一种可以在片测试的载板式微波功率放大器的制作方法

1.本发明涉及载板式微波功率放大器，具体的，涉及一种可以在片测试的载板式微波功率放大器。


背景技术：

2.目前，要实现gan(氮化镓)和gaas(砷化镓)微波功率放大器芯片的使用的时候，外围电路一般都是采用钼铜或者金刚石铜载板做一个比芯片大的载板，将功放芯片共晶上去，再加上若干芯片电容做成一个二次封装的功放模块，将输入输出和加电部分都采用铜片或者其他材料的管脚引出，然后再装入组件进行装配和应用。这样应用的问题在于：因为gan(氮化镓)和gaas(砷化镓)微波功率放大器芯片应用过程中，芯片周边必须要有大电容，这样的封装内部没有该考虑，对于芯片抗外部加电冲击存在很大风险并且处理不好很容易产生自激烧毁。
3.还有二次封装后采用管脚引出可能存在两个问题：第一，装配方式就必须采用钎焊才能和组件进行集成，这样不利于微组装工艺的开展，而且钎焊过程污染也不利于组件的小型化，详细结构参照图1；第二，集成过程中管脚也会因为组件内部的高度差导致管脚在焊接过程中进行弯折，从而造成功放芯片输入输出驻波恶化，导致输出功率下降，甚至弯折会造成功放管脚断裂使器件失效，详细结构参照图2；第三，该封装形式的功率放大器如果进行器件的提前筛选测试，必须设计比较复杂的工装夹具(将该封装形式的功率放大器的法兰和管脚用专门设计的聚四氟乙烯压块用螺钉装在夹具金属腔体上用来压住器件)才能进行，工作效率低下，并且筛选过程中管脚损坏率高，详细装配夹具参照图3所示。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提高gan(氮化镓)和gaas(砷化镓)微波功率放大器芯片在功放组件、tr组件或者其他大功率微波组件中的可靠性，因此提出一种可以在片测试的载板式微波功率放大器。
5.一种可以在片测试的载板式微波功率放大器，包括集成在载板上的输入电路片、输出电路片、微波功率放大芯片、电源滤波电路片；所述输出电路片和输出电路片上均并联有共面波导；
6.所述电源滤波电路片连接输出电路片；
7.所述输入电路片和输出电路片连接微波功率放大芯片。
8.优选的，所述可以在片测试的载板式微波功率放大器还包括多个芯片电容，一部分所述芯片电容一端连接所述微波功率放大芯片的栅极偏置电压引脚，另一端连接所述输入电路片的栅极；另一部分所述芯片电容一端连接所述微波功率放大芯片的漏极偏置电压引脚，另一端连接所述电源滤波电路片；芯片电容的主要作用是进行去耦和滤波，增加功率放大器的稳定性。
9.优选的，一部分所述芯片电容一端采用金丝连接所述微波功率放大芯片的栅极偏
置电压引脚，另一端采用金带连接所述输入电路片的栅极；另一部分所述芯片电容一端采用金丝连接所述微波功率放大芯片的漏极偏置电压引脚，另一端采用金带连接所述电源滤波电路片；金带常用于电容、陶瓷片及其他非芯片焊盘的互联，且采用金带互联芯片电容和输入电路片的栅极，以及采用金带互联芯片电容和输出电路片的漏极，满足元器件之间的距离跨度需求，且金带的可靠性更高，相较于金丝更不易坍塌；金丝常用于芯片内部焊盘和外部射频输入输出、供电焊盘等引出，使用金丝互联导电率大、耐腐蚀和韧性好。
10.优选的，所述输入电路片内部的栅极通过金丝或金带互联；所述输出电路片内部的漏极也通过金丝或金带互联。
11.优选的，所述输入电路片的输入端通过金丝与所述微波功率放大芯片信号输入端引脚相连；所述输入电路片的输出端通过金丝与所述微波功率放大芯片信号输出端引脚相连。
12.优选的，所述载板为钼铜合金或金刚石铜，载板需要使用热膨胀系数接近且高导热率、高导电率的材料，钼铜合金采用高品质钼粉及无氧铜粉，应用等静压成型，组织细密，断弧性能好，导电性能好，热膨胀小；金刚石铜材料，即金刚石颗粒增强铜基复合材料，热导率远远高于现有wcu、mocu、sic/al材料，热膨胀系数可通过控制金刚石体积含量调节至与半导体芯片或陶瓷基板匹配，且抗弯强度高于无氧铜；选用钼铜合金或金刚石铜作为载板符合实际需求。
