具有与功率放大器管芯相邻的接地端的放大器模块和系统的制作方法

1.本文所描述的主题的实施例大体上涉及放大器模块，且更具体地说，涉及包括功率晶体管管芯的放大器模块。


背景技术：

2.无线通信系统采用功率放大器模块来增加射频(rf)信号的功率。功率放大器模块包括模块基板和耦合到所述模块基板的安装表面的放大器电路系统。典型模块基板还可包括处于模块的底表面(即，与模块安装表面相对的表面)上的输入和输出(i/o)端，以及在i/o端与安装表面处的接合垫之间延伸穿过并跨越模块基板的导电信号路由结构。另外的一个或多个接地/散热结构可在安装表面和底表面之间延伸穿过模块基板。
3.放大器电路系统通常包括功率晶体管管芯，其包括具有底侧导电接地层的至少一个集成功率晶体管。功率晶体管管芯的底侧导电接地层直接连接到在模块基板的安装表面处暴露的接地/散热结构的表面。除了用于去除功率晶体管管芯的热量，接地/散热结构还可以用于为功率晶体管管芯提供接地参考。
4.为了在模块基板与功率晶体管管芯之间传送rf信号，在模块基板的安装表面处的接合垫与功率晶体管管芯的i/o接合垫之间进行电连接。当集成功率晶体管为场效应晶体管(fet)时，管芯的输入接合垫连接到所述fet的栅极端，并且管芯的输出接合垫连接到所述fet的漏极端。如上文所描述，fet的源极端通过管芯耦合到底侧导电接地层，所述底侧导电接地层又连接到模块基板的接地/散热结构。
5.为了将上述功率放大器模块集成到通信系统中，所述模块通常耦合到系统印刷电路板(pcb)的安装表面。更具体地，模块基板底表面连接到系统pcb的顶表面，使得底侧模块信号i/o端与pcb安装表面上的对应信号i/o垫对准。另外，模块基板连接到系统pcb，使得模块接地/散热结构接触延伸穿过系统pcb的pcb散热器。因此，模块接地/散热结构与系统pcb散热器的组合可执行提供用以移除功率晶体管管芯产生的热量的热路径以及为功率晶体管管芯提供接地参考的双重功能。
6.在操作期间，功率晶体管放大通过晶体管管芯输入接合垫接收到的输入rf信号，并且将放大的rf信号传送到晶体管管芯输出接合垫。一直以来，通过嵌入于模块基板中的接地/散热结构并且通过系统pcb散热器来耗散功率晶体管管芯产生的热量，并且还通过接地/散热结构和系统pcb散热器提供接地参考。
7.上述配置适用于多种应用。然而，其它应用可能需要功率晶体管管芯产生的热量的热路径在远离系统pcb而不是穿过系统pcb的方向上延伸的不同配置。然而，此类不同配置带来了新的挑战，包括与为功率晶体管管芯提供适当接地参考相关联的挑战。


技术实现要素：

8.根据本发明的第一方面，提供一种放大器模块，包括：
9.模块基板，其具有安装表面、信号传导层、接地层和处于所述安装表面处的第一接
地端垫；
10.散热结构，其延伸穿过所述模块基板，其中所述散热结构具有第一表面和第二表面，其中所述第一表面在所述模块基板的所述安装表面处暴露；
11.功率晶体管管芯，其具有接地触点，其中所述接地触点耦合到所述散热结构的所述第一表面；
12.包封材料，其覆盖所述模块基板的所述安装表面和所述功率晶体管管芯，其中所述包封材料的表面限定所述放大器模块的接触表面；以及
13.第一接地端，其嵌入于所述包封材料内，其中所述第一接地端具有耦合到所述第一接地端垫的近侧末端和在所述接触表面处暴露的远侧末端，且其中所述第一接地端通过所述第一接地端垫、所述模块基板的所述接地层和所述散热结构电耦合到所述功率晶体管管芯的所述接地触点。
14.在一个或多个实施例中，所述散热结构包括选自金属硬币的导电结构和一组热通孔。
15.在一个或多个实施例中，所述模块基板的所述接地层接触所述散热结构。
16.在一个或多个实施例中，所述第一接地端包括导电柱。
17.在一个或多个实施例中，所述第一接地端包括：
18.内插器端，其包括具有顶表面和底表面的介电主体，以及在所述介电主体的所述顶表面和底表面之间延伸的导电通孔。
