一種基于PCB工藝的GaAs和LDMOS/GaN混合集成微波放大器的制造方法
【專利說(shuō)明】一種基于PCB工藝的GaAs和LDMOS/GaN混合集成微波放大
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技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ] 本實(shí)用新型涉及微波放大器領(lǐng)域，特別是涉及一種基于PCB工藝的GaAs和LDMOS/GaN混合集成微波放大器。
【背景技術(shù)】
[0002]微波功率放大器在無(wú)線通信、電子對(duì)抗、測(cè)試儀器等領(lǐng)域有著非常廣泛的應(yīng)用，其常規(guī)方法是基于單片或混合集成電路工藝。單片集成電路工藝是將所有有源元件和無(wú)源元件均集成在同一塊半導(dǎo)體襯底上，這種方式可以得到較小的整體電路尺寸，但其開發(fā)成本很高，也不適用于不同襯底器件的集成?；旌霞呻娐返幕咀龇ㄊ怯性雌骷褂梦捶庋b的分離管芯，無(wú)源電路用陶瓷薄膜電路或一些分立無(wú)源器件構(gòu)成，使用金絲或金帶鍵合工藝來(lái)完成有源電路和無(wú)源電路之間的電氣互聯(lián)，雖然其集成度不如單片集成，但可以充分發(fā)揮不同半導(dǎo)體工藝的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，使設(shè)計(jì)更具靈活性，并且具有更低的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)成本。
[0003]設(shè)計(jì)一款高效率的微波功率放大器，半導(dǎo)體器件的選用也是非常重要的條件之一。目前，用于設(shè)計(jì)功放的GaAs器件技術(shù)成熟，具有高頻、高增益、高線性度等特點(diǎn)，但是輸出功率不足；LDM0S器件具有大功率、高線性度、高工作電壓等特性，非常適合用作功率輸出級(jí)，但其增益低，效率不高，封裝成本高；被譽(yù)為繼Si和GaAs以后的第三代半導(dǎo)體材料GaN器件具有寬禁帶、高擊穿場(chǎng)強(qiáng)、高飽和電子迀移率等特性，特別適用于高溫、高頻、高功率應(yīng)用，但是其工藝復(fù)雜，成本較高。因此，設(shè)計(jì)一種GaAs和LDMOS/GaN混合集成微波功率放大器，將能夠得到更小的尺寸和更優(yōu)的性能。
[0004]現(xiàn)有技術(shù)中，GaAs和LDMOS/GaN混合集成有兩個(gè)困難:一是LDMOS/GaN大功率的裸片輸出功率很高，因此需要很好的散熱，而印制電路板(PCB)或者銅、鋁材料熱沉的熱膨脹系數(shù)較大，功率芯片的裸片直接焊接在以上材料上，散熱的同時(shí)會(huì)由于熱沉或者PCB的熱膨脹問(wèn)題而導(dǎo)致功率芯片斷裂；二是LDMOS/GaN器件的輸入輸出阻抗很小，所以匹配電路復(fù)雜，系統(tǒng)集成應(yīng)用較困難。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005]本實(shí)用新型的目的是提供一種基于PCB工藝的GaAs和LDMOS/GaN混合集成微波功率放大器，具有高頻、高增益、高線性度、大功率、高效率等特點(diǎn)，且集成度高，封裝成本低，應(yīng)用更方便。
[0006]為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型實(shí)施例提供了一種基于PCB工藝的GaAs和LDMOS/GaN的混合集成微波功率放大器，包括:
[0007]金屬底板；
[0008]所述金屬底板的上表面設(shè)置有PCB板和熱沉；
[0009]所述PCB板上設(shè)置有第一功率放大器；
[0010]所述熱沉上設(shè)置有第二功率放大器；
[0011]所述第二功率放大器的輸入端與所述第一功率放大器的輸出端連接；
[0012]其中，所述第一功率放大器為GaAs功率放大器，所述第二功率放大器為L(zhǎng)DMOS功率放大器或GaN功率放大器。
[0013]優(yōu)選的，所述第二功率放大器通過(guò)銀漿焊或共晶焊的方式固定在所述熱沉上。
[0014]優(yōu)選的，所述金屬底板上還具有槽，所述槽的形狀與所述熱沉的橫截面形狀相同，所述熱沉的底部嵌套進(jìn)所述金屬底板的槽。
[0015]優(yōu)選的，所述PCB板上還具有通孔，所述通孔的橫截面形狀與所述熱沉的橫截面形狀相同，所述熱沉穿過(guò)所述通孔嵌套進(jìn)所述金屬底板的槽。
