專利名稱：大功率放大器，無線發射器，無線收發器以及用于安裝大功率放大器的方法
技術領域：
本發明涉及大功率放大器、無線發射器、無線收發器以及用于安裝大功率放大器 的方法。
背景技術：
目前在用于電話基站的發射器等的利用大輸出功率場效應晶體管(通常稱之為 FET (場效應晶體管))的高頻(通常稱之為RF(射頻))大功率放大器中，通過焊接將FET 安裝于小金屬塊(block)的方法在目前是廣泛地用作FET安裝的方法。這種方法的優點是 能夠獲得良好的散熱特性和良好的電接觸穩定性。圖IA至圖IC是示出用于安裝與本發明有關的大功率放大器的方法的工藝過程 圖。下面將根據圖IA至圖IC描述用于安裝與本發明有關的大功率放大器的方法。首先，設置具有從設置在散熱件Ia上的結晶器(mold) Ib的兩側表面向外延伸的 引線Ic的晶體管1、雙面接線板(通常稱之為PWB (印刷接線板))2、金屬塊3和外殼4。晶 體管1的散熱件Ia能夠插入到其中的開口 2a形成在雙面接線板2上，而金屬塊3能夠容 納在其中的開口 4a形成在外殼4上(圖1A)。其次，將散熱件Ia插入到雙面接線板2的開口 2a中，并且通過焊料5a至5c (圖 1B)進行在雙面接線板2的一個表面(在圖中為上表面)上的接線圖形和引線Ic之間的電 連接，以及在晶體管1的散熱件Ia和金屬塊3之間的電連接。最后，將其上安裝有晶體管1和金屬塊3的雙面接線板2容納在外殼4中，使得金 屬塊3設置在外殼4的開口 4a中，并且因而能夠獲得大功率放大器(圖1C)。在這里，提供專利文獻1至4，每個專利文獻都描述本發明的相關技術。在專利文獻1中所描述的功率放大器安裝板包括基板和導電板，該基板上形成有 凹入部分，該導電板形成在具有能將場效應晶體管安裝在其中的區域的所述凹入部分中， 具有凸形形狀的散熱結構，并且在該功率放大器安裝板中被引向該基板的下表面，該凸形 形狀的高度與基板的厚度相同。通過利用功率放大器安裝板能夠減少用于安裝的人工工時和成本。在用于小型電話裝置的功率放大器中，在專利文獻2中所描述的直接安裝的功率 放大器包括主板，小型電話裝置的電路形成在該主板上，并且每個元件安裝在該主板上；以 及直接安裝在該主板上的功率放大器。因此，能夠整體地調節該直接安裝在主板上的裝置。根據直接安裝的功率放大器，作為具有移動電話的主板的用于發射 (transmission)的功率放大器，電路圖形形成在移動電話的該主板上，功率放大器直接安 裝在該主板上并且獲得用于發射的功率放大器。因此，在監控移動電話的天線端特性的同 時，通過調節作為安裝元件的可變電容能夠容易地并且完全地獲得最合適的特性。專利文獻3中描述的大功率放大器包括金屬副載波(metalsubcarrier)、形成在該金屬副載波上的半導體裝置和微波信號發射線，以及形成在該金屬副載波和金屬殼體之 間并且與該金屬副載波和金屬殼體接觸的金屬散熱板。在形成在金屬殼體上方的功率放大 器中，構成金屬散熱板的材料的熱敏電阻特性值小于構成金屬副載波和金屬殼體的材料的 熱敏電阻特性值，并且金屬散熱板具有比金屬副載波和金屬殼體之間的接觸面積更大的面 積。通過該大功率放大器，能夠改善散熱效果，同時使重量的增加最小化。在專利文獻4中描述的用于電功率組件的金屬外殼中，用于功率放大的印刷接線 板和半導體通過焊接等固定在散熱板上。在高頻多級功率放大電路中，印刷接線板用金屬 罩覆蓋并且散熱板的表面用焊料涂覆。通過利用用于電功率組件的金屬外殼，應用這樣的結構作為用于高頻多級功率放 大電路的電力組件的金屬外殼，其中用焊料涂覆散熱板的使印刷接線板和需要散熱的半導 體通過焊接固定于其上的表面，因此，改善焊料的可潤濕性，改善從半導體到散熱板的熱傳 導效率，因此抑制了半導體被加熱。專利文獻1 日本專利申請特許公開No. 2001-250881專利文獻2 日本專利申請特許公開No. 1992-3498專利文獻3 日本專利公布No. 2970530專利文獻4 日本專利公布No. 1995-2815