19.在一个或多个实施例中，所述第一接地端另外包括：
20.第一导电垫，其处于所述介电主体的所述顶表面上并且连接到所述导电通孔的第一末端，其中所述第一导电垫对应于所述第一接地端的所述远侧末端；以及
21.第二导电垫，其处于所述介电主体的所述底表面上并且连接到所述导电通孔的第二末端，其中所述第二导电垫对应于所述第一接地端的所述近侧末端。
22.在一个或多个实施例中，所述功率晶体管管芯与所述第一接地端之间的距离小于所述功率晶体管管芯的宽度。
23.在一个或多个实施例中，从所述接地触点穿过所述散热结构、所述接地层、所述第一接地端垫和所述第一接地端的导电路径的电长度小于λ/5。
24.在一个或多个实施例中，所述模块基板还包括处于所述安装表面处的信号端垫、第二接地端垫和第三接地端垫，其中所述信号端垫通过所述信号传导层电连接到所述功率晶体管管芯的输入和输出中的一个，且所述第二接地端垫和第三接地端垫与所述信号端垫相邻；且
25.所述放大器模块另外包括：
26.信号端，其嵌入于所述包封材料内，其中所述信号端具有耦合到所述信号端垫的近侧末端和在所述接触表面处暴露的远侧末端，
27.第二接地端，其嵌入于所述包封材料内，其中所述第二接地端具有耦合到所述第二接地端垫的近侧末端和在所述接触表面处暴露的远侧末端，以及
28.第三接地端，其嵌入于所述包封材料内，其中所述第三接地端具有耦合到所述第三接地端垫的近侧末端和在所述接触表面处暴露的远侧末端，且其中所述信号端、所述第二接地端和所述第三接地端形成接地-信号-接地端结构。
29.根据本发明的第二方面，提供一种放大器系统，包括：
30.系统基板，其具有第一安装表面、第一信号传导层、第一接地层和处于所述第一安装表面处的接地垫，其中所述接地垫电耦合到所述第一接地层；以及
31.放大器模块，其具有接触表面和散热片附接表面，其中所述放大器模块以所述系统基板的所述安装表面面向所述放大器模块的所述接触表面的方式耦合到所述系统基板，且其中所述放大器模块另外包括：
32.模块基板，其具有第二安装表面、第二信号传导层、第二接地层和处于所述第二安装表面处的第一接地端垫，
33.散热结构，其延伸穿过所述模块基板，其中所述散热结构具有第一表面和第二表面，其中所述第一表面在所述模块基板的所述第二安装表面处暴露，
34.功率晶体管管芯，其具有接地触点，其中所述接地触点耦合到所述散热结构的所述第一表面，
35.包封材料，其覆盖所述模块基板的所述第二安装表面和所述功率晶体管管芯，其中所述包封材料的表面限定所述放大器模块的所述接触表面，以及
36.第一接地端，其嵌入于所述包封材料内，其中所述第一接地端具有耦合到所述第一接地端垫的近侧末端，以及在所述接触表面处暴露的远侧末端，且其中所述第一接地端通过所述第一接地端垫、所述模块基板的所述第二接地层和所述散热结构电耦合到所述功率晶体管管芯的所述接地触点。
37.在一个或多个实施例中，所述第一接地端的所述远侧末端耦合到所述系统基板的所述接地垫。
38.在一个或多个实施例中，从所述接地触点穿过所述散热结构、所述放大器模块的所述第二接地层、所述第一接地端垫、所述第一接地端、所述系统基板的所述接地垫到所述系统基板的所述第一接地层的导电路径的电长度小于λ/5。
39.在一个或多个实施例中，所述模块基板还包括处于所述第二安装表面处的信号端垫、第二接地端垫和第三接地端垫，其中所述信号端垫通过所述第二信号传导层电连接到所述功率晶体管管芯的输入和输出中的一个，且所述第二接地端垫和第三接地端垫与所述信号端垫相邻；且
40.所述放大器模块另外包括：
41.信号端，其嵌入于所述包封材料内，其中所述信号端具有耦合到所述信号端垫的近侧末端，以及在所述接触表面处暴露并且电耦合到所述系统基板的所述第一信号传导层的远侧末端，
42.第二接地端，其嵌入于所述包封材料内，其中所述第二接地端具有耦合到所述第二接地端垫的近侧末端，以及在所述接触表面处暴露并且电耦合到所述系统基板的所述第一接地层的远侧末端，以及
