专利名称：功率晶体管模块和功率放大器及其制造方法
技术领域：
本发明涉及一种用于射频应用，特别是用于无线电基站中或用于电视或无线电地面发射器的放大器级的功率晶体管模块，本发明还涉及一种包括所述晶体管模块的功率放大器以及制造该种功率放大器的方法。
功率晶体管模块在射频发射器中的功率放大器内是一个关键组件。模块的性能对输出功率、效率以及可靠性来说是限制因素。
图1示出功率晶体管模块1的剖面图，该晶体管装在散热器3上，并根据已知的习惯与电路板或印刷电路板5上的导体图案电气连接，见美国专利No.5,901,042及其中的参考。
模块1包括一个矩形导电及导热底版或凸缘7，优选为金属材料，其上表面安装一个晶体管芯片9，典型地还安装第一11和第二13电容器芯片。此外，模块1还包括一个绝缘的，优选为陶瓷的，框架装置或绝缘体15，安装在凸缘7的上表面，使得所述框架装置包围所述芯片。模块1还包括一个盖子17连接在框架15上。
晶体管芯片9典型地为LDMOS(横向双扩散金属氧化物)型芯片，且包括一列并联的段，每个段包括大量并联的晶体管单元。期望输出的功率越高，所需要的晶体管单元就越多。图2示出包括7个段的晶体管芯片9的布局。在每一段中，所有栅极都并联到一个栅极连接或衬垫，而所有漏极都连接到一个漏极连接或衬垫。在最上面的段中，栅极衬垫由19表示，漏极衬垫由21表示。源极连接到芯片的背侧/底侧，该侧通过例如凸缘7连接到地。
高功率晶体管在高频时具有非常低的输入和输出阻抗。为了匹配这些在电路板5上的周围电路，靠近有晶体管的有源芯片需要阻抗匹配网络。通常，这样的匹配电路利用接合线23、25、27、29和功率晶体管模块1内的电容器芯片11、13实现。接合线另外连接至从模块1凸出以连接所述周围电路的对接接点31、33，优选由合金42制成。图2中接合线25、27显示在芯片的最上段。其它的每一个段经由本身的接合线(未示出)连接。由于在模块制造期间不易获得紧密的公差，所以引起不同临界电气参数的不理想的变化。
模块1可以由螺钉或螺母固定在散热器3上，然后，对接接点31、33以人工经由焊缝35、37焊接到电路板5的周围电路。凸缘7以及散热器3典型地包括开孔或凹口以接受安装模块1的螺钉或螺母(未示出)。
在外电路板上实施外部阻抗匹配前，匹配网络对阻抗施加额外的影响。晶体管芯片在模块中的放置非常重要，因为它可以影响接合线的长度和形状，并且从而影响阻抗匹配。接合线的长度和形状的确定很困难。
晶体管的低输出阻抗是由晶体管芯片的电容与相对低的馈入电压共同引起的。获得与周围电路的良好匹配的可能性受这些因素限制，还受功率晶体管模块与电路板之间的导体(特别是接合线)中的电感限制。
因此，所需的阻抗匹配必须在电路板上的功率晶体管模块内部和外部都实施。晶体管模块特性的改变，如电路板尺寸的改变和组件的布置，将意味着包括该组件的功率放大器必须在功能上加以修改，以达到最佳性能。但是，通过修改均衡公差并不是制造商所理想的。然而，不加修改的制造将很少能提供最佳的性能，而只能导致抛弃晶体管模块。
此外，上述高功率晶体管模块无法与电路板上的其它经表面焊接的电路表面焊接(即机器焊接)在一起并且然后用螺钉固定到散热器上，因为在螺钉拧紧期间，有机械应力作用于模块上。该应力经过对接接点直接转移到焊缝，从而使焊缝受损，即这些焊缝将断裂。因此，晶体管必须由人工焊接，这样又费时，成本又高，而且会导致品质的较大差异。
由于非常坚固的对接接点，由温度改变引起的移动将直接影响模块与电路板之间的焊缝。在这样的应力期间，焊接将变形和松脱，从而导致重合位移。当这种情况多次发生时，焊缝就会开始断裂，这是运行期间的主要故障源。放大器的寿命将只有5-10年，而不是期望的30年。
现有的用于晶体管的膜盒优选具有一个金属凸缘和陶瓷隔离器。由于纯机械的原因，凸缘和隔离器必须有一定的厚度，因此，晶体管模块比电路板(通常为0.8mm)厚。因此，必须在散热器中磨出一个凹口以降低晶体管模块的凸缘，见图1。这样会增加制造成本，并可能使凹口底部不规则。这样的不规则安装表面在螺钉拧紧时，会导致膜盒弯曲的危险，从而会导致芯片断裂。此外，冷却也变坏。
在这方面，本发明的一个特殊的目的是提供一种功率晶体管模块，该种模块可以减少与引线接合法有关的高电感和高电阻问题以及参数变化大的问题。
