(57)【要約】【課題】ワイドバンドギャップ半導体デバイスの高い価格に寄与する多くの因子が存在するが、そのコストの大部分はそのパッケージ化に起因する。【解決手段】トランジスタパッケージは、リードフレームと、リードフレームに取り付けられた窒化ガリウム（ＧａＮ）トランジスタとを含む。リードフレーム及びＧａＮトランジスタは、約１３５℃より高いガラス転移温度と約２０ＧＰａ未満の曲げ弾性率とを有するオーバーモールドによって取り囲まれる。約１３５℃より高いガラス転移温度と約２０ＧＰａ未満の曲げ弾性率とを有するオーバーモールドを使用することによって、オーバーモールドは、熱膨張及び／又は収縮に起因するＧａＮトランジスタへの損傷を防ぎながら、ＧａＮトランジスタから生じる熱を処理することができる。【選択図】図４
2018113486.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
リードフレームと、
前記リードフレームに取り付けられたワイドバンドギャップ半導体デバイスと、
約１３５℃よりも高いガラス転移温度と約２０ＧＰａ未満の曲げ弾性率とを有するオーバーモールドと、
を備える、トランジスタパッケージ。
【請求項２】
前記オーバーモールドは、前記ガラス転移温度を超える温度で約５０ｐｐｍ／℃未満の熱膨張係数と前記ガラス転移温度未満の温度で約１８ｐｐｍ／℃未満の熱膨張係数とを有する、請求項１に記載のトランジスタパッケージ。
【請求項３】
前記オーバーモールドは、約０．５％未満の吸湿率を有する、請求項１に記載のトランジスタパッケージ。
【請求項４】
前記オーバーモールドは、約４００℃未満のガラス転移温度を有する、請求項１に記載のトランジスタパッケージ。
【請求項５】
前記リードフレーム及び前記ワイドバンドギャップ半導体デバイスは、前記オーバーモールドによって実質的に取り囲まれる、請求項１に記載のトランジスタパッケージ。
【請求項６】
前記ワイドバンドギャップ半導体デバイスは、窒化ガリウム（ＧａＮ）トランジスタである、請求項１に記載のトランジスタパッケージ。
【請求項７】
前記ワイドバンドギャップ半導体デバイスは、約１５０Ｗよりも大きいピーク出力電力を有する、請求項６に記載のトランジスタパッケージ。
【請求項８】
前記ワイドバンドギャップ半導体デバイスは、２．２ＧＨｚを超えて３．８ＧＨｚに至るまでの周波数で動作する場合に約１５０Ｗよりも大きいピーク出力電力を有する、請求項７に記載のトランジスタパッケージ。
【請求項９】
前記ワイドバンドギャップ半導体デバイスは、約１ｋＷ未満のピーク出力電力を有する、請求項７に記載のトランジスタパッケージ。
【請求項１０】
前記ワイドバンドギャップ半導体デバイスは、約４０Ｗ／ｍ−Ｋよりも大きいバルク熱伝導率と約２０ＧＰａ未満の曲げ弾性率とを有するダイアタッチ材料を用いて前記リードフレームに取り付けられる、請求項１に記載のトランジスタパッケージ。
【請求項１１】
前記ダイアタッチ材料は、約２００Ｗ／ｍ−Ｋ未満のバルク熱伝導率を有する、請求項１０に記載のトランジスタパッケージ。
【請求項１２】
前記ワイドバンドギャップ半導体デバイスは、ＧａＮ  ｏｎ  ＳｉＣ（窒化ガリウム・オン・シリコンカーバイド）トランジスタである、請求項１に記載のトランジスタパッケージ。
【請求項１３】
リードフレームと、
前記リードフレームに取り付けられたワイドバンドギャップ半導体デバイスと、
約１３５℃より高いガラス転移温度と、前記ガラス転移温度を超える温度で約５０ｐｐｍ／℃未満の熱膨張係数と前記ガラス転移温度未満の温度で約１８ｐｐｍ／℃未満の熱膨張係数とを有するオーバーモールドと、
を備えるトランジスタパッケージ。
【請求項１４】
前記オーバーモールドは、約４００℃未満のガラス転移温度を有する、請求項１３に記載のトランジスタパッケージ。
【請求項１５】
前記オーバーモールドは、約０．５％未満の吸湿率を有する、請求項１３に記載のトランジスタパッケージ。
【請求項１６】
前記リードフレーム及び前記ワイドバンドギャップ半導体デバイスは、前記オーバーモールドによって実質的に取り囲まれる、請求項１３に記載のトランジスタパッケージ。
【請求項１７】
前記ワイドバンドギャップ半導体デバイスは、窒化ガリウム（ＧａＮ）トランジスタである、請求項１３に記載のトランジスタパッケージ。
【請求項１８】
前記ワイドバンドギャップ半導体デバイスは、約１５０Ｗより大きいピーク出力電力を有する、請求項１３に記載のトランジスタパッケージ。
【請求項１９】
前記ワイドバンドギャップ半導体デバイスは、３．８ＧＨｚに至るまでの周波数で動作する場合に約１５０Ｗより大きいピーク出力電力を有する、請求項１８に記載のトランジスタパッケージ。
【請求項２０】
前記ワイドバンドギャップ半導体デバイスは、約１ｋＷ未満のピーク出力電力を有する、請求項１９に記載のトランジスタパッケージ。
【請求項２１】
前記ワイドバンドギャップ半導体デバイスは、約４０Ｗ／ｍ−Ｋより大きいバルク熱伝導率と約２０ＧＰａ未満の曲げ弾性率とを有するダイアタッチ材料を用いて前記リードフレームに取り付けられる、請求項１３に記載のトランジスタパッケージ。
【請求項２２】
前記ダイアタッチ材料は、約２００Ｗ／ｍ−Ｋ未満のバルク熱伝導率を有する、請求項２１に記載のトランジスタパッケージ。
【請求項２３】
前記ワイドバンドギャップ半導体デバイスは、ＧａＮ  ｏｎ  ＳｉＣ（窒化ガリウム・オン・シリコンカーバイド）トランジスタである、請求項１３記載のトランジスタパッケージ。
【請求項２４】
リードフレームと、
約４０Ｗ／ｍ−Ｋより大きいバルク熱伝導率と約２０ＧＰａ未満の曲げ弾性率とを有するダイアタッチ材料を用いて前記リードフレームに取り付けられたワイドバンドギャップ半導体デバイスと、
を備える、トランジスタパッケージ。
【請求項２５】
前記ダイアタッチ材料は、約２００Ｗ／ｍ−Ｋ未満のバルク熱伝導率を有する、請求項２４に記載のトランジスタパッケージ。
【請求項２６】
前記ワイドバンドギャップ半導体デバイスは、窒化ガリウム（ＧａＮ）トランジスタである、請求項２４に記載のトランジスタパッケージ。
【請求項２７】
前記ワイドバンドギャップ半導体デバイスは、約１５０Ｗより大きいピーク出力電力を有する、請求項２６に記載のトランジスタパッケージ。
【請求項２８】
前記ワイドバンドギャップ半導体デバイスは、３．８ＧＨｚに至るまでの周波数で動作する場合に約１５０Ｗより大きいピーク出力電力を有する、請求項２７記載のトランジスタパッケージ。
【請求項２９】
前記ワイドバンドギャップ半導体デバイスは、約１ｋＷ未満のピーク出力電力を有する、請求項２７に記載のトランジスタパッケージ。
【請求項３０】
前記ワイドバンドギャップ半導体デバイスは、ＧａＮ  ｏｎ  ＳｉＣ（窒化ガリウム・オン・シリコンカーバイド）トランジスタである、請求項２４記載のトランジスタパッケージ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、ワイドバンドギャップ半導体デバイスに関する。詳細には、本開示は、ワイドバンドギャップ半導体デバイスのためのオーバーモールド・パッケージングに関する。
【背景技術】
【０００２】