43.第三接地端，其嵌入于所述包封材料内，其中所述第三接地端具有耦合到所述第三接地端垫的近侧末端，以及在所述接触表面处暴露并且电耦合到所述系统基板的所述第一接地层的远侧末端，且其中所述信号端、所述第二接地端和所述第三接地端形成接地-信号-接地端结构。
44.在一个或多个实施例中，所述放大器系统另外包括：
45.耦合到所述散热片附接表面的散热片。
46.根据本发明的第三方面，提供一种制造功率放大器的方法，所述方法包括：
47.将功率晶体管管芯耦合到延伸穿过模块基板的散热结构，其中
48.所述模块基板具有第一安装表面、第一信号传导层、第一接地层和处于所述第一安装表面处的第一接地端垫，
49.所述散热结构的第一表面在所述模块基板的所述第一安装表面处暴露，且
50.所述功率晶体管管芯具有接地触点，其中所述接地触点耦合到所述散热结构的所述第一表面；
51.将第一接地端的近侧末端耦合到所述模块基板的所述第一接地端垫；以及
52.用包封材料覆盖所述模块基板的所述第一安装表面和所述功率晶体管管芯以形成放大器模块，其中所述包封材料的表面限定所述放大器模块的接触表面，所述第一接地端的远侧末端在所述接触表面处暴露，且所述第一接地端通过所述第一接地端垫、所述模块基板的所述接地层和所述散热结构电耦合到所述功率晶体管管芯的所述接地触点。
53.在一个或多个实施例中，所述方法另外包括：
54.以系统基板的第二安装表面面向所述放大器模块的所述接触表面的方式将所述放大器模块耦合到所述系统基板，其中所述系统基板另外包括处于所述第二安装表面处的第二信号传导层、第二接地层和接地垫，其中所述接地垫电耦合到所述第二接地层，且其中所述第一接地端的所述远侧末端耦合到所述接地垫。
55.在一个或多个实施例中，所述放大器模块具有与所述接触表面相对的散热片附接表面，且所述方法另外包括：
56.将散热片耦合到所述放大器模块的所述散热片附接表面。
57.在一个或多个实施例中，所述模块基板另外包括处于所述第一安装表面处的信号端垫、第二接地端垫和第三接地端垫，且其中所述方法另外包括：
58.将信号端的近侧末端耦合到所述信号端垫；
59.将第二接地端的近侧末端耦合到所述第二接地端垫；以及
60.将第三接地端的近侧末端耦合到所述第三端垫，其中所述信号端、所述第二接地端和所述第三接地端形成接地-信号-接地端结构，且其中所述信号端、所述第二接地端和所述第三接地端的远侧末端在所述模块基板的所述接触表面处暴露。
61.在一个或多个实施例中，所述方法另外包括：
62.以系统基板的第二安装表面面向所述放大器模块的所述接触表面的方式将所述放大器模块耦合到所述系统基板，其中所述系统基板另外包括处于所述第二安装表面处的第二信号传导层、第二接地层以及第一接地垫、第二接地垫和第三接地垫，且其中
63.所述第一接地垫、第二接地垫和第三接地垫电耦合到所述第二接地层，
64.所述第一接地端的所述远侧末端耦合到所述第一接地垫，
65.所述第二接地端的所述远侧末端耦合到所述第二接地垫，
66.所述第三接地端的所述远侧末端耦合到所述第三接地垫，且
67.所述信号端的所述远侧末端耦合到所述第二信号传导层。
68.本发明的这些和其它方面将根据下文中所描述的实施例显而易见，且参考这些实施例予以阐明。
附图说明
69.可以结合以下图式考虑，通过参考具体实施方式和权利要求书来导出主题的更完整理解，其中遍及各图的类似附图标记指代相似元件。
70.图1是功率放大器模块中的多尔蒂(doherty)功率放大器的示意性描述；
71.图2是根据示例实施例的体现图1的多尔蒂功率放大器的功率放大器模块的俯视图；
72.图3是图2的功率放大器模块沿着线3-3的横截面侧视图；
73.图4a和4b是图2的功率放大器模块沿着线4-4的两个不同示例实施例的横截面侧视图；
74.图5a、5b和5c是图2的功率放大器模块沿着线5-5的三个不同示例实施例的横截面侧视图；
75.图6是根据示例实施例的包括图2的耦合到系统基板和散热片的功率放大器模块的放大器系统的横截面侧视图；以及
