具有单个金属法兰的多腔封装件制造技术

本申请涉及具有单个金属法兰的多腔封装件。其中，一种多腔封装件包括：单个金属法兰，具有相对的第一主面和第二主面；电路板，附接至单个金属法兰的第一主面，电路板具有露出单个金属法兰的第一主面的不同区域的多个开口；以及多个半导体管芯，每一个都被设置在电路板的一个开口中并且附接至单个金属法兰的第一主面。电路板包括用于电互连半导体管芯以形成电路的多个金属迹线。还提供了对应的制造方法。

【技术实现步骤摘要】

本申请涉及功率半导体封装件，具体地，涉及具有多个半导体管芯的功率半导体封装件。
技术介绍
在高度空间约束系统中，通常使用集成电路(IC)技术来实施多级功率放大器设计，集成电路技术具有多种限制而使其使用在许多情况下不具有吸引力。例如，制造IC的设计时间和工艺流程非常长，这又增加了总体的产品周转时间。此外，对利用IC技术的芯片(管芯)设置不同放大器级之间的级间匹配，并且由于接合线的邻近和所得到的耦合机制，IC具有非常大的不稳定且由此不可用的趋势。此外，IC处理涉及昂贵的半导体制造工艺，这增加了制造这种产品的设计和开发成本。此外，传统的多级电源放大器IC设计最多提供大约30dB的增益。任何更高的增益都增加了电源放大器IC不稳定的风险，由此使得IC不可用。
技术实现思路
根据多腔封装件的实施例，多腔封装件包括：单个金属法兰，具有相对的第一和第二主面；电路板，附接至单个金属法兰的第一主面，电路板具有露出单个金属法兰的第一主面的不同区域的多个开口；以及多个半导体管芯，每个均被设置在电路板的一个开口中并且附接至单个金属法兰的第一主面。电路板包括多条金属迹线，用于电互连半导体管芯以形成电路。根据制造多腔封装件的方法的实施例，该方法包括：提供具有相对的第一和第二主面的单个金属法兰；将电路板附接至单个金属
法兰的第一主面，电路板具有露出单个金属法兰的第一主面的不同区域的多个开口；将多个半导体管芯放置在电路板的开口中；将半导体管芯附接至单个金属法兰的第一主面；以及通过电路板的多条金属迹线电互连半导体管芯以形成电路。本领域技术人员在阅读以下详细描述并根据附图可以意识到附加的特征和优势。附图说明附图的原件不需要相对按比例绘制。类似的参考标号表示对应的类似部件。可以组合各个所示实施例的特征，除非它们相互排除。下面在附图中示出并在说明书中详细说明实施例。图1示出了多腔封装件的实施例的顶视立体图。图2示出了多腔封装件的另一实施例的顶视立体图。图3示出了多腔封装件的又一实施例的顶视立体图。图4A至图4D示出了制造多腔封装件的方法的实施例。图5示出了用于多腔封装件的单个金属法兰和电路板结构的实施例的侧视图。具体实施方式以下描述设置在单个金属法兰上的多级电源放大器电路的实施例。使用用于实施级间匹配的诸如PCB(印刷电路板)的电路板技术或者诸如电感器、电容器、电阻器等的部件，最终的RF电源晶体管管芯(芯片)的输入与驱动器RF电源晶体管管芯的输出相匹配。单个金属法兰可以具有附接至法兰的两个或更多个电源放大器级。这种结构能够以更小的面积实现更大的增益(例如，大于35dB增益)(针对两级)，同时减少了放大器不稳定的问题。对于更多数量的级，所提供的增益可以在45dB左右，甚至更高。本文描述的实施例能够制造具有附接至单个金属法兰的主和峰值放大器管芯的封装多尔蒂放大器电路器件以及位于封装件的输出
侧的多尔蒂组合器。这种结构节省空间，并降低了用户基站设计的设计复杂度。这种设计也可以应用于发射器的其他应用。在每一种情况下，本文描述的多级封装设计实施例能够使用多腔封装件实现大增益器件，其中介电质由PCB或类似介电材料(诸如特氟龙、陶瓷、LTCC、聚酰亚胺等)组成，并且通过在封装级集成RF放大器功能(诸如用于多尔蒂放大器设计的输出匹配、输入匹配、驱动器+输入+输出匹配等)来简化用户设计。本文描述的多级电源放大器封装件的导线/端子可以被焊接在应用板上而不要求用于信号路径的附加连接件。单个金属法兰可以根据应用制造实践来焊接或拧紧。多级电源放大器封装件是开放腔封装件设计，并且可以设置盖来保护互连件和电路部件。