CN113838824A - 功率放大器芯片 - Google Patents

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Abstract

公开了一种功率放大器芯片，其在封装基板的输入引脚与输出引脚之间依次设置有输入匹配单元、功率单元和输出匹配单元，其中，该输入匹配单元和输出匹配单元中的至少一个为倒装结构，且该倒装结构的输入端和输出端直接焊接至封装基板。本发明的功率放大器芯片的匹配单元和输出匹配单元中的倒装结构的输入端和输出端直接焊接至封装基板，接入芯片电路的位置控制精确，提高了功率放大器芯片的封装精度，提升了封装和调试效率。

Description

功率放大器芯片
技术领域
本发明涉及射频芯片技术领域，具体地，涉及功率放大器芯片。
背景技术
射频系统中为尽可能多的射频功率从输入端传输到输出端，输入阻抗和输出阻抗需要满足一定的条件。当输入阻抗和输出阻抗相匹配时，即共轭匹配时，理论上输入信号可以全部无损的传输到输出负载端，目前工程上一般以匹配到50欧姆为标准。
而射频功率放大器管芯本身的输入输出阻抗都很低，功率越大，阻抗越低，所以在射频芯片领域，功率放大管是对加工工艺要求最严格的部分，工艺的优化是各大射频芯片厂商的关键核心技术。
目前，传统方案如图1所示，功率放大器芯片100在封装基板110上依次设置输入引脚121、输入匹配单元141、功率单元130、输出匹配单元142和输出引脚122，且通过键合线101将其依次连接，该键合线101一般为金线，该方案对金线控制的要求很高，所以很多功率管厂家都有建立的自己封测产品线来控制精度，提高一致性。但很多无晶圆厂的芯片设计公司的封装和调试以外包为主，封装精度低，产品质量不高。
发明内容
鉴于上述问题，本发明的目的在于提供一种功率放大器芯片，从而降低封装精度需求，为功率放大器芯片的封装质量的保障提供便利。
根据本发明的一方面，提供一种功率放大器芯片，包括：
封装基板，所述封装基板上设置有输入引脚和输出引脚；
依次连接在所述输入引脚和所述输出引脚之间的输入匹配单元、功率单元和输出匹配单元，其中，
所述输入匹配单元和所述输出匹配单元的至少一个为倒装结构，所述倒装结构的输入端和输出端焊接至所述封装基板。
可选地，还包括：
位于所述封装基板上的微带线，所述倒装结构的输入端和输出端焊接至所述封装基板上的微带线，
所述功率单元通过键合线连接至所述封装基板上的微带线，以通过所述封装基板的微带线与所述倒装结构连接。
可选地，所述倒装结构的输入端和输出端通过凸出的焊球引出，所述焊球与所述封装基板的微带线对准设置。
可选地，所述输入匹配单元和输出匹配单元的至少一个为多个，且各自与所述功率单元并联。
可选地，所述功率单元还通过键合线直接连接至所述封装基板的输出引脚。
可选地，所述输入匹配单元和所述输出匹配单元中的一个包括串联在其输入端和输出端之间的电感器；
所述输入匹配单元和所述输出匹配单元中的另一个包括串联在其输入端和输出端的两个电感器，以及连接在所述两个电感器的中间节点与地之间的电容器。
可选地，所述输入匹配单元包括串联在其输入端和输出端之间的两个电感器，以及连接在所述两个电感器的中间节点与地之间的电容器；
所述输出匹配单元包括串联在其输入端和输出端之间的两个电感器，以及连接在所述两个电感器的中间节点与地之间的电容器。
可选地，所述输入匹配单元包括串联在其输入端和输出端之间的两个电感器，以及连接在所述两个电感器的中间节点与地之间的电容器；
所述输出匹配单元包括串联在其输入端和输出端之间的第一电感器，以及依次串联在其输入端与地之间的第二电感器和电容器。
可选地，所述微带线为电感结构。
可选地，还包括：
位于所述封装基板上的第一焊盘和第二焊盘，所述功率单元的输入端和输出端通过所述键合线分别连接至所述第一焊盘和所述第二焊盘，以通过所述第一焊盘和所述第二焊盘连接至所述封装基板上的对应微带线。
