CN216795604U - 基于功率管芯的装配结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型揭示了一种基于功率管芯的装配结构，所述装配结构包括金属散热架、安装于金属散热架上的金属散热块、及安装金属散热块上的管壳和PCB板，所述金属散热块与金属散热架导热连接，所述管壳与金属散热块导热连接，所述管壳与PCB板电性连接。本实用新型中的基于功率管芯的装配结构具有成本低、安装简易、调试方便等优点，适用于大功率功率放大器的装配，既能保持良好的散热能力，还可以确保接地良好，更利于功率放大器的设计和性能提升。

Description

基于功率管芯的装配结构

技术领域

本实用新型属于射频通信技术领域，具体涉及一种基于功率管芯的装配结构。

背景技术

功率放大器作为微波系统中的关键部件，广泛应用于移动电话、基站设备、卫星通信、全球定位系统、探测雷达系统、电子战、制导系统和智能武器系统中。功率放大器的设计面临了提高带宽、线性化、提高效率、降低功耗、易于集成等挑战。这源于功率放大器作为无线通信系统发射机的重要组成部分，其指标高低将严重影响系统通信性能，如线性度低则系统通信误码率高，信号失真，功放效率低则系统功耗上升。无线电系统对带宽的扩展要求是对功率放大器设计的一个极大挑战，如何确保既满足宽频带工作要求，又保证频带内的输出功率、线性度以及效率等指标达到系统设计要求，是比较困难的。功率放大器的工作带宽、线性度、效率等指标之间本身是相互矛盾的，必须通过寻找新材料、应用新技术解决功率放大器目前面临的问题。

随着新型材料的研究与发展，第三代半导体材料氮化镓被广泛应用与功率放大器的设计中，氮化镓器件具有宽禁带、功率密度高、工作偏压高、频带宽和散热效果好等优点。

功率放大器的核心是功率管芯，其性能决定了功率放大器所能达到的性能极限。在大功率放大器的设计中，管芯的装配复杂且麻烦，大功率放大器的散热也是比较棘手的问题。市场中现有的管芯价格昂贵，且适用性不好，所以根据需求，简化装配方式，提高散热能力，更利于功放的设计和性能提升。

因此，针对上述技术问题，有必要提供一种基于功率管芯的装配结构。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种基于功率管芯的装配结构。

为了实现上述目的，本实用新型一实施例提供的技术方案如下：

一种基于功率管芯的装配结构，所述装配结构包括金属散热架、安装于金属散热架上的金属散热块、及安装金属散热块上的管壳和PCB板，所述金属散热块与金属散热架导热连接，所述管壳与金属散热块导热连接，所述管壳与PCB板电性连接。

一实施例中，所述金属散热架包括金属衬底、及位于金属衬底两侧相对设置的第一金属侧墙和第二金属侧墙，所述金属散热块固定安装于金属衬底表面且位于第一金属侧墙和第二金属侧墙之间。

一实施例中，所述金属散热块上表面设有与第一金属侧墙及第二金属侧墙平行的固定槽，金属散热块上包括位于第一金属侧墙和固定槽之间的第一安装面、及位于第二金属侧墙和固定槽之间的第二安装面。

一实施例中，所述PCB板包括输入PCB板及输出PCB板，所述输入PCB板和输出PCB板分别安装于第一安装面和第二安装面上。

一实施例中，所述输入PCB板包括第一基板及集成于第一基板上的第一微带线、第一渐变线、第一四分之一波长线及第一接地块，第一微带线与第一渐变线电性连接，第一四分之一波长线与第一渐变线及第一接地块分别电性连接；

所述输出PCB板包括第二基板及集成于第二基板上的第二微带线、第二渐变线、第二四分之一波长线及第二接地块，第二微带线与第二渐变线电性连接，第二四分之一波长线与第二渐变线及第二接地块分别电性连接。

