CN101496160A - 具有分级引线接合的电子组件 - Google Patents

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Abstract

根据本发明的一方面，提供了一种电子组件(10)。所述电子组件包括：基板(12)和与其连接的引线(14、16)，以及在所述基板上的第一(34)和第二微电子元件(36)。所述第一微电子元件(34)具有第一和第二部分。多个导体(44)将第一微电子元件(34)与引线和第二微电子元件(36)中选择的一个互连。第一导体与第一微电子元件的第一部分接触并具有第一感应系数，第二导体与微电子元件的第二部分接触并具有第二感应系数。第二感应系数大于第一感应系数。

Description

具有分级引线接合的电子组件
技术领域
本发明总的涉及电子组件及其形成方法，更具体地，涉及具有分级引线接合的电子组件。
背景技术
通常，将射频(RF)功率晶体管器件用作无线通信应用中(通常在计算系统中)的信号放大器是公知的。最近几年，这种器件的工作频率显著增加，并且目前已经很好地达到了千兆赫的范围。随着频率持续增加，晶体管器件的特殊设计特点逐渐变得重要。
典型的RF功率放大器包括封装或封装基板，具有设置在封装基板上的一个或多个微电子芯片，每一个微电子芯片具有在其上形成的多个晶体管，以及还具有一个或多个分流电容(shunt cap)，以改变功率放大器的整体阻抗。输入和输出引线也连接至封装基板，并且引线接合通常用于构成各个元件之间的电连接。
随着RF信号经过RF功率放大器，与该信号相关的电流的不同部分行进了不同的路径长度。例如，由于“趋肤效应”，当电流通过输出引线离开RF功率放大器时，大量的电流将位于引线的外部边缘附近。结果，电流不均匀地经过RF功率放大器。此外，增量电流趋向于流经晶体管芯片的端部。这种不均匀的流动导致某些引线接合过热，并且被损坏。
此外，流经RF功率放大器的电流的不同部分将经历不同的阻抗。这些阻抗的不匹配性阻碍了放大器的性能。
因此，期望提供一种RF功率放大器，其具有用以处理通过其不同部分的不同量电流的能力。此外，还期望提供一种RF功率放大器，其具有通过其不同部分的特定控制(例如，更加恒定)的阻抗。此外，结合附图和上述技术领域与背景技术，根据随后的具体实施方式和所附权利要求，本发明的其它期望特征和特性将变得清楚。
附图说明
在下文中，将结合附图描述本发明，其中同样的标号表示同样的单元，在附图中：
图1是根据本发明一个实施例的具有封装基板和覆盖物的RF功率放大器的透视图；
图2是去除覆盖物的图1的RF功率放大器的顶视图；
图3是封装基板的顶视图；
图4是图3中所示的封装基板的沿线4-4取的截面图；
图5是图3中所示的封装基板的沿线5-5取的截面图；
图6是在图3的封装基板上的晶体管和电容器的顶视图；和
图7是与图6中类似的晶体管和电容器的顶视图。
具体实施方式
以下的具体实施方式实质上仅是示例性的，并不限制本发明或本发明的应用和使用。此外，不存在由前述技术领域、背景技术、发明内容或以下具体实施方式中展示的任意明示的或暗示的理论所限制的意图。还应注意，图1-7仅是示例性的，并没有按比例绘制。
图1和2示出根据本发明一个实施例的电子组件(例如，射频(RF)功率放大器10)。RF功率放大器10包括：封装基板12、输入引线14、输出引线16和覆盖物18。封装基板12由导电材料(例如铝或铜)制成，并且其形状基本上是矩形。例如，封装基板12具有的长度20大约为20mm，宽度22大约为10mm，厚度24大约为1mm。封装基板12在其相对端还包括接地引线26。
输入引线14(例如，栅极引线)和输出引线16(例如，漏极引线)连接至封装基板12的相对端，并且通过绝缘材料(例如，塑料或陶瓷混合物)与封装基板12电分离，虽然没有特别示出。输入引线14和输出引线16可以由与封装基板12相同的材料制成，并且其形状基本上是矩形，例如，如图2所示，长度28大约为7mm，宽度30大约为4mm，厚度大约为0.2mm。在所示的实例中，输出引线16在与封装基板12相对侧包括斜角部分。输入引线和输出引线可具有与封装基板12邻近的内部边缘32。
