一种频分复用无线通信系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开一种频分复用无线通信系统，包括电源、天线、频分复用无线通信电路板、功率放大模组，功率放大模组包括功率放大芯片、控制芯片和开关芯片，还包括导热垫片和射频屏蔽散热罩，导热垫片设在功率放大芯片、控制芯片或开关芯片的顶部，所述导热垫片与功率放大芯片、控制芯片或开关芯片之间设有导热膜，射频屏蔽散热罩将功率放大模组罩住，所述导热垫片、功率放大芯片、控制芯片或开关芯片与射频屏蔽散热罩的顶面之间设有导热膜。由本实用新型是通过现有的封装技术所做出的改进，没有改变电路的复杂性，确保了制作的稳定性。本实用新型是通过封装的方法为低噪声放大器增加一条散热路径，使得温度降低，从而减少热噪声。
【专利说明】
一种频分复用无线通信系统
技术领域
[0001]本实用新型涉及一种频分复用无线通信系统。
【背景技术】
[0002]在W-CDMA和LTE-FDD这些频分复用无线通信系统中，发射机和接收机同时工作，来自功放的接收带内噪声会影响接收机的灵敏度。虽然通过天线转换开关将接收链路和发射链路隔离开来，但是要利用天线转换开关在特定的带宽内实现足够的隔离效果和在功放到天线的路径中有低的插入损耗是很难的。在WCDMA通信协议中，有一些带的接收频率和发送频率相离得很近。例如在Bandl I，发送频率在1427.9-1447.9MHz，接收频率在1475.9-1495.9MHz，它们之间的间隔只有48MHz这么小。在这样的情况下，天线转换开关的隔离能力没有提高时，带内噪声将会增多。带内噪声的增多会严重影响低噪声放大器的性能。所以说在频分复用系统中，带内噪声问题变得更加重要。
[0003]在蜂窝通信系统中，被3GPP(第三代伙伴计划协议)所定义的频带越来越多。为了满足移动数据通信的迅速发展，LTE(长期演进技术)已经开始覆盖世界。现在手机上的射频前端模组包括了超过十个的射频收发链路，而在不久的未来，射频收发链路的数目将是现在的两倍。由于射频收发链路的数量众多，再加之现在的3G和4G系统，主要频带上都是采用频分复用系统，当发送频率与接收频率相近时，对于带内噪声的影响就会很大。现有的对带内噪声的解决方法一般有两种，一是改进天线转换开关，以提升它的隔离能力，使得各链路之间的影响降低。二是通过在接收链路上设计电感-电容陷阱电路，减低在某个频带内的带内噪声。这两种方法都能使得带内噪声减低。现有解决带内噪声的方法，无论是设计新的天线转换开关，还是设计电感-电容陷阱电路，都会使得设计的复杂性，增加电路设计的难度。再者由于电路设计的难度增加，再有经验的工程师都不能确保流片的质量，这无疑会增加流片的次数，从而增加制作成本。同时电路复杂程度的增加也会带来一定的不稳定性。
【实用新型内容】
[0004]为了解决现有技术存在的不足，本实用新型的目的是提供一种增加散热效果以降低热噪声的频分复用无线通信系统。
[0005]为实现上述目的，本实用新型所采用的技术方案是:
[0006]—种频分复用无线通信系统，包括电源、天线、频分复用无线通信电路板、功率放大模组，电源、天线和功率放大模组都设在频分复用无线通信电路板上且与频分复用无线通信电路板电连接，所述功率放大模组包括功率放大芯片、控制芯片和开关芯片，还包括导热垫片和射频屏蔽散热罩，导热垫片设在功率放大芯片、控制芯片或开关芯片的顶部，用以使功率放大芯片、控制芯片和开关芯片的顶面在同一平面上，所述导热垫片与功率放大芯片、控制芯片或开关芯片之间设有导热膜，射频屏蔽散热罩将功率放大模组罩住，所述导热垫片、功率放大芯片、控制芯片或开关芯片与射频屏蔽散热罩的顶面之间设有导热膜。
[0007]进一步地，所述功率放大芯片采用砷化镓材料、异质结双极晶体管的功放芯片;所述控制芯片采用硅材料、互补金属氧化物半导体的控制器芯片；所述开关芯片采用砷化镓材料、尚电子迁移率晶体管的开关器芯片。
[0008]进一步地，所述导热垫片为铜片或娃片。
[0009]进一步地，所述导热膜由环氧树脂材料制成。
[0010]本实用新型的有益效果:由本实用新型是通过现有的封装技术所做出的改进，没有改变电路的复杂性，确保了制作的稳定性。本实用新型是通过封装的方法为低噪声放大器增加一条散热路径，使得温度降低，从而减少热噪声。
【附图说明】
[0011]下面结合附图和【具体实施方式】对本实用新型作进一步详细说明:
[0012]图1为本实用新型的电路结构图；
[0013]图2为图1所示功率放大模组的示意图。
[0014]图中:1、频分复用无线通信电路板;2、电源;3、天线;4、功率放大模组;5、功率放大芯片;6、控制芯片;7、开关芯片;8、导热垫片;9、射频屏蔽散热罩;10、导热膜;11、导热膜。
【具体实施方式】
[0015]如图1、2所示，一种频分复用无线通信系统，包括电源2、天线3、频分复用无线通信电路板I和功率放大模组4，电源2、天线3和功率放大模组4都设在频分复用无线通信电路板I上且与频分复用无线通信电路板I电连接，所述功率放大模组4包括功率放大芯片5、控制芯片6和开关芯片7，还包括导热垫片8和射频屏蔽散热罩9，本实施例中，由于功率放大芯片
