射频功率放大器电路的散热结构

摘要

本发明公开了一种射频功率放大器电路的散热结构。在PCB板和散热板对应功放管的位置设置贯孔，在功放管下面的贯孔内设置铜螺柱，将功放管用于散热的底部焊盘直接焊接在铜螺柱上。铜螺柱以紫铜为材料，采用阶梯形结构，与散热板采用螺纹连接。本发明可使功放管与散热板通过铜螺柱直接接触，热量从功放管传递到散热板不需要通过PCB板，使功放管的热量有效地散发出去。本发明结构简单，改善了功放电路的热性能，很大程度地提高了功放电路的可靠性。

权利要求

1.一种射频功率放大器电路的散热结构，其特征在于，在PCB板和散热板对应功放管的位置设置贯孔，在所述的功放管下面的贯孔内设置铜螺柱，将所述的功放管用于散热的底部焊盘直接焊接在该铜螺柱上，所述的铜螺柱与所述的散热板采用螺纹连接。

2.如权利要求1所述的射频功率放大器电路的散热结构，其特征在于，所述的铜螺柱设计成阶梯形，其在PCB板内部分的直径小于在散热板内部分的直径。

3.如权利要求1所述的射频功率放大器电路的散热结构，其特征在于，所述的铜螺柱材料用紫铜。

4.如权利要求1所述的射频功率放大器电路的散热结构，其特征在于，所述的功放管是表面贴装的射频功率放大器器件。

说明书

技术领域

本发明涉及一种散热结构，具体涉及一种射频功率放大器电路的散热结构。

背景技术

3G通讯系统提高了信号的复杂程度和对性能的要求，所以对3G基站用功率放大器的要求就更高。为了提高3G基站用功率放大器的性能和可靠性，功放管的散热方式很重要。
散热器就成为必不可少的设备，它可以有效地将传导到其上面的热量散发出去。有的电路甚至在PCB板的背面用导热材料粘合铜基板加强散热。在以前的发明中，大家注意的焦点多是散热器本身，讨论怎样使散热器散热更有效，如：中国实用新型专利说明书CN 2282750Y(公告日1998年5月27日)公开了一种功放电路散热架；中国实用新型专利说明书CN2775837Y(公告日2006年4月26日)公开了一种采用热管技术的铝铜结合集成电路散热装置；中国实用新型专利说明书CN 2704876Y(公告日2005年6月15日)公开了一种散热器；中国实用新型专利说明书CN2409612Y(公告日2000年12月6日)公开了一种功率器件及功率模块热管散热器。上述专利应用的前提都是认为器件的热量可以方便地传导到散热板(包括散热器或铜基板)上，然后想方设法让散热板尽可能有效地将热散发出去。另外有中国发明专利公开说明书CN1953642A(公告日2007年4月25日)公开了一种具有贯孔式散热的电路板，其采用在功率器件周围设置贯孔和导热装置，利用在功率器件顶部设置的散热装置将热量传递至贯孔，其虽提高了功率器件的散热效果，但由于贯孔设置在器件周围，没有与器件直接接触，需通过顶部的导热装置传递热量至贯孔，装置的结构较繁琐，且占用空间。
随着科技的进步，很多情况下为了一些目的，而使器件的热不能方便地传导到散热板上。目前，大功率放大器的封装就有很多种，其中表贴形式封装的功率放大器由于其方便、成本低而得到普遍的应用。这种封装形式器件不能直接和散热板接触，它的热需要经过较复杂的传输路径才能到达散热板，导致即使采用上述先进发明的方式，也不能得到好的散热效果。如图1所示是一种表贴封装形式的功率放大器。
一般情况下都是将功放管直接表贴在PCB板上，其SMT后的示意图如图2所示。功放管1管芯的热量绝大部分是通过功放管1底部接地的焊盘散发出去，极少是通过自由空间散发出去的。PCB板2顶层的热通过自由空间散发出去的也极少，都要传输到和散热板3紧密结合的底层，通过散热板3散发出去。由于PCB板2板材这种介质不是热的良导体，所以只能通过过孔4将热从顶层传输到底层。从图2中的结构和上述分析可以知道，功放管1的热量先通过接地的焊盘传输到PCB板2顶层上，然后由过孔4传输到与散热板3紧密相连的PCB板2底层，达到散热的目的。PCB板2通过过孔4散热，效率较低，所以散热效果比较差，所以相关的功放管1提供商都建议将功放管下面的过孔4布置得越紧密越好，如图3所示，过孔4以菱形的相对位置分布，以利于散热。但是并没有提出进一步的、更好的建议。
在加强功放管散热的方式上，采用了很多的形式，但是基本上都是让功放管1的热量先传输到PCB板2上，再通过更便利的方式传输到散热板3上。这些散热形式能够起到一些作用，但是并不能解决根本问题。
最终采用的本发明在功放管1下面加铜螺柱5的方式，才解决了根本问题，功率放大器的性能和可靠性都得到了明显提高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种散热器，它可以用简单的结构，使功放管的热量有效地散发出去。
为了解决以上技术问题，本发明提供了一种射频功率放大器电路的散热结构，在PCB板和散热板对应功放管的位置设置贯孔，在功放管下面的贯孔内设置铜螺柱，将功放管用于散热的底部焊盘直接焊接在铜螺柱上。
因为本发明用铜螺柱直接接触功率器件的结构进行散热，能够有效地对表贴封装的功放管散热，并且结构简单，不会产生其他不良影响。使功放管的热量有效地散发出去，改善了功放电路的热性能，很大程度地提高了功放电路的可靠性。
另外本发明将铜螺柱设计成阶梯形，其在PCB板内部分的直径小于在散热板内部分的直径，这样可以增加铜螺柱和散热板间的接触面积，增强其散热效果，也可以防止多余的SMT焊锡从PCB板和铜螺柱间的缝隙渗到散热板的反面。铜螺柱与所述的散热板采用螺纹连接，方便固定也可以防止多余的SMT焊锡从PCB板和铜螺柱间的缝隙渗到散热板的反面，产生不良影响。
铜螺柱的材料选用紫铜，对热的传导性很好，而且易于和焊锡结合。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。
图1是一种表贴封装形式的功率放大器；
图2是一般散热器的侧向示意图；
图3是图2对应的俯视图；
图4是本发明的侧向示意图；
图5是图4对应的俯视图。

