[發明專利]一種GaN基射頻器件的封裝結構

有效

• 申請號: 202110059397.1
• 申請日: 2021-01-18
• 公開（公告）號: CN112951777B
• 公開（公告）日: 2022-08-26
• 發明（設計）人: 徐迪;史聞;江大白;謝志峰
• 申請（專利權）人: 芯威半導體有限公司
• 主分類號: H01L23/367
• 分類號: H01L23/367;H01L23/427
• 代理公司: 南京業騰知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 32321
• 代理人: 馬威

本發明公開了包括基板、設置在基板上GaN芯片以及與基板合圍將GaN芯片密封的封裝結構，所述封裝結構包括封裝殼體、設置在封裝殼體內部頂端的散熱組件以及均勻設置在封裝殼體頂部的散熱翅片，其中，所述封裝殼體頂部兩側設置有向中心傾斜的斜面；所述散熱組件包括呈框型的散熱殼體，所述散熱殼體的底部呈波浪狀。本發明由于散熱殼體的底部呈波浪狀，提高與封裝殼體與封裝殼體空氣的接觸面積，提高散熱效果，并且根據熱空氣會上浮的現象，熱空氣會聚集到散熱殼體底部的波峰位置處，然后通過進氣管進入散熱管內部，散熱管吸收空氣熱量，使得空氣溫度降低，冷空氣發生下沉通過出氣管排出，使得封裝殼體內部空氣自動流動。

技術領域

本發明涉及封裝結構技術領域，具體為一種GaN基射頻器件的封裝結構。

背景技術

5G無線通信、雷達、無人機、衛星等領域的快速發展為射頻前端電子器件帶來了更為廣泛的需求，波譜處理復雜化、高性能、小體積、高集成、輕量化既是微波和毫米波系統重要發展趨勢更是面臨的主要挑戰。自2006年起，隨著美國DARPA微系統所提出的先進SiCMOS技術與InP等異質集成技術的突破性進展，演示驗證了異質集成是突破技術局限的不二技術選擇。與InP基、GaAs基等器件相比，GaN HEMT器件擁有最高的Johnson因數，可應用于更高頻率、更大功率，是支撐未來高功率射頻和微波通信、宇航和軍事系統等必不可少的關鍵器件，因而，GaN異質集成技術已成為當前國際重要發展方向。

目前，針對GaN器件封裝的傳統散熱技術仍主要為風冷散熱技術和熱沉散熱技術。風冷散熱技術即利用空氣帶走熱量的冷卻方式實現散熱，其中包括自然冷卻和強制冷卻。自然冷卻技術由于冷卻成本低且無需涉及維護問題，廣泛應用于溫度控制要求不高、熱流密度不大的低功耗器件；強制冷卻技術則主要借助風扇等散熱裝置強迫周邊空氣流動以實現散熱的一種方式，主要優點是減小了空氣冷卻系統的體積，且其散熱量是自然冷卻散熱量的10倍。但對于大功率GaN器件來講，風冷散熱技術僅依靠傳導和對流的風冷散熱器已經接近其導熱極限，其散熱極限能力僅能實現將節點與環境熱阻降低到0.5℃/W，冷卻效率低；而且風扇等增強對流傳熱的散熱裝置較微電子芯片顯然直徑過大，GaN器件散熱空間有限，從而限制了散熱性能。

發明內容

本發明的目的在于提供一種GaN基射頻器件的封裝結構以解決上述背景技術中提出的問題。

為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：一種GaN基射頻器件的封裝結構，包括基板、設置在基板上GaN芯片以及與基板合圍將GaN芯片密封的封裝結構，所述封裝結構包括封裝殼體、設置在封裝殼體內部頂端的散熱組件以及均勻設置在封裝殼體頂部的散熱翅片，其中，所述封裝殼體頂部兩側設置有向中心傾斜的斜面；

所述散熱組件包括呈框型的散熱殼體，所述散熱殼體的底部呈波浪狀，散熱殼體的頂部與封裝殼體頂部相互適配，所述散熱殼體內部對應波谷位置處的水平設置有散熱管，所述散熱殼體內部對應波峰位置處均勻傾斜設置有進氣管，且進氣管一端延伸與散熱管連通，進氣管的另一端與封裝殼體內部連通，所述散熱管的底部均勻垂直設置有出氣管，且出氣管的底端延伸至散熱殼體底部，所述散熱殼體的內部填裝有冷卻液；

所述散熱翅片的內部氣體液化腔，且氣體液化腔兩端朝向中心向下傾斜，所述散熱殼體頂部的兩端與氣體液化腔之間均勻設置有漏斗管一，所述散熱殼體的中心與氣體液化腔中心之間均勻設置有漏斗管二，其中，所述漏斗管一大孔徑位于散熱殼體的一端，漏斗管二的大孔徑位于氣體液化腔的一端。

優選的，所述進氣管與出氣管的位置相互交錯。

優選的，所述冷卻液采用二硫化碳。

優選的，所述冷卻液的液面高于散熱管的高度。

優選的，所述散熱管的高度高于散熱殼體底部波峰的高度。

與現有技術相比，本發明的有益效果是：