CN101202256A - 功率放大器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种功率放大器，该功率放大器包括：单片散热器；以及直接安装在该散热器上的功率晶体管管芯。本发明进一步提供一种制造功率放大器的方法，该方法包括：提供单片散热器；以及将功率晶体管管芯附接到该散热器的表面上的凸出区域，以便该功率晶体管管芯和该散热器有热电传输。

Description

功率放大器

技术领域

本发明涉及功率放大器。

背景技术

在当前的技术状态下，RF功率放大器由直接安装到主放大器散热器上并连接到印刷电路板(PCB)的功率晶体管封装构成。图1示出了一种典型的基本配置100。示出了一部分主放大器散热器110，放大器PCB的一些部分130a和130b，以及RF功率晶体管140。RF功率封装亦具有其自己完整的散热器120。图2示出了去掉盖子的RF功率封装140。该基本封装由基散热器120构成，在该基散热器120上附接介电绝缘框150，在绝缘框上又附接了输入(栅极)170a和输出(漏极)170b引线，这两者都电接触到功率放大器系统。散热器120充当了晶体管装置的源接触。为了完成该装置，减薄的晶体管管芯160和电容器共晶地附接于散热器120上。这些又彼此接线并接线到引线170。最后，盖子放置在封装上，形成了开式谐振腔晶体管装置封装。这形成了多芯片模块配置。图3描述了一个具有螺栓孔的凹进部分190，这些螺栓孔加工为需要容纳RF功率封装140的主散热器110。在放大器的组装过程中，PCB部件130a和130b附接于该主散热器110上。然后RF晶体管封装140栓接于该散热器110，从而实现热电接触，如图1所示。引线170a和170b分别焊接到该PCB部件130a和130b。

上述RF功率放大器具有若干限制，尤其在由该RF功率晶体管芯片160产生的热的热学管理方面。RF功率晶体管封装140及其散热器基部120设计成考虑该硅管芯的膨胀特性。这导致在封装散热器120的热传导性和更高的费用上产生折衷。如果低传导区域或缝隙出现在金属对金属接触区域中，则该封装散热器120和主散热器110之间的机械接口亦可以具有降低的热传导性。安装硬件亦增大了放大器制造商的成本。在一些情况中，该封装散热器120直接焊接到该主散热器110上。由于该散热器和焊料的膨胀特性，其反过来影响热性能，因此对该方法的可靠性还存有疑虑。

发明内容

本发明的一个实施例包括具有单片散热器的RF功率放大器。该RF功率晶体管管芯直接安装在散热器上。

附图说明

通过阅读下列非限制性实施例并参考附图，可以更好地理解本发明，附图简要说明如下。

图1示出了传统RF功率放大器的一小部分；

图2示出了一种不带盖的、包括功率晶体管管芯和电容器的传统功率晶体管的封装；

图3示出了一种具有用于RF功率放大器的印刷电路板的传统主散热器的一部分；

图4示出了功率放大器的一个实施例的第一分解图；

图5示出了装配在散热器上的管芯、电容器、框架和引线的一个实施例；

图6示出了安装在框架上的防护盖的一个实施例；以及

图7示出了包括安装在散热器上的印刷电路板的最终组件的一个实施例。

然而，应该注意到，附图仅描述了本发明的某些实施例的一些方面，因此不限定本发明的范围，本发明包括附加的或等价的实施例。

具体实施方式

在一个实施例中，RF功率放大器包括框架配置，该框架配置包括绝缘介电框架和附接到该框架上的导电输入和输出传输引线，其中该框架配置固定在单片散热器的顶部，并封入RF功率晶体管管芯。该RF功率晶体管管芯可以进一步包括电容器，该电容器和输入和输出引线电耦合。该RF功率放大器可以进一步包括放置在该框架配置顶部的盖子。该RF功率放大器可以进一步包括至少一个印刷电路板，该印刷电路板放置于该散热器之上用于与该输入和输出传输线电连接。该散热器可以具有成型为容纳放大器设计的表面。该表面可被成型形成基座。在一个实施例中的散热器可以具有平的顶表面，其包括具有能容纳印刷电路板的高度的基座。该配置亦满足对互连线形状和长度的RF要求。该框架可以由绝缘介电材料构成。该框架可以由陶瓷材料构成。单个印刷电路板可以放置在该散热器之上。