13.优选的，所述微波功率放大芯片为gan或gaas芯片，采用gan或gaas芯片输出微波功率大，一般是1w以上，几十、几百瓦甚至更高。
14.优选的，所述微波功率放大芯片输入、输出和加电焊盘均为金丝压点焊盘。
15.优选的，所述电源滤波电路片有两个，所述电源滤波电路片分别用金带连接所述输出电路片的漏极；所述电源滤波电路片的主要作用是漏极电源滤波。
16.优选的，一个所述共面波导并联在输入电路片的栅极和输入信号端之间；一个所述共面波导并联在输出电路片的漏极和输出信号端之间；输入电路片和输出电路片上增加共面波导部分，可以实现在探针台上进行在片测试。
17.与现有技术相比，采用上述技术方案的有益效果为：在输入电路片和输出电路片上设计了适合探针台测试手臂的共面波导，使该载板式微波功率放大器的筛选既可采用专用夹具，将载板用螺钉安装在金属夹具上，然后金带键合进行夹具测试，也可直接上探针台通过探针台上的机械部进行测试；其次器件加外围电路一体化小型化考虑，载板可以根据需要做的更小，这样做出来的载板式功放可以直接集成在组件里面，外围电路要求不高，可以降低使用者设计风险。
附图说明
18.图1是国外某典型功放2.5
‑
6ghz 30w功率放大器封装外围电路。
19.图2是国外某典型功放2.5
‑
6ghz 30w功率放大器封装外围电路内部电路拓扑图。
20.图3是国外某典型功放筛选测试夹具。
21.图4是本发明载板式微波功率放大器芯片装配图。
22.图5为图4中输入电路片和输出电路片中的共面波导结构。
23.图4中：1
‑1‑
电源滤波电路片一，1
‑2‑
电源滤波电路片二，2
‑1‑
输入电路片，2
‑2‑
输
出电路片，3
‑
载板，4
‑
微波功率放大芯片，5
‑1‑
芯片电容一，5
‑2‑
芯片电容二，5
‑3‑
芯片电容三，6
‑1‑
芯片电容四，6
‑2‑
芯片电容五，7
‑
金丝，8
‑
金带一，9
‑
金带二，10
‑
测试点，11
‑
栅极供电端一，12
‑
射频信号输入端，13
‑
栅极供电端二，14
‑
漏极供电端一，15
‑
射频信号输出端，16
‑
漏极供电端二，17
‑
共面波导。
具体实施方式
24.下面结合附图对本发明作进一步描述。
25.如图4
‑
图5所示。
26.一种可以在片测试的载板式微波功率放大器，包括集成在载板上的输入电路片2
‑
1、输出电路片2
‑
2、微波功率放大芯片4、电源滤波电路片；所述输入电路片2
‑
1和输出电路片2
‑
2上均并联有共面波导17；
27.所述电源滤波电路片连接输出电路片2
‑
2；
28.所述输入电路片2
‑
1和输出电路片2
‑
2连接微波功率放大芯片4。
29.所述可以在片测试的载板式微波功率放大器还包括多个芯片电容，一部分所述芯片电容一端连接所述微波功率放大芯片4的栅极偏置电压引脚，另一端连接所述输入电路片2
‑
1的栅极；另一部分所述芯片电容一端连接所述微波功率放大芯片4的漏极偏置电压引脚，另一端连接所述电源滤波电路片；芯片电容的主要作用是进行去耦和滤波，增加功率放大器的稳定性。
30.需要说明的是，芯片电容一5
‑
1和芯片电容二5
‑
2一端连接所述微波功率放大芯片4的栅极偏置电压引脚，另一端连接所述输入电路片2
‑
1的栅极；芯片电容三6
‑
1和芯片电容四6
‑
2一端连接所述微波功率放大芯片4的漏极偏置电压引脚，另一端连接所述电源滤波电路片。
31.一部分所述芯片电容一端采用金丝连接所述微波功率放大芯片4的栅极偏置电压引脚，另一端采用金带连接所述输入电路片2
‑
1的栅极；另一部分所述芯片电容一端采用金丝7连接所述微波功率放大芯片4的漏极偏置电压引脚，另一端采用金带连接所述电源滤波电路片；金带常用于电容、陶瓷片及其他非芯片焊盘的互联，且采用金带互联芯片电容和输入电路片的栅极，以及采用金带互联芯片电容和输出电路片的漏极，满足元器件之间的距离跨度需求，且金带的可靠性更高，相较于金丝更不易坍塌；金丝常用于芯片内部焊盘和外部射频输入输出、供电焊盘等引出，使用金丝互联导电率大、耐腐蚀和韧性好。