76.图7是根据示例实施例的用于制造功率放大器模块和放大器系统的方法的流程图。
具体实施方式
77.本文所描述的本发明主题的实施例包括具有系统基板(例如，印刷电路板(pcb))和耦合到所述系统基板的功率放大器模块的放大器系统。功率放大器模块包括具有嵌入式散热结构的模块基板，以及连接到嵌入式散热结构的功率放大器管芯。与其中嵌入式散热结构耦合到系统基板中的散热器的常规系统相比，功率放大器模块以其中嵌入式散热结构背对系统基板的“翻转定向”安装到系统基板。因此，在实施例中，散热片可直接连接到功率放大器模块的嵌入式散热结构的暴露表面。
78.在这类系统中，功率放大器管芯到系统基板的恰当接地对于实现良好性能来说是重要的。众所周知，电流(dc或rf)必须闭环行进。“返回电流”定义为流过接地平面回到电流源的电流。电流始终采用具有最低“栏”的路径。举例来说，对于纯dc电流，所述栏是电阻。相比之下，rf电流往往会采用最小电感式路径。在较高频率下，rf返回电流路径优化在功率放大器性能中发挥重要作用。更具体地，用于功率放大器管芯的返回电流路径应相对短(在电长度上)以避免效率、增益或其它性能度量的显著降低。如下文将详细地描述，本文中公开功率放大器模块的各种实施例，其具有为功率放大器模块的功率放大器管芯提供适当的接地/返回电流路径的接地结构，所述功率放大器模块以翻转定向安装到系统pcb，如上文所描述。
79.本文中所描述的功率放大器模块实施例可用以实施多种不同类型的功率放大器中的任一种功率放大器。为了提供将有助于传达本发明主题的细节的具体例子，本文中利用多尔蒂功率放大器模块的例子。然而，本领域的技术人员基于本文中的描述将理解，本发明主题也可用于实施其它类型的放大器的功率放大器模块中。因此，在下文的示例实施例中使用多尔蒂功率放大器不意指将本发明主题的应用仅限制为多尔蒂功率放大器模块，原因是本发明主题也可用于其它类型的功率放大器模块中。
80.在描述功率放大器模块的各个物理实施方案之前，参考图1，其为实施于功率放大
器模块100中的多尔蒂功率放大器110的示意性描述。功率放大器模块100主要包括实施于模块基板(例如，图2的模块基板210)上的多尔蒂放大器110。在实施例中，多尔蒂放大器110包括rf输入节点112、rf输出节点114、功率分离器120、具有一个或多个载波放大器管芯(例如，图2的管芯233、234)的载波放大器路径130、具有一个或多个峰化放大器(例如，图2的管芯253、254)的峰化放大器路径150、相位延迟和阻抗反演元件170，以及组合节点172。另外，根据各种实施例，如将在下文更详细地论述，功率放大器模块100还包括一个或多个接地端141、145，所述接地端141、145被配置成为载波放大器路径130和峰化放大器路径150的功率放大器管芯提供外部接地参考。如将在下文更详细地描述，根据各种实施例，接地端141、145定位成极为接近功率放大器管芯以便优化用于管芯的接地返回环路。
81.在并入到更大的rf系统中时，rf输入节点112耦合到rf信号源，且rf输出节点114耦合到负载190(例如，天线或其它负载)。rf信号源提供输入rf信号，所述输入rf信号为模拟信号，其包括通常围绕一个或多个载波频率定中心的光谱能量。基本上，多尔蒂放大器110被配置成放大输入rf信号，并且在rf输出节点114处产生放大的rf信号。
82.在实施例中，功率分离器120具有一个输入122以及两个输出124、126。功率分离器输入122耦合到rf输入节点112以接收输入rf信号。功率分离器120被配置成将在输入122处接收的rf输入信号划分成第一rf信号和第二rf信号(或载波信号和峰化信号)，所述第一rf信号和第二rf信号通过输出124、126提供给载波放大器路径130和峰化放大器路径150。根据实施例，功率分离器120包括第一相移元件，其被配置成将第一相移(例如，约90度相移)施加到峰化信号，随后提供给输出126。因此，在输出124和126处，载波信号和峰化信号可与彼此相位差约90度。
