CN106449616B - 一种大功率射频模块及其制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种大功率射频模块，包括基板，其特征在于，基板上设有电路板，电路板上设有四个场效应管芯，场效应管芯与电路板连接，电路板上设有两个源极接口、一个漏极接口、和一个栅极接口，分别与场效应管芯的对应极（源极、漏极、栅极）相连，源极接口、漏极接口、栅极接口上均设有镀银铜焊接片；电路板上设有盖板，盖板与电路板之间设有硅胶层；盖板上设有四个插槽，四个镀银铜焊接片通过插槽穿过盖板，并向盖板中部弯折；镀银铜焊接片顶部设有圆孔，盖板中部与圆孔对应的位置设有四个螺丝孔。

Description

一种大功率射频模块及其制作方法

技术领域

本发明属于电子领域，涉及一种大功率射频模块及其制作方法。

背景技术

场效应晶体管（Field Effect Transistor缩写(FET)）简称场效应管。主要有两种类型（junction FET—JFET)和金属 - 氧化物半导体场效应管（metal-oxidesemiconductor FET，简称MOS-FET）。由多数载流子参与导电，也称为单极型晶体管。它属于电压控制型半导体器件。具有输入电阻高（107～1015Ω）、噪声小、功耗低、动态范围大、易于集成、没有二次击穿现象、安全工作区域宽等优点，现已成为双极型晶体管和功率晶体管的强大竞争者。

目前，在射频电源领域、广播电视发射领域等，所使用的场效应射频功率放大器件，都是已经封装好的场效应模块，厂家有：NXP、Freescale、Microsemi、IXYS等。在生产中必须使电路能够符合模块参数的要求，会造成设计上的不便；或者挑选出能够适用于电路的模块，但这样就会受制于人。因此需要设计一种新型的适用性好的大功率射频模块。

发明内容

本发明的目的是提供一种新型射频大功率模块，可以简化射频功率放大电路。本发明是采用如下技术方案实现的：

一种大功率射频模块，包括基板，其特征在于，基板上设有电路板，电路板上设有四个场效应管芯，场效应管芯与电路板连接，电路板上设有两个源极接口、一个漏极接口、和一个栅极接口，分别与场效应管芯的对应极（源极、漏极、栅极）相连，源极接口、漏极接口、栅极接口上均设有镀银铜焊接片；电路板上设有盖板，盖板与电路板之间设有硅胶层；盖板上设有四个插槽，四个镀银铜焊接片通过插槽穿过盖板，并向盖板中部弯折；镀银铜焊接片顶部设有圆孔，盖板中部与圆孔对应的位置设有四个螺丝孔。

进一步的改进，所述电路板包括氮化铝大电路板，氮化铝大电路板上设有大面积铜箔；氮化铝大电路板上焊接有氧化铍小电路板。

进一步的改进，源极接口、漏极接口、栅极接口位于氮化铝大电路边缘位置。

进一步的改进，所述基板为铜基板，铜基板上设有凹槽，电路板设在凹槽内；所述氧化铍小电路板位于氮化铝大电路板中央，四个场效应管位于氧化铍小电路板两侧。

进一步的改进，所述场效应管芯为APT6060DN。

进一步的改进，所述场效应管芯通过铝线与电路板连接（管芯的栅极与电路板的栅极相连，管芯的源极与电路板的源极相连），其中场效应管芯的栅极采用直径100um的铝线连接电路板，管芯的源极采用直径200um的铝线连接电路板，管芯的背面是漏极，焊在电路板上面，板上面的大面积铜箔作为电路板的漏极。

进一步的改进，其特征在于，所述硅胶层为527硅胶。

一种大功率射频模块的制作方法，包括以下步骤：

步骤一）将电路板焊接在基板上（氧化铍小陶瓷板焊接在氮化铝大陶瓷板上面，大陶瓷板焊接在铜基板上）；

步骤二）将四个场效应管芯焊接在电路板上，使用铝线将四个场效应管芯的各极与电路板的各极连接；

步骤三）将镀银铜焊接片焊接在电路板的源极接口、漏极接口和栅极接口上；

步骤四）在盖板下部边缘位置涂上粘合剂，再将盖板粘合在电路板上，使镀银铜焊接片穿过盖板上的插槽；

步骤五）在加热台上烘干粘合剂，再通过盖板上的螺丝孔注入硅胶；

步骤六）将四个镀银铜焊接片向盖板中部弯折，使镀银铜焊接片上的圆孔与盖板上的螺丝孔对齐。

进一步的改进，粘合剂为Q3-6611粘合剂。

进一步的改进，所述步制作方法还包括步骤七），使用电流表、电压表和10千欧电位器检测大功率射频模块：

将大功率射频模块的源极接口接地，漏极接口连接电流表一端，电流表另一端连接10V电源；大功率射频模块的栅极接口连接电压表的一端，电压表的另一端接地；大功率射频模块的栅极还连接有500欧电阻，500欧电阻连接电位器的一个接口，电位器的另两个接口分别连10V电源和接地；