發明內容
本發明要解決的問題然而，在圖1A至圖1C所示的安裝方法中，由于機械加工精度的問題在金屬塊和外 殼之間形成間隙。為了避免由于該間隙引起的RF接地(ground)的不連續性，需要通過焊 接連接雙面接線板的后表面上的圖形和晶體管。這將使生產成本增加并且產生其他機械誤差。在專利文獻1所描述的發明中，在其中心具有凸形部分的銅板設置在環氧樹脂基 板的凹入部分中，場效應晶體管通過焊接安裝在該凸形部分中，并且該銅板被引向該基板 的下表面。因此，需要對銅板進行加工，而這將使成本增加。而且，還有該發明不能應用于 具有從設置在散熱件上的結晶器的兩側向外伸出的引線的晶體管的問題。在專利文獻2描述的發明中，雖然場效應晶體管穿過安裝板的長方形孔而被焊接 于設置在該安裝板后表面上的金屬板，但是該金屬板僅僅與安裝板接觸而不與外殼接觸。 于是，存在散熱受到限制的問題。在專利文獻3描述的發明中，盡管其具有設置在金屬副載波和金屬殼體之間并且 與該金屬副載波和金屬殼體接觸的金屬散熱板，但是該金屬散熱板僅僅設置在金屬殼體的 凸形部分，而不是設置在金屬殼體的整個表面。因此，熱不能從半導體裝置充分地傳導至殼 體外部，而這導致散熱不充分。在專利文獻4描述的發明中，用于功率放大的半導體利用焊接直接固定于散熱 板，通過印刷接線板中的孔對該散熱板施加焊料涂覆。但是，也存在問題，即當散熱板固定 于外殼時，由于外殼和焊料涂覆施加于其上的散熱板之間形成有間隙，所以熱不能充分地 散到外殼的外部，而這導致散熱不充分。
因此，本發明的目的是提供一種具有高散熱效果并且以低成本生產的大功率放大 器、無線發射器、無線收發器以及用于安裝大功率放大器的方法。解決問題的手段本發明的第一個裝置是大功率放大器，包括晶體管，該晶體管具有從設置在散熱 件上的結晶器的兩側表面向外側延伸的引線；雙面接線板，其中散熱件插入在該雙面接線 板的開口中，并且該雙面接線板的一個表面上的接線圖形電連接于引線；以及用于容納該 雙面接線板的外殼，其特征在于包括一個平板，該平板的一個主表面與外殼的內壁接觸，而 另一個主表面連接于散熱件和該雙面接線板的另一個主表面上的接線圖形。本發明的第二個裝置是無線發射器，該無線發射器包括用于生成載波的電路、用 于放大語音信號的放大電路、用于用來自放大電路的語音信號調制該載波的調制電路，以 及用于放大調制電路的輸出的功率放大電路，其特征在于，上面提到的大功率放大器用于 該功率放大電路中。本發明的第三個裝置是無線收發器，該無線收發器包括發射單元，該發射單元包 括用于生成載波的電路、用于放大語音信號的放大電路、用于用來自放大電路的語音信號 調制該載波的調制電路，以及用于放大調制電路的輸出的功率放大電路；接收單元，該接收 單元包括用于進行由天線所接收的信號的頻率轉換的電路、用于從頻率轉換的信號檢測語 音信號的檢測電路；以及用于通過切換將天線連接于該發射單元或接收單元的轉換開關， 其特征在于上面提到的大功率放大器用于該功率放大電路中。本發明的第一種方法的特征在于包括設置平板、雙面接線板、具有從設置在散熱 件上的結晶器的兩側表面向外側延伸的引線的晶體管和外殼；將雙面接線板粘接于該平 板；將晶體管的散熱件插入在雙面接線板的開口中，并且在雙面接線板的露出表面上的接 線圖形和該引線之間以及在該平板和晶體管的散熱件之間進行電連接；以及將該平板粘結 于外殼的內壁上。本發明的優點本發明包括一個平板，該平板的一個主表面與外殼的內壁接觸而另一個主表面連 接于晶體管的散熱件和雙面接線板的另一個主表面上接線圖形。由于該平板不需要加工， 因此人工工時和成本降低。此外，由于該平板與外殼的內壁接觸，所以改善了將熱散發到晶 體管的外殼外部的散熱效果。