本发明的另一个目的是提供一种功率晶体管模块，该种模块可以提供增强阻抗匹配的可能性。
通过以下描述，本发明的其它目的将会更加明显。
根据本发明的第一方面，提供了一种功率晶体管模块，包括一个支撑板；安装在该支撑板上的功率晶体管芯片，该功率晶体管芯片包括一列并联的段，每个段包括多个并联的晶体管；用于晶体管芯片的外部连接的外部电气连接，该外部电气连接从支撑板中凸出；和连接在所述晶体管芯片和外部连接之间的内部电气连接。
至少并联晶体管的一个段包括多个连接衬垫，用于该至少一个段中晶体管的至少栅极或漏极的连接，且至少一个内部电气连接包括安排一个柔性薄片之上的第一导体图案，其中，该第一导体图案连接在上述多个连接衬垫与一个外部连接之间。
优选地，第一导体图案包括一个阻抗匹配网络，特别是紧靠功率晶体管芯片。该网络可以包括多个电容和/或电感。此外，至少一些电容和/或电感可以包括一个可调整的，特别是激光可调整的，支路，用于调整所述网络，以达到减少制造过程中参数变化的目的。
柔性薄片优选由弹性聚合体制造，例如聚酰亚胺，每个导体图案至少在该薄片的一个表面上优选通过印刷或蚀刻形成。
根据本发明的另一方面，提供了一种包括上述类型的功率晶体管模块的功率放大器。
本发明的另一目的是提供制造该功率晶体管模块的方法。
根据本发明的另一方面，制造功率晶体管模块的方法包括以下步骤(1)提供一个支撑板；(2)在该支撑板上安装一个功率晶体管芯片，给功率晶体管芯片包括一列并联的段，每个段包括多个并联晶体管，其中至少并联晶体管的一个段包括多个连接衬垫，用于该至少一个段中晶体管的至少栅极或漏极的连接；(3)安装用于外部连接的外部电气连接，该外部电气连接的安装方法要使其从支撑板凸出来；以及(4)安装内部电气连接，用该内部连接将晶体管芯片和外部连接相连，其中，至少一个内部电气连接作为第一导体图案，安排在柔性薄片之上，该第一导体图案连接在多个连接衬垫与一个外部连接之间。
本发明的另一目的是提供一种功率放大器及其制造方法。
根据本发明的另一方面，分别提供了一种功率放大器和制造功率放大器的方法，其中分别包括功率晶体管模块及其制造方法。
本发明的一个优点为，它可以为功率晶体管模块和功率放大器提供改进的性能。
根据本发明，通过采用具有金属图案的柔性薄片，每个晶体管段不只局限于一个连接点，而有可能在多个点实现连接。这将使晶体管具有增强的性能指标，因为入口连接器的宽度减小，意味着更低的寄生电容。功率分配将更加均衡，因为最外层的单元是主动的。
本发明的另一个优点是可以实现较快、较便宜且更可靠的制造方法，其中参数的变化达到最小。
通过以下对本发明实施例的详述，可以清楚理解本发明的其它特征和优点。
图1是根据现有技术装在散热器上并电气连接到一个电路板上的功率晶体管模块的剖面图。
图2是图1中的功率晶体管模块包括的晶体管芯片的示意布局图。
图3是根据本发明的一个实施例，装在散热器上并且电气连接到电路板的一种功率晶体管模块的示意剖面图。
图4是包含在图3所示的创造性功率晶体管模块中的晶体管芯片上的电气连接的局部放大的剖面图。
图5是从上方看，图4所示的晶体管芯片上的电气连接的局部放大的示意图。
图6是从上方看，包含在根据本发明的功率晶体管模块中的晶体管芯片上的电气连接和电气匹配电路的示意图。
图7是根据本发明另一实施例安装在散热器上且电气连接至电路板上的功率晶体管模块的剖面图。
图8是根据本发明另一实施例的功率晶体管模块的一个细节的剖面图。
图9是根据本发明另一实施例安装在散热器上且电气连接至电路板上的功率晶体管模块的剖面图。
图10是图9所示剖面图的局部放大。
图11a和11b是从上方看一种晶体管芯片的局部布局，和该晶体管芯片上的电气连接的剖面图，所述晶体管芯片包括在根据本发明另一实施例的功率晶体管模块中。
图12a和12b是从上方看一种晶体管芯片的局部布局，和该晶体管芯片上的电气连接的剖面图，所述晶体管芯片包括在根据本发明再一实施例的功率晶体管模块中。
优选实施例在下面的说明中，为说明而不是限制的目的，阐述了一些具体的细节，如特殊的应用、技术、方法等，以提供对本发明的透彻理解。然而，本领域的技术人员一定明白，本发明可以用不同于这些细节的其它方案实施。在其它情况下，省略了对公知的方法、器件或电路的详细描述，以便不至于因为不必要的细节而导致本发明说明书的不清楚。
