CN108352364B - 空气腔封装 - Google Patents

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Abstract

描述了一种引脚框架和使用引脚框架形成的空气腔封装。使用引脚框架，若干空气腔封装可快速地一次形成。此外，电气构件可通过使用引脚框架一次再定位若干装置来容易地置于空气腔封装内且与空气腔封装互连。在组装之后，空气腔封装可与引脚框架分离。空气腔封装可包括基座、包绕基座且形成空气腔的塑料框架，以及封闭空气腔的盖。空气腔封装还包括引脚框架的一个或多个传导引脚，其延伸穿过塑料框架且在空气腔内暴露。可依靠传导引脚来使装固在空气腔内的构件向外结合。最终，盖可装固来封闭空气腔。

Description

空气腔封装
相关申请的交叉引用
本专利合作条约申请请求享有2015年9月1日提交的共同未决美国临时专利申请第62/212,739号的优先权和权益，该申请的全部内容通过引用并入本文中。
背景技术
各种类型的封装都可用于电气构件，如，有源和无源半导体装置、电阻器、电容器和电感器，以及其它构件。封装可既保护和装固构件，且又提供电传导引脚来使一个或多个电触头与构件接触。例如，此类封装可为表面安装的、通孔安装的，或插入印刷电路板中。任何给定的封装的类型、尺寸、引脚样式和材料可基于收纳在它们内的电气和/或电子构件的类型，以及构件的应用来选择。例如，某些封装可或多或少适用于高功率和/或高频的构件。
附图说明
可参照以下附图来更好理解本公开案的方面。注意，附图中的元件不必按比例，其中重点改为放在清楚地示出实施例的原理。在附图中，相似的参考标号表示若干视图各处相似或对应但不必是相同的元件。
图1示出了根据本文所述的各种实施例的示例性空气腔封装的透视图。
图2示出了根据本文所述的各种实施例的图1中所示的示例性空气腔封装的顶视图。
图3示出了根据本文所述的各种实施例的图1中所示的示例性空气腔封装的后视图。
图4示出了根据本文所述的各种实施例的图1中所示的示例性空气腔封装的端视图。
图5示出了根据本文所述的各种实施例的图1中所示的示例性空气腔封装的侧视图。
图6示出了根据本文所述的各种实施例的包括封闭空气腔的盖的图1中所示的示例性空气腔封装的透视图。
图7示出了根据本文所述的各种实施例的图2中指出的示例性空气腔封装的截面视图A-A。
图8示出了根据本文所述的各种实施例的图2中指出的示例性空气腔封装的截面视图B-B。
图9示出了根据本文所述的各种实施例的图1中所示的示例性空气腔封装中的引脚的示例性轮廓。
图10示出了根据本文所述的各种实施例的可用于空气腔封装中的其它代表性引脚的示例性轮廓。
图11示出了根据本文所述的各种实施例的包括空气腔内的构件的示例性空气腔封装的顶视图。
图12示出了根据本文所述的各种实施例的示例性引脚框架和空气腔封装。
图13示出了根据本文所述的各种实施例的布置成具有用于构造空气腔封装的基座的示例性引脚框架的一部分。
图14示出了根据本文所述的各种实施例的图13中指出的布置成具有基座的引脚框架的截面视图C-C。
图15示出了根据本文所述的示例性实施例的引脚框架空气腔封装装置的制造和组装的过程。
具体实施方式
如上文所述，各种类型的封装可用于电气构件，如，半导体装置、电阻器、电容器和电感器，以及其它。任何给定的封装的类型、尺寸、引脚样式和材料可基于收纳在它们内的电气和/或电子构件的类型，以及构件的应用来选择。
某些封装可或多或少适用于高功率和/或高频的构件。例如，扁平无引脚封装如方形扁平无引脚(QFN)封装可用于将集成电路物理地装固和电气地连接到印刷电路板(PCB)上。扁平无引脚封装是若干类型的封装中的一者，其可用于将集成电路和其它电气构件连接到没有通孔的PCB上。在封装中，具有设计在封装中的空气腔的空气腔封装以及其中封装中的空气最小化的塑料模制封装是常见的。对于某些构件，如，用于高频应用的那些，空气腔封装是优选的，因为除其它优点外，尤其可最小化介电电容。然而，由于它们结合了昂贵的材料，且依靠复杂或耗时的制造和组装过程，故一些空气腔封装具有缺点。
在上文指出的背景中，本文所述的实施例针对一种空气腔封装，其包括具有第一主表面和第二主表面以及联锁边缘表面或侧部的散热基座、包绕联锁边缘表面且形成空气腔的塑料框架或本体，以及封闭空气腔的盖。空气腔由散热基座的第一主表面部分地界定，且包括空气腔内的第一平台水平和第二平台水平。空气腔封装还包括一个或多个传导引脚，其从塑料框架外侧延伸，穿过塑料框架或本体的至少一部分，且沿第一平台水平在空气腔内暴露。沿第一平台水平暴露，可依靠传导引脚来使空气腔内装固的构件的至少一个电触头向外结合。在一个或多个构件(例如，如，基于III氮化物的晶体管)装固到空气腔内，且向外结合或电连接到第一平台水平处的一个或多个传导引脚上之后，盖安置和装固到第二平台水平上，其高于空气腔内的第一平台水平。
