CN118748184B - 一种单侧供电的功率芯片sip封装模块和组件 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种单侧供电的功率芯片SIP封装模块和组件，属于器件封装技术领域。本发明能够通过在射频传输线下方设置多层板，多层板内部设置供电线，供电线与射频传输线相互绝缘。供电线一端连接外部供电模块；另一端设置两个供电端，分别设置在射频传输线两侧，实现一个供电模块为两个电源端供电。本发明在射频传输线下方设置多层板供电的方式，相对于跳线方式，多层板供电线尺寸固定，且易加工、精度高，不易产生信号自激；供电线长度减小，大电流工作时不易烧断。另外，相对于背面开槽方式，不破坏金属外壳的背面散热面，提升了散热效率。

Description

一种单侧供电的功率芯片SIP封装模块和组件

技术领域

本发明涉及器件封装技术领域，尤其涉及一种单侧供电的功率芯片SIP封装模块和组件。

背景技术

SIP封装(系统级封装，System in Package，简称SIP)是一种先进的集成电路封装技术。它通过将多个具有不同功能的器件集成到一个单一的封装体内，从而实现一个完整系统的功能。功率芯片封装SIP化是当前发展的一种趋势，为产品的高可靠性能的提高、功能的集成、成本的降低创造了条件。

功率芯片SIP封装中，部分功率芯片要求两侧供电，例如，射频芯片的射频输入端的两侧各设有一个栅极电源端。为了简化外围电路设计，通常不会设置两个供电电源，而是在某一侧设置一个供电电源、同时为两个电源端供电，即单侧供电。

射频输入/输出端通常连接有传输线。为实现单侧供电，就需要供电线跨越传输线。现有单侧供电方式包括跳线方式和金属外壳背面开槽方式。例如，跳线方式是使用金丝或金带跳线跨越器件或传输线上方，实现一个供电电源为两个电源端供电。跳线方式的缺点是，跳线的长度、形貌不固定，在高频、宽带下，容易产生信号自激损坏器件，或者产生信号串扰干扰电源工作，另外因为跳线太长，大电流工作时，还导致金丝或金带中间位置温度过高而烧断。再例如，金属外壳背面开槽方式是在金属外壳的背面开槽，开槽在背面跨越传输线。供电电源通过背面开槽由传输线的一侧走线到另一侧，再通过贯穿金属外壳背面的绝缘子走线至外壳内部，实现一个供电电源为两个电源端供电。开槽方式的缺点是背面开槽减少了金属外壳背面的有效散热面积，散热效果下降。

发明内容

本发明提供了一种单侧供电的功率芯片SIP封装模块和组件，以解决现有功率芯片封装结构中单侧供电方式散热差、易产生信号自激的问题。

第一方面，本发明提供了一种单侧供电的功率芯片SIP封装模块，包括：金属外壳以及设置于金属外壳腔体底部的功率芯片、射频传输线和多层电路板。所述功率芯片包括射频端以及设于射频端两侧的多个电源端。所述射频端连接所述射频传输线。所述多层电路板设置于射频传输线下方，且设置于射频传输线与金属外壳腔体底部之间。所述多层电路板内部设置有供电线。所述供电线的一端用于连接金属外壳外部同侧的供电模块。所述供电线的另一端包括第一供电端和第二供电端。所述第一供电端和第二供电端分别设置在射频传输线两侧，并与相同侧的所述电源端连接。

在一种可能的实现方式中，所述多层电路板包括至少两个介质层。顶层介质层的上表面设置有顶层接地层。底层介质层的下表面设置有底层接地层。在所述供电线两侧设置有多个金属通孔。所述金属通孔贯穿各介质层连接顶层接地层与底层接地层。其中，顶层接地层与传输线的接地连接，底层接地层与金属外壳腔体底部连接。

在一种可能的实现方式中，所述金属外壳上还设有加电绝缘子。所述加电绝缘子贯穿金属外壳的侧壁，一端连接所述供电线，另一端连接金属外壳外部同侧的供电模块。

在一种可能的实现方式中，所述加电绝缘子为带滤波功能的绝缘子。

在一种可能的实现方式中，所述多层电路板设置于射频传输线靠近功率芯片的一端的下方。

在一种可能的实现方式中，所述射频传输线包括射频输入传输线和射频输出传输线。所述多层电路板为两个，其中一个设置于射频输入传输线下方，另一个设置于射频输出传输线下方。

