微波发射器制造技术

本实用新型专利技术涉及微波通信技术领域，具体涉及一种微波发射器，包括：封装基座；至少一个连接到所述封装基座的射频放大器芯片；所述射频放大器芯片包括基板和晶体管；所述晶体管包括覆盖在所述基板上的外延层；衬底包括具有平均热导率的第一层人造金刚石、连接到所述封装基座的射频功率合成芯片和布置在所述晶体管附近的第二层人造金刚石。本实用新型专利技术公开了一种微波发射器来改进用于陆地、空间和机载实体之间通信的射频放大器模块和设备的性能。间通信的射频放大器模块和设备的性能。间通信的射频放大器模块和设备的性能。

【技术实现步骤摘要】
微波发射器


[0001]本技术涉及微波通信
，具体涉及一种微波发射器。

技术介绍

[0002]当今高效的编码算法成为许多通信系统设计者的目标，这导致了微波通信中使用的调制带宽效率的显著提高：对于4G蜂窝技术，从不足1比特/秒/赫兹提高到30比特/秒/赫兹。为了在可观的距离上保持高聚合数据速率的传输，信噪比必须保持较大。很明显，无论编码有多好，对于给定的信道带宽，信道容量取决于信噪比。这个比率受到发射机在信号功率的高端可以发射的最大实际功率以及在低端的接收机灵敏度和传播距离的限制。接收机灵敏度由输入设备噪声系数和接收到的带内噪声决定，而带内噪声又取决于接收机的带宽。在许多应用中，功率上限不受调节，而是由所需的传播距离和所需带宽决定，或者通常由实用性决定。对于打算远距离发射信号的系统和航空航天应用来说，放大器的输出功率可以从千瓦到数百千瓦。而发射这种能量的射频和微波发射器的设计是一个挑战。

技术实现思路

[0003]本技术提供一种微波发射器，用来改进用于陆地、空间和机载实体之间通信的射频放大器模块和设备的性能。
[0004]为了达到上述目的，本技术提供如下技术方案：一种微波发射器，包括：封装基座；至少一个连接到所述封装基座的射频放大器芯片；所述射频放大器芯片包括基板和晶体管；所述晶体管包括覆盖在所述基板上的外延层；衬底包括具有平均热导率的第一层人造金刚石、连接到所述封装基座的射频功率合成芯片和布置在所述晶体管附近的第二层人造金刚石。
[0005]优选的，所述基板的特征在于厚度介于50.mu.m和300.mu.m之间。
[0006]优选的，所述热导率的平均值大于1000W/mK。
[0007]优选的，所述晶体管系AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管。
[0008]优选的，所述外延层包括一个二维电子气体层，所述电子气体层位于距离所述基板不超过150nm的位置。
[0009]优选的，还包括设置在所述晶体管上的多个并联晶体管栅极，其中所述栅极之间在垂直于所述栅极的方向上的平均间隔小于25μm。
[0010]本技术有益效果：公开了一种微波发射器来改进用于陆地、空间和机载实体之间通信的射频放大器模块和设备的性能。基于GaND技术的微波放大器包括有源区(AlGaN/GaN场效应晶体管)和布置在人造金刚石衬底上的无源元件。金刚石的热导率是人类所知的其他材料所无法比拟的：根据制造条件的不同，其热导率在800到2200瓦/公里之间。在高功率AlGaN/GaN场效应晶体管中，用金刚石代替蓝宝石、硅或碳化硅作为衬底材料，可以使器件热阻降低2～3倍。金刚石通过将放大器产生的热量分散到器件下方，从而大大降低了器件的整体热阻。在小型电子器件中，热扩散最为明显，其中器件的横向尺寸为衬底
厚度的量级或更大。例如，工作在X波段及以上的高电子迁移率AlGaN/GaN晶体管，由于微波性能，其单位栅极宽度为100μm，并且更短。在这种器件中，使用金刚石衬底而不是传统衬底来改善其热性能是非常重要的。与GaN/SiC相比，GaND芯片的热导率和输出功率提高了2到3倍。另外本申请公开的尺寸和重量相对于现有技术减小的高功率放大器。这对于移动和便携式通信设备尤为重要。同时与现有技术相比，在相同重量和尺寸下具有更长通信范围的高功率放大器，即对于给定尺寸和重量的高功率放大器，所公开的芯片导致放大器数据传输速率高于使用现有技术的放大器的数据传输速率。
附图说明
[0011]为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0012]图1为采用金刚石上氮化镓(GaND)技术的AlGaN/GaN晶体管的横截面图；
[0013]图2为本技术实施例二的大功率射频放大器模块的俯视图；
[0014]图3为本技术采用氮化镓技术的AlGaN/GaN晶体管的横截面图。
具体实施方式
[0015]下面将结合本技术的附图，对本技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
[0016]实施例一：
[0017]根据图1所示，采用GaND技术的附加的单片集成微波或毫米波电路(MMIC)400的横截面图。附着于封装基座或法兰406的MMIC芯片412包括设置在基板404上的外延层405，使用焊料层408连接到封装基座406，封装基座是芯片附着到的封装的部分；芯片产生的大部分热量通常通过封装基座散失。MMIC芯片412包括外延层405，所述外延层405依次包括分别位于所述外延层405中或之上的无源和有源电子器件416和401。在有源电路401是输出晶体管的情况下，可以参考与输出晶体管401相关联的电触点402、403和410来理解使用GaND技术可能的热改进的方面。高电子迁移率晶体管(HEW)401或异质结构场效应晶体管(HFET)也被称为包括源402、栅极403和漏极410端子，所述外延层405上布置有源402、栅极403和漏极410端子，所述外延层405包含嵌入布置在衬底404上的外延层405中的二维电子气体源(2DEG)411。晶体管401通过使用施加在栅极403和源402之间的电压来控制沿着源402和漏极410之间的2DEG 411流动的电流来操作。栅极电压控制电流的2DEG区域在栅极403端子下方。2DEG 411上方和下方的结晶层通常分别被称为阻挡层415和缓冲层414。外延层405包括这两个结晶层中的每一个和2DEG411。本领域公知，缓冲层414可包含一层以上不同材料。
[0018]在该晶体管的操作期间，大部分热量在外延层405的区域409中散失。实现高热效率晶体管的挑战在于该结构能够通过衬底404和封装基座406将散热从区域409传导到外部世界。大部分热量从产生409的位置经过缓冲层414和基板404流向封装基座406，然后通过
封装基座406和表面413流入附于表面413的导热元件或散热元件(图1中未示出)。一些热扩散和流动方向用箭头407表示。高效晶体管芯片热设计的目标是减小热源409与封装基座406的背面413之间的热阻。在本技术中，放大器的输出晶体管(无论是MMIC还是功率晶体管棒阵列)的热阻被定义为区域409中晶体管的峰值温度与封装基座406的背面413的平均温度之间的差，除以正常工作时在一个或多个输出晶体管处消耗的功率。工业上有时会使用热阻的其他定义，这些定义不包括封装基座，也不指定封装基座对导热元件的峰值温度，而不是平均温度，它们可以用作设计之间比较的手段。图1中所示的晶体管的热阻部分地由不同层(或结构)本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种微波发射器，其特征在于，包括：封装基座；至少一个连接到所述封装基座的射频放大器芯片；所述射频放大器芯片包括基板和晶体管；所述晶体管包括覆盖在所述基板上的外延层；衬底包括具有平均热导率的第一层人造金刚石、连接到所述封装基座的射频功率合成芯片和布置在所述晶体管附近的第二层人造金刚石。2.根据权利要求1所述的微波发射器，其特征在于：所述基板的特征在于厚度介于50.mu.m和300.mu.m之间。3.根据权利要求2所述的微波发射器，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：张明旭，
申请(专利权)人：西安昱科通信技术有限公司，
类型：新型
国别省市：