下面参考图3说明本发明的第一实施例，图中以剖面图显示了装在散热器103上且电气连接到电路板105的功率晶体管模块101。
该创造性的晶体管模块101包括基本上是矩形的导电导热底板或凸缘107，该底板或凸缘107优选为金属材料，更优选为铜，在其上表面安装有一个晶体管芯片109，典型地还安装有第一111以及第二113电容芯片。此外，模块101还包括一个绝缘壁装置或隔离器115，沿着凸缘107的边缘安装在该凸缘的上表面，使得凸缘可以围绕所述芯片，还有一个盖子117连接在隔离器115上。隔离器115优选由聚合材料制成，并做得非常薄。
芯片最好焊在凸缘107上，特别是要用金-锡焊接，隔离器可以粘在凸缘107上。
晶体管芯片109典型地是LDMOS芯片，包括一列并联的段，每一段包括大量并联的晶体管单元，如图2所示的布局。晶体管芯片传递至少1瓦输出功率，优选为从几瓦到几百瓦。晶体管芯片应该运行在射频区域，优选从几百MHz到几GHz。
此外，根据本发明，有一个电气连接，最好为低电感，位于晶体管芯片109与电路板上的电路之间。该连接实现为一种柔性和弹性薄片120，即所谓“flex-foil”，最好是聚合材料，如聚酰亚胺，其上安排有导电图案。晶体管芯片109和电容器芯片111及113上的电气连接利用金凸起122、124、126通过热压缩接合来实现。或者，所述连接通过金-锡焊接实现。
根据另一备选方案，芯片首先安装在散热器上，然后，柔性薄片通过所述接合或焊接装在芯片上，而另一个备选方法包括先将芯片安装在柔性薄片上，然后，芯片通过粘贴或焊接装在散热器上。在芯片与薄片连接期间，可能获得自校正效应，即受热的金凸起的毛细力量可以将芯片“牵引”至正确的位置。
在模块101中，柔性薄片120用来作为内部连接，该薄片120从模块101中凸出，因此，它还形成电路板105上的电路的外部连接131、133。在这一方面，模块101的外部连接131、133通过焊缝135、137焊接到电路板105的周围电路，在该电路板上同时还有其它机器焊接在进行。然后，模块101以传统的方式，用螺钉固定在散热器103上(图3中未示出)。
薄片120有足够的弹性以消除(承受)部分在模块101安装时和部分由于温度改变所产生的力，从而避免了焊缝135、137中的锡的变形和松脱。这就意味着模块101可以在连接131和133焊接后安装在散热器103上，并且焊缝的寿命和功率晶体管模块的寿命将显著延长。
柔性薄片120可粘结安装在隔离器115和盖子117之间。在这一方面，隔离器或盖子可以包括用于薄片(未示出)的凹口，而在薄片的厚度小于粘合剂的厚度的情况下，则不需要凹口。象隔离器一样，盖子最好由聚合材料制成，特别是聚合体，该聚合体在高达300℃的高温下都具有抗热性。
在凸缘107和散热器103之间可以存在热糊138，以增强它们之间的热接触。
通过使用具有导体图案的柔性薄片，而不用接合线23、25、27、29和连接器接点31、33，可以获得进一步的优点，如下所述。
参考图4，安装在薄片120底侧的电气连接器128的局部放大的剖面图简略示于图中，所述电气连接器通过使用金凸起124的热压缩接合连接到图3所示的晶体管芯片109。
薄片120由弹性聚合体组成，如聚酰亚胺。电气连接器128最好是金属导体图案，印刷或蚀刻在薄片120上。或者薄片120本身可以为导电材料。
图5显示图3中的晶体管芯片109上的几个电气连接从上方看时的局部放大略图。其中可见导体图案128，优选地连接到晶体管芯片109(用于每一段晶体管单元的一个连接)的漏极连接，还可见到导体图案130，优选地连接到晶体管芯片109(用于每一段晶体管单元的一个连接)的栅极连接。注意，导体图案128、130安装在上述柔性薄片上(图5未示出)。但是，图中示出金凸起124，通过提供高温和高压或通过焊接，该凸起提供晶体管芯片109和导体图案之间的电气和机械连接。
通过提供宽连接器(比对应的接合线宽得多)，可以获得低电阻和低电感的连接，所述宽连接器还可以在靠近芯片109的地方彼此连接。此外，外部连接(图3中的131和133)最好包括宽连接器。
图6显示从上方看，至晶体管芯片109的电气连接和根据本发明的晶体管芯片109附近的电气阻抗匹配电路。其中示出用于漏极连接的导体图案228和用于栅极连接的图案230。
