CN100385664C - 用于集成电路的有源封装 - Google Patents

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Abstract

一种用于集成电路的有源封装，封装包括集成电路和有源元件，有源元件是集成电路电路布图的一部分。有源元件至少形成集成电路外壳的一部分。集成电路可以设置在由一个或多个分立元件形成的外壳中。有源封装可以制造得与标准无源集成电路封装具有相同的几何形状和尺寸，或可以制成某种形状以安装在标准或特别制造的电池外壳中，或者用于其他特殊用途。智能元件可以包括分立元件或者基于半导体的电阻器、电容器或电感器，以及与分立元件或者基于半导体的电阻器、电容器或电感器设置在相同外壳内的单独的集成电路。集成电路可以控制分立元件或者基于半导体的电阻器、电容器或电感器的至少一个电参数。在一个实施例中，集成电路可以在很小的范围内保持元件的电阻、电阻率、电容和电感等，目的是产生不受环境变化影响的高精度的元件，环境变化例如是温度、压力、湿度等。

Description

用于集成电路的有源封装
技术领域
本发明涉及一种用于集成电路和分立元件的有源封装，特别涉及集成电路的有源封装，其中所述封装包括作为集成电路外壳一部分的分立元件。
背景技术
典型的组合电路(例如PCB组合电路)包括单独封装在无源塑料或陶瓷封装中的集成电路，封装能密封并保护集成电路，并包括一个或多个与集成电路一起组合安装在PCB电路板上的分立元件(例如电阻器、电容器或电感器)。组合电路(例如功率电路、微处理器、存储器应用、逻辑器件和RF放大器等)通常也包括印刷在电路板衬底上的传输线和焊接接点，由于传输线和焊接接点具有固有电阻、电容和电感，因此它们会导致附加损失。当电路以高转换速度运转时，这些附加损失急剧增加。为了使附加损失最小化，电路设计者使电路元件在电路板上靠得很近。虽然由传输线引起的附加损失有可能减小，将元件放置得过于接近将导致能量辐射，例如电磁能量或热能，一个或多个元件产生的能量辐射将干扰其他元件的运转。另外，高电流处理系统设计侧对着特殊的问题，例如由潜在的电介质或绝缘材料击穿产生的更高的元件尺寸要求、能量存储要求、热散逸、高传输线损失，特别是对于开关转换器，因为它影响能量变换效率，以及电压变换效率和更高的效率限制。
功率电路，例如切换功率变换器、线性调节器、功率积分器、电荷泵、运算放大器电路、比较器电路、中继驱动器电路、中继接通电路、具有功率监控和功率控制的功率积分电路、近控开关等，一般包括一个或多个功率转换或者调节元件，以及一个或多个内能转换、存储或保存元件，这些元件单独封装并一起装配在单个PCB衬底上和/或无源塑料或陶瓷封装中(例如混合封装)。开关转换器可能包括电荷泵集成电路、快速电容器和储能电容器，或者构成快速电容器或储能电容器的多个电容器。各种元件可能产生电磁或热能辐射，有可能影响其他元件的工作。为了使产生的热量消散，许多功率电路包括散热片，连接在设置功率转换或调节元件的塑料或陶瓷封装中(例如TO220标准功率变换器封装)。包括散热片在内的封装的总尺寸一般比集成电路本身的尺寸至少大一个数量级，这要视功率耗散、功率输送能力和所需的管脚数目而定。
发明内容
根据本发明，提供了一种集成电路封装，包括：(a)封装输入接触片、封装输出接触片和封装中性接触片；(b)一个提供电容，电阻或电感的分立元件，它电连接于封装输入接触片和封装输出接触片二者之一与封装中性接触片之间；(c)集成电路，包括第一侧、第二侧、集成电路输入接触片、集成电路输出接触片和集成电路中性接触片，集成电路输入接触片电连接至封装输入接触片，集成电路输出接触片电连接至封装输出接触片，集成电路中性接触片电连接至封装中性接触片；其中分立元件形成封装的第一侧，它保护集成电路第一侧，分立元件形成一散热片。
本发明涉及一种集成电路封装，其中的分立元件包括一个电阻器，一个电容器或一个电感器。
