一种基于BT基板的GaAs和LDMOS/GaN混合集成微波功率放大器的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及微波放大器领域，特别是涉及一种基于BT基板的GaAs和LDMOS/GaN混合集成微波功率放大器。
【背景技术】
[0002]在微波大功率放大器的研制中，常需要采取多级功率放大器级联工作，来达到理想的增益和输出功率，并对该微波功放模块进行内匹配电路设计，将其输入输出特征阻抗匹配到额定阻抗，然后采用混合微波集成电路的封装技术，将多个功率器件、内匹配电路等封装在一起。
[0003]对于混合集成微波功放的设计者来说，有两个问题需要优先考虑:
第一、半导体器件的选用。设计微波功放的几种主流器件中，GaAs技术成熟，具有高频、高增益特点，但是输出功率不足；基于硅材料的LDMOS具有大功率、高线性度、高工作电压等特性，特别适合用作功率输出级，但是其增益低、输入输出匹配电路复杂，封装成本很高；第三代半导体材料GaN具有宽禁带、高击穿场强、高饱和电子迀移率等特性，非常适用于高温、高频、高功率应用，但是其工艺复杂，成本较高。
[0004]第二、基板材料的选用。功率电路中的基板是核心部件，它承担着机械支撑、散热和导电等关键作用，目前可供选择的常用基板有低温共烧陶瓷LTCC，传统的铜箔基板如玻璃布环氧树脂FR-4和聚四氟乙烯PTFE等。LTCC有优良的高频性能和热传导性，但是加工难度大，可靠性低，而且制作周期长，成本非常高；FR-4价位低、附着力好，但其介电性能和耐高温性能较差；PTFE介电损耗小，介电常数低、是目前应用较多的高频电路板基材，不足之处是刚性差，热膨胀系数较大，不易粘着金属，良率不高。
[0005]要设计一款高频率、高增益、大功率输出的微波功率放大器，从器件的选用上可以采用混合集成电路工艺，将GaAs器件作为驱动级，LDMOS/GaN器件作为功率输出级，设计一种GaAs和LDMOS/GaN混合集成微波功率放大器，将能够得到更小的尺寸与更优的性能。但是，LDMOS/GaN功率芯片输出功率很大，对散热的要求非常高，对基板材质的性能要求也相应提高。因此，在基板材料的选择上，常用的传统基板已不符合要求，需要一种耐热性高、损耗小、热膨胀系数低的高性能基板材料。
【发明内容】
[0006]为克服上述现有技术的缺陷与不足，本发明提供一种基于BT基板的GaAs和LDMOS/GaN混合集成微波功率放大器。
[0007]本发明的技术方案是:
一种基于BT基板的GaAs和LDMOS/GaN混合集成微波功率放大器，包括BT基板及其表面和内部集成的微波功率放大器电路，所述微波功率放大器电路包括依次级联的GaAs功率放大器和LDMOS/GaN功率放大器。
[0008]优选的，所述BT基板共包括七层，从上至下，BT基板的第一、三、五、七层分别为为第一、二、三、四金属层，BT基板的第二、四、六层均为BT树脂介质层；所述各金属层与BT树脂介质层之间还带有增强材料，经热压而制成BT基板；所述BT基板的上下表面涂有防焊油墨层。
[0009]优选的，所述GaAs功率放大器和LDMOS/GaN功率放大器是未经封装的裸片，采用导电银胶固定于所述BT基板上，所述裸片通过邦定线与微波功率放大器电路的无源电路键合连接。
[0010]优选的，所述GaAs功率放大器和LDMOS/GaN功率放大器下方的基板分别打过孔，将各层接地金属导通。
[0011]优选的，所述微波功率放大器电路的两级放大器GaAs功率放大器和LDMOS/GaN功率放大器之间连接有级间匹配电路，所述级间匹配电路采用低阻匹配的方法，所述级间匹配电路设置于所述BT基板上，输入端与所述GaAs功率放大器的输出端连接，输出端与所述LDMOS/GaN功率放大器的输入端连接，直接将前级输出阻抗匹配到后级输入阻抗。
[0012]优选的，所述LDMOS/GaN功率放大器输出端连接有输出匹配电路，所述输出匹配电路与所述LDMOS/GaN功率放大器输出端连接。
[0013]进一步优选的，所述BT基板的第一、二、三、四金属层为铜箔层。
[0014]进一步优选的，所述级间匹配电路和所述输出匹配电路由分立元件、微带线和邦定线构成，所述分立元件和微带线通过所述邦定线与所述GaAs功率放大器和所述LDMOS/GaN功率放大器连接。
