专利名称：一种射频收发前端模块的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种基于QFN8X8-16L标准封装的极大功率、极低噪声射频收发前端模块，属于移动通信技术领域。
背景技术：
第三代移动通信和新一代宽带移动通信的TD-SCDMA和WIMAX系统、以及TD-LTE系统均采用TDD模式，所以在基站系统中，发射通道功放(PA)到天线(ANT)和接收通道到天线(ANT)间需要一个大功率开关SW来控制收发切换。实用新型专利《超大功率、超低噪声射频收发前端模块及其制备方法》中，提到了一种大功率射频收发前端模块，它只满足一定的功率条件下(功率不大于60W)的基站应用。 而现在及未来的TDD模式系统基站对功率有更高要求(功率要求100W以上)，并且对系统的小型化有更高要求。
实用新型内容本实用新型所要解决的技术问题是提出一种适用于3G的TD-SCDMA和WIMAX及4G的TD-LTE等TDD系统基站整机用的QFN 8 X 8-16L标准封装的极大功率、极低噪声射频收发前端模块，目的之一旨在满足TDD系统基站功放极大功率切换控制的工作条件，在射频功率大于120W的条件下，能安全可靠工作，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。目的之二旨在提高接收前端的集成度，在QFN8X8-16L标准封装中集成功率开关和低噪放芯片，降低成本，优化性能。本实用新型为解决上述技术问题采用以下技术方案一种射频收发前端模块，该模块采用QFN 8 X 8-16L标准封装，在QFN8 X 8-16L标准封装引线框中心的金属衬底上设置有一个矩形的氮化铝基板、以及一个砷化镓低噪放芯片，所述砷化镓低噪放芯片分别与QFN 8X8-16L标准封装的相应引脚连接；所述氮化铝基板表面上分别设置有五个相互隔离的金属涂覆层区域，其中第一金属涂覆层区域横穿氮化铝基板的中部，并且该金属涂覆层上均匀分布有N个接地孔，N为自然数；第二至第五金属涂覆层区域分别位于氮化铝基板的四端；在第一金属涂覆层区域上的一端设置有第一芯片电容，在第二、第三金属涂覆层区域中分别设置有第一、第二 PIN 二极管芯片，在第四金属涂覆层区域中设置有第三PIN 二极管芯片以及第二芯片电容，在第五金属涂覆层区域中设置有第四PIN 二极管芯片，由此共同构成射频收发前端模块的收发开关切换电路；其中所述第一、第二 PIN 二极管芯片构成该射频收发前端模块的发射通道；其中，所述第一 PIN 二极管芯片与QFN 8X8-16L标准封装的第I引脚连接，所述第二 PIN 二极管芯片与第一 PIN 二极管芯片以及QFN 8X8-16L标准封装的第15引脚连接；所述第三、第四PIN 二极管，第一、第二芯片电容，以及砷化镓低噪放芯片构成该射频收发前端模块的接收通道；其中，所述第三PIN 二极管分别与QFN 8 X 8-16L标准封装的第I引脚、第四PIN 二极管、第二芯片电容、以及QFN 8X8-16L标准封装的第3引脚连接；所述第四PIN 二极管分别与第一芯片电容、QFN 8X8-16L标准封装的第14引脚连接；所述第二芯片电容与砷化镓低噪放芯片的输入引脚连接。作为本实用新型的一种射频收发前端模块的优选方案，所述第一、第二 PIN 二极管芯片的反向耐压大于300V，结电容小于O. 2P，串联电阻小于O. 5欧姆，热阻小于15度/瓦；所述第三、第四PIN 二极管的反向耐压大于200V，结电容小于O. 05P,串联电阻小于O. 5欧姆。作为本实用新型的一种射频收发前端模块的优选方案，第一、第二芯片电容为单层陶瓷芯片电容。本实用新型采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果I)可在QFN8X8-16L标准封装内实现开关及低噪声一体化，并在射频连续波120W 的大功率条件下能安全可靠工作；2)满足了 TD-SCDMA、WIMAX及TD-LTE系统基站功放大功率切换控制的要求；满足TD-SCDMA, WIMAX及TD-LTE频段接收通道的低噪声系数和增益要求，整个接收前端噪声系数低至O. 8dB,提高接收灵敏度；集成度高，成本低，性能优。3)本实用新型是在QFN8X8-16L标准封装内实现开关及低噪声模块一体化，大大提高了模块的集成度，优化了性能。提高了产品的通用性，标准封装的接收前端有更好的规模化生产性，有效降低了产品成本。