一、集成电路的散热方式
热传递是物理学上的一个物理现象，是指由于温度差引起的热能传递现象。热传递中用热量量度物体内能的改变。热传递主要存在三种基本形式：热传导、热辐射和热对流。只要在物体内部或物体间有温度差存在，热能就必然以以上三种方式中的一种或多种从高温到低温处传递。
集成电路组装密度不断增加，导致其功率密度也相应提高，集成电路单位体积发热量也有所增加。若不能即使将芯片所产生的的热量散发出去，必然对集成电路的可靠性产生严重影响。集成电路的散热方式也是有传导、对流和辐射三种，其中，热传导是集成电路传递的主要方式。集成电路芯片内部所产生的热量，通过芯片与外壳底座间的焊料层传导到外壳的基座上，再由底座将热量传导到外壳其他部位或所附的散热片上，再通过它们将热量散发到周围介质中去。
二、陶瓷封装外壳散热方案
解决高密度陶瓷封装外壳的散热问题刻不容缓。在封装外壳制造上可通过采取不同的结构设计、选择合适的散热片、对钎焊工艺进行改进、解决好散热片的电镀质量问题等措施，来保证高密度陶瓷封装外壳的热性能的要求。
1.不同的结构设计
产品结构设计时需要估计集成电路芯片由于功率的热效应所产生的热量如何通过外壳散发到周围环境中去。常见的设计方式有三种“
在陶瓷基座底部将散热片直接焊接在陶瓷基座的底片背面。热量传导到基座底部和散热片上，再通过它们将热量散发到周围介质中去。
②陶瓷底片冲孔、注浆，散热片直接焊接在陶瓷底片背面
在陶瓷底片上冲孔、注浆，然后再印上金属化，散热片直接焊接在陶瓷基座的底片背面。通过注浆孔可以较好的将热量散发出去，但注浆孔的存在影响瓷体的强度。
将散热片直接镶嵌于陶瓷基座底部。芯片放置在散热片上，直接通过它将热量传递出去。散热效果好，但陶瓷和散热片镶嵌处容易产生漏气。
2.选择合适的散热片
散热片材料一般为钨-铜、钼-铜、铜-钨-铜、铜-钼-铜合金材料，在实际应用中，铜-钨-铜、铜-钼-铜这种三明治合金材料比钨-铜、钼-铜在与陶瓷件的结合强度和散热片的电镀质量方面要好得多。
3.改进焊接工艺
陶瓷封装外壳金属件与陶瓷基座钎焊工艺，根据不同的银铜焊料配比，采用不同的焊接工艺。当散热片材料为钨-铜、钼-铜合金时，采用银铜（Ag72Cu28）焊料，陶瓷与封接环、外引线、散热片一次性焊接完成，钎焊最高温度880±10℃。当散热片材料为铜-钨-铜、铜-钼-铜合金时，分两次装配钎焊，先将封接环、外引线采用银铜（Ag72Cu28）焊料焊接好后，再用其他焊料焊接散热片。
4.散热片良好的电镀质量
钨-铜或钼-铜合金材料属于难镀金属，作为散热片所选材料，电镀时容易产生细小的针尖似小泡，因此必须控制好前工序的处理工艺、保证被镀件表面的情节性、在带散热片陶瓷外壳的钎焊前，必须进行特殊预处理，即在钎焊前对钨铜或钼铜散热片先镀镍再钎焊。
文章来源：高密度陶瓷封装外壳散热问题探讨，余咏梅，电子与封装
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原文始发于微信公众号（艾邦陶瓷展）：高密度陶瓷封装外壳的散热方案