本发明涉及一种集成电路封装，封装包括有源元件，有源元件是集成电路电路布图的一部分，并至少形成集成电路外壳的一部分。例如在一个实施例中，集成电路可以设置在由一个或多个分立元件形成的外壳中，以形成封装，封装中分立元件是包括集成电路在内的电路的元件。有源封装可以制造得与标准无源集成电路封装具有相同的几何结构和尺寸，可以制成某种形状以安装在标准或特别制造的电池外壳中，或者可以制成某种尺寸和形状以安装在设备中或形成器件壳体的一部分。
在本发明的另外的实施例中，智能元件可以包括分立元件或者基于半导体的电阻器、电容器或电感器，或者与分立元件或者基于半导体的电阻器、电容器或电感器设置在相同外壳内的单独的集成电路。集成电路可以控制分立元件或者基于半导体的电阻器、电容器或电感器的至少一个电气参数。例如在一个实施例中，集成电路可以在很小的范围内保持元件的电阻、电阻率、电容和电感等，目的是产生不受环境变化(例如温度、压力、湿度等)影响的高精度的元件。
附图说明
图1示出了包括电荷泵功率变换器的功率积分电路的示意图；
图2示出了包括电荷泵功率变换器的功率积分电路的另一个实施例；
图3示出了可以设置在本发明的有源封装中的包括电荷泵的功率积分电路的示意性方框图；
图4示出了用于如图3所示的功率积分器电路的有源封装设计的一个实施例的简化分解图；
图5示出了沿图4中的截侧线V-V所取的简化分解剖视图；
图6示出了沿图4中的截侧线VI-VI所取的简化分解剖视图；
图7示出了包括DC/DC转换器的功率变换器电路的示意图；
图8示出了如图7所示的功率变换器电路的电路设计的示意性方框图；
图9示出了用于容纳如图7所示的功率变换器电路的本发明的有源封装结构的简化分解图；
图10示出了包括集成电路和单一分立元件的本发明的有源封装设计的简化分解图；
图11示出了沿图10中有源封装结构的截侧线XI-XI所取的剖视图；
图12示出了音频运算放大器的功率放大器电路的示意图；
图13示出了本发明的有源封装结构的另一个实施例；
图14示出了包括本发明的有源封装结构的电池；
图15示出了本发明的有源封装结构的另一个实施例；
图16示出了本发明的另一个实施例的简化分解图；
图17示出了本发明的另一个实施例的透视图；
图18示出了图17所示实施例的剖视图；
图19示出了本发明的另一个实施例的简化剖视图；
图20示出了图19所示实施例的简化分解剖视图；
图21示出了本发明的另一个实施例的简化透视图；
图22示出了本发明的另一个实施例的简化分解图；
具体实施方式
本申请中所使用的有源封装是指用于至少一个集成电路和至少一个分立元件的封装，分立元件是与集成电路同样的电路的一部分。有源封装至少包括一个作为一个或多个集成电路外壳的一部分的分立元件。有源封装可能包括一个或多个集成电路以及一个或多个分立元件。集成电路是指半导体芯片，包括制作在芯片中或者制造在芯片(例如硅、GaAs、SiGe和SiC)表侧上的电子元件。分立元件是指未制造在集成电路上的电阻器、电容器或者电感器。高效电容器指具有相对较低的充电漏泄、非常低的ESR(等效串联电阻)和较低动态串联电阻的电容器，例如双层电解电容器(例如被称为特级电容器、超级电容器和功率电容器的电容器)和伪电容器。其中分立元件选自：钽电容器、高效电容器、超级电容器、特级电容器、双层电解电容器、伪电容器、非线性磁电感器、感应焊道和电阻器。
智能元件包括分立元件，或者在另一个实施例中，包括基于半导体的电阻器、电容器或电感器，它们至少具有一个至少控制设置在分立元件的外壳内的分立元件运转的某些部分的半导体芯片。例如，智能元件可以包括控制器，控制器监控环境条件，例如压力、温度、湿度等，并以这种条件为基础使分立元件的性能得到优化。例如，智能元件可以提供单片的精确分立元件，这些元件能够不受变化着的环境条件的影响在严格的偏差标准之内保持其希望的电特性，例如电阻、电容或者电感。智能元件对于分立元件是其一部分的电路来说是可透过的，或者可以为电路提供输入。
