ВЫВОДНАЯ РАМКА МОЩНОЙ ИНТЕГРАЛЬНОЙ МИКРОСХЕМЫ

Предлагаемая полезная модель относится к области электронной техники, а именно - к конструкции выводных рамок мощных интегральных схем и полупроводниковых приборов, герметизируемых пластмассой.
Известна выводная рамка мощной интегральной микросхемы содержащая теплорастекатель с участком присоединения кристалла и траверсы для присоединения гибких выводов (см. патент США №6,114,750 класс. H01L 23/495). Теплорастекатель предназначен для отвода тепла от полупроводникового кристалла к радиатору, на котором закреплен теплорастекатель. Полупроводниковый кристалл присоединен к теплорастекателю закладной деталью из припоя (припойной прокладкой), толщиной 100-150 мкм для того чтобы нивелировать микронеровности паяемых кристалла и теплорастекателя. Толщина паянного шва после припайки обычно составляет 30-50 мкм. Таким образом количество припоя в закладной детали выбрано с запасом, для выравнивания микронеровностей.
Недостатком данной выводной рамки является то, что при пайке кристалла на теплорастекатель излишки припоя могут за счет сил поверхностного натяжения выходить неравномерно на противоположную сторону теплорастекателя. При присоединении теплорастекателя мощной интегральной микросхемы к радиатору из-за наличия припоя на теплорастекателе между радиатором и теплорастекателем образуется зазор, который ухудшает отвод тепла. В этом случае кристалл микросхемы выходит из строя.
Указанный недостаток частично устранен в выводной рамке мощной интегральной микросхемы содержащей теплорастекатель с участком присоединения кристалла с рифлением и траверсы для присоединения гибких выводов, в котором сформирован рельеф в виде канавок в расположенных в одном из направлений, по площади несколько большей размера кристалла (см. электронный документ http://www.z-mars.ru/docum/kt_28.pdf).
Глубина рельефа составляет 30-50 мкм, шаг рельефа 100-150 мкм. Размер площадки с рельефом выбран с запасом таким образом, чтобы на выводную рамку микросхемы или полупроводникового прибора можно было присоединить кристалл максимального размера.
Однако недостатком данной выводной рамки является то, что при изготовлении мощных микросхем или полупроводниковых приборов необходимо осуществить присоединение гибких выводов от контактных площадок полупроводниковых кристаллов на теплорастекатель. Такая необходимость возникает в мощных микросхемах, например, в стабилизаторах напряжения. Рабочие элементы стабилизатора электрически изолированы от подложки полупроводникового кристалла и необходимо для уменьшения стоимости изделия за счет уменьшения количества общих выводов в полупроводником приборе соединить мощных вход или выход стабилизатора с теплорастекателем (см. книгу Shankara K. Prasad, Advanced wirebond interconnection technology, стр. 5, рис 1.3 и 1.4). При этом рабочая поверхность теплорастекателя покрыта рельефом с мягким припоем, к которому очень сложно осуществить разварку гибких выводов, из-за того чтобы твердость учаска под разварку с припоем горазно меньше чем твердость материала гибкого вывода.
Наиболее близкой является выводная рамка мощной интегральной микросхемы содержащая теплорастекатель с участком присоединения кристалла, ограниченный рифлением в виде канавки, и траверсы для присоединения гибких выводов производства фирмы Kangqiang Electronics (см. фотографии на странице http://en.kangqiang.com/products_detail/productId=138.html и чертежи AMF’7.323.A.1B134 стр. 3 рис. 2). Рифление в виде канавки ограничивает растекание припоя по периметру площадки теплорастекателя для присоединения кристалла. Однако внутри площадки растеканию припоя ничего не препятствует, что приводит к необходимости увеличения длины гибкого вывода, соединяющего полупроводниковый кристалл с теплорастекателем, что ухудшает качество мощной микросхемы за счет дополнительных потерь электрической мощности на длинных выводах.
Техническим результатом данной полезной модели является повышение качества мощной микросхемы за счет уменьшения длины гибкого вывода, соединяющего полупроводниковый кристалл и теплорастекатель, а, следовательно, уменьшения потерь электрической мощности.
