功率器件制备方法与流程

本发明属于功率器件设计技术领域，尤其涉及一种功率器件制备方法。

背景技术：

随着现代通信技术快速发展，无线通信标准提高了信号带宽，对通信电子系统发射机中起功率放大作用的功率器件提出了更高线性度要求，与此同时复杂的调制技术又带来变化范围更大的基带信号，通信电子系统尤其是发射机中的功率器件，需要同时满足大功率、高线性、高效率及小型化的要求。

对功率器件而言，实现大功率、高线性、高效率及小型化中单一性能的常规方法一般是相互制约、甚至相互矛盾的，很难同时实现大功率、高线性度和高效率，这也限制了通信等领域发射电子系统性能的提升发展。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明实施例提供了一种功率器件制备方法，以解决现有技术中功率器件不能同时满足大功率、高线性和小型化的问题。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种功率器件制备方法，包括：

对功率芯片进行仿真，确定功率芯片的输出阻抗和输入阻抗；

根据所述输入阻抗在所述功率芯片的输入端设计输入匹配电路，其中，所述输入匹配电路的输出端连接所述功率芯片的输入端，输入匹配电路中包括阻抗变换器；

根据所述输出阻抗在所述功率芯片的输出端设计输出匹配电路，其中，所述输出匹配电路的输入端连接所述功率芯片的输出端；

对配有所述输入匹配电路和所述输出匹配电路的所述功率芯片进行非线性特性仿真；

根据上述所述功率芯片的非线性特性设计预失真电路，其中，预失真电路的输出端连接所述输入匹配电路的输入端，将所述预失真电路和所述阻抗变换器集成形成单片微波集成电路；

将所述单片微波集成电路、所述输入匹配电路、所述功率芯片和所述输出匹配电路烧结在管壳中，进行封装。

进一步地，所述输入匹配电路包括输入预匹配电路和wilkison平面电路。

进一步地，所述输入预匹配电路通过键合金丝和陶瓷基片电容构成t型网络实现。

进一步地，所述输入匹配电路的输入阻抗为50欧姆。

进一步地，所述输出匹配电路的输出阻抗为50欧姆。

进一步地，所述单片微波集成电路的衬底为gaas或gan。

进一步地，所述预失真电路的输出阻抗和输入阻抗均为50欧姆。

进一步地，所述单片微波集成电路、所述输入匹配电路、所述功率芯片和所述输出匹配电路采用金锡焊料烧结在管壳中。

进一步地，所述单片微波集成电路、所述输入匹配电路、所述功率芯片和所述输出匹配电路之间均采用键合金丝连接。

采用上述技术方案所产生的有益效果在于：本发明公开了一种功率器件的制备方法，本方法将所述预失真电路和所述阻抗变换器集成形成单片微波集成电路，并结合功率芯片内匹配设计实现高线性度功率器件，有效解决了采用常规方法设计的功率器件存在大功率、高效率应用时线性度不足及小型化困难的问题，显著提高了功率器件的线性度，大大缩小了电路尺寸，可有效减小通信电子系统固态功率放大器等组件产品的体积和重量。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，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发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的功率器件制备方法的逻辑流程图；

图2是本发明实施例提供的功率器件的原理图。

图中：1、预失真电路；2、输入匹配电路；3、功率芯片；4、输出匹配电路。

具体实施方式

以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本发明实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本发明。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本发明的描述。

为了说明本发明所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。

如图1和图2所示，为本发明实施例提供的功率器件制备方法的逻辑流程图，包括：

步骤s101，对功率芯片3进行仿真，确定功率芯片3的输出阻抗和输入阻抗。

步骤s102，根据输入阻抗在功率芯片3的输入端设计输入匹配电路2，其中，输入匹配电路2的输出端连接功率芯片3的输入端，输入匹配电路2中包括阻抗变换器。

步骤s103，根据输出阻抗在功率芯片3的输出端设计输出匹配电路4，其中，输出匹配电路4的输入端连接功率芯片3的输出端。

步骤s104，对配有输入匹配电路2和输出匹配电路4的功率芯片3进行非线性特性仿真。

本发明的一个实施例中，结合功率器件的大信号模型、键合引线模型、管壳模型、输入输出匹配电路4进行整体非线性特性的仿真。

步骤s105，根据上述功率芯片3的非线性特性设计预失真电路1，其中，预失真电路1的输出端连接输入匹配电路2的输入端，将预失真电路1和阻抗变换器集成形成单片微波集成电路。

