一种GaN基射频器件制造技术

本实用新型专利技术公开了一种GaN基射频器件。所述器件包括DFN框架，所述DFN框架包括基岛、引脚栅极、引脚漏极和引脚源极，在电极方向上，引脚漏极位于基岛正面的左上方，引脚源极位于基岛正面的左下方，引脚栅极位于右下方，源极和栅极在同一水平线上；所述器件还包括GaN基射频芯片，GaN基射频芯片通过导电银浆固定在基岛上，GaN基射频芯片的内漏极、内源极和内栅极分别通过引线和DFN框架的引脚漏极、引脚源极和引脚栅极相应连接，分别作为器件漏极、器件源极和器件栅极；DFN框架外包裹有塑封料。所述封装方法选择小型化的DFN框架，通过塑料封装，使得生产成本降低、轻薄、加工简单、适合自动化生产，应用范围广泛。

【技术实现步骤摘要】
一种GaN基射频器件
本技术属于微电子
，涉及半导体器件，具体的说是一种GaN基射频器件。
技术介绍
随着现代武器装备和航空航天、核能、通信技术、汽车电子、开关电源的发展，对半导体器件的性能提出了更高的要求。作为宽禁带半导体材料的典型代表，GaN基材料具有禁带宽度大、电子饱和漂移速度高、临界击穿场强高、热导率高、稳定性好、耐腐蚀、抗辐射等特点，可用于制作高温、高频及大功率电子器件。另外，GaN还具有优良的电子特性，可以和AlGaN形成调制掺杂的AlGaN/GaN异质结构，该结构在室温下可以获得高于1500cm2/Vs的电子迁移率，以及高达3×107cm/s的峰值电子速度和2×107cm/s的饱和电子速度，并获得比第二代化合物半导体异质结构更高的二维电子气密度，被誉为是研制微波功率器件的理想材料。因此，基于AlGaN/GaN异质结的微波功率器件在高频率、高功率的无线通信、雷达等领域具有非常好的应用前景。GaN是第三代半导体材料的典型代表，具有宽禁带、高击穿电场、高频、高效等优异性质，GaN基材料和器件是电力电子行业发展的方向，而金属陶瓷封装是目前市面上很常见的宽带GaNHEMT射频功率器件的封装形式，只需将芯片焊接在管壳热沉表面，既将器件源极与法兰电气连接起来，同时通过低热阻的法兰又能将芯片在工作时产生的热量传递出去，使器件保持在正常结温范围内工作，具有可靠性高的优点。但是这种封装形式有以下几个缺点：(1)与塑料封装相比较，它的加工温度高、性价比低等；(2)工艺的自动化与薄型化封装能力不及塑料封装；(3)脆性较高，容易导致应力损坏。
技术实现思路
本技术的目的在于克服上述已有技术的缺陷，选择小型化的DFN框架，通过塑料封装，使得生产成本降低、轻薄、加工简单、适合自动化生产，且应用范围广泛。本技术的目的至少通过如下技术方案之一实现。本技术提供了一种GaN基射频器件，包括DFN框架，所述DFN框架包括基岛、引脚栅极、引脚漏极和引脚源极，在电极方向上，引脚漏极位于基岛正面的左上方，引脚源极位于基岛正面的左下方，引脚栅极位于基岛正面的右下方，源极和栅极在同一水平线上；所述器件还包括GaN基射频芯片，GaN基射频芯片通过导电银浆固定在基岛上，GaN基射频芯片的内漏极、内源极和内栅极分别通过引线和DFN框架的引脚漏极、引脚源极和引脚栅极相应连接，分别作为器件漏极、器件源极和器件栅极；DFN框架外包裹有塑封料。优选地，所述基岛为五边形的金属基岛；GaN基射频芯片位于基岛的正中间。优选地，所述引线为0.8mil～2mil金质内引线；连接内漏极和引脚漏极的引线的根数为1～8，连接内源极和引脚源极的引线的根数为2～8，连接内栅极和引脚栅极的引线的根数为1～4。优选地，所述GaN基射频芯片为横向结构，GaN基射频芯片的区域大小为1200μm×800μm～2200μm×800μm，内漏极位于GaN基射频芯片上侧，内源极和内栅极位于GaN基射频芯片下侧，在同一水平上交叉排列，内漏极的个数为1，内源极的个数为2～5，内栅极的个数为1～4，左右两端的内源极的区域大小为145μm×210μm～350μm×210μm，中间的内源极的区域大小为270μm×210μm～410μm×210μm，内栅极的区域大小为120μm×110μm～160μm×110μm，内漏极的区域大小为1200μm×800μm～2200μm×800μm。优选地，DFN框架的区域面积大于GaN基射频芯片的面积，DFN框架的尺寸为3mm×3mm～5mm×5mm，基岛的面积为2.2mm×2.6mm～4.2mm×4.6mm。优选地，DFN框架的厚度为150～200μm，导电银浆的厚度为20μm-40μm，GaN基射频芯片的厚度为200～400μm，引线在连接时弯曲成弧线，所述弧线的高度为90μm～100μm，DFN框架厚度、导电银浆厚度、GaN基射频芯片厚度和引线高度之和不超过750μm。优选地，GaN基射频芯片的内源极、内漏极、内栅极均包括从下到上排布的铝层和金层，铝层的厚度为200～500nm，金层的厚度为1～3μm，GaN基射频芯片的内源极、内漏极、内栅极分别和金质内引线进行键合。优选地，所述塑封料为无卤塑封料。本技术还提供了一种封装如上所述GaN基射频器件的方法，包括如下步骤：(1)划片：通过划片机，根据芯片划道宽度和芯片厚度选用适合的刀片和机器参数，将一整片的晶圆分割成分立的单颗芯片即GaN基射频芯片；(2)粘片：通过墨点方式，采用合适的银浆头、吸嘴、顶针，用导电银浆把GaN基射频芯片固定到DFN框架基岛上；(3)烘烤：完成粘片后放进专用烘箱，烘烤时间3～4小时，温度设定170℃～180℃，烘箱内抽真空后，充入氮气作为保护气体，确保烘箱内的氧气含量保持在100ppm以下；烘烤完成后，需待箱内的温度曲线降低至室温时将芯片拿出，防止芯片余温过高，过早取出后暴露在空气中将极易被氧化；(4)压焊：烘烤完成后送入压焊机物料轨道，设定好压力、功率、时间关键参数，调试好图像识别，按照预先设定好的布线方案，即GaN基射频芯片的内栅极通过引线引出到引脚栅极，作为器件的栅极，内漏极通过引线引出到引脚漏极，作为器件的漏极，源极通过引线引出到引脚源极，作为器件的源极，得样品；(5)压焊检测：通过专业的测试设备，测试GaN基射频芯片推力，引线拉力是否能达到要求的范围；再拿样品做弹坑试验，把样品放入煮至75～85℃的NaOH溶液中，pH范围8～9，待GaN基射频芯片表面的金属层被溶解后，取出冲洗干净，在电子显微镜下观察到GaN基射频芯片内部是否压伤后留下的焊点，即将GaN基射频芯片表面金属层溶解后，取出清洗，发现没有压痕；(6)塑封：特定DFN注塑机清模2～3小时后，把GaN基射频芯片所在的DFN框架放入DFN注塑机，选用和DFN框架相适配的塑封料，热熔后注入磨具，固定成型后取出，将外置的高温膜撕掉，放入指定DFN热老化烘箱烘烤9～10小时，排出塑封体内的残留水汽；(7)电镀：通过电解涂油、清洗，再高压喷淋、去氧、清洗、预浸，紧接着上锡、清洗、中和、热清洗、吹干，最后烘干，取出下料台、对钢带进行退镀；(8)冲筋，分离：通过专用DFN分离成型设备，使用合适宽度刀片将整排的DFN注塑好的框架切割，再分离成单只成品。优选地，预先用磨片机将GaN基射频芯片减薄到200～400um。和现有技术相比，本技术具有以下有益效果和优点：(1)本技术提供的GaN基射频器件结构设计合理，通过采用先进的双边无铅扁平封装DFN具有非常低的阻抗、自感，可满足微波或者通信的应用，另外器件重量轻、薄、无引脚设计适合便携式应用；(2)本技术提供的器件的封装简单，重复性好；(3)本技术使用地原材料是本领域广泛使用的DFN封装系列，易于升级换代。附图说明图1是实施例提供的一种G本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种GaN基射频器件，其特征在于，包括DFN框架，所述DFN框架包括基岛、引脚栅极、引脚漏极和引脚源极，在电极方向上，引脚漏极位于基岛正面的左上方，引脚源极位于基岛正面的左下方，引脚栅极位于基岛正面的右下方，引脚源极和引脚栅极在同一水平线上；所述器件还包括GaN基射频芯片，GaN基射频芯片通过导电银浆固定在基岛上，GaN基射频芯片的内漏极、内源极和内栅极分别通过引线和DFN框架的引脚漏极、引脚源极和引脚栅极相应连接，分别作为器件漏极、器件源极和器件栅极；DFN框架外包裹有塑封料。/n