组合电路可以包括对于电路布局是固有和/或非固有的分立元件。如本申请中所使用的，固有元件是执行与电路功能一体的功能的分立元件。例如，在功率积分器中，电阻器、快速电容器、储能电容器或电感器执行功率积分器按照设计运转所需的能量转换、存储和/或节约的功能。而非固有元件指不执行与电路功能一体的功能的分立元件。非固有元件可以用来增强电路的运转。例如，可以在输入或输出端子与地之间连接滤波电容器来增强组合电路的运转，但是对于电路按照设计运转并不是必需的，这样的话将使整个电路设计成本增加。
本发明的有源封装可以极大地减少封装和装配集成电路的成本和复杂性。通过使用有源元件作为集成电路的外壳，本发明可以省去需要用来封装集成电路的无源材料。另外，本发明的一个实施例中使用组合电路的固有元件来代替非固有元件，这可以减少电路中使用的有源元件的数量，并因此减少组合电路的最终成本。使用外壳内的组合电路的全部固有元件可以极大地进一步地减少成本，因为可以在同一个阶段进行芯片封装和电路装配。在元件能够机械连接的地方，本发明还可以减少使用或根本不使用焊接。这还能进一步减小组合电路的成本，并且由于减少使用或根本不使用焊料中所用的铅，使产品更有利于环境。在本应由非固有元件(例如滤波电容器)履行功能的地方使用固有元件(例如功率变换器的快速电容器、储能电容器)，还能进一步地节约成本，因为非固有元件的成本消除了。
有源封装还能使组合电路进行无板设计，因为分立元件被用作集成电路封装元件。有源封装可以包括至少部分设置在分立元件中或者由分立元件容纳的多个集成电路。例如，可以用包括设置在本发明的有源封装中的两个或多个集成电路的有源封装来代替多个芯片模块。虽然并不需要，但在本发明的一个实施例中，一个或多个集成电路和/或分立元件可以装配在PCB板上，PCB板设置在本发明的有源封装中。
在本发明的一个实施例中，有源封装可以包括“外壳”结构，该结构包括一个顶部外壳和/或一个底部外壳。在包括如图4-6和图9所示的双侧外壳设计的实施例中，两个外壳侧可以封装集成电路。在单侧外壳设计中，例如图10和图11所示，外壳侧可以保护集成电路的一个侧。集成电路的另一侧可以由无源封装材料(例如塑料或者陶瓷材料)进行保护，或者可以是自保护的，例如倒装晶片。外壳侧可以包括保护集成电路一侧的单一分立元件，例如图4-6中所示的顶部外壳设计和图4-6和图9-11中所示的底部外壳设计。另外，外壳侧还可以包括多个分立元件，分立元件连接在一起构成外壳的一侧，例如图9中所示的顶部外壳设计。
在外壳中使用的有源元件还可以用作集成电路的散热片，并且在许多情况下完全可以不需要外部散热片。与常用的塑料或陶瓷封装材料相比，外壳中设置的靠近半导体芯片的电容器、电阻器和电感器可以把半导体芯片中产生的热量更有效地分配并散发出去。另外，用作外壳的分立元件还可能包括金属壳或者金属层，它们可以进一步协助从有源封装中散发热量。此外，分立元件还可以配置成使有源封装连接在传统散热片上。例如，元件可以包括与常用集成电路封装设计类似的孔，可以用于将有源封装连接至散热片。本发明的有源封装还能使集成芯片在比常用温度低的温度下运转，这是因为寄生散热会使半导体芯片“变热”。
本发明的有源封装还允许更高的抗扰度，并允许使用寄生元件作为电路的一部分。通过对电路的较大部分、甚至整个部分进行封装，可以允许电路具有更高的抗噪声性，并可以减小由电路产生的能对附近的其他电路造成影响的噪音。而且，半导体芯片与其他元件的接近可以使电路设计中会被用到的电路的寄生元件更好预知。
本发明的有源封装还可以规模化，即多个有源封装设计可以连接在一起。在本实施例中，有源封装设计的联合还允许把无板电路连接起来，无板电路中所有的电路元件都连接在一个封装中。在一个特殊实施例中，此封装可以形成设置设器件电路的器件壳体的一部分，甚至形成器件壳体的所有部分。
本发明的一个实施例还可以包含对环境条件(例如压力、温度和湿度等)或者环境条件的改变进行响应或检测的分立元件。电路可以检测这种条件或者条件的改变，并通过优化电路的运转进行响应，以使电路的性能最大化。例如电路元件可以包括电热调节器、温度二极管、电容器或电感器，它们能通过改变元件的电阻、电容或电感对温度的变换进行响应。电路可以检测到这些改变，并使用这些改变作为反馈信号以优化电路的性能。