在一种可能的实现方式中，所述电源端为4个，其中，2个电源端为栅极供电，另2个电源端为漏极供电。

在一种可能的实现方式中，所述金属外壳上还设有射频绝缘子和射频连接器。所述射频绝缘子贯穿金属外壳的侧壁，一端连接射频传输线，另一端连接射频连接器。所述射频连接器固定在金属外壳的外侧壁上。

在一种可能的实现方式中，还包括钼铜载体。所述钼铜载体固定在金属外壳腔体底部。所述功率芯片正面朝上固定在所述钼铜载体上。

第二方面，本发明提供了一种单侧供电的功率芯片SIP封装组件，包括如上述任一项可能的实现方式中所述的单侧供电的功率芯片SIP封装模块，以及设置于金属外壳外部的供电模块。

本发明提供一种单侧供电的功率芯片SIP封装模块和组件。本发明通过在射频传输线下方设置多层板，多层板内部设置供电线，供电线与射频传输线相互绝缘。供电线一端连接外部供电模块。另一端设置两个供电端，分别设置在射频传输线两侧，实现一个供电模块为两个电源端供电。本发明在射频传输线下方设置多层板供电的方式，相对于跳线方式，多层板供电线尺寸固定，且易加工、精度高，不易产生信号自激。供电线长度减小，大电流工作时不易烧断。另外，相对于背面开槽方式，不破坏金属外壳的背面散热面，提升了散热效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，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是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的一种单侧供电的功率芯片SIP封装模块的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的多层电路板供电线的顶视结构示意图；

图3为图2中A-A截面结构示意图；

图4为图2中B-B截面结构示意图；

图5为本发明实施例提供的toplayer层的版图设计结构示意图；

图6为本发明实施例提供的midlayer1层的版图设计结构示意图；

图7为本发明实施例提供的midlayer2层的版图设计结构示意图；

图8为本发明实施例提供的bottomlayer层的版图设计结构示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本方案，下面将结合本方案实施例中的附图，对本方案实施例中的技术方案进行清楚地描述，显然，所描述的实施例是本方案一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本方案中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本方案保护的范围。

本方案的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“包括”以及其他任何变形，是指“包括但不限于”，意图在于覆盖不排他的包含，并不仅限于文中列举的示例。此外，术语“第一”和“第二”等是用于区别不同对象，而非用于描述特定顺序。

以下结合具体附图对本发明的实现进行详细的描述：

本发明实施例通过在射频传输线下方设置多层板供电线，实现一个供电模块为两个电源端供电，以解决现有功率芯片封装结构中单侧供电方式散热差、易产生信号自激的问题。

图1为本发明实施例提供的一种单侧供电的功率芯片SIP封装模块的结构示意图。参照图1，该模块包括：金属外壳以及设置于金属外壳腔体底部的功率芯片、射频传输线和多层电路板。功率芯片包括射频端以及设于射频端两侧的多个电源端。射频端连接射频传输线。多层电路板设置于射频传输线下方，且设置于射频传输线与金属外壳腔体底部之间。多层电路板内部设置有供电线。供电线的一端用于连接金属外壳外部同侧的供电模块。供电线的另一端包括第一供电端和第二供电端。第一供电端和第二供电端分别设置在射频传输线两侧，并与相同侧的电源端连接。

在一些实施例中，SIP封装模块包括金属外壳，或称为金属盒体、盒体。金属外壳的内部设有腔体，金属壳体将多种器件封闭在腔体内部。

在一些实施例中，金属外壳内部设置功率芯片、射频传输线和多层电路板。示例性的，功率芯片、射频传输线和多层电路板设置在金属外壳腔体的底部。示例性的，功率芯片可以是功率放大器。示例性的，射频传输线可以是微带线。示例性的，多层电路板可以是FR-4多层板。示例性的，射频传输线可以是5800板。

功率芯片可以直接固定在金属外壳腔体底部，也可以通过钼铜载体固定，以下具体说明。

在一些实施例中，还包括钼铜载体。钼铜载体固定在金属外壳腔体底部。功率芯片正面朝上固定在钼铜载体上。

在一些实施例中，功率芯片包括射频端以及设于射频端两侧的多个电源端。示例性的，功率芯片的射频端包括射频输入端和射频输出端。例如，矩形的射频芯片，射频输入端和射频输出端设置于相对的两边，电源端在射频输入输出端连线的两侧。

示例性的，电源端为两个，射频端的两侧分别有一个。又一示例性的，电源端为四个，射频端的两侧分别有两个。

在一些实施例中，射频端连接射频传输线。示例性的，射频输入端连接射频输入传输线，射频输出端连接射频输出传输线。

射频传输线通常连接到金属外壳的外部，实现封装体的射频输入输出。以下具体说明。

在一些实施例中，金属外壳上还设有射频绝缘子和射频连接器。射频绝缘子贯穿金属外壳的侧壁，一端连接射频传输线，另一端连接射频连接器。射频连接器固定在金属外壳的外侧壁上。