图1示出了多腔封装件100的实施例的顶视立体图。多腔封装件100包括具有相对的第一和第二主面104、106的单个金属法兰102、以及附接至单个金属法兰102的第一主面104的电路板108(诸如PCB)。单个金属法兰102可以包括Cu、CPC(铜、铜-钼、铜层压结构)CuW或者任何类似的合金等。电路板108可以通过标准的电路板附接工艺(诸如胶接、焊接、烧结、铜焊等)附接至单个金属法兰102的第一主面104。电路板108机械地支持并且使用导线(也称为迹线)、焊盘和从层压在非导电衬底110上的金属(例如，铜)片蚀刻得到的其他部件来电连接电部件。电路板108可以是单侧(一个金属层)、双侧(两个金属层)或者多层。不同层上的导体与称为通孔的镀穿孔连接。电路板108可以包含嵌入在非导电衬底110中的诸如电容器、电阻器、有源器件等的部件。电路板108还可以具有多个开口112，它们露出单个金属法兰102的第一主面104的不同区域114、116、118。多腔封装件100还包括多个半导体管芯120-142，每个均被设置在电路板108的一个开口112中并且经由诸如焊料的管芯附接材料(未示出)、扩散焊接、烧结、粘合等附接至单个金属法兰102的第一主面104。例如，半导体管芯120-142可以使用软焊料、共熔管芯
附接材料(诸如AuSi或AuSn)、有机粘合剂等附接至单个金属法兰102。电路板108的金属迹线144、146、148电互连半导体管芯120-142和外部电端子以形成电路。例如，接合线150可以将对应的金属迹线144、146、148电连接至半导体管芯120-142的不同端子以形成期望的电路。半导体管芯120-142中的一些或所有可以是有源半导体管芯(诸如功率晶体管管芯、功率二极管管芯等)，和/或包含无源部件(诸如电容器、电感器和电阻器)。每个有源半导体管芯124、132、140都可以是横向或垂直器件或者是用于放大的晶体管的一些其他形式。在垂直器件的情况下，电流流动方向在管芯的底侧和顶侧之间。晶体管管芯可以具有三个端子。例如，管芯的底侧可以是功率端子，诸如功率MOSFET(金属氧化物半导体场效应晶体管)的源极或者IGBT(绝缘栅型双极晶体管)的集电极或者功率二极管的阳极/阴极。功率端子例如通过扩散焊接附接至单个金属法兰102的区域114/116/118(其通过电路板108中的对应开口112露出)。在晶体管管芯的情况下的栅极和漏极/发射极端子或者在功率二极管管芯的情况下的阴极/阳极端子被设置在管芯的相对侧上，即背向单个金属法兰102的侧面。在横向器件的情况下，电流流动方向是水平的，并且管芯的底侧不是有源的。这些器件的对应漏极或集电极端子同样在顶侧具有互连件。然后，电路板108仍然连接位于半导体管芯的顶部上的漏极和栅极端子或等效控制端。半导体管芯120-142的顶侧端子可以附接至相邻管芯的侧面端子或者例如通过接合线150附接至电路板金属迹线144、146、148中的一条。在电路板108中形成的开口112中设置的一个或多个半导体管芯120-142可以是缺少有源器件的无源半导体管芯(诸如电容器、电阻器或电感器管芯)。在电容器管芯120、122、126、128、130、134、136、138、142的情况下，一个电容器端子位于电容器管芯的底侧并且附接至单个金属法兰102。其他电容器端子被设置在电容器管芯的
相对侧，即背向单个金属法兰102的侧面。多腔封装件100可以利用任选的盖来密封，使得封装件是开放腔封装件。多腔封装件100本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多腔封装件，包括：单个金属法兰，具有相对的第一主面和第二主面；电路板，附接至所述单个金属法兰的所述第一主面，所述电路板具有露出所述单个金属法兰的所述第一主面的不同区域的多个开口；以及多个半导体管芯，每个半导体管芯均被设置在所述电路板的一个所述开口中并且附接至所述单个金属法兰的所述第一主面，其中所述电路板包括用于电互连所述半导体管芯以形成电路的多个金属迹线。

