封裝rf功率晶體管器件和rf功率放大器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及在功率放大器中使用的半導(dǎo)體器件的技術(shù)領(lǐng)域。具體地，本發(fā)明涉及具有特定引線配置的封裝射頻功率晶體管器件以及包括這種封裝射頻功率晶體管器件的射頻功率放大器。
【背景技術(shù)】
[0002]射頻(RF)功率放大器(PA)尤其廣泛地用于無線通信應(yīng)用中，例如，蜂窩網(wǎng)絡(luò)無線基站放大器。隨著近來對(duì)無線服務(wù)的需求的增長(zhǎng)，無線網(wǎng)絡(luò)因而RF PA的工作頻率顯著增加，現(xiàn)在超過了 2GHz。
[0003]在例如RF PA必須操作的高頻率處，有源元件的阻抗匹配和偏置是RF PA有效操作的重要因素。通常使用鍵合線電感、封裝內(nèi)電容器、印刷電路板上帶狀線或微帶線結(jié)構(gòu)以及分立電容器的組合來實(shí)現(xiàn)用于將功率晶體管匹配到外部器件的輸入電路和輸出電路。
[0004]現(xiàn)代的RF功率放大器通常使用RF功率晶體管器件。這種器件包括封裝在包括數(shù)個(gè)端子引線的封裝內(nèi)的半導(dǎo)體管芯(die)。這種端子引線包括RF輸出端引線，產(chǎn)生的RF功率通過該RF輸出端引線輸出。此外，所謂的視頻引線可以用于將嵌入在RF功率晶體管器件的封裝中的諧振電路與外部解耦電容器連接在一起。這種外部解耦電容器用于調(diào)整諧振電路的視頻頻帶諧振頻率。諧振電路可以用于至少部分地補(bǔ)償與半導(dǎo)體管芯和周圍的封裝有關(guān)的寄生電感和電容。
[0005]為了將該諧振電路與外部解耦電容器相連，一個(gè)或多個(gè)鍵合線可以用于承載從諧振電路去往視頻引線的所謂的正向電流。此外，提供了以下電路路徑:(a)穿過接地通孔去往印刷電路板(PCB)的背面、(b)在PCB的背面上、以及(c)通過接地金屬塊和/或經(jīng)由RF功率晶體管器件的接地凸緣。所提供的電流路徑承載所謂的地面返回電流。
[0006]在RF功率晶體管器件的已知封裝中，(a)針對(duì)地面返回電流的電流路徑非常長(zhǎng)以及(b)流過至少一個(gè)鍵合線的正向電流與地面返回電流之間的空間間隔非常大。給出的事實(shí)(a)和(b)均導(dǎo)致封裝RF功率晶體管器件的寄生電感增加。因此，封裝RF電源晶體管器件的性能變差。
[0007]US 6，734，728 BI公開了一種使用RF功率晶體管器件的寬帶RF PA，該RF功率晶體管器件具有用于注入柵極偏置和漏極偏置直流DC源的單獨(dú)端子。由此，消除了對(duì)1/4波長(zhǎng)傳輸線的需要，并且可以針對(duì)更高密度封裝使用騰出的空間?？梢允褂脝蝹€(gè)管芯電路或并行操作的多個(gè)管芯電路來實(shí)現(xiàn)所公開的RF功率晶體管器件。
[0008]US 2012/0146723 Al公開了一種具有輸出阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)的高功率RF放大器。這種高功率RF放大器包括安裝在器件封裝內(nèi)基板上的有源半導(dǎo)體器件。所公開的RF放大器具有輸出阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)，輸出阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)包括至少部分地設(shè)置在有源半導(dǎo)體器件上的高通網(wǎng)絡(luò)和在有源半導(dǎo)體器件的輸出端與第一輸出端引線之間具有第一感應(yīng)分流連接并且在有源半導(dǎo)體器件的輸出端與第二輸出端引線之間具有第二感應(yīng)分流連接的低通網(wǎng)絡(luò)。第二輸出端引線的一部分形成了貢獻(xiàn)低通網(wǎng)絡(luò)的電感的電感。
[0009]可能需要提供一種針對(duì)RF功率晶體管器件的封裝，以在寬頻率范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)RF功率晶體管器件的高性能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]可以通過根據(jù)獨(dú)立權(quán)利要求的主題來滿足該需要。通過從屬權(quán)利要求描述了本發(fā)明的有利實(shí)施例。