5、控制芯片6和开关芯片7的尚度不同，并且功率放大芯片5的尚度最低，开关芯片7最尚，故将导热垫片8设在功率放大芯片5和控制芯片6的顶部，使导热垫片和开关芯片的顶面在同一平面上，然后在该平面上铺一层导热膜10，射频屏蔽散热罩9将功率放大模组罩住，射频屏蔽散热罩9与导热膜10接触，所述导热垫片与功率放大芯片和控制芯片之间设有导热膜
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[0016]进一步地，所述功率放大芯片5采用砷化镓材料、异质结双极晶体管的功放芯片；所述控制芯片6采用硅材料、互补金属氧化物半导体的控制器芯片;所述开关芯片7采用砷化嫁材料、尚电子迁移率晶体管的开关器芯片。
[0017]进一步地，所述导热垫片8为铜片或娃片。
[0018]进一步地，所述导热膜10和导热膜11由环氧树脂材料制成。
[0019]工作原理:我们知道带内噪声的来源一般分为两部分，一是来源于功率放大器的有源器件自身的噪声，二是来自于偏置电路与其他级电路有源器件耦合的噪声。由于带内噪声主要来自于有源器件自身的噪声，而有源器件的噪声主要有热噪声和散粒噪声，所以我们提出的减少有源器件本身热噪声的解决方案。因为热噪声是随着温度的增加而增加，只需将温度降下来就可达到减少热噪声的目的。
[0020]本专利的封装工艺流程:使用回流焊的方式把功率放大芯片、控制芯片和开关芯片焊接到频分复用无线通信电路板上，我们会在芯片上外加一层导热膜(die attach film，DAF)，这层导热材料主要用来提高芯片到顶部之间的导热能力，如果不同芯片的厚度不同，较矮的芯片可以增加一层导热垫片(铜片或硅片)增加芯片的高度，最后使得三块芯片的高度一致。最终的高度会稍微比无封盖空腔要高。到了封装时，封装工具会把芯片导热部分往上推，保证不会把芯片上方导热部分的面积给覆盖掉。所以射频屏蔽罩还是可以与芯片由良好的热传递。
[0021]在实验室测试时我们通过热电偶来测量电路板的温度，热电偶是温度测量常用的测温元件，它直接测量温度，并把温度信号转换成热电动势信号，通过电气仪表(二次仪表)转换成被测介质的温度。
[0022]我们增加了顶部散热的方式，所以热量不会全部流到电路板上，因此加入前和加入后的电路板的温度是不一样的，那么我们就可以通过测试电路板到外环境之间的热电阻(Board-to-ambient thermal resistance)来衡量我们这种散热方式的效果。
[0023 ]其中Rba定义的是电路板到外环境之间的热电阻，Rba表达式为:
[0024]Rba=CTb- Ta)/ Pd，TB是电路板的温度，Ta是环境温度，Pd是芯片消耗的功率。定义完了热电阻以后我们就可以通过测试在相同环境不同功率下的热电阻的阻值。下面我们将用同样的方法测试在多芯片模组封装中的散热效果。在加入顶部射频屏蔽罩以后，热量以近似相等的两路流动，所以到达电路板的热量减少，因此电路板的温度会比原来的要低，从而在相同电源下得到的热电阻的阻值会下降。经过测量以后热电阻的值大概下降了 50%。
[0025]以上所述是本实用新型的优选实施方式而已，当然不能以此来限定本实用新型之权利范围，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，都不脱离本实用新型技术方案的保护范围。
【主权项】
1.一种频分复用无线通信系统，包括电源、天线、频分复用无线通信电路板、功率放大模组，电源、天线和功率放大模组都设在频分复用无线通信电路板上且与频分复用无线通信电路板电连接，其特征在于:所述功率放大模组包括功率放大芯片、控制芯片和开关芯片，还包括导热垫片和射频屏蔽散热罩，导热垫片设在功率放大芯片、控制芯片和开关芯片的顶部，用以使功率放大芯片、控制芯片和开关芯片的顶面在同一平面上，所述导热垫片与功率放大芯片、控制芯片或开关芯片之间设有导热膜，射频屏蔽散热罩将功率放大模组罩住，所述导热垫片、功率放大芯片、控制芯片或开关芯片与射频屏蔽散热罩的顶面之间设有导热膜。2.根据权利要求1所述的频分复用无线通信系统，其特征在于:所述功率放大芯片采用砷化镓材料、异质结双极晶体管的功放芯片;所述控制芯片采用硅材料、互补金属氧化物半导体的控制器芯片;所述开关芯片采用砷化镓材料、高电子迀移率晶体管的开关器芯片。3.根据权利要求1所述的频分复用无线通信系统，其特征在于:所述导热垫片为铜片或娃片。4.根据权利要求1所述的频分复用无线通信系统，其特征在于:所述导热膜由环氧树脂材料制成。
【文档编号】H01L23/10GK205508815SQ201620332676
【公开日】2016年8月24日
【申请日】2016年4月20日
【发明人】黄敬馨, 章国豪, 区力翔, 蔡秋富, 余凯, 李思臻
【申请人】广东工业大学