CN107771416B - 用于无埋块的rf功率放大器的滑动和安装制造 - Google Patents
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Abstract
公开了用于安装具有延伸散热片(11)的功率放大器(PA)组件的方法。根据一个方面,方法包括制造左侧PCB(22a)和右侧PCB(22b)。该方法还包括使左侧PCB和右侧PCB向内(30)滑动以包围PA组件,以便左侧PCB和右侧PCB中的一个处于接触PA的漏极(13)的位置,并且以便左侧PCB和右侧PCB中的另一个处于接触PA的栅极(14)的位置。
Description
技术领域
本公开涉及功率放大器,并且尤其涉及用于安装功率放大器的方法及布置。
背景技术
现有的功率放大器(PA)构件使用伪表面安装技术(SMT)制造来安装。对于PA,需要高于标准SMT制造的特殊考虑和附加制造控制来满足PA性能要求。标准表面安装技术(SMT)制造将构件放在印刷电路板(PCB)的一侧上,且在通过钎焊连接在表面平面内完成连接性。这是普通的重叠接头。现有的PA解决方案使用定制印刷电路板(PCB)。金属埋块(coin)如由铜制成的埋块被加工且嵌入或附接到PCB中。在PA的底侧上是散热片(heat slug),其物理地附接到PCB中的埋块上。具有金属埋块的复杂和高成本的定制PCB提供了允许现有PA构件的伪SMT制造的表面平面。
图1和2分别示出了已知功率放大器模块4的透视图和顶视图。典型的PA模块具有漏极1、栅极2和源极连接3。源极3具有PA模块4的底座与散热片5之间的电连接,且具有穿过散热片5的底侧的热路径。散热片5是包层或复合金属材料以匹配热膨胀且改善至PA半导体管芯的热/电传导性。
当前的PA解决方案由于成本、成品率和可靠性问题而是不适合的。由于埋块制造以及产生用于RF连接到PCB地平面的腔镀所需的添加或重复的工艺步骤,埋块使PCB制造复杂化。添加或重复的工艺步骤增加了PCB制造成本、延长了PCB制造循环时间,且对于频带变化而影响新产品上市时间(TTM)。此外,电连接的质量不理想,且离PA晶体管源极较远。PA放置中的制造变化和PA与埋块的附接质量改变PA性能,从而不利地影响制造成品率。当前的PA解决方案存在技术矛盾;如果使用PCB埋块,则达到适合的PA性能。然而,这以使PCB制造困难、冗长且成本高为代价而实现。如果不使用PCB埋块,则PCB制造是标准、快速且节省成本的,但PA性能不足。
发明内容
一些实施例提供了用于安装具有延伸散热片的功率放大器(PA)的方法。根据一个方面,一种方法包括使第一PCB从第一方向朝PA组件向内滑动以接触PA的栅极;以及使第二PCB从与第一方向相反的第二方向朝PA组件向内滑动以接触PA的漏极。
根据该方面,在一些实施例中,第一PCB和第二PCB在第一PCB和第二PCB向内滑动以包围PA组件时具有与PA组件的延伸散热片匹配的源极接触区域,延伸散热片与PA的源极接触。根据该方面,在其它实施例中,第一PCB包括与具有源极接触区域的第一PCB的一侧相对的第一PCB的另一侧上的漏极接触区域,第二PCB包括与具有源极接触区域的第二PCB的一侧相对的第二PCB的另一侧上的栅极接触区域,PA的栅极在滑动之后接触栅极接触区域,且PA的漏极在滑动之后接触漏极接触区域。
在一些实施例中,该方法还包括在使第一PCB和第二PCB向内滑动以包围PA组件之前将PA安装在PA组件的延伸散热片上。在一些实施例中,该方法还包括在使第一PCB和第二PCB向内滑动以包围PA组件之前将焊料预先沉积在第一PCB和第二PCB上。在一些实施例中,焊料的预先沉积包括在使第一PCB和第二PCB向内滑动以包围PA组件之前的PCB制造工艺期间电解沉积焊料。
根据另一个方面,一种方法包括安装具有延伸散热片的功率放大器(PA)组件。该方法包括将PA附连到延伸散热片上以形成PA组件;以及使PA组件朝具有接收PA组件的腔的PCB向内滑动。
