CN118868826B - 射频功放器件及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本申请实施例提供一种射频功放器件及其制造方法，其中，射频功放器件包括：有源器件、接地电容器件和电感组件；所述电感组件设置于接地电容器件上；电感组件连接于有源器件与接地电容器件之间。本申请实施例提供的射频功放器件及其制造方法将电感组件连接于有源器件与接地电容器件之间，能改善传统方案中由于两条键合线存在平行分量所导致电磁耦合的问题，从而降低输出信号的损耗，增大功放效率。
Description
技术领域
本申请涉及半导体技术，尤其涉及一种射频功放器件及其制造方法。
背景技术
射频功放器件是通过一系列有源或者无源的电子元器件组合，将微弱的射频信号放大，推送到天线发射出去的一种射频器件/模块。应用于基站的大功率功放通常采用分立式的射频功放器件，如图1所示。射频功放器件包括：输入匹配电容芯片1、作为驱动器件的有源器件2及接地电容器件3，其结构较为简单。
图2为上述射频功放器件的常用物理实现方式。如图2所示，输入匹配电容芯片1、有源器件2及接地电容器件3并排形成于衬底上，输入匹配电容芯片1与输入端之间的第一引线11、输入匹配电容芯片1与有源器件2之间的第二引线12、有源器件2和接地电容器件3之间的第三引线13、分别形成等效电感有源器件2与输出端之间的第四引线14。第一引线11、第二引线12、第三引线13和第四引线14各自作为等效电感如图1所示。
上述方案中，第三引线13和第四引线14的引出方向相同，在X轴和Z轴方向具有平行的分量，使得第三引线13和第四引线14所形成的电感存在互感作用，有较强的电磁耦合，导致输出信号存在较大的损耗，从而降低了功放效率。
发明内容
为了解决上述技术缺陷之一，本申请实施例中提供了一种射频功放器件及其制造方法。
根据本申请实施例的第一个方面，提供了一种射频功放器件，包括：有源器件、接地电容器件和电感组件；
所述电感组件设置于接地电容器件上；电感组件连接于有源器件与接地电容器件之间。
根据本申请实施例的第二个方面，提供了一种射频功放器件的制造方法，包括：
在框架基板上设置有源器件和接地电容器件；
将电感组件设置于接地电容器件上，使电感组件与接地电容器件电连接；
在电感组件与有源器件之间连接键合线。
本申请实施例所提供的技术方案，射频功放器件包括：有源器件、接地电容器件和电感组件；电感组件设置于接地电容器件上；电感组件连接于有源器件与接地电容器件之间，电感组件包括：电感基底和导电线；所述电感基底设有贯通其厚度的通孔；导电线交替从电感基底的相对两侧穿过通孔形成具有一定立体空间的电感，能改善传统方案中由于两条键合线存在平行分量所导致电磁耦合的问题，从而降低输出信号的损耗，增大功放效率。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：
图1为相关技术中射频功放器件的电路原理图；
图2为相关技术中射频功放器件的结构示意图；
图3为本申请实施例提供的射频功放器件的结构示意图；
图4为本申请实施例提供的射频功放器件重电感组件的透视图；
图5为本申请实施例提供的另一射频功放器件的结构示意图；
图6为本申请实施例提供的射频功放器件中电感组件设置于接地电容器件上的侧视图；
图7为本申请实施例提供的另一射频功放器件的电路原理图；
图8为本申请实施例提供的另一射频功放器件中接地电容器件的结构示意图；
图9为本申请实施例提供的另一射频功放器件中接地电容器件的俯视图；
图10为射频功放器件中互感量与等效电阻之间的关系图。
附图标记：
1-输入匹配电容芯片；2-有源器件；3-接地电容器件；4-电感组件；5-框架基板；6-输出匹配网络；
11-第一引线；12-第二引线；13-第三引线；14-第四引线；
21-第一键合线；22-第二键合线；23-第三键合线；24-第四键合线；25-第五键合线；
31-第一电极层；32-第二电极层；33-基底；34-电容；35-导电柱；
41-电感基底；42-通孔；43-金属线；44-电感输入电极；45-电感输出电极。
具体实施方式
