集成弹簧安装芯片终端的制作方法

本申请要求于2016年9月22日提交的标题为“integratedgroundtabchiptermination”的美国临时申请序列号62/398,142和于2016年9月30日提交的标题为“integratedspringmountedchiptermination”的美国临时申请序列号62/402,828的权益和优先权，其中每个申请的内容通过引用整体并入本文。

本发明涉及芯片终端(chiptermination)，更具体地涉及射频(rf)和微波电路中的芯片终端。

背景技术：

芯片终端被用在电路的末端以通过将rf能量转换成热量来将信号端接到地。芯片终端可以被设计为耗散热量并具有低电压驻波比(vswr)，以便防止信号被反射回电路。常规芯片终端可以安装在法兰上，用于可以采用额定功率范围为5-2500瓦的散热的应用。当陶瓷芯片安装在金属法兰(通常由铜制成)上时，常规法兰安装中部件的布置会导致固有的热膨胀不匹配。

技术实现要素：

根据一些实施例，公开了一种集成弹簧安装芯片终端，其用于将电路的能量转换成热量以被散热器吸收。集成弹簧安装芯片终端包括被配置为连接到电路的输入舌片(inputtab)。集成弹簧安装芯片终端还包括具有顶表面的芯片终端。芯片终端包括位于顶表面上并被配置为连接到输入舌片的输入接触部(inputcontact)、位于顶表面上并连接到输入接触部的电阻器元件以及位于顶表面上并连接到电阻器元件的接地接触部(groundcontact)。集成弹簧安装芯片终端还包括连接到芯片终端的接地接触部的成形接地弹簧(formedgroundspring)，成形接地弹簧被配置为将芯片终端附接到散热器，使得芯片终端和散热器接触。

公开了一种用于将电路的能量转换成热量以被散热器吸收的系统。该系统包括被配置为连接到电路的输入舌片。该系统还包括具有顶表面的芯片终端。芯片终端包括印刷在顶表面上并被配置为连接到输入舌片的输入接触部。芯片终端还包括印刷在顶表面上并连接到输入接触部的电阻器元件。芯片终端还包括印刷在顶表面上并连接到电阻器元件的接地接触部。该系统还包括连接到芯片终端的接地接触部的成形接地弹簧，成形接地弹簧被配置为将芯片终端附接到散热器，使得芯片终端和散热器接触。

公开了一种用于制造集成弹簧安装芯片终端的方法。该方法包括通过将输入接触部、电感调谐元件、电阻器元件和接地接触部印刷到介电材料的顶表面上来制造芯片终端。该方法还包括将成形接地弹簧的底表面连接到芯片终端的接地接触部。该方法还包括将输入舌片的底表面连接到芯片终端的输入接触部。该方法还包括将盖的底表面连接到输入舌片的顶表面和成形接地弹簧的顶表面。

附图说明

当结合附图时，本公开的实施例的特征和优点将从以下阐述的详细描述中变得更加明显。当然，附图及其相关联描述图示了在权利要求的范围内的示例布置，并且不限制权利要求的范围。在整个附图中重复使用附图标记以指示所引用元件之间的对应关系。

图1a图示了常规法兰安装终端。

图1b图示了根据本发明的实施例的集成弹簧安装芯片终端。

图2a是图1a的常规法兰安装终端的底部视图。

图2b是根据本发明的实施例的图1b的集成弹簧安装芯片终端的底部视图。

图3示出了根据本发明的实施例的芯片终端上的弹簧安装装置。

图4示出了根据本发明的实施例的芯片终端。

图5a是根据本发明的实施例的示出了焊接的集成弹簧安装芯片终端的透视图。

图5b是根据本发明的实施例的集成弹簧安装芯片终端的部件的分解图。

图5c是根据本发明的实施例的组装的集成弹簧安装芯片终端的透视图。

图6是常规法兰安装终端的测试数据。

图7是根据本发明的实施例的集成弹簧安装芯片终端的测试数据。

图8是根据本发明的实施例的芯片终端的示意电路图。

图9是根据本发明的实施例的用于制造集成弹簧安装芯片终端的步骤的流程图。

具体实施方式

在以下详细描述中，阐述了许多具体细节以提供对本公开的理解。但是，对于本领域普通技术人员明显的是，可以在没有这些具体细节中的一些的情况下实践本公开的元件。在其它情况下，没有详细示出众所周知的结构和技术，以避免不必要地模糊本公开。