本发明的一个实施例中，预失真电路1的输出阻抗和输入阻抗均为50欧姆。

步骤s106，将单片微波集成电路、输入匹配电路2、功率芯片3和输出匹配电路4烧结在管壳中，进行封装。

本方法将所述预失真电路1和所述阻抗变换器集成形成单片微波集成电路，并结合功率芯片3内匹配设计实现高线性度功率器件，有效解决了采用常规方法设计的功率器件存在大功率、高效率应用时线性度不足及小型化困难的问题，显著提高了功率器件的线性度，大大缩小了电路尺寸，可有效减小通信电子系统固态功率放大器等组件产品的体积和重量。

本发明的一个实施例中，输入匹配电路2包括输入预匹配电路和wilkison平面电路，输入预匹配电路通过键合金丝和陶瓷基片电容构成t型网络实现，输入匹配电路2的输入阻抗为50欧姆。

依据功率芯片3的输入阻抗，采用键合金丝和陶瓷基片电容构成“t”型网络实现功率芯片3输入预匹配电路，抵消输入阻抗的虚部，提升功率芯片3输入阻抗实部阻抗；采用wilkison平面电路实现阻抗功率分配和阻抗变换的功能，和输入预匹配电路一起将功率芯片3的输入阻抗匹配至50欧姆。

本发明的一个实施例中，输出匹配电路4的输出阻抗为50欧姆。依据功率芯片3的输出阻抗，通过wilkison平面电路形式实现2～4个功率芯片3的功率合成并将输出阻抗由芯片端的低阻(通常为几欧姆)提升到50欧姆。wilkison功分器电路带中间带平衡电阻，采用常规介电常数的陶瓷基片制作。

本发明的一个实施例中，单片微波集成电路的衬底为gaas或gan。gaas或gan材料的单片微波集成电路包括预失真电路1单元和λ/4阻抗变换器两部分，预失真电路1单元实现对功率器件的非线性特性进行预先校正的功能，改善功率器件大功率输出下的线性度，预失真电路1单元的输入输出阻抗均为50欧姆。将预失真电路1单元和输入λ/4阻抗变换器集成在同一个单片微波集成电路中，用gaas或gan单片微波集成电路工艺进行实现。

本发明的一个实施例中，单片微波集成电路、输入匹配电路2、功率芯片3和输出匹配电路4采用金锡焊料烧结在管壳中。单片微波集成电路、输入匹配电容、功率芯片3、输出匹配电路4均采用金锡焊料烧结在管壳中。单片微波集成电路、输入匹配电容、功率芯片3、输出匹配电路4之间均采用键合金丝连接，管壳内腔输入端与单片微波集成电路间、管壳内腔输出端与输出匹配电路4间采用键合金带连接。最终实现具有阻抗匹配和高线性度功能的功率器件，采用金属陶瓷微带结构管壳，平行缝焊封口，保证器件气密性良好。封装后功率器件输入、输出阻抗均为50欧姆。

本发明利用gaas或gan单片微波集成电路形式将预失真电路1功能与阻抗变换功能集成设计，并结合功率芯片3内匹配设计实现高线性度功率器件，有效解决了采用常规方法设计的微波gaas或gan功率器件存在大功率、高效率应用时线性度不足及小型化困难的问题，显著提高了功率器件的线性度，大大缩小了电路尺寸，器件直接应用于标准的50欧姆电子系统中，可有效减小通信电子系统固态功率放大器等组件产品的体积和重量。采用本发明的设计方法设计制作的功率器件适用常规平行缝焊工艺进行气密封装，有利于器件应用可靠性的提高。

以上所述实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本发明的保护范围之内。