覆盖物18(例如，盖子)的形状基本上是方形，其边长约等于封装基板12的宽度22，并且覆盖物18可以由与封装基板12相同的材料制成。覆盖物18连接至封装基板12，并且覆盖封装基板12的中心部分以及输入引线14和输出引线16的内部边缘32。
图2示出从封装基板12去除覆盖物18的RF功率放大器10。如图所示，RF功率放大器10在封装基板12的中心部分还包括第一微电子元件集34和第二微电子元件集36。在所示的实例中，每一微电子元件集包括：第一金属氧化物硅电容器(MOSCAP)38、第二MOSCAP 40、晶体管42和多个导体44，其中所述多个导体44用于与其它微电子元件、输入引线14和输出引线16互连。
应该理解，虽然以下的描述仅提及在多个微电子元件集的其中之一中的微电子元件，但是以下描述也可应用于第一微电子元件集34和第二微电子元件集36两者。
如图2所示，第一MOSCAP 38、第二MOSCAP 40和晶体管42的形状基本上是矩形，例如其长度在4至6mm之间，宽度在0.2至1mm之间，厚度在4至6mil(1mil＝25.4微米)之间。第一MOSCAP38、第二MOSCAP 40和晶体管42连接至封装基板12，并且在输入引线14和输出引线16之间成一排延伸排列，它们的侧边基本上平行于输入引线14和输出引线16的内部边缘32延伸。
虽然没有特别示出，但是本领域公知的是，第一MOSCAP 38和第二MOSCAP 40均包括半导体基板，其具有形成于其上的一层氧化物材料和形成于该氧化物材料上的金属层。所用的具体MOSCAP或分流电容可以根据电子组件10所期望的特定电子特性而改变。
此外，如图3所示，本领域普通技术人员可以理解，晶体管42可包括半导体基板或微电子芯片，其具有形成于其上并排列成“指针(finger)”46的多个单独的晶体管。在所示的实例中，指针46基本上垂直于晶体管42的侧边而延伸排列。参照后面的图6，晶体管42还包括：第一部分48、第二部分50和第三部分52。第二部分50可基本上位于晶体管42的中心，而第一和第三部分48和52可在晶体管42各端位于第二部分50的相对侧的位置。
如图3所示，在一个实施例中，导体44(例如，导线)包括：第一导线集54、第二导线集56、第三导线集58和第四导线集60。第一导线集54将输入引线14与第一MOSCAP 38互连。在所示的实例中，第一导线集54包括16根导线，其具有的长度大约为75mil。如图4所示，第一导线集54中的每一根导线具有大约28mil的(根据在晶体管42的上表面上方测量的)环形高度62。第一导线集54可以使用环形引线接合处理来形成。虽然没有特别示出，但是应该理解，所有微电子元件的上表面以及输入和输出引线都可包括与各导线44连接的多个触板。此外，当从垂直于封装基板12的方向观看时，例如在图3中，所有导体44在RF功率放大器10的各元件之间基本上彼此平行地延伸。
如图3和4所示，第二导线集56将第一MOSCAP 38与晶体管42互连。在所示实施例中，第二导线集56包括8根导线，其中每一根导线连接至第一MOSCAP 38位于第一导线集54的每一对导线之间，并且每一根导线的长度例如为70mil。在第二导线集56中的每一根导线具有例如大约21mil的环形高度64。第二导线集56也可以使用环形引线接合处理来形成。
现在结合图4来参照图5和6，第三导线集58将晶体管42与第二MOSCAP 40互连。如图所示，第三导线集58包括12根导线，其排列成4个3根导线组66。在示例性实施例中，在第三导线集58中的每一根导线具有大约48mil的长度，以及大约40mil的环形高度68，具体如图4所示。
第四导线集60将晶体管42与输出引线16互连。第四导线集60包括12根导线70-92，其排列成5组，包括3个2根导线组94和2个3根导线组96，如图6和7所示。第四导线集60的3根导线组96接触具有多组第三导线集58的晶体管42的相对端，第四导线集60中的剩余导线组与第三导线集58的组彼此交替。如图所示，将多组导线排列为，使得第三导线集58或第四导线集60中没有导线紧邻位于另一导线集的两个导线之间。虽然没有特别示出，但是应该理解，在第二、第三和第四导线集56、68和60中的每一根导线分别与晶体管42中的特定指针46或指针组46电连接。
