双通道大功率开关低噪放一体化射频接收前端的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种双通道大功率开关低噪放一体化接收前端，其结构是接收前端是双通道设计，其制备方法，包括：1）在QFN6×6-40L标准封装引线框中心金属衬底上用银浆粘接两个氮化铝基板、两个砷化镓低噪放单片；2）在每个氮化铝基板上分别粘接一个大功率、两个中功率PIN二极管芯片；3）三个PIN二极管芯片与氮化铝基板、QFN6×6-40L标准封装引线框管脚间，氮化铝基板、砷化镓低噪放单片与QFN6×6-40L标准封装引线框管脚间均通过键合金丝连接。优点：有效减小了系统电路尺寸，工作安全可靠，满足系统接收通道增益放大，低噪声系数的要求，接收灵敏度高。集成度高成本低，性能优，使用便利。
【专利说明】
双通道大功率开关低噪放一体化射频接收前端
技术领域
[0001 ]本实用新型涉及的是一种基于QFN6 X 6-40L标准封装的双通道大功率开关低噪放一体化射频接收前端，属于移动通信技术领域。
【背景技术】
[0002]移动通信经历了IG和2G，完成了从模拟技术向数字技术的过渡，3G和4G把移动通信从窄带推向宽带。随着3G和4G大规模的商用，其在速率，无缝传输等方面的局限性日益显露出来，人们对于移动通信技术提出了新的要求。大规模商用的第三代移动通信、宽带移动通信的TD-SCDMA和W頂AX系统以及第四代移动通信TD-LTE系统均采用TDD模式，在基站系统中，功放(PA)后通过环形器由天线输出，一旦天线失配，大功率反射，易导致接收通道的低噪放损坏。因此，接收通道中加入吸收反射功率的发射支路可有效保护接收通道。在接收通道中发射支路天线(ANT)到功率负载(LOAD)和接收支路天线(ANT)到接收端(RX)间由一个大功率开关(SW)来控制收发切换;接收通道的低噪声放大器放大天线从空中接收到的微弱信号，其噪声，非线性，匹配等性能对整个接收机至关重要。
[0003]随着科技的发展，社会的进步，现代移动通信技术要求射频器件、模块向高选择性，低成本和小型化的方向发展。第三代第四代移动通信系统的发展，通信速率大大提高，对射频器件、模块在大功率和高集成度上提出了更高的要求。
【发明内容】
[0004]本实用新型提出的是一种基于QFN6X6-40L标准封装的双通道大功率开关低噪放一体化射频接收前端，其目的旨在克服现有技术所存在的上述缺陷，满足TDD系统基站功放的极大功率切换控制的工作条件，安全可靠工作，并且保证整机的接收通道具有极低的噪声系数和更高的接收灵敏度;提高接收前端的集成度，在QFN6 X 6-40L标准封装中集成两路的大功率开关和低噪放单片，降低成本，优化性能。
[0005]本实用新型的技术解决方案:一种双通道大功率开关低噪放一体化接收前端，其结构在于:包含两路收发通道，发射通道(ANT-TX)采用一个大功率PIN 二极管，开关的接收支路采用两个中功率PIN 二极管作为开关元件构成串联开关电路，在开关的接收支路后接由砷化镓低噪放单片构成的接收通道;在QFN6 X 6-40L标准封装内制作双通道大功率开关低噪放一体化的接收前端，两个氮化铝基板、两个砷化镓低噪放单片分别粘接在QFN6X6-40L标准封装引线框中心金属衬底上;在两个氮化铝基板上分别粘接三个PIN 二极管芯片构成收发开关切换电路;开关接收支路后级连一个砷化镓低噪放单片构成接收通道;将二极管芯片、砷化镓低噪放单片，氮化铝基板以及上述芯片与QFN6X6-40L标准封装引线框对应管脚间用金丝键合连接，上述芯片指的是六个PIN 二极管芯片、二个砷化镓低噪放单片和二个氮化铝基板。
[0006]本实用新型的优点:
[0007]I)可在QFN6 X 6-40L标准封装内实现双通道的大功率开关低噪放集成，并在射频连续波120W的大功率条件下能安全可靠工作；
[0008]2)满足了 TD-SCDMA、WMAX及TD-LTE系统基站功放大功率切换控制的要求;满足TD-SCDMA、W頂AX及TD-LTE频段接收通道的低噪声系数和增益要求，接收通道中采用集成砷化镓低噪放单片，无需额外的外围匹配电路，整个接收前端噪声系数可低至0.7dB，增益典型值达31 dB，具有更高的灵敏度以及集成度，成本低，性能优；