柔性薄片上的金属图案可以是双面式，这样可以提供直接在薄片上实现集成组件，如电感和电容，的极大可能性。这些集成组件可以构成功率晶体管模块(输入侧在230和输出侧在228)的部分阻抗匹配，并且通过在芯片109附近执行该匹配，可以获得极大的优点。
上述电感便利地包括并联电感或所谓调谐短线。
此外，上述电感和电容可用激光调整(如果薄片中的聚合体抗拒温度；在其它情况下，聚合体可以在选定的区域被蚀刻掉)，从而有可能在功能上调整组件，从而消除或至少减少参数变化。也可能实现不同类型的反馈，而相位变化较低且可控，如反相反馈和平衡输出。
图6显示具有电容250、252、254和电感256的柔性薄片上的导体图案的实例。此外，还示出上述可调节的支路的实例，包括电容252的支路258和电感256的支路260。应当注意，图6仅仅说明一个例子。阻抗匹配电路可能复杂得多，并包括多个层型结构的集成组件，这种层型结构具有任意层数(分别为导体层和介质层)。
图7显示根据本发明另一实施例，装在散热器103上且与电路板105电气连接的功率晶体管模块301的剖面图。
有可能直接在薄片的图案上实现全部的必要阻抗匹配，在这种情况下，功率晶体管模块可能只需要包括一个晶体管芯片、一个柔性薄片120和一个凸缘307。这样的凸缘307方便地具有与芯片有良好配合的凹口340，从而可以简化芯片的安装。凹口340处于横向位置以用于芯片109的横向校正，其深度基本上等于或稍大于芯片109的厚度。在这一方面，隔离器107也可以省略。在这样的情况下，最好导体图案只安装在芯片109之外薄片120的上侧，使得薄片120本身构成与导电凸缘307的隔离。
图8显示根据本发明另一实施例的功率晶体管模块401剖面图的细节。此处，导电凸缘407具有向上凸出的边缘470，该边缘最好具有类似于图3所示隔离器117的外形。在此实施例中，导体图案最好也只安排在芯片109之外的薄片120上侧，使得薄片120本身构成与导电凸缘307的隔离。但是，应当理解，如果在导体图案与凸缘之间应用绝缘粘合剂，或如果需要至凸缘的电接触，则导体图案可以在底侧。
根据本发明，功率晶体管模块的厚度最好显著小于根据现有技术的模块的厚度(比较图3、7、8与图1)。模块(不包括盖子)的厚度最好在电路板105的厚度范围内。在这种情况下，散热器中不需要凹口。
图9和10分别显示根据本发明另一实施例安装在散热器103上，并且与电路板105电气连接的功率晶体管模块501的剖面图及其局部放大图。
与图3所示的实施例相比，唯一的不同在于功率晶体管模块501包括柔性薄片520，该柔性薄片520具有穿过薄片520的通过孔536，导体图案位于电路板105的焊接位置534。
这些通过孔536作为由焊药产生的溶剂气体的通风口，使得焊缝537中没有气孔。上述通过孔还提供经过薄片520的更好导热，使得用烙铁进行修理或增强的焊接更容易。
晶体管芯片109一般是LDMOS芯片，见图2，包括一列段，每段包括多个并联的晶体管单元。所需输出功率越高，需要并联的段就越多，这样会导致不合适的比例，因为晶体管将变得很宽。到目前为止，还无法在每个段中增加晶体管单元的数目，因为很难在不同的晶体管单元之间均匀分配电流。
通过采用根据本发明的具有金属图案的柔性薄片，每个晶体管段不必限于仅有一个连接点，而可能实现在几个点上的连接。这样做可以改善晶体管的性能，因为入口连接器的宽度可以减小，这意味着较小的寄生电容。因为最外面的单元是主动单元，所以功率分配会更均匀。
图11a和11b说明一个根据本发明另一实施例的每一晶体管段三个连接点的实例。图11a显示从上方看，晶体管芯片609的局部布局图，其中每个晶体管段三个连接衬垫619用于段的栅极，每个晶体管段三个连接衬垫621用于段的漏极。图11b显示安排在薄片120上的导体图案628与晶体管芯片609之间的电气连接624的剖面图。
通过使用柔性薄片可以获得的进一步改进是可以使整个晶体管芯片更宽，因为可以利用更多的连接点。
图12a显示从上方看晶体管芯片709的局部布局略图，其中每段有五个连接点或衬垫(719表示晶体管栅极的连接衬垫，721表示其漏极的连接衬垫)。图12b显示每晶体管段(在最上面的段的漏极与安排在薄片120上的导体图案728之间)五个电气连接724的剖面图，所述晶体管芯片包括在根据本发明另一实施例的功率晶体管模块中。注意，本发明可使功率晶体管芯片具有每段任意数目的连接点。
