CN107819441A - 高频功率放大器封装模块 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种高频功率放大器封装模块，包括矩形波导及其盖板，所述矩形波导由上、下腔体拼合而成，所述盖板封扣合在下腔体背部；所述下腔体正面设置有石英探针过渡槽、芯片槽以及贯穿的直流馈电孔，背面设置有PCB背部器件凹槽；所述上腔体正面设置有与直流馈电孔位置对应的直流馈电凹槽；所述上、下腔体侧面拼合成输入输出安装法兰。该模块由盖板下腔体及上腔体组成，这样既兼顾了结构设计的简单化以及精密机械加工工的可能性，把矩形波导进行上下腔体剖分，降低了加工难度，但也能满足高频信号传输要求。
Description
技术领域
本发明涉及一种高频功率放大器封装模块。
背景技术
随着社会的发展需求及科学技术的进步，现在要求电子系统的工作速度越来越快，带宽越来越宽，而提高电子系统的工作频率是提高工作速度和增加带宽最有效的方式。因此不管是5G通讯、高速数据传输、还是汽车防撞雷达、甚至是太赫兹成像系统，其工作频率从24GHz、35GHz、77GHz，到140GHz甚至220GHz都有相应的应用需求。
要构建上述高频电子系统，其中最核心的一个功能器件就是功率放大器。高频功率放大器用于发射机的末级，作用是将高频已调波信号进行功率放大，以满足发送功率的要求，然后经过天线将其辐射到空间，保证在一定区域内的接收机可以接收到满意的信号电平，并且不干扰相邻信道的通信。随着工作频率的提高，功率放大器的输出功率越来越小，因此对于一套高频电子系统的性能，功率放大器的性能起到关键性的作用。但随着工作频率的提高，功率放大器芯片的模块封装将会与低频电子的各种传统封装有着本质的差别，传统上电子元器件的封装从管壳分类大致有塑封、陶瓷封装、金属管壳封装等，芯片上的电信号输入输出都是通过与管壳上的电极进行互联实现转化，如果高频电子器件仍然采用传统的封装，其功率损耗将会变得非常严峻，甚至是毫无功率输出。因此对于高频集成电路芯片，封装成可用于电子系统的模块组件通常需要采用金属腔体波导的形式来传输高频输入输出信号。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种高频功率放大器封装模块，该高频功率放大器封装模块采用金属腔体波导+石英探针耦合芯片高频信号输入输出方式，在保证降低封装放大器芯片功率损耗，满足高频电子系统应用的条件下，体积小，使用方便。
为解决以上技术问题，本发明的技术方案为采用一种高频功率放大器封装模块，包括矩形波导及其盖板，所述矩形波导由上、下腔体拼合而成，所述盖板封扣合在下腔体背部；所述下腔体正面设置有石英探针过渡槽、芯片槽以及贯穿的直流馈电孔，背面设置有PCB背部器件凹槽；所述上腔体正面设置有与直流馈电孔位置对应的直流馈电凹槽；所述上、下腔体侧面拼合成输入输出安装法兰。该模块由盖板下腔体及上腔体组成，这样既兼顾了结构设计的简单化以及精密机械加工工的可能性，把矩形波导进行上下腔体剖分，降低了加工难度，但也能满足高频信号传输要求。石英探针过渡槽和芯片槽分别安装石英探针和芯片，探针与芯片间高频信号通过金丝键合引线实现信号互联，再通过石英探针耦合到矩形波导进行传输。直流馈电凹槽是为了给直流馈电的穿心电容或绝缘子留出打线的空间，以避免穿心电容或绝缘子触碰到上腔体造成短路，凹槽的高度视使用的穿心电容或绝缘子的高度而定。输入输出安装法兰17是一个标准的UG-387/U法兰，实现不同模块或组件之间的互联。
作为一种改进，所述上、下腔体上均设置有位置对应的定位销孔和固定丝孔。起到把上下腔体对准紧固的作用，从而形成闭合的矩形波导。
作为一种进一步的改进，所述下腔体上开有用于安装穿心电容或者绝缘子的贯穿的电源板供电丝孔。电源板供电丝孔10安装上穿心电容或是绝缘子，一端连接到背部的PCB板上，给PCB板供电，一端在使用高频功率放大器时使用外部电源供电。
作为另一种更进一步的改进，所述盖板通过盖板固定丝孔利用螺钉固定在下腔体上。
作为一种改进，还包括用于将PCB通过螺钉固定在下腔体背部的PCB固定丝孔，所述PCB背部原件容纳于PCB背部器件凹槽内。PCB背部器件凹槽是为了容纳双面PCB板的背部电子元器件，以实现模块的小型化，节省空间体积。
作为一种改进，所述输入输出安装法兰上设置有法兰销钉孔和法兰紧固丝孔。为了不同模块和组件之间的对准和互联工作设计。
具有上述结构的高频放大器封装模块可实现高频功率放大器芯片的封装，提供芯片直流供电，并实现高频信号通过石英探针过渡到由上下腔体组成的矩形波导达到输入输出转换，法兰提供模块与另外组件的紧固连接。