终端(或负载)可以用在射频(rf)和微波电路中。如本文所述，集成弹簧安装芯片终端可以是常规法兰安装终端和其它电阻性设备的替代方案。集成弹簧安装芯片终端可以改善功率处理能力同时改善电压驻波比(vswr)(在rf频谱的频率(rf)和微波区域中操作时的关键参数)。如本文所述，集成弹簧安装芯片终端还消除了当陶瓷芯片用焊料安装到铜法兰上时的热膨胀不匹配。虽然常规法兰安装终端可以使用铜钨法兰来解决热膨胀不匹配，但是铜钨的导热性差会造成差的热性能。将接地特征部添加到芯片本身有助于改善集成弹簧安装芯片终端的性能。

图1a示出了常规法兰安装终端150。

常规法兰安装终端150包括由铜或铜钨或其它材料制成的法兰152。如本文所述，法兰152的使用会产生热膨胀不匹配问题。

图1b图示了根据本发明的实施例的集成弹簧安装芯片终端100。集成弹簧安装芯片终端100包括输入舌片102、成形接地弹簧106和盖104。盖104可以由陶瓷制成。成形接地弹簧106包括用于将集成弹簧安装芯片终端100附接到散热器101的安装孔108。在一些实施例中，螺钉、螺栓或其它紧固件穿过安装孔108放置并用于将集成弹簧安装芯片终端100附接到散热器101。

集成弹簧安装芯片终端100的配置消除了对芯片下方的安装法兰152的需要。移除法兰152消除了热层并显著增加了集成弹簧安装芯片终端100的芯片终端的功率处理。这允许芯片终端利用薄热脂层直接安装到散热器101。

图2a是图1a的常规法兰安装终端150的底部视图。图2b是根据本发明的实施例的集成弹簧安装芯片终端100。

集成弹簧安装芯片终端100包括芯片终端110。输入舌片102位于芯片终端110和盖104之间。成形接地弹簧106的形状使得在盖104和芯片终端110之间存在间隙128。输入舌片102位于间隙128中，这在图5b中可以更容易看出。输入舌片102的厚度可以与成形接地弹簧106在主体部分126处的厚度对应。

成形接地弹簧106包括主体部分126和翼部分112。翼部分112可以指成形接地弹簧106的从成形接地弹簧106的主体部分126向外延伸的一个或多个翼113。如图2中所示的翼部分112具有两个翼113a和113b，但在其它实施例中，可以有单个翼或者三个或更多个翼。翼部分112的翼可以是基本平坦的并且由与主体部分126相同的材料制成。主体部分126可以形成第一平面，并且翼113可以形成附加的平面(例如，由翼113a形成的第二平面和由翼113b形成的第三平面)。在未安装状态下，第一平面和附加的平面可以在一条线处相交，并且在安装状态下(当集成弹簧安装芯片终端100连接到散热器时)，第一平面和附加的平面可以是平行的。

安装孔108位于成形接地弹簧106的翼部分112的翼113上。芯片终端110可以使用薄热脂层而不是经由常规法兰安装终端150的法兰152连接到散热器。翼部分112可以相对于芯片终端110成角度，使得当集成弹簧安装芯片终端100安装到散热器时，存在将芯片终端110抵靠到散热器上的力。

翼部分112在弯曲部114处连接到主体部分126。图2将弯曲部114图示为弯曲的半圆形的弯曲部。但在其它实施例中，弯曲部114可以更多是台阶或斜坡，从而形成主体部分126和弯曲部114之间的第一角度以及弯曲部114和翼部分112之间的第二角度。弯曲部114的几何形状可以产生翼部分112和主体部分126之间的角度。这个角度可以使得建立围绕弯曲部114的旋转力，当翼部分112经由插入到安装孔108中的连接器附接到散热器时，要么将芯片终端110的底部远离散热器提升，要么将芯片终端110的底部推向散热器。