调节10千欧电位器使电流表的读数为1mA，此时电压表为2V~4V的即为合格产品。

本发明的有益效果是：

本发明公开了一种稳定可靠的大功率射频模块，多了一种射频大功率放大模块的选择，可以使用在射频电源、广播电视发射等设备之中；本发明中的模块适用性好，可以灵活的设计模块两端的电路；目前的场效应模块的厂家，都是国外的公司与企业。本专利实现了大功率模块的国产化，也为射频大功率放大模块的国产化，提供了相关经验与摸索的过程；符合国家产业发展的需要。

附图说明

图1为本发明的大功率射频模块的电路图；

图2为本发明的铜基板、氮化铝大电路板和氧化铍小电路板的安装示意图；

图3为本发明的场效应管安装示意图；

图4为本发明镀银铜焊接片、盖板安装示意图；

图5为本发明剖面图；

图6为检测电路图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

如图2、图5所示的一种大功率射频模块，包括铜基板1，铜基板上设有凹槽，凹槽内设有氮化铝大电路板2，氮化铝大电路板2上焊接有氧化铍小电路板3。氮化铝大电路板2上设有两个源极接口21、一个漏极接口23、和一个栅极接口22。源极接口21、漏极接口23、栅极接口22位于氮化铝大电路边缘位置。其中两个源极接口21位于电路板的同一边上。漏极接口23和栅极接口22位于另一边上。

如图3所示：氮化铝大电路板2设有四个场效应管芯4，氮化铝大电路板2上设有大面积铜箔，用于焊接场效应管芯的漏极。氧化铍小电路板3位于氮化铝大电路板2中央，四个场效应管芯4位于氧化铍小电路板3两侧。场效应管芯4与两电路板连接，其形成的电路如图1所示（Q1、Q2、Q3、Q4表示4个场效应管，S表示源极接口，D表示漏极接口，G表示栅极接口）。

如图4所示：源极接口21、漏极接口23、栅极接口22上均设有镀银铜焊接片5；电路板上设有盖板6，盖板6与电路板之间设有硅胶层，盖板顶部中央设有用于注入硅胶的通孔8；盖板上设有四个插槽，四个镀银铜焊接片5通过插槽穿过盖板6，并向盖板6中部弯折；镀银铜焊接片顶部设有圆孔，盖板6中部与圆孔对应的位置设有四个螺丝孔7。

进一步的改进：所述场效应管芯为APT6060DN。管芯的栅极与电路板的栅极相连，管芯的源极与电路板的源极相连，其中场效应管芯的栅极采用直径100um的铝线连接电路板，管芯的源极采用直径200um的铝线连接电路板，管芯的背面是漏极，焊在电路板上面，板上面的大面积铜箔作为电路板的漏极。所述硅胶层为527硅胶。

如图2-5所示，该大功率射频模块的制作方法包括以下步骤：

步骤一）将电路板焊接在基板1上（氧化铍小陶瓷板3焊接在氮化铝大陶瓷板2上面，大陶瓷板2焊接在铜基板1上）；

步骤二）将四个场效应管芯4焊接在电路板上，使用铝线将四个场效应管4的栅极、源极与电路板连接，管芯漏极焊接在大面积铝箔上。

步骤三）将镀银铜焊接片5焊接在电路板的源极接口21、漏极接口23和栅极接口22上；

步骤四）在盖板6下部边缘位置涂上Q3-6611粘合剂，再将盖板粘合在电路板上，使镀银铜焊接片穿过盖板上的插槽；

步骤五）在加热台上烘干粘合剂，再通过盖板6上面中间位置的通孔8注入硅胶，再在加热台上面烘硅胶半小时（温度150℃）；

步骤六）将四个镀银铜焊接片5向盖板6中部弯折，使镀银铜焊接片5上的圆孔与盖板上的螺丝孔7对齐。镀银铜焊接片5和螺丝孔6构成模块各极的接口，即得到产品。

动态测试

可以使用电流表、电压表和10千欧电位器检测大功率射频模块，判断其是否合格，检测方法为：

如图6所示，将大功率射频模块的源极接口接地，漏极接口连接电流表一端，电流表另一端连接10V电源；大功率射频模块的栅极接口连接电压表的一端，电压表的另一端接地；大功率射频模块的栅极还连接有500欧电阻，500欧电阻连接电位器的一个接口，电位器的另两个接口分别连10V电源和接地；