圖1是示出用于安裝根據本發明的大功率放大器的方法的工藝過程圖。圖2是示出根據本發明的大功率放大器的示范性實施例的結構圖。圖3A至3D是示出用于安裝圖2所示的大功率放大器的方法的工藝過程圖的例子。圖4是示出根據本發明的無線發射器的示范性實施例的方塊圖。圖5是示出根據本發明的無線收發器的示范性實施例的方塊圖。符號(附圖標記)說明1 晶體管la 散熱件
5
lb結晶器
lc引線
2雙面接線板
2a開口
2b,2c接線圖形
10平板
11外殼
11a內壁
lib凹入部分
12、14螺釘
13螺母
具體實施例方式由于晶體管通過焊接連接于大面積的金屬板，所以作為使用晶體管的大功率放大 器，本發明的優點在于能夠在很長的時間內實現穩定的電特性和散熱特性。圖2是示出根據本發明的大功率放大器的示范性實施例的結構圖，圖3A至3D是 示出用于安裝圖2的大功率放大器的方法的工藝過程圖的例子。而且，對于與圖1A至圖1C 中所示的部件相同的部件使用相同的附圖標記。圖2所示的大功率放大器包括晶體管1，該晶體管1具有從設置在散熱件la上的 結晶器lb的兩側表面(該圖中所示的右側表面和左側表面)向外側延伸的引線lc ；雙面 接線板2，其中散熱件la插入在開口 2a中并且在一個表面(圖中所示的上表面)上的接線 圖形2b電連接于引線lc ；以及用于容納該雙面接線板2的外殼11。該大功率放大器的特 征在于包括一個平板10，該平板的一個主表面(在該情況下，下側表面)與外殼11的內壁 接觸，而其另一個主表面(在該情況下，上側表面)連接于散熱件la和雙面接線板2的另 一個主表面上的接線圖形2c。例如，對于晶體管1，使用需要散熱板的叫做功率FET的大功率場效應晶體管(由 Free scale Semiconductor Corp.制造的 MRF6S21100HSR3)。例如，對于平板10，使用鍍金銅板或鍍錫銅板等。例如，對于外殼11，使用由鋁或硬鋁等制造的外殼。當雙面接線板2安裝在該外殼 11中時，lib是用于容納螺母13的凹入部分。該螺母13將在下面說明。下面將根據圖3A至圖3D描述用于安裝根據本發明的大功率放大器的方法的一個 示范性實施例。首先，設置晶體管1、雙面接線板2、平板10以及外殼11，該晶體管1具有從設置在 散熱件la上的結晶器lb的兩側表面向外側延伸的引線lc。晶體管1的散熱件la將插入在其中的開口 2a形成在雙面接線板2上，并且平板 10的尺寸等于或大于該雙面接線板2的尺寸(圖3A)雙面接線板2粘結于平板10，并且雙面接線板2和平板10用螺釘12和螺母13固 定(圖3B)。晶體管1的散熱件la插入在該雙面接線板2的開口 2a中。通過焊料回流(solderreflow)進行雙面接線板2的露出表面上的接線圖形2b與引線lc之間的電連接，并且通過 焊料回流進行晶體管1的散熱件la與平板10之間的電連接。在焊料回流時安裝其他的電 子元件(未示出)。盡管安裝其他電子元件(未示出)，但是希望在焊料回流時預先將焊膏 施加于該引線lc、該雙面接線板2的接線圖形2b以及該平板10。焊膏施加于晶體管1的散熱件la(例如，銅鉬層壓件或鍍金銅板)、引線lc的后表 面以及雙面接線板2的一個表面(圖中的上表面)。