[0015]本发明的优点是:
1.本发明提供的基于BT基板的GaAs和LDMOS/GaN混合集成微波功率放大器，将GaAs功率放大器和LDMOS/GaN功率放大器集成到BT基板上，GaAs功率放大器和LDMOS/GaN功率放大器级联，使得所述混合集成微波功率放大器同时具有GaAs和LDMOS/GaN两种器件的优点，整体电路具有具有高频、高增益、大功率等特点，且集成度高，封装成本低，产品尺寸小。
[0016]2.由于GaAs功率放大器和LDMOS/GaN功率放大器集成到BT基板上，BT基板具有优异的耐热性、长期的耐热温度、热膨胀系数低，使得所述GaAs和LDMOS/GaN混合集成微波功率放大器散热性能好，在大功率芯片的散热情况下不容易发生形变；BT基板具有低介电常数、低介电损耗，使得微波信号能够不失真地传输；BT基板还具有优良的绝缘性和机械特性，使得GaAs和LDMOS/GaN混合集成微波功率放大器更具稳定性。
[0017]3.由于GaAs功率放大器输出阻抗和LDMOS/GaN功率放大器输入阻抗都是只有几欧姆的低阻，故可以不再用常规的将输入输出阻抗匹配至50 Ω的方法，而是采用低阻匹配的方法:在所述BT基板上直接将前级输出阻抗匹配到后级输入阻抗，并且无需进行常规的LDMOS/GaN封装内预匹配，这种方法便于设计，而且电路结构更简单。
[0018]综上所述，本发明所提供的基于BT基板的GaAs和LDMOS/GaN混合集成微波功率放大器，采用一种新型结构的BT覆铜板作为微波功率放大器电路的基板，结合GaAs和LDMOS/GaN两种功率器件的优点，采用基板上低阻匹配的方法直接完成GaAs功放芯片和LDMOS/GaN功放芯片之间的阻抗匹配，能够将GaAs和LDMOS/GaN两种不同工艺的器件混合集成在同一块基板上，很好地解决传统高频基板在介电损耗、热膨胀系数等方面的问题，模块集成度高，封装成本低，产品尺寸小，完全实现芯片内匹配，应用更方便。
【附图说明】
[0019]为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述:
图1为本发明实施例的微波功率放大器的的电路结构原理图；
图2为本发明实施例中所述的级间匹配电路的等效电路图；
图3为本发明实施例中所述的输出匹配电路的等效电路图；
图4为本发明实施例的基于BT基板的GaAs和LDMOS/GaN混合集成微波功率放大器的一种【具体实施方式】的结构示意图。
【具体实施方式】
[0020]正如【背景技术】部分所述:设计一款高频率、高增益、大功率输出的微波功率放大器，从器件的选用上可以采用混合集成电路工艺，将GaAs器件作为驱动级，LDMOS/GaN器件作为功率输出级，能够得到更小的尺寸与更优的性能。但是LDMOS/GaN功率芯片输出功率很大，对散热的要求非常高，对基板材质的性能要求也相应提高。因此，在基板材料的选择上，常用的传统基板已不符合要求，需要一种耐热性高、损耗小、热膨胀系数低的高性能基板材料。
[0021]基于此本发明实施例提供了一种基于BT基板的GaAs和LDMOS/GaN混合集成微波功率放大器，包括BT基板及其表面和内部集成的微波功率放大器电路，所述微波功率放大器电路包括依次级联的GaAs功率放大器和LDMOS/GaN功率放大器。
[0022]如图1所示，所述微波功率放大器，由两级放大器GaAs功率放大器、LDMOS/GaN功率放大器，和级间匹配电路、输出匹配电路级联组成，所述GaAs功率放大器的输入端和LDMOS/GaN功率放大器的输出端连接有电容Cl、C2隔直流。所述级间匹配电路、输出匹配电路、电容Cl、C2和去耦电路由分立元件、微带线和邦定线构成。所述GaAs功率放大器和LDMOS/GaN功率放大器，是未经封装的裸片。而在所述GaAs功率放大器和LDMOS/GaN功率放大器之间还设置有偏置电路和去耦电路。
[0023]如图2所示，所述级间匹配电路由电容由C3、C4、C5和电感LI构成，所述电容C3的一端连接前级GaAs功放芯片I的输出端，电容C3另一端分别连接电容C4和C5，电容C4的另一端接地，电容C5的另一端与所述电感LI连接，电感LI与后级LDMOS/GaN功放芯片2的的输入端