一种射频封装及其制造方法与流程

本公开的实施例大体上涉及微电子，并且更具体地说，涉及包含具有热膨胀系数(cte)匹配安装垫的基板的射频(rf)封装，以及用于制造此类rf封装和基板的方法。缩写本文中出现频率相对较低的缩写在初次使用时进行限定，而本文中出现频率较高的缩写限定如下：cte—热膨胀系数；cu—铜；gan—氮化镓；ic—集成电路；mn—匹配网络；mo—钼；pa—功率放大器；pcb—印刷电路板；以及rf—射频。

背景技术：

1、微电子rf封装包含射频电路，其可利用一个或多个一个或多个rf功率管芯来实施。rf封装的例子包括包含rf功率管芯的功率放大器封装，所述rf功率管芯承载用于rf信号放大目的的含晶体管ic。当在更高功率电平或频率下操作时，以及当利用包括例如分层gan材料的功率密集型管芯技术制造时，此类rf功率管芯通常容易产生多余热量。为了耗散在rf封装操作期间产生的多余热量，可利用焊料或另一键合材料将给定的rf功率管芯安装到单片金属(例如，cu)体，例如金属基底凸缘或嵌入pcb中的金属硬币。这提供了从rf功率管芯延伸到可从封装外部访问的热界面的低热阻路径。当rf封装安装到例如主板的系统级pcb时，系统级散热器(例如，金属底盘或散热片阵列)可放置成通过直接接触或通过与导热材料键合来与rf封装的热界面进行热连通。在rf封装操作期间，从rf封装内部提取由rf功率管芯产生的多余热量，将其传导到系统级散热器，并最终以对流方式传递到周围环境以将rf功率管芯的峰值温度维持在可接受限度内。

技术实现思路

1、根据本发明的一个方面，提供一种射频(rf)封装，包括：

2、第一rf功率管芯，所述第一rf功率管芯具有管芯热膨胀系数(cte)；

3、高热性能基板，所述高热性能基板包括：

4、金属基底结构，所述金属基底结构具有基底结构cte、面向所述第一rf功率管芯的前侧和在所述金属基底结构的所述前侧上的第一管芯附接区；以及

5、第一cte匹配安装垫，所述第一cte匹配安装垫键合到所述金属基底结构并覆盖所述第一管芯附接区，所述第一cte匹配安装垫具有大于所述管芯cte并小于所述基底结构cte的安装垫cte；

6、导电键合材料，所述导电键合材料将所述第一rf功率管芯附接到所述第一cte匹配安装垫；以及

7、rf电路，所述rf电路集成到第一rf功率管芯中并通过所述第一cte匹配安装垫电耦合到所述金属基底结构。

8、根据一个或多个实施例，所述第一cte匹配安装垫从所述金属基底结构的所述前侧向上伸出以形成凸起基座特征，所述第一rf功率管芯安装到所述凸起基座特征。

9、根据一个或多个实施例，所述金属基底结构包括开放腔，所述第一cte匹配安装垫插入所述开放腔中，使得所述第一cte匹配安装垫至少部分地嵌入所述金属基底结构中。

10、根据一个或多个实施例，所述第一cte匹配安装垫具有与所述金属基底结构的所述前侧的外端表面大体上共面的管芯支撑表面。

11、根据一个或多个实施例，所述第一cte匹配安装垫包括比所述金属基底结构更大的钼重量百分比和更小的铜重量百分比。

12、根据一个或多个实施例，所述第一cte匹配安装垫包括：第一安装垫层；以及第二安装垫层，所述第二安装垫层键合到所述第一安装垫层，含有比所述第一安装垫层重量更小的铜，并且含有比所述第一安装垫层重量更大的钼。

13、根据一个或多个实施例，所述第一cte匹配安装垫另外包括第三安装垫层，含有比所述第二安装垫层重量更大的铜，并且含有比所述第二安装垫层重量更小的钼；其中所述第二安装垫层位于第一安装垫层与所述第二安装垫层之间。

