TDD开关、驱动和低噪放一体化接收前端模块的制作方法

本实用新型涉及的是一种TDD开关、驱动和低噪放一体化接收前端模块，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，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。

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。

技术实现要素：

本实用新型是一种TDD开关、驱动和低噪放一体化接收前端模块，其目的旨在降低TDD系统基站接收通道的噪声系数，提高接收前端的集成度和灵敏度，大幅减小电路面积，降低成本，优化性能。

本实用新型的技术解决方案：

TDD开关、驱动和低噪放一体化接收前端模块，包括QFN5×5-32L标准封装引线框、氮化铝基板、三个PIN二极管芯片、砷化镓低噪放芯片和硅驱动芯片，氮化铝基板、砷化镓低噪放芯片、硅驱动芯片粘接在QFN5×5-32L标准封装引线框中心金属衬底上，三个PIN二极管芯片粘接在氮化铝基板上，第一PIN二极管作为发射通道，第二PIN二极管和第三PIN二极管作为开关元件构成串联开关电路作为接收支路，接收支路后级连一个高集成砷化镓低噪放芯片构成整个接收通道，开关电路的切换由硅驱动芯片实现。

本实用新型的有益效果：

1）开关、驱动及低噪声一体化，集成度更高，产品通用性好，灵活性强，工作安全可靠；

2）满足TD-SCDMA、WIMAX及TD-LTE系统基站功放大功率切换控制的要求、接收通道的低噪声系数和增益要求，具有更高的灵敏度以及集成度，成本低，性能优；

3）多芯片组装（MCM）技术，裸芯片直接粘接加工方法，降低芯片与基板之间的热阻，提升模块的可靠性和产品电性能，降低模块的使用成本。

附图说明

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2是氮化铝基板示意图。

图3是硅驱动芯片示意图。

图4是低噪放芯片示意图。

图5是本实用新型的应用示意图。

图中，A是氮化铝基板A，B、C、D是三个PIN二极管芯片，E是硅驱动芯片，F是砷化镓低噪放芯片。

具体实施方式

TDD开关、驱动和低噪放一体化接收前端模块，包括QFN5×5-32L标准封装引线框、氮化铝基板、三个PIN二极管芯片、砷化镓低噪放芯片和硅驱动芯片，氮化铝基板、砷化镓低噪放芯片、硅驱动芯片粘接在QFN5×5-32L标准封装引线框中心金属衬底上，三个PIN二极管芯片粘接在氮化铝基板上，第一PIN二极管作为发射通道，第二PIN二极管和第三PIN二极管作为开关元件构成串联开关电路作为接收支路，接收支路后级连一个高集成砷化镓低噪放芯片构成整个接收通道，开关电路的切换由硅驱动芯片实现。

所述第一PIN二极管反向耐压大于300V，结电容小于0.2P，串联电阻小于0.5欧姆，热阻小于15度/瓦，所述第二PIN二极管和第三PIN二极管反向耐压大于200V，结电容小于0.05P，串联电阻小于0.5欧姆。

所述PIN二极管芯片、砷化镓低噪放芯片、硅驱动芯片之间及芯片与QFN5×5-32L标准封装引线框对应管脚间用金丝键合连接。

所述氮化铝基板、砷化镓低噪放芯片、硅驱动芯片用导热系数>10W/MK的高导热银浆粘接在QFN5×5-32L标准封装引线框中心金属衬底上，PIN二极管芯片用导热系数>10W/MK的高导热银浆粘接在氮化铝基板上。

所述PIN二极管芯片为大功率开关PIN二极管芯片。

TDD开关、驱动和低噪放一体化接收前端模块的制备方法，包括以下步骤：

1）在QFN5×5-32L标准封装引线框中心金属衬底上粘接氮化铝基板、砷化镓低噪放芯片以及硅驱动芯片；

2）在氮化铝基板上粘接三个PIN二极管芯片；

3）氮化铝基板，三个PIN二极管芯片、砷化镓低噪放芯片、硅驱动芯片与QFN5×5-32L标准封装引线框对应管脚和中心金属衬底间用金丝键合连接。

下面结合附图对本发明的技术方案做进一步的详细说明：

对比附图1，开关、驱动及低噪放一体化接收前端的结构，采用高导热银浆把氮化铝基板A、砷化镓低噪放芯片F，以及硅驱动芯片E粘接在QFN5×5-32L标准封装引线框内的中心金属衬底上。将氮化铝基板A，三个PIN二极管芯片B、C、D，砷化镓低噪放芯片F、硅驱动芯片E与QFN5×5-32L标准封装引线框对应管脚和中心金属衬底间用金丝键合连接。上述工艺完成后，将器件封装、测试。

对比附图2，采用高导热银浆把大功率PIN二极管芯片B以及中功率二极管芯片C和D粘接在氮化铝基板上。

对比附图3、4，是硅驱动芯片和低噪放芯片的示意图。

对比附图5，是TDD开关、驱动和低噪放一体化接收前端在通信系统中的应用示意图。

实施例1

选用0.15mm厚的氮化铝基板，按照图2的电路示意图进行PCB板电路图设计，表面镀金。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0.2P，串联电阻小于0.5欧姆，热阻小于15度/瓦，按照这些要求选择PIN二极管芯片。另外两个PIN二极管芯片C和D主要从反向耐压大于200V，结电容小于0.05P，串联电阻小于0.5欧姆，按照这些要求选择PIN二极管芯片。

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。

如图5所示：发射状态时，功放1工作，功率由功放输出，经过TDD开关、驱动和低噪放一体化接收前端2切换到天线3；接收状态时，信号由天线3输入，经过TDD开关、驱动和低噪放一体化接收前端2切换到接收处理单元4。通道切换控制和匹配由控制和匹配电路5来实现。

常温下，TDD开关、驱动以及低噪放一体化的接收前端在TD-LTE的主要指标有：

1.接收通道：噪声系数典型值为1.5 dB，增益典型值为30dB；

2.发射通道：功率容量为120W，插入损耗典型值为0.3dB。