为了使本申请实施例中的技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图对本申请的示例性实施例进行进一步详细的说明，显然，所描述的实施例仅是本申请的一部分实施例，而不是所有实施例的穷举。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
本实施例提供一种射频功放器件，能够改善传统方案因引线平行产生电磁耦合的问题。
如图3所示，本实施例提供的射频功放器件包括：有源器件2、接地电容器件3和电感组件4。其中，有源器件2、接地电容器件3间隔设置于框架基板5上，具体是沿第一方向（即X向）依次排布并间隔设置。
电感组件4设置于接地电容器件3上，且电感组件4连接于有源器件2与接地电容器件3之间。电感组件4能部分取代传统方案中的第三引线13所形成的等效电感，有源器件2与电感组件4之间通过较短的键合线相连，电感组件4与接地电容器件3可以通过键合线相连，也可以直接通过焊盘相连。
电感组件4包括：电感基底和导电线。其中，电感基底设有贯通其厚度的通孔；导电线交替从电感基底的相对两侧穿过通孔形成电感。
除此之外，其余器件的连接可参照传统方案。例如：射频功放器件还包括：输入匹配电容芯片1。输入匹配电容芯片1与输入端之间通过第一键合线21电连接，输入匹配电容芯片1与有源器件2之间通过第二键合线22电连接，有源器件2与电感组件4之间通过第三键合线23电连接，有源器件2还与输出端之间通过第四键合线24电连接。
由于电感组件4能部分取代传统方案中的第三引线13所形成的等效电感，因此第三键合线23的长度较短，减少了第三键合线23与第四键合线24之间平行的分量，从而降低第三键合线23与第四键合线24所形成的电感的电磁耦合，降低输出信号的损耗，以增大功放效率。
本实施例所提供的技术方案，射频功放器件包括：有源器件、接地电容器件和电感组件；电感组件设置于接地电容器件上；电感组件连接于有源器件与接地电容器件之间，电感组件包括：电感基底和导电线；所述电感基底设有贯通其厚度的通孔；导电线交替从电感基底的相对两侧穿过通孔形成具有一定立体空间的电感，能改善传统方案中由于两条键合线存在平行分量所导致电磁耦合的问题，从而降低输出信号的损耗，增大功放效率。
如图4所示，本实施例所提供的电感组件4可以采用如下实施方式：电感基底41可采用长方体状，其高度尺寸小于长度尺寸，也小于宽度尺寸，其高度方向作为电感基底41的厚度方向。沿电感基底41的厚度方向设置至少两排通孔42，导电线按照通孔的排列顺序交替在至少两排通孔之间穿过形成电感。
上述电感组件4可在某种低阻基底中形成，具有3D空间结构，绝大部分磁力线会穿过其被螺旋金属包围的空间，并且这个被包围空间的磁场强度最强。将电感放置到一个低阻衬底上，其磁场分布也不会由太大的变化，磁场最强的地方还是集中在电感内测，相应的，其在低阻衬底上产生的涡流也要小很多。通过仿真发现一个3D电感的Q值可以在70左右，将其放置在一个低阻衬底上，其Q值下降到50左右，但是也要比直接在低阻衬底上制作的平面电感Q值要高很多。
低阻衬底可以为碳化硅衬底、氮化硅衬底、玻璃基等，本实施例以玻璃基为例。导电线具体为金属线43。如图4所示，在玻璃基中制作多个贯通厚度的通孔42，并在玻璃基的上下表面制作金属线43，形成3D电感，例如3D螺旋电感。采用玻璃基作为低阻衬底制作3D电感，损耗较低且成本较低。
具体的，电感基底41上设置两排通孔42，金属线43向上穿过第一排第一个通孔，然后从第二排第一个通孔向下穿，再向上穿过第一排第二个通孔，再从第二排第二个通孔向下穿，以此类推，直至穿过两排的最后一个通孔。
当玻璃基上设置有一个3D电感时，电感组件4具有电感输入电极44和电感输出电极45，电感输入电极44与有源器件2电连接，电感输出电极45与接地电容器件3电连接。具体的，在玻璃基的两端分别设置电极通孔，金属线43的两端分别穿出电极通孔，形成电感输入电极44和电感输出电极45。
电感输入电极44和电感输出电极45可以设置于电感组件4的同一侧，或分别设置于电感组件4的两侧。本实施例仅以电感输入电极44和电感输出电极45设置在电感组件4的同一侧为例进行说明。