转到附图，图1示出了根据本文所述的各种实施例的示例性空气腔封装100的透视图。此外，图2示出了顶视图，图3示出了后视图，图4示出了端视图，且图5示出了根据本文所述的各种实施例的图1中所示的示例性空气腔封装100的侧视图。
如视图中所示，空气腔封装100包括基座110和塑料框架120，框架120大致包绕基座110的边缘来形成由基座110的第一主表面(例如，顶部或底部)部分地界定的空气腔122。塑料框架120包括孔口130A和130B(共同为孔口130)、包括左侧平台124A和右侧平台124B(共同为第一平台水平124)的第一平台水平，以及第二平台水平126。空气腔封装100还包括第一传导引脚160A和第二传导引脚160B(共同为传导引脚160)。传导引脚160从塑料框架120的外侧延伸穿过塑料框架120的至少一部分。在空气腔122内，传导引脚160的表面的一部分在第一平台水平124处暴露。如下文进一步详细所述，电气构件可安装和装固在空气腔122内，且向外线结合到在第一平台水平124处暴露的传导引脚160的表面上。空气腔封装100还包括盖170。
在转到空气腔封装100的特定方面之前，注意图1-5中所示的实施例仅通过举例提供。实施例不必按比例，且符合本文所述的构想的其它实施例相比于所示的实施例可在形状和/或尺寸上变化。例如，塑料框架120的长度"L"、宽度"W"和高度"H"例如在实施例间变化，以实现空气腔122的适合尺寸。类似地，如下文参照图10所述，传导引脚160的尺寸、数目和位置可在实施例间变化。此外，在其它实施例中，孔口130可从所示的实施例在数目、尺寸、形状和位置上变化，或完全省略。
在构造空气腔封装100之后，任何数目的主动和/或被动电子构件可安装和装固在空气腔122内。构件可机械地和/或电气地独立联接到基座110上。构件可使用粘合剂、机械紧固件等机械地结合或联接，和/或使用传导性环氧树脂、烧结模具附接材料、适合类型的钎焊等来电结合或联接。在各种实施例中，基座110可由铜、铝、锡、银、金、锌、其它金属、金刚石、石墨或它们的任何组合形成。基座110还可涂布或镀有诸如金、银、铜、镍、钯等的材料，其可改善空气腔封装100的机械和/或电气性能，或有助于将其它构件附连到基座110上。在由电传导材料和/或涂层如铜形成时，基座110可作用为电触头和热沉两者。
如图所示，基座110包括图1中所示的第一主(例如，顶部)表面、图3中所示的第二主(例如，底部)表面，以及下文参照图7和8进一步详细描述的联锁边缘表面。下文参照图7和8进一步详细描述了联锁边缘表面。从空气腔封装100(图3)的底部，热可传导离基座110。因此，来自空气腔122内的任何电气构件的热可吸离空气腔封装100。
在其它情况下，如果空气腔122内的构件安装和/或装固但未电联接到基座110上，则基座110可用作热沉，而不是电触头。在其它实施例中，基座110可由半导体、陶瓷或塑料材料形成。在还有其它情况下，可省略基座110，其中图1中所示的其区域由塑料框架120填充。
空气腔122内的任何构件可沿第一平台水平124，使用任何适合的线结合技术来线结合到传导引脚160的暴露部分上。具体而言，如图1中所示，传导引脚160A从塑料框架120外侧延伸穿过塑料框架120的至少一部分，且沿左侧平台124A在空气腔122内暴露。类似地，传导引脚160B从塑料框架120外侧延伸穿过塑料框架120的至少一部分，且沿右侧平台124B在空气腔122内暴露。因此，空气腔122内的任何半导体或其它电气装置上的电触头都可向外线结合到沿第一平台水平124的传导引脚160A和/或160B的暴露部分上。如上文所述，从空气腔封装100外侧，电连接可对传导引脚160A和/或160B以及基座110直接产生。下文参照图11描述了装固在空气腔122内且向外线结合到传导引脚160的构件的更具体的实例。
在线接合之后，盖170可使用任何适合的粘合剂或塑料焊接、加热或熔化过程来安置和装固在第二平台水平126上。如图1中所示，第二平台水平126高于空气腔122内的第一平台水平124。因此，一旦盖170装固到第二平台水平126上，则空气腔122封闭在空气腔封装100内。图6中示出了空气腔封装100的实例，其中盖170装固到第二平台水平126上。
再次，由于空气腔122内的任何构件未由塑料框架120包绕(即，接触)，则它们未经历由于塑料框架120的材料引起的相同电学效果(例如，寄生电容等)。因此，空气腔封装100可特别用于某些领域或应用中的构件，如，大功率和/或高频应用。
塑料框架120可由任何适合的塑料(或类似)材料模制，如，具有或没有玻璃、碳或其它增强物的环氧树脂、液晶聚合物(LCP)、硅树脂或聚酰胺树脂或混合物，及其它材料。塑料框架120的材料可选择成提供或实现对空气腔122内的构件的足够保护(例如，足够水平的温度敏感性、振动敏感性、湿度敏感性，或其它敏感性水平等)、机械强度来装固传导引脚160、封装中的其它材料的热膨胀的足够匹配，或其它相关因素。
在一些实施例中，如，对于航空或辐射环境，类似于空气腔封装100的空气腔封装可形成为具有空气腔的陶瓷封装。在此情况下，类似于塑料框架120的封装壳可由陶瓷材料形成，且盖170可使用任何适合的方法形成为金属或玻璃罩来产生气密性(或接近气密性)密封。
