芯片封装组件和使用该组件的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及芯片封装组件和其在安装至少一个半导体芯片中的使用，所述芯片封装组件包括凸缘和基体，其中所述至少一个芯片和所述基体布置在所述凸缘的一侧上。
【背景技术】
[0002]本发明描述一种芯片封装组件，其能够用于安装和封装含有(例如)垂直结型场效晶体管(VJFET)的半导体芯片。尤其，高功率RF半导体装置能够由VJFET结构组成。芯片封装例如从 US6, 318，622B1、US6, 967，400B2、US6, 465，883B2 和 US7, 256，494B2 中是已知的。
[0003]在US6，318，622B1中，描述了高功率芯片的组件，其安装至额外的基体。半导体芯片通过连接线电连接到主基体。带状连接器被用于外部电连接。为了保护组件的内部结构，使用附加的帽盖。在US6，967，400B2中，描述了 IC芯片封装，其包括基体、芯片、粘附机构、盖和垫片。位于基体端面处的通孔被用于外部电连接，其中连接线穿过该通孔。这给予在将半导体芯片与封装外部电连接方面良好的可能性。
[0004]由所描述的组件产生了两个主要问题:将几个基体连接在一起的问题和热传递的问题。高功率装置实际上在使用期间产生大量热量。此热量必须传递到环境，不超过装置的临界温度，并且在最坏情况下不因超过临界温度的温度而毁坏装置。不存在例如通过使用外部冷却块来改进热传递的可能性。
[0005]在US6，465，883B2中，用于高频的高功率晶体管芯片在其背面处联接至导电且导热的凸缘。在US7，256，494B2中，描述了芯片封装，其包括位于芯片背面处的散热器。存在电连接器以用于使晶体管的栅极(gate)和漏极(drain)与安装在凸缘或散热器的顶部上的基体电连接。所描述的组件展现良好的热性质，但能够仅被限制性地用于其中需要使凸缘或散热器与地面电绝缘的应用。这种电绝缘(例如)在使用VJFET芯片(其中漏极连接器位于芯片底部处)的情况下是需要的。
【发明内容】
[0006]本发明的目标是呈现一种芯片封装组件，其具有从半导体芯片(特别地，对于在芯片底侧上具有晶体管漏极接触连接的芯片而言)移除热的高效率。芯片的底侧是与具有(例如)源极接触的其它电接触和芯片至外部装置的电连接的一侧相反的一侧。底侧是这样的侦U，即芯片通过该侧布置在安装结构上。本发明的另一个目标是呈现芯片封装组件和其使用方法，其具有将芯片安装在组件上和从组件拆卸芯片的能力。如果半导体芯片显示出故障，则应易于移除该芯片和/或以正常工作的芯片来更换该故障芯片。
[0007]上述目标是通过根据权利要求1所述的芯片封装组件和根据权利要求15所述的其使用方法来达到。
[0008]根据本发明的用于安装至少一个半导体芯片的芯片封装组件包括凸缘和基体，其中所述至少一个芯片和所述基体布置在所述凸缘的一侧上。在这种情况下，凸缘是先前所描述的安装结构。凸缘由导电且导热的材料组成。这意味着所述材料与其它材料(例如绝缘体)相比具有较低的电阻和热阻。
[0009]根据本发明的芯片封装组件的优点是由于凸缘而引起的从至少一个半导体芯片移除热的高效率。芯片能够具有位于芯片底侧上的晶体管漏极接触连接，并且凸缘仍能够热耦合到此侧。所述组件是容易使用并且容易组装的，其具有较少数目的部件，其是成本有效的并且能够用于高频应用中。
[0010]凸缘的导电材料能够包括金属或能够由金属制成，特别地，具有高导热性的金属(特别地，铜)。由铜制成的凸缘显示出高导热性并且能够很好地将热量传递远离芯片，该热量是在(例如)芯片的高功率应用中所产生的。冷却芯片并使芯片保持低于临界温度同样在使用中能防止芯片的损坏和故障。
[0011]基体能够包括在高频下具有低损耗的材料。基体能够(例如)由印刷电路板(PCB)材料制成。这种材料在高频应用中不吸收太多信号；高频辐射能够穿过该材料而具有很小的损耗或无损耗。PCB材料价格低廉，能够是易于处置的，具有机械稳定性并且能够容易将类似电接触的其它电子或电部件布置在其上。
[0012]至少一个芯片能够包括位于底侧处的晶体管漏极接触连接。底侧是面向凸缘的一侧并且特别地与具有至少一个芯片的其它电接触的一侧相反。根据本发明的芯片封装组件还允许芯片在底侧处具有晶体管漏极接触连接以在同一侧处将其固定到凸缘，还允许分别包括冷却装置。
[0013]能够使用焊料、共晶合金、导电粘合剂和/或烧结浆料将至少一个芯片和/或基体安装在凸缘的一侧上。这允许简单并且具成本效益地将至少一个芯片和/或基体布置至凸缘。
