用于宽带隙半导体装置的包覆成型封装制造方法及图纸

一种晶体管封装，包括引线框和附接到该引线框的氮化镓(GaN)晶体管。该引线框和GaN晶体管被包覆成型件包围，包覆成型件具有大于大约135℃的玻璃转变温度和小于大约20Gpa的弯曲模量。使用玻璃转变温度大于大约135℃并且弯曲模量小于大约20Gpa的包覆成型件，允许包覆成型件处理由GaN晶体管产生的热量，同时防止由于包覆成型件热膨胀和/或收缩导致的对GaN晶体管的损坏。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本公开涉及宽带隙半导体装置。具体地，本公开涉及用于宽带隙半导体装置的包覆成型封装。
技术介绍
随着无线通信标准持续发展来提供数据率和可靠性的改善，对用于发射无线信号的射频(RF)功率放大器(PA)具有日益严格的要求。符合最新无线通信标准的RFPA必须提供宽带宽范围内的高度线性度和大增益，同时应该是高效的，以便保持包含有它们的移动终端的电池寿命。众所周知并且广泛使用硅(Si)和砷化镓(GaAs)RFPA，但是，这些RFPA具有相对窄的带宽和受限的输出功率，这些是由于其相应的材料系统的窄带隙所引起的装置固有的特性。为了改善移动终端的性能，当前正在探索宽带隙半导体装置用于RF信号的放大。诸如由碳化硅(SiC)和氮化镓(GaN)制成的宽带隙RFPA与它们的窄带隙对应物相比，提供了带宽、输出功率和效率方面的改善。然而，由于与宽带隙装置相关价格的提高，许多移动装置制造商仍然在RF电路系统的设计和制造方面依赖于传统RFPA。虽然存在很多提高宽带隙半导体装置的价格的促进因素，但是成本的很大组成部分是由宽带隙半导体装置的封装引起的成本。图1和2示出了用于宽带隙半导体装置12的传统封装10。传统封装10包括陶瓷体14和一个或多个金属接触件16。在封装10中，气腔18包围宽带隙半导体装置12，宽带隙半导体装置12经由管芯附接材料22附接到金属基板20。一个或多个接合线24将宽带隙半导体装置12耦接到第一金属接触件16A和第二金属接触件16B。气腔18和金属基板20消散由宽带隙半导体装置12生成的热量，同时将宽带隙半导体装置12与外部环境隔离并保护宽带隙半导体装置12。虽然传统封装10的陶瓷体14和金属基板20甚至适合于保护宽带隙半导体装置并分散从其生成的热量，但是它们制造起来很贵，从而提高了包括宽带隙半导体装置的电子封装的成本。
技术实现思路
本公开涉及用于宽带隙半导体装置的包覆成型封装。在一个实施例中，晶体管封装包括引线框和附接到引线框的氮化镓(GaN)晶体管。引线框和GaN晶体管被包覆成型件包围，该包覆成型件具有大于大约135℃的玻璃化转变温度和小于大约20GPa的弯曲模量。使用玻璃化转变温度大于大约135℃并且弯曲模量小于大约20GPa的包覆成型件，允许该包覆成型件处理由GaN晶体管产生的热量，同时防止由于包覆成型件热膨胀和/或收缩导致的对GaN晶体管的损坏。根据一个实施例，包覆成型件在高于包覆成型件的玻璃化转变温度的温度处具有小于大约50ppm/℃的热膨胀系数，并且在低于包覆成型件的玻璃化转变温度的温度处具有小于大约18ppm/℃的热膨胀系数。在又另一个实施例中，包覆成型件具有小于大约0.5％的吸湿率。根据一个实施例，GaN晶体管在高于2.2GHz并且高达3.8GHz的频率工作时，具有大于150W的峰值输出功率。根据一个实施例，GaN晶体管通过管芯附接材料耦接到引线框，管芯附接材料具有大于大约40W/m-K的体热导率和小于大约20GPa的弯曲模量。使用体热导率大于40W/m-K并且弯曲模量小于大约20GPa的管芯附接材料，允许晶体管封装充分消散由GaN晶体管产生的热量，同时避免由于管芯附接材料的热膨胀和/或收缩导致的对GaN晶体管的损坏。在联系附图阅读优选实施例的以下详细描述后，本领域技术人员将理解本公开的范围并实现其附加方面。附图说明并入说明书并且形成说明书的一部分的附图例示公开的数个方面，并且连同描述一起用于解释本公开的原理。图1是半导体装置的传统电子封装的等距视图。图2是图1所示的半导体装置的传统电子封装的截面图。图3是根据本公开的一个实施例的宽带隙半导体装置的电子封装的等距视图。图4是根据本公开的一个实施例的图3示出的电子封装的截面图。图5是例示根据本公开的一个实施例的射频(RF)发射链的示意图。图6A-6C是例示根据本公开的一个实施例的供图5所示的RF发射链使用的晶体管封装的示意图。图7A-7C是例示根据本公开的附加实施例的供图5所示的RF发射链使用的放大器封装的示意图。图8是根据本公开的一个实施例的供图6A-6C所示的晶体管封装和/或图7A-7C所示的放大器封装使用的带宽限制匹配网络的示意图。图9是示出根据本公开的一个实施例的图6A-6C所示的晶体管封装和/或图7A-7C所示的放大器封装的峰值输出功率响应的图示。具体实施方式以下阐述的实施例代表使得本领域技术人员能够实践实施例的必要信息，并且例示实践实施例的最佳模式。在根据附图阅读以下描述时，本领域技术人员将理解本公开的概念，并且将认识到这里没有特别涉及这些概念的应用。应当理解，这些概念和应用落入公开和所附权利要求的范围内。应当理解，尽管可以在本文中使用术语“第一”、“第二”等来描述各元件，但是这些元件不应当受限于这些术语。