类似于空气腔封装，传导引脚160A和160B可在构成空气腔封装100之后与彼此一起从较大的引脚框架组件切下。下文参照图12更详细描述了使用引脚框架组件的空气腔封装100的构造。传导引脚160A和160B可由铜、铝、锡、银、金、锌、其它材料或它们的任何复合物形成，且例如可使用点镀或其它方法而镀银或金。
图7示出了根据本文所述的各种实施例的图2中指出的示例性空气腔封装100的截面视图A-A。如图7中所示，塑料框架120包绕基座110的联锁边缘表面112，且形成由基座110的顶部表面部分地界定的空气腔122。相比于其底部周缘，联锁边缘表面112包括围绕基座110的外周顶缘延伸的唇部或齿部。由于塑料框架120包绕联锁边缘表面112的唇部或齿部，故基座110不可从塑料框架120或空气腔封装100的底部容易地拉出。
在图7中，还清楚第一平台水平124(即，右侧平台124B和左侧平台124A(图8))形成为基座110的顶部表面上方的升高的平台水平，且第二平台水平126形成为基座110的顶部表面上方(和第一平台水平124上方)的升高的平台水平。第一平台水平124和第二平台水平126可取决于设计和应用考虑、空气腔封装100的尺寸和其它因素而形成在基座110的顶部表面上方的任何期望高度处。由于第一平台水平124升高到空气腔122中的基座110的顶部表面上方，故基座110的顶部表面与沿第一平台水平124暴露的传导引脚160之间的寄生电容量可减小和/或最小化。
图8示出了根据本文所述的各种实施例的图2中指出的示例性空气腔封装100的截面视图B-B。塑料框架120包绕基座110的联锁边缘表面112，且形成由基座110的顶部表面部分地界定的空气腔122。在图8中，清楚了传导引脚160A和160B如何从塑料框架120外侧延伸穿过塑料框架120，且分别沿左侧平台124A和右侧平台124B在空气腔122内暴露。此外，如图所示，孔口162B穿过传导引脚160B形成，且塑料框架120穿过孔口162B形成。传导引脚160A还包括孔口，但图8中所示的截面视图B-B中未示出。如下文参照图9进一步详细所述，传导引脚160A和160B两者包括交错的孔口(包括孔口162B)，且塑料框架120通过交错的孔口形成(例如，流过)。以此方式，传导引脚160A和160B牢固地固定在塑料框架120中。
图9示出了根据本文所述的各种实施例的图1中所示的示例性空气腔封装中的传导引脚160A和160B的示例性轮廓。在图9中，塑料框架120示为边界框，且传导引脚160A和160B暴露。在该视图中，交错的孔口162A可通过传导引脚160A看到，且交错的孔口162B可通过传导引脚160B看到。在图9中，孔口162A和162B的尺寸、形状、数目和放置通过举例提供。在其它实施例中，传导引脚160A和160B可包括任何适合位置处的更大、更小、更少或更多的孔口。在一些实施例中，孔口162A和162B可完全省略。当塑料框架120围绕基座110模制时，其可流过孔口162A和162B来将传导引脚160A和160B与塑料框架120固定地装固。
图10示出了可在空气腔封装中使用的其它代表性引脚的示例性轮廓。图10中所示的实施例包括塑料框架120的一侧上的三个传导性引脚164A,166A和168A，以及塑料框架120的另一侧上的三个传导性引脚164B,166B和168B。在该构造中，附加的隔离电触头可通过使用附加的传导引脚来支撑。任何数目的传导引脚都可取决于各种设计因素(如封装尺寸、电流容量等)来用于任何给定空气腔封装的各侧上。
图11示出了根据本文所述的各种实施例的包括空气腔222内的构件的示例性空气腔封装200的顶视图。在图11中，构件281-283和291-293在空气腔222内装固到基座210上。此外，构件281通过线结合来电联接在传导引脚260B与构件282之间，构件282通过线结合电联接在构件281与构件283之间，且构件283通过线结合电联接在构件282与传导引脚260A之间。类似地，构件291通过线结合来电联接在传导引脚262B与构件292之间，构件292通过线结合电联接在构件291与构件293之间，且构件293通过线结合电联接在构件292与传导引脚262A之间。图11中所示的构件281-283和291-293的布置通过举例提供，因为构件的其它布置(例如，位置、互连等)在实施例的范围内。
包括晶体管、电阻器、电容器和电感器和其它构件、离散电子构件、电光构件、机电构件和其它构件和它们的组合(不限制)的各种类型的有源和无源电子构件，如，形成在半导体基底上的集成电路(以任何半导体处理技术形成)，可放置、布置和装固在空气腔封装200(和空气腔封装100)的空气腔222内。因此，图11中所示的构件281-283和291-293仅通过举例示出。例如，构件282和293可为III氮化物(III-N)材料或氮化镓(GaN)材料的半导体装置，例如，如硅上GaN或SiC上GaN的晶体管芯，且构件281,282,291和292可为电容器，但其它装置的使用在实施例的范围内。
