Tdd開關、驅動和低噪放一體化接收前端的製作方法
2023-05-30 20:04:16 3
Tdd開關、驅動和低噪放一體化接收前端的製作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種TDD開關、驅動和低噪放一體化接收前端，其結構是發射通道採用一個PIN二極體，接收支路採用兩個PIN二極體及一個晶片電容作為開關元件構成串聯開關電路，在接收支路後連接兩個砷化鎵低噪放晶片構成整個接收通道。接收前端氮化鋁基板、砷化鎵低噪放晶片、矽驅動晶片以及砷化鎵開關晶片粘接在標準封裝引線框中心金屬襯底上；在氮化鋁基板上構成收發開關切換電路，二極體晶片、晶片電容、砷化鎵低噪放晶片、矽驅動晶片以及砷化鎵開關晶片之間以及上述晶片與標準封裝引線框對應管腳間用金絲鍵合連接。設計滿足規模生產的標準封裝，具有集成度高，成本低，性能優，一致性好，使用便利等優點。
【專利說明】TDD開關、驅動和低噪放一體化接收前端
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及的是一種TDD開關、驅動和低噪放一體化接收前端，屬於移動通信【技術領域】。
【背景技術】
[0002]第三代移動通信和新一代寬帶移動通信的TD-SCDMA和WIMAX系統、以及TD-LTE系統均採用TDD模式，在基站系統中，發射通道功放(PA)到天線(ANT)和接收通道到天線(ANT)間由一個大功率開關(SW)來控制收發切換；接收通道的低噪聲放大器放大天線從空中接收到的微弱信號，其噪聲，非線性，匹配等性能對整個接收機至關重要。
[0003]現代移動通信技術要求射頻器件、模塊向高選擇性，低成本和小型化的方向發展。第三代第四代移動通信系統的發展，通信速率大大提高，對射頻器件、模塊在大功率和高集成度上提出了更高的要求。
【發明內容】
[0004]本實用新型提出的是一種TDD開關、驅動和低噪放一體化接收前端，其目的旨在I)滿足TDD系統基站功放極大功率切換控制的工作條件，能安全可靠工作，並且保證整機的接收通道具有極低的噪聲係數和更高的接收靈敏度；2)提高接收前端的集成度，在QFN6X6-40L標準封裝中集成功率開關、驅動和低噪放晶片，降低成本，優化性能。
[0005]本實用新型的技術解決方案:一種TDD開關、驅動和低噪放一體化接收前端，其結構是發射通道採用一個PIN 二極體，接收支路採用兩個PIN 二極體及一個晶片電容作為開關元件構成串聯開關電路；在接收支路後級連兩個砷化鎵低噪放晶片，構成整個接收通道；其特徵在於:在QFN6X6-40L標準封裝內製作集開關、驅動和低噪放一體化的接收前端，氮化鋁基板、砷化鎵低噪放晶片、矽驅動晶片以及砷化鎵開關晶片分別粘接在QFN6X6-40L標準封裝引線框中心金屬襯底上；在氮化鋁基板上分別粘接三個PIN 二極體晶片、一個晶片電容構成收發開關切換電路，開關切換電路的驅動由集成矽驅動晶片實現。
[0006]PIN 二極體晶片、晶片電容、砷化鎵低噪放晶片、矽驅動晶片以及砷化鎵開關晶片之間用金絲鍵合連接，PIN 二極體晶片、晶片電容、砷化鎵低噪放晶片、矽驅動晶片以及砷化鎵開關晶片與QFN6X6-40L標準封裝引線框對應管腳間用金絲鍵合連接。
[0007]本實用新型與現有技術相比，具有以下積極效果:
[0008]I)可在QFN6X6-40L標準封裝內實現開關、驅動及低噪聲一體化，並在射頻連續波120W的大功率條件下能安全可靠工作。
[0009]2)滿足了 TD-SCDMA、WIMAX及TD-LTE系統基站功放大功率切換控制的要求；滿足TD-SCDMA, WIMAX及TD-LTE頻段接收通道的低噪聲係數和增益要求，整個接收前端噪聲係數可低至0.7dB，增益典型值達33 dB，具有更高的靈敏度以及集成度，成本低，性能優。
[0010]3)接收通道中採用兩級砷化鎵低噪放晶片，具有第二級低噪放旁路功能，可根據輸入信號的大小進行增益調節，在輸入信號較大的應用場景下，通過增益調節增大後續電路的動態範圍。旁路的同時第二級低噪放下電，減小旁路狀態時的功耗。發射通道導通時，兩極低噪放可同時下電，減小整個射頻前端的功耗。
