一种大功率PIN开关混合集成驱动模块的制作方法

本发明涉及pin开关驱动技术。具体涉及一种大功率pin开关混合集成驱动模块。

背景技术：

1、近年来，大功率pin开关的需求日益增加。pin二极管作为pin开关的核心元器件，其工作状态与其驱动电路提供的驱动电压和驱动电流直接相关。随着系统集成度提高，对pin开关驱动电路的尺寸和集成度也提出了更高的要求。

2、然而，目前pin开关驱动电路大多数采用板级分立式pin开关驱动电路或单片集成pin开关驱动芯片，板级分立式pin开关驱动电路采用多个分立元器件搭建而成，驱动能力强，但切换速度慢且尺寸偏大，不利于与pin开关集成，且若电路板布线设计不合理，线路寄生大，将会导致驱动电压输出波形出现震荡，pin二极管存在误导通风险。单片集成pin开关驱动芯片集成度高、切换速度快，但一般驱动能力较弱，不适用于大功率射频开关场合。因此，为更好适应大功率pin开关的应用需求，现急需设计一款集成度高、可靠性高、易于实现且成本低的大功率pin开关驱动模块。

技术实现思路

1、发明目的：本发明的目的在于提供一种大功率pin开关混合集成驱动模块，不需要采用其他材料对电路板进行二次封装，集成度高且降低成本。

2、技术方案：本发明的一种大功率pin开关混合集成驱动模块，所述驱动模块用于控制大功率pin开关导通或截止，包括盖板、围框、pin开关驱动电路以及陶瓷基板；所述陶瓷基板作为封装载体，通过混合集成工艺将pin开关驱动电路集成于陶瓷基板顶部；所述围框设置在陶瓷基板上方，且pin开关驱动电路位于围框内部；所述盖板设置于围框顶部，盖板与围框密封连接；所述pin开关驱动电路包括逻辑单元和若干驱动单元，逻辑单元将外部控制信号转化为控制所述逻辑单元的控制信号，所述驱动单元根据逻辑单元输出的控制信号生成大功率pin二极管开通或截止所需要的控制电压，通过改变外部控制信号电平实现驱动单元输出电压切换，从而实现大功率pin二极管的导通与截止控制。

3、进一步的，所述逻辑单元包括若干逻辑芯片，其输入端与外部控制信号和正电源vcc连接，输出端连接若干驱动单元的控制输入端口。

4、进一步的，所述逻辑芯片采用未经封装的裸芯片，且逻辑芯片采用纳米银粘接或导电胶粘接工艺贴装到陶瓷基板顶部，并通过金丝键合方式与印制于陶瓷基板顶部的线路连接。

5、进一步的，所述驱动单元包括第一晶体管q1、第二晶体管q2、第一电阻r1、第二电阻r2、第三电阻r3、第四电阻r4、第五电阻r5、电容c1以及二极管d1；所述逻辑单元的输出端通过并联的第一电阻r1和电容c1连接至第一晶体管q1的基极，第一晶体管q1的发射极连接至正电源vcc，第一晶体管q1的发射极通过第二电阻r2与第一晶体管q1的基极连接，第一晶体管q1的集电极连接至第二晶体管q2的基极，第二晶体管q2的基极通过第四电阻r4连接至高压负电源vee，第二晶体管q2的集电极通过第五电阻r5连接至高压负电源vee，第二晶体管q2的基极与发射极之间通过二极管d1连接，第二晶体管q2的发射极串联第三电阻r3与pin开关相应馈电端口。

6、进一步的，所述第一晶体管q1、第二晶体管q2和二极管d1采用未经封装的裸芯片在陶瓷基板上混合集成。

7、进一步的，所述第一晶体管q1、第二晶体管q2、第四电阻r4、电容c1以及二极管d1采用纳米银粘接或导电胶粘接工艺贴装到陶瓷基板顶部，并通过金丝键合方式与陶瓷基板顶部印制的线路连接。

8、进一步的，所述第一电阻r1、第二电阻r2、第三电阻r3、第五电阻r5采用薄膜工艺直接印制在陶瓷基板顶部。

9、进一步的，所述陶瓷基板顶部印刷有顶部接口，陶瓷基板底部印刷有底部接口，底部接口用于与外部信号连接；所述陶瓷基板上设置有通孔，用于实现顶部接口和底部接口之间的电气连接。