仍参照图6，在第三导线集58的每一组中的导线按大约7mil的距离98分开，第四导线集60的每一个组中的导线也是如此。第三导线集58的组按大约8mil的距离100与第四导线集60的组分开。
图7示出与图6类似的晶体管42和输出引线16。然而，为了清楚，在图7中没有示出第三导线集58。如图所示，第四导线集60中的3根导线组96在第一和第三部分48和52上接触晶体管42，而2根导线组94在第二部分50上接触晶体管42。因此，由于在每一导线组中的导线之间的间隔(例如，7mil)，所以对于晶体管42的特定长度102，在晶体管42的第一和第三部分48和52上存在的第四导线集60中的导线44的导线密度比晶体管42的第二部分50更高。例如，在与晶体管42的第一部分48接触的3根导线组96中，3根导线在大约14mil的空间内接触晶体管42。因此，在第一部分48上存在的导线密度大约为每线性mil大约0.21根导线。然而，对于晶体管42的第二部分50上的晶体管42的任意14mil长度部分，在第四导线集60中的最高导线数是2。因此，在晶体管42的第二部分50上对于14mil长度部分的最高导线密度为每线性mil大约0.14根导线。
结合图4和5来参照图7，在所示的示例性实施例中，导线70和92在第四导线集60的最外部分连接至晶体管42端部的附近。导线72和90分别位于与导线70和92相邻、更接近于晶体管42的中心的位置。导线74和88分别与导线72和90相邻地紧邻晶体管42的内部，以此类推。因此，导线80和82彼此紧邻，并且位于第四导线集60的中心。如图4和5所示，导线70和92具有大约23mil的环形高度104。导线72和90具有大约26mil的环形高度106。导线74和88具有大约28mil的环形高度108，而导线76和86具有大约30mil的环形高度110。导线78和84具有大约32mil的环形高度112，导线80和82具有大约34mil的环形高度114。
因此，如图5中具体所示，随着第四导线集60的导线70-92越接近晶体管42的中心，导线的环形高度增加，因此导线的长度增加。结果，在与晶体管42的第一和第三部分48和52接触的第四导线集60的多个组中的导线具有的平均环形高度高于与第二部分50接触的第四导线集60的其它导线。图7中所示的第四导线集60的不同导线密度以及图4和5中所示的第四导线集60的导线的不同环形高度在晶体管42和输出引线16之间创建了“分级”引线接合方案。
在使用中，RF功率放大器10安装在电子系统或计算系统中，并且参照图2，RF信号通过输入引线14发送到RF功率放大器10。RF信号具有的频率大约在400兆赫至6千兆赫之间。信号经过第一导线集54进入第一MOSCAP 38，并离开第一MOSCAP 38通过第二导线集56进入晶体管42。如本领域所普遍理解的，在信号经过晶体管42时，信号的每一脉冲激励晶体管42上的各晶体管的栅极，从而使得将要发送的放大脉冲通过接地引线26进入晶体管42，并离开晶体管42通过第四导线集60进入输出引线16。
仍参照图2，如先前所述，在信号经过输入引线14、经过RF功率放大器10以及离开输出引线16时，电流均匀地分布在引线14和16以及晶体管42之间。具体地，增量电流流经引线14和16的侧边和中心部分、以及晶体管42中每一个的对应端、或第一和第三部分48和52，如图7所示。由于在晶体管42端部的第四导线集60的导线密度增加，所以由流经晶体管42的第一和第三部分48和52的电流所经历的整体阻抗降低。
此外，由于第四导线集60的各导线的不同长度和高度，如图4和5所示，每一导线的感应系数不同，结果流经RF功率放大器10的各部分的电流经历相对类似的阻抗。
上述电子组件的一个优点在于，由于导线密度的分布使得微电子元件之间的导线运行温度降低。因此，经过组件的电流的量可以增加，而不损坏导线。另一优点在于，由于在微电子元件之间的导线的不同感应系数使得在组件的各部分之间的阻抗更加恒定。因此，提高了组件性能。