用于制造RF功率放大器的方法可以进一步包括将包括输入和输出传输引线的框架附接到散热器的顶部上的步骤。该方法可以进一步包括将至少一个印刷电路板放置在该散热器的顶部上用于电连接的步骤，从而使该印刷电路板放置在传输线和散热器的顶面之间。该方法亦可以包括分别将第一和第二印刷电路板滑入由传输线之一和散热器的顶面创建的开口中，并将印刷电路板和功率晶体管管芯电连接的步骤。共晶结合过程可以用来将功率晶体管管芯附接于散热器。该散热器可以包括在平表面之上的基座。可以确定该基座的高度，从而使在传输线之一和该散热器的平的顶面之间创建的开口的高度近似等于印刷电路板的高度。

图4示出了RF功率放大器的一个实施例的分解图。根据该实施例，使用了一个散热器410。在一个实施例中，散热器410包括主体413，该主体具有平的顶面411。在其它实施例中，可以采用其它散热器。例如，可以采用具有肋状物和不同形状的散热器。在一个实施例中，凸出区域415位于顶面411的中心。在一个实施例中，凸出区域415是基座415。

在一个实施例中，集成的基座415位于顶面411的中心。在其它实施例中，基座415可以位于顶面411上的其它适宜区域中。在该图示的实施例中，基座415是矩形的。然而，在其它实施例中，基座415可以具有其它适宜的形状，从而容纳下面将更详细地说明的各种晶体管管芯。基座415包括容纳PCB450的垂直尺度，并出于RF调谐的目的，允许调整线的长度和高度以连接到引线425。在不同的实施例中，散热器410可以由任意适宜类型的导热导电材料制成，例如铝。

图4进一步示出了框架配置420的一个实施例，该框架配置包括框架423和端子或引线425a和425b。在各种实施例中，引线425可以由诸如铜之类的适宜材料制成。框架423可以包括陶瓷或者其它电绝缘或介电材料，其可以适应RF功率晶体管的电要求。在各种实施例中，框架配置420可以作为单个组件出现，或者在框架423附接到基座415之后进行组装。图4亦示出了印刷电路板(PCB)450a和450b，其提供经由引线425a和425b到晶体管封装的连接。在一个实施例中，可以使用用于连接到晶体管封装的单个PCB450。在一个实施例中，在将晶体管管芯放置在散热器上之前，单个PCB可以附接到散热器上。

图5示出了一个实施例，其中晶体管管芯阵列430、电容器阵列432和框架配置420放置在基座415上。在其它实施例中，不使用电容器阵列432。在各种实施例中，通过使用高温焊接过程或者通过使用胶合过程，晶体管管芯阵列430可以附接到基座上，焊接或胶合过程提供管芯阵列430到散热器410的热电连接。在一个实施例中，硅-金共晶结合过程可以用来将晶体管管芯阵列430安装到基座415上。在另一个实施例中，可以使用导热导电环氧粘胶剂。在各种实施例中，晶体管管芯阵列430可以包括诸如电容器和接合线的建立相应输入输出匹配网络的其它装置。在图示的实施例中，在将晶体管管芯阵列430、电容器阵列432和框架配置420放置在基座415上之后，接合线用来按需互连晶体管管芯阵列430、电容器阵列432和引线425a和425b。

图6描述了安装在框架配置420上的防护盖440的一个实施例。防护盖440放置在框架配置420上，从而保护晶体管管芯阵列430和电容器阵列432。在各种实施例中，防护盖440可以由诸如陶瓷或其它适宜材料的材料制成。在一些实施例中，防护盖440可以包括凹进部分，从而容纳传输线或引线425a和425b。可以利用任意合适的附接方法或诸如粘合剂的材料来附接防护盖440。在各种实施例中，可以在导线接合过程之后的任何步骤附接防护盖440。

图7示出了安装在散热器410上的印刷电路板450a和450b的一个实施例。在一个实施例中，散热器410具有平的顶面，该顶面包括基座415，该基座具有可以容纳印刷电路板450a和450b的高度，并提供用于满足对于互连线的形状和长度的RF要求。在一个实施例中，在框架放置在基座415上之后，印刷电路板450a和450b滑入在散热器410和传输线425a和425b之间形成的开口中。为此，在该实施例中，设计基座415的高度从而使在传输线425a和425b中的任何一个或两个与散热器410之间创建的开口近似和印刷电路板450a或450b的高度相同。在一个实施例中，基座415具有容纳在输入和输出引线450a和450b与该至少一个印刷电路板之间的一个或更多个电连接的高度。