[0016]優(yōu)選的，所述槽的深度等于所述熱沉的厚度與所述PCB板的厚度的差值。
[0017]優(yōu)選的，所述熱沉為所述熱沉為鉬銅熱沉。
[0018]優(yōu)選的，所述鉬銅熱沉為銅-鉬-銅熱沉
[0019]優(yōu)選的，還包括級(jí)間匹配電路，所述級(jí)間匹配電路設(shè)置于所述PCB板上，輸入端與所述第一功率放大器的輸出端連接，輸出端與所述第二功率放大器的輸入端連接。
[0020]優(yōu)選的，還包括輸出匹配電路，所述輸出匹配電路的輸入端與所述第二功率放大器的輸出端連接。
[0021]優(yōu)選的，所述級(jí)間匹配電路或所述輸出匹配電路由分立元件和金絲綁線組成。
[0022]本實(shí)用新型實(shí)施例所提供的基于PCB工藝的GaAs和LDMOS/GaN的混合集成微波功率放大器，與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0023]本實(shí)用新型實(shí)施例提供的基于PCB工藝的GaAs和LDMOS/GaN的混合集成微波功率放大器，包括:金屬底板；所述金屬底板的上表面設(shè)置有PCB板和熱沉；所述PCB板上設(shè)置有第一功率放大器；所述熱沉上設(shè)置有第二功率放大器；所述第二功率放大器的輸入端與所述第一功率放大器的輸出端連接；其中，所述第一功率放大器為GaAs功率放大器，所述第二功率放大器為L(zhǎng)DMOS功率放大器或GaN功率放大器。
[0024]由于所述混合集成微波功率放大器將第一功率放大器即GaAs功率放大器和第二功率放大器即LDMOS功率放大器或GaN功率放大器集成到所述金屬底板上，所述GaAs功率放大器集成到所述PCB板上，所述LDMOS功率放大器或GaN功率放大器設(shè)置到所述熱沉上，與所述GaAs功率放大器連接，使得所述混合集成微波功率放大器的同時(shí)具有GaAs和LDMOS或GaN兩種器件的優(yōu)點(diǎn)，整體電路具有高頻、高增益、高線性度、大功率、高效率等特點(diǎn)，且集成度高，封裝成本低，應(yīng)用更方便。
[0025]由于所述LDMOS功率放大器或GaN功率放大器設(shè)置到所述熱沉上而未直接集成到所述PCB板上，而所述熱沉具有很低的熱膨脹系數(shù)，受熱情況下不容易發(fā)生形變，使得所述LDMOS功率放大器或GaN功率放大器的芯片不會(huì)發(fā)生斷裂。此外，所述熱沉還具有很強(qiáng)的導(dǎo)熱能力，極大地提高了對(duì)所述LDMOS功率放大器或GaN功率放大器的散熱能力；所述GaAs功率放大器設(shè)置到所述PCB板上，而所述PCB板和所述熱沉集成到所述金屬底板上，所述金屬底板具有很強(qiáng)的導(dǎo)熱能力，使得所述PCB板和所述熱沉的溫度差別較小，所述PCB板的不同位置的溫差較小，不易發(fā)生斷裂。
[0026]由于所述GaAs功率放大器級(jí)輸出阻抗和所述LDMOS功率放大器或GaN功率放大器的輸入阻抗都是只有幾歐姆的低阻，故可以不再用常規(guī)的將輸入輸出阻抗匹配至50 Ω的方法，無(wú)需進(jìn)行常規(guī)的LDMOS/GaN封裝內(nèi)預(yù)匹配，電路結(jié)構(gòu)更簡(jiǎn)單。
[0027]綜上所述，本實(shí)用新型實(shí)施例所提供的基于PCB工藝的GaAs和LDMOS/GaN的混合集成微波功率放大器，具有高頻、高增益、高線性度、大功率、高效率等特點(diǎn)，且集成度高，封裝成本低，應(yīng)用更方便。
【附圖說(shuō)明】
[0028]為了更清楚地說(shuō)明本實(shí)用新型實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本實(shí)用新型的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0029]圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例所提供的所述基于PCB工藝的GaAs和LDMOS/GaN混合集成微波功率放大器的一種【具體實(shí)施方式】的電路結(jié)構(gòu)示意圖；
[0030]圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例所提供的GaAs功率放大器與所述LDMOS/GaN功率放大器之間的級(jí)間匹配電路示意圖；
[0031]圖3為本實(shí)用新型實(shí)施例所提供的基于PCB工藝的GaAs和LDMOS/GaN混合集成微波功