图12示出了根据本文所述的各种实施例的示例性引脚框架310和空气腔封装320-325。各个空气腔封装320-325类似于上文描述和示出的空气腔封装100。引脚框架310可由一种或多种传导金属的较大的条或片形成(例如，切割、剪切、压出等)，如，铜、铝、锡、银、金、锌、其它金属或它们的任何组合，且可镀有银或金，例如，使用点镀或另一方法。如图12中所示，引脚框架310包括用于空气腔封装320的传导引脚312A和312B，以及用于其它空气腔封装321-325的类似传导引脚(未独立标示)。图12中所示的引脚框架310通过举例提供，且在实施例中，可依靠更大或更小的引脚框架。
将引脚框架310用作空气腔封装320-325的制造的起始点提供了各种好处，包括显著较高的组装产量、较低成本、较高精度，以及使用现有工具设置和制造商和供应商的设备的能力。例如，引脚框架310可用于抓住、保持和移动相对较大数目的空气腔封装，而不独立地再定位它们。此外，一旦引脚框架310在适合的精度水平下形成，则一旦形成，空气腔封装320-325中的各个的相对间距就是已知的。因此，电气构件如III氮化物材料装置，以及其它类型的装置，可容易由机器在各个空气腔封装320-325内放置和互连，而不需要独立地移动和再定位空气腔封装320-325。
在制造期间，引脚框架310可连同基座330-335布置在正确的相对位置。然后，模具可围绕引脚框架310和基座330-335放置，且塑料可注入模具中来形成塑料框架340-345。空气腔封装320-325可在其余的组装过程期间保持附接到引脚框架310上，在此期间，电气构件可通过机器在各个空气腔封装320-325内放置和互连。
在组装过程期间将空气腔封装保持在引脚框架中允许了较高产量和较低组装成本。在组装完成之后，独立的空气腔封装320-325然后可通过在一些位置切割或剪切引脚框架310来与引脚框架310分开，以分开各个空气腔封装320-325的传导引脚312A和312B(和其它传导引脚)。
图13示出了根据本文所述的各种实施例的布置成具有用于构造空气腔封装的基座420的示例性引脚框架410的一部分。图13中也示出了边界框430。边界框430代表将围绕图13中所示的引脚框架410的一部分形成的空气腔封装的塑料框架或本体的尺寸。图13中所示的引脚框架410通过举例提供，且在实施例中，可依靠更大或更小的引脚框架。
按照以上描述，引脚框架410可由一种或多种传导金属的较大的条或片形成(例如，切割、剪切、压出等)，如，铜、铝、锡、银、金、锌、其它金属或它们的组合，且可镀有银或金，例如，使用点镀或另一方法。除其它特征外，引脚框架410包括传导引脚412A和412B、向下设置的面421A和421B，以及一定数目的引脚框架支撑物431-434(以及被示出但未在图13中独立提到的其它特征)。将在空气腔封装的空气腔内暴露的传导引脚412A和412B的部分413A和413B分别由图13中的影线指出。
向下设置的面421A和421B可用于在模具围绕它们放置之前将基座420装固到引脚框架410上，以用于注入空气腔封装的塑料框架或本体。在一个示例性情况下，金属铆钉、销或螺栓可经由向下设置的面421A和421B中的孔口422A和422B插入来将基座420紧固到引脚框架410上。然而，可使用其它紧固手段，包括钎焊、粘合剂、线结合等，且孔口422A和422B在一些实施例中可省略。
一旦紧固在一起，则模具可围绕引脚框架410和基座420放置，且塑料可注入模具中来将空气腔封装的塑料框架或本体形成为大约边界框430的尺寸。由此形成的空气腔封装可在其余组装过程期间保持附接到引脚框架410上，在此期间，电气构件可在空气腔封装内放置和互连。下文参照图15进一步详细描述了引脚框架空气腔封装装置组装或制造的过程。
图14示出了根据本文所述的各种实施例的图13中指出的布置成具有基座420的引脚框架410的截面视图C-C。如图14中所示，紧固件440A和440B插入穿过向下设置的面421A和421B且进入基座420，以将基座420紧固到引脚框架410上。紧固件440A和440B可包括经由向下设置的面421A和421B插入且进入基座420的金属铆钉、销或螺栓，但在其它情况下可使用钎焊、粘合剂、线结合和其它紧固手段。
在图14中，可看到基座420的顶部表面与引脚框架410(和图13中所示的传导引脚412A和412B)的顶部表面之间的距离"D"。在将由图14中所示的引脚框架410和基座420形成的空气腔封装的空气腔内，将在空气腔内暴露的传导引脚412A和412B的部分413A和413B由图13中的影线指出。传导引脚412A和412B的那些部分413A和413B将在与图1和2中所示的第一平台水平124A和124B类似的第一平台水平处暴露。电气构件可安装和装固在空气腔内，且向外线结合到如本文所述的传导引脚412A和412B的部分413A和413B的暴露表面。