任何具有集成电路和一个或多个固有分立元件的电路都可以构型成具有本发明的有源封装。例如，包括电荷泵集成电路、快速电容器和储能电容器的功率积分器，包括两个分立元件，它们可以形成外壳来容纳电荷泵集成电路。图1显示了包括电荷泵26、快速电容器22和储能电容器28的功率积分电路20的简化示意图。在功率积分电路20中，快速电容器22电连接在功率积分电路20的输入端子21和功率积分电路20的中性线端25之间。电荷泵26具有输入端子23、中性线端27和输出端子24。电荷泵26的输入端子23电连接至功率积分电路20的输入端子21。电荷泵26的输出端子24电连接至功率积分电路20的输出端子29。电荷泵26的中性线端27电连接至功率积分电路20的中性线端25。储能电容器28电连接在功率积分电路20的输出端子29和功率积分电路20的中性线端25之间。
在另一个实施例中，功率变换器电路可以具有包括环境条件传感器元件或者响应于环境条件的变化(例如压力、温度、湿度等)而改变参数的元件(例如当温度变化时改变电容值的电容器)。例如，图2显示了图1所示的功率积分电路20的另一个实施例功率积分电路30，其中储能电容器38可以包括温度感应元件，和/或电容器可以在温度变化时改变电容值(作为选择，快速电容器也可以用来检测温度变化)。当电荷泵集成电路的温度或者环境温度变化时，电荷泵26会检测到储能电容器38电容值的变化，或者从温度感应元件接收到输入，并改变电荷泵26的运转，例如改变变换器的占空因数，使电路性能最优化。例如在本实施例中，使用温度传感器或者电容值的改变使系统控制器的性能更好，这是因为利用得到的可测量损耗信息作为实时电路运转条件的反馈。作为选择，本电路的电容器可以包括智能元件电容器，其中电容器可以包括集成电路，集成电路用以监控一个或多个环境条件，并使电容器的性能得到优化，以使其性能保持在一个希望的性能范围内。美国临时申请No.60/141,119中说明了具有能设置在本发明的有源封装中的包括电荷泵的功率变换器的其他实施例，该申明名为“Battery Having a Buikt-In Dynamically SwitchedCapacitive Power Converter”，于1999年6月25日由Nebrigic和Gartstein申请，该申请作为参考资料结合在本发明中。在本技术领域中已知的其他具有电荷泵的功率积分器也能设置在本发明的有源封装中。
图3显示了包括可以设置在本发明的有源封装中的具有电荷泵集成电路42、快速电容器44和储能电容器46的功率积分电路的示意性方框图。图4显示了用于如图3所示的功率积分器电路的有源封装设计40的一个实施例的简化分解图。图5和图6分别显示了沿图4中的截侧线V-V和VI-VI所取的两个简化分解剖视图。有源封装40包括具有电荷泵变换电路的功率积分器，变换电路具有电荷泵集成电路42、快速电容器44和储能电容器46。在本实施例中，电荷泵集成电路42设置在储能电容器46和快速电容器44之间，储能电容器46提供了衬底，并形成有源封装40外壳的一个侧，电荷泵集成电路42位于其上，快速电容器44形成有源封装40外壳的第二侧。电容器44和46的位置还可以颠倒过来。快速电容器44和/或储能电容器46还可以具有凹槽，例如凹槽51和52，电荷泵集成电路42可以部分或全部设置在凹槽中。凹槽51和52可以是在电容器44和46其中之一或者两者之上形成的凹痕、凹口、空腔或蚀刻槽。凹槽51和52可以进行碾磨、蚀刻或模制等。
储能电容器46和/或快速电容器44可以完全或部分封装在绝缘体材料中。在一个实施例中，可以计算出至少在邻近电荷泵集成电路42的电容器44和46其中之一或者两者的侧部上绝缘体49和50的厚度53和55，以防止电磁波或者由电荷泵集成电路42或电容器44和46产生的场延伸进入其他元件。在本实施例中，绝缘体49和50防止位置很近的元件妨碍其他元件的运转。在本实施例中，快速电容器44和储能电容器46显示为钽/聚合物电容器，其中电介质层41和53可以被模制，目的是在电极43、45、47和48以及电路其他部分之间提供更方便的连接，不用从电容器44和46的电介质层41和53伸出管脚。但是，电容器还可以是本技术领域中已知的其他类型的电容器，例如高效率电容器，包括超级电容器、特级电容器、双层电解电容器或者伪电容器。电容器在电容器的表侧具有端子，目的是使电容器与电路其他部分的电连接更容易。