一实施例中，所述第一微带线之间电性连接有若干第一隔直电容，第一四分之一波长线与第一接地块之间电性连接有若干第一滤波电容，所述第一四分之一波长线与第一渐变线之间电性连接有若干稳定电阻；所述第二微带线之间电性连接有若干第二隔直电容，第二四分之一波长线与第二接地块之间电性连接有若干第二滤波电容。

一实施例中，所述管壳包括固定安装于安装槽的主体部、位于主体部两端的第一法兰和第二法兰、及位于主体部两侧的第一壳耳和第二壳耳，所述第一法兰和第二法兰上分别设有若干固定孔，所述第一壳耳和第二壳耳分别与输入PCB板和输出PCB板电性连接。

一实施例中，所述第一壳耳上设有第一标记，和/或，所述第二壳耳上设有第二标记。

一实施例中，所述第一金属侧墙上设有用于安装外部接头的第一通孔、及用于固定外部接头且位于第一通孔旁侧的若干第一安装孔，所述第二金属侧墙上设有用于安装外部接头的第二通孔、及用于固定外部接头且位于第二通孔旁侧的若干第二安装孔。

一实施例中，所述金属散热架为铝散热架；和/或，金属散热块为铜散热块。

本实用新型具有以下有益效果：

本实用新型中的基于功率管芯的装配结构具有成本低、安装简易、调试方便等优点，适用于大功率功率放大器的装配，既能保持良好的散热能力，还可以确保接地良好，更利于功率放大器的设计和性能提升。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型一实施例中装配结构的正视图；

图2a、2b分别为本实用新型一实施例中金属散热架的正视图和侧视图；

图3a、3b分别为本实用新型一实施例中金属散热块的正视图和俯视图；

图4为本实用新型一实施例中PCB板的结构示意图；

图5为本实用新型一实施例中管壳的仰视图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型中的技术方案，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本实用新型保护的范围。

参图1所示，本实用新型一具体实施例中公开了一种基于功率管芯的装配结构，该装配结构包括金属散热架1、安装于金属散热架上的金属散热块2、及安装金属散热块上的管壳3和PCB板4，金属散热块2与金属散热架1导热连接，管壳3与金属散热块2导热连接，管壳3与PCB板4电性连接。

参图2a、2b所示，金属散热架1包括金属衬底11、及位于金属衬底两侧相对设置的第一金属侧墙121和第二金属侧墙122，如此，衬底11、第一金属侧墙121和第二金属侧墙122形成了一个腔体，金属散热块2安装于该腔体中，第一金属侧墙121和第二金属侧墙122可以可以实现电路与外界空间隔离从而抵挡外界的电磁干扰。

第一金属侧墙121上设有用于安装外部接头的第一通孔131、及用于固定外部接头且位于第一通孔旁侧的若干第一安装孔141，第二金属侧墙122上设有用于安装外部接头的第二通孔132、及用于固定外部接头且位于第二通孔旁侧的若干第二安装孔142。优选地，本实施例中的外部接头为穿墙接头。

参图3a、3b所示，金属散热块2上表面设有与第一金属侧墙及第二金属侧墙平行的固定槽21，金属散热块上包括位于第一金属侧墙和固定槽之间的第一安装面221、及位于第二金属侧墙和固定槽之间的第二安装面222。

具体地，本实施例中金属散热块2固定安装于金属散热架1形成的腔体中，金属散热块2的宽度与第一金属侧墙121和第二金属侧墙122之间的距离相等，金属散热块2固定安装于金属衬底11表面且位于第一金属侧墙121和第二金属侧墙122之间。

另外，金属散热块2的第一安装面221和第二安装面222上设有若干通孔，对应地，下方的金属衬底11表面设有若干螺纹孔，金属散热块2与金属散热架1通过通孔和螺纹孔配合安装。

本实施例中金属散热块2的下表面进行铣洗光滑，可与金属衬底11的上表面完好接触，在进行大功率测试时，可快速将热量从金属散热块2传递到金属散热架1上，接触面光滑平整更有利于散热。