а
Указанный технический результат достигается тем, что в предлагаемой выводной рамке мощной интегральной микросхемы, содержащей теплорастекатель с участком присоединения кристалла с рифлением, и траверсы для присоединения гибких выводов рифление теплорастекателя выполено виде сетки из канавок, расположенных в двух взаимоперпендикулярных направлениях с шагом , причем:
d
где  - наибольший диаметр гибкого вывода, соединяющий контактную площадку с теплорастекателем,
В
- наименьший линейный размер кристалла.
Отличительной особенностью является то, что рифление выполнено в виде сетки, что значительно лучше, чем у прототипов ограничивает площадь растекания припоя. Минимальный размер шага гибкого вывода 4d выбран из условия обеспечения качества сварки: размер 3d необходим для формирования сварной точки, а дополнительный размер d необходим для компенсации неточности совмещения сварной точки с плоским участком теплорастекателя, ограниченным рифлением. Максимальный размер шага  выбран из условия минимизации площади растекания припоя вдоль минимальной длины стороны кристалла на длину не более его 1,5 длин, что значительно уменьшает длину гибкого вывода. Канавки рифления на теплорастекателе ближайшие к кристаллу остановят растекание припоя, и точка сварки гибкого вывода будет находиться не далее чем 0,5 длины минимального размер кристалла. Сетка канавок ограничивает растекание по обеим осям теплорастекателя.
Сущность полезной модели поясняется графически.
На фиг. 1 изображен фрагмент сечения конструкции выводной рамки мощной интегральной микросхемы (линейного стабилизатора напряжения), содержащей теплорастекатель с участком присоединения кристалла с рифлением и траверс для присоединения гибких выводов.
На фиг. 2 изображен вид сверху выводной рамки и размещенного на ней кристалла микросхемы.
Позициями на фиг. 1 и фиг. 2 обозначены:
1 - полупроводниковый кристалл
2 - закладная деталь из припоя
3 - теплорастекатель
4 - рифление в виде сетки из канавок
5 - траверсы
6 - гибкие выводы
Выводная рамка мощной интегральной микросхемы (линейного стабилизатора напряжения), содержащая теплорастекатель с участком присоединения кристалла с рифлением и траверсы для присоединения гибких выводов, представленная на фиг. 1 и фиг. 2, состоит из полупроводникового кристалла 1, присоединенного при помощи закладной детали из припоя 2 к теплорастекателю 3, на поверхности которого выполено рифление в виде сетки из канавок 4, а так же траверс 5, к которым гибкими выводами 6 присоединен полупроводниковый кристалл 1.
Например для размера кристалла линейного стабилизатора напряжения 1,4×1,8 мм и диаметра гибкого вывода 100 мкм шаг рифления составляет не более 0,7 мм.
Изготовление предлагаемого устройства осуществляется следующим образом. После вырубки выводной рамки из медной заготовки в области теплорастекателя, предназначенной для присоединения полупроводникового кристалла формируют рифление в виде сетки из канавок, расположенных в двух взаимоперпендикулярных направлениях с шагом а. Глубина канавок составляет 60-120 мкм, а угол клина канавок 90°.
Выводную рамку со сформированным рифлением нагревают, и в месте присоединения кристалла наносят закладную деталь из припоя. Затем присоединяют полупроводниковый кристалл, ориентированный относительно траверс необходимым образом. Площадь растекания припоя образовала прямоугольник, ограниченный рифлением и составила 2,1×2,5 мм. Максимальная проекция расстояния по горизонтали между местом приварки проволоки диаметром 100 мкм на теплорастекатель и кристаллом составила 0,6 мм. Таким образом, применение предлагаемой конструкции рифления позволяет минимизировать площадь растекания припоя по теплорастекателю и уменьшить длину гибкого вывода, что повышает надежность.
После этого производится операция соединения полупроводникового кристалла с теплорастекателем и траверсами ультразвуковой разваркой гибких выводов.
В таблице 1 приведены значения длин гибкого вывода при осуществлении разварки гибкого вывода на поверхность теплорастекателя без рифления и с рифлением. Как видно из таблицы 1, сетчатое рифление теплорастекателя на 20-30% сокращает длину гибкого вывода, а, соответственно, потери электрической мощности на гибком выводе.