TDD开关、驱动和低噪放一体化接收前端模块制造技术

本实用新型专利技术是TDD开关、驱动和低噪放一体化接收前端模块，包括标准封装引线框、氮化铝基板、三个PIN二极管芯片、砷化镓低噪放芯片和硅驱动芯片，其中氮化铝基板、砷化镓低噪放芯片、硅驱动芯片粘接在标准封装引线框中心金属衬底上，三个PIN二极管芯片粘接在氮化铝基板上，一个PIN二极管作为发射通道，其它二个PIN二极管作为开关元件构成串联开关电路作为接收支路，接收支路后级连一个高集成砷化镓低噪放芯片构成整个接收通道，开关电路的切换由硅驱动芯片实现。优点：1）一体化集成度高，通用性好，工作安全可靠；2）多芯片组装和裸芯片直接粘接加工，降低热阻，提升可靠性，降低使用成本。

TDD switch, drive and low noise amplifier integrated receiver front end module

The utility model is a TDD switch, drive and low noise amplifier integrated receiver front end module, including standard package lead frame, aluminum nitride substrate, three PIN diode chips, GaAs low noise chip and silicon drive chip. The aluminum nitride substrate, GaAs low noise chip, and silicon drive chip are bonded to the standard package lead frame. On the heart metal substrate, three PIN diode chips are attached to the aluminum nitride substrate, a PIN diode is used as a transmitting channel, and the other two PIN diodes are used as switch elements to form a series switch circuit as a receiving branch. The switch of the road is realized by a silicon driven chip. Advantages: 1) integration of high integration, good versatility, work safety and reliability; 2) multi chip assembly and bare chip direct bonding processing, reduce thermal resistance, improve reliability, reduce the cost of use.

【技术实现步骤摘要】
TDD开关、驱动和低噪放一体化接收前端模块
本技术涉及的是一种TDD开关、驱动和低噪放一体化接收前端模块，属于移动通信

技术介绍
第三代移动通信和新一代宽带移动通信的TD-SCDMA和WIMAX系统、以及TD-LTE系统均采用TDD模式，在基站系统中，发射通道功放（PA）到天线（ANT）和接收通道到天线（ANT）间由一个大功率开关（SW）来控制收发切换；接收通道的低噪声放大器放大天线从空中接收到的微弱信号，其噪声，非线性，匹配等性能对整个接收机至关重要。现代移动通信技术要求射频器件、模块向高选择性，低成本和小型化的方向发展。第三代第四代移动通信系统的发展，通信速率大大提高，对射频器件、模块在大功率和高集成度上提出了更高的要求。
技术实现思路
本技术是一种TDD开关、驱动和低噪放一体化接收前端模块，其目的旨在降低TDD系统基站接收通道的噪声系数，提高接收前端的集成度和灵敏度，大幅减小电路面积，降低成本，优化性能。本技术的技术解决方案：TDD开关、驱动和低噪放一体化接收前端模块，包括QFN5×5-32L标准封装引线框、氮化铝基板、三个PIN二极管芯片、砷化镓低噪放芯片和硅驱动芯片，氮化铝基板、砷化镓低噪放芯片、硅驱动芯片粘接在QFN5×5-32L标准封装引线框中心金属衬底上，三个PIN二极管芯片粘接在氮化铝基板上，第一PIN二极管作为发射通道，第二PIN二极管和第三PIN二极管作为开关元件构成串联开关电路作为接收支路，接收支路后级连一个高集成砷化镓低噪放芯片构成整个接收通道，开关电路的切换由硅驱动芯片实现。本技术的有益效果：1）开关、驱动及低噪声一体化，集成度更高，产品通用性好，灵活性强，工作安全可靠；2）满足TD-SCDMA、WIMAX及TD-LTE系统基站功放大功率切换控制的要求、接收通道的低噪声系数和增益要求，具有更高的灵敏度以及集成度，成本低，性能优；3）多芯片组装（MCM）技术，裸芯片直接粘接加工方法，降低芯片与基板之间的热阻，提升模块的可靠性和产品电性能，降低模块的使用成本。附图说明图1是本技术的电路结构及芯片粘接、引线键合示意图。图2是氮化铝基板示意图。图3是硅驱动芯片示意图。图4是低噪放芯片示意图。图5是本技术的应用示意图。图中，A是氮化铝基板A，B、C、D是三个PIN二极管芯片，E是硅驱动芯片，F是砷化镓低噪放芯片。具体实施方式TDD开关、驱动和低噪放一体化接收前端模块，包括QFN5×5-32L标准封装引线框、氮化铝基板、三个PIN二极管芯片、砷化镓低噪放芯片和硅驱动芯片，氮化铝基板、砷化镓低噪放芯片、硅驱动芯片粘接在QFN5×5-32L标准封装引线框中心金属衬底上，三个PIN二极管芯片粘接在氮化铝基板上，第一PIN二极管作为发射通道，第二PIN二极管和第三PIN二极管作为开关元件构成串联开关电路作为接收支路，接收支路后级连一个高集成砷化镓低噪放芯片构成整个接收通道，开关电路的切换由硅驱动芯片实现。所述第一PIN二极管反向耐压大于300V，结电容小于0.2P，串联电阻小于0.5欧姆，热阻小于15度/瓦，所述第二PIN二极管和第三PIN二极管反向耐压大于200V，结电容小于0.05P，串联电阻小于0.5欧姆。所述PIN二极管芯片、砷化镓低噪放芯片、硅驱动芯片之间及芯片与QFN5×5-32L标准封装引线框对应管脚间用金丝键合连接。所述氮化铝基板、砷化镓低噪放芯片、硅驱动芯片用导热系数>10W/MK的高导热银浆粘接在QFN5×5-32L标准封装引线框中心金属衬底上，PIN二极管芯片用导热系数>10W/MK的高导热银浆粘接在氮化铝基板上。所述PIN二极管芯片为大功率开关PIN二极管芯片。TDD开关、驱动和低噪放一体化接收前端模块的制备方法，包括以下步骤：1）在QFN5×5-32L标准封装引线框中心金属衬底上粘接氮化铝基板、砷化镓低噪放芯片以及硅驱动芯片；2）在氮化铝基板上粘接三个PIN二极管芯片；3）氮化铝基板，三个PIN二极管芯片、砷化镓低噪放芯片、硅驱动芯片与QFN5×5-32L标准封装引线框对应管脚和中心金属衬底间用金丝键合连接。下面结合附图对本专利技术的技术方案做进一步的详细说明：对比附图1，开关、驱动及低噪放一体化接收前端的结构，采用高导热银浆把氮化铝基板A、砷化镓低噪放芯片F，以及硅驱动芯片E粘接在QFN5×5-32L标准封装引线框内的中心金属衬底上。将氮化铝基板A，三个PIN二极管芯片B、C、D，砷化镓低噪放芯片F、硅驱动芯片E与QFN5×5-32L标准封装引线框对应管脚和中心金属衬底间用金丝键合连接。上述工艺完成后，将器件封装、测试。对比附图2，采用高导热银浆把大功率PIN二极管芯片B以及中功率二极管芯片C和D粘接在氮化铝基板上。对比附图3、4，是硅驱动芯片和低噪放芯片的示意图。对比附图5，是TDD开关、驱动和低噪放一体化接收前端在通信系统中的应用示意图。实施例1选用0.15mm厚的氮化铝基板，按照图2的电路示意图进行PCB板电路图设计，表面镀金。大功率PIN二极管芯片B主要从以下方面考虑：反向耐压大于300V，结电容小于0.2P，串联电阻小于0.5欧姆，热阻小于15度/瓦，按照这些要求选择PIN二极管芯片。另外两个PIN二极管芯片C和D主要从反向耐压大于200V，结电容小于0.05P，串联电阻小于0.5欧姆，按照这些要求选择PIN二极管芯片。砷化镓低噪声放大器芯片的作用是对接收信号进行放大，构成接收通道，满足接收通道的噪声系数及增益要求。如图5所示：发射状态时，功放1工作，功率由功放输出，经过TDD开关、驱动和低噪放一体化接收前端2切换到天线3；接收状态时，信号由天线3输入，经过TDD开关、驱动和低噪放一体化接收前端2切换到接收处理单元4。通道切换控制和匹配由控制和匹配电路5来实现。常温下，TDD开关、驱动以及低噪放一体化的接收前端在TD-LTE的主要指标有：1.接收通道：噪声系数典型值为1.5dB，增益典型值为30dB；2.发射通道：功率容量为120W，插入损耗典型值为0.3dB。本文档来自技高网...

【技术保护点】
TDD开关、驱动和低噪放一体化接收前端模块，其特征在于包括QFN5×5‑32L标准封装引线框、氮化铝基板、三个PIN二极管芯片、砷化镓低噪放芯片和硅驱动芯片；其中，氮化铝基板、砷化镓低噪放芯片、硅驱动芯片粘接在QFN5×5‑32L标准封装引线框中心金属衬底上，三个PIN二极管芯片粘接在氮化铝基板上，第一PIN二极管作为发射通道，第二PIN二极管和第三PIN二极管作为开关元件构成串联开关电路作为接收支路，该接收支路后级连一个高集成砷化镓低噪放芯片构成整个接收通道，氮化铝基板，三个PIN二极管芯片、砷化镓低噪放芯片、硅驱动芯片与QFN5×5‑32L标准封装引线框对应管脚和中心金属衬底间用金丝键合连接。

【技术特征摘要】
1.TDD开关、驱动和低噪放一体化接收前端模块，其特征在于包括QFN5×5-32L标准封装引线框、氮化铝基板、三个PIN二极管芯片、砷化镓低噪放芯片和硅驱动芯片；其中，氮化铝基板、砷化镓低噪放芯片、硅驱动芯片粘接在QFN5×5-32L标准封装引线框中心金属衬底上，三个PIN二极管芯片粘接在氮化铝基板上，第一PIN二极管作为发射通道，第二PIN二极管和第三PIN二极管作为开关元件构成串联开关电路作为接收支路，该接收支路后级连一个高集成砷化镓低噪放芯片构成整个接收通道，氮化铝基板，三个PIN二极管芯片、砷化镓低噪放芯片、硅驱动芯片与QFN5×5-32L标准封装引线框对应管脚和中心金属衬底间用金丝键合连...

【专利技术属性】
技术研发人员：匡珩，黄贞松，
申请(专利权)人：南京国博电子有限公司，
类型：新型
国别省市：江苏,32