[0009]3)在QFN6 X 6-40L标准封装内实现双通道的大功率开关低噪放一体化，较现有的接收前端模块，在更小的尺寸中实现了双通道的收发支路应用，产品具有尺寸小，通用性好，标准封装具有更好的规模化生产性，有效降低了产品本身的成本;模块中低噪放单片内匹配，电路简单易实现，有效减小使用方外围电路的尺寸，降低了使用方的电路成本；
[0010]4)采用全内匹配的砷化镓低噪放单片，一方面简化了系统的外围应用电路，另一方面可有效避免批量生产过程中，另作匹配电路所引起的一致性差的问题。采用单片低噪放电路，具有一致性好，可靠性高的特点；
[0011]5)运用多芯片组装(MCM)技术，砷化镓低噪放单片、氮化铝基板以及PIN 二极管芯片均采用直接粘接加工方法，降低了芯片与基板之间的热阻，并避免了封装带来的附加效应对性能的影响，大功率开关采用高导热氮化铝(ALN)基板进行电路设计，通过高导热银浆粘接在QFN6 X 6-40L标准封装中心金属衬底上，降低了PIN二极管芯片与应用电路间的热阻。采用这种设计优化了模块电性能，使模块的可靠性，产品电性能均得到提升，同时降低了模块的使用成本。
[0012]本实用新型是针对移动通信整机系统研发的双通道大功率开关低噪放一体的接收前端。模块采用先进的多芯片组装技术(MCM)，标准封装技术，产品在TDD工作模式的通信系统中具有更小尺寸、更高隔离度、更大功率容量、更高的可靠性、更小的噪声系数、更高的增益。
【附图说明】
[0013]图1是本实用新型的电路结构及芯片粘接、引线键合示意图，图中I到40共40个数字表示QFN6 X 6-40L-40L标准封装的40个引脚。
[0014]图2是氮化铝基板示意图。
[0015]图3是砷化镓低噪放单片示意图。
[0016]图4是本实用新型的应用不意图。
[0017]图5是本实用新型的推荐应用电路图。
【具体实施方式】
[0018]一种基于QFN6 X 6-40L标准封装的双通道大功率开关低噪放一体化射频接收前端，其结构在于:包含两路收发通道，发射通道(ANT-TX)采用一个大功率PIN 二极管，开关的接收支路采用两个中功率PIN 二极管作为开关元件构成串联开关电路，在开关的接收支路后接由砷化镓低噪放单片构成的接收通道;在QFN6 X 6-40L标准封装内制作双通道大功率开关低噪放一体化的接收前端，两个氮化铝基板、两个砷化镓低噪放单片分别粘接在QFN6X 6-40L标准封装引线框中心金属衬底上;在两个氮化铝基板上分别粘接三个PIN 二极管芯片构成收发开关切换电路;开关接收支路后级连一个砷化镓低噪放单片构成接收通道;将二极管芯片、砷化镓低噪放单片，氮化铝基板以及上述芯片与QFN6 X 6-40L标准封装引线框对应管脚间用金丝键合连接，上述芯片指的是六个PIN 二极管芯片、二个砷化镓低噪放单片和二个氮化铝基板。
[0019]一种基于QFN6 X 6-40L标准封装的双通道大功率开关低噪放一体化射频接收前端的制备方法，包括以下步骤:
[0020]步骤I)在QFN6X 6-40L标准封装引线框中心金属衬底上用银浆粘接两个氮化铝(AlN)基板、两个砷化镓低噪放单片；
[0021]步骤2)在每个氮化铝(AlN)基板上分别用银浆粘接一个大功率PIN二极管芯片和两个中功率PIN 二极管芯片；
[0022]步骤3)三个PIN二极管芯片与氮化铝基板之间，三个PIN二极管芯片与QFN6 X 6-40L标准封装引线框管脚之间，氮化铝基板与QFN6 X 6-40L标准封装引线框管脚，砷化镓低噪放单片与QFN6X6-40L标准封装引线框管脚之间均通过键合金丝连接。
[0023]所述选用有中心金属衬底的QFN6 X 6-40L标准封装引线框，在QFN6 X 6-40L标准封装引线框中心金属衬底上用尚导热银楽■粘接AlN基板，可有效提尚电路的散热能力，减小附加热阻。