电荷泵集成电路42可以通过图4中所示的接触片与快速电容器44和储能电容器46电连接。在本实施例中，电荷泵集成电路42的中性线端64通过接触片54与有源封装40的中性线端74电连接。快速电容器44的负电极45通过接触片56和80电连接至电荷泵集成电路42的快速电容器负端66，接触片56和80在有源封装40装配完毕时开始彼此进行物理接触和电接触。快速电容器44的正电极43通过接触片62和82电连接至电荷泵集成电路42的快速电容器正端72，接触片62和82在有源封装40装配完毕时开始物理接触和电接触。电荷泵集成电路42的正输入端子68通过接触片58电连接至有源封装40的正输入管脚76。电荷泵集成电路42的输出端子70通过接触片60电连接至有源封装40的输出管脚78。储能电容器46的正电极47电连接至有源封装40的输出管脚78，并且储能电容器46的负电极48电连接至有源封装40的中性管脚74。
本发明的有源封装40还可以按照数种不同的方式进行装配。例如，电荷泵集成电路42可以焊接在快速电容器44和/或储能电容器46上，可以与快速电容器44和/或储能电容器46机械地固定在一起，可以通过弹簧弹力接合安装进凹槽中，例如凹槽51和/或52，如果电荷泵集成电路42的端子或者凹槽51和/或52中的电容器中的任何一个的接触片具有把电荷泵集成电路42支撑在适当位置的弹性构件，或者甚至可以放置在凹槽中，例如凹槽51和/或52。电荷泵集成电路42还可以通过使用本技术领域中已知的方法连接至快速电容器44和/或储能电容器46。快速电容器44和储能电容器46还可以用许多不同方式连接在一起，形成本发明的有源封装40。例如，电容器可以通过结合片(例如结合片84、86、88和90)连接在一起。结合片84、86、88和90通过绝缘体49和50分别与快速电容器44和储能电容器46相隔离。因此，结合片84、86、88和90使电容器之间可以机械连接，但没有电连接。作为选择，快速电容器44和储能电容器46可以焊接、机械连接，或者使用本技术领域中其他已知方法进行连接。
图7显示了包括快速电容器110、电感器112、DC/DC变换器114和储能电容器116的功率变换器电路100的另一个实施例。图8显示了为图7中所示的功率变换器电路100设计的电路的示意性方框图。图9显示了其中设置有如图7所示的功率变换器电路100的本发明的有源封装120的简化分解图。在本实施例中，快速电容器110和电感器112配合形成有源封装120的顶部外壳(作为选择，快速电容器110和电感器112可以形成有源封装120的底部外壳)。例如，快速电容器110和电感器112可以通过互锁的柱122和孔124进行连接。柱122和孔124还可以通过其他机械方式咬合安装或连接在一起。如果需要纯粹的机械连接，柱122可以与快速电容器110的电极绝缘和/或孔124可以与电感器112绝缘。在这种情况下，如果需要，还可以提供另外的电接触。例如在图9中，快速电容器110和电感器112上的接触片126可以用来在两个元件之间进行电接触。作为选择，一个或多个柱122可以电连接至快速电容器110的电极，并且一个或多个孔124可以电连接至电感器112。这样，通过柱122和孔124可以实现快速电容器110与电感器112之间的机械和电连接。如果分立元件不需要彼此直接进行电连接，可以只进行机械连接。