具体实施方式

功放管能否高性能、高可靠性地工作，其损耗的热量能否有效地散发出去是关键。传统结构中，表贴封装的功放管1其封装形式决定了功放管1产生的热量先传输到PCB板2上，再由PCB板2传输到散热板3上。这导致了功放管1产生的热量散发较难，以至影响放大器电路的性能和可靠性。
本发明采用图4所示的结构进行散热。从图中可以看到，在散热板3对应功放管1下面的位置打螺钉孔，同时将PCB板2打通，这样可以将一个特制的铜螺柱5旋入散热板，旋入后铜螺柱5的顶端和PCB板2顶层平齐，这样在SMT时，功放管1底部的接地焊盘会被表贴在铜螺柱5上，而管脚和以往一样表贴在PCB板2上。除了需要预先旋入铜螺柱5外，其他SMT流程和功放管1的使用都和以前一样，非常方便。但是热量却可以有效地散发出去，从图4中的结构中可以看出，功放管1用于散热的底部焊盘和铜螺柱5紧密地焊接在一起，铜螺柱5和散热板3通过螺纹6紧密地结合在一起。这样，功放管产生的热量可以直接通过铜螺柱5传输到散热板3上，从而有效地散发出去，而没有通过PCB板2。图5是图4的俯视结构示意图，本发明的结构非常简单，但是起到的作用却非常大。
如图4所示，将铜螺柱5设计成阶梯形，下半部分的直径比较大，这样，一方面可以增加铜螺柱5和散热板3间的接触面积，增强其散热效果。另一方面，可以防止多余的SMT焊锡从PCB板2和铜螺柱5间的缝隙渗到散热板3的反面，产生不良影响。
实施例中的功放管1是表面贴装的射频功率放大器器件。铜螺柱5的材料用紫铜，他对热的传导性很好，而且易于和焊锡结合。
本发明的结构可应用在WCDMA基站的功率放大器电路中。在WCDMA基站的功率放大器电路中应用一种15W功放管作驱动级功放，由于系统对效率和成本要求很高，所以选用表贴形式的15W功放管作为驱动级功放。但是在研发中发现，该功放管很容易毁坏，并且高温环境下性能下降很快，功放管工作不久，其管壳温度就很高。经过对散热方式的研究和多种形式的实验，最终选用本发明的射频功率放大器电路的散热结构形式，得到很好的效果，无论是电性能，还是可靠性，包括高温的性能都得到很大的改善。