無線通信規格がデータ速度及び信頼性を向上させるために進化し続けるにつれて、無線信号を送信するために使用される無線周波数（ＲＦ）パワーアンプ（ＰＡ）には、ますます厳しい要求が課されている。最新の無線通信規格に準拠したＲＦ−ＰＡは、組み込まれるモバイル端末のバッテリ寿命を維持するために高効率であると同時に、広い帯域幅に亘って高度な線形性及び大きな利得を可能にする必要がある。シリコン（Ｓｉ）及びガリウム砒素（ＧａＡｓ）のＲＦ−ＰＡは良く知られており幅広く使用されているが、それでも、それぞれの材料系のナローバンドギャップに起因するデバイス固有の特性である、比較的に狭い帯域幅及び制限された出力電力に悩まされている。モバイル端末の性能を向上させるために、現在、ワイドバンドギャップ半導体デバイスがＲＦ信号の増幅用途に研究されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
例えばシリコンカーバイド（ＳｉＣ)及び窒化ガリウム（ＧａＮ)から作られているワイドバンドギャップＲＦ−ＰＡは、ナローバンドギャップの対照物と比較して帯域幅、出力電力、及び効率の向上を提供する。しかしながら、ワイドバンドギャップ・デバイスに関連する高い価格に起因して、多くのモバイルデバイス製造業者は、ＲＦ回路の設計及び製造において従来のＲＦ−ＰＡに頼り続けている。ワイドバンドギャップ半導体デバイスの高い価格に寄与する多くの因子が存在するが、そのコストの大部分はそのパッケージ化に起因する。
【０００４】
図１及び２は、ワイドバンドギャップ半導体デバイス１２用の従来型パッケージ１０を示す。従来型パッケージ１０は、セラミック体１４と１又は２以上の金属コンタクト１６とを含む。パッケージ１０の内部では、空気空洞１８が、ダイアタッチ材料２２を介して金属基板２０に取り付けられるワイドバンドギャップ半導体デバイス１２を取り囲む。1又は２以上のボンドワイヤ２４は、ワイドバンドギャップ半導体デバイス１２を第１金属コンタクト１６Ａ及び第２金属コンタクト１６Ｂに接続させる。空気空洞１８及び金属基板２０は、ワイドバンドギャップ半導体デバイス１２を外部環境から隔離して保護すると同時に、ワイドバンドギャップ半導体デバイス１２から発生した熱を放散する。ワイドバンドギャップ半導体デバイスさえも保護してそれから発生する熱を放散させるために適切ではあるが、従来型パッケージ１０のセラミック体１４及び金属基板２０は、製造コストが高く、その結果、ワイドバンドギャップ半導体デバイスを含む電子機器パッケージのコストを上昇させる。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本開示はワイドバンドギャップ半導体デバイスのためのオーバーモールド・パッケージングに関する。一実施形態では、トランジスタパッケージは、リードフレームと、リードフレームに取り付けられた窒化ガリウム（ＧａＮ）トランジスタとを含む。リードフレーム及びＧａＮトランジスタは、約１３５℃より高いガラス転移温度と約２０ＧＰａ未満の曲げ弾性率とを有するオーバーモールドによって取り囲まれる。約１３５℃より高いガラス転移温度と約２０ＧＰａ未満の曲げ弾性率を有するオーバーモールドを使用することによって、オーバーモールドは、熱膨張及び／又は収縮に起因するＧａＮトランジスタへの損傷を防ぎながら、ＧａＮトランジスタから生じる熱を処理することができる。
【０００６】
一実施形態によれば、オーバーモールドは、ガラス転移温度を超える温度で約５０ｐｐｍ／℃未満であり且つガラス転移温度未満の温度で約１８ｐｐｍ／℃未満の熱膨張係数を有する。さらに別の実施形態では、オーバーモールドは、約０．５％未満の吸湿率を有する。
【０００７】
一実施形態によれば、ＧａＮトランジスタは、２．２ＧＨｚを超えて３．８ＧＨｚに至るまでの周波数において動作する場合に１５０Ｗより大きいピーク出力電力を有する。
【０００８】
一実施形態によれば、ＧａＮトランジスタは、約４０Ｗ／ｍ−Ｋより大きいバルク熱伝導率と約２０ＧＰａ未満の曲げ弾性率とを有するダイアタッチ材料によってリードフレームに結合される。約４０Ｗ／ｍ−Ｋより大きいバルク熱伝導率と約２０ＧＰａ未満の曲げ弾性率とを有するダイアタッチ材料３８を使用することによって、トランジスタパッケージが、ダイアタッチ材料の熱膨張及び／又は収縮に起因するＧａＮトランジスタへの損傷を回避すると同時に、ＧａＮトランジスタから生じる熱を適切に放散させることができる。
【０００９】
当業者であれば、以下の好ましい実施形態の詳細な説明を添付図面と関連させて読むことで、本開示の範囲を認識しその付加的な態様を理解できるはずである。
【００１０】
本明細書に組み込まれてその一部を構成する添付図面は、本開示のいくつかの態様を例示し、その記述と共に本開示の原理を説明するのに役立つ。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】半導体デバイス用の従来型電子機器パッケージの斜視図である。
【図２】図１に示す半導体デバイス用の従来型電子機器パッケージの断面図である。
【図３】本開示の一実施形態による、ワイドバンドギャップ半導体デバイス用の電子機器パッケージの斜視図である。
【図４】本開示の一実施形態による、図３に示す電子機器パッケージの断面図である。
【図５】本開示の一実施形態による無線周波数（ＲＦ）送信チェーンの概略図である。
【図６Ａ】本開示の一実施形態による、図５に示すＲＦ送信チェーンで使用するトランジスタパッケージの概略図である。
【図６Ｂ】本開示の一実施形態による、図５に示すＲＦ送信チェーンで使用するトランジスタパッケージの概略図である。
【図６Ｃ】本開示の一実施形態による、図５に示すＲＦ送信チェーンで使用するトランジスタパッケージの概略図である。
【図７Ａ】本開示のさらなる実施形態による、図５に示すＲＦ送信チェーンで使用する増幅器パッケージの概略図である。
【図７Ｂ】本開示のさらなる実施形態による、図５に示すＲＦ送信チェーンで使用する増幅器パッケージの概略図である。
【図７Ｃ】本開示のさらなる実施形態による、図５に示すＲＦ送信チェーンで使用する増幅器パッケージの概略図である。
【図８】本開示の一実施形態による、図６Ａ−６Ｃに示すトランジスタパッケージ及び／又は図７Ａ−７Ｃに示す増幅器パッケージで使用する帯域幅制限整合回路網の概略図である。
【図９】本開示の一実施形態による、図６Ａ−６Ｃに示すトランジスタパッケージ及び／又は図７Ａ−７Ｃに示す増幅器パッケージでのピーク出力電力応答を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下に説明する実施形態は、当業者が各実施形態を実行するのを可能にするために必要な情報を表し、実施形態を実行する最良の態様を説明する。当業者であれば、添付図面に照らして以下の説明を読むことで本開示の概念を理解し、本明細書で特に扱わないこれらの概念の応用例を認識できる。これらの概念及び応用例は本開示及び特許請求の範囲の範疇にあることを理解されたい。
【００１３】
用語「第１の」、「第２の」などは、本明細書で様々な要素を記述するために使用することがあるが、これらの要素をこれらの用語で限定されないことを理解されたい。これらの用語は、１つの要素を別の要素から区別するためにのみ使用される。例えば、本開示の範囲から逸脱することなく、第１の要素を第２の要素と呼ぶことができ、同様に第２の要素を第１の要素と呼ぶことができる。本明細書で使用される場合、用語「及び／又は」は、関連して列挙する要素の１又は２以上のうちの何れか及び全ての組合せを含む。
【００１４】