参图4所示，本实施例中的PCB板4为预匹配的PCB板，包括输入PCB板41及输出PCB板42，输入PCB板41和输出PCB板42分别安装于第一安装面221和第二安装面222上，具体地，输入PCB板41及输出PCB板42上设有若干螺孔，用于与下方的第一安装面221和第二安装面222固定安装。

输入PCB板41包括第一基板411及集成于第一基板上的第一微带线412、第一渐变线413、第一四分之一波长线414及第一接地块415，第一微带线与第一渐变线电性连接，第一四分之一波长线与第一渐变线及第一接地块分别电性连接；

输出PCB板42包括第二基板421及集成于第二基板上的第二微带线422、第二渐变线423、第二四分之一波长线424及第二接地块425，第二微带线与第二渐变线电性连接，第二四分之一波长线与第二渐变线及第二接地块分别电性连接。

进一步地，第一微带线412之间电性连接有第一隔直电容C1，第一四分之一波长线414与第一接地块415之间电性连接有第一滤波电容C3、C4、C5、C9，第一四分之一波长线414与第一渐变线413之间电性连接有稳定电阻R1；第二微带线422之间电性连接有第二隔直电容C2，第二四分之一波长线424与第二接地块425之间电性连接有第二滤波电容C6、C7、C8、C10。

其中，滤波电容的位置可以调节偏置频率。优选地，本实施例中的第一微带线412和第二微带线422均为特征阻抗50Ω传输线。

在高频电路中，接地不好对电路性能影响很大，所以在将PCB板的背面焊接到金属散热块上表面时，中间不留空隙，否则会产生寄生电容。

参图5所示，管壳3包括固定安装于安装槽的主体部31、位于主体部两端的第一法兰321和第二法兰322、及位于主体部两侧的第一壳耳331和第二壳耳332，第一法兰321和第二法兰322上分别设有若干固定孔，第一壳耳331和第二壳耳332分别与输入PCB板和输出PCB板电性连接。

具体地，本实施例中主体部31的宽度和高度与金属散热块2上固定槽21的宽度和深度相等，从而主体部31能够嵌入到固定槽21中，并通过第一法兰321和第二法兰322上的固定孔实现主体部31与固定槽21的固定安装。

为区分输入端和输出端，第一壳耳331和/或第二壳耳332上设有第二标记，如本实施例中第一壳耳331与输入PCB板电性连接，第二壳耳332与输出PCB板电性连接，第一壳耳331上设有倒角标记。当然，在其他实施例中也可以在第二壳耳332设置标记，或，在第一壳耳331和第二壳耳332上设置不同的标记，此处不再一一举例说明。

本实施例中的第一壳耳331和第二壳耳332为柔性铜皮，方便管芯焊接、打线和调试，而且不用在测试时进行焊接，方便安装和拆卸。

优选地，本实施例中金属散热架为铝散热架，金属散热块为铜散热块。当然，在其他实施例中也可以采用其他金属材质。

本实施例中装配结构的装配步骤如下：

首先，将功率管芯用金锡焊料粘接在管壳内腔正中间，然后通过金丝键合将功率管芯的栅级和漏级分别与第一壳耳和第二壳耳相连；

其次，将PCB板的滤波电容、隔直电容和稳定电阻焊接上，然后将整个PCB板背面通过锡膏焊接到金属散热块上，锡要平铺到整个PCB板的背面，也是接地面，保证接地良好；

然后，将将已装配好的管壳通过第一法兰和第二法兰安装于金属散热块上，两端的第一壳耳和第二壳耳分别与输入PCB板上的第一微带线和输出PCB板上的第二微带线相连；

最后，将金属散热块嵌入到金属散热架的腔体内，用螺丝穿过PCB板、金属散热块后，与金属散热架的螺孔拧在一起，将三者串接在一起。

本实施例具有成本低、安装简易、调试方便等优点。一般在大功率功放的设计中散热是一个很棘手的问题，紫铜的价格昂贵，但导热性好，相对的，铝的价格便宜，但铝块的导热性能一般，在综合考虑成本和性能等因素后，选择将大的铝散热架和小的铜散热块叠加使用，使得铜散热块上聚集了更多热量；大功率的功放在测试时会有电磁泄漏和电磁干扰，可使用使用金属侧墙在输入输出端；大功率功放的管芯在调试时，其壳耳作为输入端和输出端，要与预匹配PCB板的端口接触良好，否则影响调试结果，一般需要将壳耳通过锡焊接到PCB板上的，采用柔性铜皮可以很好的贴合PCB板的端口，极大地方便了调试。

