[发明专利]基于PCB的射频功率封装窗口框架

说明书

技术领域

本申请涉及射频功率封装，特别是用于射频功率封装的窗口框架(window frame)。

背景技术

用于射频功率应用的气腔封装包括具有附着到金属法兰的源极端子的射频功率晶体管管芯和用于将功率晶体管的栅极和漏极引线与源极连接的法兰相隔离的基于陶瓷(氧化铝)的窗口框架。这样的封装相对较昂贵并且具有差的CTE(热膨胀系数)匹配。标准射频功率封装常常利用CPC(铜、铜-钼、铜叠层法兰)、CuW或CuMo法兰来构建，所述CPC(铜、铜-钼、铜叠层法兰)、CuW或CuMo法兰都具有与陶瓷紧密匹配的CTE。然而，法兰的CTE往往会比焊接到法兰上的系统冷却块/片(coin)低很多。法兰和冷却块/片之间的CTE失配产生焊料疲劳、部件破裂和弯曲问题。此外，存在与引线的CTE匹配，使得窗口框架和对应的引线与客户PCB(印刷电路板)是CTE匹配的。

另外，常规射频功率封装具有附着到陶瓷窗口框架并从陶瓷窗口框架向外凸出的栅极和漏极引线。引线提供封装的输入和输出端子。然而，引线通常包括Alloy42、Kovar、铜或类似材料，并且通常是3-7mil厚。这种引线是软的并且在没有被窗口框架支撑的区域中容易弯曲，从而产生用于焊接的底座平面高度的问题。另外，由于射频的趋肤效应，常规金属/陶瓷封装通过高损耗的Ni/Pd/Au或Ni/Au镀层传送射频能量。另一方法是塑料的/模塑的LCP(液晶聚合物)窗口框架以代替陶瓷窗口框架。然而，LCP窗口框架类型封装具有固有的大泄漏问题，这导致降低的可靠性和更高的产品损失。因此，更可靠的、更低成本的气腔射频功率封装是所期望的。

发明内容

根据半导体封装的一个实施例，所述封装包括具有管芯附着区域和周边区域的含铜基板以及晶体管管芯。晶体管管芯具有附着到基板的管芯附着区域的第一端子以及背对基板的第二端子和第三端子。所述封装还包括框架，所述框架包括电绝缘构件，所述电绝缘构件具有附着到基板的周边区域的第一侧、背对基板的第二侧、在绝缘构件的第一侧处的第一含铜金属层(metallization)和在绝缘构件的第二侧处的第二含铜金属层。所述绝缘构件向外延伸超过基板的横向侧壁。第一金属层被附着到第一侧的向外延伸超过基板的横向侧壁的部分。第一和第二金属层在与基板的横向侧壁间隔开的绝缘构件的区域处被电连接。

根据半导体封装的另一实施例，所述封装包括具有内部区域和周边区域的导电基板以及晶体管管芯。晶体管管芯具有附着到基板的内部区域的第一端子以及背对基板的第二端子和第三端子。所述封装还包括电绝缘构件，所述电绝缘构件具有附着到基板的周边区域的较薄区域、向外延伸超过基板的横向侧壁以使得绝缘构件悬于基板之上的较厚区域、以及在内部区域中的接收晶体管管芯的开口。在绝缘构件的背对基板的第一侧处的第一金属层被电连接到晶体管管芯的第二端子。在绝缘构件的第一侧处并与第一金属层间隔开的第二金属层被电连接到晶体管管芯的第三端子。在绝缘构件的第二相对侧处附着到绝缘构件的较厚区域的第三金属层在与基板的横向侧壁间隔开的绝缘构件的区域处被电连接到第一金属层。

根据半导体封装的又一实施例，所述封装包括基板、具有附着到基板的第一侧和背对基板的第二侧的射频功率晶体管管芯以及印刷电路板(PCB)窗口框架。所述PCB窗口框架包括：电绝缘构件，所述电绝缘构件被附着到基板，其中所述管芯位于电绝缘构件的开口中，以及所述电绝缘构件向外延伸超过基板的横向侧壁；第一金属层，其被嵌入或层叠在电绝缘构件的背对基板的一侧上并在晶体管管芯的第二侧处被电连接到晶体管管芯；以及第二金属层，其在电绝缘构件的背对第一金属层的一侧处被嵌入或层叠在电绝缘构件的向外延伸超过基板的横向侧壁的部分上。第二金属层与基板绝缘并在电绝缘构件的远离基板的边缘区域处被电连接到第一金属层。

根据制造半导体封装的方法的一个实施例，所述方法包括：提供具有管芯附着区域和周边区域的含铜基板和包括电绝缘构件的框架，所述电绝缘构件具有第一侧、第二相对侧、在第一侧处的第一含铜金属层和在第二侧处的第二含铜金属层；将晶体管管芯的第一端子附着到基板的管芯附着区域；将绝缘构件的第一侧附着到基板的周边区域以使得第二侧背对该基板，绝缘构件向外延伸超过基板的横向侧壁，以及第一金属层与基板的横向侧壁间隔开；将晶体管管芯的背对基板的第二端子电连接到第二金属层；以及将第一和第二金属层在与基板的横向侧壁间隔开的绝缘构件的区域处电连接。

一阅读下面的详细描述并且一查看附图，本领域技术人员将认识到附加的特征和优点。

附图说明