層、領域、又は基板などの要素が別の要素の「上に」ある又は「上へ」延びると言及される場合、他の要素の直接上にある又は直接上へ延びることができ、又は介在要素がさらに存在することもできる。これに対して、ある要素が別の要素の「直接上に」ある又は「直接上へ」延びると言及される場合、介在要素は一切存在しない。層、領域、又は基板などの要素が別の要素の「上方に」ある又は「上方へ」延びると言及される場合、他の要素の直接上方にある又は直接上方へ延びることができ、又は介在要素がさらに存在することができる。これに対して、ある要素が別の要素の「直接上方に」ある又は「直接上方へ」延びると言及される場合、介在要素は一切存在しない。ある要素が別の要素と「結合する」又は「連結する」と言及される場合、他の要素と直接的に結合する又は連結することができ、又は介在要素が存在することができる。これに対して、ある要素が別の要素と「直接結合する」又は「直接連結する」と言及される場合、介在要素は一切存在しない。
【００１５】
本明細書では、「下に」又は「上に」又は「上側の」又は「下側の」又は「水平の」又は「垂直の」などの相対的な用語を、１つの要素、層、又は領域の別の要素、層、又は領域に対する関係を記述するために使用できる。これらの用語及び前述の用語は、図示の配向に加えてデバイスの異なる配向を含むことが意図されることを理解できるであろう。
【００１６】
本明細書で使用する専門用語は、特定の実施形態を記述することだけを目的としており、本開示を限定することを意図していない。本明細書で使用される場合、文脈上明らかに他を意味しない限り、単数形は、同様に複数形を含むことが意図される本明細書で使用される場合、用語「備える」、「備えている」、「含む」、及び／又は「含んでいる」は、記述された特徴、完全体、ステップ、操作、要素、及び／又は構成部品の存在を明示するが、１又は２以上の他の特徴、完全体、ステップ、操作、要素、構成部品、及び／又はそのグループの存在又は付加を排除しないことを理解できるであろう。
【００１７】
別途定義しない限り、本明細書で使用する全ての用語（技術用語及び科学用語を含む）は、本開示が属する技術分野の当業者によって一般に理解されるものと同じ意味を有する。さらに、本明細書で使用する用語は、本明細書及び関連技術の文脈での意味と一致した意味を有する解釈すべきであり、本明細書で明確にそのように定義されない限り、理想的な又はあまりも形式張った意味に解釈されないことを理解できるはずである。
【００１８】
図３及び４は、本開示の一実施形態による１又は２以上のワイドバンドギャップ半導体デバイス２８と共に使用するのに適した電子機器パッケージ２６を示す。詳細には、図３は電子機器パッケージ２６の斜視図を示すが、図４は電子機器パッケージ２６の断面図を示す。電子機器パッケージ２６は、オーバーモールド３０、１又は２以上の入力／出力ピン３２、及びリードフレーム３４を含む。オーバーモールド３０は、ダイアタッチ材料３８を用いてリードフレーム３４に取り付けられた１又は２以上のワイドバンドギャップ半導体デバイス２８を実質的に取り囲むことができる。オーバーモールド３０は、プラスチック又プラスチックポリマー化合物で形成することができ、リードフレーム３４及び１又は２以上のワイドバンドギャップ半導体デバイス２８の周りに射出成型され、それによって外部環境からの保護をもたらす。１又は２以上のワイドバンドギャップ半導体デバイス２８は、ボンドワイヤ４０を介して１又は２以上の入力／出力ピン３２に接続できる。
【００１９】
オーバーモールドを使用する従来の電子機器パッケージング技術の最大温度定格では、従来の電子機器パッケージングで使用される材料に起因して、１５０℃でキャッピングされる。従って、従来の電子機器パッケージング技術は、一般に１５０Ｗ未満のピーク出力電力と２．２ＧＨｚ未満の動作周波数とを有するナローバンドギャップ・デバイスに対してのみ適している。ワイドバンドギャップ・デバイスの本質的に高い電力密度のために、ワイドバンドギャップ・デバイスのパッケージングは、類似のナローバンドギャップ・デバイスのパッケージングよりも遥かに厳しい要件に従う必要がある。具体的には、ワイドバンドギャップ半導体デバイスの高い電力密度は、デバイスから発生する大量の熱をもたらし、その熱はデバイスへの損傷を回避するためにパッケージングにより適切に放散する必要がある。さらに、発生した大量の熱に起因して、ワイドバンドギャップ半導体デバイスと接触するパッケージングの部分は、パッケージングと接触する１又は２以上のデバイスに損傷を与える可能性があるので、加熱及び冷却時の過度の膨張及び／又は収縮を回避する必要がある。
【００２０】
ワイドバンドギャップ半導体デバイスは、２００Ｗを超えるピーク出力電力、３．８ＧＨｚに至るまでの周波数、及び２００℃を超える温度で動作する場合が多いので、従来の電子機器パッケージング技術は、その最大能力で評価されるワイドバンドギャップ・デバイスには適していない。ワイドバンドギャップ半導体デバイスに適した電子機器パッケージを設計するにあたり、本発明者は、オーバーモールド３０用の材料の適合性を判定するための４つの重要な特性を発見した。具体的には、本発明者は、オーバーモールド３０用材料のガラス転移温度（ＴG）、曲げ弾性率（ＦM）、熱膨張係数（ＣＴＥ）、及び吸湿率（ＡR）が電子機器パッケージ２６の性能及び寿命に対して非常に重要であることを発見した。
【００２１】
材料のガラス転移温度（ＴG）は、固体から液体への状態変化が起こり始める温度を表し、材料の熱的能力を特徴付けるために電子機器パッケージングの設計者により使用される場合が多い。曲げ弾性率（ＦM）は、材料の曲げ変形において応力の歪みに対する比（例えば、材料の曲がり易さ）である。材料の熱膨張係数（ＣＴＥ）は、温度変化の結果として材料の大きさがどの程度変化するかを表す。最後に、材料の吸湿率（ＡR）は、特定の条件下で材料が吸収する水分量を（パーセントとして）表す。
【００２２】
一般に、所与の材料のガラス転移温度（ＴG）の増加は、材料の構造への損傷なしでより高温に材料を曝すことを可能にする。しかしながら、材料のガラス転移温度（ＴG）が増加するにつれ、材料の曲げ弾性率（ＦM）、熱膨張係数（ＣＴＥ）、及び吸湿率（ＡR）も増加する。電子機器パッケージ２６を設計する過程で、本発明者は、オーバーモールド３０に関する高い曲げ弾性率（ＦM）、熱膨張係数（ＣＴＥ）、及び／又は吸湿率（ＡR）を有する材料の使用は、１又は２以上のワイドバンドギャップ半導体デバイス２８の温度が経時的に変化する際のオーバーモールド３０の膨張及び収縮に起因して、オーバーモールド３０のリードフレーム３４からの層間剥離及び／又は引裂け、断裂、或いはオーバーモールド３０と接触する１又は２以上のワイドバンドギャップ半導体デバイス２８に対する他の構造的損傷をもたらす場合があることを発見した。従って、オーバーモールド３０用の材料のガラス転移温度（ＴG）、曲げ弾性率（ＦM）、熱膨張係数（ＣＴＥ）、及び吸湿率（ＡR）の間にあるバランスを見出す必要がある。
【００２３】
一実施形態では、電子機器パッケージ２６のオーバーモールド３０は、約１３５℃と４００℃の間のガラス転移温度（ＴG）、約２０ＧＰａ未満の曲げ弾性率（ＦM）、ガラス転移温度を超える温度で約５０ｐｐｍ／℃未満であり且つガラス転移温度未満の温度で約１８ｐｐｍ／℃未満の熱膨張係数（ＣＴＥ）、及び約０．５％未満の吸湿率（ＡR）を有することができる。一実施形態では、オーバーモールド３０は日本の福岡所在の住友ベークライト社製の品番Ｇ７２０Ａで形成され、そのデータシートはその内容全体が参照により本明細書に組み込まれている。約１３５℃と４００℃の間のガラス転移温度（ＴG）、約２０ＧＰａ未満の曲げ弾性率（ＦM）、ガラス転移温度を超える温度で約５０ｐｐｍ／℃未満であり且つガラス転移温度未満の温度で約１８ｐｐｍ／℃未満の熱膨張係数（ＣＴＥ）、及び約０．５％未満の吸湿率（ＡR）を有する電子機器パッケージ２６用のオーバーモールド３０を使用することによって、電子機器パッケージ２６は、１又は２以上のワイドバンドギャップ半導体デバイス２８を収容するのに適することができる。具体的には、オーバーモールド３０の高いガラス転移温度（ＴG）によって、電子機器パッケージ２６は、１又は２以上のワイドバンドギャップ半導体デバイス２８から発生する熱をデバイスへの構造的損傷なしに電子機器パッケージ２６内で処理することが可能となり、一方で、オーバーモールド３０の低い曲げ弾性率（ＦM）、熱膨張係数（ＣＴＥ）、及び吸湿率（ＡR）は、熱膨張及び／又は収縮に起因して１又は２以上のワイドバンドギャップ半導体デバイス２８と接触するオーバーモールド３０の一部の変形により引き起こされる可能性のある、１又は２以上のワイドバンドギャップ半導体デバイス２８への損傷を防止する。
【００２４】
オーバーモールド３０に関して前述した特性に加えて、本発明者はまた、ダイアタッチ材料３８に関して類似の発見をした。詳細には、本発明者は、ダイアタッチ材料３８のバルク熱伝導率（ＫT）及び曲げ弾性率（ＦM）が電子機器パッケージ２６の性能及び寿命に対して非常に重要であることを発見した。ダイアタッチ材料３８は、約４０Ｗ／ｍ−Ｋと２００Ｗ／ｍ−Ｋの間のバルク熱伝導率（ＫT）と約２０ＧＰａ未満の曲げ弾性率（ＦM）とを有する焼結銀材料などの焼結材料とすることができる。一実施形態では、ダイアタッチ材料３８は、米国ジョージア州スワニー所在のＡｌｐｈａ  Ａｄｖａｎｃｅｄ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ社製の品番Ｄ５９１−３Ｂであり、そのデータシートはその内容全体が参照により本明細書に組み込まれている。約４０Ｗ／ｍ−Ｋと２００Ｗ／ｍ−Ｋの間のバルク熱伝導率（ＫT）と約２０ＧＰａ未満の曲げ弾性率（ＦM）とを有する電子機器パッケージ２６用のダイアタッチ材料３８を使用することによって、電子機器パッケージ２６は、１又は２以上のワイドバンドギャップ半導体デバイス２８を収容するのに適することができる。具体的には、ダイアタッチ材料３８の高いバルク熱伝導率（ＫT）は、十分な熱が１又は２以上の半導体デバイス２８から伝導して去ることを確実にし、一方、ダイアタッチ材料３８の低い曲げ弾性率（ＦM）は、熱膨張及び／又は収縮に起因して１又は２以上のワイドバンドギャップ半導体デバイス２８と接触するダイアタッチ材料３８の一部の変形により引き起こされる可能性がある、１又は２以上のワイドバンドギャップ半導体デバイス２８への損傷を防止する。
【００２５】
電子機器パッケージ２６を設計する過程で、本発明者は、ダイアタッチ材料３８の曲げ弾性率の上限が電子機器パッケージ２６中の１又は２以上のワイドバンドギャップ半導体デバイス２８の面積に依存する場合があることを発見した。従って、ダイアタッチ材料３８用に選択された特定の材料は、電子機器パッケージ２６中の１又は２以上のワイドバンドギャップ半導体デバイス２８の面積に依存して変わる場合がある。１又は２以上のワイドバンドギャップ半導体デバイス２８が４ｍｍｘ４ｍｍ未満の面積を有する実施形態では、ダイアタッチ材料３８の曲げ弾性率（ＦM）は、約６ＧＰａ未満とすることができる。１又は２以上のワイドバンドギャップ半導体デバイス２８が２ｍｍｘ２ｍｍ未満の面積を有するさらなる実施形態では、ダイアタッチ材料３８の曲げ弾性率（ＦM）は、約１０ＧＰａ未満とすることができる。１又は２以上のワイドバンドギャップ半導体デバイス２８が１ｍｍｘ１ｍｍ未満の面積を有する別の実施形態では、ダイアタッチ材料２８の曲げ弾性率（ＦM）は、約２０ＧＰａ未満とすることができる。同様に、オーバーモールド３０の曲げ弾性率（ＦM）、熱膨張係数（ＣＴＥ）、及び吸湿率（ＡR）は、電子機器パッケージ２６中の１又は２以上のワイドバンドギャップ半導体デバイス２８の面積に依存して変わる場合がある。
【００２６】
入力／出力ピン３２及びリードフレーム３４は、銅、銅合金等とすることができるが、入力／出力ピン３２のための何らかの適切な材料を本開示の原理から逸脱することなく使用することができる。
【００２７】
特に、前述の特性を備える電子機器パッケージ２６を使用することにより、電子機器パッケージ２６の製造コストを有意に低減しながら、１又は２以上のワイドバンドギャップ半導体デバイス２８の収容が可能となる。コストの大部分がワイドバンドギャップ・デバイスのパッケージングなので、電子機器パッケージ２６の使用は、ワイドバンドギャップ・デバイスを用いる電子機器パッケージのコストを有意に低減することができる。さらに、電子機器パッケージ２６に関して前述した特性により、１又は２以上のワイドバンドギャップ半導体デバイス２８は、そのパッケージングに起因する性能低下なしに最大能力で動作することができる。一実施形態では、１又は２以上のワイドバンドギャップ半導体デバイス２８は、２．２ＧＨｚを超えて３．８ＧＨｚに至るまでの周波数においてピーク出力電力、約１５０Ｗで動作するように構成されるワイドバンドギャップ・トランジスタである。別の実施形態では、１又は２以上のワイドバンドギャップ半導体デバイス２８は、３．８ＧＨｚに至るまでの周波数においてピーク出力電力、約２００Ｗで動作するように構成されるワイドバンドギャップ・トランジスタである。さらに別の実施形態では、１又は２以上のワイドバンドギャップ半導体デバイス２８は、３．８ＧＨｚに至るまでの周波数においてピーク出力電力、約２５０Ｗで動作するように構成されるワイドバンドギャップ・トランジスタである。
【００２８】
一実施形態では、電子機器パッケージ２６は、モイスチャーセンシティビティレベル（ＭＳＬ−３）及び電子デバイス技術合同協議会（ＪＥＤＥＣ）の環境基準を満たす。
【００２９】
図５は、本開示の一実施形態による無線周波数（ＲＦ）送信チェーン４２を示す。ＲＦ送信チェーン４２は、入力ノードＲＦ＿ＩＮ、アンテナ４４、入力段ＲＦパワーアンプ（ＰＡ）４６、出力段ＲＦ−ＰＡ４８、及び複数の整合回路網５０を含む。具体的には、ＲＦ送信チェーン４２は、入力ノードＲＦ＿ＩＮと入力段ＲＦ−ＰＡ４５との間に接続される第１整合回路網５０Ａと、入力段ＲＦ−ＰＡ４６と出力段ＲＦ−ＰＡ４８との間に接続される第２整合回路網５０Ｂと、出力段ＲＦ−ＰＡ４８とアンテナ４４との間に接続される第３整合回路網５０Ｃとを含む。動作中、変調信号は入力ノードＲＦ＿ＩＮに存在し、第１整合回路網５０Ａを介して入力段ＲＦ−ＰＡ４６へ送出される。変調信号は入力段ＲＦ−ＰＡ４６により増幅され、第２整合回路網５０Ｂを介して出力段ＲＦ−ＰＡ４８へ送出される。出力段ＲＦ−ＰＡ４８は次に、変調信号をさらに増幅してアンテナ４４からの送信に適したＲＦ出力信号を生成し、第３整合回路網５０Ｃを介してアンテナ４４へＲＦ出力信号を送出する。
【００３０】
整合回路網５０は、２つの異なる構成部品間のインピーダンスを整合させ、それによって、例えば高い電圧定在波比（ＶＳＷＲ）による損失を最小限度にしてＲＦ送信チェーン４２の安定した動作を確実にするために設けることができる。３つの異なる整合回路網５０をＲＦ送信チェーン４２に示すが、本開示の原理から逸脱することなく任意の数の整合回路網５０をＲＦ送信チェーン４２で使用することができる。さらに、図５には唯一の入力段ＲＦ−ＰＡ４６及び唯一の出力段ＲＦ−ＰＡ４８が示されているが、本開示の原理から逸脱することなく任意の数の入力段又は出力段ＲＦ−ＰＡをＲＦ送信チェーン４２で使用することができる。
【００３１】
前述のように、ＲＦ送信チェーン４２は、高効率であると同時に、広い帯域幅に亘って高度な線形性及び大きな利得を有する必要がある。従って、入力段ＲＦ−ＰＡ４６、出力段ＲＦ−ＰＡ４８、又はその両方は、ＲＦ送信チェーン４２の性能を高めるためにワイドバンドギャップＲＦ−ＰＡとすることができる。
【００３２】
図６Ａは、本開示の一実施形態による図５に示すＲＦ送信チェーン４２において、入力段ＲＦ−ＰＡ４６、出力段ＲＦ−ＰＡ４８、又はその両方での使用に適したトランジスタパッケージ５２を示す。トランジスタパッケージ５２は、入力ノードＲＦ＿ＩＮ、ワイドバンドギャップ・トランジスタ５４、帯域幅制限整合回路網５６、及び出力ノードＲＦ＿ＯＵＴを含む。帯域幅制限整合回路網５６は、入力ノードＲＦ＿ＩＮとワイドバンドギャップ・トランジスタ５４との間に接続される。ワイドバンドギャップ・トランジスタ５４は、帯域幅制限整合回路網５６と出力ノードＲＦ＿ＯＵＴとの間に接続される。前述のとおり、ワイドバンドギャップ・トランジスタ５４は広い帯域幅に亘って高度な線形性及び大きな利得を提供することができる。場合によっては、トランジスタパッケージ５２の帯域幅は、例えば、１又は２以上のスペクトルマスキング要件（例えば、トランジスタパッケージ５２が従うべき無線通信規格により規定されるような）のために、問題のある場合がある。従って、所定の周波数帯域又は複数の周波数帯域の外側での信号送信を低減するために、帯域幅制限整合回路網５６は、所定の周波数帯域又は複数の周波数帯域の外側で動作する際にワイドバンドギャップ・トランジスタ５４の利得を低減するために設けられる。所定の周波数帯域又は複数の周波数帯域の外側でワイドバンドギャップ・トランジスタ５４の利得を低減することに加えて、帯域幅制限整合回路網５６はまた、トランジスタパッケージ５２に接続した外部インピーダンスと整合することができる。帯域幅制限整合回路網５６の詳細は、以下でさらに詳しく説明される。
【００３３】
一実施形態によれば、ワイドバンドギャップ・トランジスタ５４は、窒化ガリウム（ＧａＮ）トランジスタである。さらなる実施形態によれば、ワイドバンドギャップ・トランジスタ５４は、ＧａＮ  ｏｎ  ＳｉＣ（窒化ガリウム・オン・シリコンカーバイド）トランジスタである。別の実施形態では、ワイドバンドギャップ・トランジスタ５４用の任意の数のワイドバンドギャップ半導体材料システムを使用することもでき、その全ては、本明細書で想定されている。ワイドバンドギャップ・トランジスタ５４は、高電子移動度トランジスタ（ＨＥＭＴ）とすることができる。従って、帯域幅制限整合回路網５６は、入力ノードＲＦ＿ＩＮとワイドバンドギャップ・トランジスタ５４のゲートコンタクト（Ｇ）との間に接続可能であり、出力ノードＲＦ＿ＯＵＴは、ワイドバンドギャップ・トランジスタ５４のドレインコンタクト（Ｄ）に接続可能であり、ワイドバンドギャップ・トランジスタ５４のソースコンタクト（Ｓ）は、接地に接続可能である。別の実施形態では、ワイドバンドギャップ・トランジスタ５４は、電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）、金属酸化物半導体電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）、バイポーラ接合トランジスタ（ＢＪＴ）、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）等とすることができる。
【００３４】
トランジスタパッケージ５２は、個別の構成要素として実装された集積回路である。換言すると、トランジスタパッケージ５２は、１又は２以上の従来型ＲＦ−ＰＡに対するドロップイン式代替品として適している。一実施形態では、トランジスタパッケージ５２はモノリシック集積回路である。本明細書で言及するように、モノリシック集積回路は単一の半導体チップ上に形成された集積回路である。さらなる実施形態では、トランジスタパッケージ５２はハイブリッド集積回路である。本明細書で言及するように、ハイブリッド集積回路は、複数の相互接続された半導体チップが単一パッケージ内の基板上に設けられた集積回路である。トランジスタパッケージ５２の内部に帯域幅制限整合回路網５６を設けることにより、トランジスタパッケージ５２は、従来のナローバンドギャップＲＦ−ＰＡと類似した周波数応答を有するが、従来の対照物より低損失でありながら、高い利得及び効率を維持することが可能となる。従って、トランジスタパッケージ５２は、従来型ＲＦ−ＰＡに対する直接の代替品として使用することができ、それによって、トランジスタパッケージ５２とインタフェース接続するＲＦ回路の再設計をほとんど又は全く必要とせずに、トランジスタパッケージ５２が組み込まれるＲＦ送信チェーンの性能を向上させる。
【００３５】
一実施形態では、トランジスタパッケージ５２は、図３及び４に関して前述したとおりのオーバーモールド・パッケージである。従って、トランジスタパッケージ５２は、約１３５℃と４００℃の間のガラス転移温度（ＴG）、約２０ＧＰａ未満の曲げ弾性率（ＦM）、ガラス転移温度を超える温度で約５０ｐｐｍ／℃未満であり且つガラス転移温度未満の温度で約１８ｐｐｍ／℃未満の熱膨張係数（ＣＴＥ）、及び約０．５％未満の吸湿率（ＡR）を有するプラスチックオーバーモールドとすることができる。さらに、トランジスタパッケージ５２は、約４０Ｗ／ｍ−Ｋと２００Ｗ／ｍ−Ｋの間のバルク熱伝導率（ＫT）と約２０ＧＰａ未満の曲げ弾性率（ＦM）とを有するダイアタッチ材料を用いてリードフレームに取り付けることができる。従って、トランジスタパッケージ５２のコストは、前述の性能向上をもたらすと同時に低く抑えることができる。
【００３６】
一実施形態では、トランジスタパッケージ５２は、所定の周波数帯域又は複数の周波数帯域で５４ｄＢｍ（又は２５０Ｗ）を超えるピーク出力電力を有する。さらに、帯域幅制限整合回路網５６により、トランジスタパッケージ５２は、所定の周波数帯域又は複数の周波数帯域の外側で４８Ｗ未満の平均電力出力を有する。帯域幅制限整合回路網５６は、所定の周波数帯域又は複数の周波数帯域の２００ＭＨｚ以内で０．５ｄＢを超える利得ロールオフと、所定の周波数帯域又は複数の周波数帯域の３００ＭＨｚ以内で７．５ｄＢの利得ロールオフとを提供することができる。従って、トランジスタパッケージ５２は、所定の周波数帯域又は複数の周波数帯域で２４０Ｗを超えるピーク出力電力と、所定の周波数帯域又は複数の周波数帯域の外側で４８Ｗ未満の平均出力電力とを提供することができ、トランジスタパッケージ５２の平均出力電力は、ＷＣＤＭＡ（登録商標）に関する７．５ｄＢピーク対平均値比（ＰＡＲ）に従って測定される。さらに、トランジスタパッケージ５２は、所定の周波数帯域又は複数の周波数帯域で２４０Ｗより大きいピーク出力電力と、所定の周波数帯域又は複数の周波数帯域の外側で４８Ｗ未満の平均出力電力とを提供することができ、トランジスタパッケージ５２の平均出力電力は、トランジスタパッケージ５２が負荷サイクル２０％を上回る最大能力で駆動される場合のトランジスタパッケージ５２の出力電力として規定される。一実施形態では、トランジスタパッケージ５２は、５０Ｖで７．５ｄＢ−ＰＡＲのロングタームエボリューション（ＬＴＥ）信号を送信しながら、２．６ＧＨｚにおいて５０％のドレイン効率で８０Ｗを超える平均出力電力を提供し、定格出力電力で１７ｄＢの利得を有する。さらなる実施形態では、トランジスタパッケージ５２は、６５％を超える飽和（ＰSAT）効率をもたらすことができる。
【００３７】
一実施形態では、所定の周波数帯域又は複数の周波数帯域は、ＲＦ通信用の周波数帯域である。従って、帯域幅制限整合回路網５６は、ワイドバンドギャップ・トランジスタ５４の帯域幅を制限すると同時にＲＦ周波数での１又は２以上のインピーダンスを予め整合させることができる。一実施形態では、所定の周波数帯域又は複数の周波数帯域は、６９０−９６０ＭＨｚ、１８００−２３００ＭＨｚ、又は２３００−２７００ＭＨｚのうちの１又は２以上を含む。
【００３８】
図６Ｂは、本開示のさらなる実施形態によるトランジスタパッケージ５２を示す。図６Ｂに示すトランジスタパッケージ５２は、図６Ａに示すトランジスタパッケージ５２と類似しているが、入力ノードＲＦ＿ＩＮとワイドバンドギャップ・トランジスタ５４の間にではなく、ワイドバンドギャップ・トランジスタ５４と出力ノードＲＦ＿ＯＵＴの間に接続された帯域幅制限整合回路網５６を含む。トランジスタパッケージ５２は、図６Ａに示すトランジスタパッケージ５２と実質的に同じように機能することができる。つまり、帯域幅制限整合回路網５６は、トランジスタパッケージ５２が確実に１又は２以上のスペクトルマスキング要件を満たすように、所定の周波数帯域又は複数の周波数帯域の外側でワイドバンドギャップ・トランジスタ５４の利得応答を低減することができる。
【００３９】
ワイドバンドギャップ・トランジスタ５４がＨＥＭＴである一実施形態では、帯域幅制限整合回路網５６は、ワイドバンドギャップ・トランジスタ５４のドレインコンタクト（Ｄ）と出力ノードＲＦ＿ＯＵＴの間に接続され、入力ノードＲＦ＿ＩＮは、ワイドバンドギャップ・トランジスタ５４のゲートコンタクト（Ｇ）に接続され、ワイドバンドギャップ・トランジスタ５４のソースコンタクト（Ｓ）は、接地に接続される。
【００４０】
図６Ｃは、本開示のさらに別の実施形態によるトランジスタパッケージ５２を示す。図６Ｃに示すトランジスタパッケージ５２は、図６Ａ及び図６Ｂに示すトランジスタパッケージ５２と類似しているが、入力ノードＲＦ＿ＩＮとワイドバンドギャップ・トランジスタ５４の間に接続された第１帯域幅制限整合回路網５６Ａと、ワイドバンドギャップ・トランジスタ５４と出力ノードＲＦ＿ＯＵＴの間に接続された第２帯域幅制限整合回路網５６Ｂとの両方を含む。トランジスタパッケージ５２は、図６Ａ及び図６Ｂに示すトランジスタパッケージ５２と実質的に同じように機能することができる。つまり、第１帯域幅制限整合回路網５６Ａ及び第２帯域幅制限整合回路網５６Ｂは、トランジスタパッケージ５２が確実に１又は２以上のスペクトルマスキング要件を満たすように、所定の周波数帯域又は複数の周波数帯域の外側でワイドバンドギャップ・トランジスタ５４の利得応答を低減することができる。
【００４１】
ワイドバンドギャップ・トランジスタ５４がＨＥＭＴである一実施形態では、第１帯域幅制限整合回路網５６Ａは、入力ノードＲＦ＿ＩＮとワイドバンドギャップ・トランジスタ５４のゲートコンタクト（Ｇ）の間に接続され、第２帯域幅制限整合回路網５６Ｂは、ワイドバンドギャップ・トランジスタ５４のドレインコンタクト（Ｄ）と出力ノードＲＦ＿ＯＵＴの間に接続され、ワイドバンドギャップ・トランジスタ５４のソースコンタクト（Ｓ）は、接地に接続される。
【００４２】
図７Ａは、本開示の一実施形態による図５に示すＲＦ送信チェーン４２において、入力段ＲＦ−ＰＡ４６、出力段ＲＦ−ＰＡ４８、又はその両方としての使用に適した増幅器パッケージ５８を示す。増幅器パッケージ５８は、第１ワイドバンドギャップ・トランジスタ６０Ａ、第２ワイドバンドギャップ・トランジスタ６０Ｂ、及び１又は２以上の帯域幅制限整合回路網６２を含む。帯域幅制限整合回路網６２は、入力ノードＲＦ＿ＩＮとワイドバンドギャップ・トランジスタ６０の間に接続される。一部の実施形態では、第１ワイドバンドギャップ・トランジスタ６０Ａ及び第２ワイドバンドギャップ・トランジスタ６０Ｂは、ドハティ構成で配置される。増幅器パッケージ５８に複数のワイドバンドギャップ・トランジスタ６０を設けることにより、一部の用途では増幅器パッケージ５８の利得及び性能を増大させることができる。前述のように、第１ワイドバンドギャップ・トランジスタ６０Ａ及び第２ワイドバンドギャップ・トランジスタ６０Ｂは、広い帯域幅に亘って高度な線形性及び大きな利得を提供することができる。場合によっては、増幅器パッケージ５８の帯域幅は、例えば、１又は２以上のスペクトルマスキング要件に起因して、問題となる場合がある。従って、所定の周波数帯域又は複数の周波数帯域の外側での信号送信を低減するために、帯域幅制限整合回路網６２は、所定の周波数帯域又は複数の周波数帯域の外側で動作する場合に第１ワイドバンドギャップ・トランジスタ６０Ａ及び第２ワイドバンドギャップ・トランジスタ６０Ｂの利得を低減させるために設けることができる。所定の周波数帯域又は複数の周波数帯域の外側で第１ワイドバンドギャップ・トランジスタ６０Ａ及び第２ワイドバンドギャップ・トランジスタ６０Ｂの利得を低減させることに加えて、帯域幅制限整合回路網６２はまた、増幅器パッケージ５８に接続された外部インピーダンスと整合することができる。帯域幅制限整合回路網６２の詳細は、以下でさらに詳しく説明される。
【００４３】
一実施形態では、第１ワイドバンドギャップ・トランジスタ６０Ａ及び第２ワイドバンドギャップ・トランジスタ６０Ｂは、ＧａＮトランジスタである。さらなる実施形態では、第１ワイドバンドギャップ・トランジスタ６０Ａ及び第２ワイドバンドギャップ・トランジスタ６０Ｂは、ＧａＮ  ｏｎ  ＳｉＣトランジスタである。第１ワイドバンドギャップ・トランジスタ６０Ａ及び第２ワイドバンドギャップ・トランジスタ６０Ｂに対して種々の適切なワイドバンドギャップ半導体材料系が存在し、その全てが本明細書で想定されている。第１ワイドバンドギャップ・トランジスタ６０Ａ及び第２ワイドバンドギャップ・トランジスタ６０Ｂは、ＨＥＭＴとすることができる。従って、第１帯域幅制限整合回路網６２Ａは、入力ノードＲＦ＿ＩＮと第１ワイドバンドギャップ・トランジスタ６０Ａのゲートコンタクト（Ｇ）との間に接続可能であり、第２帯域幅制限整合回路網６２Ｂは、入力ノードＲＦ＿ＩＮと第２ワイドバンドギャップ・トランジスタ６０Ｂのゲートコンタクト（Ｇ）との間に接続可能であり、第１ワイドバンドギャップ・トランジスタ６０Ａのドレインコンタクト（Ｄ）は、出力ノードＲＦ＿ＯＵＴに接続可能であり、第１ワイドバンドギャップ・トランジスタのソースコンタクト（Ｓ）は、接地に接続可能であり、第２ワイドバンドギャップ・トランジスタ６０Ｂのドレインコンタクト（Ｄ）は、出力ノードＲＦ＿ＯＵＴに接続可能であり、第２ワイドバンドギャップ・トランジスタ６０Ｂのソースコンタクト（Ｓ）は、接地に接続可能である。別の実施形態では、第１ワイドバンドギャップ・トランジスタ６０Ａ及び第２ワイドバンドギャップ・トランジスタ６０Ｂは、ＦＥＴ、ＭＯＳＦＥＴ、ＢＪＴ、ＩＧＢＴ等とすることができる。
【００４４】