【技术特征摘要】
1.一种GaN基射频器件，其特征在于，包括DFN框架，所述DFN框架包括基岛、引脚栅极、引脚漏极和引脚源极，在电极方向上，引脚漏极位于基岛正面的左上方，引脚源极位于基岛正面的左下方，引脚栅极位于基岛正面的右下方，引脚源极和引脚栅极在同一水平线上；所述器件还包括GaN基射频芯片，GaN基射频芯片通过导电银浆固定在基岛上，GaN基射频芯片的内漏极、内源极和内栅极分别通过引线和DFN框架的引脚漏极、引脚源极和引脚栅极相应连接，分别作为器件漏极、器件源极和器件栅极；DFN框架外包裹有塑封料。


2.根据权利要求1所述的GaN基射频器件，其特征在于，所述基岛为五边形的金属基岛；GaN基射频芯片位于基岛的正中间。


3.根据权利要求1所述的GaN基射频器件，其特征在于，所述引线为0.8mil~2mil金质内引线。


4.根据权利要求1所述的GaN基射频器件，其特征在于，连接内漏极和引脚漏极的引线的根数为1~8，连接内源极和引脚源极的引线的根数为2~8，连接内栅极和引脚栅极的引线的根数为1~4。


5.根据权利要求1所述的GaN基射频器件，其特征在于，所述GaN基射频芯片为横向结构，GaN基射频芯片的区域大小为1200μm×800μm~2200μm×800μm，内漏极位于GaN基射频芯片上侧，内源极和内栅极位于GaN基射频芯片下侧，在同一水平上交叉排列，内漏极的个数为1，内源极的...

【专利技术属性】
技术研发人员：王洪，周泉斌，姚若河，陈家乐，
申请(专利权)人：中山市华南理工大学现代产业技术研究院，华南理工大学，
类型：新型
国别省市：广东;44