[發明專利]高頻功率放大器封裝模塊

在審

• 申請號: 201711303662.6
• 申請日: 2017-12-08
• 公開（公告）號: CN107819441A
• 公開（公告）日: 2018-03-20
• 發明（設計）人: 唐海林;李一虎;熊永忠
• 申請（專利權）人: 成都聚利中宇科技有限公司
• 主分類號: H03F1/00
• 分類號: H03F1/00;H03F1/30;H03F1/26;H03F3/189;H03F3/20
• 代理公司: 成都市集智匯華知識產權代理事務所(普通合伙)51237
• 代理人: 李華,溫黎娟

技術領域

本發明涉及一種高頻功率放大器封裝模塊。

背景技術

隨著社會的發展需求及科學技術的進步，現在要求電子系統的工作速度越來越快，帶寬越來越寬，而提高電子系統的工作頻率是提高工作速度和增加帶寬最有效的方式。因此不管是5G通訊、高速數據傳輸、還是汽車防撞雷達、甚至是太赫茲成像系統，其工作頻率從24GHz、35GHz、77GHz，到140GHz甚至220GHz都有相應的應用需求。

要構建上述高頻電子系統，其中最核心的一個功能器件就是功率放大器。高頻功率放大器用于發射機的末級，作用是將高頻已調波信號進行功率放大，以滿足發送功率的要求，然后經過天線將其輻射到空間，保證在一定區域內的接收機可以接收到滿意的信號電平，并且不干擾相鄰信道的通信。隨著工作頻率的提高，功率放大器的輸出功率越來越小，因此對于一套高頻電子系統的性能，功率放大器的性能起到關鍵性的作用。但隨著工作頻率的提高，功率放大器芯片的模塊封裝將會與低頻電子的各種傳統封裝有著本質的差別，傳統上電子元器件的封裝從管殼分類大致有塑封、陶瓷封裝、金屬管殼封裝等，芯片上的電信號輸入輸出都是通過與管殼上的電極進行互聯實現轉化，如果高頻電子器件仍然采用傳統的封裝，其功率損耗將會變得非常嚴峻，甚至是毫無功率輸出。因此對于高頻集成電路芯片，封裝成可用于電子系統的模塊組件通常需要采用金屬腔體波導的形式來傳輸高頻輸入輸出信號。

發明內容

有鑒于此，本發明提供一種高頻功率放大器封裝模塊，該高頻功率放大器封裝模塊采用金屬腔體波導+石英探針耦合芯片高頻信號輸入輸出方式，在保證降低封裝放大器芯片功率損耗，滿足高頻電子系統應用的條件下，體積小，使用方便。

為解決以上技術問題，本發明的技術方案為采用一種高頻功率放大器封裝模塊，包括矩形波導及其蓋板，所述矩形波導由上、下腔體拼合而成，所述蓋板封扣合在下腔體背部；所述下腔體正面設置有石英探針過渡槽、芯片槽以及貫穿的直流饋電孔，背面設置有PCB背部器件凹槽；所述上腔體正面設置有與直流饋電孔位置對應的直流饋電凹槽；所述上、下腔體側面拼合成輸入輸出安裝法蘭。該模塊由蓋板下腔體及上腔體組成，這樣既兼顧了結構設計的簡單化以及精密機械加工工的可能性，把矩形波導進行上下腔體剖分，降低了加工難度，但也能滿足高頻信號傳輸要求。石英探針過渡槽和芯片槽分別安裝石英探針和芯片，探針與芯片間高頻信號通過金絲鍵合引線實現信號互聯，再通過石英探針耦合到矩形波導進行傳輸。直流饋電凹槽是為了給直流饋電的穿心電容或絕緣子留出打線的空間，以避免穿心電容或絕緣子觸碰到上腔體造成短路，凹槽的高度視使用的穿心電容或絕緣子的高度而定。輸入輸出安裝法蘭17是一個標準的UG-387/U法蘭，實現不同模塊或組件之間的互聯。

作為一種改進，所述上、下腔體上均設置有位置對應的定位銷孔和固定絲孔。起到把上下腔體對準緊固的作用，從而形成閉合的矩形波導。

作為一種進一步的改進，所述下腔體上開有用于安裝穿心電容或者絕緣子的貫穿的電源板供電絲孔。電源板供電絲孔10安裝上穿心電容或是絕緣子，一端連接到背部的PCB板上，給PCB板供電，一端在使用高頻功率放大器時使用外部電源供電。

作為另一種更進一步的改進，所述蓋板通過蓋板固定絲孔利用螺釘固定在下腔體上。

作為一種改進，還包括用于將PCB通過螺釘固定在下腔體背部的PCB固定絲孔，所述PCB背部原件容納于PCB背部器件凹槽內。PCB背部器件凹槽是為了容納雙面PCB板的背部電子元器件，以實現模塊的小型化，節省空間體積。

作為一種改進，所述輸入輸出安裝法蘭上設置有法蘭銷釘孔和法蘭緊固絲孔。為了不同模塊和組件之間的對準和互聯工作設計。

具有上述結構的高頻放大器封裝模塊可實現高頻功率放大器芯片的封裝，提供芯片直流供電，并實現高頻信號通過石英探針過渡到由上下腔體組成的矩形波導達到輸入輸出轉換，法蘭提供模塊與另外組件的緊固連接。

與現有傳統電子器件封裝結構相比，本發明具有以下優點：

(1)采用的金屬腔體波導+石英探針過渡封裝結構最有利于高頻信號的傳輸，且傳輸過程中的損耗最小。

(2)采用的金屬腔體波導+石英探針過渡封裝結構利用成熟可靠的精密機械加工制造，可保證非常高的尺寸精度，高頻功率放大器芯片封裝過程的鍵合引線可以達到最小長度，從而減小高頻信號的封裝損耗。

(3)采用的金屬腔體波導+石英探針過渡封裝結構屬于單模傳輸模式，因此可以有效避免其他頻率信號的電磁干擾。