根据该方面,在一些实施例中,PCB具有源极接触区域,其在PA组件朝PCB腔向内滑动时与PA组件的延伸散热片匹配。在一些实施例中,该方法还包括在使PA组件朝PCB腔向内滑动之前将焊料预先沉积在PCB的接触区域上。在一些实施例中,使PA组件朝PCB腔向内滑动引起PCB的触点接触PA的漏极、栅极和源极。
根据又一个方面,提供了一种用于将具有PA和延伸散热片的PA组件安装在第一PCB和第二PCB上的方法。该方法包括使第一PCB滑动以接触PA的漏极和栅极中的一个;以及使第二PCB滑动以接触PA的漏极和栅极中的另一个。根据该方面,在一些实施例中,第一PCB和第二PCB各具有腔,以及其中第一PCB和第二PCB的腔在第一PCB接触PA的漏极和栅极中的一个且第二PC接触PA的漏极和栅极中的另一个时接收PA的一部分。
根据又一个方面,提供了一种用于将具有PA和延伸散热片的PA组件安装到印刷电路板上的方法,PCB具有构造成接收PA组件的腔。该方法包括将PA附连到延伸散热片上以形成PA组件,以及使PA组件移动到PCB中。
根据该方面,在另一个实施例中,腔在一端处开口,且PA组件通过使PA组件在开口腔向内朝PCB滑动以移动到PCB中。在另一个实施例中,腔被包围,且PA组件通过将PA组件在包围的腔向上***PCB以移动到PCB中,且PA组件旋转以对齐PA与PCB之间的接触区域。
附图说明
本文所述的实施例及其伴随优点和特征在连同附图考虑时通过参照以下详细描述将更容易理解,其中:
图1为已知功率放大器(PA)的透视图;
图2为已知PA的顶视图;
图3为具有延伸散热片的无埋块PA的功率放大器组件的透视图;
图4为由PCB包围的功率放大器组件的截面视图;
图5为连同左PCB和右PCB的PA组件的顶视图以实现PA组件的第一方法;
图6为连同PCB的PA组件的顶视图以实现PA组件的第二方法;
图7为与PCB一起的根据另一个实施例的功率放大器组件的透视图以实现PA组件的第三方法;
图8为用于安装具有延伸散热片的功率放大器组件的第一示例性工艺的流程图;
图9为用于安装具有延伸散热片的功率放大器组件的第二示例性工艺的流程图;以及
图10为用于安装具有延伸散热片的功率放大器组件的第三示例性工艺的流程图。
具体实施方式
在详细描述根据本公开的示例性实施例之前,应注意的是,实施例主要在于涉及将RF功率放大器组件安装到印刷电路板上的设备构件和工艺步骤的组合。因此,***和方法构件在适当情况下通过附图中的常规符号来呈现,从而仅示出与本公开的实施例的理解相关的那些特定细节,以免由受益于本文描述的本领域普通技术人员容易理解的细节而使本公开模糊。
如本文使用的,相关用语如"第一"和"第二"、"顶部"和"底部"等可仅用于将一个实体或元件与另一个实体或元件区分开,而不必要求或隐含此类实体或元件之间的任何物理或逻辑关系或顺序。具体而言,尽管提到了左PCB和右PCB,但这些元件可同样以任一顺序称为第一PCB和第二PCB,且实施例不仅限于左PCB和右PCB,但例如在PA组件竖直地定向时可包括顶PCB和底PCB。
无埋块RF功率放大器组件的实例在2015年6月22日提交的美国临时专利申请第62/182,919中描述。
图3为无埋块RF功率放大器组件10的透视图,其中延伸散热片11具有U形槽口19。PA 10可根据本文所述的方法安装。在该实施例中,PA组件10具有壳体12、一端处的漏极引线13、与漏极引线13相对的另一端处的栅极引线14。散热片11延伸超过由PA壳体12限定的区域,以便于在没有埋块的情况下将热传导离开PA壳体12,且改善与位于壳体与散热片(未示出)之间的PA源极的电连接。散热片11可包括具有层的包层或复合金属,如,Cu层和CuMo层后接另一个Cu层,即,夹在Cu层之间的CoMo。散热片11的两端中的各个处的U形槽口19可便于将功率放大器组件10固定到包含功率放大器组件10的传送器(未示出)上。