[0011]根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一種封裝射頻(RF)功率晶體管器件，可以具體在從DC到3GHz的頻率范圍內(nèi)操作的功率放大器(PA)中使用。所述封裝RF功率晶體管器件包括:(a)組件載體，(b)管芯，所述管芯包括具有源極、柵極和漏極的半導(dǎo)體晶體管，其中所述管芯安裝在所述組件載體處，(C)接地連接，所述接地連接電連接到所述源極，(d)輸出端引線，所述輸出端引線電連接到所述漏極，(e)諧振電路，所述諧振電路電插入到所述漏極與所述接地連接之間，以及(f)視頻引線，所述視頻引線電連接到所述諧振電路。所述視頻引線被配置為連接到解耦電容器的第一接觸點(diǎn)，以及所述接地連接被配置為連接到所述解耦電容器的第二接觸點(diǎn)。根據(jù)所述RF功率晶體管器件，關(guān)于由所述組件載體的底面橫跨的基準(zhǔn)平面，所述輸出端引線和所述視頻引線可以被至少近似地布置在相同的高度水平。
[0012]所述封裝RF功率晶體管器件基于以下思想:與針對(duì)RF功率晶體管器件的已知封裝設(shè)計(jì)相比，(a)從解耦電容器的第一接觸點(diǎn)流向管芯的所謂地面返回電流的路徑與(b)從管芯流向解耦電容器的第二接觸點(diǎn)的所謂正向電流的路徑之間的空間間隔可以保持較小。因此，所述封裝RF功率晶體管器件的寄生電感也將很小，并且所述封裝RF功率晶體管器件的特征將在于寬頻率范圍內(nèi)的高性能。
[0013]此外，由于所述封裝RF功率晶體管器件內(nèi)的視頻引線與接地連接之間鄰近，因此可以實(shí)現(xiàn)管芯的漏極處的低阻抗。這導(dǎo)致以下事實(shí):管芯的漏極處提供的調(diào)制高功率輸出信號(hào)的電壓波紋在視頻頻帶中將很小。這可以提供以下優(yōu)點(diǎn):所述封裝RF功率晶體管器件將呈現(xiàn)非常好的信號(hào)調(diào)制帶寬。在這一方面，注意，因?yàn)樯鲜龉苄景娪性唇M件(即，半導(dǎo)體晶體管)，因此該管芯也將被稱作有源管芯。
[0014]可以通過一個(gè)或多個(gè)鍵合線來實(shí)現(xiàn)管芯與視頻引線之間的電連接。
[0015]諧振電路可以是所述封裝RF功率晶體管器件的封裝中的任意電配件(assembly)，包括電感和電容。由此，(a)可以使用物理存在的電感和/或電容組件來實(shí)現(xiàn)和/或(b)可以通過寄生電感和/或寄生電容來提供電感和/或電容。在該上下文中，寄生電感可能特別是由至少一個(gè)細(xì)鍵合線引起的。此外，寄生電容可能特別是由具有半導(dǎo)體晶體管的管芯中提供的寄生漏極-源極電容引起的。具體地，可以通過物理存在的(調(diào)諧)電感和物理存在的隔直流電容器之間的串聯(lián)連接來實(shí)現(xiàn)諧振電路，其中隔直流電容器僅針對(duì)高頻(HF)信號(hào)導(dǎo)通。由此，物理存在的電容的影響特別是物理存在的電感的影響可以與所述封裝RF功率晶體管器件的封裝中提供的寄生電容和/或寄生電感的影響相結(jié)合。
[0016]解耦電容器可以用于改變(特別是降低)諧振電路的視頻諧振頻率。
[0017]描述性地，提供封裝RF功率晶體管器件的思想在于:創(chuàng)建在空間上靠近正向電流路徑的地面返回電流路徑。
[0018]注意，視頻引線可以被配置為連接到另一解耦電容器的第一接觸點(diǎn)，并且接地連接可以被配置為連接到另一解耦電容器的第二接觸點(diǎn)。這可以提供以下優(yōu)點(diǎn)；多于一個(gè)解耦電容器可以被安裝為使得可以容易地增加解耦電容的整體電容。
[0019]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，組件載體包括:(a)提供對(duì)管芯的支撐的凸緣、以及(b)提供對(duì)凸緣的支撐的金屬塊。利用組件載體的這種特殊配置，可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)離半導(dǎo)體管芯的良好熱傳輸。這在不僅金屬塊而且凸緣是由呈現(xiàn)良好熱導(dǎo)率的材料制成時(shí)尤其如此。
