專利名稱：包括熱耗散系統(tǒng)的無(wú)線電通信設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及包括通過(guò)功率放大器連接在一起的天線和印刷電路的無(wú)線電通信設(shè)備。
本發(fā)明的部分應(yīng)用領(lǐng)域是，運(yùn)行于蜂窩式無(wú)線電通信系統(tǒng)內(nèi)的移動(dòng)無(wú)線電通信終端。本發(fā)明尤其應(yīng)用于，但并不專用于基于全球移動(dòng)通信系統(tǒng)(GSM)和通用分組無(wú)線電業(yè)務(wù)標(biāo)準(zhǔn)(GPRS)的系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
隨著移動(dòng)終端的技術(shù)進(jìn)步，必然需要考慮與功率放大器有關(guān)的熱方面的問(wèn)題，因?yàn)楹纳⒐β柿吭谠黾樱⒁虼藭?huì)影響終端的壽命。功率放大器包括多個(gè)其接線與管理移動(dòng)終端存儲(chǔ)器的印刷電路相連的晶體管，這些接線承受不穩(wěn)定熱應(yīng)力。
在終端運(yùn)行時(shí)，僅在確定時(shí)長(zhǎng)內(nèi)，以網(wǎng)絡(luò)基準(zhǔn)時(shí)鐘確定的周期，即以圖1A和1B所示的矩形波信號(hào)形式，發(fā)送或接收射頻(RF)信號(hào)。
如果在GSM網(wǎng)內(nèi)使用終端，圖1A示出信號(hào)，在保持RF信號(hào)階段，或者在RF信號(hào)升高/降低階段，諸如功率放大器的部件通過(guò)“焦耳效應(yīng)”將功率耗散到印刷電路和周圍的空氣，因?yàn)檫@些部件的能量轉(zhuǎn)換效率不到100％。
這樣，因?yàn)榻油〞r(shí)間耗散的此功率，所以功率放大器承受溫度脈沖。
在更長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)，持續(xù)溫度脈沖逐漸向高溫的溫度穩(wěn)定。
圖1A示出功率放大器承受突然電壓階躍1，以及在關(guān)斷時(shí)間5之前，在脈沖2結(jié)束時(shí)承受電壓3突然跌落的情況。
因此，這些部件承受溫度突然升高，然后保持高溫，之后溫度又突然跌落。
功率放大器的這些工作條件，對(duì)于運(yùn)行于GPRS網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的終端比在運(yùn)行于GSM網(wǎng)絡(luò)內(nèi)時(shí)甚至更糟糕，因?yàn)楣β式油ň匦尾ㄐ盘?hào)如圖1B所示。
這通過(guò)將圖1A與圖1B進(jìn)行比較可以看出。在4.615毫秒(ms)的公共周期T內(nèi)，將兩個(gè)信號(hào)進(jìn)行比較。GPRS信號(hào)的電壓升高6是GSM信號(hào)的電壓升高1的1.5倍。
GPRS信號(hào)的脈沖7是GMS信號(hào)的脈沖2的4倍長(zhǎng)，即與0.577ms相比是2.308ms，并且GPRS信號(hào)的電壓跌落8之后的關(guān)斷時(shí)間10比GSM信號(hào)的電壓跌落3之后的關(guān)斷時(shí)間5短。
因此，功率放大器內(nèi)晶體管的溫度，在終端用于GPRS網(wǎng)絡(luò)時(shí)比用于GSM網(wǎng)絡(luò)時(shí)高。
不幸的是，對(duì)功率放大器半導(dǎo)體材料施加的溫度極限顯示功率放大器晶體管與印刷電路之間接線溫度升高25℃可以使擊穿次數(shù)翻翻，功率放大器半導(dǎo)體材料的最高工作溫度作為所使用材料的特性的函數(shù)發(fā)生變化(硅最高175℃、砷化鎵最高150℃)。在此例中，該溫度從GSM網(wǎng)絡(luò)的35℃升高到GPRS網(wǎng)絡(luò)的50℃。
具體地說(shuō)，溫度效應(yīng)可以從下述方面看出·因?yàn)槠坪蜔釗舸┈F(xiàn)象引起的功率放大器電性能的變化；·功率放大器封裝的機(jī)械性能的變化(例如焊料問(wèn)題)；·熱的周期性變化(與構(gòu)成功率放大器不同部分的不同膨脹系數(shù)有關(guān)的應(yīng)力)；以及·功率放大器的可靠性。
因此，在GPRS模式中使用終端會(huì)導(dǎo)致其功率放大器過(guò)早老化。
此外，當(dāng)前趨勢(shì)是將功率放大器集成到封裝內(nèi)，這樣可以逐漸實(shí)現(xiàn)小型化。因此，耗散功率與放大器面積的比趨向提高。
因?yàn)榕c移動(dòng)終端技術(shù)開發(fā)過(guò)程有關(guān)的所有這些原因，所以本質(zhì)問(wèn)題是要限制終端各部件的溫度升高，否則會(huì)顯著縮短這種終端的壽命。
圖2所示的現(xiàn)有技術(shù)解決方案是，將銅板17插在印刷電路26和功率放大器晶體管24與印刷電路26的連接15之間。該銅板用于吸收功率放大器24耗散的部分熱功率。
這樣就在制造方法中增加了附加步驟、增加了材料成本并延長(zhǎng)了檢驗(yàn)時(shí)間，因此太昂貴，并且可以吸收的熱功率量還存在隨時(shí)間減少的風(fēng)險(xiǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的在于，通過(guò)提供更價(jià)廉、高效、可靠、并限制了功率放大器溫度升高的移動(dòng)終端來(lái)減少這些缺陷。
具體地說(shuō)，本發(fā)明建議利用該設(shè)備的天線20耗散功率放大器24釋放的部分熱功率。
為此，本發(fā)明建議了一種包括天線20和與印刷電路26相連的功率放大器24的無(wú)線電通信設(shè)備，該設(shè)備的特征在于，天線20的片21與功率放大器24的片22實(shí)現(xiàn)熱連接。
在一個(gè)實(shí)施例中，天線20的片21固定在功率放大器24的片(mass)22與印刷電路26之間。
在另一個(gè)實(shí)施例中，天線20的片21固定在與在其上固定了功率放大器24的片22的表面相對(duì)的、印刷電路26的表面上。
在其它實(shí)施例中，通過(guò)熱橋，或者通過(guò)穿過(guò)印刷電路26的鍍通孔32，天線20的片21與功率放大器24的片22實(shí)現(xiàn)熱連接。


通過(guò)閱讀參考下列附圖對(duì)非限制性的本發(fā)明特定實(shí)施例所做的以下說(shuō)明，本發(fā)明的其它特征和優(yōu)勢(shì)將變得更加明顯。
圖1A和1B用于將GSM信號(hào)與GPRS信號(hào)進(jìn)行比較，在說(shuō)明書引言中對(duì)圖1A和1B進(jìn)行了描述。
圖2示出包括現(xiàn)有技術(shù)功率放大器的印刷電路的示意圖，以上對(duì)圖2進(jìn)行了描述。
圖3A是包括構(gòu)成本發(fā)明第一實(shí)施例的功率放大器在內(nèi)的印刷電路的簡(jiǎn)略剖視圖。
圖3B是在本發(fā)明第一實(shí)施例中包括功率放大器在內(nèi)的印刷電路的簡(jiǎn)略剖視圖。
圖4是在本發(fā)明的第二實(shí)施例中包括功率放大器在內(nèi)的印刷電路的示意圖。
圖3A和圖3B示出例如利用焊料固定在功率放大器24的晶體管片22與印刷電路26之間的、終端天線20的片21。此例所示的天線20是接插型(patch type)天線。
具體實(shí)施例方式
因此，表面積大的天線20可以非常容易地耗散功率放大器24釋放的熱功率。
這樣可以降低溫度，因?yàn)橥ㄟ^(guò)終端天線20可以耗散部分熱功率。
天線20的面積大于晶體管與印刷電路26之間的連接15的面積。因此，它可以更容易地耗散功率放大器24釋放的熱功率。
因此，不因?yàn)槠茐恼９ぷ鞑⒖赡軐?dǎo)致多次擊穿的過(guò)溫，而改變功率放大器24的工作點(diǎn)。
然而，特別是利用接插型天線，重要的是保持一個(gè)其內(nèi)沒(méi)有任何元件的磁諧振腔，在本發(fā)明第二可能實(shí)施例中，天線20的磁諧振腔不含有印刷電路26。
圖4示出終端天線20的片(mass)21，利用焊料，將終端天線20的片21焊接到與在其上焊接了功率放大器24的印刷電路26的表面30相對(duì)的、印刷電路26的表面28上。通過(guò)熱橋，例如通過(guò)成型在印刷電路的兩個(gè)表面28與30之間的鍍通孔32，耗散熱功率。
此外，沒(méi)有附加元件附加到用于耗散功率放大器24釋放的熱功率的現(xiàn)存設(shè)備上。
最后，在制造過(guò)程中無(wú)需采取任何后續(xù)動(dòng)作就可以組裝該設(shè)備。
權(quán)利要求
1.一種包括天線(20)和與印刷電路(26)相連的功率放大器(24)的無(wú)線電通信設(shè)備，該設(shè)備的特征在于，天線(20)的片(21)與功率放大器(24)的片(22)熱連接。
2.根據(jù)上述權(quán)利要求所述的設(shè)備，其特征在于，天線(20)的片(21)固定在功率放大器(24)的片(22)與印刷電路(26)之間。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于，天線(20)的片(21)固定在與在其上固定了功率放大器(24)的片(22)的表面(30)相對(duì)的、印刷電路(26)的表面(28)上，天線(20)的片(21)與功率放大器(24)的片(22)熱連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的設(shè)備，其特征在于，通過(guò)熱橋，天線(20)的片(21)與功率放大器(24)的片(22)熱連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的設(shè)備，其特征在于，通過(guò)穿過(guò)印刷電路(26)的鍍通孔(32)，天線(20)的片(21)與功率放大器(24)的片(22)熱連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的設(shè)備，其特征在于，通過(guò)穿過(guò)印刷電路(26)的鍍通孔(32)，天線(20)的片(21)與功率放大器(24)的片(22)熱連接。
全文摘要
一種包括天線(20)和與印刷電路(26)相連的功率放大器(24)的無(wú)線電通信設(shè)備，該設(shè)備的特征在于，天線(20)的片(21)與功率放大器(24)的片(22)熱連接。
文檔編號(hào)H01Q1/02GK1420643SQ0215140
公開日2003年5月28日 申請(qǐng)日期2002年11月15日 優(yōu)先權(quán)日2001年11月16日
發(fā)明者奧利威爾·丹特, 雷內(nèi)·李·奎爾, 羅斯·瑪麗亞·寶萊 申請(qǐng)人:阿爾卡塔爾公司