这些术语仅用于将元件彼此区分。例如，第一元件可以被称为第二元件，并且类似的，第二元件可以被称为第一元件，这不脱离本公开的范围。如本文使用的，术语“和/或”包括相关列出的项目中的一个或多个的任意和所有组合。将理解，当元件(诸如层、区域或基板)被称为在另一个元件“上”或延伸到另一个元件“上”时，它可以直接在其它元件上或直接延伸到其它元件上，或者还可以存在中间元件。与此相反，当元件被称为“直接”在另一个元件上或者直接延伸到另一个元件上时，不存在中间元件。同样的，将理解，当元件(诸如层、区域或基板)被称为在另一个元件“上方”或延伸到另一元件“上方”时，它可以直接在其它元件上方或者直接延伸到其它元件上方，或者还可以存在中间元件。与此相反，当元件被称为直接在另一个元件“上方”或直接延伸到另一个元件“上方”时，不存在中间元件。还将理解，当元件被称为“连接到”或“耦接到”另一个元件时，它可以直接连接或耦接到其它元件，或者可以存在中间元件。与此相反，当元件被称为“直接连接”或“直接耦接”到另一个元件时，不存在中间元件。本文可以使用诸如“以下”或“以上”或者“上”或“下”或者“水平”或“垂直”等的相对术语来描述如图所示的一个元件、层或区域与另一个元件、层或区域的关系。将理解，这些术语和以上讨论的那些术语意在除了包括图中描绘的取向外，还包括装置的不同取向。本文使用的术语仅为了描述具体实施例的目的，并不意在限制本公开。如本文使用的，单数形式“一”、“一个”和“该”意在也包括复数形式，除非上下文清楚地另有指示。还将理解，当在本文中使用时，术语“包括”、“包括有”、“包含”和/或“包含有”指定存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但不排除存在或附加一个或多个其它特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组合。除非另有限定，否则本文使用的所有术语(包括技术和科学术语)具有与本公开所属的本领域技术人员一般理解的相同含义。还将理解，本文使用的术语应当解释为其含义与本说明书和相关领域的上下文中的含义一致，并且将不以理想化或过度形式的意义来解释，除非本文中明确地这样限定。图3和4示出了根据本公开的一个实施例的适合与一个或多个宽带隙半导体装置28使用的电子封装26。具体地，图3示出了电子封装26的等距视图，而图4示出了电子封装26的截面图。电子封装26包括包覆成型件30、一个或多个输入/输出引脚32和引线框34。包覆成型件本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种晶体管封装，包括：引线框；附接到所述引线框的宽带隙半导体装置，以及包覆成型件，具有大于大约135℃的玻璃转变温度和小于大约20GPa的弯曲模量。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.05.28 US 14/289,2161.一种晶体管封装，包括：引线框；附接到所述引线框的宽带隙半导体装置，以及包覆成型件，具有大于大约135℃的玻璃转变温度和小于大约20GPa的弯曲模量。2.根据权利要求1所述的晶体管封装，其中所述包覆成型件在高于所述玻璃转变温度的温度处具有小于大约50ppm/℃的热膨胀系数，并在低于所述玻璃转变温度的温度处具有小于18ppm/℃的热膨胀系数。3.根据权利要求1所述的晶体管封装，其中所述包覆成型件具有小于大约0.5％的吸湿率。4.根据权利要求1所述的晶体管封装，其中所述包覆成型件具有小于大约400℃的玻璃转变温度。5.根据权利要求1所述的晶体管封装，其中所述引线框和所述宽带隙半导体装置基本上被所述包覆成型件包围。6.根据权利要求1所述的晶体管封装，其中所述宽带隙半导体装置是氮化镓GaN晶体管。7.根据权利要求6所述的晶体管封装，其中所述宽带隙半导体装置具有大于大约150W的峰值输出功率。8.根据权利要求7所述的晶体管封装，其中所述宽带隙半导体装置在高于2.2GHz并且高达大约3.8GHz的频率工作时，具有大于大约150W的峰值输出功率。9.根据权利要求7所述的晶体管封装，其中所述宽带隙半导体装置具有小于大约1kW的峰值输出功率。10.根据权利要求1所述的晶体管封装，其中使用管芯附接材料将所述宽带隙半导体装置附接到所述引线框，所述管芯附接材料具有大于大约40W/m-K的体热导率和小于大约20GPa的弯曲模量。11.根据权利要求10所述的晶体管封装，其中所述管芯附接材料具有小于大约200W/m-K的体热导率。12.根据权利要求1所述的晶体管封装，其中所述宽带隙半导体装置是碳化硅SiC上氮化镓GaN晶体管。13.一种晶体管封装，包括：引线框；附接到所述引线框的宽带隙半导体装置；以及包覆成型件，所述包覆成型件具有大于大约135℃的玻璃转变温度，并且在高于所述玻璃转变温度的温度处具有小于大约50ppm/℃的热膨胀系数，以及在低于所述玻璃转变温度的温度处具有小于大约18ppm/℃的热膨胀系数。14.根据权利要求13所述的晶体管封装...

【专利技术属性】
技术研发人员：S·伍德，C·荷曼森，
申请(专利权)人：克里公司，
类型：发明
国别省市：美国;US