如上文所述，使用与图12中所示的引脚框架310类似的引脚框架或图14中所示的引脚框架410的部分作为空气腔封装的制造的起始点提供了各种好处，包括显著较高的组装产量、较低成本、较高精度，以及使用现有工具设置和制造商和供应商的设备的能力。在制造空气腔封装的背景下，图15示出了根据本文所述的示例性实施例的引脚框架空气腔封装装置的制造和组装的过程。图15中所示的流程图提供了一系列步骤的一个实例，其可用于形成如本文所述的空气腔封装，且将电气构件装固和线结合到那些空气腔封装内。
图15中所示的步骤和步骤布置通过可使用的一个过程的代表性实例提供。在其它实施例中，步骤顺序可不同于所示的步骤顺序。例如，执行两个或更多个步骤的顺序可关于所示顺序打乱。另外，在一些情况下，两个或更多个步骤可同时地或部分同时执行。此外，在一些情况下，可跳过或省略图15中所示的一个或多个步骤。此外，尽管针对结合图15中所示的过程步骤的背景提到了参照图1-14所述的示例性空气腔封装，但该过程不限于任何特定尺寸、形状或样式的空气腔封装的制造。
在参考标号502处，该过程包括形成针对一个或多个空气腔封装的引脚框架。例如，类似于图12中所示的引脚框架310的引脚框架或图14中所示的引脚框架410的部分可由一种或多种传导金属的较大的条或片形成，如，铜、铝、锡、银、金、锌、其它金属，或它们的任何复合物，且可镀有银或金，例如，使用点镀或另一方法。引脚框架可包括任何适合数目的传导引脚、向下设置的面、引脚框架支撑物等。
在参考标号502处，该过程还可包括形成类似于图1,11,12或14中所示的基座110,210,330-335或420中的任何的一个或多个基座，例如，使用任何适合的过程。基座可由铜、铝、锡、银、金、锌、其它金属、金刚石、石墨或它们的任何复合物形成。基座还可涂布或镀有诸如金、银、铜、镍、钯等的材料，其可改善空气腔封装的机械和/或电气性能，或有助于将其它构件附连到基座上。基座可包括顶部和底部主表面，以及具有围绕如本文所述的基座的外周边缘延伸的唇部或齿部的联锁边缘表面。
在参考标号504处，该过程包括将参考标号502处形成的一个或多个基座与参考标号502处形成的引脚框架布置或对准。作为该布置的实例，图13示出了与引脚框架410布置就位的基座420。实际上，多个基座可在参考标号504处沿引脚框架定位在对应位置处。
在参考标号506处，该过程包括将基座和引脚框架紧固在一起。例如，参看图13和14，金属铆钉、销或螺栓可经由引脚框架410的向下设置的面421A和421B中的孔口422A和422B插入，以在参考标号506处将基座420紧固到引脚框架410上。尽管图13示出了用于一个空气腔封装的引脚框架410的一部分和向下设置的面421A和421B，但类似的向下设置的面和紧固器件可用于装固用于其它空气腔封装的附加基座。
在参考标号508处，该过程包括将具有附接的基座的引脚框架定位在模具中以用于形成空气腔封装的框架或本体。在参考标号510处，该过程包括围绕在参考标号508处定位的引脚框架和基座形成一定数目的塑料框架或本体(和空气腔)。作为一个实例，图13中的边界框430代表将围绕所示引脚框架410的部分形成的空气腔封装的塑料框架或本体的尺寸。在形成框架或本体时，如本文所述，空气腔形成在框架内。
空气腔封装(和它们内的空气腔)的框架或本体可通过将塑料注入包绕基座和引脚框架的模具中来形成。框架可由任何适合的塑料(或类似)材料模制，如，具有或没有玻璃、碳或其它增强物的环氧树脂、液晶聚合物(LCP)、硅树脂或聚酰胺树脂或混合物，及其它材料。框架的材料可选择成提供或实现用于将置于形成的空气腔封装内的构件的足够保护(例如，足够水平的温度敏感性、振动敏感性、湿度敏感性或其它敏感性水平等)。材料还可选择成用于封装中的其它材料的热膨胀的适合机械充分匹配，或其它相关因素。
在参考标号512处，该过程包括使用支撑引脚框架再定位在参考标号510处形成的空气腔封装。即，一旦一定数目的空气腔封装在参考标号510处围绕引脚框架和基座形成或模制，则包绕的引脚框架可用于移动空气腔封装而不独立地再定位它们。空气腔封装可移入拾取电气构件且将构件置于空气腔封装的空气腔中和用于将那些构件向外线结合到如本文所述的空气腔内的暴露的传导引脚上的机器中。
在参考标号514处，该过程包括装固形成在空气腔封装内的空气腔中的电气构件的各种组合。该过程还包括将那些电气构件向外线结合到空气腔封装的空气腔内的暴露的传导引脚上。举例来说，图11示出了包括空气腔222内的构件的示例性空气腔封装200的顶视图。在图11中，构件281-283和291-293在空气腔222内装固到基座210上。此外，构件281通过线结合来电联接在传导引脚260B与构件282之间，构件282通过线结合电联接在构件281与构件283之间，且构件283通过线结合电联接在构件282与传导引脚260A之间。类似地，构件291通过线结合来电联接在传导引脚262B与构件292之间，构件292通过线结合电联接在构件291与构件293之间，且构件293通过线结合电联接在构件292与传导引脚262A之间。图11中所示的构件281-283和291-293的布置通过举例提供，且装固和线结合构件的任何适合的途径都可在参考标号514处执行。