此外，通过例如适当安排的金凸起，晶体管单元的源极可以连接在晶体管芯片的上侧(而不是连接在散热器的底侧)，所述金凸起连接到安排在柔性薄片上的导体。这些导体最好包括接地平面，该接地平面安排在例如柔性薄片的顶部，但是也可以安排在其它部位。
还应当理解，本发明可以用于制造包括大型复杂电路的功率放大器或功率晶体管模块，其中级联的多个晶体管芯片安排在单个模块或多模块系统中的一个电路板上。在每一种情况下，都可以获得复杂的多芯片系统，其中，用柔性薄片作为线路。
本发明的优点包括以下各点功率晶体管模块可以与其它组件一起机器焊接(表面焊接)于电路板上，因为在随后用螺钉或螺母固定在散热器上时，柔性薄片将抗拒机械应力。
利用具有金属图案的柔性及弹性薄片，如至电路板的连接器接点，可以减少焊缝的重复应力问题。
模块的厚度可以减小，因而散热器不需要凹口。
与使用根据现有技术的接合线相比，可以显著降低串联电感(和电阻)。
有极大的可能性在功率晶体管模块内部实施复杂的阻抗匹配。
有可能设计并实现模块内部的阻抗匹配网络，并从而安排可调整的电感和电容，以期降低根据本发明制造模块时发生的参数变化。
对晶体管模块内部的分立电容和安装段的任何需求都将减少。
还提供下列优点通过更好的电流电阻制造芯片的最佳可能性，减少了金属性漂移的危险，更低的内部电容和更宽的晶体管芯片。
此外，可以获得进一步的可能性，利用适当安排的金凸起将晶体管单元的源极连接到晶体管芯片的上侧，金凸起以安排在柔性薄片上的接地平面的形式连接至连接器。
此外，能够设计和构造包括大型复杂电路的功率放大器或功率晶体管模块，所述大型复杂电路包括多个级联耦合的晶体管芯片。
本发明当然不限于以上描述的和示于附图中的实施例，而是可以在附加的权利要求的范畴之内进行修改。特别是本发明不限于所述的材料、几何图形、尺寸或结构。
权利要求
1.一种功率晶体管模块(101、301、401、501)，用于射频应用，特别是用于无线电基站中或用于电视或无线电地面发射器中的放大器级，所述功率晶体管模块包括一个支撑板(107、115、307、407)；安装在所述支撑板上的功率晶体管芯片(109、609、709)，包括一列并联的段，每段包括多个并联晶体管；外部电气连接(131、133、533)，用于所述晶体管芯片的外部连接，所述外部电气连接从所述支撑板凸出；以及内部电气连接，连接在所述晶体管芯片与外部连接之间，其特征在于至少并联晶体管的一个段包括多个连接衬垫(619、621、719、721)，用于所述至少一个段中的晶体管的至少栅极或漏极；以及至少一个所述内部电气连接包括安装在柔性薄片(120、520)上的第一导体图案(128、228、628、728)，所述第一导体图案连接在所述多个连接衬垫与一个外部连接之间。
2.权利要求1中的功率晶体管模块，其中第一导体图案包括阻抗匹配网络(228)，特别是靠近所述功率晶体管芯片(109)。
3.权利要求2中的功率晶体管模块，其中阻抗匹配网络包括电容(254)和/或电感(256)。
4.权利要求3中的功率晶体管模块，其中至少一些电容和/或电感包括可调整的，特别是激光可调整的支路(260)，用于调整阻抗匹配网络，以达到减少参数变化的目的。
5.权利要求1-4任一项中的功率晶体管模块，其中第一导体图案(128、228、628、728)通过焊接，特别是金-锡焊接，或热压缩接合，特别是利用金凸起(124、624、724)，连接到所述多个连接衬垫。
6.权利要求1-5任一项中的功率晶体管模块，其中第一导体图案(128、228、628、728)包括宽导体，以实现到功率晶体管芯片(109、629、729)的低电感低电阻连接。
7.权利要求1-6任一项中的功率晶体管模块，其中所述功率晶体管芯片(109、629、729)是LDMOS(横向双扩散金属氧化物)晶体管芯片。
8.权利要求1-7任一项中的功率晶体管模块，其中每段包括至少一个栅极连接衬垫(19)和至少一个漏极连接衬垫(21)，每个漏极连接衬垫(21)都连接到所述第一导体图案(128、228、628、728)。
9.权利要求8中的功率晶体管模块，其中每个栅极连接衬垫(19)都连接到第二导体图案(130、230)，所述第二导体图案安排在所述柔性薄片(120、520)上。
