一种低寄生电感制造技术

本发明专利技术公开了一种低寄生电感

【技术实现步骤摘要】
一种低寄生电感GaN基射频器件及其封装方法


[0001]本专利技术涉及微电子
中的半导体器件领域，具体涉及一种低寄生电感
GaN
基射频器件及其封装方法
。

技术介绍

[0002]以氮化镓
(GaN)
为代表的宽禁带
III
族氮化物材料其合金被称为第三代半导体材料，基于
GaN
的宽禁带半导体材料与器件发展非常快速
。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
异质结制成的高电子迁移率晶体管
(HEMT)
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
。
[0003]塑料封装是射频器件常用的封装方式之一，如现有的一篇专利技术专利：一种低寄生电感
GaN
基射频器件及其封装方法
(
申请号：
201910746367.0)
，该技术使用了
DFN
塑料封装框架，生产成本低，加工简单，适合自动化生产
。
[0004]上述技术存在的缺点：
[0005](1)
塑料材料的热导率低，导热性能差，导致塑料封装结构无法满足大功率器件的散热需求；
[0006](2)
封装内射频器件的源极引线过长，导致源极寄生电感过大，而在高频工作条件下，较大的寄生电感将对射频器件性能造成不可忽略的影响，尤其源极寄生电感是影响器件性能的关键因素
。

技术实现思路

[0007]针对上述问题，本专利技术提供一种低寄生电感
GaN
基射频器件及其封装方法，目的在于降低源极寄生电感，选择金属陶瓷封装框架，通过合适的芯片布局和引入镀金铜片，来实现低寄生电感的
GaN
基射频器件封装，并且比常规塑料封装具有更强的散热性能
。
[0008]本专利技术的目的至少通过如下技术方案之一实现
。
[0009]一种低寄生电感
GaN
基射频器件，包括金属陶瓷封装框架，所述金属陶瓷封装框架包括引脚源极
、
引脚漏极和引脚栅极
。
引脚漏极和引脚栅极的水平高度相同，高于引脚源极；
[0010]所述
GaN
基射频器件还包括镀金铜片和
GaN
基射频芯片，镀金铜片和
GaN
基射频芯片均通过导电银浆固定在引脚源极上，
GaN
基射频芯片的内源极通过引线与镀金铜片连接，内漏极和内栅极分别通过引线与引脚漏极和引脚栅极连接；金属陶瓷封装框架顶部用陶瓷顶盖密封
。
[0011]进一步地，所述引脚源极为长方体金属，两端有直径为
2.54mm
的圆形缺孔，用于实际应用时使用螺丝固定；
GaN
基射频芯片位于引脚源极正中间偏上方，镀金铜片位于引脚源极正中间偏下方
。
[0012]进一步地，所述引线为
2mil
直径的金线；连接内源极与镀金铜片的引线数量为3，连接内漏极与引脚漏极的引线数量为4，连接内栅极与引脚栅极的引线数量为
2。
[0013]进一步地，所述
GaN
基射频芯片为横向结构，
GaN
基射频芯片的尺寸为
900
μ
m
×
540
μ
m
，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，在同一水平交叉排列，内漏极的个数为1，内源极的个数为3，内栅极的个数为2；内漏极的尺寸为
800
μ
m
×
140
μ
m
，内源极为直径
140
μ
m
的圆形，内栅极为
140
μ
m
×
140
μ
m。
[0014]进一步地，引脚源极的面积大于
GaN
基射频芯片的面积与镀金铜片的面积之和，引脚源极的面积为
3050
μ
m
×
2030
μ
m。
[0015]进一步地，引脚源极的厚度为
1020
μ
m
，导电银浆的厚度为
20
μ
m
‑
40
μ
m
，
GaN
基射频芯片的厚度为
200
μ
m
，镀金铜片的厚度为
200
μ
m
，所有引线在连接时均弯曲成弧线
。
[0016]进一步地，
GaN
基射频芯片中的内源极
、
内漏极和内栅极均包括从下到上排布的铝层和金层，铝层的厚度为
500nm
，金层的厚度为3μ
m
；镀金铜片
、GaN
基射频芯片中的内源极
、
内漏极和内栅极均与引线进行键合
。
[0017]进一步地，使用尺寸匹配的陶瓷顶盖通过绝缘胶对金属陶瓷封装框架进行密封，陶瓷顶盖的尺寸为
5080
μ
m
×
4060
μ
m
，绝缘胶的厚度为
20
μ
m
–
40
μ
m。
[0018]进一步地，镀金铜片的尺寸为
900
μ
m
×
500
μ
m
，镀金铜片为双面镀镍金，镍层的厚度为
50nm
，金层的厚度为
250nm
，采用电子束蒸发镀膜工艺制备
。
[0019]一种低寄生电感
GaN
基射频器件的封装方法，包括如下步骤：本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种低寄生电感
GaN
基射频器件，其特征在于，包括金属陶瓷封装框架
(3)
，所述金属陶瓷封装框架
(3)
包括引脚源极
(S)、
引脚漏极
(D)
和引脚栅极
(G)
；引脚漏极
(D)
和引脚栅极
(G)
的水平高度相同，高于引脚源极
(S)
；所述
GaN
基射频器件还包括镀金铜片
(2)
和
GaN
基射频芯片
(1)
，镀金铜片
(2)
和
GaN
基射频芯片
(1)
均通过导电银浆
(5)
固定在引脚源极
(S)
上，
GaN
基射频芯片
(1)
的内源极
(S1)
通过引线与镀金铜片
(2)
连接，内漏极
(D1)
和内栅极
(G1)
分别通过引线
(4)
与引脚漏极
(D)
和引脚栅极
(G)
连接；金属陶瓷封装框架
(3)
顶部用陶瓷顶盖
(6)
密封
。2.
根据权利要求1所述的一种低寄生电感
GaN
基射频器件，其特征在于，所述引脚源极
(S)
为长方体金属，两端有圆形缺孔，用于实际应用时使用螺丝固定；
GaN
基射频芯片
(1)
位于引脚源极
(S)
正中间偏上方，镀金铜片
(2)
位于引脚源极
(S)
正中间偏下方
。3.
根据权利要求1所述的一种低寄生电感
GaN
基射频器件，其特征在于，所述引线
(4)
为金线；连接内源极
(S1)
与镀金铜片
(2)
的引线
(4)
数量为3，连接内漏极
(D1)
与引脚漏极
(D)
的引线
(4)
数量为4，连接内栅极
(G1)
与引脚栅极
(G)
的引线
(4)
数量为
2。4.
根据权利要求1所述的一种低寄生电感
GaN
基射频器件，其特征在于，所述
GaN
基射频芯片
(1)
为横向结构，内漏极
(D1)
位于
GaN
基射频芯片
(1)
上侧，内源极
(S1)
和内栅极
(G1)
位于
GaN
基射频芯片
(1)
下侧，在同一水平交叉排列，内漏极
(D1)
的个数为1，内源极
(S1)
的个数为3，内栅极
(G1)
的个数为
2。5.
根据权利要求1所述的一种低寄生电感
GaN
基射频器件，其特征在于，引脚源极
(S)
的面积大于
GaN
基射频芯片
(1)
的面积与镀金铜片
(2)
的面积之和
。6.
...

【专利技术属性】
技术研发人员：王洪，唐哲恺，陈竟雄，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：