电子组件的其它实施例可以采用不同数目和类型的微电子元件。所用的导线可以具有与上述示例性实施例中描述的不同环形高度，因此可以具有与其不同的长度。上述的分级导线方案可以使用在除了晶体管和输出引线之外的电子组件的其它元件之间。例如，分级导线方案还可以用于将第一MOSCAP与晶体管互连。此外，由于分级导线方案可用于在组件的不同部分之间创建特定的阻抗梯度，所以在晶体管或组件的其它元件之间的阻抗可能不恒定。
本发明提供了一种电子组件。所述电子组件可包括：基板；与所述基板连接的引线；在所述基板上的具有第一和第二部分的第一微电子元件；在所述基板上的第二微电子元件；和多个导体，用于将所述第一微电子元件与所述引线或所述第二微电子元件互连，其中第一导体与所述第一微电子元件的第一部分接触并具有第一感应系数，第二导体与所述第一微电子元件的第二部分接触并具有第二感应系数，所述第二感应系数大于所述第一感应系数。
所述第一导体可具有第一长度，所述第二导体可具有大于所述第一长度的第二长度。所述第一导体可延伸至所述基板上方的第一高度，所述第二导体可延伸至所述基板上方的大于所述第一高度的第二高度。
所述导体可以是导线。所述多个导体可包括第一组导体和第二组导体。所述第一组导体可与所述微电子元件的第一部分接触并具有第一导线密度，所述第二组导体可与所述微电子元件的第二部分接触并具有第二导线密度。所述第一导线密度可大于所述第二导线密度。
所述第一微电子元件还可包括第三部分。所述第一部分和所述第三部分可在所述第二部分的相对侧。
所述多个导体还可包括第三组导体，其与所述微电子元件的第三部分接触并具有第三导线密度。所述第三导线密度可大于所述第二导线密度。
本发明还提供一种RF功率放大器。所述RF功率放大器可包括：基板；与所述基板连接的引线；在所述基板上的具有第一、第二和第三部分的第一微电子元件，所述第一和第三部分在所述第二部分的相对侧；在所述基板上的第二微电子元件；和多个导体，用于将所述第一微电子元件与所述引线或所述第二微电子元件互连，在所述第一微电子元件的每单位长度上，与所述第一微电子元件的所述第一和第三部分接触的导线数目大于与所述微电子元件的所述第二部分接触的导线数目。
所述多个导体可将所述第一微电子元件与所述引线互连。并且所述RF功率放大器还包括第二多个导体，用于将所述第一微电子元件与所述第二微电子元件互连。至少一个导体可与所述第一微电子元件的第一和第三部分中的至少一个部分接触并具有第一感应系数，至少一个导体可与所述第一微电子元件的第二部分接触并具有第二感应系数。所述第二感应系数可大于所述第一感应系数。
与所述第一微电子元件的第一和第三部分中的至少一个部分接触的至少一个导体可具有第一长度，与所述第一微电子元件的第二部分接触的至少一个导体可具有第二长度。所述第二长度大于所述第一长度。与所述第一微电子元件的第一和第三部分中的至少一个部分接触的至少一个导体可延伸至所述基板上方的第一高度，与所述第一微电子元件的第二部分接触的至少一个导体可延伸至所述基板上方的第二高度。所述第二高度可大于所述第一高度。
所述多个导体可以是多个导线，并且当从基本上垂直于所述基板的方向观看时，所述多个导线从所述第一微电子元件基本上彼此平行地延伸。所述第一微电子元件可以是具有在其上形成的多个晶体管的微电子芯片。
本发明还提供一种RF功率放大器。所述RF功率放大器包括：封装基板；与所述封装基板连接的引线；在所述封装基板上的微电子芯片，所述微电子芯片具有分别形成在所述微电子芯片的第一、第二和第三部分上的第一、第二和第三晶体管，所述第一和第三部分在所述第二部分的相对侧；在所述封装基板上的微电子元件；和第一多个导体，用于将所述微电子芯片的第一部分与所述引线或所述微电子元件中选择的一个互连，在所述微电子芯片的每单位长度上，第一数目的所述第一多个导体与所述微电子芯片的第一部分接触，并且所述第一多个导体具有第一平均长度；第二多个导体，用于将所述微电子芯片的第二部分与所述引线或所述微电子元件中选择的一