在参考标号516处，该过程包括封闭空气腔封装的空气腔。例如，盖170可使用任何适合的粘合剂或塑料焊接、加热或熔化过程来装固到图6中所示的空气腔封装100的空气腔上。例如，类似于盖170的盖可用于覆盖在参考标号510处形成的空气腔封装中的任何或所有。
在参考标号518处，该过程包括使空气腔封装与引脚框架分开。空气腔封装可通过切割或剪切引脚框架结构支撑物来与引脚框架分开，以使空气腔封装中的各个的传导引脚与较大的引脚框架组件分开。例如，在图13中，轮廓435代表切割或剪切线，其可用于使空气腔封装与引脚框架410分开(即，切割引脚框架结构支撑物431-434)。类似的切割或剪切线可用于将图12中所示的空气腔封装320-325中的各个与引脚框架310分开。
在备选的过程步骤中，空气腔封装可在电气构件装固和封闭在那些空气腔封装内之前从其周围的引脚框架除去(例如，切割或剪切)，但引脚框架提供了容易一次移动若干封装的能力。因此，使用引脚框架以用于制造空气腔封装提供了各种好处，包括显著较高的组装产量、较低成本、较高精度，以及使用现有工具设置和制造商和供应商的设备的能力。此外，一旦引脚框架在适合的精度水平下形成，则围绕它们且在它们上形成的空气腔封装的相对间距是已知的。因此，电气构件如III氮化物材料装置，以及其它类型的装置，可容易由机器在各个空气腔封装内放置和互连，而不需要独立地移动和再定位空气腔封装。
如本文使用的用语"III氮化物材料"是指任何III组元素氮化物复合物。III氮化物材料的非限制性实例包括氮化硼(BN)、氮化铝(AlN)、氮化镓(GaN)、氮化铟(InN)和氮化铊(TIN)，以及包括III组元素和V组元素的任何合金(例如，AlxGa(1-x)N, AlxInyGa(1-x-y)N, InyGa(1-y)N, AlyIn(1-y)N, GaAsaPbN(1-a-b), AlxInyGa(1-x-y)AsaPbN (1-a-b)等)。通常，在存在时，砷和/或磷处于低浓度(即，小于5重量百分比)。III氮化物材料可掺杂n型或p型，或可为本征的。III氮化物材料可具有任何极性，包括但不限于Ga极、N极、半极化或非极化晶体定向。III氮化物材料还可包括纤维锌、闪锌或混合多型体，且可包括单晶、多晶或无定形结构。
在一些实施例中，如下文进一步所述，III氮化物材料包括氮化镓材料。如本文使用的短语"氮化镓材料"是指氮化镓(GaN)和其任何合金，如，氮化铝镓(AlxGa(1-x)N)、氮化铟镓(InyGa(1-y)N)、氮化铝铟镓(AlxInyGa(1-x-y)N、砷化磷化氮化镓(GaAsaPbN(1-a-b))、砷化磷化氮化铝铟镓(AlxInyGa(1-x-y)AsaPbN(1-a-b))等。通常，在存在时，砷和/或磷处于低浓度(即，小于5重量百分比)。氮化镓材料可掺杂n型或p型，或可为本征的。
根据某些实施例，本文所述的半导体装置(例如，硅上GaN的晶体管芯)的基底包括硅(即，含有任何形式的元素硅的基底)。可用于各种实施例的包括硅的基底的实例包括但不限于氮化硅基底、体硅晶片，以及绝缘体上硅基底。在一些实施例中，基底包括硅基底。如本文所述，硅基底是指包括硅表面的任何基底。适合的硅基底的实例包括完全由硅构成的基底(例如，体硅晶片)、绝缘体上硅(SOI)基底、蓝宝石上硅基底(SOS)，以及注氧隔离(SIMOX)基底等。适合的硅基底还包括复合基底，其具有结合到另一材料(如，金刚石、氮化铝(AlN)或其它多晶材料)上的硅晶片。可使用具有不同结晶定向的硅基底，但在某些但不一定是所有实施例中，单晶硅基底可为优选的。在一些实施例中，使用了硅(111)基底。注意，III-N或GaN晶体管可为III氮化物异质结构FET(III-N HFET)、金属绝缘体半导体FET(MISFET或MISHFET)，如，金属氧化物半导体FET(MOSFET)。作为备选，在实施为HFET时，III氮化物晶体管可为构造成产生2DEG的HEMT。
尽管本文详细描述了实施例，但描述是通过举例的方式。本文所述的实施例是代表性的，且在备选实施例中，可添加或省略某些特征或元件。此外，本文所述的实施例的方面的改型可由本领域的技术人员制作出，而不脱离以下权利要求限定的本发明的精神和范围，权利要求的范围将符合最宽的理解，以便包含改型和等同结构。
除前文外，本公开案的各种实施例包括但不限于以下项目中提出的实施例。
项目1：一种空气腔封装，包括：散热基座，其包括第一主表面、第二主表面和联锁边缘表面；塑料框架，其包绕联锁边缘表面，且形成由散热基座的第一主表面部分地界定的空气腔，塑料框架包括：用于装固空气腔封装的至少一个孔口；空气腔内的第一平台水平；以及空气腔内的第二平台水平；以及至少一个传导引脚，其从塑料框架外侧延伸穿过塑料框架的至少一部分，且在第一平台水平处在空气腔内暴露，以使空气腔内的构件的至少一个电触头向外结合。