在一些实施例中，多层电路板设置于射频传输线下方，且设置于射频传输线与金属外壳腔体底部之间。示例性的，多层电路板的宽度大于射频传输线的宽度，使得多层电路板可在射频传输线两侧露出部分表面。露出的部分可用于供电线的供电端引出。以下说明下供电线和供电端。

在一些实施例中，多层电路板内部设置有供电线。供电线的一端用于连接金属外壳外部同侧的供电模块。供电线的另一端包括第一供电端和第二供电端。第一供电端和第二供电端分别设置在射频传输线两侧，并与相同侧的电源端连接。

射频传输线将金属外壳划分为两部分，即射频传输线一侧的部分和另一侧的部分。供电模块设置于金属外壳的某一侧。供电线由金属外壳的某一侧引入腔体内部，在射频传输线的下方穿过，在射频传输线的两侧设置供电端，同时为射频传输线两侧的电源端供电。

示例性的，多层电路板内部设置有供电线可以是两层介质板之间设置供电线。这样使得多层电路板在传输线下方穿过时，供电线不会与传输线直接接触、相互绝缘。

以下说明下供电线如何与金属外壳外部同侧的供电模块连接。

在一些实施例中，金属外壳上还设有加电绝缘子。加电绝缘子贯穿金属外壳的侧壁，一端连接供电线，另一端连接金属外壳外部同侧的供电模块。

在一些实施例中，加电绝缘子为带滤波功能的绝缘子。带有滤波功能的绝缘子，内部集成了对地电容，低容值的对地电容对高频信号有滤波作用。本发明实施例中，普通绝缘子更换成带有滤波功能的绝缘子，即使空间信号通过绝缘子往腔体外进行辐射，也能通过绝缘子进行滤波，防止射频信号泄露影响电源的正常工作。

本发明通过在射频传输线下方设置多层板，多层板内部设置供电线，供电线与射频传输线相互绝缘。供电线一端连接外部供电模块。另一端设置两个供电端，分别设置在射频传输线两侧，实现一个供电模块为两个电源端供电。本发明在射频传输线下方设置多层板供电的方式，相对于跳线方式，多层板供电线尺寸固定，且易加工、精度高，不易产生信号自激。供电线长度减小，大电流工作时不易烧断。另外，相对于背面开槽方式，不破坏金属外壳的背面散热面，提升了散热效率。

在一种可能的实现方式中，多层电路板设置于射频传输线靠近功率芯片的一端的下方。

本发明通过将多层电路板设置于射频传输线靠近功率芯片的一端的下方，缩短了供电线供电端与功率芯片电源端之间的距离，易于连接，提升信号传输质量。

图2是本发明实施例提供的多层电路板供电线的顶视结构示意图。图3为图2中A-A截面结构示意图。图4为图2中B-B截面结构示意图。参照图2、图3和图4，在一种可能的实现方式中，多层电路板包括至少两个介质层。顶层介质层的上表面设置有顶层接地层。底层介质层的下表面设置有底层接地层。在供电线两侧设置有多个金属通孔。金属通孔贯穿各介质层连接顶层接地层与底层接地层。其中，顶层接地层与传输线的接地连接，底层接地层与金属外壳腔体底部连接。

示例性的，顶层接地层与传输线的接地连接部分为大面积地。

本发明实施例通过在供电线两侧设置有多个金属通孔，金属通孔连通顶层接地层与底层接地层，形成环绕供电线的类同轴传输结构，降低供电线的信号串扰作用。经过传输线下方的供电线被顶层接地层、金属通孔与底层接地层所包裹，起到屏蔽的作用。同时顶层接地层、金属通孔和底层接地层作为射频传输线的接地通路，同时确保了射频传输线的接地良好，不影响射频信号传输。

图5为本发明实施例提供的toplayer层的版图设计结构示意图。图6为本发明实施例提供的midlayer1层的版图设计结构示意图。图7为本发明实施例提供的midlayer2层的版图设计结构示意图。图8为本发明实施例提供的bottomlayer层的版图设计结构示意图。参照图5、图6、图7和图8，在一种可能的实现方式中，多层电路板的层数为4层，包括toplayer层、midlayer1层、midlayer2层和bottomlayer层。

示例性的，焊接点在toplayer层，供电线走线在midlayer2层，midlayer1层和bottomlayer层铺地。示例性的，每层厚度0.3mm，总厚度不超过1.05mm。