一种实施方式为：以图3的方向为例，按照电感输入电极44和电感输出电极45位于接地电容器件3的上方（即电感输入电极44和电感输出电极45背离接地电容器件3的方向，正装方向），将电感组件4设置于接地电容器件3上。通过较短的键合线分别将电感输入电极44和电感输出电极45电连接至接地电容器件3基板对应的电极焊盘。其中，电感输入电极44电连接的电极焊盘还通过第三键合线23与有源器件2电连接，电感输出电极45电连接的电极焊盘还通过键合线与接地电容器件3的第一电极板电连接。或者，上述电感输入电极44也可以直接通过键合线与有源器件2电连接，则不需要在接地电容器件3上设置与电感输入电极44对应的电极焊盘。
另一种实施方式为：按照电感输入电极44和电感输出电极45位于接地电容器件3的下方（即电感输入电极44和电感输出电极45朝向接地电容器件3的方向，倒装方向），将电感组件4设置于接地电容器件3上。电感输入电极44和电感输出电极45的下方分别连接导电柱35，通过导电柱35固定并电连接至接地电容器件3的对应焊盘。其中，电感输入电极44电连接的电极焊盘通过第三键合线23与有源器件2电连接，电感输出电极45电连接的电极焊盘直接通过接地电容器件3基板的走线与接地电容器件3的第一电极板电连接。该方案不需要对电感组件4进行打线操作，也就进一步改善了键合线的平行分量所带来的干扰问题，进一步提高器件性能。
上述接地电容器件3基板的走线为铜线，导电柱35为铜柱，电感输入电极44和电感输出电极45也为铜电极。
对于上述方案，射频功放器件还包括：输出匹配网络6。有源器件2、接地电容器件3和输出匹配网络6沿第一方向（X向）间隔设置。有源器件2还通过跨过接地电容器件3的键合线（第四键合线24）与输出匹配网络6电连接，以将有源器件2的电信号引出。
在上述技术方案的基础上，本实施例还提供另一种实施方式，如图5至图9所示，接地电容器件3包括：基底33及形成于基底33上的电容34，电感组件4设置于基底33上，与电容34沿第二方向（Y向）间隔设置。
接地电容器件3的基底33上还设有第一电极层31和第二电极层32，第一电极层31与第二电极层32电连接。第一电极层31位于基底33靠近有源器件2的一端，第一电极层31通过键合线（第三键合线23）与有源器件2电连接，第一电极层31还与电感组件4电连接。第二电极层32位于基底33远离有源器件2的一端，第二电极层32通过键合线（第五键合线25）与输出匹配网络6电连接。图7为图5所示方案的等效电路原理图。
进一步的，电容34和电感组件4位于第一电极层31和第二电极层32之间，第一电极层31和第二电极层32位于外侧，更方便进行连接键合线，且键合线之间不存在平行分量。
上述方案中，有源器件2的信号通过第三键合线23引到接地电容器件3，然后依次通过第一电极层31和第二电极层32后通过第五键合线25引出，完全取代了传统方案中的第三引线13，也就消除了键合线之间的平行分量所导致的电感电磁耦合，从而降低输出信号的损耗，提高功放效率。
上述器件采用空腔封装方式，空腔封装是指一种底部采用散热法兰，左右两边各有一个或者多个薄金属引脚，顶部有陶瓷或者高分子材料盖子的中空密闭管壳。这种封装管壳底部法兰有良好的散热和接地能力。法兰上面通过烧结方式焊接有源器件2以及输入输出用到的匹配电容芯片。内部空腔有利于安装键合线以及减少有源FET晶体管的寄生。
有源器件2可以为场效应晶体管（Field Effect Transistor，简称：FET），也可以为横向扩散金属氧化物半导体（Laterally Diffused Metal Oxide Semiconductor，简称：LDMOS）或者利用氮化镓GaN制成的场效应晶体管。
如图10所示，传统方案中第三引线13和第四引线14所形成的电感存在互感作用，互感作用越大产生的等效电阻越大，导致输出信号存在较大的损耗，从而降低了功放效率。而本申请中，键合线之间不存在电磁耦合，也就是不存在互感作用，直接降低了等效电阻，从而降低输出信号的损耗，提高功放系效率。
上述射频功放器件经试验检测，其效率比传统方案高2%左右，并且不会影响放大器的增益。
在上述技术方案的基础上，本实施例还提供一种射频功放器件的制造方法，包括如下步骤：
步骤一、在框架基板上设置有源器件和接地电容器件。
该步骤中对应将有源器件的点击与接地电容器件的电极进行焊接。