83.当多尔蒂放大器110具有对称配置(即，载波放大器功率晶体管和峰化放大器功率晶体管的大小基本上相同的一种配置)时，功率分离器120可将在输入122处接收的输入rf信号划分或分离成两个信号，在一些实施例中，所述两个信号极为相似，具有相等功率。相反地，当多尔蒂放大器110具有不对称配置(即，其中放大器功率晶体管中的一个放大器功率晶体管(通常为峰化放大器晶体管)明显更大的配置)时，功率分配器120可输出具有不相等功率的信号。
84.功率分配器120的输出124、126分别连接到载波放大器路径130和峰化放大器路径150。载波放大器路径130被配置成放大来自功率分配器120的载波信号，且将放大的载波信号提供到功率组合节点172。类似地，峰化放大器路径150被配置成放大来自功率分离器120的峰化信号，且将放大的峰化信号提供到功率组合节点172，其中路径130、150被设计成使得放大的载波信号和峰化信号彼此同相地到达功率组合节点172。
85.根据实施例，载波放大器路径130包括输入电路131(例如，包括阻抗匹配电路)、使用一个或多个载波放大器管芯(例如，图2的管芯233、234)实施的载波放大器132，以及相移和阻抗反演元件170。
86.在各种实施例中，载波放大器132包括rf输入端134、rf输出端138和耦合在输入端134和输出端138之间的一个或多个放大级。rf输入端134通过输入电路170耦合到功率分配器120的第一输出124，且因此rf输入端134接收由功率分配器120产生的载波信号。
87.载波放大器132的每个放大级包括功率晶体管。在单级载波放大器132中，单个功率晶体管可实施于单个功率放大器管芯上。在两级载波放大器132中，两个功率晶体管可实
施于单个功率放大器管芯上，或每个功率放大器可实施于单独管芯(例如，图2的管芯233、234)上，如将在图2中描绘的功率放大器模块中举例示出。
88.无论哪种方式，每个功率晶体管包括控制端(例如，栅极端)以及第一载流端和第二载流端(例如，漏极端和源极端)。在将包括单个功率晶体管的单级装置中，控制端电连接到rf输入端134，载流端中的一个载流端(例如，漏极端)电连接到rf输出端138，且另一载流端(例如，源极端)电连接到接地参考(或另一电压参考)。相反，两级放大器将包括串联耦合的两个功率晶体管，其中第一晶体管充当具有相对低增益的驱动器放大器晶体管，且第二晶体管充当具有相对高增益的末级放大器晶体管。在此类实施例中，驱动器放大器晶体管的控制端电连接到rf输入134，驱动器放大器晶体管的载流端中的一个载流端(例如，漏极端)可电连接到末级放大器晶体管的控制端，且驱动器放大器晶体管的另一载流端(例如，源极端)通过专门化接地端141的实施例电连接到接地参考(或另一电压参考)。另外，末级放大器晶体管的载流端中的一个载流端(例如，漏极端)电连接到rf输出138，且末级放大器晶体管的另一载流端(例如，源极端)可通过专门化接地端141的实施例电连接到接地参考(或另一电压参考)。如将结合图2-4更详细地解释，可使用定位成接近载波放大器晶体管的专门化接地端进行载波放大器驱动器和/或末级放大器晶体管到接地参考的电连接，以此为载波放大器提供相对短的接地返回路径。
89.除了一个或多个功率晶体管之外，输入和输出阻抗匹配网络和偏压电路系统的部分(图1中未示出)还可包括于载波放大器132内和/或电耦合到载波放大器132。另外，在载波放大器132为两级装置的实施例中，级间匹配网络(在图1中未示出)还可在驱动器与末级放大器晶体管之间包括在载波放大器132内。
90.在实施例中，载波放大器132的rf输出端138通过相移和阻抗反演元件170耦合到功率组合节点172。根据实施例，阻抗反演元件是拉姆达/4(λ/4)发射线相移元件(例如，微带线)，其在通过载波放大器132将载波信号放大之后将约90度相对相移施加到所述载波信号。阻抗反演元件170的第一末端耦合到载波放大器132的rf输出端138，且相移元件170的第二末端耦合到功率组合节点172。