盖104具有盖厚度120，并且芯片终端110具有芯片终端厚度124。因而，从主体部分126的顶表面到弯曲部114的顶部的空间可以具有高度118，高度118将适应盖厚度120，并且从主体部分126的底表面到弯曲部114的底部的空间可以具有高度122，高度122将适应芯片终端厚度124。

在一些实施例中，高度122还使得，当集成弹簧安装芯片终端100附接到散热器时，芯片终端110的底表面与成形接地弹簧106的翼部分112的底表面基本上共面。

消除法兰152可以移除通过将由陶瓷制成的芯片焊接到通常由铜制成的金属法兰而引起的热膨胀不匹配的顾虑。无氧铜的热膨胀系数(cte)为17.7ppm/℃，并且芯片中使用的普通陶瓷的cte为4.5-9.0ppm/℃。由于芯片的顶部上的接地增加，移除法兰152还可以提供改善的vswr。因而，集成弹簧安装芯片终端100最大化功率耗散，同时提供良好的rf性能。集成弹簧安装芯片终端100可以用于高功率终端和其它电阻性产品。

此外，移除法兰152允许集成弹簧安装芯片终端100具有减小的剖面(profile)，因为集成弹簧安装芯片终端100的高度116小于常规法兰安装终端150的高度154。

图3是根据本发明的实施例的芯片终端110上的成形接地弹簧(或接地舌片)106装置(installation)。图3中图示的组件300可以类似于在没有示出输入舌片102和盖104的情况下的集成弹簧安装芯片终端100。

如图3中所示，芯片终端110包括电阻器元件302、接地接触部304和电感调谐元件306。成形接地弹簧106可以在接地接触部304处连接到芯片终端110。成形接地弹簧106可以经由焊接附接到接地接触部304。

同样如图3中所示，成形接地弹簧106具有主体部分126和翼部分112。主体部分126具有宽度310和长度312。在一些实施例中，宽度310和长度312基本相同，从而使得主体部分126的形状为正方形。在其它实施例中，宽度310和长度312不同，使得主体部分126是矩形的。

成形接地弹簧106具有顶表面318和底表面320。主体部分126具有位于顶表面318上的用于盖104的顶部接收部分314。用于盖104的顶部接收部分314被配置为接收盖104，如本文所述。主体部分126还具有位于底表面320上的用于芯片终端110的底部接收部分316。用于芯片终端110的底部接收部分316被配置为接收芯片终端110。

如图3中所示，主体部分126与芯片终端110的接地接触部304接触。在一些实施例中，主体部分126仅与芯片终端110的接地接触部304接触，而不与芯片终端110的其它部分接触。因而，主体部分126可以具有与芯片终端110的接地接触部304的形状对应的形状。

同样如图3中所示，输入接触部308沿着芯片终端110的第一侧定位，并且成形接地弹簧106的主体部分126被成形为使得主体部分126沿着输入接触部308所在的芯片终端110的第一侧基本上敞开。

图4是根据本发明的实施例的芯片终端110。芯片终端110可以具有围绕顶表面402的周边410，并且接地接触部304可以沿着周边410的至少一部分定位在顶表面402上。如图4中所看到的，接地接触部304位于芯片终端110的顶表面402的周边410的三个侧上。成形接地弹簧106可以在芯片终端110的顶表面402的三个接地接触部侧上附接到芯片终端110。

芯片终端110具有宽度406和长度408。虽然芯片终端110的顶部在形状上被示为矩形(例如，正方形)，但是可以使用任何类型的形状或配置。例如，芯片终端110可以是圆形或大致圆形，并且成形接地弹簧106可以位于圆形芯片终端的圆周的一部分上。芯片终端110可以具有任何尺寸的宽度406和长度408。在一些实施例中，芯片终端110是正方形的，并且每侧具有0.375英寸的长度。在其它实施例中，芯片终端110是正方形的，其中每侧具有0.5英寸的长度。在另外其它实施例中，芯片终端110是正方形的，其中每侧具有1英寸的长度。

