射频晶体管和匹配电路接地以及热管理设备的制造方法
【技术领域】
[0001]本公开一般地涉及高功率放大器应用，并且更具体地涉及用于为射频装置和匹配电路组装接地和热管理设备的方法和设备。
【背景技术】
[0002]诸如公共安全机构(例如紧急第一响应者组织)所使用的无线电的通信装置包括一个或多个功率放大部件，诸如传送高功率电力能源的射频(RF)装置。RF装置例如可以是连接到印刷电路板的RF晶体管。高功率传输的其中一个结果是从RF装置散发大量热量。在维持电气性能的同时需要充分管理该热量。因此，通常利用焊接材料将RF装置以及所连接的电路板结构附接于热沉。但是，目前的焊接技术不能在RF装置、电路板和热沉组件中的输入/输出引线平面与接地法兰平面之间提供特定和可重复的尺寸。因此，在RF装置、电路板和热沉组件的输入/输出引线平面和接地法兰平面中不存在用于RF装置终端的可重复焊料附接的可靠平台。
[0003]除了 RF装置之外，还可将其他部件(例如陶瓷部件)连接到电路板。附接这些部件的焊接材料的可靠性会受到热沉组件影响。因此，需要通过将RF装置/电路板结构与热沉之间的刚性附接限制在远离陶瓷部件的区域来解决功率循环中的焊料疲劳故障，从而降低陶瓷匹配部件焊点上施加的应力。对于特别容易产生焊点疲劳故障的高功率、高占空比的基础设施功率放大器而言这很重要。此外，需要一种与高温无铅焊料工艺相容的焊接技术，对于下一代基础设施功率放大器而言这是一项严格的要求。
[0004]此外，用于RF装置和印刷电路板组件的接地结构很重要，因为这些通信装置具有RF电路而不是简单的直流(DC)电路。因此，关键是对于电路板底部以及对于产生功率放大的RF装置维持良好的接地路径。目前的接地技术不能向热沉提供RF装置和电路板组件上匹配电路输入/输出传输线路的最佳RF接地，S卩，RF接地尽可能靠近RF装置的主体，以提高电气性能。因此，目前的接地技术不能提供从RF晶体管底部通过接地法兰到正下方的热沉的良好热传导和接地路径。
[0005]此外，需要一种利用标准表面安装技术(SMT)工艺(诸如焊膏丝网印刷、零件自动布置和回流焊接)的、能够容易处理的集成电路板和热沉组件。还需要利用用于附接电路板和热沉组件的简化方法来降低处理成本，从而消除对于供应者使用的当前专业工艺能力的需要。
[0006]因此，需要一种为射频装置和匹配电路组装接地和热管理设备的改良方法和设备。
【附图说明】
[0007]在附图中，所有单独视图中相同的附图标记表示相同或功能相似的元件，附图连同下面的【具体实施方式】一起合并在说明书中构成说明书的一部分，并且用于进一步图示包括所要求的发明的概念的实施例，并且解释这些实施例的各种原理和优点。
[0008]图1是根据一些实施例组装的结构的元件的等距视图。
[0009]图2是根据一些实施例的结构的对准部件的图。
[0010]图3是根据一些实施例使用的热沉附接组装步骤的图。
[0011]图4是根据一些实施例的经过整形之后突出部的横截面的图。
[0012]图5是根据一些实施例的在回流焊接工艺之后组装的结构的图。
[0013]图6是根据一些实施例的实现的步骤的流程图。
[0014]图7是根据一些实施例的被配置成使用组装好的结构的设备的方框图。
[0015]本领域技术人员应当理解，附图中的元件是为了简单和清楚而图示出，不一定按比例绘制。例如，附图中一些元件的尺寸可以相对于其他元件放大，以帮助加强对本发明实施例的理解。
[0016]在附图中视情况用常用符号表示设备和方法部件，仅示出有关于理解本发明实施例的那些特殊细节，从而不被对于得益于本文描述的本领域技术人员而言很显然的细节模糊本公开。
【具体实施方式】
[0017]—些实施例涉及包括热沉、间隔物、焊料预成型品、印刷电路板、以及被配置成提供功率放大的至少一个射频装置的方法和设备。热沉包括具有多个面朝上整形突出部的可焊接顶表面。间隔物被放置在热沉顶表面的顶部，间隔物上的定位切口对准整形突出部。焊料预成型品插入间隔物中的开口。焊料预成型品包括定位特征件，所述定位特征件用于将间隔物和整形突出部对准。间隔物被配置成用于限制熔流从焊料预成型品到热沉顶表面的限定区域。印刷电路板包括切口以及输入和输出连接，所述切口以及输入和输出连接用于插入射频装置，还包括定位孔，所述定位孔用于将印刷电路板对准整形突出部。印刷电路板被放置在焊料预成型品顶部，并且在制造工艺之前被紧固于热沉，在制造工艺中，将至少一个射频装置放在印刷电路板中并且经由回流焊接来附接。