4)由于采用多芯片组装(MCM)技术，无论二极管芯片还是硅集成驱动芯片和砷化镓集成低噪声芯片，均采用裸芯片直接粘接加工方法，从而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，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，还降低了模块的使用成本。5)采用高导热氮化铝(AlN)基板电路设计，而且高导热AlN基板采用高导热银浆粘接在QFN8X8-16L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，可以使前级开关的容量更大，更可靠。本实用新型是针对TD-SCDMA及WIMAX以及TD-LTE等TDD通信标准的整机系统而研发的大功率开关低噪声一体化模块。采用先进的多芯片组装技术(MCM)和多层陶瓷共烧技术，标准封装技术，产品在3G以及4G的TDD工作模式系统中具有更小损耗、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。
图I是本实用新型的射频收发前端模块的结构示意图；图中标号A-氮化铝基板；B-大功率PIN 二极管芯片；C-中功率二极管芯片；D、E-芯片电容；F_砷化镓低噪放芯片；1-16分别表示QFN8X8-16L标准封装的16个引脚。图2是氣化招基板不意图；图中标号21表不接地孔，22表不金属涂覆层区域。图3是神化嫁低噪放芯片不意图。图4是本实用新型的应用示意图。
具体实施方式
[0023]
以下结合附图对本实用新型的技术方案做进一步的详细说明如图I所示，射频收发前端模块的结构示意图。在QFN8X8-16L标准封装引线框内的中心金属衬底上，设置有氮化铝基板A、砷化镓低噪放芯片F。在氮化铝基板A的表面上分别设置有五个相互隔离的金属涂覆层区域，其中一个金属涂覆层区域横穿氮化铝基板的中部，并且该金属涂覆层上均匀分布有7个接地孔，该区域的一端设置有第一芯片电容E。其余四个金属涂覆层区域分别位于氮化铝基板的四个端角，并且每个金属涂覆层区域中均设置有一个PIN 二极管芯片，其中一个金属涂覆层区域中还增加了一个芯片电容D0如图I中的两个大功率PIN 二极管芯片B相互串联构成该射频收发前端模块的发射通道；其中一个大功率PIN 二极管芯片与QFN 8X8-16L标准封装的第I引脚连接，另一 个大功率PIN 二极管芯片通过基板的金属层与QFN 8X8-16L标准封装的第15引脚连接。如图I中的两个中功率二极管芯片C，两个芯片电容D、E,以及砷化镓低噪放芯片构成该射频收发前端模块的接收通道；其中一个中功率PIN 二极管C分别与QFN 8X8-16L标准封装的第I引脚、另一个中功率PIN 二极管C、芯片电容D、以及QFN 8X8-16L标准封装的第3引脚连接；同时，另一个中功率PIN 二极管C分别与芯片电容E、QFN 8X8-16L标准封装的第14引脚连接，构成串并结合开关电路。芯片电容D连接砷化镓低噪放芯片，构成接收通道。该射频收发前端模块的制备包括以下步骤步骤I、在QFN8X8-16L标准封装引线框中心金属衬底上用银浆粘接氮化铝基板、砷化镓低噪放芯片；步骤2、在氮化铝基板上设置五个相互隔离的金属涂覆层区域，其中第一金属涂覆层区域横穿氮化铝基板的中部，并且该金属涂覆层上均匀分布有N个接地孔，N为自然数；第二至第五金属涂覆层区域分别位于氮化铝基板的四端；步骤3、在氮化铝基板上的金属涂覆层区域中分别用银浆粘接四个PIN 二极管芯片以及两个芯片电容；其中第一芯片电容粘接在第一金属涂覆层区域的一端，第一 PIN 二极管芯片粘接在第二金属涂覆层区域中，第二 PIN 二极管芯片粘接在第三金属涂覆层区域中，第三PIN 二极管芯片以及第二芯片电容粘接在第四金属涂覆层区域中，第四PIN 二极管芯片粘接在第五金属涂覆层区域中；步骤4、将第一 PIN 二极管与QFN 8X8-16L标准封装的第I引脚通过键合金丝连接，将第二 PIN 二极管芯片通过键合金丝与第二金属涂覆层区域连接；将第三金属涂覆层区域通过键合金丝与QFN 8X8-16L标准封装的第15引脚连接；步骤5、将第三PIN 二极管芯片与QFN 8X8-16L标准封装的第I引脚通过键合金丝连接，之间通过键合金丝连接，将第四金属涂覆层区域分别与QFN 8X8-16L标准封装的第3引脚、第四PIN 二极管芯片通过键合金丝连接；步骤6、将第五金属涂覆层区域分别第一芯片电容、QFN 8X8-16L标准封装的第14引脚通过键合金丝连接；步骤7、将第二芯片电容与砷化镓低噪放芯片的输入引脚通过键合金丝连接；步骤8、将砷化镓低噪放芯片的各引脚分别与QFN8X8-16L标准封装引线框的对应管脚之间通过键合金丝连接。