在各种实施例中，印刷电路板450a和450b可以在制造过程中的不同时间放置在散热器410的顶部。在一个实施例中，在将PCB450放置在散热器410上之前附接引线或接合线。在一个实施例中，在将PCB450放置在散热器410上之后附接引线或接合线。在各种实施例中，通过采用诸如回流过程的过程，将印刷电路板450a和450b焊接到散热器410上。在其它实施例中，可以使用任意适宜数量的印刷电路板450。在一个实施例中，可以采用单个PCB450来提供到功率晶体管封装的连接。在各种实施例中，可以采用任意适宜的附接方法或诸如粘合剂的材料。

因此，本发明非常适用于实现上述目的，并达到所提到的目标和优点以及其中所固有的目标和优点。虽然本领域技术人员可以进行变化，但这些变化都包含在如所附权利要求所定义的本发明的精神之内。

Claims (21)

1.一种功率放大器，包括：

单片散热器；以及

直接安装在该散热器上的功率晶体管管芯。

2.如权利要求1的功率放大器，包括：

框架配置，该框架配置包括介电框架和附接到该框架的导电输入和输出传输线，其中该框架配置附接到该散热器之上。

3.如权利要求1的功率放大器，其中该散热器包括基座，并且其中该功率晶体管管芯安装在该基座上。

4.如权利要求2的功率放大器，其中该散热器包括基座，并且其中该框架配置的尺寸容纳该基座。

5.如权利要求4的功率放大器，包括至少一个附接到该散热器的印刷电路板，并且其中该基座具有能容纳该输入和输出引线与该至少一个印刷电路板之间的一个或多个电连接的高度。

6.如权利要求5的功率放大器，其中该输入或输出引线与该散热器之间的开口与该至少一个印刷电路板的高度近似相同。

7.如权利要求2的功率放大器，包括一个或多个电容器，电容器附接到该散热器并电耦合到输入或输出引线。

8.一种制造功率放大器的方法，包括：

提供单片散热器；以及

将功率晶体管管芯附接到该散热器的表面上的凸出区域，以便该功率晶体管管芯和该散热器有热电传输。

9.如权利要求8的方法，进一步包括：

在散热器的该表面上附接框架配置，其中该框架配置包括输入和输出传输引线。

10.如权利要求9的方法，包括：

在散热器的该表面上附接至少一个印刷电路板，以便该至少一个印刷电路板位于该输入和输出传输引线与散热器的该表面之间；以及

将该至少一个印刷电路板和该功率晶体管管芯电连接。

11.如权利要求8的方法，其中使用共晶结合过程用于将该功率晶体管管芯附接到散热器的表面上的凸出区域。

12.如权利要求8的方法，其中提供单片散热器包括在散热器的该表面上形成凸出区域。

13.如权利要求12的方法，其中形成凸出区域包括形成基座。

14.一种RF功率放大器，包括：

单片散热器，其具有平的顶表面，该顶表面包括基座；以及

直接安装在该基座上的RF功率晶体管管芯。

15.如权利要求14的RF功率放大器，进一步包括框架配置，该框架配置包括介电框架和附接到该介电框架的导电输入和输出传输引线，其中该框架配置附接在散热器的该表面上。

16.如权利要求15的RF功率放大器，包括放置在该框架配置之上的盖子。

17.如权利要求15的RF功率放大器，进一步包括至少一个放置在该散热器之上的印刷电路板，其中该至少一个印刷电路板被配置成和该输入和输出传输线电连接。

18.如权利要求17的RF功率放大器，其中该输入或输出传输线与散热器之间的开口与该至少一个印刷电路板的高度近似相同。

19.如权利要求18的RF功率放大器，其中该框架包括陶瓷材料。

20.一种制造RF功率放大器的方法，包括以下步骤：

提供单片散热器，该单片散热器包括基座；

将功率晶体管管芯直接附接到该基座上，以便该功率晶体管管芯和该基座热电传输；

将包括输入和输出传输引线的框架附接到散热器之上；

将至少一个印刷电路板放置在该散热器之上以及该传输线和该散热器的顶表面之间；以及

电连接该至少一个印刷电路板和该功率晶体管管芯。

21.一种功率放大器，包括：

单片散热器；

框架配置，其包括输入和输出引线；以及

用于将功率晶体管管芯直接安装到该散热器上的装置，从而容纳该输入和输出引线与该功率晶体管管芯之间的一个或多个电连接。

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