一実施形態では、増幅器パッケージ５８は、個別の構成要素として実装される集積回路である。換言すると、増幅器パッケージ５８は、１又は２以上の従来型ＲＦ−ＰＡに対するドロップイン式代替品として適している。一実施形態では、増幅器パッケージ５８はモノリシック集積回路である。付加的な実施形態では、増幅器パッケージ５８はハイブリッド集積回路である。増幅器パッケージ５８の内部に帯域幅制限整合回路網６２を設けることにより、増幅器パッケージ５８は、従来のナローバンドギャップＲＦ−ＰＡと類似した周波数応答を有するが、従来の対照物より低損失でありながら、高い利得及び効率を維持することが可能となる。従って、増幅器パッケージ５８は、従来型ＲＦ−ＰＡに対する直接の代替品として使用することができ、それによって、増幅器パッケージ５８とインタフェース接続するＲＦ回路の再設計をほとんど又は全く必要とせずに、増幅器パッケージ５８が組み込まれるＲＦ送信チェーンの性能を向上させる。
【００４５】
一実施形態では、トランジスタパッケージ５２は、図３及び４に関して前述したとおりのオーバーモールド・パッケージである。従って、トランジスタパッケージ５２は、約１３５℃と４００℃の間のガラス転移温度（ＴG）、約２０ＧＰａ未満の曲げ弾性率（ＦM）、ガラス転移温度を超える温度で約５０ｐｐｍ／℃未満であり且つガラス転移温度未満の温度で約１８ｐｐｍ／℃未満の熱膨張係数（ＣＴＥ）、及び約０．５％未満の吸湿率（ＡR）を有するプラスチックオーバーモールドとすることができる。さらに、トランジスタパッケージ５２は、約４０Ｗ／ｍ−Ｋと２００Ｗ／ｍ−Ｋの間のバルク熱伝導率（ＫT）と約２０ＧＰａ未満の曲げ弾性率（ＦM）とを有するダイアタッチ材料を用いてリードフレームに取り付けることができる。従って、トランジスタパッケージ５２のコストは、前述の性能向上をもたらすと同時に低く抑えることができる。
【００４６】
一実施形態では、増幅器パッケージ５８は、所定の帯域又は所定の複数の帯域で５４ｄＢｍ（又は２５０Ｗ）を超えるピーク出力電力を有する。さらに、帯域幅制限整合回路網６２により、増幅器パッケージ５８は、所定の帯域又は所定の複数の帯域の外側で４８Ｗ未満の平均電力出力を有する。帯域幅制限整合回路網６２は、所定の帯域又は所定の複数の帯域の２００ＭＨｚ以内で０．５ｄＢを超える利得ロールオフと、所定の帯域又は所定の複数の帯域の３００ＭＨｚ以内で７．５ｄＢの利得ロールオフとを提供することができる。従って、増幅器パッケージ５８は、所定の帯域又は所定の複数の帯域で２４０Ｗを超えるピーク出力電力と、所定の帯域又は所定の複数の帯域の外側で４８Ｗ未満の平均出力電力とを提供することができ、増幅器パッケージ５８の平均出力電力は、ＷＣＤＭＡに関する７．５ｄＢ−ＰＡＲに従って測定される。さらに、増幅器パッケージ５８は、所定の帯域又は所定の複数の帯域で２４０Ｗより大きいピーク出力電力と、所定の帯域又は所定の複数の帯域の外側で４８Ｗ未満の平均出力電力とを提供することができ、増幅器パッケージ５８の平均出力電力は、増幅器パッケージ５８が負荷サイクル２０％を上回る最大能力で駆動される場合の増幅器パッケージ５８の出力電力として規定される。一実施形態では、増幅器パッケージ５８は、５０Ｖで７．５ｄＢ−ＰＡＲのロングタームエボリューション（ＬＴＥ）信号を送信しながら２．６ＧＨｚにおいて５０％のドレイン効率で８０Ｗを超える平均出力電力を提供し、定格出力電力で１７ｄＢの利得を有する。さらなる実施形態では、増幅器パッケージ５８は、６５％を超える飽和（ＰSAT）効率をもたらすことができる。
【００４７】
一実施形態では、所定の周波数帯域又は複数の周波数帯域は、ＲＦ通信用の周波数帯域である。従って、帯域幅制限整合回路網６２は、ワイドバンドギャップ・トランジスタ６０の帯域幅を制限すると同時にＲＦ周波数での１又は２以上のインピーダンスを予め整合させることができる。一実施形態では、所定の周波数帯域又は複数の周波数帯域は、６９０−９６０ＭＨｚ、１８００−２３００ＭＨｚ、又は２３００−２７００ＭＨｚの内の１又は２以上を含む。
【００４８】
図７Ｂは、本開示のさらなる実施形態による増幅器パッケージ５８を示す。図７Ｂに示す増幅器パッケージ５８は、図７Ａに示す増幅器パッケージと類似しているが、入力ノードＲＦ＿ＩＮとワイドバンドギャップ・トランジスタ６０との間にではなく、ワイドバンドギャップ・トランジスタ６０と出力ノードＲＦ＿ＯＵＴとの間に接続された帯域幅制限整合回路網６２を含む。増幅器パッケージ５８は、図７Ａに示す増幅器パッケージ５８と実質的に同じように機能することができる。つまり、帯域幅制限整合回路網６２は、増幅器パッケージ５８が確実に１又は２以上のスペクトルマスキング要件を満たすように、所定の周波数帯域又は複数の周波数帯域の外側で第１ワイドバンドギャップ・トランジスタ６０Ａ及び第２ワイドバンドギャップ・トランジスタ６０Ｂの利得応答を低減することができる。
【００４９】
第１ワイドバンドギャップ・トランジスタ６０Ａ及び第２ワイドバンドギャップ・トランジスタ６０ＢがＨＥＭＴである一実施形態では、入力ノードＲＦ＿ＩＮは、第１ワイドバンドギャップ・トランジスタ６０Ａのゲートコンタクト（Ｇ）及び第２ワイドバンドギャップ・トランジスタ６０Ｂのゲートコンタクト（Ｇ）に接続され、第１ワイドバンドギャップ・トランジスタ６０Ａのソースコンタクト（Ｓ）は、接地に接続され、第１ワイドバンドギャップ・トランジスタ６０Ａのドレインコンタクト（Ｄ）は、第１帯域幅制限整合回路網６２Ａを介して出力ノードＲＦ＿ＯＵＴに接続され、第２ワイドバンドギャップ・トランジスタ６０Ｂのドレインコンタクト（Ｄ）は、第２帯域幅制限整合回路網６２Ｂを介して出力ノードＲＦ＿ＯＵＴに接続され、第２ワイドバンドギャップ・トランジスタ６０Ｂのソースコンタクト（Ｓ）は、接地に接続される。
【００５０】
図７Ｃは、本開示のさらに別の実施形態による増幅器パッケージ５８を示す。図７Ｃに示す増幅器パッケージ５８は、図７Ａ及び７Ｂに示す増幅器パッケージと実質的に類似しているが、第３帯域幅制限整合回路網６２Ｃ及び第４帯域幅制限整合回路網６２Ｄをさらに含む。増幅器パッケージ５８は、図５Ａ及び５Ｂ関して前述した増幅器パッケージ５８と実質的に同じように機能することができる。つまり、帯域幅制限整合回路網６２は、増幅器パッケージ５８が確実に１又は２以上のスペクトルマスキング要件を満たすように、で第１ワイドバンドギャップ・トランジスタ６０Ａ及び第２ワイドバンドギャップ・トランジスタ６０Ｂの利得応答を低減することができる。
【００５１】
第１ワイドバンドギャップ・トランジスタ６０Ａ及び第２ワイドバンドギャップ・トランジスタ６０ＢがＨＥＭＴである一実施形態では、第１帯域幅制限整合回路網６２Ａは、入力ノードＲＦ＿ＩＮと第１ワイドバンドギャップ・トランジスタ６０Ａのゲートコンタクト（Ｇ）との間に接続され、第２帯域幅制限整合回路網６２Ｂは、第１ワイドバンドギャップ・トランジスタ６０Ａのドレインコンタクト（Ｄ）と出力ノードＲＦ＿ＯＵＴとの間に接続され、第１ワイドバンドギャップ・トランジスタ６０Ａのソースコンタクト（Ｓ）は、接地に接続され、第３帯域幅制限整合回路網６２Ｃは、入力ノードＲＦ＿ＩＮと第２ワイドバンドギャップ・トランジスタ６０Ｂのゲートコンタクト（Ｇ）との間に接続され、第４帯域幅制限整合回路網６２Ｄは、第２ワイドバンドギャップ・トランジスタ６０Ｂのドレインコンタクト（Ｄ）と出力ノードＲＦ＿ＯＵＴとの間に接続され、第２ワイドバンドギャップ・トランジスタ６０Ｂのソースコンタクト（Ｓ）は、接地に接続される。
【００５２】