在晶體管1的散熱部件la插入在雙面接線板2的開口 2a中并且將其他電子元件 (未示出)安裝的狀態下，焊料被回流熔化。因此，雙面接線板2的一個表面(圖中的上表 面)上的接線圖形2b電連接于引線lc的后表面(在該情況下，下側)(圖3C)。將其上安裝有諸如晶體管1的電子元件等的雙面接線板2容納在外殼11中，并且 將雙面接線板2用螺釘14固定，使得平板10與外殼11的內壁11a接觸。于是，獲得大功 率放大器(圖3D)。在這里，圖1A至圖1C所示的大功率放大器所用的金屬塊3的尺寸小于雙面接線 板2的尺寸，并且金屬塊3的面積的尺寸大致等于晶體管1的尺寸。同時，根據本發明的大 功率放大器所用的平板10的面積的尺寸大致等于雙面接線板2的尺寸，并且該平板10至 少存在于使整個[MS1]微波帶狀線路存在于其中的這樣的區域的下面。因此，平板10自身 能夠用作為用于晶體管1和雙面接線板2的公共RF接地。因此，不產生金屬塊3的端部所 存在的RF接地的不連續性，不需要對雙面接線板2的焊接，因此減少用于安裝的人工工時。而且，在上面提到的示范性實施例中，描述了將場效應晶體管用作晶體管的情況。 但是，本發明不限于此并且可以用雙極晶體管。效果的說明由于不需要在該平板和雙面接線板之間的焊接，因此能夠實現減少制造成本和改 善豎直方向上的機械加工精度。而且，上面提到的示范性實施例示出本發明的優選實施例的例子，本但發明不限 于此，并且在不脫離本發明范圍的情況下，本發明的變化是可以接受的。例如，在上面提到 的描述中，雖然已經關于大功率放大器進行說明，但是本發明不限于此并且能夠將本發明 應用于發射器或收發器。其他實施例圖4是示出根據本發明的無線發射器的示范性實施例的方塊圖。該圖中所示的無線發射器是調幅型發射器，并且其發射的電波是A3型。但是無線 發射器并不限于上面所提到的發射器。圖中所示的無線發射器100包括熟知的振蕩電路101、緩沖放大電路102、倍頻電 路103、調制電路104、話筒105、低頻放大電路106、功率放大電路107和108，以及天線109。由振蕩電路(例如，晶體振蕩電路)101振蕩的信號通過緩沖放大電路102被發送 到倍頻電路103，并且被倍頻電路103放大，以便獲得希望頻率的載波。輸入話筒的105的 聲音被轉換成電信號。該電信號被低頻放大電路106電壓放大并且被功率放大電路107功 率放大。來自倍頻電路103的載波和來自功率放大電路107的語音信號被調制電路104調 制、被功率放大電路109放大，并且作為電波從天線109發射。通過將這個功率放大電路108應用于本發明的大功率放大器，能夠實現減少制造成本和改善豎直方向上的機械加工精度。圖5示出根據本發明的無線收發器的示范性實施例的方塊圖。圖中所示的無線收發器200包括發射單元、接收單元、轉換開關201以及天線109。由于發射單元類似于圖3所示的無線發射單元，因此省去該發射單元的說明。接收單元是熟知的超外差型接收單元并且包括高頻放大電路202、混頻電路203、 本機振蕩電路204、中頻放大電路205、檢測電路206、低頻放大電路207以及揚聲器208。在該接收單元中，當轉換開關201的觸點連接于天線209—側時，所接收的電波被 高頻放大電路202放大。所放大的電波用于頻率轉換并且被混頻電路203和本機振蕩電路 204轉換成中頻。所轉換的電波被中頻放大電路205放大并且被檢測電路206檢測為語音 信號。被檢測電路206檢測到的語音信號被低頻放大電路207放大并且從揚聲器208生成 (聲音)[m2]。通過將該功率放大電路208應用于本發明的大功率放大器，能夠實現減少制造成 本和改善豎直方向上的機械加工精度。本申請基于2007年9月21日提交的日本專利申請No. 2007-245593，并要求優先 權權益，其內容結合于此供參考。工業實用性本發明能夠用于無線發射器、無線收發器等并且具有工業實用性。