[0014]至少一个芯片的连接器(特别地，位于至少一个芯片的与面向凸缘的一侧相反的一侧上的连接器)能够通过接合(特别地，通过使用导线和/或带状线达成的接合)来连接到基体。这使得在至少一个芯片与基体之间给出了简单良好的电连接。
[0015]芯片封装组件能够包括用于高频需求的电插座，其可连接到外部装置(特别地，连接到放大器印刷电路板)。这使得容易在高频应用中使用芯片封装组件。
[0016]基体能够包括用于电接触(特别地，电接触到至少一个芯片，用于电接触到至少一个外部装置)的端部侧金属化位置。该端部侧金属化位置能够布置于基体的侧面处和/或经焊接以用于接触到至少一个外部装置。为实现侧面处的电接触，基体的金属化部件的端部侧的布置和焊接使得容易地将外部装置电接触至触点。这种布置使得容易使芯片与外部装置电接触。端部侧金属化位置容易达到电连接。
[0017]芯片封装组件能够包括位于至少一个芯片的连接器与凸缘之间的电绝缘件。这样防止在芯片触点的凸缘上形成短路，尤其是对于具有良好导电性能的凸缘(例如由铜制成的凸缘)而言。
[0018]芯片封装组件能够包括至少一个冷却装置(特别地，冷却块)。并且，其它主动或被动冷却装置能够热连接至芯片封装组件的凸缘。例如，能够使用具有水冷却回路或具有风扇的装置。这使得即使在具有大量废热的高功率应用中仍能够实现对至少一个芯片的良好冷却。芯片封装组件还能够包括用于将具有至少一个芯片和基体的凸缘安装到冷却装置的机构。此机构能够是(例如)螺钉。
[0019]电绝缘件能够布置在至少一个芯片的连接器与冷却装置之间。这样防止连接器之间和/或经由冷却装置形成的短路。
[0020]芯片封装组件能够包括位于凸缘与冷却装置之间的介电质基体(特别地，以板的形式)。该介电质基体能够布置在凸缘的与布置有至少一个芯片和基体的凸缘一侧相反的一侧上，以用于实现电绝缘。
[0021]芯片封装组件能够进一步包括用以保护至少一个芯片和连接器的封装件。该封装件能够是可移除的。这使得(例如)在所使用的芯片具有故障功能的情况下能够容易从组件更换芯片。
[0022]芯片封装组件能够包括穿过介电质套管以将至少一个芯片、基体和凸缘紧固到冷却装置的螺钉。这使得能够归因于螺钉来简单、快速和可靠地组装芯片封装组件而没有电短路。
[0023]根据本发明的使用芯片封装组件的方法包括拆卸芯片封装，特别地从基体拆卸至少一个芯片。这同样能通过如前文针对芯片封装组件自身所描述的部件的布置来实现。其允许将至少一个芯片(尤其是在其显示出故障的情况下)与其它正常工作的芯片交换。
[0024]结合根据本发明的使用芯片封装组件的所描述方法的优点类似于先前结合芯片封装组件所描述的优点。
【附图说明】
[0025]下文中参考附图中所示的所说明的实施例来进一步描述本发明，其中:
图1说明根据本发明的用于安装至少一个半导体芯片2的芯片封装组件I的实施例；
以及图2说明图1的芯片封装组件1，其具有用于将其安装到冷却装置(未示出)的机构。
【具体实施方式】
[0026]图1中显示了根据本发明的芯片封装组件I的实施例，其用于安装至少一个半导体芯片2。芯片封装组件I包括半导体芯片2，特别地其中(例如)栅极和源极的晶体管连接位于芯片的顶侧2a上，并且带有漏极连接位于芯片的底侧2b上。芯片封装组件I进一步包括凸缘3，在其上，芯片2和基体4布置在一侧上。凸缘3用作冷却装置，其具有良好的导热性。
[0027]在使用期间，芯片2产生废热。在高功率应用中，废热能够提高芯片2的温度并且使其损坏。这就是必须移除热量并将热量传递到环境以使芯片2冷却下来和/或使芯片2的温度保持低于临界温度的原因。在高于临界温度的情况下，芯片2的电子装置能够显示故障和/或能够被损坏。凸缘3 (其与芯片2形成良好热接触)吸收芯片2的废热并将其直接传递到环境或额外的冷却装置，出于简化的目的其在图中并未示出。构成凸缘3的适当材料或凸缘3所包括的适当材料是具有高导热性的金属(例如，铜)。
[0028]为实现芯片2与凸缘3之间良好的机械和热连接，用于附接芯片2的材料5是焊料、共晶合金、导电粘合剂和/或烧结浆料。能够使用这些材料将芯片2和/或基体4安装于凸缘的一侧且同一侧上。电绝缘件9能够布置于芯片2与凸缘3之间。电绝缘件能够由板状绝缘材料制成。其防止在至少一个芯片2的电连接器与位于芯片2与凸缘3之间的电接触之间形成短路。
[0029]基体4布置于凸缘3的与芯片2相同的一侧上，并且其能够包括里面的凹部，芯片2能够布置在该凹部内。基体4上的电插座7被用