[0011]4)本實用新型在QFN6X6-40L標準封裝內實現開關、驅動以及低噪放一體化，較現有的接收前端模塊，尺寸更小，產品通用性好，具有更好的規模化生產性，有效降低了產品本身的成本；集成度更高，有效減小使用方外圍電路的尺寸，降低電路成本。
[0012]5)本實用新型為超寬帶接收前端，匹配電路均在外圍完成，可通過不同的匹配電路應用於幾百兆至幾千兆的各種通信系統，具有良好的應用靈活性。
[0013]6)採用多晶片組裝(MCM)技術，裸晶片直接粘接加工方法，從而降低了晶片與基板之間的熱阻，並避免了封裝帶來的附加效應對性能的影響，大功率開關採用高導熱氮化鋁(ALN)基板進行電路設計，通過高導熱銀漿粘接在QFN6X6-40L標準封裝中心金屬襯底上，降低了 PIN 二極體晶片與應用電路間的熱阻。採用這種設計優化了模塊電性能，使模塊的可靠性，產品電性能均得到提升，同時降低了模塊的使用成本。
[0014]本實用新型是針對TD-LTE等TDD通信標準的整機系統而研發的集開關、驅動以及低噪放一體的接收前端。採用先進的多晶片組裝技術(MCM)，標準封裝技術，產品在3G以及4G的TDD工作模式系統中具有更小損耗、更高隔離度、更大功率容量、更高的可靠性、更小的噪聲係數、更高的增益。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0015]圖1是本實用新型的電路結構及晶片粘接、引線鍵合示意圖，圖中I到40共40個數字表示QFN6X6-40L-40L標準封裝的40個引腳。
[0016]圖2是氣化招基板不意圖。
[0017]圖3是低噪放晶片示意圖。
[0018]圖4是開關晶片不意圖。
[0019]圖5是集成娃驅動晶片不意圖。
[0020]圖6是本實用新型的應用示意圖。
[0021]圖7是圖6的電路圖。
[0022]圖中的I是功放、2是TDD開關、驅動和低噪放一體化接收前端、3是天線、4是接收處理單元、5是控制和匹配電路。
【具體實施方式】
[0023]TDD開關、驅動和低噪放一體化接收前端，其結構是發射通道採用一個PIN 二極體，接收支路採用兩個PIN 二極體及一個晶片電容作為開關元件構成串聯開關電路；在接收支路後級連兩個砷化鎵低噪放晶片，構成整個接收通道；一個砷化鎵開關晶片用於旁路第二級低噪放；在QFN6X6-40L標準封裝內製作集開關、驅動和低噪放一體化的接收前端，氮化鋁基板、砷化鎵低噪放晶片、矽驅動晶片以及砷化鎵開關晶片分別粘接在QFN6X6-40L標準封裝引線框中心金屬襯底上；在氮化鋁基板上分別粘接三個PIN 二極體晶片、一個晶片電容構成收發開關切換電路，開關切換電路的驅動由集成矽驅動晶片實現。
[0024]PIN 二極體晶片、晶片電容、砷化鎵低噪放晶片、矽驅動晶片以及砷化鎵開關晶片之間用金絲鍵合連接，PIN 二極體晶片、晶片電容、砷化鎵低噪放晶片、矽驅動晶片以及砷化鎵開關晶片與QFN6X6-40L標準封裝引線框對應管腳間用金絲鍵合連接。
[0025]開關、驅動以及低噪放一體化接收前端的製備方法，包括以下步驟:
[0026]I)在QFN6X6-40L標準封裝引線框中心金屬襯底上用銀漿粘接氮化鋁AlN基板、砷化鎵低噪放晶片、砷化鎵開關晶片以及矽驅動晶片；
[0027]2)在氮化鋁AlN基板上用銀漿粘接功率開關的三個PIN 二極體晶片以及電容晶片;
[0028]3) PIN 二極體晶片、晶片電容與氮化鋁AlN基板之間，PIN 二極體晶片與QFN6 X 6-40L標準封裝引線框管腳之間，氮化鋁AlN基板與QFN6 X 6-40L標準封裝引線框管腳，砷化鎵低噪放晶片、砷化鎵開關晶片以及矽驅動晶片與QFN6X6-40L標準封裝引線框管腳之間均通過鍵合金絲連接。