调节10千欧电位器使电流表的读数为1mA，此时电压表为2V~4V的即为合格产品。

静态测试

用Fluke 177C万用表，测试模块的几个参数，大致数据范围如下：

Rsd（模块源极与漏极之间的电阻）为250 kΩ~ 320 kΩ， Rds（模块漏极与源极之间的电阻）为0.2Ω~0.3Ω，Vsd(模块源极与漏极之间的保护二极管电压)为0.4V ~0.6V。测试Rds时，需要先给栅极充电才行。

工作动态测试：

将模块安装在射频电源设备里面，进行实际测试。使用本专利的功率模块两个，产生500W/1000W/1500W功率时的相关指标如下：

500W时，电压276V，电流3.2A，功率放大的效率56.6%

1000W时，电压274V，电流5.1A，功率放大的效率71.6%

1500W时，电压276V，电流7.2A，功率放大的效率75.5%

经过一年多的使用，本大功率射频放大模块工作稳定、性能可靠。

Claims (7)

1.一种大功率射频模块，包括基板，其特征在于，基板上设有电路板，电路板上设有四个场效应管，场效应管与电路板连接，电路板上设有两个源极接口、一个漏极接口和一个栅极接口；源极接口、漏极接口和栅极接口上均设有镀银铜焊接片；电路板上设有盖板，盖板与电路板之间设有硅胶层；盖板上设有四个插槽，四个镀银铜焊接片通过插槽穿过盖板，并向盖板中部弯折；镀银铜焊接片顶部设有圆孔，盖板中部与圆孔对应的位置设有四个螺丝孔；所述电路板包括氮化铝大电路板，氮化铝大电路板上焊接有氧化铍小电路板；源极接口、漏极接口、栅极接口位于氮化铝大电路边缘位置；所述基板为铜基板，铜基板上设有凹槽，电路板设在凹槽内；所述氧化铍小电路板位于氮化铝大电路板中央，四个场效应管位于氧化铍小电路板两侧。

2.如权利要求1所述的一种大功率射频模块，其特征在于，所述场效应管为APT6060DN场效应管。

3.如权利要求1所述的一种大功率射频模块，其特征在于，所述场效应管通过铝线与电路板连接，其中场效应管的栅极采用直径200um的铝线连接电路板，源极和漏极采用直径100um的铝线连接电路板。

4.如权利要求1-3任一所述的一种大功率射频模块，其特征在于，所述硅胶层为527硅胶。

5.一种如权利要求1所述的大功率射频模块的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一）将电路板焊接在基板上；

步骤二）将四个场效应管固定在电路板上，使用铝线将四个场效应管的各极与电路板连接，

步骤三）将镀银铜焊接片焊接在电路板的源极接口、漏极接口和栅极接口上；

步骤四）在盖板下部边缘位置涂上粘合剂，再将盖板粘合在电路板上，使镀银铜焊接片穿过盖板上的插槽；

步骤五）在加热台上烘干粘合剂，再通过盖板上的螺丝孔注入硅胶；

步骤六）将四个镀银铜焊接片向盖板中部弯折，使镀银铜焊接片上的圆孔与盖板上的螺丝孔对齐。

6.如权利要求5所述的大功率射频模块的制作方法，其特征在于，所述步骤四）中，粘合剂为Q3-6611粘合剂。

7.如权利要求5所述的大功率射频模块的制作方法，其特征在于，所述制作方法还包括步骤七），使用电流表、电压表和10千欧电位器检测大功率射频模块：

将大功率射频模块的源极接口接地，漏极接口连接电流表一端，电流表另一端连接10V电源；大功率射频模块的栅极接口连接电压表的一端，电压表的另一端接地；大功率射频模块的栅极还连接有500欧电阻，500欧电阻连接电位器的一个接口，电位器的另两个接口分别连10V电源和接地；

调节10千欧电位器使电流表的读数为1mA，此时电压表为2V~4V的即为合格产品。