更有效地導熱。導熱截面指板22和引線端28的相對的區域，它一般厚0.127到0.203mm。例如，在8引線P-DIP和8引線SOIC封裝中，可分別把散熱改進百分之35和50。IC 21用導熱膠(未示出)粘到板22。板22和引線26最好用導電和導熱材料，諸如銅。用金屬連線30把IC 21和引線26之間電氣相連。板22、IC 21，以及一部分引線26被封裝入塑封件32，該塑封件32最好是導熱率高的材料，諸如Sumitomo EME5900H。圖3a-3d是沿剖面線3-3所取的圖2實施例的剖面圖，并示出板22的不同的向下放置方案。在工作時，IC 21產生的熱量34被傳輸到板22，并從板22被傳導到塑料件32中。板周邊24和引線端28之間大的導熱截面能使大量的熱通過它們之間的塑封件32而傳導。熱量最終被引線26轉移到電路板(未示出)。在圖3a、3b和3d的實施例中，板周邊24和引線端28設在同一平面內，以把熱通路的長度減到最小。在圖3b和3d的實施例中，IC 21所在的板中央部分35相對于引線26所在的周邊部分37被放低，但仍保持引線端28和板周邊24在同一平面內。下調量可根據特殊封裝的需要而定。圖3c示出一向下放置方案，其中相對于引線26下調整個板22。該實施例中的下調量受到較好的限制，從而使板22頂部和引線端28頂部之間的距離不大于內部引線端28和板周邊24厚度的1.5倍，從而不影響熱傳導。與圖3a、3b和3d的實施例相比，申請人已發現即使不把引線端28和板周邊24設在同一平面上，對于為引線26厚度1.0倍的下調，熱傳導也只減少百分之6。雖然本專利技術運用引線26散熱，但還存在其它的熱傳導通路。例如，一些傳導入塑封件的熱量被傳導到封本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種用于支持集成電路（ＩＣ）（２１）的增強散熱引線框結構，其特征在于包括： 導熱板（２２），沿其周邊（２４）有多個凹槽的凸起，用于支持ＩＣ（２１）并把熱量傳離ＩＣ（２１），以及 與所述板（２２）所支持的ＩＣ（２１）電氣連接的多個導電和導熱引線（２６），所述引線（２６）具有內部端子（２８），沿這些端子的周邊有至少一個凹槽，且這些端子靠近所述板的周邊（２４），每個所述開口的內部引線端（２８）如此定位，從而它們與所述板周邊（２４）處在同一平面內，且至少有一個所述板的凸起基本上在所述內部引線端的缺口中延伸，從而與所述內部引線端（２８）嚙合并改進所述板周邊（２４）與所述引線（２６）之間的熱傳導。

【技術特征摘要】
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【專利技術屬性】
技術研發人員：TD摩爾，
申請(專利權)人：模擬設備股份有限公司，
類型：發明
國別省市：US[美國]