10.权利要求9中的功率晶体管模块，其中每段包括多个栅极连接衬垫(619、719)和多个漏极连接衬垫(621、721)，其中，每段中的多个漏极连接衬垫连接到所述第一导体图案(128、228、628、728)，而每段中的多个栅极连接衬垫连接到所述第二导体图案(130、230)。
11.权利要求1-10任一项中的功率晶体管模块，其中支撑板(307)包括一个校正结构，特别是一个凹口(340)，用于校正所述功率晶体管芯片。
12.权利要求1-11任一项中的功率晶体管模块，其中支撑板(107、115、307、407)与电路板(105)的厚度基本相同。
13.权利要求1-12任一项中的功率晶体管模块，其中柔性薄片(120、520)是弹性聚合体，如聚酰亚胺，每个导体图案(128、130、228、230、628、728)在所述薄片的至少一个表面上形成，最好是通过印刷或蚀刻。
14.权利要求1-13任一项中的功率晶体管模块，其中所述外部电气连接包括安排在柔性薄片(120、520)上的第三导体图案。
15.权利要求14中的功率晶体管模块，其中带第三导体图案的柔性薄片(120、520)被机器焊接到固定在散热器(103)上的电路板(105)上。
16.权利要求15中的功率晶体管模块，其中带第三导体图案的柔性薄片(120、520)包括焊接位置处(534)的通过孔(536)，用于机器焊接。
17.权利要求14-16任一项中的功率晶体管模块，其中所述模块用螺钉或螺母固定在散热器(103)上，带第三导体图案的柔性薄片(120、520)具有足够的弹性以基本消除带导体图案的薄片与电路板之间的焊缝(135、137、537)的内部应力和变形。
18.权利要求14-17任一项中的功率晶体管模块，其中带第三导体图案的柔性薄片(120、520)机械连接到支撑板(107、115、307、407)，特别是通过粘结。
19.权利要求14-18任一项中的功率晶体管模块，其中安排在柔性薄片(120、520)上的第三导体图案包括宽导体，以实现到电路板的低电感低电阻连接。
20.一种功率放大器，特别用于无线电基站中或电视或无线电地面发射器中，其特征在于所述放大器包括权利要求1-19中任一项的功率晶体管模块(101、301、401、501)。
21.一种方法，用于制造在射频应用中，特别是无线电基站或电视或无线电地面发射器中应用的功率晶体管模块(101、301、401、501)，包括以下步骤提供一个支撑板(107、115、307、407)；在所述支撑板上安装一个功率晶体管芯片(109、609、709)，所述功率晶体管芯片包括一列并联的段，每段包括多个并联晶体管；安装外部电气连接(131、133、533)用于外部连接，所述外部电气连接的安装方式使其从支撑板凸出来；安装内部电气连接，所述内部电气连接安排在所述晶体管芯片与外部连接之间；其特征在于提供并联晶体管的至少一个段，该段具有多个连接衬垫(619、621、719、721)，用于所述至少一个段中的晶体管的至少栅极连接或漏极连接；以及提供至少一个所述内部电气连接，作为安排在一个柔性薄片(120、520)上的第一导体图案(128、228、628、728)，所述第一导体图案连接在所述多个连接衬垫与一个外部连接之间。
22.权利要求21中的方法，其中第一导体图案包括一个阻抗匹配网络(228)，特别是靠近所述功率晶体管芯片(109)。
23.权利要求22中的方法，其中阻抗匹配网络用电容(254)和/或电感(256)设计。
24.权利要求23中的方法，其中至少一些电容和/或电感包括可调整的，特别是激光可调整的支路(260)，用于调整阻抗匹配网络，以达到减少参数变化的目的。
25.权利要求21-24任一项中的方法，其中第一导体图案(128、228、628、728)通过焊接，特别是金-锡焊接，或热压缩接合，特别是利用金凸起(124、624、724)，连接到所述多个连接衬垫。
26.权利要求21-25任一项中的方法，其中第一导体图案(128、228、628、728)用宽导体做成，以实现到功率晶体管芯片(109、629、729)的低电感低电阻连接。
27.权利要求21-26任一项中的方法，其中所述功率晶体管芯片(109、629、729)选择为包括LDMOS(横向双扩散金属氧化物)晶体管芯片。