【技术特征摘要】
2015.03.31 US 14/673,9281.一种多腔封装件，包括：单个金属法兰，具有相对的第一主面和第二主面；电路板，附接至所述单个金属法兰的所述第一主面，所述电路板具有露出所述单个金属法兰的所述第一主面的不同区域的多个开口；以及多个半导体管芯，每个半导体管芯均被设置在所述电路板的一个所述开口中并且附接至所述单个金属法兰的所述第一主面，其中所述电路板包括用于电互连所述半导体管芯以形成电路的多个金属迹线。2.根据权利要求1所述的多腔封装件，其中至少一个所述半导体管芯是晶体管管芯，所述晶体管管芯具有第一端子以及第二端子和第三端子，所述第一端子穿过布置有所述半导体管芯的所述电路板中的所述开口附接至所述单个金属法兰，所述第二端子和所述第三端子位于垂直晶体管管芯的与所述第一端子相对的侧面。3.根据权利要求2所述的多腔封装件，其中所述晶体管管芯的所述第二端子电连接至第一个所述金属迹线，并且所述垂直晶体管管芯的所述第三端子电连接至第二个所述金属迹线。4.根据权利要求1所述的多腔封装件，其中至少一个所述半导体管芯是缺少有源器件的无源半导体管芯。5.根据权利要求1所述的多腔封装件，其中：第一个所述半导体管芯是多尔蒂放大器电路的驱动器级管芯；第二个所述半导体管芯是所述多尔蒂放大器电路的主放大器管芯；第三个所述半导体管芯是所述多尔蒂放大器电路的峰值放大器管芯；第一个所述金属迹线形成位于所述驱动器级管芯的输出与所述主放大器管芯的输入和所述峰值放大器管芯的输入之间的级间匹
\t配；以及第二个所述金属迹线形成电连接至所述主放大器管芯的输出和所述峰值放大器管芯的输出的多尔蒂组合器。6.根据权利要求5所述的多腔封装件，其中第三个所述金属迹线在所述驱动器级管芯的输入处形成移相器或衰减器。7.根据权利要求1所述的多腔封装件，其中：第一个所述半导体管芯是功率放大器电路的驱动器级管芯；第二个所述半导体管芯是所述功率放大器电路的功率级管芯；第一个所述金属迹线形成所述驱动器级管芯的输出与所述功率级管芯的输入之间的级间匹配；以及第二个所述金属迹线电连接至所述功率级管芯的输出。8.根据权利要求7所述的多腔封装件，其中所述功率放大器电路是RF功率放大器电路，并且第二个所述金属迹线形成所述RF功率放大器电路的天线。9.根据权利要求1所述的多腔封装件，还包括：一个或多个附加半导体管芯，附接至所述电路板的背向所述单个金属法兰的表面并且电连接至设置在所述电路板的开口中的一个或多个所述半导体管芯。10.根据权利要求1所述的多腔封装件，其中所述电路板具有至少一个横向延伸部，所述至少一个横向延伸部悬在所述单个金属法兰之上以形成用于将所述多腔封装件附接至另一结构的接口。11.根据权利要求1所述的多腔封装件，其中所述电路板具有横向延伸部，所述横向延伸部悬在所述单个金...

【专利技术属性】
技术研发人员：S·格尔，A·科姆波施，C·布莱尔，C·格兹，
申请(专利权)人：英飞凌科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE