(57)【要約】エアキャビティパッケージは、ポリイミドまたは液晶ポリマー（ＬＣＰ）から形成される誘電体フレームを含む。誘電体フレームは、ポリイミド接着剤を使用して、フランジおよび電気リードに接合される。一実施形態において、ダイを含むように適合されたエアキャビティパッケージは、上面を有するフランジと、上面および下面を有する誘電体フレームであって、下面は、フランジの上面に取り付けられている、誘電体フレームとを備え、誘電体フレームは、ポリイミドまたは液晶ポリマーから作製されている。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ダイを含むように適合されたエアキャビティパッケージであって、
上面を有するフランジと、
上面および下面を有する誘電体フレームであって、前記下面は、前記フランジの上面に取り付けられている、誘電体フレームと
を備え、
前記誘電体フレームは、ポリイミドまたは液晶ポリマーから作製されている、エアキャビティパッケージ。
【請求項２】
前記誘電体フレームの上面の両側に取り付けられている第１の導電性リードおよび第２の導電性リードをさらに備えている、請求項１に記載のエアキャビティパッケージ。
【請求項３】
前記第１の導電性リードおよび前記第２の導電性リードは、熱可塑性ポリイミドによって前記誘電体フレームの上面に取り付けられている、請求項２に記載のエアキャビティパッケージ。
【請求項４】
前記第１の導電性リードおよび前記第２の導電性リードは、銅、ニッケル、銅合金、ニッケル−コバルト合金鉄、または鉄−ニッケル合金から作製される、請求項２に記載のエアキャビティパッケージ。
【請求項５】
前記銅合金は、ＣｕＷ、ＣｕＭｏ、ＣｕＭｏＣｕ、およびＣＰＣから成る群から選択される、請求項４に記載のエアキャビティパッケージ。
【請求項６】
前記フランジは、銅、銅合金、アルミニウム、アルミニウム合金、ＡｌＳｉＣ、ＡｌＳｉ、Ａｌ／ダイヤモンド、Ａｌ／黒鉛、Ｃｕ／ダイヤモンド、Ｃｕ／黒鉛、Ａｇ／ダイヤモンド、ＣｕＷ、ＣｕＭｏ、Ｃｕ：Ｍｏ：Ｃｕ、Ｃｕ：ＣｕＭｏ：Ｃｕ（ＣＰＣ）、Ｍｏ、Ｗ、金属化ＢｅＯ、または金属化ＡｌＮから作製される、請求項１に記載のエアキャビティパッケージ。
【請求項７】
前記フランジは、１つ以上の金属副層を用いてめっきされた基板である、請求項１に記載のエアキャビティパッケージ。
【請求項８】
前記１つ以上の金属副層は、ニッケル（Ｎｉ）、金（Ａｕ）、パラジウム（Ｐｄ）、クロム（Ｃｒ）、または銀（Ａｇ）から作製される、請求項７に記載のエアキャビティパッケージ。
【請求項９】
前記誘電体フレームは、熱可塑性ポリイミドを介して前記表面に取り付けられている、請求項１に記載のエアキャビティパッケージ。
【請求項１０】
前記誘電体フレームは、充填材をさらに含む、請求項１に記載のエアキャビティパッケージ。
【請求項１１】
前記充填材は、セラミック粉末、ガラス粉末、および細断ガラス繊維から成る群から選択される、請求項１０に記載のエアキャビティパッケージ。
【請求項１２】
前記誘電体フレームは、約３．０〜約５．０の誘電定数を有する、請求項１に記載のエアキャビティパッケージ。
【請求項１３】
エアキャビティパッケージを形成する方法であって、
第１の接着組成物を使用して、フランジの上面に誘電体フレームの下面を接合することと、
第２の接着組成物を使用して、前記誘電体フレームの上面に第１の導電性リードおよび第２のリードを接合することと、
別個または同時のいずれかにおいて、前記第１の接着組成物および第２の接着組成物を硬化させることと
を含み、
前記誘電体フレームは、ポリイミドまたは液晶ポリマーから成る、方法。
【請求項１４】
前記第１の接着組成物および前記第２の接着組成物は、熱可塑性ポリイミドである、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記第１の接着組成物および前記第２の接着組成物は、同時に硬化させられる、請求項１３に記載の方法。
【請求項１６】
前記硬化させることは、約２２０℃の温度および約１０ｐｓｉの圧力において実施される、請求項１３に記載の方法。
【請求項１７】
前記フランジは、金を用いてめっきされた銅基板から形成される、請求項１３に記載の方法。
【請求項１８】
前記フランジの上面にダイを取り付けることをさらに含み、前記誘電体フレームは、前記ダイを包囲する、請求項１３に記載の方法。
【請求項１９】
エアキャビティパッケージを形成する方法であって、
導電性材料で下面および上面上に積層されたポリイミドシートを受け取ることと、
前記ポリイミドシートの上面を成形し、前記ポリイミドシート内のキャビティの両側に電気リードを形成することであって、前記ポリイミドシートの下面上の導電性材料は、前記キャビティ内で可視である、ことと
を含む、方法。
【請求項２０】
前記導電性材料は、銅である、請求項１９に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願の引用）
本願は、米国仮出願第６２／００２，３３６号（２０１４年５月２３日出願）に対する優先権を主張し、上記出願は、その全体が参照により本明細書に引用される。
【０００２】
本開示は、エアキャビティパッケージおよびこれを作製する方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
エアキャビティパッケージは、典型的には、基部／フランジに取り付けられた１つ以上の半導体ダイを含み、１つ以上の半導体ダイは、フレーム内に内蔵された電気リードを伴うフレームによって包囲される。ダイは、リードに電気的に接合され、パッケージは、次いで、蓋を用いて密封される。空気は、その低誘電定数に起因して、電気絶縁体としての役割を果たす。エアキャビティパッケージは、高周波デバイス（例えば、無線周波ダイ）を格納するために広く使用されている。空気を用いて高周波半導体チップを包囲することは、より高い誘電定数を有する材料（例えば、エポキシ等の成形コンパウンド）におけるカプセル化と比較して、ダイおよび対応する電気リードの高周波特性を改善する。
【０００４】
ＲＦデバイス製造者は、エアキャビティパッケージに関連付けられる材料および生産コストを最小化することを所望する。製造者は、薄い金−スズ（ＡｕＳｎ）はんだを使用して、シリコン（Ｓｉ）および窒化ガリウム／炭化シリコン（ＧａＮ／ＳｉＣ）チップが銅フランジ上にはんだ付けされることを可能にする金属化システムを開発した。しかしながら、所望されるサイクル特性（例えば、−５０℃〜＋８０℃の１０００回の温度サイクル後の接着）を満たして、誘電体フレームを銅フランジおよび電気リードに接合することは困難である。誘電体フレームは、典型的には、アルミナから作製されるが、アルミナを銅に接合することは、これらの材料の熱膨張係数（ＣＴＥ）間の大きな不整合に起因して、問題となる。特に、銅の線形ＣＴＥは、２０℃において約１７ｐｐｍ／℃である一方、アルミナの線形ＣＴＥは、２０℃において約８ｐｐｍ／℃である。銅フランジに接着されたアルミナフレームは、約１９０℃未満に留まる熱変位にのみ耐えることができる。
【０００５】
いくつかの製造者は、フレームを生成するために銅リード上にオーバーモールドされる液晶ポリマー（ＬＣＰ）から作製される誘電体フレームを提供している。ＬＣＰは、銅とＣＴＥがほぼ一致している。フレーム／リードサブアセンブリが、次いで、エポキシを使用して、（チップがフランジ上にＡｕＳｎではんだ付けされた後に）銅フランジ上に接合されることができる。しかしながら、ＬＣＰは、その極端な化学的不活性に起因して、エポキシと接合することが困難である。ＬＣＰ部分の一般的な故障機構は、（例えば、Ｆｌｕｏｒｉｎｅｒｔ（登録商標）浴におけるグロスリーク試験中に観察されるような）ＬＣＰと金属との間の界面における漏出である。時として、フランジは、フランジとＬＣＰフレームとの間の適正な接着を達成するために、サンドブラストされなければならない。加えて、ダイ取り付けとワイヤ接合との間にＬＣＰフレームをフランジに接合する等のステップが、必要である。
【０００６】
生産することがより単純および／またはより安価である、新しいエアキャビティパッケージを開発することが望ましいであろう。プラスチックフレームおよび電気リードと完全に組み立てられ、２３０℃の温度に到達する後続組立動作（例えば、ＡｕＳｎダイ取り付けおよび蓋取り付け）に耐えることが可能であり、（１０００回のサイクルにわたる−５０℃〜＋８５℃の）温度サイクルに耐えることが可能な、銅基部／フランジを伴うエアキャビティパッケージを生成することも望ましいであろう。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本開示は、ポリイミドまたは液晶ポリマー（ＬＣＰ）から作製される誘電体フレームを含むエアキャビティパッケージに関する。そのようなエアキャビティパッケージは、全ての材料がほぼ同一の熱膨張係数を共有しているので、温度サイクル中に非常に安定し得る。
【０００８】
ダイを含むように適合されたエアキャビティパッケージが、本明細書の種々の実施形態において開示され、エアキャビティパッケージは、上面を有するフランジと、上面および下面を有する誘電体フレームであって、下面は、フランジの上面に取り付けられている、誘電体フレームとを備え、誘電体フレームは、ポリイミドまたは液晶ポリマーから作製される。
【０００９】
エアキャビティパッケージはさらに、誘電体フレームの上面の両側に取り付けられている第１の導電性リードおよび第２の導電性リードを備え得る。第１の導電性リードおよび第２の導電性リードは、熱可塑性ポリイミドによって誘電体フレームの上面に取り付けられることができる。第１の導電性リードおよび第２の導電性リードは、銅、ニッケル、銅合金、ニッケル−コバルト合金鉄、または鉄−ニッケル合金から作製されることができる。銅合金は、ＣｕＷ、ＣｕＭｏ、ＣｕＭｏＣｕ、およびＣＰＣから成る群から選択され得る。
【００１０】
フランジは、銅、銅合金、アルミニウム、アルミニウム合金、ＡｌＳｉＣ、ＡｌＳｉ、Ａｌ／ダイヤモンド、Ａｌ／黒鉛、Ｃｕ／ダイヤモンド、Ｃｕ／黒鉛、Ａｇ／ダイヤモンド、ＣｕＷ、ＣｕＭｏ、Ｃｕ：Ｍｏ：Ｃｕ、Ｃｕ：ＣｕＭｏ：Ｃｕ（ＣＰＣ）、Ｍｏ、Ｗ、金属化ＢｅＯ、または金属化ＡｌＮから作製されることができる。
【００１１】
いくつかの実施形態では、フランジは、１つ以上の金属副層を用いてめっきされた基板である。１つ以上の金属副層は、ニッケル（Ｎｉ）、金（Ａｕ）、パラジウム（Ｐｄ）、クロム（Ｃｒ）、または銀（Ａｇ）から作製されることができる。
【００１２】
誘電体フレームは、熱可塑性ポリイミドを介して表面に取り付けられ得る。
【００１３】
いくつかの実施形態では、誘電体フレームはさらに、充填材を含む。充填材は、セラミック粉末、ガラス粉末、および細断ガラス繊維から成る群から選択されることができる。
【００１４】
誘電体フレームは、約３．０〜約５．０の誘電定数を有し得る。
【００１５】
エアキャビティパッケージを形成する方法もまた、開示され、第１の接着組成物を使用して、フランジの上面に誘電体フレームの下面を接合することと、第２の接着組成物を使用して、誘電体フレームの上面に第１の導電性リードおよび第２のリードを接合することと、別個または同時のいずれかにおいて、第１の接着組成物および第２の接着組成物を硬化させることとを含み、誘電体フレームは、ポリイミドまたは液晶ポリマーから成る。
【００１６】
第１の接着組成物および第２の接着組成物は、熱可塑性ポリイミドであり得る。時として、第１の接着組成物および第２の接着組成物は、同時に硬化させられる。
【００１７】
硬化させることは、約２２０℃の温度および約１０ｐｓｉの圧力において実施されることができる。フランジは、金を用いてめっきされた銅基板から形成され得る。
【００１８】
時として、本方法はさらに、フランジの上面にダイを取り付けることを含むことができ、誘電体フレームは、ダイを包囲する。
【００１９】
エアキャビティパッケージを形成する方法もまた、開示され、導電性材料で下面および上面上に積層されたポリイミドシートを受け取ることと、ポリイミドシート内のキャビティの両側に電気リードを形成するために、ポリイミドシートの上面を成形することであって、ポリイミドシートの下面上の導電性材料は、キャビティ内で可視である、こととを含む。導電性材料は、銅であり得る。
【００２０】
本開示のこれらおよび他の非限定的な特徴が、以下により詳しく開示される。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
以下に提示される図面の簡単な説明は、本明細書で開示される例示的実施形態の例証を目的とするものであり、本開示の限定を目的とするものではない。
【００２２】
【図１】図１は、本開示による、例示的エアキャビティパッケージの分解図である。
【００２３】
【図２】図２は、図１のエアキャビティパッケージの側面図である。
【００２４】
【図３】図３は、図１のエアキャビティパッケージの上面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
本明細書に開示される構成要素、プロセス、および装置は、付随の図面を参照することによってより完全に理解することができる。これらの図は、単に、本開示の実証を簡便かつ容易にすることに重きを置いた概略表現にすぎず、したがって、デバイスまたはその構成要素の相対的サイズおよび寸法を示すことは意図されず、ならびに／または例示的実施形態の範囲を定義もしくは限定することは意図されない。
【００２６】
以下の説明において明確性のために具体的用語が使用されているが、これらの用語は、図面における例証のために選択された実施形態に特定の構造のみを指すことが意図され、本開示の範囲を定義または限定することを意図されない。図面および以下の説明では、同様の数字記号は同様の機能を指すことを理解されたい。
【００２７】
「ａ」、「ａｎ」、および「ｔｈｅ」の単数形は、文脈が明確にそうでないことを示さない限り、複数の指示対象を含む。
【００２８】
本明細書および請求項で使用されるように、用語「ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ（備えている）」は、「ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ  ｏｆ（から成る）」および「ｃｏｎｓｉｓｔｉｎｇ  ｅｓｓｅｎｔｉａｌｌｙ  ｏｆ（本質的に成る）」実施形態を含み得る。用語「ｃｏｍｐｒｉｓｅ（ｓ）（備えている）」、「ｉｎｃｌｕｄｅ（ｓ）（含む）」、「ｈａｖｉｎｇ（有する）」、「ｈａｓ（有する）」、「ｃａｎ（できる）」、「含む（ｃｏｎｔａｉｎ（ｓ））」、およびこれらの変形は、本明細書で使用されるように、指名された構成要素／ステップの存在を要求するもので、かつ他の構成要素／ステップの存在を許容するオープンエンドな移行句、用語、または単語を意図する。しかしながら、列挙された構成要素／ステップ「から成る（ｃｏｎｓｉｓｔｉｎｇ  ｏｆ）」および「本質的に成る（ｃｏｎｓｉｓｔｉｎｇ  ｅｓｓｅｎｔｉａｌｌｙ  ｏｆ）」として説明される組成物またはプロセスの説明は、指名された構成要素／ステップと、それからもたらされ得る任意の不純物の存在のみを許容し、他の構成要素／ステップを排除するものと解釈されるべきである。
【００２９】
数値は、同数の有効数字に四捨五入したときに同一となる数値、ならびに記載された値との差異が、値を決定するための本願に説明されたタイプの従来の測定技法における実験誤差を下回る数値を含むものと理解されたい。
【００３０】
本明細書で開示される全ての範囲は、引用された端点を含むものであり、独立して組み合わせ可能である（例えば、「２グラム〜１０グラム」の範囲は、端点２グラムおよび１０グラムと、全ての中間値とを含む）。
【００３１】
用語「実質的に」および「約」は、その値の基本的機能を変更することなく変動し得る、任意の数値を含むように使用されることができる。範囲で使用されるとき、「実質的に」および「約」はまた、２つの端点の絶対値によって画定される範囲も開示し、例えば、「約２〜約４」はまた、「２〜４」の範囲も開示する。用語「実質的に」および「約」は、示される数の±１０％を指し得る。
【００３２】
本明細書で使用されるいくつかの用語は、相対的な用語である。特に、用語「上側」および「下側」は、場所において互いに相対的である、すなわち、上側構成要素は、所与の向きにおいて下側構成要素よりも高い高度に位置するが、これらの用語は、構成要素が反転される場合、変化し得る。但し、異なる構成要素が互いに比較されるとき、これらの用語は、互いに対して固定された向きにある構成要素を指す。例えば、第１の構成要素の下面は、常時、第１の構成要素の下方に位置する第２の構成要素の上面に静置し、すなわち、第１の構成要素は、その上面が第２の構成要素の上面に静置するように、それ自体が反転されることができない。
【００３３】
用語「上方」および「下方」は、絶対指示対象に相対的であり、第２の構成要素の上方の第１の構成要素は、常時、より高い高度にある。
【００３４】
本明細書で使用される場合、用語「熱膨張係数」または「ＣＴＥ」は、２０℃における線形熱膨張係数を指す。
【００３５】
ある要素が単独で、例えば、「アルミニウム」と指名されるとき、この使用は、わずかな不純物しか存在しない要素、例えば、純粋アルミニウムを指す。用語「合金」と併用されるとき、この使用は、指名された要素の大部分を含む合金を指す。
【００３６】
図１は、本開示による、エアキャビティパッケージ１００の実施形態の分解図を例証する。図２は、エアキャビティパッケージの側面図である。図３は、エアキャビティパッケージの上面図である。
【００３７】
エアキャビティパッケージ１００は、フランジ１１０と、半導体ダイ１２０と、第１の導電性リード１５０と、第２の導電性リード１６０と、誘電体フレーム１３０とを含む。フランジは、エアキャビティパッケージの基部とも称される。誘電体フレーム１３０の上面１３４は、第１の接着組成物１４０によって、各導電性リード１５０、１６０の下面１５２、１６２に取り付けられる。導電性リード１５０、１６０は、パッケージ１００の両側、または誘電体フレーム１３０もしくはフランジ１１０の両側に位置する。誘電体フレーム１３０の下面１３２は、第２の接着組成物１４２によって、フランジ１１０の上面１１４に取り付けられる。誘電体フレーム１３０は、フランジの上面１１４に取り付けられるダイ１２０を包囲し、封入する。誘電体フレームは、環状形状、すなわち、２つの同心形状間のエリアによって画定される形状を有する。
【００３８】
フランジ１１０は、半導体ダイのための熱シンクとしての役割を果たし、中から高の熱伝導率を伴う材料から作製される。フランジは、銅、アルミニウム、ＡｌＳｉＣ、ＡｌＳｉ、Ａｌ／ダイヤモンド、Ａｌ／黒鉛、Ｃｕ／ダイヤモンド、Ｃｕ／黒鉛、Ａｇ／ダイヤモンド、ＣｕＷ、ＣｕＭｏ、Ｃｕ：Ｍｏ：Ｃｕ、Ｃｕ：ＣｕＭｏ：Ｃｕ（ＣＰＣ）、Ｍｏ、Ｗ、金属化ＢｅＯ、または金属化ＡｌＮから作製されることができる。ＣＰＣは、通常、３つの副層に対して１：４：１の厚さを有する、Ｃｕ：ＣｕＭｏ７０：Ｃｕを指すことに留意されたい。フランジは、アルミニウムまたは銅の金属マトリクス内に分散された黒鉛等の金属マトリクス合成物であり得ることに留意されたい。特定の実施形態では、フランジは、各主面上に１つ以上の金属副層（例えば、ＡｕＳｎダイ取り付けと適合するめっき材料）を用いてめっきされる基板の形態である。フランジは、所望に応じて、ニッケル（Ｎｉ）、金（Ａｕ）、パラジウム（Ｐｄ）、クロム（Ｃｒ）、および銀（Ａｇ）の組み合わせを用いてめっきされることができる。特定の組み合わせでは、フランジは、Ｎｉ＋Ａｕ、Ｎｉ＋Ｐｄ＋Ａｕ、Ｎｉ＋Ｃｒ、Ｐｄ＋Ａｕ、またはＮｉ＋Ａｇを用いてめっきされ、最初に挙げられた要素が、最初にめっきされる（すなわち、基板に最も接近する）。
【００３９】
接着組成物１４０、１４２は、概して、強力かつ靭性の高温接着剤（例えば、熱可塑性ポリイミドまたは他のポリイミドベースの接着剤）を含む。熱可塑性ポリイミドは、フランジ１１０と誘電体フレーム１３０との間に強力な接着強度を呈する。
【００４０】
第１の接着組成物１４０および第２の接着組成物１４２は、同一であることも、異なることもある。接着組成物１４０、１４２は、主要接着材料から成り得るか、または１つ以上の他の成分を含み得る。いくつかの実施形態では、接着組成物は、誘電体材料（例えば、ガラスおよび／またはセラミック粉末）で充填される。他の接着剤が、主要接着剤の上方および／または下方の層に適用され得る。いくつかの実施形態では、主要接着剤は、熱可塑性ポリイミドであり、他の接着剤は、高温エポキシまたは高温ポリイミドベースの接着剤である。
【００４１】
熱可塑性ポリイミドは、ポリイミドが依然として液体であり、比較的に有意な量の溶媒が依然として存在するＡ段階接着剤の形態であり得る。このＡ段階熱可塑性ポリイミドは、表面上に分注、浸漬、パッド印刷、またはスクリーン印刷され、続けてＢ段階化されることができる。代替として、接着剤は、大部分の溶媒が事前に除去されており、接着剤は未硬化であるが、比較的に容易に処理および成形され得るＢ段階化フィルムである。自立Ｂ段階化熱可塑性ポリイミドフィルムは、プリフォームに打ち抜かれることができるか、またはＢ段階化熱可塑性ポリイミドは、薄いポリイミド（例えば、Ｋａｐｔｏｎ（登録商標））フィルムの両面にコーティングされることができる。熱可塑性ポリイミドは、即効性の接合を提供し、高温動作に対して好適である。ポリイミドは、本質的に断熱材であり、熱をあまり伝導しないことに留意されたい。ポリイミドはまた、本質的に電気的に絶縁しており、すなわち、それらは、電気を伝導しない。
【００４２】
ポリイミド接着剤の非限定的実施例は、Ｐｏｌｙｔｅｃ  ＰＴ  ＧｍｂＨ（Ｗａｌｄｂｒｏｎｎ，Ｇｅｒｍａｎｙ）およびＦｒａｉｖｉｌｌｉｇ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ（Ｂｏｓｔｏｎ，Ｍａｓｓａｃｈｕｓｅｔｔｓ）によって販売される接着剤を含む。例示的Ｐｏｌｙｔｅｃ製接着剤は、ＥＣ−Ｐ２８０、ＥＰ  Ｐ−６９０、ＥＰ  Ｐ−６９５、およびＴＣ−Ｐ−４９０という商標で販売される接着剤を含む。
【００４３】
エアキャビティパッケージを組み立てるための接着剤としての熱可塑性ポリイミド（ＴＰＩ）の使用は、リードおよびフランジ材料に対して可撓性を提供する。第１に、この接着剤は、殆どのセラミック、金属、またはガラス表面に、その表面の事前金属化を要求することなく良好に接合するであろう。接着強度は、接合される表面が金属であるか、セラミックであるか、またはプラスチックであるかにかにかかわらず、非常に高い。硬化させられたＴＰＩも、非常にコンプライアントであり、すなわち、低ヤング率を有し、あまり剛ではない。高接着強度と低剛性の組み合わせは、硬化させられたＴＰＩ接合フィルムが、接着の破断または損失を伴わずに大きな剪断応力に耐え得ることを意味する。硬化させられたＴＰＩ接合フィルムは、一緒に接合されている２つの表面間の大きなＣＴＥ不整合に、いずれの面への接着も損失することなく耐えることもできる。第２に、この接着剤は、３００℃より低い温度において硬化するであろう。これは、一緒に接合されている部分間の残留応力（ＣＴＥ不整合）を低減させる。この低温硬化は、より低コストのオーブンまたは加熱板が高価な高温火炉の代わりに使用され得るので、処理コストも低減させることができる。
【００４４】
別の利点は、この接着剤が、劣化することなくその硬化温度よりはるかに高い温度で動作させられ得ることである。これは、最終基板におけるより高い動作温度を可能にし、物品が他の接着剤と比較して高い電流量変位に耐えることを可能にする。硬化させられると、熱可塑性ポリイミドは、３５０℃における長期動作および４５０℃までの熱変位に耐えることができる。比較すると、エポキシ接着剤は、典型的には、約１７０℃の低温で硬化し、より高い温度で剥離、炭化、または層剥離するであろう。その結果、ＴＰＩを使用して作製されたエアキャビティパッケージは、銀充填エポキシ、ＡｕＳｎはんだ（２８０℃）、およびＳｕＡｇＣｕはんだ（２１７℃）等の従来のダイ接合材料を使用する後続ダイ取り付け動作と適合する。
【００４５】
次に、電気リード１５０、１６０は、銅、ニッケル、銅合金、ニッケル−コバルト合金鉄（例えば、Ｋｏｖａｒ（登録商標））、または鉄−ニッケル合金（例えば、合金４２、すなわち、Ｆｅ５８Ｎｉ４２）から作製され得る。フランジのように、電気リードは、上記に説明されるものと同一である、１つ以上の副層を用いてめっきされることができる。
【００４６】
熱可塑性ポリイミドは、高ｐＨ溶液（例えば、電気めっきプロセスの洗浄ステップにおいて典型的に使用される溶液）中に溶解するであろうため、リードおよびフランジ材料がエアキャビティパッケージの組立に先立ってめっきされること（めっきされる場合）が好ましい。
【００４７】
誘電体フレーム１３０は、ポリイミドまたは液晶ポリマー（ＬＣＰ）から形成される。誘電体フレーム１３０は、約０．５ｍｍを含む、約０．２ｍｍ〜約０．８ｍｍの厚さ（すなわち、高さ）を有し得る。
【００４８】
誘電体フレーム１３０は、Ｖｅｓｐｅｌ（登録商標）、Ｔｏｒｌｏｎ（登録商標）、またはＣｉｒｌｅｘ（登録商標）という商標で商業的に得られるポリイミドシートから形成されることができる。シートは、所望される形状を得るために、スタンピング、レーザ切断、水噴射切断、ミリング、および機械加工等の種々の低コストの方法で機械加工されることができる。ポリイミドから作製されたフレーム１３０は、従来の金属化およびめっきされたアルミナフレームよりも安価であり得る。
【００４９】
誘電体フレーム１３０はまた、射出成形を用いて形成され得る。射出成形され得るポリイミド樹脂は、Ａｕｒｕｍ（登録商標）およびＶｅｓｐｅｌ（登録商標）樹脂（Ｄｕｐｏｎ）を含む。Ｅｘｔｅｍ（登録商標）ＵＨ樹脂（Ｓａｂｉｃ  Ｉｎｎｏｖａｔｉｖｅ  Ｐｌａｓｔｉｃｓ（Ｐｉｔｔｓｆｉｅｌｄ，Ｍａｓｓａｃｈｕｓｅｔｔｓ）から商業的に利用可能）は、約２４０℃の著しく高い使用温度を有する。
【００５０】
随意に、ポリイミドは、誘電体フレームの特性を修正するために、絶縁性かつ非導電性の充填材で充填されることができる。いくつかの実施形態では、充填材は、セラミック粉末、ガラス粉末、またはミリングされたガラス繊維である。これらの充填材は、誘電体フレームのＣＴＥを低減させることができる。充填材は、誘電体フレームの０より大きい体積パーセント〜約５０体積パーセントの量で存在し得る。
【００５１】
ＬＣＰも、ネット形状フレームに射出成形され、誘電体フレームを形成することができる。射出成形され得るＬＣＰ組成物は、ＬＣＰのＶｅｃｔｒａ系（Ｃｅｌａｎｅｓｅ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）ならびにＬａｐｅｒｏｓ（Ｐｏｌｙｐｌａｓｔｉｃｓ）を含む。
【００５２】
誘電体フレームは、約３．２〜約３．８および約３．４〜約３．６を含む、約３．０〜約５．０の範囲内の誘電定数を有し得る。
【００５３】
ポリイミドおよびＬＣＰは、それらの誘電特性に起因して、誘電体フレームのために好適な材料である。表１は、従来のフレーム材料（すなわち、アルミナ）と比較したＣｉｒｌｅｘ（登録商標）ポリイミド、Ｅｘｔｅｍ（登録商標）ポリイミド、およびＬＣＰの特性をリストに記載する。
【表１】
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【００５４】
ＬＣＰに優るポリイミドの利点は、より高い動作温度と、（高温動作に対しても好適な）熱可塑性ポリイミド接着剤との適合性と、熱可塑性ポリイミド等の接着剤に容易に接合する能力とを含む。
【００５５】
ＬＣＰおよびポリイミドは、類似する誘電定数を呈するので、ＬＣＰ誘電体フレームと整合した構成要素も、概して、ポリイミドフレームと良好に機能する。例えば、ＬＣＰフレームと整合したＲＦインピーダンスを有するように設計された無線周波電力トランジスタは、概して、ポリイミドフレームとのＲＦインピーダンス整合も有するであろう。
【００５６】
蓋（図示せず）が、パッケージのエアキャビティ内の空気を密封するために追加され得る。いくつかの実施形態では、蓋は、アルミナセラミックまたはＬＣＰを備えている。エポキシが、ポリイミドフレームおよびリード（例えば、金めっきされたリード）を含む、フレームの上面に蓋を接合するために使用され得る。蓋のエポキシは、約１６０℃の温度において硬化させられ得る。
【００５７】
リード１５０、１６０およびフランジ１１０が両方とも銅から作製され、接着組成物１４０、１４２が熱可塑性ポリイミドを含むとき、これらの構成要素の材料および誘電体フレーム１３０は、非常に類似したＣＴＥを共有する。
【００５８】
リード１５０、１６０、誘電体フレーム１３０、およびフランジ１１０は、固定具内で整列させられ、接着組成物を硬化させることによって一緒に接合されることができる。熱可塑性ポリイミドのための典型的な硬化温度は、１０ｐｓｉにおいて約２２０℃である。硬化させられると、熱可塑性ポリイミドは、５分間の（例えば、ＡｕＳｎダイ取り付けを可能にするために）３２０℃の変位と、続く蓋取り付けおよび温度サイクル試験に必要な熱変位とに耐えることができる。