项目2：项目1中的空气腔封装，其中第一平台水平从散热基座的第一主表面升高第一距离，且第二平台水平从第一平台水平升高第二距离。
项目3：项目1和2中任一项中的空气腔封装，还包括安置和装固在第二平台水平上以封闭空气腔的盖。
项目4：项目1-3中任一项中的空气腔封装，其中散热基座的第一主表面经由塑料框架在空气腔内暴露，且散热基座的第二主表面大致经由塑料框架在空气腔封装外侧上暴露。
项目5：项目1-4中任一项中的空气腔封装，其中该至少一个传导引脚包括至少一个孔口，且塑料框架穿过孔口形成。
项目6：项目1-5中任一项中的空气腔封装，其中该至少一个传导引脚包括多个电隔离传导引脚。
项目7：项目1-6中任一项中的空气腔封装，其中空气腔内的第一平台水平包括右侧平台水平和左侧平台水平。
项目8：项目7中的空气腔封装，其中该至少一个传导引脚包括：从塑料框架的外侧延伸，穿过塑料框架的至少一部分且在右侧平台水平处在空气腔内暴露的第一传导引脚；从塑料框架的外侧延伸，穿过塑料框架的至少一部分，且在左侧平台水平处在空气腔内暴露的第二传导引脚。
项目9：一种空气腔封装，包括：基座，其包括第一主表面、第二主表面和边缘表面；塑料框架，其包绕边缘表面，且形成由基座的第一主表面部分地界定的空气腔，塑料框架包括空气腔内的平台水平；以及至少一个传导引脚，其从塑料框架外侧延伸穿过塑料框架的至少一部分，且在平台水平处在空气腔内暴露。
项目10：项目9中的空气腔封装，其中平台水平从基座的第一主表面升高第一距离。
项目11：项目9和10中任一项中的空气腔封装，还包括安置和装固在空气腔内的第二平台水平上以封闭空气腔的盖。
项目12：项目9-11中任一项中的空气腔封装，其中基座的第一主表面经由塑料框架在空气腔内暴露，且基座的第二主表面大致经由塑料框架在空气腔封装外侧上暴露。
项目13：项目9-12中任一项中的空气腔封装，其中该至少一个传导引脚包括至少一个孔口，且塑料框架穿过孔口形成。
项目14：项目9-13中任一项中的空气腔封装，其中该至少一个传导引脚包括多个电隔离传导引脚。
项目15：项目9-14中任一项中的空气腔封装，其中空气腔内的平台水平包括右侧平台水平和左侧平台水平。
项目16：项目15中的空气腔封装，其中至少一个传导引脚包括：从塑料框架的外侧延伸，穿过塑料框架的至少一部分且在右侧平台水平处在空气腔内暴露的第一传导引脚；从塑料框架的外侧延伸，穿过塑料框架的至少一部分，且在左侧平台水平处在空气腔内暴露的第二传导引脚。
项目17：一种引脚框架，包括：包括多个传导引脚和多个向下设置的面的传导金属条；使用向下设置的面装固到传导金属条上的多个基座，该多个基座中的各个包括第一主表面、第二主表面和边缘表面；以及塑料框架，其包绕多个基座的边缘表面，且形成用于多个空气腔封装中的各个的空气腔，其中该多个传导引脚中的至少一个延伸穿过塑料框架的至少一部分，且在该多个空气腔封装中的至少一个的空气腔内暴露。
项目18：项目17中的引脚框架组件，其中该多个空气腔封装中的各个空气腔包括平台，其具有在空气腔内暴露的多个传导引脚中的至少一个的一部分，以使构件的至少一个电触头向外结合。
项目19：项目17和18中任一项中的引脚框架组件，其中平台包括右侧平台水平和左侧平台水平。
项目20：项目17-19中任一项中的引脚框架组件，其中该多个空气腔封装中的各个空气腔还包括第二平台以装固盖和封闭空气腔。

Claims (21)

1.一种空气腔封装，包括：
散热基座，其包括第一主表面、第二主表面和联锁边缘表面；
塑料框架，其包绕所述联锁边缘表面，且形成由所述散热基座的第一主表面部分地界定的空气腔，所述塑料框架包括：
用于装固所述空气腔封装的至少一个孔口；
所述空气腔内的第一平台水平；以及
所述空气腔内的第二平台水平；
至少一个传导引脚，其从所述塑料框架外侧延伸，穿过所述塑料框架的至少一部分，且在所述第一平台水平处在所述空气腔内暴露，以使所述空气腔内的构件的至少一个电触头向外结合；以及
传导金属条，其延伸穿过所述塑料框架的至少另一部分且延伸到所述空气腔中，所述传导金属条包括通过紧固件装固到所述散热基座的向下设置的面，所述紧固件插入穿过所述向下设置的面且进入所述散热基座。
2.根据权利要求1所述的空气腔封装，其特征在于，所述第一平台水平从所述散热基座的第一主表面升高第一距离，且所述第二平台水平从所述第一平台水平升高第二距离。
3.根据权利要求1和权利要求2中任一项所述的空气腔封装，其特征在于，所述空气腔封装还包括安置和装固在所述第二平台水平上以封闭所述空气腔的盖。
4.根据权利要求1和权利要求2中任一项所述的空气腔封装，其特征在于，所述散热基座的第一主表面经由所述塑料框架在所述空气腔内暴露，且所述散热基座的第二主表面经由所述塑料框架在所述空气腔封装外侧上暴露。
5.根据权利要求1和权利要求2中任一项所述的空气腔封装，其特征在于，所述至少一个传导引脚包括至少一个孔口，且所述塑料框架穿过所述孔口形成。
6.根据权利要求1所述的空气腔封装，其特征在于：
所述至少一个传导引脚包括多个电隔离传导引脚；
