[发明专利]一种法兰和半导体功率器件

说明书

本发明实施例提供一种法兰和一种半导体功率器件，其中，所述法兰包括法兰本体和嵌件，所述嵌件嵌入所述法兰本体的上端面或下端面，并嵌绕于所述法兰本体的四周；其中，所述嵌件为适配于所述法兰本体端面形状；所述法兰本体的热膨胀系数高于所述嵌件的热膨胀系数。有效提高了法兰结构的机械可靠性，改善了半导体功率器件、集成电路板中法兰结构和芯片之间的CTE失配问题。

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，特别是涉及一种法兰、一种半导体功率器件和一种集成电路板。

背景技术

随着通信技术的不断演进，基站对功率放大器的功率、效率、带宽等性能要求越来越高。Si基LDMOS受到频率和功率密度的限制，性能已基本发挥到了极限。为了达到新的功率特性水平，满足未来通信的需求，氮化镓宽禁带半导体功率放大器逐渐成为基站功放的主流选择。由于具有禁带宽度大、击穿电场强度高、和电子饱和速度高等特性，氮化镓宽禁带半导体器件在功率应用方面具有得天独厚的优势，其功率密度可以达到Si基LDMOS的5倍以上，效率提升10％以上。

目前现有GaN功率放大器主要采用陶瓷空腔封装，器件法兰一般为金属材料，常用为CuW、CuMoCu等，作为器件载体并同时实现器件对外散热。其中CuW的热导率只有不到200W/m·K，CuMoCu也只有300W/m·K左右；且其中CuMoCu加工工艺复杂，成本高昂，因此本领域中常用的法兰器件通常具有散热性能较差且工艺复杂，成本高等问题。

对此，现有技术中给出了一些高散热性的封装方法。图1为一种现有功率封装结构，包括金属钼作为基体的法兰14与外表的铜覆层16，还具有一个金刚石衬底32和法兰结构(14、16)搭接在一起。底座法兰具有一个开口，电晶片通过软钎焊料(金铟铜)安装在金属化的金刚石衬底32表面上，具有很高的导热性能。

但上述方案结构成本很高，且存在中间位置(32位置)的金刚石热膨胀系数CTE(3-5x10^-6/K)与16位置处所示的铜的CTE(17x10^-6/K)不匹配的问题，即中间的CTE和四周的CTE不匹配，当高进行温粘结时，16位置所示的Cu材料由于CTE热膨胀更为明显，易出现CTE失配。

鉴于此，本发明提出一种新的封装方案来解决此类问题，通过使用一种新型的法兰结构，使得具备该法兰结构的功放器件在提升整体封装的热导率的同时具有较高的机械可靠性即不容易出现CTE失配。

发明内容

本发明实施例提供了一种法兰和半导体功率器件，能够有效降低法兰和半导体功率器件的成本和提高散热性以及机械可靠性。

本发明实施例的一方面，提供了一种法兰，包括法兰本体和嵌入所述法兰本体上端面或下端面的嵌件，其中：所述嵌件为适配于所述法兰本体端面的环形形状；法兰本体的CTE高于所述环形嵌件的热膨胀系数CTE。

可选的，法兰用于与芯片粘接，所述嵌件的热膨胀系数与法兰所需粘接芯片的热膨胀系数之间的绝对值小于设定值。

可选的，法兰用于与芯片粘接，所述嵌件的热膨胀系数与法兰所需粘接芯片的热膨胀系数接近。

本发明实施例的一方面，提供了一种法兰，包括法兰本体和嵌入所述法兰本体上端面或下端面的嵌件，其中：所述嵌件为包绕于所述法兰本体端面的环形形状；法兰本体的CTE高于所述环形嵌件的热膨胀系数CTE。

可选的，法兰用于与芯片粘接，所述嵌件的热膨胀系数与法兰所需粘接芯片的热膨胀系数之间的绝对值小于设定值。

可选的，法兰用于与芯片粘接，所述嵌件的热膨胀系数与法兰所需粘接芯片的热膨胀系数接近。

上述法兰包括以下可选实现方式：

上述法兰本体可以为金属Cu。

上述法兰本体可以为金属Cu合金。