在一种可能的实现方式中，射频传输线包括射频输入传输线和射频输出传输线。多层电路板为两个，其中一个设置于射频输入传输线下方，另一个设置于射频输出传输线下方。

在一种可能的实现方式中，电源端为4个，其中，2个电源端为栅极供电，另2个电源端为漏极供电。

以下说明下各组件的固定方式。示例性的，多层电路板板使用导电胶粘贴到金属外壳上。进一步的，金属外壳的材料为铜，且表面镀金。

示例性的，射频传输线使用217℃锡膏烧结到金属外壳和多层电路板上。

示例性的，功率芯片使用280℃金锡烧结到钼铜载体上。

示例性的，射频绝缘子和加电绝缘子，使用183℃锡膏烧结到金属外壳上。

示例性的，射频绝缘子和射频传输线连接位置使用183℃锡丝进行焊接。

示例性的，加电绝缘子和多层电路板连接位置使用183℃锡丝进行焊接。

示例性的，钼铜载体和已金锡烧结的功率芯片使用154℃锡膏共晶到金属外壳上，再使用导电胶将功率芯片周围芯片电容粘接到预定位置。

示例性的，按功率芯片的使用要求，进行金丝键合，连接功率芯片与多层电路板。

示例性的，将射频连接器用螺钉固定在金属腔体上。

本发明提供了一种单侧供电的功率芯片SIP封装组件，包括如上述任一项可能的实现方式中的单侧供电的功率芯片SIP封装模块，以及设置于金属外壳外部的供电模块。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制。尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种单侧供电的功率芯片SIP封装模块，其特征在于，包括：金属外壳以及设置于金属外壳腔体底部的功率芯片、射频传输线和多层电路板；

所述功率芯片包括射频端以及设于射频端两侧的多个电源端；所述射频端连接所述射频传输线；

所述多层电路板设置于射频传输线下方，且设置于射频传输线与金属外壳腔体底部之间；

所述多层电路板内部设置有供电线；所述供电线的一端用于连接金属外壳外部同侧的供电模块；所述供电线的另一端包括第一供电端和第二供电端；

所述第一供电端和第二供电端分别设置在射频传输线两侧，并与相同侧的所述电源端连接。

2.如权利要求1所述的单侧供电的功率芯片SIP封装模块，其特征在于，所述多层电路板包括至少两个介质层；

顶层介质层的上表面设置有顶层接地；

底层介质层的下表面设置有底层接地层；

在所述供电线两侧设置有多个金属通孔；所述金属通孔贯穿各介质层连接顶层接地层与底层接地层；其中，顶层接地层与传输线的接地连接，底层接地层与金属外壳腔体底部连接。

3.如权利要求1所述的单侧供电的功率芯片SIP封装模块，其特征在于，所述金属外壳上还设有加电绝缘子；

所述加电绝缘子贯穿金属外壳的侧壁，一端连接所述供电线，另一端连接金属外壳外部同侧的供电模块。

4.如权利要求3所述的单侧供电的功率芯片SIP封装模块，其特征在于，所述加电绝缘子为带滤波功能的绝缘子。

5.如权利要求1所述的单侧供电的功率芯片SIP封装模块，其特征在于，所述多层电路板设置于射频传输线靠近功率芯片的一端的下方。

6.如权利要求1所述的单侧供电的功率芯片SIP封装模块，其特征在于，所述射频传输线包括射频输入传输线和射频输出传输线；

所述多层电路板为两个，其中一个设置于射频输入传输线下方，另一个设置于射频输出传输线下方。

7.如权利要求6所述的单侧供电的功率芯片SIP封装模块，其特征在于，所述电源端为4个，其中，2个电源端为栅极供电，另2个电源端为漏极供电。

8.如权利要求1所述的单侧供电的功率芯片SIP封装模块，其特征在于，所述金属外壳上还设有射频绝缘子和射频连接器；

所述射频绝缘子贯穿金属外壳的侧壁，一端连接射频传输线，另一端连接射频连接器；

所述射频连接器固定在金属外壳的外侧壁上。

9.如权利要求1所述的单侧供电的功率芯片SIP封装模块，其特征在于，还包括钼铜载体；

所述钼铜载体固定在金属外壳腔体底部；所述功率芯片正面朝上固定在所述钼铜载体上。

10.一种单侧供电的功率芯片SIP封装组件，其特征在于，包括如权利要求1至9中任一项所述的单侧供电的功率芯片SIP封装模块，以及设置于金属外壳外部的供电模块。