如图I所示，其中引线连在空白处的是指接地。实施例如图2所示，氮化铝基板A选用O. 2mm厚的氮化铝，按照图2的电路示意图进行PCB板电路图设计，表面镀金。板中接地孔的孔径为O. 2mm。氮化铝基板尺寸为2. 4X2. 4mm。两个大功率PIN二极管芯片B主要从以下方面考虑反向耐压大于300V，结电容小于O. 2P，串联电阻小于O. 5欧姆，热阻小于15度/瓦。按照这些要求选择PIN 二极管芯片B。另外两个中功率PIN 二极管芯片C主要从反向耐压大于200V，结电容小于O. 05P,串联电阻小于O. 5欧姆。按照这些要求来选择。电容D、E用单层陶瓷芯片电容。集成砷化镓低噪声放大器芯片尺寸为O. 96X0. 78mm，如图3所示，共有12个对外接口，其接口连接亦参照图I。砷化镓低噪声放大器芯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。 本实用新型的应用如图4所示发射状态时,功率放大器工作,功率由功率放大器输出，经过本实用新型的射频收发前端模块切换到天线；接收状态时，信号由天线输入，经过本实用新型的射频收发前端模块切换到接收处理单元。通道切换控制和匹配由控制和匹配电路来实现。低噪声放大器在TD-SCDMA的主要指标有噪声系数典型值为O. 6 ;增益典型值为23dB ；ldB 压缩点为 21dB。
权利要求1.一种射频收发前端模块，其特征在于该模块采用QFN 8X8-16L标准封装，在QFN8X8-16L标准封装引线框中心的金属衬底上设置有一个矩形的氮化铝基板、以及一个砷化镓低噪放芯片，所述砷化镓低噪放芯片分别与QFN 8X8-16L标准封装的相应引脚连接；所述氮化铝基板表面上分别设置有五个相互隔离的金属涂覆层区域，其中第一金属涂覆层区域横穿氮化铝基板的中部，并且该金属涂覆层上均匀分布有N个接地孔，N为自然数；第二至第五金属涂覆层区域分别位于氮化铝基板的四端； 在第一金属涂覆层区域上的一端设置有第一芯片电容，在第二、第三金属涂覆层区域中分别设置有第一、第二 PIN 二极管芯片，在第四金属涂覆层区域中设置有第三PIN 二极管芯片以及第二芯片电容，在第五金属涂覆层区域中设置有第四PIN 二极管芯片，由此共同构成射频收发前端模块的收发开关切换电路；其中 所述第一、第二 PIN 二极管芯片构成该射频收发前端模块的发射通道；其中，所述第一PIN 二极管芯片与QFN 8X8-16L标准封装的第I引脚连接，所述第二 PIN 二极管芯片与第一 PIN 二极管芯片以及QFN 8X8-16L标准封装的第15引脚连接； 所述第三、第四PIN 二极管，第一、第二芯片电容，以及砷化镓低噪放芯片构成该射频收发前端模块的接收通道；其中，所述第三PIN 二极管分别与QFN 8X8-16L标准封装的第I引脚、第四PIN 二极管、第二芯片电容、以及QFN 8X8-16L标准封装的第3引脚连接；所述第四PIN 二极管分别与第一芯片电容、QFN 8X8-16L标准封装的第14引脚连接；所述第二芯片电容与砷化镓低噪放芯片的输入引脚连接。
2.根据权利要求I所述的一种射频收发前端模块，其特征在于所述第一、第二PIN 二极管芯片的反向耐压大于300V，结电容小于O. 2P，串联电阻小于O. 5欧姆，热阻小于15度/瓦；所述第三、第四PIN 二极管的反向耐压大于200V，结电容小于O. 05P,串联电阻小于O. 5欧姆。
3.根据权利要求I所述的一种射频收发前端模块，其特征在于所述第一、第二芯片电容为单层陶瓷芯片电容。
专利摘要本实用新型公开了一种射频收发前端模块，该模块采用QFN8×8-16L标准封装，在QFN8×8-16L标准封装引线框中心的金属衬底上设置有一个矩形的氮化铝基板、一个砷化镓低噪放芯片，所述砷化镓低噪放芯片分别与QFN8×8-16L标准封装的相应引脚连接；所述氮化铝基板表面上分别设置有五个相互隔离的金属涂覆层区域，金属涂覆层区域中的四个PIN二极管芯片两个芯片电容构成收发开关切换电路；其中一个芯片电容连接砷化镓低噪放芯片，构成接收通道。本实用新型满足TDD工作模式系统基站功放极大功率切换，工作安全可靠，同时具有接收灵敏度高、集成度高、成本低、性能优、使用便利等优点。
文档编号H04B1/40GK202586959SQ20122021916
公开日2012年12月5日 申请日期2012年5月16日 优先权日2012年5月16日
发明者杨磊, 黄贞松 申请人:南京国博电子有限公司