[发明专利]通信用高频功放芯片的封装结构及其封装方法

说明书

本发明涉及5G通信用芯片领域，提供一种对芯片工作时由于自热现象产生较高结温进行有效散热的通信用高频功放芯片的封装结构，它包括设有用于放置芯片的铜底座，所述铜底座上设有复合凹槽，所述复合凹槽包括有第一凹槽，和从第一凹槽衍生向周侧发散延伸的多个第二凹槽，所述第二凹槽被置于第一凹槽周侧的一倾斜面上延伸；所述复合凹槽内还设有烧结胶，所述烧结胶上放置GaN芯片，所述GaN芯片通过至少一条金属焊丝电连接位于所述铜底座上的被动元件和引线脚。本发明加快了热量的传导速度，提高了高频功放芯片的使用寿命，适用于芯片封装中应用。

技术领域

本发明涉及通信基站芯片领域，具体的指一种通信用高频功放芯片的封装结构及其封装方法。

背景技术

现有技术中诸如电子设备尤其是通讯基站中的高频功放器件是用第一代半导体材料硅来制造的，但它的电子饱和迁移速度低、禁带宽度窄、热导小等原因，不能用于高频、大功率密度器件。后来在这个领域开始使用第二代半导体材料，典型的是GaAs砷化镓，但还是有不足，例如这类功放器件只能用于3G和4G的通讯基站。进入5G通讯和智能时代，开始使用第三代半导体材料，典型的如AlGaN氮化铝镓、GaN氮化镓、SiC碳化硅等。

通常第三代半导体器件的禁带宽度大，可以有较高的击穿电压；热导性能优良，可以用于大功率方面；饱和电子偏移速度大，可用于高频和高速数据下载方面。由于这些优点，第三代半导体正越来越得到重视，具有潜在的广泛应用前景，其中GaN禁带宽度大、电子饱和漂移速度大，非常适合用于高频功放器件，例如5G基站功放模块等，但热导小于SiC。因此，在较大偏压工作时，大的耗散功率会使器件温度升高，从而加强声子的散射，导致势阱中载流子迁移率下降，这种效应会对器件的静态I-V特性产生重大影响，这种现象叫做自热现象，自热现象会使结温太高，影响器件的电性能和使用寿命。尤其是芯片底部的焊接料，连接了芯片和引线框基岛，芯片产生的热先传递到引线框基岛上，再散失到空气中，是决定产品散热性能的非常关键性的材料。目前，为了满足产品的高散热要求，都选用热导率大于100W/m.K的焊接材料，既烧结银胶，但是此类材料也有一些缺点。在烘烤固化焊接后，芯片与引线框基岛之间的焊接料中会出现很多空洞，这严重的影响了产品的散热性。且长期在高温情况下，还会使构成器件的材料会出现退化和分解，以及高温引起的故障。通常封装结构是将芯片粘结在铜基岛平面上，然后通过焊接金属线，和被动元件以及内引线脚相连，最后树脂包封。在芯片封装结构中，件表面的结温是通过树脂途径、金属线途径、铜基岛途径将GaN芯片栅极-漏极的热量传导散发出去，而树脂的热导只有1W/cm.k,传导速度慢；金属线又比较细，可传导的热量少；铜的热导为397W/m.k。因此，芯片工作时其表面的栅极-漏极的热量主要是通过芯片垂直传导到芯片的背面，然后再通过热导为1-20W/m.k导电胶传导到铜基岛，最后到PCB表面，热传导的效率比较低。对芯片本体而言，热传导的面积几乎是芯片的面积，且导电胶的热导比较小，传导的效率也低。

发明内容

本发明的技术目的是克服现有技术中，高频功放芯片封装结构存在着自热现象，结温太高，影响器件的电性能和使用寿命，且长期在高温情况下，还会使构成器件的材料会出现退化和分解引起的芯片故障的技术缺陷，提供一种对高频功放芯片工作时由于自热现象产生较高的结温进行快速散热，以保证器件的电性能，提高高频功放芯片的使用寿命的通信用高频功放芯片的封装结构及其封装方法。

为实现以上技术目的，本发明的技术方案是：

包括用于放置芯片的带有铜底座的基底，其特征在于：所述铜底座上设有复合凹槽，所述复合凹槽包括有第一凹槽，和从第一凹槽衍生向周侧发散延伸的多个第二凹槽，所述第二凹槽被置于第一凹槽周侧的一倾斜面上延伸；所述复合凹槽内还设有烧结胶，所述烧结胶上放置GaN芯片，所述GaN芯片通过至少一条金属焊丝电连接位于所述铜底座上的被动元件和引线脚。

本发明高频功放芯片封装的封装方法，包括如下步骤：

a.提供一设有铜底座的基底；