28.权利要求21-27任一项中的方法，其中每段备有一个栅极连接衬垫(19)和一个漏极连接衬垫(21)，所有漏极连接衬垫(21)都连接到所述第一导体图案(128、228、628、728)。
29.权利要求28中的方法，其中所有栅极连接衬垫(19)都连接到第二导体图案(130、230)，所述第二导体图案安排在所述柔性薄片(120、520)上。
30.权利要求29中的方法，其中每段包括多个栅极连接衬垫(619、719)和多个漏极连接衬垫(621、721)，其中，每段中的多个漏极连接衬垫连接到所述第一导体图案(128、228、628、728)，而每段中的多个栅极连接衬垫连接到所述第二导体图案(130、230)。
31.权利要求21-30任一项中的方法，其中在支撑板(307)上形成一个校正结构，特别是一个凹口(340)，用于校正所述功率晶体管芯片。
32.权利要求21-31任一项中的方法，其中支撑板(107、115、307、407)与电路板(105)的厚度做成基本相同。
33.权利要求21-32任一项中的方法，其中柔性薄片(120、520)用弹性聚合体制成，如聚酰亚胺，每个导体图案(128、130、228、230、628、728)在所述薄片的至少一个表面上形成，最好是通过印刷或蚀刻。
34.权利要求21-33任一项中的方法，其中所述外部电气连接做成安排在柔性薄片(120、520)上的第三导体图案。
35.权利要求34中的方法，其中带第三导体图案的柔性薄片(520)上包括通过孔(536)。
36.权利要求34或35中的方法，其中带第三导体图案的柔性薄片(120、520)机械连接到支撑板(107、115、307、407)，特别是通过粘结。
37.权利要求34-36任一项中的方法，其中安排在柔性薄片(120)上的第三导体图案用宽导体做成，以实现低电感低电阻连接。
38.一种方法，用于制造一种功率放大器，该功率放大器用于射频应用，特别用于无线电基站或电视、无线电地面发射器中，其特征在于以下步骤提供功率晶体管面孔(101、301、401、501)，包括支撑板(107、115、307、407)；安装在所述支撑板上的功率晶体管芯片(109、609、709)，该晶体管芯片包括一列并联的段，每段包括多个并联的晶体管和用于晶体管的至少栅极或漏极的多个连接衬垫(619、621、719、721)；从支撑板凸出的外部电气连接(131、133)；以及连接在所述晶体管芯片和一个外部连接之间的内部电气连接，一个所述内部电气连接连接在所述多个连接衬垫与一个外部连接之间，所述一个内部电气连接和一个外部电气连接包括安装在柔性薄片上的导体图案；和将所述导体图案电气连接到固定在散热器(103)上的电路板(105)，以及然后将所述功率晶体管模块安装到散热器(103)上。
39.权利要求38中的方法，其中所述导体图案具有一个阻抗匹配网络(228)，特别是靠近所述功率晶体管芯片(109)。
40.权利要求38或39中的方法，其中具有导体图案的柔性薄片(120、520)用机器焊接到电路板(105)。
41.权利要求40中的方法，其中在具有导体图案的柔性薄片(520)上形成通过孔(536)，该孔在机器焊接期间作为焊药产生的焊接气体的通风口，从而使得薄片与电路板之间的焊缝(537)没有气泡。
42.权利要求40或41中的方法，其中功率晶体管模块(101、301、401、501)用螺钉或螺母连接到散热器(103)，且具有导体图案的柔性薄片(120、520)被做成具有足够的弹性，从而基本消除薄片与电路板之间的焊缝(135、137、537)的内部应力和变形。
43.一种功率放大器，特别用于无线电基站中或电视或无线电地面发射器中，其特征在于散热器(103)；电路板(105)，固定在所述散热器上；和具有支撑板(107、115、307、407)的功率晶体管模块(101、301、401、501)；安排在所述支撑板上的功率晶体管芯片(109、609、709)，该晶体管芯片包括一列并联的段，每段包括多个并联的晶体管和用于晶体管的至少栅极或漏极的多个连接衬垫(619、621、719、721)；从所述支撑板凸出的外部电气连接(131、133)；以及连接在所述晶体管芯片与所述外部连接之间的内部电气连接，一个所述内部电气连接连接在所述多个连接衬垫与一个外部连接之间，所述一个内部电气连接和外部电气连接包括安装在柔性薄片上的导体图案，其中所述功率晶体管模块安装在所述散热器上；且所述安排在柔性薄片上的导体图案电气连接到所述电路板(105)。