[0029]所述的選用有中心金屬襯底的QFN6X6-40L標準封裝引線框，在QFN6X6-40L標準封裝引線框中心金屬襯底上用高導熱銀漿粘接氮化鋁AlN基板，提高電路的散熱能力，減小熱阻。
[0030]所述的在AlN基板上用聞導熱銀楽.粘接大功率開關的PIN 二極體晶片和晶片電容，PIN 二極體晶片與氮化鋁AlN基板之間通過金絲鍵合連接，晶片電容與氮化鋁AlN基板之間通過金絲鍵合連接。
[0031]所述的在QFN6X6-40L標準封裝引線框中心金屬襯底上用銀漿粘接集成砷化鎵低噪放晶片、砷化鎵開關晶片以及矽驅動晶片，集成砷化鎵低噪放晶片、砷化鎵開關晶片以及矽驅動晶片與QFN6X6-40L標準封裝引線框對應位置之間通過金絲鍵合連接。
`[0032]下面結合附圖對本實用新型的技術方案做進一步的詳細說明:
[0033]如圖1所示，開關、驅動及低噪放一體化接收前端的結構，採用高導熱銀漿把氮化鋁AlN基板A、砷化鎵低噪放晶片E，砷化鎵開關晶片F以及矽驅動晶片G粘接在QFN6 X 6-40L-40L標準封裝引線框內的中心金屬襯底上。
[0034]然後，採用高導熱銀漿把大功率PIN 二極體晶片B以及中功率二極體晶片C和晶片電容D粘接在氮化鋁AlN基板上。
[0035]將二極體晶片、晶片電容、砷化鎵低噪放晶片、砷化鎵開關晶片、矽驅動晶片之間以及上述晶片與QFN6X6-40L -40L標準封裝引線框對應管腳間用金絲鍵合連接。
[0036]上述工藝完成後，將器件封裝、測試。
實施例
[0037]基板選用0.2mm厚的氣化招AlN,按照圖2的電路不意圖進彳丁 PCB板電路圖設計，表面鍍金。大功率PIN 二極體晶片B主要從以下方面考慮:反向耐壓大於300V，結電容小於0.2P，串聯電阻小於0.5歐姆，熱阻小於15度/瓦。按照這些要求選擇PIN 二極體晶片。另外兩個PIN 二極體晶片C主要從反向耐壓大於200V，結電容小於0.05P,串聯電阻小於
0.5歐姆。按照這些要求選擇PIN 二極體晶片。電容D用單層陶瓷晶片電容。
[0038]砷化鎵低噪聲放大器晶片的作用是對接收信號進行放大，構成接收通道，滿足接收通道的噪聲係數及增益要求。第二級低噪放通過砷化鎵開關晶片可旁路，滿足實際應用中後續電路動態範圍調整的需求。旁路的同時第二級低噪放下電，減小功耗。
[0039]如圖4所示:發射狀態時，功放I工作，功率由功放輸出，經過TDD開關、驅動和低噪放一體化接收前端2切換到天線3 ;接收狀態時，信號由天線3輸入，經過TDD開關、驅動和低噪放一體化接收前端2切換到接收處理單元4。通道切換控制和匹配由控制和匹配電路5來實現。
[0040]常溫下，TDD開關、驅動以及低噪放一體化的接收前端在TD-LTE的主要指標有:
[0041]1.接收通道:噪聲係數典型值為1.1 dB,增益典型值為33dB，輸入IdB壓縮點為 _15dBm。
[0042]2.發射通道:功率容量為120W，插入損耗典型值為0.3dB。
【權利要求】
1.一種TDD開關、驅動和低噪放一體化接收前端，其特徵是發射通道有一個PIN 二極體，接收支路有兩個PIN 二極體及一個晶片電容作為開關元件構成串聯開關電路；在接收支路後級連兩個砷化鎵低噪放晶片，構成整個接收通道；開關、驅動和低噪放一體化的接收前端在QFN6X6-40L標準封裝內，氮化鋁基板、砷化鎵低噪放晶片、矽驅動晶片以及砷化鎵開關晶片分別粘接在QFN6X6-40L標準封裝引線框中心金屬襯底上；在氮化鋁基板上分別粘接三個PIN 二極體晶片、一個晶片電容構成收發開關切換電路；PIN 二極體晶片、晶片電容、砷化鎵低噪放晶片、矽驅動晶片以及砷化鎵開關晶片之間用金絲鍵合連接，PIN 二極體晶片、晶片電容、砷化鎵低噪放晶片、矽驅動晶片以及砷化鎵開關晶片與QFN6X6-40L標準封裝弓I線框對應管腳間用金絲鍵合連接。
【文檔編號】H04B1/16GK203590209SQ201320688635
【公開日】2014年5月7日 申請日期:2013年11月4日 優先權日:2013年11月4日
【發明者】黃貞松, 許慶, 宋豔 申請人:南京國博電子有限公司