用于手機的功率放大封裝組件的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開一種用于手機的功率放大封裝組件，包括手機電路板和功率放大模組，功率放大模組設在手機電路板上且與手機電路板電連接，功率放大模組上罩有射頻屏蔽散熱罩。所述功率放大模組包括功率放大芯片、控制芯片和開關芯片。所述功率放大模組的頂面與射頻屏蔽散熱罩之間設有導熱層。由于在功率放大模組上罩有射頻屏蔽散熱罩，能增強率放大模組到上方的導熱能力，同時大大縮小占用的空間，使這種頂部散熱技術能提高小型的設備上功率放大模塊的散熱能力；還可以屏蔽射頻芯片的電磁波，讓其他芯片不會受到射頻芯片的電磁波干擾。
【專利說明】
用于手機的功率放大封裝組件
技術領域
[0001]本實用新型涉及一種手機，具體是一種用于手機的功率放大封裝組件。
【背景技術】
[0002]手機的供應商想讓手機中的功率放大器模組擁有更好的散熱能力。因為提高功率放大模組的熱性能就可以提高芯片長時間工作時的可靠性，同時還可以減少手機因散熱不合理而產生的局部過熱的情況。由于手機不像電腦的處理器那樣有這么多的空間供我們使用風扇等的有源的散熱辦法。
[0003]基站的用戶想要改善高功率放大模組的封裝技術，提高像是有源天線陣列這類新興系統的大功率放大芯片模組的散熱能力。但是，現有的多芯片模組的系統級散熱能力很難再有所突破，但是如果在多芯片模組封裝中加入頂部散熱技術就能讓熱量分成兩路流動，從而提尚功率放大器t旲組的散熱能力。
[0004]隨著通信技術的迅速發展，集成電路的集成程度和組裝密度不斷提高，功率放大器模組在提供了強大的輸出功率的同時，也導致了其工作功耗和發熱量的急劇增大。高溫將會對芯片的穩定性、可靠性和壽命產生有害的影響，溫度過高會破壞半導體的結點，同時還會損傷電路的連接界面，增加了芯片的熱噪聲。因此確保芯片的熱量能夠及時的排出，己經成為微電子產品系統組裝的一個重要方面，而對于集成度高和組裝密度都較高的便攜式電子產品，例如手機、基站的功率放大器等，散熱甚至成為了產品設計瓶頸問題。我們的專利就是針對功率放大器多芯片模組(Mult1-Chip Modules，MCM)的散熱問題提出改進和實現的方案。
【實用新型內容】
[0005]為了解決現有技術存在的不足，本實用新型的目的是提供一種具有射頻屏蔽和散熱雙重功能的用于手機的功率放大封裝組件。
[0006]為實現上述目的，本實用新型所采用的技術方案是:
[0007]用于手機的功率放大封裝組件，包括手機電路板和功率放大模組，功率放大模組設在手機電路板上且與手機電路板電連接，功率放大模組上罩有射頻屏蔽散熱罩。
[0008]進一步地，所述功率放大模組包括功率放大芯片、控制芯片和開關芯片。
[0009]進一步地，所述功率放大模組的頂面與射頻屏蔽散熱罩之間設有導熱層。
[0010]進一步地，所述導熱層由環氧樹脂材料制成。
[0011]本實用新型的有益效果:由于在功率放大模組上罩有射頻屏蔽散熱罩，我們使用導熱層連接的方式把功率放大模組與射頻屏蔽罩連接起來，這樣就能增強率放大模組到上方的導熱能力，同時大大縮小占用的空間，使這種頂部散熱技術能提高小型的設備上功率放大模塊的散熱能力；因為使用了射頻屏蔽罩，所以還可以屏蔽射頻芯片的電磁波，讓其他芯片不會受到射頻芯片的電磁波干擾。
【附圖說明】
[0012]下面結合附圖和【具體實施方式】對本實用新型作進一步詳細說明:
[0013]圖1為本實用新型的電路結構圖。
【具體實施方式】
[0014]如圖1所示，用于手機的功率放大封裝組件，包括手機電路板I和功率放大模組2，功率放大模組2設在手機電路板I上且與手機電路板電連接，功率放大模組2上罩有射頻屏蔽散熱罩3。所述功率放大模組2的頂面與射頻屏蔽散熱罩3之間設有導熱層4，所述導熱層4由環氧樹脂材料制成
[0015]所述功率放大模組2包括功率放大芯片、控制芯片和開關芯片。