44.如权利要求43的功率放大器，其中每个所述外部电气连接包括安排在所述柔性薄片上的相应的导体图案；且每个安排在所述柔性薄片上的所述导体图案和外部电气连接用电气连接到所述电路板(105)。
45.如权利要求43或44的功率放大器，其中每个所述内部电气连接包括一个相应的阻抗匹配网络(228、230)。
46.一种功率晶体管模块(101、301、401、501)，用于射频应用，特别是用于无线电基站中或用于电视或无线电地面发射器中的放大器级，其中所述功率晶体管模块包括一个支撑板(107、115、307、407)；安装在所述支撑板上的功率晶体管芯片(109、609、709)；外部电气连接(131、133、533)，从所述模块凸出，用于外部连接；以及内部电气连接，连接在所述晶体管芯片与外部连接之间，其特征在于至少一个所述内部电气连接包括安装在柔性薄片(120、520)上的第一导体图案(128、228、628、728)。
47.权利要求46中的功率晶体管模块，其中第一导体图案包括一个阻抗匹配网络(228)，特别是靠近所述功率晶体管芯片(109)。
48.权利要求47中的功率晶体管模块，其中阻抗匹配网络包括电容(254)和/或电感(256)。
49.权利要求48中的功率晶体管模块，其中至少一些电容和/或电感包括可调整的，特别是激光可调整的支路(260)，用于调整阻抗匹配网络，以达到减少参数变化的目的。
50.权利要求46-49任一项中的功率晶体管模块，其中第一导体图案(128、228、628、728)通过焊接，特别是金-锡焊接，或热压缩接合，特别是利用金凸起(124、624、724)，连接到所述多个连接衬垫。
51.一种方法，用于制造功率晶体管模块(101、301、401、501)，该晶体管模块用于射频应用，特别是用于无线电基站中或用于电视或无线电地面发射器中的放大器级，其中所述功率晶体管模块包括一个支撑板(107、115、307、407)；安装在所述支撑板上的功率晶体管芯片(109、609、709)；外部电气连接(131、133、533)，从所述模块凸出，用于外部连接；以及内部电气连接，连接在所述晶体管芯片与外部连接之间，其特征在于在柔性薄片(120、520)上形成至少一个所述内部电气连接作为第一导体图案(128、228、628、728)。
52.权利要求51中的方法，其中第一导体图案包括一个阻抗匹配网络(228)，特别是靠近所述功率晶体管芯片(109)。
53.权利要求52中的方法，其中阻抗匹配网络用电容(254)和/或电感(256)设计。
54.权利要求53中的方法，其中至少一些电容和/或电感包括可调整的，特别是激光可调整的支路(260)，用于调整阻抗匹配网络，以达到减少参数变化的目的。
55.权利要求51-54任一项中的功率晶体管模块，其中第一导体图案(128、228、628、728)通过焊接，特别是金-锡焊接，或热压缩接合，特别是利用金凸起(124、624、724)，连接到所述多个连接衬垫。
全文摘要
本发明涉及一种功率晶体管模块(101、301、401、501)，用于射频应用，特别是用于无线电基站中或用于电视或无线电地面发射器中的放大器级，其中所述功率晶体管模块包括支撑装置(107、115、307、407)、安排在其上的功率晶体管芯片(109、609、709)、从所述模块凸出用于外部连接的外部电气连接(131、133、533)、以及连接在所述晶体管芯片与所述外部连接之间的内部电气连接，至少一个所述内部电气连接包括安排在柔性薄片(120、520)上的一个导体图案(128、228、628、728)。本发明还包括一种包含所述模块的功率放大器、一种制造功所述模块的方法、一种制造功率放大器的方法，其中所述模块电气连接到固定在散热器(103)上的电路板(105)上，并安装在所述散热器上，最后，本发明还包括根据该方法制造的功率放大器。
文档编号H01L23/66GK1411608SQ0081723
公开日2003年4月16日 申请日期2000年12月12日 优先权日1999年12月15日
发明者L·－A·奥洛夫松, B·阿尔 申请人:艾利森电话股份有限公司