芯片终端110包括电阻器元件302、接地接触部304、电感调谐元件306和输入接触部308。输入舌片102被配置为连接到电路，并且电阻器元件302、电感调谐元件306和接地接触部304被配置为将从电路接收的电能转换成热能以被散热器吸收。

可以使用基板制造芯片终端110。基板可以是介电材料。在一些实施例中，介电材料是陶瓷，诸如氧化铍或氮化铝。在一些实施例中，介电材料是塑料或pcb材料，诸如硅。

输入接触部308可以被印刷在介电材料上。接地接触部304可以被印刷在介电材料上。电阻器元件302可以被印刷在介电材料上。电阻器元件302可以位于输入接触部308和接地接触部304之间，并且可以连接输入接触部308和接地接触部304。电感调谐元件306可以被印刷在介电材料上并且位于输入接触部308和电阻器元件302之间，并且可以连接输入接触部308和电阻器元件302。

如图4中所示，接地接触部304位于芯片终端110的顶表面402的周边410上，并且接地接触部304位于周边410的四个侧中的三个侧上，从而占据了周边410的大部分。因而，芯片终端110的其它元件中的一个或多个可以被接地接触部304包围。接地接触部304可以包围电阻器元件302、电感调谐元件306或输入接触部308中的一个或多个。在其它实施例中，接地接触部304位于芯片终端110的顶表面402的周边410的两个侧上。

虽然图4示出接地接触部304占据周边410的四个侧中的三个侧的全部，但是在其它实施例中，接地接触部304可以占据周边410的一个或多个侧的一部分。例如，接地接触部304可以位于整个第一侧上，但是可以仅占据周边410的两个其它侧的一部分。换句话说，在示例中，接地接触部304可以总体上沿着芯片终端110的周边410的一半延伸，但是接地接触部304可以分布在周边410的三个侧上。

印刷在芯片终端110上的周围接地接触部304还提供给定频率范围上改善的vswr。此外，因为法兰连接到芯片的顶部，所以由于芯片的顶部上的接地增加，vswr得到改善。

一般而言，输入接触部308和接地接触部304可以不沿着周边410定位在相同位置处。因而，成形接地弹簧106可以不与输入接触部308接触。

在一些实施例中，输入接触部308直接连接到电感调谐元件306，电感调谐元件306直接连接到电阻器元件302，电阻器元件302直接连接到接地接触部304。

图5a是集成弹簧安装芯片终端100的透视图，示出了将成形接地弹簧106连接到芯片终端110的焊料500。焊料500可以沿着成形接地弹簧106的主体部分126和芯片终端110的接合部(junction)施加或沉积。焊料500可以沿着主体部分126的接触芯片终端110的一部分施加，或者可以沿着主体部分126的接触芯片终端110的整个长度施加。

图5b是根据本发明的实施例的集成弹簧安装芯片终端100的部件的分解图。盖104具有顶表面502和底表面504。成形接地弹簧106具有顶表面318和底表面320。输入舌片102具有顶表面506和底表面508。芯片终端110具有顶表面402和底表面404。

成形接地弹簧106(即，主体部分126)和输入舌片102可夹持地连接到盖104和芯片终端110。盖104的底表面504接触成形接地弹簧106的顶表面318。特别地，盖104接触成形接地弹簧106的顶表面318，顶表面318是成形接地弹簧106的主体部分126的一部分。以这种方式，只有盖104的底表面504的一部分直接接触成形接地弹簧106的顶表面318。

成形接地弹簧106的底表面320接触芯片终端110的顶表面402。特别地，成形接地弹簧106的底表面320接触芯片终端110的位于芯片终端110的顶表面402上的接地接触部304。

