[发明专利]非对称式的超大功率射频开关模块及其制备方法

说明书

技术领域：

本发明涉及的是一种城堡式表面贴装TTL/CMOS电平驱动的非对称式 的超大功率射频开关模块的制备方法，属于移动通信技术领域。

技术背景

在TDD的系统中大功率射频收发控制开关是其中必不可少的核心模 块。在我国自主知识产权的3G通信标准(TD-SCDMA)的产业链建设初期， 基站用大功率射频收发控制开关一直是一个薄弱环节，国内外的同类产品在 功率容量及可靠性方面一直不能满足系统要求，当功率超过40W以上时， 开关会损坏。导致在我国TD-SCDMA一期试验网的建设时系统基站研制生 产厂商不得不考虑用高成本方案解决。而且，在这些方案中，开关驱动都是 独立于开关之外，在功放板上独立制作，不但成本高，占用面积也大，加大 了功放的体积，增加了功放的功耗，降低了效率，提高了功放的整体成本。 国内著名通信系统设备制造公司ZTE公司研制的TD-SCDMA通信系统中的 射频收发控制开关在长期可靠性试验中，该型号开关由于产品固有的特性， 不能满足长时间/极限条件下的大功率工作条件，在射频功率大于35W的条 件下，失效率很高，存在严重质量隐患。

发明内容

本发明提出的是一种适用于3G的TD-SCDMA和WIMAX等TDD系统 基站整机用的城堡式表面贴装TTL/CMOS电平驱动的非对称式超大功率射 频开关模块，目的之一旨在满足TD-SCDMA及WIMAX系统基站功放超大 功率切换控制的长时间/极限条件下的大功率工作条件，在射频功率大于 35W的条件下，能安全可靠工作。目的之二旨在提高开关模块的集成度，降 低成本，优化性能。

本发明的技术解决方案：非对称式的超大功率射频开关模块，其结构是 ANT-TX通道采用一个低串联电阻、低热阻的大功率PIN二极管作为开关元 件，ANT-RX通道采用两个小电容、低串联电阻的中功率PIN二极管作为开 关元件。这样制作的开关电路在ANT-TX与ANT-RX两个通道间形成两个 不对称通道，分别满足两个通道对功率、隔离度、插入损耗等要求。两个通 道间的切换控制由集成硅驱动芯片实现。

非对称式的超大功率射频开关模块的制备方法，其特征是该方法包括如 下工艺步骤：

在高导热的RO4350基板上用银浆粘接超高导热性能的AIN(氮化铝) 衬底、集成硅驱动芯片以及ANT-RX通道的两个PIN二极管芯片；在AIN 衬底上用银浆粘接ANT-TX通道的大功率PIN二极管芯片；PIN二极管芯片 与RO4350基板之间，硅芯片与RO4350之间通过键合金丝连接。

该方法的工艺步骤还包括：

在RO4350基板上对应AIN衬底的部分打密集通孔矩阵，在通孔矩阵上 用银浆粘接AIN衬底，AIN衬底TX端与电路板之间连接通过金丝(25MIL) 键合连接，通过AIN衬底到密集通孔矩阵散热，可以提高电路板的散热能力， 减小热阻；

在AIN衬底上用银浆粘接ANT-TX通道的大功率PIN二极管芯片。芯 片阳极与电路板之间连接通过金丝(25MIL)键合连接。使用芯片而不是封 装好的二极管可以减少二极管的热阻，利于散热。而且也避免了封装带来的 附加性能影响。

在RO4350基板上用银浆粘接ANT-RX通道上的两个PIN二极管芯 片。芯片阳极与电路板之间连接通过金丝(25MIL)键合连接。

在RO4350基板上用银浆粘接集成硅驱动芯片。芯片与电路板对应位 置之间连接通过金丝(25MIL)键合连接。

陶瓷帽用环氧树脂胶粘接在电路板之上。

本发明的优点：1)可在10.4×8.4mm小尺寸内实现开关及驱动一体化， 并在射频连续波60W的大功率条件下能安全可靠工作；

2)满足了TD-SCDMA及WIMAX系统基站功放超大功率切换控制的 要求；

3)考虑到TD-SCDMA及WIMAX的功放要求，在开关两路针对通过 功率和隔离度不同要求，做了不对称处理，这种不对称设计不仅降低了成本， 而且在对应的通道优化了不同的性能，提高了开关的可靠性；提高开关模块 的集成度，降低成本，优化性能。硅集成芯片替代外置三极管组合驱动电路；