个互连，在所述微电子芯片的每单位长度上，第二数目的所述第二多个导体与所述微电子芯片的第二部分接触，并且所述第二多个导体具有第二平均长度；和第三多个导体，用于将所述微电子芯片的第三部分与所述引线或所述微电子元件中选择的一个互连，在所述微电子芯片的每单位长度上，第三数目的所述第三多个导体与所述微电子芯片的第三部分接触，并且所述第三多个导体具有第三平均长度；其中在所述微电子芯片的每单位长度上与所述微电子芯片的第一部分接触的所述第一多个导体的第一数目，以及在所述微电子芯片的每单位长度上与所述微电子芯片的第二部分接触的所述第二多个导体的第二数目大于在所述微电子芯片的每单位长度上与所述微电子芯片的第三部分接触的所述第三多个导体的第三数目，并且所述第一和第三平均长度小于所述第二平均长度。
所述第一多个导体可延伸至所述微电子芯片上方的第一平均高度，所述第二多个导体可延伸至所述微电子芯片上方的第二平均高度，以及所述第三多个导体可延伸至第三平均高度。所述第二平均高度可大于所述第一和第三平均高度。所述第一多个导体、所述第二多个导体和所述第三多个导体可以是导线。
所述RF功率放大器还可包括与所述封装基板连接的第二引线、在所述封装基板上的第二微电子元件、和第四多个导线，所述第四多个导线用于将所述微电子芯片、所述第二微电子元件和所述第二引线互连。所述微电子元件和所述第二微电子元件可以是金属-氧化物-硅电容器。
所述微电子芯片、所述微电子元件、所述第二微电子元件、所述第一多个导线、所述第二多个导线、所述第三多个导线、所述第四多个导线可共同形成第一微电子元件集。并且所述RF功率放大器还可包括与所述第一微电子元件集基本上相同的第二微电子元件集。
虽然在以上具体实施方式中已经呈现了至少一个示例性实施例，但是应该理解可存在多种改变。还应该理解，示例性实施例或多个示例性实施例仅是实例，并不以任何方式限定本发明的范围、适用性或结构。更确切地，以上具体实施方式向本领域普通技术人员提供了用于实现示例性实施例或多个示例性实施例的方便途径。应该理解，在不脱离如所附权利要求及其法定等同物所述的本发明的范围的情况下可以在功能和单元配置上进行各种改变。

Claims (20)

1.一种电子组件，包括：
基板；
与所述基板连接的引线；
在所述基板上的具有第一和第二部分的第一微电子元件；
在所述基板上的第二微电子元件；和
多个导体，用于将所述第一微电子元件与所述引线和所述第二微电子元件中选择的一个互连，其中第一导体与所述第一微电子元件的第一部分接触并具有第一感应系数，第二导体与所述第一微电子元件的第二部分接触并具有第二感应系数，所述第二感应系数大于所述第一感应系数。
2.权利要求1所述的电子组件，其中所述第一导体具有第一长度，所述第二导体具有第二长度，所述第二长度大于所述第一长度。
3.权利要求2所述的电子组件，其中所述第一导体延伸至所述基板上方的第一高度，所述第二导体延伸至所述基板上方的第二高度，所述第二高度大于所述第一高度。
4.权利要求3所述的电子组件，其中所述导体是导线。
5.权利要求4所述的电子组件，其中所述多个导体包括第一组导体和第二组导体，所述第一组导体与所述微电子元件的第一部分接触并具有第一导线密度，所述第二组导体与所述微电子元件的第二部分接触并具有第二导线密度，所述第一导线密度大于所述第二导线密度。
6.权利要求5所述的电子组件，其中所述第一微电子元件还包括第三部分，所述第一部分和所述第三部分在所述第二部分的相对侧。
7.权利要求6所述的电子组件，其中所述多个导体还包括第三组导体，其与所述微电子元件的第三部分接触并具有第三导线密度，所述第三导线密度大于所述第二导线密度。
8.一种RF功率放大器，包括：
基板；
与所述基板连接的引线；
在所述基板上的具有第一、第二和第三部分的第一微电子元件，所述第一和第三部分在所述第二部分的相对侧；
在所述基板上的第二微电子元件；和
多个导体，用于将所述第一微电子元件与所述引线或所述第二微电子元件互连，在所述第一微电子元件的每单位长度上，与所述第一微电子元件的所述第一和第三部分接触的导线数目大于与所述微电子元件的所述第二部分接触的导线数目。