输入舌片102连接到输入接触部308。输入舌片102可以焊接到输入接触部308。输入舌片102也位于盖104和芯片终端110之间。因而，输入舌片102的顶表面506接触盖104的底表面504，并且输入舌片102的底表面508接触芯片终端110的顶表面402。特别地，输入舌片102的底表面508接触芯片终端110的输入接触部308部分。

在一些实施例中，盖104直接连接到成形接地弹簧106和输入舌片102。在这些实施例中，成形接地弹簧106在芯片终端110的接地接触部304处直接连接到盖104和芯片终端110。在这些实施例中，输入舌片102在芯片终端110的输入接触部308处直接连接到盖104和芯片终端110。在这些实施例中，芯片终端110直接连接到成形接地弹簧106、输入舌片102和散热器。

图5c是完全组装的集成弹簧安装芯片终端100的透视图。如图2b和图5b中所示，间隙128将盖104和芯片终端110分开。环氧树脂510可以用于将芯片终端110与盖104连接，并可以填充间隙128。在一些实施例中，输入舌片102可以连接到电路的接地部分，该接地部分还可以用作在安装时提供夹紧力的弹簧。

图6是常规法兰安装终端的测试数据，示出了在给定频率范围上的rf性能。

图7是根据本发明的实施例的集成弹簧安装芯片终端的测试数据，示出了在给定频率范围上的rf性能。顶部曲线图的单位为mu，并且底部曲线图的单位为db。与常规法兰安装终端相比，集成弹簧安装芯片终端的vswr(由标记1-4示出)得到改善，并且与常规法兰安装终端相比，回波损耗也得到了改善。

图8是根据本发明的实施例的芯片终端800的示意电路图。芯片终端800包括类似于输入接触部308的输入端808。芯片终端800还包括连接到输入端808的匹配网络806。芯片终端800还包括连接到匹配网络806的类似于电阻器元件302的电阻性元件802。芯片终端800还包括类似于接地接触部304的接地部804。

图9图示了根据本发明的实施例的用于制造集成弹簧安装芯片终端的步骤的流程图。通过将输入接触部308、电感调谐元件306、电阻器元件302和接地接触部304印刷到介电材料的顶表面402上来制造芯片终端110(步骤902)。在一些实施例中，介电材料是陶瓷，诸如氧化铍或氮化铝。在一些实施例中，介电材料是塑料或pcb材料，诸如硅。介电材料可以具有形成周边410的四个侧，并且输入接触部308可以被印刷在四个侧中的第一侧的一部分上。电感调谐元件306可以被印刷为在周边410内的内部部分中直接连接到输入接触部。电阻器元件302可以被印刷为在周边410内的内部部分中直接连接到电感调谐元件306。接地接触部304可以被印刷为直接连接到电阻器元件302。接地接触部304可以沿着形成周边410的四个侧中的第二侧、第三侧和第四侧的至少一部分印刷。以这种方式，接地接触部304可以被印刷为使得输入接触部308、电感调谐元件306和电阻器元件302被接地接触部304包围。

成形接地弹簧106的底表面320连接到芯片终端110的接地接触部304(步骤904)。成形接地弹簧106可以沿着成形接地弹簧106的主体部分126的内部边缘焊接到芯片终端110。

输入舌片102的底表面508连接到芯片终端110的输入接触部308(步骤906)。盖104的底表面504连接到输入舌片102的顶表面506和成形接地弹簧106的顶表面318(步骤908)。间隙128可以在盖104和芯片终端110之间形成。输入舌片102可以位于间隙128的一部分内。间隙128的剩余部分可以被环氧树脂510占据，从而将盖104连接到芯片终端110。

提供所公开的示例实施例的前述描述是为了使任何本领域普通技术人员能够制造或使用本发明。对这些示例的各种修改对于本领域普通技术人员而言将是显而易见的，并且在不脱离本发明的精神或范围的情况下，本文公开的原理可以应用于其它示例。所描述的实施例在所有方面都应当被认为仅是说明性而非限制性的，并且因此，本发明的范围由以下权利要求而不是由前面的描述来指示。在权利要求的含义和等同范围内的所有改变都将被包含在权利要求的范围内。