10、进一步的，所述陶瓷基板顶部四周设置有围框焊道，围框采用共晶烧结或导电胶粘接工艺设置在陶瓷基板的围框焊道中。

11、进一步的，所述陶瓷基板采用双面印制的氧化铝陶瓷基板或氮化铝陶瓷基板。

12、有益效果：与现有技术相比，本发明的显著技术效果如下：（1）利用先进的混合集成工艺将pin开关驱动电路集成于高导热率的陶瓷基板上，采用陶瓷一体化封装，将陶瓷基板直接作为封装载体，不需要采用其他材料对电路板进行二次封装，简化模块装配步骤并提高封装密度；

13、（2）驱动单元中所使用第一晶体管q1、第二晶体管q2和二极管d1都采用未经封装的裸芯片进行陶瓷基板片上混合集成，减小封装带来的封装界面热阻和寄生电感，有利于器件散热，也降低因驱动输出电压震荡导致的pin二极管误导通的风险；

14、（3）小阻值电阻（r1~ r3以及r5）采用薄膜工艺直接印制在陶瓷基板上，减少元器件装配数量，有效提高pin开关驱动模块集成度和生产一致性。

15、（4）本发明所述的pin开关驱动模块仅需在pin开关驱动模块电源输入端口就近放置滤波电容便可直接应用，与传统板极分立器件式pin开关电路相比，具有集成度高、可靠性高、易于实现且成本低的优点。

1.一种大功率pin开关混合集成驱动模块，其特征在于：所述驱动模块用于控制大功率pin开关导通或截止，包括盖板（1）、围框（2）、pin开关驱动电路（3）以及陶瓷基板（4）；

2.根据权利要求1所述的大功率pin开关混合集成驱动模块，其特征在于：所述逻辑单元包括若干逻辑芯片，若干逻辑芯片与若干驱动单元一一对应，逻辑单元输入端与外部控制信号和正电源vcc连接，每一逻辑芯片的输出端连接相应驱动单元的控制输入端口。

3.根据权利要求2所述的大功率pin开关混合集成驱动模块，其特征在于：所述逻辑芯片采用未经封装的裸芯片，且逻辑芯片采用纳米银粘接或导电胶粘接工艺贴装到陶瓷基板（4）顶部，并通过金丝键合方式与印制于陶瓷基板（4）顶部的线路连接。

4.根据权利要求1所述的大功率pin开关混合集成驱动模块，其特征在于：所述驱动单元包括第一晶体管q1、第二晶体管q2、第一电阻r1、第二电阻r2、第三电阻r3、第四电阻r4、第五电阻r5、电容c1以及二极管d1；

5.根据权利要求4所述的大功率pin开关混合集成驱动模块，其特征在于：所述第一晶体管q1、第二晶体管q2和二极管d1采用未经封装的裸芯片在陶瓷基板（4）上混合集成。

6.根据权利要求4所述的大功率pin开关混合集成驱动模块，其特征在于：所述第一晶体管q1、第二晶体管q2、第四电阻r4、电容c1以及二极管d1采用纳米银粘接或导电胶粘接工艺贴装到陶瓷基板（4）顶部，并通过金丝键合方式与陶瓷基板（4）顶部印制的线路连接。

7.根据权利要求4所述的大功率pin开关混合集成驱动模块，其特征在于：所述第一电阻r1、第二电阻r2、第三电阻r3、第五电阻r5采用薄膜工艺直接印制在陶瓷基板（4）顶部。

8.根据权利要求1所述的大功率pin开关混合集成驱动模块，其特征在于：所述陶瓷基板（4）顶部印刷有顶部接口，陶瓷基板（4）底部印刷有底部接口，底部接口用于与外部信号连接；

9.根据权利要求1所述的大功率pin开关混合集成驱动模块，其特征在于：所述陶瓷基板（4）顶部四周设置有围框焊道，围框（2）采用共晶烧结或导电胶粘接工艺设置在陶瓷基板（4）的围框焊道中。

10.根据权利要求1所述的大功率pin开关混合集成驱动模块，其特征在于：所述陶瓷基板（4）采用双面印制的氧化铝陶瓷基板或氮化铝陶瓷基板。