CN105764309A - 用于手机的功率放大封装组件 - Google Patents

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区力翔
章国豪
黄敬馨
朱晓锐
余凯
林俊明
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Guangdong University of Technology
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Guangdong University of Technology
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    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K7/00—Constructional details common to different types of electric apparatus
    • H05K7/20—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K9/00—Screening of apparatus or components against electric or magnetic fields
    • H05K9/0007—Casings

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
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  • Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)

Abstract

本发明公开一种用于手机的功率放大封装组件，包括手机电路板和功率放大模组，功率放大模组设在手机电路板上且与手机电路板电连接，功率放大模组上罩有射频屏蔽散热罩。所述功率放大模组包括功率放大芯片、控制芯片和开关芯片。所述功率放大模组的顶面与射频屏蔽散热罩之间设有导热层。由于在功率放大模组上罩有射频屏蔽散热罩，能增强率放大模组到上方的导热能力，同时大大缩小占用的空间，使这种顶部散热技术能提高小型的设备上功率放大模块的散热能力；还可以屏蔽射频芯片的电磁波，让其他芯片不会受到射频芯片的电磁波干扰。

Description

用于手机的功率放大封装组件
技术领域
本发明涉及一种手机，具体是一种用于手机的功率放大封装组件。
背景技术
手机的供应商想让手机中的功率放大器模组拥有更好的散热能力。因为提高功率放大模组的热性能就可以提高芯片长时间工作时的可靠性，同时还可以减少手机因散热不合理而产生的局部过热的情况。由于手机不像电脑的处理器那样有这么多的空间供我们使用风扇等的有源的散热办法。
基站的用户想要改善高功率放大模组的封装技术，提高像是有源天线阵列这类新兴系统的大功率放大芯片模组的散热能力。但是，现有的多芯片模组的系统级散热能力很难再有所突破，但是如果在多芯片模组封装中加入顶部散热技术就能让热量分成两路流动，从而提高功率放大器模组的散热能力。
随着通信技术的迅速发展，集成电路的集成程度和组装密度不断提高，功率放大器模组在提供了强大的输出功率的同时，也导致了其工作功耗和发热量的急剧增大。高温将会对芯片的稳定性、可靠性和寿命产生有害的影响，温度过高会破坏半导体的结点，同时还会损伤电路的连接界面，增加了芯片的热噪声。因此确保芯片的热量能够及时的排出，己经成为微电子产品系统组装的一个重要方面，而对于集成度高和组装密度都较高的便携式电子产品，例如手机、基站的功率放大器等，散热甚至成为了产品设计瓶颈问题。我们的专利就是针对功率放大器多芯片模组（Multi-ChipModules,MCM）的散热问题提出改进和实现的方案。
发明内容
为了解决现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种具有射频屏蔽和散热双重功能的用于手机的功率放大封装组件。
为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：
用于手机的功率放大封装组件，包括手机电路板和功率放大模组，功率放大模组设在手机电路板上且与手机电路板电连接，功率放大模组上罩有射频屏蔽散热罩。
进一步地，所述功率放大模组包括功率放大芯片、控制芯片和开关芯片。
进一步地，所述功率放大模组的顶面与射频屏蔽散热罩之间设有导热层。
进一步地，所述导热层由环氧树脂材料制成。