如图9所示，DC/DC变换器集成电路114可以设置在储能电容器116的凹槽128中。除了储能电容器116中形成的凹槽128或者代替储能电容器116中形成的凹槽128，可以在快速电容器110和电感器112中制成凹槽，以设置DC/DC变换器集成电路114的一部分或全部。DC/DC变换器集成电路114可以通过端子130或者接触片132按照上述图4-6的方式电连接至快速电容器110、电感器112、储能电容器116、中性管脚138和输出管脚140。快速电容器110和电感器112可以通过接触片132电连接至输入管脚136。有源封装120的顶部和底部外壳可以通过结合片134如上所述连接起来。作为选择，有源封装120的顶部和底部外壳可以焊接、机械连接，或者通过本技术领域中其他已知方法进行连接。
在另一个实施例中，多个电阻器、电容器或电感器可以按照如图9所示和上侧说明的方式，以及本发明中说明的其他方法或本技术领域中已知方法连接起来，以形成需要的电路连接。例如，为了提供需要的电阻、电容或电感值，多个电阻器、电容器或电感器可以并联或者串联连接。例如在电容器中，每个柱可以电连接至电容器不同电极，每个孔可以电连接至电容器不同电极。于是，电容器可以串联或者并联，这要看哪个柱插入至哪个孔中而定。此外，不同类型的分立元件(例如图9中所示的电容器和电感器)可以连接起来形成用于特殊用途的各种电路结构。图22显示了本发明的另一个实施例的简化分解图，其中多个分立元件1010一起形成单一外壳侧1020，外壳侧1020形成本发明的具有集成电路1012和载体1014的有源封装的顶部。显示的连接可以为咬合安装结构，其中不需要焊锡，并且可以具有纯粹的机械连接，其中分立元件的电气元件彼此相互隔离，或者分立元件之间也可以具有电连接。
本发明的有源封装的另一个实施例示于图10和图11。图11显示了沿图10中的截侧线XI-XI的剖视图。在本实施例中，有源封装200包括集成电路210和单一分立元件220。在本实施例中，集成电路210可以设计得使集成电路210的暴露的一侧受到保护，例如倒装片设计(例如晶片规模封装)。作为选择，有源封装200可以包括无源封装材料(例如塑料或陶瓷)来覆盖集成电路210的暴露侧212。集成电路210和分立元件220之间的电气的和安装的连接可以使用上述任何一种方法或者本技术领域中任何其他已知方法。例如，图11显示了典型的电接触片224，它从分立元件220的绝缘体层222穿过。分立元件220可以是一个或多个电容器、电感器和/或电阻器，或者是一个或多个电容器、电感器和/或电阻器的组合。音频运算放大器的功率放大器电路是具有单一分立元件可以设置在有源封装200中的电路的一个事例。图12显示了可以设置在有源封装结构(例如有源封装200)中的音频运算放大器的功率放大电路示意图。
电池顶部
在另一个实施例中，功率变换器、调节器或电荷泵电路可以设置在本发明的有源封装设计中，该设计可以在电池假阳性顶部或假阴性底部之下安装。例如，如图13所示，电荷泵有源封装300被设计安装在圆柱形电池(例如AA、AAA、C或D)的假阳性顶部之下。在本实施例中，储能电容器314为较大的电容器，形成有源封装300的基础并形成衬底，在衬底上设置了变换器、调节器或电荷泵集成电路(例如电荷泵集成电路312)。快速电容器310比储能电容器314窄，形成有源封装300的顶部。如图14所示，有源封装300的较狭窄顶部可以安装在标准圆柱形电池320的假阳性顶部322的凹陷324中。作为选择，有源封装300形状可以设计成能安装在标准圆柱形电池的另外的位置，或者其他的电池中，例如棱柱形电池或者其他类型的电池。有可能在本发明的封装中使用的功率变换器、调节器或电荷泵电路的设计在美国申请No.09/054,192中有说明，申请名称为《Primary Battery Havinga Built-In Controller to Extend Battery Run Time》，申请时间1998年4月2日，申请人Gartstein和Nebrigic，以及美国申请No.09/054,191，申请名称为《Primary Battery Having a Built-InController to Extend Battery Service Run