步骤二、将电感组件设置于接地电容器件上，使电感组件与接地电容器件电连接。
该步骤具体是在电感组件的电感输入电极和电感输出电极上连接导电柱，然后将导电柱焊接至接地电容器件对应的电极焊盘上。
步骤三、在电感组件与有源器件之间连接键合线。
在其他各器件上也对应连接键合线，如上述方案中在输入匹配电容芯片1与输入端之间连接第一键合线21，在输入匹配电容芯片1与有源器件2之间连接第二键合线22，在有源器件2与电感组件4之间连接第三键合线23。
参照图3的方案在有源器件2与输出匹配网络6之间连接第四键合线24。或者参照图5的方案在接地电容器件3与输出匹配网络6之间连接第五键合线25。
经上述制造方法得到的射频功率器件，能改善传统方案中由于两条键合线存在平行分量所导致电磁耦合的问题，从而降低输出信号的损耗，增大功放效率。
在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或可以互相通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
尽管已描述了本申请的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本申请范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (9)
1.一种射频功放器件，其特征在于，包括：有源器件、接地电容器件和电感组件；
所述电感组件设置于接地电容器件上；电感组件连接于有源器件与接地电容器件之间；
所述电感组件包括：电感基底和导电线；所述电感基底设有贯通其厚度的通孔；导电线交替从电感基底的相对两侧穿过通孔形成电感；电感基底上设置至少两排通孔，导电线按照通孔的排列顺序交替在至少两排通孔之间穿过形成电感；所述电感组件具有电感输入电极和电感输出电极；按照电感输出电极朝向接地电容器件的方向将电感组件固定于接地电容器件；电感输出电极与接地电容器件的第一电极板之间通过导电柱相连；导电线的两端分别形成电感输入电极和电感输出电极。
2.根据权利要求1所述的射频功放器件，其特征在于，所述电感基底为玻璃基。
3.根据权利要求1所述的射频功放器件，其特征在于，电感输入电极通过键合线与有源器件电连接。
4.根据权利要求1所述的射频功放器件，其特征在于，射频功放器件还包括：输出匹配网络；所述有源器件、接地电容器件和输出匹配网络沿第一方向间隔设置。
5.根据权利要求4所述的射频功放器件，其特征在于，有源器件还通过跨过接地电容器件的键合线与输出匹配网络电连接。
6.根据权利要求4所述的射频功放器件，其特征在于，接地电容器件的基底上还设有第一电极层和第二电极层，第一电极层与第二电极层电连接；第一电极层位于基底靠近有源器件的一端，第一电极层通过键合线与有源器件电连接，第一电极层还与电感组件电连接；第二电极层位于基底远离有源器件的一端，第二电极层通过键合线与输出匹配网络电连接。
7.根据权利要求6所述的射频功放器件，其特征在于，所述接地电容器件包括：基底及形成于基底上的电容，电感组件设置于基底上，与电容沿第二方向间隔设置。
8.根据权利要求7所述的射频功放器件，其特征在于，电容和电感组件位于第一电极层和第二电极层之间。
9.一种射频功放器件的制造方法，其特征在于，包括：
在框架基板上设置输入匹配电容芯片、有源器件和接地电容器件；
将电感组件设置于接地电容器件上，使电感组件与接地电容器件电连接；所述电感组件包括：电感基底和导电线；所述电感基底设有贯通其厚度的通孔；导电线交替从电感基底的相对两侧穿过通孔形成电感；电感基底上设置至少两排通孔，导电线按照通孔的排列顺序交替在至少两排通孔之间穿过形成电感；所述电感组件具有电感输入电极和电感输出电极；按照电感输出电极朝向接地电容器件的方向将电感组件固定于接地电容器件；电感输出电极与接地电容器件的第一电极板之间通过导电柱相连；导电线的两端分别形成电感输入电极和电感输出电极；
在射频功放器件输入端与输入匹配电容芯片之间连接第一键合线；
在输入匹配电容芯片与有源器件之间连接第二键合线；
在电感组件与有源器件之间连接第三键合线。
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