9.权利要求8所述的RF功率放大器，其中所述多个导体将所述第一微电子元件与所述引线互连，并且所述RF功率放大器还包括第二多个导体，用于将所述第一微电子元件与所述第二微电子元件互连。
10.权利要求8所述的RF功率放大器，其中与所述第一微电子元件的第一和第三部分中的至少一个部分接触的至少一个导体具有第一感应系数，与所述第一微电子元件的第二部分接触的至少一个导体具有第二感应系数，所述第二感应系数大于所述第一感应系数。
11.权利要求10所述的RF功率放大器，其中与所述第一微电子元件的第一和第三部分中的至少一个部分接触的至少一个导体具有第一长度，与所述第一微电子元件的第二部分接触的至少一个导体具有第二长度，所述第二长度大于所述第一长度。
12.权利要求11所述的RF功率放大器，其中与所述第一微电子元件的第一和第三部分中的至少一个部分接触的至少一个导体延伸至所述基板上方的第一高度，与所述第一微电子元件的第二部分接触的至少一个导体延伸至所述基板上方的第二高度，所述第二高度大于所述第一高度。
13.权利要求12所述的RF功率放大器，其中所述多个导体是多个导线，并且当从基本上垂直于所述基板的方向观看时，所述多个导线从所述第一微电子元件基本上彼此平行地延伸。
14.权利要求13所述的RF功率放大器，其中所述第一微电子元件是具有在其上形成的多个晶体管的微电子芯片。
15.一种RF功率放大器，包括：
封装基板；
与所述封装基板连接的引线；
在所述封装基板上的微电子芯片，所述微电子芯片具有分别形成在所述微电子芯片的第一、第二和第三部分上的第一、第二和第三晶体管，所述第一和第三部分在所述第二部分的相对侧；
在所述封装基板上的微电子元件；和
第一多个导体，用于将所述微电子芯片的第一部分与所述引线和所述微电子元件中选择的一个互连，在所述微电子芯片的每单位长度上，第一数目的所述第一多个导体与所述微电子芯片的第一部分接触，并且所述第一多个导体具有第一平均长度；
第二多个导体，用于将所述微电子芯片的第二部分与所述引线和所述微电子元件中选择的一个互连，在所述微电子芯片的每单位长度上，第二数目的所述第二多个导体与所述微电子芯片的第二部分接触，并且所述第二多个导体具有第二平均长度；和
第三多个导体，用于将所述微电子芯片的第三部分与所述引线和所述微电子元件中选择的一个互连，在所述微电子芯片的每单位长度上，第三数目的所述第三多个导体与所述微电子芯片的第三部分接触，并且所述第三多个导体具有第三平均长度；其中在所述微电子芯片的每单位长度上与所述微电子芯片的第一部分接触的所述第一多个导体的第一数目，以及在所述微电子芯片的每单位长度上与所述微电子芯片的第二部分接触的所述第二多个导体的第二数目大于在所述微电子芯片的每单位长度上与所述微电子芯片的第三部分接触的所述第三多个导体的第三数目，并且所述第一和第三平均长度小于所述第二平均长度。
16.权利要求15所述的RF功率放大器，其中所述第一多个导体延伸至所述微电子芯片上方的第一平均高度，所述第二多个导体延伸至所述微电子芯片上方的第二平均高度，以及所述第三多个导体延伸至第三平均高度，所述第二平均高度大于所述第一和第三平均高度。
17.权利要求16所述的RF功率放大器，其中所述第一多个导体、所述第二多个导体和所述第三多个导体是导线。
18.权利要求17所述的RF功率放大器，还包括与所述封装基板连接的第二引线、在所述封装基板上的第二微电子元件、和第四多个导线，所述第四多个导线用于将所述微电子芯片、所述第二微电子元件和所述第二引线互连。
19.权利要求18所述的RF功率放大器，其中所述微电子元件和所述第二微电子元件是金属-氧化物-硅电容器。
20.权利要求19所述的RF功率放大器，其中所述微电子芯片、所述微电子元件、所述第二微电子元件、所述第一多个导线、所述第二多个导线、所述第三多个导线、所述第四多个导线共同形成第一微电子元件集，并且所述RF功率放大器还包括与所述第一微电子元件集基本上相同的第二微电子元件集。
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