本发明提供的功率放大器芯片的输入匹配单元和输出匹配单元为倒装结构，直接焊接至封装基板，降低了输入匹配单元和输出匹配单元对外连接的键合线的需求，封装精度高，为无晶圆厂的芯片设计公司的封装和调试提供了便利。
附图说明
通过以下参照附图对本发明实施例的描述，本发明的上述以及其他目的、特征和优点将更为清楚，在附图中：
图1示出了根据现有技术的功率放大器芯片的部分结构示意图；
图2A示出了根据本发明实施例的功率放大器芯片的部分结构示意图；
图2B示出了根据本发明实施例的功率放大器芯片的倒装匹配单元的封装结构示意图；
图3A和图3B示出了根据本发明另一实施例的功率放大器芯片的部分结构示意图；
图4示出了根据本发明一实施例的功率放大器芯片的电路结构示意图；
图5示出了根据本发明一实施例的功率放大器芯片的电路结构示意图；
图6示出了根据本发明一实施例的功率放大器芯片的电路结构示意图；
图7示出了根据本发明一实施例的功率放大器芯片的电路结构示意图；
图8示出了根据本发明实施例的功率放大器芯片的制作流程图。
具体实施方式
以下将参照附图更详细地描述本发明的各种实施例。在各个附图中，相同的元件采用相同或类似的附图标记来表示。为了清楚起见，附图中的各个部分没有按比例绘制。
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。
图2A示出了根据本发明实施例的功率放大器芯片的部分结构示意图，图2B示出了根据本发明实施例的功率放大器芯片的匹配单元的封装结构示意图。
参照图2A，在本实施例的功率放大器芯片200中，封装基板210上依次设置输入引脚121、输入匹配单元241、第一焊盘251、功率单元130、第二焊盘252、输出匹配单元242、输出引脚122。其中，输入匹配单元241和输出匹配单元242为倒装结构，其输入端和输出端直接焊接至封装基板210。
功率单元130的输入端通过键合线101连接至第一焊盘251，第一焊盘251通过封装基板210上的微带线202连接至输入匹配单元241的凸出的焊球10(此处对应输入匹配单元241的输出端)，输入匹配单元241的输入端也通过封装基板210上的微带线202连接至输入引脚121。其中，输入匹配单元241的焊球10间隔设置，并与微带线202的排布间隔一致，便于对位，提高精度。
功率单元130的输出端通过键合线101连接至第二焊盘252，第二焊盘252通过封装基板210上的微带线202连接至输出匹配单元242的凸出的焊球20(此处对应输出匹配单元242的输入端)，输出匹配单元242的输出端也通过封装基板210上的微带线202连接至输出引脚122。其中，输出匹配单元242的焊球20间隔设置，并与微带线202的排布间隔一致，便于对位，提高精度。
其中，输入匹配单元241和输出匹配单元242的封装结构如图2B所示，在本实施例中，采用倒焊芯片工艺，在晶圆片01上设置接引区02，引出晶圆片01上的器件的输入输出端，接引区01通过钝化层03包围并露出部分，使接引区02在露出部分与焊球05底部的金属层04连接，进而形成器件的输入输出通过焊球05引出的封装结构，其中，接引出02例如为铝、钛、铜等导电材料，钝化层03为绝缘材料，金属层04例如为金、钛、钨钛等。
在本实施例中，功率单元130通过第一焊盘251和第二焊盘252与微带线202连接，便于焊接操作，在可选实施例中，功率单元130通过键合线101直接连接至微带线202。
本发明实施例的功率放大器芯片200将输入匹配单元241和输出匹配单元242为倒装结构设计为倒装结构，使其输入端和输出端直接焊接至封装基板210，通过封装基板210上的走线与输入引脚121、输出引脚122和功率单元130连通，降低了对键合线101的需求，封装基板210的微带线202受封装及工艺影响小，参数控制更加准确，提高了输入匹配单元241和输出匹配单元242的封装精度，为无晶圆厂的芯片设计公司的封装和调试提供了便利。
在本实施例中，输入匹配单元241和输出匹配单元242主要为电容器结构，微带线202为电感结构，各单元之间的键合线101或微带线202为并联结构，以提高过流能力，其中，印刷的微带线202之间的互感特性受填充介质的影响小，降低了调试难度，降低了调试研发成本。