图4为安装到铸件(casting)20上的PA组件10的截面。PA可包括陶瓷环(未示出),以有助于控制漏极引线13、栅极引线14与延伸散热片和源极15之间的竖直间距。陶瓷环厚度紧密匹配RF PCB 22a,22b的厚度。尽管图4中未示出,但左和右RF PCB 22a,22b和PCB23a,23b可为由不同材料制成的单个PCB或多个PCB。PA组件10安装在分别由左和右的RFPCB 22a和22b和右和左的PCB23a和23b形成的腔中。
如图5中所示,左RF PCB 22a具有与漏极13匹配的PCB的顶面上方或上的第一表面24,以及与延伸散热片11匹配以形成源极连接的PCB下方的第二表面25。类似地,右RF PCB具有PCB 22b上方的与栅极14匹配的第一表面26,以及与延伸散热片11的上表面匹配以形成源极连接的第二表面27。
在一些实施例中,功率放大器组件10的滑动和安装允许无埋块PA的低成本且优异的性能优点。缺口和槽口设计构造允许RF PCB包绕无埋块PA,且具体是包绕在漏极13、栅极14和散热片11之间延伸的PA壳体12的部分。类似地,该设计允许PCB 23a和23b包绕PA组件10的散热片部分11(见图4)。RF PCB典型地是以RF材料制造的两层微带设计,其中RF地极在一侧上。钎焊连接在两个表面平面(顶侧和底侧)上产生。在与无埋块PA组合时,如本文所述的组件相比于当前解决方案在极大降低的成本下实现优异的PA性能。
在一个实施例中,设计和制造由两个基本步骤构成;(1)滑动和(2)安装。在图5中,使用了缝隙和缺口设计,且在图6中,使用了开口端槽口设计。这通过RF PCB的设计变型来实现。
在一些实施例中,分别如图5中所示,单独的左和右RF PCB 22a和22b是缺口28和29。
用于滑动和安装制造的工艺步骤包括以下:
·步骤1包括构件到(多个)RF PCB 22a和22b上的表面安装技术(SMT)附接,除了无埋块PA。这可通过使用工业标准SMT工艺(钎焊印刷、构件放置和炉回流)来完成。检查和测试是取决于成品率损失结果的可选步骤。作为备选,步骤1可在下文所述的步骤3之后完成。
·步骤2包括滑动步骤。在图5的实施例中,如箭头30所示,左和右RF PCB围绕无埋块PA滑动到一起。具体而言,RF PCB 22a滑动至右侧,且RF PCB 22b滑动至左侧,以便PCB22a的RF PCB上表面漏极接触区域24在下方滑动且与漏极13进行接触;PCB 22b的RF PCB上表面栅极接触区域26在下方滑动且与栅极14进行接触;以及RF PCB下表面源极接触区域25和27在散热片11上方滑动,且经由散热片11的上接触区域与源极进行接触。
·如果散热片11未附接到PA壳体12上,则步骤3包括将PA安装到散热片11上。
·安装应当在RF PCB的栅极14、漏极13和源极15接触区域处实现高质量的连接。期望地,安装工艺应当实现:(1)可重复的"近零"漏极侧间隙控制,(2)与散热片的无空隙的底侧接触,(3)与栅极14和漏极13引线的无空隙的顶侧接触,以及(4)正交的非干涉电和热接触区域。如步骤3A-3D中归纳那样,实现这些目的可取决于界面材料的选择。
·步骤3A-钎焊:底部和顶部上的热棒钎焊回流,没有钎焊预形件(在一侧或两侧上,具有或没有超声能)。钎焊使用步骤1中的印刷和回流预先沉积在(多个)RF PCB上或在RF PCB制造工艺期间电解沉积。钎焊冶金被调整,且/或热棒温度局部化用于提供与步骤1中安装的SMT构件的温度分离。
·步骤3B-预形件钎焊:底部和顶部上的热棒钎焊回流,具有软钎焊预形件(在一侧或两侧上,具有或没有超声能)。钎焊预形件冶金被调整,且/或热棒温度局部化用于提供与步骤1中安装的SMT构件的温度分离。