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權利要求
一種大功率放大器，包括晶體管，該晶體管具有從設置在散熱件上的結晶器的兩側表面向外側延伸的引線；雙面接線板，其具有開口和一個表面；所述散熱件插入在該開口中，在該一個表面上，接線圖形電連接于所述引線；以及外殼，該外殼用于容納所述雙面接線板，其中，所述大功率放大器還包括一個平板，該平板的一個主表面與所述外殼的內壁接觸，而另一個主表面連接于所述散熱件和所述雙面接線板的另一個主表面上的接線圖形。
2.根據權利要求1所述的大功率放大器，其中，所述平板的尺寸等于或大于所述雙面接線板的尺寸。
3.根據權利要求1或2所述的大功率放大器，其中所述引線焊接于所述雙面接線板的一個表面上的接線圖形，并且將所述外殼、所 述平板和所述雙面接線板用螺釘連接。
4.一種無線發射器，包括 用于生成載波的電路；用于放大語音信號的放大電路；用于用來自所述放大電路的語音信號調制所述載波的調制電路；以及 用于放大所述調制電路的輸出的功率放大電路；其中，將根據權利要求1至3中的任何一項的大功率放大器用于所述功率放大電路。
5.一種無線收發器，包括發射單元，該發射單元包括用于生成載波的電路、用于放大語音信號的放大電路、用于 用來自該放大電路的語音信號調制該載波的調制電路、以及用于放大該調制電路的輸出的 功率放大電路；接收單元，該接收單元包括用于進行被天線接收的信號的頻率轉換的電路、用于從該 頻率轉換的信號檢測語音信號的檢測電路；和轉換開關，該轉換開關用于通過切換將天線連接于所述發射單元或接收單元； 其中，將根據權利要求1至3中的任何一項的大功率放大器用于所述功率放大電路。
6.一種用于安裝大功率放大器的方法，包括設置平板、雙面接線板、晶體管和外殼，該晶體管具有從設置在散熱件上的結晶器的兩 側表面向外側延伸的引線；將所述雙面接線板粘接于所述平板；將晶體管的散熱件插入到所述雙面接線板的開口中，并且在該雙面接線板的露出表面 上的接線圖形與所述引線之間進行電連接，并且在所述平板與晶體管的散熱件之間進行電 連接；以及將所述平板粘結于所述外殼的內壁上。
7.根據權利要求6所述的用于安裝大功率放大器的方法，還包括 用螺釘將所述平板固定于所述雙面接線板；通過焊接在所述雙面接線板的露出表面上的接線圖形與所述引線之間進行電連接，以 及在所述平板和所述晶體管的散熱件之間進行電連接； 用螺釘將所述平板和所述雙面接線板固定于所述外殼。
全文摘要
目標是提供一種大輸出功率放大器、無線發射器和大輸出功率放大器安裝方法，它們具有具有高散熱效果和低成本。該大輸出功率放大器包括具有從設置在散熱件上的結晶器的兩側表面向外側延伸的引線的晶體管；雙面接線板，其中散熱件插入在該雙面接線板的開口中并且該雙面接線板的一個表面上的接線圖形電連接于該引線；以及用于容納該雙面接線板的外殼，其中該大輸出功率放大器還包括一個平板，該平板的一個主表面與所述外殼的內壁接觸，而另一個主表面連接于散熱件和所述雙面接線板的另一個主表面上的接線圖形。
文檔編號H03F1/30GK101803184SQ20088010818
公開日2010年8月11日 申請日期2008年9月9日 優先權日2007年9月21日
發明者石野徹 申請人:日本電氣株式會社