由以上技术方案可以看出，本实用新型具有以下优点：

本实用新型中的基于功率管芯的装配结构具有成本低、安装简易、调试方便等优点，适用于大功率功率放大器的装配，既能保持良好的散热能力，还可以确保接地良好，更利于功率放大器的设计和性能提升。

对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (10)

1.一种基于功率管芯的装配结构，其特征在于，所述装配结构包括金属散热架、安装于金属散热架上的金属散热块、及安装金属散热块上的管壳和PCB板，所述金属散热块与金属散热架导热连接，所述管壳与金属散热块导热连接，所述管壳与PCB板电性连接。

2.根据权利要求1所述的基于功率管芯的装配结构，其特征在于，所述金属散热架包括金属衬底、及位于金属衬底两侧相对设置的第一金属侧墙和第二金属侧墙，所述金属散热块固定安装于金属衬底表面且位于第一金属侧墙和第二金属侧墙之间。

3.根据权利要求2所述的基于功率管芯的装配结构，其特征在于，所述金属散热块上表面设有与第一金属侧墙及第二金属侧墙平行的固定槽，金属散热块上包括位于第一金属侧墙和固定槽之间的第一安装面、及位于第二金属侧墙和固定槽之间的第二安装面。

4.根据权利要求3所述的基于功率管芯的装配结构，其特征在于，所述PCB板包括输入PCB板及输出PCB板，所述输入PCB板和输出PCB板分别安装于第一安装面和第二安装面上。

5.根据权利要求4所述的基于功率管芯的装配结构，其特征在于，所述输入PCB板包括第一基板及集成于第一基板上的第一微带线、第一渐变线、第一四分之一波长线及第一接地块，第一微带线与第一渐变线电性连接，第一四分之一波长线与第一渐变线及第一接地块分别电性连接；

所述输出PCB板包括第二基板及集成于第二基板上的第二微带线、第二渐变线、第二四分之一波长线及第二接地块，第二微带线与第二渐变线电性连接，第二四分之一波长线与第二渐变线及第二接地块分别电性连接。

6.根据权利要求5所述的基于功率管芯的装配结构，其特征在于，所述第一微带线之间电性连接有若干第一隔直电容，第一四分之一波长线与第一接地块之间电性连接有若干第一滤波电容，所述第一四分之一波长线与第一渐变线之间电性连接有若干稳定电阻；所述第二微带线之间电性连接有若干第二隔直电容，第二四分之一波长线与第二接地块之间电性连接有若干第二滤波电容。

7.根据权利要求4所述的基于功率管芯的装配结构，其特征在于，所述管壳包括固定安装于安装槽的主体部、位于主体部两端的第一法兰和第二法兰、及位于主体部两侧的第一壳耳和第二壳耳，所述第一法兰和第二法兰上分别设有若干固定孔，所述第一壳耳和第二壳耳分别与输入PCB板和输出PCB板电性连接。

8.根据权利要求7所述的基于功率管芯的装配结构，其特征在于，所述第一壳耳上设有第一标记，和/或，所述第二壳耳上设有第二标记。

9.根据权利要求2所述的基于功率管芯的装配结构，其特征在于，所述第一金属侧墙上设有用于安装外部接头的第一通孔、及用于固定外部接头且位于第一通孔旁侧的若干第一安装孔，所述第二金属侧墙上设有用于安装外部接头的第二通孔、及用于固定外部接头且位于第二通孔旁侧的若干第二安装孔。

10.根据权利要求1所述的基于功率管芯的装配结构，其特征在于，所述金属散热架为铝散热架；和/或，金属散热块为铜散热块。

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