射頻晶體管和匹配電路接地以及熱管理設(shè)備的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本公開一般地涉及高功率放大器應(yīng)用，并且更具體地涉及用于為射頻裝置和匹配電路組裝接地和熱管理設(shè)備的方法和設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002]諸如公共安全機構(gòu)(例如緊急第一響應(yīng)者組織)所使用的無線電的通信裝置包括一個或多個功率放大部件，諸如傳送高功率電力能源的射頻(RF)裝置。RF裝置例如可以是連接到印刷電路板的RF晶體管。高功率傳輸?shù)钠渲幸粋€結(jié)果是從RF裝置散發(fā)大量熱量。在維持電氣性能的同時需要充分管理該熱量。因此，通常利用焊接材料將RF裝置以及所連接的電路板結(jié)構(gòu)附接于熱沉。但是，目前的焊接技術(shù)不能在RF裝置、電路板和熱沉組件中的輸入/輸出引線平面與接地法蘭平面之間提供特定和可重復(fù)的尺寸。因此，在RF裝置、電路板和熱沉組件的輸入/輸出引線平面和接地法蘭平面中不存在用于RF裝置終端的可重復(fù)焊料附接的可靠平臺。
[0003]除了 RF裝置之外，還可將其他部件(例如陶瓷部件)連接到電路板。附接這些部件的焊接材料的可靠性會受到熱沉組件影響。因此，需要通過將RF裝置/電路板結(jié)構(gòu)與熱沉之間的剛性附接限制在遠離陶瓷部件的區(qū)域來解決功率循環(huán)中的焊料疲勞故障，從而降低陶瓷匹配部件焊點上施加的應(yīng)力。對于特別容易產(chǎn)生焊點疲勞故障的高功率、高占空比的基礎(chǔ)設(shè)施功率放大器而言這很重要。此外，需要一種與高溫?zé)o鉛焊料工藝相容的焊接技術(shù)，對于下一代基礎(chǔ)設(shè)施功率放大器而言這是一項嚴(yán)格的要求。
[0004]此外，用于RF裝置和印刷電路板組件的接地結(jié)構(gòu)很重要，因為這些通信裝置具有RF電路而不是簡單的直流(DC)電路。因此，關(guān)鍵是對于電路板底部以及對于產(chǎn)生功率放大的RF裝置維持良好的接地路徑。目前的接地技術(shù)不能向熱沉提供RF裝置和電路板組件上匹配電路輸入/輸出傳輸線路的最佳RF接地，S卩，RF接地盡可能靠近RF裝置的主體，以提高電氣性能。因此，目前的接地技術(shù)不能提供從RF晶體管底部通過接地法蘭到正下方的熱沉的良好熱傳導(dǎo)和接地路徑。
[0005]此外，需要一種利用標(biāo)準(zhǔn)表面安裝技術(shù)(SMT)工藝(諸如焊膏絲網(wǎng)印刷、零件自動布置和回流焊接)的、能夠容易處理的集成電路板和熱沉組件。還需要利用用于附接電路板和熱沉組件的簡化方法來降低處理成本，從而消除對于供應(yīng)者使用的當(dāng)前專業(yè)工藝能力的需要。
[0006]因此，需要一種為射頻裝置和匹配電路組裝接地和熱管理設(shè)備的改良方法和設(shè)備。
【附圖說明】
[0007]在附圖中，所有單獨視圖中相同的附圖標(biāo)記表示相同或功能相似的元件，附圖連同下面的【具體實施方式】一起合并在說明書中構(gòu)成說明書的一部分，并且用于進一步圖示包括所要求的發(fā)明的概念的實施例，并且解釋這些實施例的各種原理和優(yōu)點。
[0008]圖1是根據(jù)一些實施例組裝的結(jié)構(gòu)的元件的等距視圖。
[0009]圖2是根據(jù)一些實施例的結(jié)構(gòu)的對準(zhǔn)部件的圖。
[0010]圖3是根據(jù)一些實施例使用的熱沉附接組裝步驟的圖。
[0011]圖4是根據(jù)一些實施例的經(jīng)過整形之后突出部的橫截面的圖。
[0012]圖5是根據(jù)一些實施例的在回流焊接工藝之后組裝的結(jié)構(gòu)的圖。
[0013]圖6是根據(jù)一些實施例的實現(xiàn)的步驟的流程圖。
[0014]圖7是根據(jù)一些實施例的被配置成使用組裝好的結(jié)構(gòu)的設(shè)備的方框圖。
[0015]本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，附圖中的元件是為了簡單和清楚而圖示出，不一定按比例繪制。例如，附圖中一些元件的尺寸可以相對于其他元件放大，以幫助加強對本發(fā)明實施例的理解。
[0016]在附圖中視情況用常用符號表示設(shè)備和方法部件，僅示出有關(guān)于理解本發(fā)明實施例的那些特殊細節(jié)，從而不被對于得益于本文描述的本領(lǐng)域技術(shù)人員而言很顯然的細節(jié)模糊本公開。
【具體實施方式】