[0018]图1是根据一些实施例组装的结构的元件的等距视图。元件包括印刷电路板(PCB) 102、焊料预成型品104、间隔物106、一个或多个射频(RF)装置108(即RF装置108a和108b)、以及至少一个热沉110。PCB 102包括用于RF装置108的切口 116以及输入和输出连接。在热沉附接工艺期间，将焊料预成型品104和间隔物106定位并夹持在热沉110与PCB 102之间，其中通过对准固定物(未示出)来帮助组装。RF装置(多个)108例如可以是用于功率放大的RF晶体管，并且从而散发需要管理并注入热沉110的大量热量。
[0019]热沉110 (本文也称为散热器110或铸币(coin) 110)是基本上平坦的部件，由高度电传导和热传导材料(例如可锻铜)构成。散热器110的至少顶表面是可焊接的，并且包括多个完整的整形突出部112。突出部例如可以是中空的圆柱形物体。散热器110的表面可以使用适当的电镀工艺制造成可焊接的。从RF装置(多个)108所散发的热量从RF装置(多个)108传递到散热器110，从而允许热管理，所述RF装置(多个)108在后续的表面安装技术组装过程中被插入PCB 102的切口 116并且回流焊接到散热器110。
[0020]间隔物106 (也称为垫片106)是具有多个孔隙的结构，其包括固体焊料预成型品开口 114和定位切口 118。间隔物106由非润湿材料的焊料(例如，厚度均匀、尺寸稳定性好的PCB层压材料或者不锈钢)构成。在组装过程中，将间隔物106放置在热沉110顶部，其中间隔物106上的定位切口 118对准热沉110的整形突出部112。因此，间隔物106的定位切口 118为间隔物106提供低成本制造。此外，间隔物106允许结构100的设计者为结构100设置特定的高度尺寸。
[0021]相对较薄的固体焊料预成型品104包括定位特征件，使得在间隔物106的焊料预成型品开口 114中能够准确地对准焊料预成型品104，并且使用热沉110的整形突出部112定位。焊料预成型品104的厚度可以与间隔物106的厚度相同或稍小。在一些实施例中，焊料预成型品104比焊料预成型品开口 114稍小，但是比用于RF装置(多个)108的PCB 102中的切口 116大。这样允许间隔物106在回流焊接工艺期间限制熔融的焊料从焊料预成型品104到热沉110表面限定区域的流动，并且迫使焊料附接出现在清楚限定的区域(即，通过焊料预成型品开口 114限定的区域)中。
[0022]PCB 102的底部是接地平面。当RF装置108被插入PCB 102的切口 116时，PCB102的接地与RF装置108联结在一起。一旦结构100经过回流焊接工艺，焊料预成型品104就会熔融并将带有附接的RF装置108的PCB 102附接于散热器110，从而将PCB 102的接地平面附接于散热器110。这样将维持从RF装置108到散热器110的热管理路径，并且提供从RF装置108到散热器110以及从PCB 102到散热器110的高质量接地。
[0023]在组装结构100期间，将热沉110放置为突出部112面朝上。将间隔物106放置在热沉110上方并且将间隔物106上的定位切口 118与热沉110的整形突出部112对准。然后将焊料预成型品104放置在间隔物106的焊料预成型品开口 114上，其中焊料预成型品104上的定位特征件也与热沉110的整形突出部112对准。将PCB 102放置在焊料预成型品104、间隔物106和热沉110组件的顶部，其中PCB 102的接地平面侧定向朝下。PCB中的定位孔120将PCB 102准确地对准热沉突出部112。PCB 102中的定位特征件120、焊料预成型品104中的定位特征件、以及间隔物106中的定位切口 118保证PCB 102中的切口 116相对于焊料预成型品准确地定位。也就是