[0024]所述的在AlN基板上用高导热银浆粘接两个大功率PIN二极管芯片和四个中功率PIN二极管芯片，这六个PIN二极管芯片与AlN基板、QFN6 X 6-40L标准封装引线框对应引脚之间通过金丝键合连接。
[0025]所述的在QFN6X 6-40L标准封装引线框中心金属衬底上用高导热银浆粘接两个氮化铝基板、两个集成砷化镓低噪放单片，两个氮化铝基板、两个集成砷化镓低噪放单片与QFN6 X 6-40L标准封装引线框对应引脚之间通过金丝键合连接。
[0026]下面结合附图对本发明的技术方案做进一步的详细说明:
[0027]如图1所示，双通道大功率开关低噪放一体化接收前端的结构示意图。采用高导热银浆把两个氮化铝(AlN)基板A、两个砷化镓低噪放单片D粘接在QFN6 X 6-40L-40L标准封装引线框内的中心金属衬底相应位置上，进行导电胶固化。
[0028]然后，采用高导热银浆把两个大功率PIN二极管芯片B以及四个中功率二极管芯片C粘接在氮化铝(AlN)基板的相应位置上，进行导电胶固化。
[0029]将六个PIN二极管芯片、两个砷化镓低噪放单片、两个氮化铝基板之间以及所有芯片与QFN6X6-40L -40L标准封装引线框对应管脚间用金丝键合连接。
[0030]上述工艺完成后，将器件封装、测试。
实施例
[0031]大功率开关主要电特性有承受功率、隔离度等。除了需要满足电特性指标外，还需要重点考虑的是开关长期工作的可靠性设计，热设计是关键。大功率开关的热设计主要分为:减小开关的插入损耗和降低开关的热阻两方面。二极管正向导通时的损耗主要取决于二极管的正向导通电阻，因此选择满足结电容、反向耐压、速度、线性度等要求的前提下，正向导通电阻Rs最小的PIN 二极管。开关热阻方面，考虑选择固有热阻小的PIN 二极管，同时选用导热系数高的材料作为开关基板，发明中采用0.25mm厚的氮化铝(AlN)，按照图2的电路示意图进行PCB板电路图设计，表面镀金。采用多芯片组装工艺，对二极管芯片直接加工，避免附加热阻，本设计从内热阻和外热阻两方面保证二极管良好的散热。
[0032]砷化镓低噪声放大器单片的作用是对接收信号进行放大，构成接收通道，满足接收通道的噪声系数及增益要求。单片电路设计时综合考虑噪声系数，增益以及线性度等要求。
[0033]本发明的应用如图4所示:发射状态时，经过本发明切换到ANT-TX通道，如PA-out端存在失配，大功率反射进入ANT-TX通道，功率由负载吸收。接收状态时，信号由ANT输入，经过本发明切换到ANT-RX接收通道，对接收信号进行增益放大。常温下，双通道大功率开关低噪放一体化接收前端在TD-LTE频段的主要指标有:
[0034]1.接收通道:噪声系数典型值为1.1 dB，增益典型值为31dB，输入IdB压缩点为-15dBm；
[0035]2.发射通道:功率容量为120W，插入损耗典型值为0.3dB。
【主权项】
1.一种基于QFN6 X 6-40L标准封装的双通道大功率开关低噪放一体化射频接收前端，其特征在于:包含两路收发通道，发射通道ANT-TX是一个大功率PIN 二极管，开关的接收支路是两个中功率PIN 二极管作为开关元件构成串联开关电路，在开关的接收支路后接由砷化镓低噪放单片构成的接收通道;在QFN6 X 6-40L标准封装内是双通道大功率开关低噪放一体化的接收前端，两个氮化铝基板、两个砷化镓低噪放单片分别粘接在QFN6X6-40L标准封装引线框中心金属衬底上;在两个氮化铝基板上分别粘接三个PIN 二极管芯片构成收发开关切换电路;开关接收支路后级连一个砷化镓低噪放单片构成接收通道;将二极管芯片、砷化镓低噪放单片，氮化铝基板以及上述芯片与QFN6X6-40L标准封装引线框对应管脚间用金丝键合连接，上述芯片指的是六个PIN 二极管芯片、二个砷化镓低噪放单片和二个氮化销基板D
【文档编号】H04B1/10GK205490509SQ201620014323
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2016年1月7日
【发明人】黄贞松, 宋艳
【申请人】南京国博电子有限公司