其中，微带线202设计为电感结构，为谐波匹配电路的复杂设计提供了便利，提高了功率放大器芯片200的匹配多样性，提高了实用性，其可适用于工作频率为10至40GHz的射频系统。
图3A和图3B示出了根据本发明另一实施例的功率放大器芯片的部分结构示意图。其中，本实施例的功率放大器芯片300与图2A所示的功率放大器芯片200的主要结构相同，在此不再详述。
参照图3A和图3B，在本实施例的功率放大器芯片300中，功率单元130的输出端还通过键合线203直接连接至输出引脚122，使功率单元130引出的键合线101和键合线203在纵截面的投影的包围空间交错分布，降低键合线101和键合线203之间的互感耦合度，提高功率效率。
在可选实施例中，降低功率单元130引出的键合线的互感耦合度的设计还设置在功率单元130的输入端。
图4示出了根据本发明一实施例的功率放大器芯片的电路结构示意图。
参照图4，为图2A等效的电路结构，在本实施例中，输入匹配单元241包括依次串联在其输入端与输出端之间的电感器L1和电感器L2，以及连接在电感器L1与电感器L2的中间节点与地之间的电容器C1。
输出匹配单元242包括依次串联在其输入端与输出端之间的电感器L3和电感器L4，以及连接在电感器L3与电感器L4的中间节点与地之间的电容器C2。
其中，功率单元130例如为MOS(metal-oxide semiconductor，金属氧化物半导体)管、三极管、高电子迁移率晶体管(High Electron Mobility Transistor，简称HEMT)等。
图5示出了根据本发明一实施例的功率放大器芯片的电路结构示意图。
参照图5，在本实施例中，输入匹配单元241包括依次串联在其输入端与输出端之间的电感器L1和电感器L2，以及连接在电感器L1与电感器L2的中间节点与地之间的电容器C1。
输出匹配单元242包括依次串联在其输入端与输出端之间的电感器L4。
图6示出了根据本发明一实施例的功率放大器芯片的电路结构示意图。
参照图6，在本实施例中，输入匹配单元241包括依次串联在其输入端与输出端之间的电感器L1。
输出匹配单元242包括依次串联在其输入端与输出端之间的电感器L3和电感器L4，以及连接在电感器L3与电感器L4的中间节点与地之间的电容器C2。
其中，对应微带线202设计为电感结构，设计为电感结构的微带线202与图4至图6所述的电路结构中的电感器的设置位置相对应。
图7示出了根据本发明一实施例的功率放大器芯片的电路结构示意图。
参照图7，本实施例对应图3A所示的功率放大器芯片300的等效电路结构，在本实施例中，输入匹配单元241包括依次串联在其输入端与输出端之间的电感器L1和电感器L2，以及连接在电感器L1与电感器L2的中间节点与地之间的电容器C1。
输出匹配单元242包括依次串联在其输入端与输出端之间的电感器L4，以及顺次串联在输出匹配单元242的输入端至地之间的电感器L3与电容器C2。
图8示出了根据本发明实施例的功率放大器芯片的制作流程图。
参照图8，本发明的功率放大器芯片的制作流程包括：
步骤S101：将倒装单元固定在基板上。即将倒装结构的输入匹配单元241和输出匹配单元呢242固定(焊接固定)在封装基板210上(封装基板210上已包括微带线202)，并于封装基板210上的微带线202对应连接。
其中，本实施例的输入匹配单元241和输出匹配单元呢242均为倒装结构，在步骤S101中一同固定，在可选实施例中，输入匹配单元241和输出匹配单元呢242中的非倒装结构通过与步骤S103和步骤S104中的功率单元的封装固定相似的流程进行封装固定，在此不作详述。
步骤S102：点封装胶固定倒装单元。即在固定倒装结构的输入匹配单元241和输出匹配单元呢242至其安装位置后，向其安装位置点封装胶，进一步稳固封装。
步骤S103：在基板的功率单元处点导电胶。即在功率单元130的输入端和输出端的位置点导电胶，以方便后续设置的键合线101与功率单元130的连接。