Time》，申请时间1998年4月2日，申请人Gartstein和Nebrigic，以及美国申请No.09/054,087，申请名称为《Battery Having a Built-In Controller》，申请时间1998年4月2日，申请人Gartstein和Nebrigic，以及美国申请No.09/054,012，申请名称为《Battery Having a Built-InController》，申请时间1998年4月2日，申请人Gartstein和Nebrigic，以及美国申请No.09/275,495，申请名称为《Battery Having a Built-InController》，申请时间1998年3月24日，申请人Gartstein和Nebrigic，以及美国申请No.60/141,119，申请名称为《Battery Havinga Built-In Indicator》，申请时间1999年4月23日，申请人Gartstein和Nebrigic，所有上述申请的内容都作为引用包含在本申请中。
在一个实施例中，快速电容器310和储能电容器314可以是高效电容器，例如下侧表1所示的超级电容器币状电池。超级电容器币状电池在电容器的同一侧上具有两个端子，以便在本发明的有源封装中进行更方便的连接，例如在本实施例或本申请披露的其他实施例中的有源封装中。
表1
  技术参数   快速电容器   储能电容器
  电容   0.05F(-10％，+25％)   1F(-10％，+25％)
  串联电阻直流100HZ   ＜0.09Ohms＜0.08Ohms   ＜0.10Ohms＜0.08OHms
  电压连续电压峰值电压   2.8V3.6V   2.8V3.6V
  尺寸   4mmOD；2mm高   6.5mmOD；2.5mm高
  温度运转储能   -20C到+60C-40C到+80C   -20C到+60C-40C到+80C
  漏泄电流   0.01到0.02mA   0.005到0.01mA
在本发明的一个实施例中，有源封装可以制成标准集成电路封装，例如表侧安装或晶片规模封装，其中一个或多个固有元件以与标准集成电路封装相同的几何图形组合在有源封装中。这样，有源封装可以代替标准无源封装使用的全部或部分电路。
如图22所示，多个分立元件可以配合在一起形成本发明的有源封装的外壳侧。在本实施例中，分立元件1010可以配合在一起形成用于例如微处理器集成电路封装的有源封装1000的顶部外壳侧1020。这个顶部外壳侧1020可以代替常用微处理器集成电路封装(例如BGA-256)的无源封装材料，并使通常设置在PCB板上的分立元件集成入本发明的有源封装1000中。底部载体1014可以包括典型的管脚载体(例如BGA-256)。
在一个特定实施例中，有源封装可以包括具有标准电荷泵封装形式的完全集成的电荷泵。有源封装可以制成TO-220、SOT-223、TO-3、TO92和TO87等标准形式。例如，图15显示了一个实施例，其中有源封装制成TO-220标准形式封装。在本实施例中，快速电容器410和储能电容器414形成外壳的顶半部和底半部，它们封闭着集成电路412。快速电容器410可以与标准TO-220封装的顶部尺寸相同。在图15所示的实施例中，储能电容器414只形成作为TO-220封装底半部的一部分，储能电容器上连接有金属、塑料或陶瓷片，以完整地形成标准封装的底半部，并使封装连接至散热片。在另外一个实施例中，储能电容器与标准TO-220封装的底部尺寸相同，而且如果需要，还可以具有孔，使封装与散热片相连接。在一个实施例中，快速电容器410和储能电容器414可以是高效电容器，例如可以是表2所示的超级电容器。
表2
  技术参数   快速电容器   储能电容器
  电容   0.05F(-10％，+25％)   1F(-10％，+25％)
  串联电阻直流100HZ   ＜0.09OHms＜0.08Ohms   ＜0.10Ohms＜0.080hms
  电压连续电压峰值电压   2.8V3.6V   2.8V3.6V