91.现在参考峰化放大器路径150，在实施例中，所述峰化放大器路径150包括峰化放大器152和输入电路151(例如包括阻抗匹配电路)。在各种实施例中，峰化放大器152包括rf输入端154、rf输出端158以及耦合在输入端154与输出端158之间的一个或多个放大级。rf输入端154耦合到功率分配器120的第二输出126，且因此rf输入端154接收由功率分配器120产生的峰化信号。
92.同载波放大器132一样，峰化放大器152的每个放大级包括具有控制端以及第一载流端和第二载流端的功率晶体管。以类似于上文结合载波放大器132的示出所描述的方式，峰化放大器152的一个或多个功率晶体管可电耦合在rf输入端154和rf输出端158之间。结合载波放大器132的描述所论述的额外其它细节还适用于峰化放大器152，且为简洁起见，本文中不重申那些额外细节。然而，需重申的一个重要方面是，每个峰化放大器晶体管的载流端(例如，驱动器和/或末级放大器晶体管的源极端)可通过专门化接地端145的实施例电连接到接地参考(或另一参考电压)，如上文结合载波放大器132的描述所描述。如将结合图2-4更详细地解释，可使用定位成接近峰化放大器晶体管的专门化接地端进行峰化放大器驱动器和/或末级放大器晶体管到接地参考的电连接，以此为峰化放大器提供相对短的接
地返回路径。
93.峰化放大器152的rf输出端158耦合到功率组合节点172。根据实施例，峰化放大器152的rf输出端158和组合节点172是以共同元件来实施的。更具体地说，在实施例中，峰化放大器152的rf输出端158被配置成充当组合节点172且充当峰化放大器152的输出端158。为了促进放大的载波信号与峰化信号的组合，并且如上文所提及，rf输出端158(且因此组合节点172)连接到相移和阻抗反演元件170的第二末端。在其它实施例中，组合节点172可以是与rf输出端158分开的元件。
94.无论哪种方式，放大的载波信号和峰化rf信号在组合节点172处同相组合。组合节点172电耦合到rf输出节点114以将放大和组合的rf输出信号提供到rf输出节点114。在实施例中，在组合节点172与rf输出节点114之间的输出阻抗匹配网络174用以将适当负载阻抗呈递给载波放大器132和峰化放大器152中的每一个。在rf输出节点114处产生所得放大的rf输出信号，所述rf输出节点114与输出负载190(例如天线)相连接。
95.放大器110被配置成使得载波放大器路径130提供对相对低电平输入信号的放大，且两个放大路径130、150以组合方式操作以提供对相对高电平输入信号的放大。这可例如通过以下方式来实现：加偏压于载波放大器132以使得载波放大器132以ab类模式操作，且加偏压于峰化放大器152以使得峰化放大器152以c类模式操作。
96.在图1中所示和上文所描述的实施例中，分离器120中的第一相移元件向放大之前的峰化信号施加约90度的相移，且相移和阻抗反演元件170以相似方式向放大的载波信号施加约90度的相移，以使得放大的载波信号和峰化信号可在组合节点172同相组合。此类架构被称作非反相多尔蒂放大器架构。在替代实施例中，分离器120中的第一相移元件可以向放大之前的载波信号而不是向峰化信号施加约90度的相移，且相移和阻抗反演元件170可替代地包括在峰化放大器的输出处。此类替代架构被称作反相多尔蒂放大器架构。在又另一替代实施例中，相移元件的其它组合可在放大之前在载波路径130和/或峰化路径150中实施，以在放大之前实现载波信号与峰化信号之间的约90度的相位差，且可相应地选择施加到放大的载波信号和峰化信号的相移以确保信号在组合节点172处同相组合。