図８は例示的な帯域幅制限整合回路網６４を示し、本開示の一実施形態による図６Ａ−６Ｃに示す帯域幅制限整合回路網５６及び／又は図７Ａ−７Ｃに示す帯域幅制限整合回路網６２として使用することができる。帯域幅制限整合回路網６４は、入力ノードＲＦ＿ＩＮ、入力ノードＲＦ＿ＩＮと中間ノード６６との間に接続された第１インダクタＬ１、中間ノード６６と接地との間に直列に接続された第２インダクタＬ２及び第１キャパシタＣ１、中間ノード６６と出力ノードＲＦ＿ＯＵＴとの間に接続された第３インダクタＬ３、及び出力ノードＲＦ＿ＯＵＴと接地との間に接続された第２キャパシタＣ２を含む。第２インダクタＬ２及び第１キャパシタＣ１は、ノッチフィルタとして機能することができ、所定の周波数において取り付けられた構成要素の利得を低減することができる。この所定の周波数は、帯域幅制限整合回路網６４の様々な構成部品に対して選択されたインダクタンス及び／又はキャパシタンスによって決定される。帯域幅制限整合回路網６４の付加的な構成要素は、帯域幅制限整合回路網６４が統合された回路内での干渉を低減するために、入力ノードＲＦ＿ＩＮのインピーダンスを出力ノードＲＦ＿ＯＵＴのインピーダンスに整合させることができる。
【００５３】
帯域幅制限整合回路網６４は、特定の様式で配置された一定数の構成要素を含んで示されるが、帯域幅制限整合回路網６４における構成部品の数量及び配置の両方に関して、様々な構成が存在し、その全てが本明細書で想定されている。帯域幅制限整合回路網６４の構成要素の数量及び配置は、トランジスタパッケージ５２及び／又は増幅器パッケージ５８に対して利得応答が望まれる所定の周波数帯域又は複数の周波数帯域に基づいて変更することができる。
【００５４】
図９は、図４Ａ−４Ｃに示すトランジスタパッケージ５２のピーク出力電力応答を示すグラフであり、所定の周波数帯域は約２．４ＧＨｚから２．７ＧＨｚである。図９の実線は、帯域幅制限整合回路網５６を含むトランジスタパッケージ５２のピーク出力電力応答を示すが、破線は帯域幅制限整合回路網をもたないトランジスタパッケージ５２のピーク出力電力応答を示す。図９に示すように、帯域幅制限整合回路網５６を含むトランジスタパッケージ５２の電力応答は、約２．７ＧＨｚから有意に加速速度でロールオフするが、帯域幅制限整合回路網をもたないトランジスタパッケージ５２の電力応答は、比較的に直線状のままである。さらに、トランジスタパッケージ５２の電力出力は、所定の周波数帯域で大きく、最大約５５ｄＢである。従って、トランジスタパッケージ５２は、その帯域内性能に対する最小限の影響でもって、１又は２以上のスペクトルマスキング要件を容易に満たすことができる。
【００５５】
当業者であれば、本開示の好ましい実施形態に対する改良及び変更を認識することができる。当該改良及び変更の全ては、本明細書に開示する概念及び以下の特許請求の範囲に入ると見なされる。
【符号の説明】
【００５６】
２６  電子機器パッケージ
２８  ワイドバンドギャップ半導体デバイス
３０  オーバーモールド
３２  入力／出力ピン
３４  リードフレーム
３８  ダイアタッチ材料
４０  ボンドワイヤ
【図１】
2018113486.tif 000003
【図２】
2018113486.tif 000004
【図３】
2018113486.tif 000005
【図４】
2018113486.tif 000006
【図５】
2018113486.tif 000007
【図６Ａ】
2018113486.tif 000008
【図６Ｂ】
2018113486.tif 000009
【図６Ｃ】
2018113486.tif 000010
【図７Ａ】
2018113486.tif 000011
【図７Ｂ】
2018113486.tif 000012
【図７Ｃ】
2018113486.tif 000013
【図８】
2018113486.tif 000014
【図９】
2018113486.tif 000015
【手続補正書】
【提出日】平成30年4月25日(2018.4.25)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
リードフレームと、
約４０Ｗ／ｍ−Ｋよりも大きいバルク熱伝導率と約２０ＧＰａ未満の曲げ弾性率とを有するダイアタッチ材料を用いて前記リードフレームに取り付けられたワイドバンドギャップ半導体デバイスと、
前記リードフレームの周りに少なくとも部分的にモールドされかつ前記ワイドバンドギャップ半導体デバイスを実質的に取り囲む、約１３５℃よりも高いガラス転移温度と約０．５％未満の吸湿率とを有するオーバーモールドと、
を備え、
前記オーバーモールドは、前記ガラス転移温度未満の温度で約１８ｐｐｍ／℃未満の熱膨張係数を有し、
前記ワイドバンドギャップ半導体デバイスの反対側の前記リードフレームの底面は、前記オーバーモールドを通って露出している、トランジスタパッケージ。
【請求項２】
前記ダイアタッチ材料の第１の曲げ弾性率が、前記オーバーモールドの第２の曲げ弾性率よりも小さい、請求項１に記載のトランジスタパッケージ。
【請求項３】
前記オーバーモールドの曲げ弾性率が２０ＧＰａ未満であり、前記ダイアタッチ材料の曲げ弾性率が２０ＧＰａ未満である、請求項１に記載のトランジスタパッケージ。
【請求項４】
前記ワイドバンドギャップ半導体デバイスが２ｍｍ×２ｍｍ未満の面積を有し、前記ダイアタッチ材料の曲げ弾性率が約１０ＧＰａ未満である、請求項１に記載のトランジスタパッケージ。
【請求項５】
前記ワイドバンドギャップ半導体デバイスは、ワイドバンドギャップ・トランジスタを含み、
前記トランジスタパッケージは、無線周波数入力と前記ワイドバンドギャップ・トランジスタのゲートとの間、又は無線周波数出力と前記ワイドバンドギャップ・トランジスタのドレインとの間に接続される、帯域幅制限整合回路網を含む、請求項１に記載のトランジスタパッケージ。
【請求項６】
前記ワイドバンドギャップ・トランジスタと前記帯域幅制限整合回路網とは、単一のモノリシック集積回路の一部として一緒に形成される、請求項５に記載のトランジスタパッケージ。
【請求項７】
前記ワイドバンドギャップ半導体デバイスは、所定の周波数帯域において５４ｄＢｍを超えるピーク出力電力を有し、
前記トランジスタパッケージは、前記所定の周波数帯域の３００ＭＨｚ内で少なくとも７．５ｄＢの利得ロールオフを提供する少なくとも１つの帯域幅制限整合回路網をさらに含む、請求項１に記載のトランジスタパッケージ。
【請求項８】
前記ワイドバンドギャップ半導体デバイスは、窒化ガリウム（ＧａＮ）トランジスタであり、
前記トランジスタパッケージは、前記トランジスタパッケージが所定の周波数帯域の２００ＭＨｚ内で０．５ｄＢより大きい利得ロールオフを有するように、所定の周波数帯域の外側で前記ＧａＮトランジスタの利得応答を制限するように構成された少なくとも１つの帯域幅制限整合回路網をさらに含み、 ２４０Ｗより大きいピーク電力レベルで所定の周波数帯域内で１．０ｄＢ未満の信号損失を提供する、請求項１に記載のトランジスタパッケージ。
【請求項９】
前記ワイドバンドギャップ半導体デバイスは、約３．８ＧＨｚまでの周波数で動作するときに、約１５０Ｗより大きいピーク出力電力を有するトランジスタである、請求項１に記載のトランジスタパッケージ。
【請求項１０】
前記リードフレームは、中央領域と、前記中央領域から横方向に延びる第１及び第２のアームを有し、前記オーバーモールドは、前記リードフレームの上面並びに前記リードフレームの前記第１及び第２のアームの下にモールドされる、請求項１に記載のトランジスタパッケージ。