【００５９】
代替として、別の例示的方法では、エアキャビティパッケージは、銅で両面上に完全に積層されたポリイミドシートから形成されることができる。例示的厚さは、８ミルＣｕ／２０ミルＣｉｒｌｅｘ（登録商標）／８ミルＣｕと、４ミルＣｕ／２０ミルＣｉｒｌｅｘ（登録商標）／８ミルＣｕとを含む。この積層されたシートは、次いで、個々のエアキャビティパッケージに機械加工されることができる。例えば、積層されたシートは、１つの銅表面にミリングされ、（すなわち、反対の銅表面が露出されるようにシートのポリイミド層内にキャビティを形成することによって）電気リードおよびポリイミドフレームを生成することができる。反対面は、次いで、フランジを生成するようにミリングされる。この方法は、ポリイミド接着剤の使用を要求しない。概して、熱可塑性ポリイミドの代わりに積層を使用することは、耳のないヘッダの製造により好適である。
【００６０】
代替として、銅の一面または両面が、リードおよび基部のアレイを画定するためにフォトエッチングされることができる。熱可塑性ポリイミドは、概して、フォトエッチングのために使用される酸と適合する。しかしながら、フォトレジストを塩基溶液中にストリッピングするときには注意しなければならない。フォトエッチングは、複数の狭く離間されたリードを有するエアキャビティパッケージを生成する利点を有する。
【００６１】
積層プロセスにおける変形例が、積層後の機械加工を減らすために利用され得る。例えば、ポリイミドのシート（例えば、２０ミルの厚さのＣｉｒｌｅｘ（登録商標）シート）が、貫通孔のアレイで穴をあけられ、次いで、フォトエッチングされたＣｕのシートを用いて積層されることができる、すなわち、上面パネルは、電気リードのアレイにフォトエッチングされ、背面パネルは、基部またはフランジのアレイにフォトエッチングされる。整列孔およびピンが、積層に先立ってＣｕ／ポリイミド／Ｃｕスタックを整列させるために使用されることができる。高圧切除プレスを使用して、個々のヘッダは、シートおよびタイバーの厚さを通して打ち抜くことによって、解放されることができる。
【００６２】
本開示のエアキャビティパッケージは、商業的デバイス（例えば、セルラー基地局増幅器）に対して特に好適であり得る。そのようなデバイスは、典型的には、フィールド内で温度サイクルを受けない。したがって、吸湿量が、低減される。
【００６３】
基地局において使用される商業的な横拡散金属酸化物半導体（ＬＤＭＯＳ）シリコントランジスタは、水分感度レベル３（ＭＳＬ３）に適合するエアキャビティパッケージ内になければならない。本質的に、ＭＳＬ３は、蓋付きアセンブリを３０℃＋６０％の相対湿度に１９２時間さらし、２００℃をピークとする特定のはんだリフロー熱プロファイルが続く。蓋付きパッケージは、次いで、Ｆｌｕｏｒｏｉｎｅｒｔにおけるグロスリーク試験に合格し、他の試験要件に合格しなければならない。現在の製造者は、エポキシがオーバーモールドされたパッケージを広く使用している。そのようなパッケージは、低コストであり、ＭＳＬ３に合格する。しかしながら、エポキシがオーバーモールドされたパッケージは、エアキャビティを有していない。したがって、トランジスタのＲＦ特性は、劣化する。
【００６４】
本開示のエアキャビティパッケージは、概して、ＡｕＳｎダイ取り付け（３２０℃）、エポキシを用いる蓋密封（１６０℃）、および温度サイクル（例えば、−５０℃〜８５℃の１０００回のサイクル）の連続的ステップに耐えることが可能であり得る。
【００６５】
上記開示物ならびに他の特徴および機能の変形例、またはそれらの代替が、多くの他の異なるシステムまたは用途に組み合わせられ得ることを理解されたい。今のところ予測または予期できないそれらにおける種々の代替、修正、変形例、もしくは改良が、当業者によって今後成され得るが、これらもまた、以下の請求項によって包含されることが意図される。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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