步骤S104：将功率单元动固定在基板上。即将步骤S103获得的功率单元固定值封装基板210上。
步骤S105：回流焊接。即对经过上述步骤处理后的功率放大器芯片模组整体回流焊接，保障各单元在封装基板210上的稳固性。
步骤S106：金丝打线。即设置金丝的键合线，将功率单元130连接至第一焊盘251和第二焊盘252，完成全部布线。
步骤S107：基板点胶封装。即完成各部件的固定和布线后，对功率放大器芯片模组整体点胶封装，获得本发明实施例的功率放大器芯片200(对于功率放大器芯片300的实施例，其制作流程同理，在此不再赘述)。
本发明的功率放大器芯片的输入匹配单元和输出匹配单元为倒装结构，直接焊接至封装基板，降低了输入匹配单元和输出匹配单元对外连接的键合线的需求，封装精度高，为无晶圆厂的芯片设计公司的封装和调试提供了便利。
依照本发明的实施例如上文所述，这些实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施例。显然，根据以上描述，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地利用本发明以及在本发明基础上的修改使用。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (10)

1.一种功率放大器芯片，其特征在于，包括：
封装基板，所述封装基板上设置有输入引脚和输出引脚；
依次连接在所述输入引脚和所述输出引脚之间的输入匹配单元、功率单元和输出匹配单元，其中，
所述输入匹配单元和所述输出匹配单元的至少一个为倒装结构，所述倒装结构的输入端和输出端焊接至所述封装基板。
2.根据权利要求1所述的功率放大器芯片，其特征在于，还包括：
位于所述封装基板上的微带线，所述倒装结构的输入端和输出端焊接至所述封装基板上的微带线，
所述功率单元通过键合线连接至所述封装基板上的微带线，以通过所述封装基板的微带线与所述倒装结构连接。
3.根据权利要求1所述的功率放大器芯片，其特征在于，
所述倒装结构的输入端和输出端通过凸出的焊球引出，所述焊球与所述封装基板的微带线对准设置。
4.根据权利要求1所述的功率放大器芯片，其特征在于，
所述输入匹配单元和输出匹配单元的至少一个为多个，且各自与所述功率单元并联。
5.根据权利要求1所述的功率放大器芯片，其特征在于，
所述功率单元还通过键合线直接连接至所述封装基板的输出引脚。
6.根据权利要求1所述的功率放大器芯片，其特征在于，
所述输入匹配单元和所述输出匹配单元中的一个包括串联在其输入端和输出端之间的电感器；
所述输入匹配单元和所述输出匹配单元中的另一个包括串联在其输入端和输出端的两个电感器，以及连接在所述两个电感器的中间节点与地之间的电容器。
7.根据权利要求1所述的功率放大器芯片，其特征在于，
所述输入匹配单元包括串联在其输入端和输出端之间的两个电感器，以及连接在所述两个电感器的中间节点与地之间的电容器；
所述输出匹配单元包括串联在其输入端和输出端之间的两个电感器，以及连接在所述两个电感器的中间节点与地之间的电容器。
8.根据权利要求1所述的功率放大器芯片，其特征在于，
所述输入匹配单元包括串联在其输入端和输出端之间的两个电感器，以及连接在所述两个电感器的中间节点与地之间的电容器；
所述输出匹配单元包括串联在其输入端和输出端之间的第一电感器，以及依次串联在其输入端与地之间的第二电感器和电容器。
9.根据权利要求2所述的功率放大器芯片，其特征在于，
所述微带线为电感结构。
10.根据权利要求2所述的功率放大器芯片，其特征在于，还包括：
位于所述封装基板上的第一焊盘和第二焊盘，所述功率单元的输入端和输出端通过所述键合线分别连接至所述第一焊盘和所述第二焊盘，以通过所述第一焊盘和所述第二焊盘连接至所述封装基板上的对应微带线。
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