与现有传统电子器件封装结构相比，本发明具有以下优点：
(1)采用的金属腔体波导+石英探针过渡封装结构最有利于高频信号的传输，且传输过程中的损耗最小。
(2)采用的金属腔体波导+石英探针过渡封装结构利用成熟可靠的精密机械加工制造，可保证非常高的尺寸精度，高频功率放大器芯片封装过程的键合引线可以达到最小长度，从而减小高频信号的封装损耗。
(3)采用的金属腔体波导+石英探针过渡封装结构属于单模传输模式，因此可以有效避免其他频率信号的电磁干扰。
(4)对于高频高功率放大器模块，采用金属腔体封装结构，具有良好的散热性能，在封装大功率功率放大器的应用中，热稳定性能优异。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为下腔体的正面示意图。
图3为下腔体的背部示意图。
图4为上腔体的正面示意图。
图5为上腔体的背部示意图。
图中标记：1-盖板，2-下腔体，3-上腔体，4-矩形波导，5-石英探针过渡槽，6-芯片槽，7-直流馈电孔，8-定位销钉孔，9-上下腔体固定丝孔，10-电源板供电丝孔，11-盖板固定丝孔，12-PCB板固定丝孔，13-PCB背部器件凹槽，14-法兰定位销钉孔，15-法兰紧固丝孔，16-直流馈电凹槽，17-输入输出安装法兰。
具体实施方式
为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。
如图1-图5所示，本发明包括矩形波导4及其盖板1，所述矩形波导4由上腔体3、下腔体2拼合而成，所述盖板1封扣合在下腔体2背部；所述下腔体2正面设置有石英探针过渡槽5、芯片槽6以及贯穿的直流馈电孔7，背面设置有PCB背部器件凹槽13；所述上腔体3正面设置有与直流馈电孔7位置对应的直流馈电凹槽16；所述上腔体3、下腔体2侧面拼合成输入输出安装法兰17。上腔体3、下腔体2上均设置有位置对应的定位销孔8和固定丝孔9。下腔体2上开有用于安装穿心电容或者绝缘子的贯穿的电源板电丝孔10。盖板1通过盖板固定丝孔11利用螺钉固定在下腔体2上。还包括用于将PCB通过螺钉固定在下腔体2背部的PCB固定丝孔12，所述PCB背部原件容纳于PCB背部器件凹槽13内。所述输入输出安装法兰17上设置有法兰销钉孔14和法兰紧固丝孔15。
该模块结构设计精巧，充分考虑到高频电子系统应用需求，具有体积小、损耗小、使用方便等特点。该类型模块经过大量功率放大器芯片封装测试，证明在50GHz-140GHz集成电路的功率放大器芯片，芯片经过封装以后性能指标与在片测试相比，射频损耗＜-1dB。该模块设计方法及结构完全可以拓展到更高频率功率放大器封装应用。为了实现上述目的，本发明采用的设计方案及结构如下：
该高频硅基集成电路模块采用金属波导腔体结构，利用石英探针把高频功率放大器电路芯片的高频信号过渡至波导，完成芯片的输入输出功能转换。其结构由上腔体、下腔体和背部改版组成，其中主要的功能设计都集中在下腔体。
以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，上述优选实施方式不应视为对本发明的限制，本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的精神和范围内，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (6)
1.一种高频功率放大器封装模块，包括矩形波导及其盖板，其特征在于：所述矩形波导由上、下腔体拼合而成，所述盖板封扣合在下腔体背部；所述下腔体正面设置有石英探针过渡槽、芯片槽以及贯穿的直流馈电孔，背面设置有PCB背部器件凹槽；所述上腔体正面设置有与直流馈电孔位置对应的直流馈电凹槽；所述上、下腔体侧面拼合成输入输出安装法兰。
2.根据权利要求1所述的一种高频功率放大器封装模块，其特征在于：所述上、下腔体上均设置有位置对应的定位销孔和固定丝孔。
3.根据权利要求1所述的一种高频功率放大器封装模块，其特征在于：所述下腔体上开有用于安装穿心电容或者绝缘子的贯穿的电源板电丝孔。
4.根据权利要求1所述的一种高频功率放大器封装模块，其特征在于：所述盖板通过盖板固定丝孔利用螺钉固定在下腔体上。
5.根据权利要求1所述的一种高频功率放大器封装模块，其特征在于：还包括用于将PCB通过螺钉固定在下腔体背部的PCB固定丝孔，所述PCB背部原件容纳于PCB背部器件凹槽内。
6.根据权利要求1所述的一种高频功率放大器封装模块，其特征在于：所述输入输出安装法兰上设置有法兰销钉孔和法兰紧固丝孔。
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