14、根据一个或多个实施例，所述rf电路包括场效应晶体管(fet)，所述fet具有通过所述第一cte匹配安装垫电耦合到所述金属基底结构的源极端。

15、根据一个或多个实施例，所述高热性能基板另外包括第二cte匹配安装垫，所述第二cte匹配安装垫键合到所述金属基底结构并覆盖所述金属基底结构上的第二管芯附接区；并且其中所述rf封装另外包括：第二rf功率管芯，所述第二rf功率管芯附接到所述第二cte匹配安装垫；以及额外rf电路，所述额外rf电路在所述第二rf功率管芯上形成并通过所述第二cte匹配安装垫电耦合到所述金属基底结构。

16、根据一个或多个实施例，所述第一rf功率管芯和所述第二rf功率管芯分别包括峰值rf功率管芯和载波rf功率管芯。

17、根据一个或多个实施例，所述第一cte匹配安装垫具有第一体积；并且其中所述第二cte匹配安装垫具有大于所述第一体积的第二体积。

18、根据一个或多个实施例，rf封装另外包括在所述第一cte匹配安装垫与所述金属基底结构之间形成的扩散键合。

19、根据一个或多个实施例，所述高热性能基板另外包括介电体，所述金属基底结构和所述第一cte匹配安装垫嵌入所述介电体中；其中所述金属基底结构和所述第一cte匹配安装垫组合以形成倒t形结构，随着远离所述第一rf功率管芯，所述倒t形结构的体积增大。

20、根据一个或多个实施例，rf封装另外包括包封所述第一rf功率管芯并至少部分地包围所述高热性能基板的模制封装体；其中所述金属基底结构具有与所述前侧相对并与所述模制封装体的背侧大体上共面的背侧。

21、根据一个或多个实施例，所述高热性能基板另外包括从所述第一cte匹配安装垫延伸到所述高热性能基板的外围侧壁的外围系杆。

22、根据一个或多个实施例，rf封装另外包括：第二cte匹配安装垫；以及中间系杆，所述中间系杆从所述第一cte匹配安装垫延伸到所述第二cte匹配安装垫，所述中间系杆与所述第一cte匹配安装垫和所述第二cte匹配安装垫一体地形成。

23、根据本发明的第二方面，提供一种用于制造射频(rf)封装的方法，所述方法包括：获得第一rf功率管芯，所述第一rf功率管芯具有管芯热膨胀系数(cte)；将所述第一rf功率管芯附接到包括在高热性能基板中的第一cte匹配安装垫，所述第一cte匹配安装垫键合到具有基底结构cte的金属基底结构并具有大于所述管芯cte并小于所述基底结构cte的安装垫cte；以及结合将所述第一rf功率管芯附接到所述第一cte匹配安装垫，通过所述第一cte匹配安装垫将形成在第一rf功率管芯上的功率放大器(pa)电路电耦合到所述金属基底结构。

24、根据一个或多个实施例，所述pa电路包括具有源极端的场效应晶体管(fet)；并且其中电耦合包括通过所述第一cte匹配安装垫将所述fet的所述源极端电耦合到所述金属基底结构。

25、根据一个或多个实施例，所述第一rf功率管芯包括峰值rf功率管芯；并且其中所述方法另外包括：将载波rf功率管芯附接到包括在所述高热性能基板中的第二cte匹配安装垫；以及结合将所述载波rf功率管芯附接到所述第二cte匹配安装垫，通过所述第二cte匹配安装垫将形成在载波rf功率管芯上的rf电路电耦合到所述金属基底结构。

26、根据一个或多个实施例，方法另外包括将所述第一cte匹配安装垫选择为具有分层构造，所述分层构造包括：第一安装垫层；以及第二安装垫层，所述第二安装垫层键合到所述第一安装垫层，含有比所述第一安装垫层重量更小的铜，并且含有比所述第一安装垫层重量更大的钼。