32.需要说明的是，芯片电容一5
‑
1和芯片电容二5
‑
2一端采用金丝7连接所述微波功率放大芯片4的栅极偏置电压引脚，另一端采用金带一8连接所述输入电路片2
‑
1的栅极；芯片电容三6
‑
1和芯片电容四6
‑
2一端采用金丝7连接所述微波功率放大芯片4的漏极偏置电压引脚，另一端采用金带二9连接所述电源滤波电路片。
33.需要说明的是，芯片直接互联用金丝一般采用18um或25um，但不限于此值。
34.需要说明的是，所述芯片电容一5
‑
1、芯片电容二5
‑
2和芯片电容三5
‑
3尺寸较小，尺寸在0.7mm*0.7mm左右，容值一般为100pf、330pf，但不限于此容值。
35.需要说明的是，所述芯片电容三6
‑
1、芯片电容四6
‑
2尺寸较大，尺寸在1mm*1mm左右，容值一般为1000pf，但不限于此容值。
36.所述输入电路片内部的栅极通过金丝7或金带一8互联；所述输出电路片内部的漏
极也通过金丝7或金带二9互联。
37.所述输入电路片2
‑
1的输入端通过金丝7与所述微波功率放大芯片4信号输入端引脚相连；所述输入电路片2
‑
2的输出端通过金丝7与所述微波功率放大芯片信号4输出端引脚相连。
38.需要说明的是，输入电路片2
‑
1主要做射频输入和栅极电压供电用，输出电路片2
‑
2主要做射频输出和漏极供电用，且输入电路片2
‑
1和输出电路片2
‑
2是微波功率放大芯片与组件级电路互联的桥梁。
39.所述载板3为钼铜合金或金刚石铜，载板3需要使用热膨胀系数接近且高导热率、高导电率的材料，钼铜合金采用高品质钼粉及无氧铜粉，应用等静压成型，组织细密，断弧性能好，导电性能好，热膨胀小；金刚石铜材料，即金刚石颗粒增强铜基复合材料，热导率远远高于现有wcu、mocu、sic/al材料，热膨胀系数可通过控制金刚石体积含量调节至与半导体芯片或陶瓷基板匹配，且抗弯强度高于无氧铜；选用钼铜合金或金刚石铜作为载板符合实际需求。
40.所述微波功率放大芯片4为gan或gaas芯片，采用gan或gaas芯片输出微波功率大，一般是1w以上，几十、几百瓦甚至更高。
41.所述微波功率放大芯片输入、输出和加电焊盘均为金丝压点焊盘，金丝压点焊盘的尺寸一般为0.15mm*0.15mm。
42.所述电源滤波电路片有两个，所述电源滤波电路片分别用金带连接所述输出电路片2
‑
2的漏极，即电源滤波电路片1
‑
1和电源滤波电路片1
‑
2用金带9连接所述所述输出电路片2
‑
2的漏极；所述电源滤波电路片的主要作用是漏极电源滤波。
43.需要说明的是，对于微波功率放大芯片而言，漏极端的电容一般需要使用满足供电电压要求的电容，故所述电源滤波电路片1
‑
1和电源滤波电路片1
‑
2中的电容按照uf级或千pf级设计。
44.一个所述共面波导17并联在输入电路片2
‑
1的栅极和输入信号端之间；一个所述共面波导17并联在输出电路片2
‑
2的漏极和输出信号端之间；输入电路片2
‑
1和输出电路片2
‑
2上增加共面波导部分，可以实现在探针台上进行在片测试。
45.所述可以在片测试的载板式微波功率放大器的原理为：射频信号(rfin)接入输入电路片2
‑
1的射频信号输入端12，栅极供电信号接入输入电路片2
‑
1的栅极供电端一11和栅极供电端13；然后通过芯片电容一5
‑
1和芯片电容二5
‑
2将栅压输入给微波功率放大芯片4；微波功率放大芯片的输出功率信号(rfout)从输出电路片2
‑
2的射频信号输出端15输出。输入电路片2
‑
1上有一个微波功率放大芯片的测试点，实际电路中并不存在，此处只是示意，该测试点主要是用万用表测试微波功率放大芯片栅极阻抗，若栅极对地阻抗小于100kω则不合格。
46.本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程步骤或任何新的组合。如果本领域技术人员，在不脱离本发明的精神所做的非实质性改变或改进，都应该属于本发明权利要求保护的范围。