·步骤3C-环氧树脂附接:银填充的环氧树脂预形件用于产生栅极14、漏极13和源极15连接。环氧树脂预形件利用夹具切割成形且固化,或通过等同的制造工艺。(多个)RFPCB表面精修可为ENIG(无电镀镍浸金)、ImAg(浸银)、ImSn(浸锡)或栅极、漏极和源极接触区域中的其它工艺。
·步骤3D-备选方案或组合:其它方法包括焊接或机械夹持或以上步骤中的两个或多个的组合。
安装通过热棒回流(或其它钎焊工艺)和/或具有或没有机械夹持的环氧树脂固化工艺而实现。安装工艺优选实现:(1)可重复的"近零"漏极侧间隙控制,(2)与散热片11的无空隙的底侧接触,(3)与栅极14和漏极13引线的无空隙的顶侧接触,以及(4)正交的非干涉电和热连接。注意,步骤2之前的RF PCB预处理可执行或可不执行来清洁表面、除去氧化物和/或活化接触区域。
在一些实施例中,单个RF PCB如图6中所示开槽,槽口40。槽口设计构造允许RFPCB在漏极引线13和栅极引线14分别与无埋块PA的散热片11之间滑动。
在图6的实施例中,附连到散热片11上的无埋块PA 12滑动到左侧以配合到槽口40中,以便RF PCB 41的接触区域与PA 10的对应接触区域进行接触。具体而言,漏极引线13将与RF PCB的对应接触区域42进行接触,栅极引线14将与对应的接触区域43进行接触,且RFPCB的底部接触区域44将与使PA源极接触区域延伸的散热片11的顶侧接触区域进行接触。
图7为示出改变的PA组件的安装的另一个实施例。在该实施例中,PA组件50也具有壳体52、一端上的漏极引线53、与漏极引线53相对的另一端上的栅极引线54。源极(未示出)和其接触表面位于PA组件壳体52下方,但与散热片51接触,这由此将源极接触区域延伸至散热片51的上表面。PA组件接触表面适于与RF PCB 55的预定接触区域匹配。在该实施例中,在漏极引线53和栅极引线54下方延伸的壳体52的部分是圆形的。壳体的圆形部分允许在设有腔56的PCB中的推动和扭转制造,腔56匹配PA壳体52、漏极引线53和栅极54的上表面的形状。
当PA组件50向上推过PCB腔56时,PA组件然后在腔56中扭转或旋转,使得漏极引线53与PCB 55上的PCB漏极接触区域57进行接触,栅极引线54与PCB栅极接触区域58进行接触。PCB55下方的源极接触表面59与延伸散热片51的接触补片或表面对齐,从而完成了PA组件50与PCB55之间的电接触。
用于推动和扭转制造的工艺步骤包括以下:
·步骤1包括构件到(多个)RF PCB55上的表面安装技术(SMT)附接,除了无埋块PA。这可通过使用工业标准SMT工艺(钎焊印刷、构件放置和炉回流)来完成。检查和测试是取决于成品率损失结果的可选步骤。作为备选,步骤1可在下文所述的步骤3之后完成。
·步骤2包括***或推动工艺。在图7和7b的实施例中,PA组件50向上推动或***穿过RF PCB的槽口或开口腔56。
· 步骤3然后包括将PA组件50绕其竖直轴线顺时针或反时针(取决于PCB的栅极和漏极接触区域的位置)旋转90度至槽口或开口腔56,以便RF PCB上表面的漏极接触区域57与漏极53进行接触;RF PCB上表面栅极接触区域58与栅极54进行接触;且RF PCB下表面的源极接触区域59经由散热片51与源极进行接触。实际上,PCB55和其对应的接触区域变为夹在栅极54、漏极53和散热片51上的源极接触区域之间。
如果散热片51并未附接到PA壳体52上,则步骤3还包括将PA 52安装到散热片51上。
图8为用于安装具有延伸散热片的PA组件的示例性工艺的流程图。该工艺包括使第一PCB从第一方向朝PA组件向内滑动以接触PA的栅极(框S100)。该工艺还包括使第二PCB从与第一方向相反的第二方向朝PA组件滑动以接触PA的漏极(框S102)。
图9为用于安装具有延伸散热片的PA组件的另一个示例性工艺的流程图。该工艺包括将PA附连到延伸散热片上以形成PA组件(框S104)。该工艺还包括使PA组件朝具有接收PA组件的腔的PCB向内滑动(框S106)。