本发明的有益效果：由于在功率放大模组上罩有射频屏蔽散热罩，我们使用导热层连接的方式把功率放大模组与射频屏蔽罩连接起来，这样就能增强率放大模组到上方的导热能力，同时大大缩小占用的空间，使这种顶部散热技术能提高小型的设备上功率放大模块的散热能力；因为使用了射频屏蔽罩，所以还可以屏蔽射频芯片的电磁波，让其他芯片不会受到射频芯片的电磁波干扰。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明：
图1为本发明的电路结构图。
具体实施方式
如图1所示，用于手机的功率放大封装组件，包括手机电路板1和功率放大模组2，功率放大模组2设在手机电路板1上且与手机电路板电连接，功率放大模组2上罩有射频屏蔽散热罩3。所述功率放大模组2的顶面与射频屏蔽散热罩3之间设有导热层4，所述导热层4由环氧树脂材料制成
所述功率放大模组2包括功率放大芯片、控制芯片和开关芯片。
本专利的封装工艺流程：使用回流焊的方式把功率放大芯片、控制芯片和开关芯片焊接到手机电路板上，我们会在芯片上外加一层导热片或者导热膜（dieattachfilm,DAF），这层导热材料主要用来提高芯片到顶部之间的导热能力，如果不同芯片的厚度不同，较矮的芯片可以增加一层铜片或硅片增加芯片的高度，最后使得三块芯片的高度一致。最终的高度会稍微比无封盖空腔要高。到了封装时，封装工具会把芯片导热部分往上推，保证不会把芯片上方导热部分的面积给覆盖掉。所以射频屏蔽罩还是可以与芯片由良好的热传递。
在实验室测试时我们通过热电偶来测量电路板的温度，热电偶是温度测量常用的测温元件，它直接测量温度，并把温度信号转换成热电动势信号，通过电气仪表（二次仪表）转换成被测介质的温度。
我们增加了顶部散热的方式，所以热量不会全部流到电路板上，因此加入前和加入后的电路板的温度是不一样的，那么我们就可以通过测试电路板到外环境之间的热电阻（Board-to-ambientthermalresistance）来衡量我们这种散热方式的效果。
其中RBA定义的是电路板到外环境之间的热电阻，RBA表达式为：
R BA =（T B –T A ）/P D ，T B 是电路板的温度，T A 是环境温度，P D 是芯片消耗的功率。定义完了热电阻以后我们就可以通过测试在相同环境不同功率下的热电阻的阻值。下面我们将用同样的方法测试在多芯片模组封装中的散热效果。
我们测试时首先选择开腔没有封盖的一个前端模组（FEM），这个模组包括三块芯片。一块是采用砷化镓工艺异质结双极晶体管的高性能功率放大芯片（GaAsHBTPAdie），一块采用互补型金属氧化物半导体工艺的控制芯片（SiliconCMOSControllerdie），一块采用砷化镓工艺高电子迁移率晶体管的高性能射频开关芯片（GaAspHEMTSwitchdie）。前端模组被焊接在测试板上，测试时使用3.4V和4.2V的电源电压让芯片在功率饱和状态以及占空比100%的情况下进行测试。此时的芯片输出的功率达到最大值，而且保持着这种状态一直工作，从而我们可以看到芯片以最大功率输出下长时间工作时的最高温度。和上面单一芯片的测试方法一样，在测试板背面，多芯片模组封装的正下方安装一个热电偶，记录不同功率下电路测试版和芯片的温度。
完成测试之后我们用我们采用高导热的环氧树脂把罐头状的射频屏蔽罩与开腔的没有封盖的前端模组结合起来。重复上述测试步骤。
为了得到不同的发热量我们需要消耗不同的功率，因此我们分成电源电压3.4V，工作电流0.4A，电源电压4.2V，工作电流0.4A，电源电压3.4V，工作电流1.45A，电源电压4.2V，工作电流1.45A四种。和正常的情况相同，功率越大的芯片它的温度越高，同样的它的热电阻的值就越大。在加入顶部射频屏蔽罩以后，热量以近似相等的两路流动，所以到达电路板的热量减少，因此电路板的温度会比原来的要低，从而在相同电源下得到的热电阻的阻值会下降。经过测量以后热电阻的值大概下降了50%。
以上所述是本发明的优选实施方式而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，都不脱离本发明技术方案的保护范围。

Claims (4)

1.一种用于手机的功率放大封装组件，包括手机电路板和功率放大模组，功率放大模组设在手机电路板上且与手机电路板电连接，其特征在于：功率放大模组上罩有射频屏蔽散热罩。
2.根据权利要求1所述的用于手机的功率放大封装组件，其特征在于：所述功率放大模组包括功率放大芯片、控制芯片和开关芯片。
3.根据权利要求1所述的用于手机的功率放大封装组件，其特征在于：所述功率放大模组的顶面与射频屏蔽散热罩之间设有导热层。
4.根据权利要求3所述的用于手机的功率放大封装组件，其特征在于：所述导热层由环氧树脂材料制成。
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