97.图2是根据示例实施例的体现图1的多尔蒂功率放大器电路系统的功率放大器模块200的俯视图。为了加深理解，图2应与图3同步查看，图3是图2的模块200沿着线3-3的横截面侧视图。基本上，功率放大器模块200包括以多层模块基板210和多个功率晶体管管芯233、234、253、254以及其它电组件予以实施的多尔蒂功率放大器(例如，图1的功率放大器110)。功率放大器模块200的各种组件与图1中所描绘的组件对应，且应注意，图1与图2-3之间的对应组件的最后两个数字相同(例如，组件120和220是对应组件)。
98.功率放大器模块200包括呈多层印刷电路板(pcb)或其它合适的基板形式的模块基板210。模块基板210具有顶表面209(还被称作“安装表面”)和底表面211(还被称作“散热片附接表面”)。如将在下文更详细地描述，多个组件和端212、214、241-248、261、262、265、266耦合到模块基板210的安装表面209，且不导电包封材料380(例如，塑料包封物)安置于安装表面209上以及组件和端212、214、241-248、261、262、265、266上方以限定模块200的顶表面382(还被称作“接触表面”)。如图3所示，包封材料380的厚度384大于被包封材料380覆盖的组件(例如，分离器220和功率晶体管管芯233、234、253、254)的最大高度。
99.如将在下文还更详细地描述，端212、214、241-248、261、262、265、266的下部或近
侧表面耦合到模块基板210的安装表面209上的导电特征，且端212、214、241-248、261、262、265、266的上部或远侧表面暴露于包封材料380的接触表面382处。导电附接材料383(例如，焊球、焊膏或导电粘附剂)安置于端212、214、241-248、261、262、265、266的暴露远侧表面上以有助于模块200到系统基板(例如，图6的系统基板610)的电附接和机械附接，如将在稍后更详细地描述。将在稍后更详细地论述端212、214、241-248、261、262、265、266的各个特征和实施例。
100.如图3中所描绘，模块基板210包括与多个导电层301、302、303、304交替布置的多个介电层305、306、307(例如，由fr-4、陶瓷或其它pcb介电材料形成)，其中模块基板210的顶表面209是由图案化导电层301限定，且模块基板210的底表面211是由导电层304限定。应注意，虽然模块基板210示出为包括三个介电层305-307和四个导电层301-304，但模块基板的其它实施例可包括更多或更少介电层和/或导电层。
101.各个导电层301-304中的每个导电层可具有主要目的，且还可包括促进其它层之间的信号和/或电压/接地路由的导电特征。虽然以下描述指示用于导电层301-304中的每一个导电层的主要目的，但应理解，层(或其功能性)可以不同于图3中的最好地示出且在下文论述的特定布置的方式布置。
102.举例来说，在实施例中，模块基板210的安装表面209处的图案化导电层301可主要用作信号传导层。更具体地，层301包括多个导电特征(例如，导电垫和迹线)，所述导电特征充当用于管芯233、234、253、254和其它离散组件的附接点，并且还提供管芯233、234、253、254和其它离散组件之间的电连接性。另外，如将在下文论述，层301可包括被具体地指定用于导电信号和/或接地端212、214、241-248、261、262、265、266的附接的多个导电垫(例如，信号端垫312和接地端垫342、344、366)，如将结合图4和5更详细地描述。
103.第二图案化导电层302充当rf接地层。rf接地层302还包括多个导电特征(例如，导电迹线)，可电耦合到信号传导层301的导电特征并且通过延伸穿过介电层305-307的导电通孔311、313、315电耦合到系统接地层304(下文描述)。举例来说，导电接地端垫342、344、366通过通孔311电耦合到rf接地层302，且rf接地层302又通过通孔313、315(和导电层303的路由特征)电耦合到系统接地层304。