[0017]—些實施例涉及包括熱沉、間隔物、焊料預(yù)成型品、印刷電路板、以及被配置成提供功率放大的至少一個射頻裝置的方法和設(shè)備。熱沉包括具有多個面朝上整形突出部的可焊接頂表面。間隔物被放置在熱沉頂表面的頂部，間隔物上的定位切口對準(zhǔn)整形突出部。焊料預(yù)成型品插入間隔物中的開口。焊料預(yù)成型品包括定位特征件，所述定位特征件用于將間隔物和整形突出部對準(zhǔn)。間隔物被配置成用于限制熔流從焊料預(yù)成型品到熱沉頂表面的限定區(qū)域。印刷電路板包括切口以及輸入和輸出連接，所述切口以及輸入和輸出連接用于插入射頻裝置，還包括定位孔，所述定位孔用于將印刷電路板對準(zhǔn)整形突出部。印刷電路板被放置在焊料預(yù)成型品頂部，并且在制造工藝之前被緊固于熱沉，在制造工藝中，將至少一個射頻裝置放在印刷電路板中并且經(jīng)由回流焊接來附接。
[0018]圖1是根據(jù)一些實施例組裝的結(jié)構(gòu)的元件的等距視圖。元件包括印刷電路板(PCB) 102、焊料預(yù)成型品104、間隔物106、一個或多個射頻(RF)裝置108(即RF裝置108a和108b)、以及至少一個熱沉110。PCB 102包括用于RF裝置108的切口 116以及輸入和輸出連接。在熱沉附接工藝期間，將焊料預(yù)成型品104和間隔物106定位并夾持在熱沉110與PCB 102之間，其中通過對準(zhǔn)固定物(未示出)來幫助組裝。RF裝置(多個)108例如可以是用于功率放大的RF晶體管，并且從而散發(fā)需要管理并注入熱沉110的大量熱量。
[0019]熱沉110 (本文也稱為散熱器110或鑄幣(coin) 110)是基本上平坦的部件，由高度電傳導(dǎo)和熱傳導(dǎo)材料(例如可鍛銅)構(gòu)成。散熱器110的至少頂表面是可焊接的，并且包括多個完整的整形突出部112。突出部例如可以是中空的圓柱形物體。散熱器110的表面可以使用適當(dāng)?shù)碾婂児に囍圃斐煽珊附拥摹腞F裝置(多個)108所散發(fā)的熱量從RF裝置(多個)108傳遞到散熱器110，從而允許熱管理，所述RF裝置(多個)108在后續(xù)的表面安裝技術(shù)組裝過程中被插入PCB 102的切口 116并且回流焊接到散熱器110。
[0020]間隔物106 (也稱為墊片106)是具有多個孔隙的結(jié)構(gòu)，其包括固體焊料預(yù)成型品開口 114和定位切口 118。間隔物106由非潤濕材料的焊料(例如，厚度均勻、尺寸穩(wěn)定性好的PCB層壓材料或者不銹鋼)構(gòu)成。在組裝過程中，將間隔物106放置在熱沉110頂部，其中間隔物106上的定位切口 118對準(zhǔn)熱沉110的整形突出部112。因此，間隔物106的定位切口 118為間隔物106提供低成本制造。此外，間隔物106允許結(jié)構(gòu)100的設(shè)計者為結(jié)構(gòu)100設(shè)置特定的高度尺寸。
[0021]相對較薄的固體焊料預(yù)成型品104包括定位特征件，使得在間隔物106的焊料預(yù)成型品開口 114中能夠準(zhǔn)確地對準(zhǔn)焊料預(yù)成型品104，并且使用熱沉110的整形突出部112定位。焊料預(yù)成型品104的厚度可以與間隔物106的厚度相同或稍小。在一些實施例中，焊料預(yù)成型品104比焊料預(yù)成型品開口 114稍小，但是比用于RF裝置(多個)108的PCB 102中的切口 116大。這樣允許間隔物106在回流焊接工藝期間限制熔融的焊料從焊料預(yù)成型品104到熱沉110表面限定區(qū)域的流動，并且迫使焊料附接出現(xiàn)在清楚限定的區(qū)域(即，通過焊料預(yù)成型品開口 114限定的區(qū)域)中。
[0022]PCB 102的底部是接地平面。當(dāng)RF裝置108被插入PCB 102的切口 116時，PCB102的接地與RF裝置108聯(lián)結(jié)在一起。一旦結(jié)構(gòu)100經(jīng)過回流焊接工藝，焊料預(yù)成型品104就會熔融并將帶有附接的RF裝置108的PCB 102附接于散熱器110，從而將PCB 102的接地平面附接于散熱器110。這樣將維持從RF裝置108到散熱器110的熱管理路徑，并且提供從RF裝置108到散熱器110以及從PCB 102到散熱器110的高質(zhì)量接地。
[0023]在組裝結(jié)構(gòu)100期間，將熱沉110放置為突出部112面朝上。將間隔物106放置在熱沉110上方并且將間隔物106上的定位切口 118與熱沉110的整形突出部112對準(zhǔn)。然后將焊料預(yù)成型品104放置在間隔物106的焊料預(yù)成型品開口 114上，其中焊料預(yù)成型品104上的定位特征件也與熱沉110的整形突出部112對準(zhǔn)。將PCB 102放置在焊料預(yù)成型品104、間隔物106和熱沉110組件的頂部，其中PCB 102的接地平面?zhèn)榷ㄏ虺?。PCB中的定位孔120將PCB 102準(zhǔn)確地對準(zhǔn)熱沉突出部112。PCB 102中的定位特征件120、焊料預(yù)成型品104中的定位特征件、以及間隔物106中的定位切口 118保證PCB 102中的切口 116相對于焊料預(yù)成型品準(zhǔn)確地定位。也就是