  尺寸   8.38mm×10.16mm×2mm   26mm×10.16mm×2.45mm到2.65mm
  温度运转储能   -20C到+60C-40C到+80C   -20C到+60C-40C到+80C
  漏泄电流   0.01到0.02mA   0.005到0.01mA
图16显示了本发明的另一个实施例的简化分解图，可以用于代替标准TO-3封装。有源封装包括快速电容器510、集成电路512和储能电容器514。
图17显示了本发明的另一个实施例的透视图，包括分立元件610和614，以及集成电路612。图18显示了图17所示实施例的剖视图。
图19显示了本发明的另一个实施例的简化剖视图。在本实施例中，有源封装包括分立元件810和814，以及集成电路812。图20显示了图19所示实施例的简化分解剖视图；
图21显示了本发明的另一个实施例的简化透视图，包括智能元件。显示的智能元件没有外壳，并且显示了元件910，元件910可以是分立元件或半导体元件，例如基于硅的电阻器、电容器或电感器。

Claims (15)

1.一种集成电路封装，包括：
(a)封装输入接触片、封装输出接触片和封装中性接触片；
(b)一个提供电容，电阻或电感的分立元件，它电连接于封装输入接触片和封装输出接触片二者之一与封装中性接触片之间；
(c)集成电路，包括第一侧、第二侧、集成电路输入接触片、集成电路输出接触片和集成电路中性接触片，集成电路输入接触片电连接至封装输入接触片，集成电路输出接触片电连接至封装输出接触片，集成电路中性接触片电连接至封装中性接触片；
其中分立元件形成封装的第一侧，它保护集成电路第一侧，分立元件形成一散热片。
2.根据权利要求1所述的集成电路封装，其特征在于，所述分立元件包括一个电阻器。
3.根据权利要求1所述的集成电路封装，其特征在于，所述分立元件包括一个电容器。
4.根据权利要求1所述的集成电路封装，其特征在于，所述分立元件包括一个电感器。
5.根据权利要求1所述的集成电路封装，其特征在于，
所述分立元件和所述封装输入接触片限定了一凹槽，集成电路通过弹力接合安装在凹槽中，以便在集成电路输入、输出和中性接触片与封装输入、输出和中性接触片相应的一个之间形成电和物理接触。
6.根据权利要求1或5所述的集成电路封装，其特征在于，其中分立元件包括咬合在一起的多个分立元件。
7.根据权利要求1所述的集成电路封装，其特征在于，其中分立元件和集成电路串联或者并联连接在封装的封装输入接触片与封装输出接触片之间。
8.根据权利要求1所述的集成电路封装，其特征在于，其中分立元件包括第一电容器，该电容器电连接于封装输入接触片与封装中性接触片之间，集成电路封装还包括第二电容器，该电容器电连接于封装输出接触片与封装中性接触片之间，其中第一电容器形成封装的第一侧，第二电容器形成封装的第二侧，并且集成电路位于第一电容器与第二电容器之间，其中集成电路包括功率电荷泵集成电路。
9.根据权利要求8所述的集成电路封装，其特征在于，其中第一电容器包括连接在一起的多个电容器。
10.根据权利要求1所述的集成电路封装，其特征在于，其中集成电路封装包括单一元件功率积分器，其中单一元件功率积分器集成电路只包括3个接触片。
11.根据权利要求8所述的集成电路封装，其特征在于，其中第一电容器和第二电容器之一为超级电容器。
12.根据权利要求1所述的集成电路封装，其特征在于，其中集成电路封装为无焊接结构。
13.根据权利要求1所述的集成电路封装，其特征在于，其中集成电路包括功率电荷泵集成电路。
14.根据权利要求1所述的集成电路封装，其特征在于，还包括电池，电池具有：包括正接触片和负接触片的容器，和包括正电极和负电极的电化学电池，集成电路封装电连接于电化学电池的正电极和负电极与容器的正接触片和负接触片之间。
15.根据权利要求1所述的集成电路封装，其特征在于，其中集成电路封装的尺寸配置成适合安装在标准尺寸圆柱形电池的假顶部。
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