所述向下设置的面包括多个向下设置的面；并且
在所述空气腔封装与引脚框架组件分开之前，所述传导金属条包括所述多个电隔离传导引脚和所述多个向下设置的面。
7.根据权利要求1和权利要求2中任一项所述的空气腔封装，其特征在于，所述空气腔内的第一平台水平包括右侧平台水平和左侧平台水平。
8.根据权利要求7所述的空气腔封装，其特征在于，所述至少一个传导引脚包括：
第一传导引脚，其从所述塑料框架外侧延伸，穿过所述塑料框架的至少一部分，且在所述右侧平台水平处在所述空气腔内暴露；以及
第二传导引脚，其从所述塑料框架外侧延伸，穿过所述塑料框架的至少一部分，且在所述左侧平台水平处在所述空气腔内暴露。
9.一种空气腔封装，包括：
基座，其包括第一主表面、第二主表面和边缘表面；
塑料框架，其包绕所述边缘表面，且形成由所述基座的第一主表面部分地界定的空气腔，所述塑料框架包括所述空气腔内的第一平台水平；
至少一个传导引脚，其从所述塑料框架外侧延伸，穿过所述塑料框架的至少一部分，且在所述第一平台水平处在所述空气腔内暴露；以及
传导金属条，其延伸穿过所述塑料框架的至少另一部分且延伸到所述空气腔中，所述传导金属条包括通过紧固件装固到所述基座的向下设置的面，所述紧固件插入穿过所述向下设置的面且进入所述基座。
10.根据权利要求9所述的空气腔封装，其特征在于，所述第一平台水平从所述基座的第一主表面升高第一距离。
11.根据权利要求9和权利要求10中任一项所述的空气腔封装，其特征在于，所述空气腔封装还包括安置和装固在所述空气腔内的第二平台水平上以封闭所述空气腔的盖。
12.根据权利要求9和权利要求10中任一项所述的空气腔封装，其特征在于，所述基座的第一主表面经由所述塑料框架在所述空气腔内暴露，且所述基座的第二主表面经由所述塑料框架在所述空气腔封装外侧上暴露。
13.根据权利要求9和权利要求10中任一项所述的空气腔封装，其特征在于，所述至少一个传导引脚包括至少一个孔口，且所述塑料框架穿过所述孔口形成。
14.根据权利要求9所述的空气腔封装，其特征在于：
所述至少一个传导引脚包括多个电隔离传导引脚；
所述向下设置的面包括多个向下设置的面；并且
在所述空气腔封装与引脚框架组件分开之前，所述传导金属条包括所述多个电隔离传导引脚和所述多个向下设置的面。
15.根据权利要求9和权利要求10中任一项所述的空气腔封装，其特征在于：
所述空气腔内的第一平台水平包括右侧平台水平和左侧平台水平；以及
所述至少一个传导引脚包括：
第一传导引脚，其从所述塑料框架外侧延伸，穿过所述塑料框架的至少一部分，且在所述右侧平台水平处在所述空气腔内暴露；以及
第二传导引脚，其从所述塑料框架外侧延伸，穿过所述塑料框架的至少一部分，且在所述左侧平台水平处在所述空气腔内暴露。
16.一种制造空气腔封装的方法，包括：
由条传导材料形成引脚框架，所述引脚框架包括传导引脚和向下设置的面；
由传导材料形成基座；
使紧固件插入穿过所述引脚框架的所述向下设置的面且进入所述基座，以将所述基座紧固到所述引脚框架；
在所述基座紧固到所述引脚框架的情况下，将所述引脚框架定位到模具中；以及
围绕所述引脚框架、所述向下设置的面和所述基座形成塑料封装，其中所述塑料封装包括空气腔，所述基座的至少一部分和所述传导引脚的至少一部分在所述空气腔中暴露。
17.根据权利要求16所述的方法，其特征在于：
所述基座包括至少一个联锁边缘；并且
形成所述塑料封装包括将塑料注入模具中且围绕所述基座的所述至少一个联锁边缘注入塑料。
18.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
将至少一个电气构件放置在所述塑料封装的所述空气腔内；以及
在所述空气腔内将所述至少一个电气构件线结合到所述传导引脚。
19.根据权利要求18所述的方法，其特征在于，所述方法还包括利用盖封闭所述塑料封装的所述空气腔。
20.根据权利要求18所述的方法，其特征在于，所述方法还包括使所述塑料封装与所述引脚框架分开。
21.一种制造空气腔封装的方法，包括：
由条传导材料形成引脚框架，所述引脚框架包括多个传导引脚和多个向下设置的面；
由传导材料形成多个基座；
将所述多个基座相对于所述引脚框架的所述多个向下设置的面布置到相应的位置中；
使用所述多个向下设置的面来将所述多个基座紧固到所述引脚框架；
在所述多个基座紧固到所述引脚框架的情况下，将所述引脚框架定位到模具中；以及
围绕所述引脚框架、所述多个向下设置的面和所述多个基座形成多个塑料封装，其中所述多个塑料封装中的各个包括空气腔，所述多个基座中的相应的一个的至少一部分和所述多个传导引脚中的相应的一个的至少一部分在所述空气腔中暴露，
其中，所述多个塑料封装中的各个包括所述空气腔内的第一平台水平和所述空气腔内的第二平台水平，所述多个传导引脚中的所述相应的一个在所述第一平台水平处暴露，所述第二平台水平用于利用盖封闭所述空气腔。
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