[0016]本專利的封裝工藝流程:使用回流焊的方式把功率放大芯片、控制芯片和開關芯片焊接到手機電路板上，我們會在芯片上外加一層導熱片或者導熱膜(die attach film，DAF)，這層導熱材料主要用來提高芯片到頂部之間的導熱能力，如果不同芯片的厚度不同，較矮的芯片可以增加一層銅片或硅片增加芯片的高度，最后使得三塊芯片的高度一致。最終的高度會稍微比無封蓋空腔要高。到了封裝時，封裝工具會把芯片導熱部分往上推，保證不會把芯片上方導熱部分的面積給覆蓋掉。所以射頻屏蔽罩還是可以與芯片由良好的熱傳遞。
[0017]在實驗室測試時我們通過熱電偶來測量電路板的溫度，熱電偶是溫度測量常用的測溫元件，它直接測量溫度，并把溫度信號轉換成熱電動勢信號，通過電氣儀表(二次儀表)轉換成被測介質的溫度。
[0018]我們增加了頂部散熱的方式，所以熱量不會全部流到電路板上，因此加入前和加入后的電路板的溫度是不一樣的，那么我們就可以通過測試電路板到外環境之間的熱電阻(Board-to-ambient thermal resistance)來衡量我們這種散熱方式的效果。
[0019 ]其中Rba定義的是電路板到外環境之間的熱電阻，Rba表達式為:
[0020]Rba= (Tb- Ta Y Pd，7?是電路板的溫度，D是環境溫度，/?是芯片消耗的功率。定義完了熱電阻以后我們就可以通過測試在相同環境不同功率下的熱電阻的阻值。下面我們將用同樣的方法測試在多芯片模組封裝中的散熱效果。
[0021 ]我們測試時首先選擇開腔沒有封蓋的一個前端模組(FEM)，這個模組包括三塊芯片。一塊是采用砷化鎵工藝異質結雙極晶體管的高性能功率放大芯片(GaAs HBT PA die),一塊采用互補型金屬氧化物半導體工藝的控制芯片(Silicon CMOS Controller die)，一塊采用砷化鎵工藝高電子迀移率晶體管的高性能射頻開關芯片(GaAs pHEMT Switchdie)。前端模組被焊接在測試板上，測試時使用3.4V和4.2V的電源電壓讓芯片在功率飽和狀態以及占空比100%的情況下進行測試。此時的芯片輸出的功率達到最大值，而且保持著這種狀態一直工作，從而我們可以看到芯片以最大功率輸出下長時間工作時的最高溫度。和上面單一芯片的測試方法一樣，在測試板背面，多芯片模組封裝的正下方安裝一個熱電偶，記錄不同功率下電路測試版和芯片的溫度。
[0022]完成測試之后我們用我們采用高導熱的環氧樹脂把罐頭狀的射頻屏蔽罩與開腔的沒有封蓋的前端模組結合起來。重復上述測試步驟。
[0023]為了得到不同的發熱量我們需要消耗不同的功率，因此我們分成電源電壓3.4V，工作電流0.4A，電源電壓4.2V，工作電流0.4A，電源電壓3.4V，工作電流1.45A，電源電壓
4.2V，工作電流1.45A四種。和正常的情況相同，功率越大的芯片它的溫度越高，同樣的它的熱電阻的值就越大。在加入頂部射頻屏蔽罩以后，熱量以近似相等的兩路流動，所以到達電路板的熱量減少，因此電路板的溫度會比原來的要低，從而在相同電源下得到的熱電阻的阻值會下降。經過測量以后熱電阻的值大概下降了 50%。
[0024]以上所述是本實用新型的優選實施方式而已，當然不能以此來限定本實用新型之權利范圍，應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，對本實用新型的技術方案進行修改或者等同替換，都不脫離本實用新型技術方案的保護范圍。
【主權項】
1.一種用于手機的功率放大封裝組件，包括手機電路板和功率放大模組，功率放大模組設在手機電路板上且與手機電路板電連接，其特征在于:功率放大模組上罩有射頻屏蔽散熱罩。2.根據權利要求1所述的用于手機的功率放大封裝組件，其特征在于:所述功率放大模組包括功率放大芯片、控制芯片和開關芯片。3.根據權利要求1所述的用于手機的功率放大封裝組件，其特征在于:所述功率放大模組的頂面與射頻屏蔽散熱罩之間設有導熱層。4.根據權利要求3所述的用于手機的功率放大封裝組件，其特征在于:所述導熱層由環氧樹脂材料制成。
【文檔編號】H05K9/00GK205546396SQ201620335610
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2016年4月20日
【發明人】區力翔, 章國豪, 黃敬馨, 朱曉銳, 余凱, 林俊明
【申請人】廣東工業大學