[0020]根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，包含在管芯中的半導(dǎo)體晶體管是金屬氧化物半導(dǎo)體器件。優(yōu)選地，金屬氧化物半導(dǎo)體(MOS)器件是所謂的側(cè)向擴(kuò)散金屬氧化物半導(dǎo)體(LDMOS)器件。這可以提供以下優(yōu)點(diǎn):可以使用在高功率RF PA應(yīng)用中使用的當(dāng)前主導(dǎo)性電子設(shè)備技術(shù)來實(shí)現(xiàn)所述封裝RF功率晶體管器件。
[0021]根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，(a)接地連接是接地引線，以及(b)接地引線和視頻引線在空間上彼此相鄰地布置。具體地，接地引線、視頻引線和輸出端引線至少近似布置在由組件載體的底面橫跨的基準(zhǔn)平面上的相同高度水平。這可以提供以下優(yōu)點(diǎn):上面提到的所有引線被布置在相同的高度水平。因此，可以以容易且可靠的方式實(shí)現(xiàn)例如在接收端子被設(shè)置在RF PA的支架中的情況下接觸到所述封裝RF功率晶體管器件。
[0022]因?yàn)樗龇庋b尤其用在RF頻率范圍內(nèi)，因此還可以用RF引線來命名輸出端引線。
[0023]與半導(dǎo)體晶體管的接地是通過在管芯的背面與組件載體之間延伸的導(dǎo)體路徑實(shí)現(xiàn)的設(shè)計(jì)相比，根據(jù)本實(shí)施例，至少與封裝RF功率晶體管器件的封裝的上面或頂面鄰近地設(shè)置附加接地引線。利用該配置，視頻引線和接地引線可以在空間上彼此相鄰布置。此外，可以有效地縮短地面返回電流的電流路徑的長(zhǎng)度。具體地，從解耦電容器的第一接觸點(diǎn)流向管芯的地面返回電流的電流路徑的長(zhǎng)度可以至少近似與從管芯流向解耦電容器的第二接觸點(diǎn)的正向電流的電流路徑的長(zhǎng)度相同。
[0024]換言之，利用所述RF功率晶體管器件封裝的設(shè)計(jì)，(a)地面返回電流的電流路徑的長(zhǎng)度可以保持特別短，和/或(b)正向電流的路徑與地面返回電流的路徑之間的空間間隔可以保持特別小。因此，所述封裝RF功率晶體管器件的寄生電感還可以進(jìn)一步減小，并且所述封裝RF功率晶體管器件的特征將在于寬頻率范圍內(nèi)特別高的性能。
[0025]還可以通過一個(gè)或多個(gè)鍵合線來實(shí)現(xiàn)接地引線與管芯之間的電連接。
[0026]除了或替代分別在封裝RF功率晶體管器件的封裝的背面和封裝RF功率晶體管器件安裝到的PCB的背面，關(guān)于視頻引線的接地參考也可以定義在附近的接地連接上。利用相同的構(gòu)思，接地鍵合線也可以提供關(guān)于視頻引線鍵合線的接地參考。由正向電流和地面返回電流包圍的回路區(qū)域可以顯著減小。此外，與已知設(shè)計(jì)相比，地面返回電流的路徑被明確定義并且被縮短。
[0027]根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，封裝RF功率晶體管器件還包括另一接地引線，其中視頻引線被布置在接地引線與另一接地引線之間。具體地，視頻引線可以至少近似布置在接地引線與另一接地引線中間。由此，可以實(shí)現(xiàn)所述封裝RF功率晶體管器件的引線的對(duì)稱空間配置。
[0028]描述性的說，通過使用在其中夾入視頻引線的兩個(gè)接地引線，將實(shí)現(xiàn)所謂的“接地-信號(hào)-接地(G-S-G)”配置，并且可以進(jìn)一步減小引線配置的整體寄生電感。如上文已經(jīng)提到的，在該情況下，在(有源)管芯的漏極處提供的調(diào)制高功率輸出信號(hào)的電壓波紋將很小。這具有以下有益效果:所述封裝RF功率晶體管器件將呈現(xiàn)非常好的信號(hào)調(diào)制帶寬。
[0029]在這一方面，注意，如果視頻引線被布置在接地引線與另一接地引線之間，則應(yīng)當(dāng)清楚的是，另一接地引線也被布置在組件載體的背面上與接地引線、視頻引線和輸出端引線(如果適用的話)相同的高度水平。
[0030]根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，RF功率晶體管器件還包括另一視頻引線，其中接地引線被布置在視頻引線與另一視頻引線之間。
[0031]具體地，接地引線可以被至少近似布置在視頻引線與另一視頻引線中間。此外，根據(jù)本實(shí)施例，可以實(shí)現(xiàn)所述封裝RF功率晶體管器件的引線的對(duì)稱空間配置。<