图10为用于安装具有延伸散热片的PA组件的另一个示例性工艺的流程图。该工艺包括将功率放大器附连到延伸散热片上以形成功率放大器组件(框s107)。该工艺还包括将PA组件向上***尺寸适合接收PA组件的PCB的槽口或腔中(框108)。该工艺然后包括使PA组件旋转以将PA接触区域定位到PCB的对应区域(框109)。
变型或备选方案包括:
·上述滑动和安装工艺不限于无埋块PA构件。该工艺可应用于具有设计成滑动和安装制造的任何功能的类似构件,且可应用于利用滑动和安装制造的由使用具有延伸散热片的单个或多个PCB构成的任何设计;
·可包括也允许滑动和安装制造的PCB设计构造的设计变型。例如,可采用允许滑动和安装制造的钩形槽口或任何其它适合几何形状;
·可对允许***和安装的滑动进行改型。例如,一个工艺可包括向上折叠栅极/漏极引线,以及经由孔***无埋块RF PA。栅极/漏极引线然后在安装之前向下折叠;
·可对允许***和扭转运动以安装PA的滑动进行改型;
·在一些实施例中,RF PCB可为具有循环腔或分成多个PCB的单个板;
·在一些实施例中,(多个)RF PCB可与制造为一个件或分成多件的多层PCB组合;
·一些实施例包含使用PCB分离、缺口或槽口用于滑动和安装制造的设计;以及
·一些实施例包括U形槽口的备选方案,其实现与射频壳体的直接机械连接。
·一些实施例包括对现有的PA构件的添加的延伸散热片。
·一些实施例可包括钎焊应用的制造改变,包括而不限于注射器注射预回流或后回流。
·一些实施例可包括安装连接的制造改变,包括而不限于焊接和/或机械夹持。
·一些实施例可包括双重(或更多)温度回流工艺步骤,其分开钎焊操作和钎焊工艺的顺序。
·一些实施例可包括偏离散热片材料、对PCB精修的变化和对无埋块PA精修的变化。
实施例包括使RF PCB包绕无埋块PA(或任何功能性的类似设计构件),以消除对用于当前解决方案中的进入PCB的埋块的困难、冗长且成本高的制造的需要。优异的PA性能可在极大降低的成本下实现。实施例包括使PA组件朝具有接收PA组件的腔的PCB向内滑动。
本文所述的一些实施例的优点包括:
·相比于现有解决方案极大降低成本;
·优异的电性能。利用与延伸的PA散热片的顶侧的理想RF接地连接实现。较大的接触面积以及与直接地连接到PA晶体管管芯后侧(源极)上的高传导性散热片Cu包层金属的连接;
·优异的热性能。埋块的消除允许对模铸壳体的直接机械夹持的热连接,从而导致减小热阻;
·改进的可重复性。滑动和安装制造允许减小的漏极侧空气间隙;
·对于频带变化的较快上市时间(TTM)。无埋块PCB具有较少工艺步骤和缩短的PCB制造循环时间。循环时间缩短相对于当前解决方案是>50%;
·灵活性。栅极侧和漏极侧RF PCB可由不同材料类型来构成以改善性能和/或降低成本;以及
·滑动和安装制造之前的无埋块PA的完全和完整的RF预先测试性。消除部分或未测试的PA构件中的昂贵组件成品率损失。
本领域的技术人员将认识到,本实施例不限于上文具体示出和描述的内容。此外,除非上文相反指出,否则将注意到所有附图都不是按比例的。鉴于以上教导内容,多种改型和变型都是可能的。
Claims (12)
1.一种用于安装功率放大器PA组件的方法,所述功率放大器PA组件具有PA和延伸散热片,所述方法包括:
使第一PCB从第一方向朝所述PA组件向内滑动以接触所述PA的栅极;以及
使第二PCB从与所述第一方向相反的第二方向朝所述PA组件向内滑动以接触所述PA的漏极,
其特征在于,所述第一PCB和所述第二PCB具有源极接触区域,其在所述第一PCB和所述第二PCB向内滑动以包围所述PA组件时与所述PA组件的所述延伸散热片匹配,所述延伸散热片与所述PA的源极接触。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于:
所述第一PCB在所述第一PCB的与所述第一PCB的具有所述源极接触区域的一侧相对的一侧上包括漏极接触区域;
所述第二PCB在所述第二PCB的与所述第二PCB的具有所述源极接触区域的一侧相对的一侧上包括栅极接触区域;
所述PA的栅极在所述滑动之后接触所述栅极接触区域;以及
所述PA的漏极在所述滑动之后接触所述漏极接触区域。
3.根据权利要求1所述的方法,还包括在使所述第一PCB和所述第二PCB向内滑动以包围所述PA组件之前将所述PA安装到所述PA组件的所述延伸散热片上。
4.根据权利要求1所述的方法,还包括在使所述第一PCB和所述第二PCB向内滑动以包围所述PA组件之前将焊料预先沉积在所述第一PCB和所述第二PCB上。
5.根据权利要求4所述的方法,其特征在于,所述焊料的预先沉积包括在使所述第一PCB和所述第二PCB向内滑动以包围所述PA组件之前在PCB制造工艺期间电解沉积所述焊料。
6.一种用于将具有延伸散热片的功率放大器PA组件安装到PCB上的方法,所述PCB具有构造成接收所述PA组件的腔,所述方法包括:
将所述PA附连到所述延伸散热片以形成所述PA组件;以及
使所述PA组件移动进入所述PCB,
其中,所述PCB具有漏极接触区域和栅极接触区域,
其中,所述腔在一端处开口,且所述PA组件通过使所述PA组件在所述开口腔向内朝所述PCB滑动以移动进入所述PCB,
其中,所述PCB的所述漏极接触区域和所述栅极接触区域设置在开口腔的相对侧上,所述PA的栅极在所述滑动之后接触所述栅极接触区域,所述PA的漏极在所述滑动之后接触所述漏极接触区域,并且
其中,所述PCB具有设置在所述开口腔相对侧上的底部源极接触区域,其在所述PA组件朝PCB开口腔向内滑动时与所述PA组件的所述延伸散热片的顶侧接触区域匹配。
7.根据权利要求6所述的方法,所述方法包括在使所述PA组件朝PCB腔向内滑动之前将焊料预先沉积在所述PCB的接触区域上。
8.一种用于将具有延伸散热片的功率放大器PA组件安装到PCB上的方法,所述PCB具有构造成接收所述PA组件的腔,所述方法包括:
将所述PA附连到所述延伸散热片以形成所述PA组件;以及
使所述PA组件移动进入所述PCB,
其中,所述PCB具有漏极接触区域和栅极接触区域,
其中,所述腔被包围,且所述PA组件通过将所述PA组件在包围的腔向上***所述PCB而移动进入所述PCB,且所述PA组件旋转以使所述PA的接触区域与所述PCB对齐,并且
其中,所述PCB具有源极接触区域,其在所述PA组件***且旋转进入所述PCB腔时与所述PA组件的所述延伸散热片匹配。
9.根据权利要求8所述的方法,所述方法包括在***和旋转所述PA组件进入所述PCB腔之前将焊料预先沉积在所述PCB的接触区域上。
10.根据权利要求9所述的方法,其特征在于,将所述PA组件***和旋转进入所述PCB腔的腔中引起所述PCB的触点接触所述PA的漏极、栅极和源极。
11.一种用于将功率放大器PA组件安装在第一PCB和第二PCB上的方法,所述功率放大器PA组件具有PA和延伸散热片,所述方法包括:
使所述第一PCB滑动以接触所述PA的漏极和栅极中的一个;以及
使所述第二PCB滑动以接触所述PA的所述漏极和所述栅极中的另一个,
其中,所述第一PCB和所述第二PCB具有源极接触区域,其在所述第一PCB和所述第二PCB向内滑动以包围所述PA组件时与所述PA组件的所述延伸散热片匹配,所述延伸散热片与所述PA的源极接触。
12.根据权利要求11所述的方法,其特征在于,所述第一PCB和所述第二PCB各具有端部开口的腔,以及其中所述第一PCB和所述第二PCB的腔在所述第一PCB接触所述PA的漏极和栅极中的所述一个且所述第二PCB接触所述PA的所述漏极和所述栅极中的所述另一个时接收所述PA的一部分。
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