104.第三图案化导电层303用以将偏压电压传送到管芯233、234、253、254内的功率晶体管236、237、256、257，并且还可用作路由层，如上文所提及。最后，第四导电层304充当系统接地层并且还用作散热片附接层，如将结合图6更详细地解释。
105.根据实施例，模块基板210还包括在模块基板210的顶表面209与底表面211之间延伸的一个或多个散热结构316。管芯233、234、253、254物理且电耦合到在模块基板210的顶表面209处暴露的散热结构316的表面317。散热结构316的底表面318可在模块基板210的底表面211处暴露，或散热结构316的底表面318可覆盖有底导电层304，如图3中所示。无论哪种方式，散热结构316被配置成提供管芯233、234、253、254与散热结构316的底表面318(且因此模块基板210的底表面211)之间的热路径。在各种实施例中，散热结构316可包括压配合和/或附接到在模块基板210的表面209、211之间延伸的穿孔中的导电金属硬币。在替代实施例中，散热结构316中的每个散热结构可包括在模块基板210的表面209、211之间延伸的多个(或一组)导电热通孔(例如，圆形或条形通孔)。如将结合图6更详细地描述，当模块200集成于更大的电气系统内时，散热结构316的表面318(或导电层304的位于那些表面318
之上的部分)物理且热耦合到散热片(例如，图6的散热片616)。
106.功率放大器模块200另外包括rf信号输入端212(例如，图1的rf输入节点112)、功率分离器220(例如，图1的功率分离器120)、两级载波放大器232(例如，图1的放大器132)、两级峰化放大器252(例如，图1的放大器152)、各种相移和阻抗匹配元件、组合节点272(例如，图1的组合节点172)、输出阻抗匹配网络274(例如，图1的网络174)，以及rf信号输出端214(例如，图1的rf输出节点114)。
107.端212充当用于模块200的rf信号输入端，并且耦合到模块基板210的顶表面209处的rf信号输入垫312。通过一个或多个导电结构(例如，如所示的通孔、迹线和/或接合线)，rf信号输入垫312电耦合到功率分离器220的输入222。
108.功率分离器220耦合到系统基板210的安装表面209，可包括一个或多个离散管芯和/或组件，不过在图2中表示为单个元件。功率分离器220包括输入端222和两个输出端(未编号，但对应于图1的端124、126)。输入端222通过一个或多个导电结构(例如，如所示的通孔、迹线和/或接合线)电耦合到rf信号输入垫312并且电耦合到rf信号输入端212，且因此被配置成接收输入rf信号。功率分离器220的输出端通过一个或多个导电结构(例如，通孔、迹线和/或接合线)和输入电路231、251(例如，图1的输入电路131、151)电耦合到载波放大器232的输入235和峰化放大器252的输入255。
109.功率分离器220被配置成将通过rf输入端212接收到的输入rf信号的功率分离到在功率分离器220的输出端处产生的第一rf信号和第二rf信号中。另外，功率分离器220可包括被配置成在提供于分离器输出端处的rf信号之间施加约90度相位差的一个或多个相移元件。如先前所描述，在功率分离器220的输出处所产生的第一rf信号和第二rf信号可具有相等或不相等的功率。
110.功率分离器的第一输出电耦合到载波放大器路径(即，电耦合到载波放大器232)，且功率分离器的第二输出电耦合到峰化放大器路径(即，电耦合到峰化放大器252)。在第二功率分离器输出处产生的rf信号与在第一功率分离器输出处产生的rf信号相比可延迟约90度。换句话说，提供给峰化放大器路径的rf信号与提供给载波放大器路径的rf信号相比可延迟约90度。在任何情况下，通过载波放大器路径232放大功率分离器220所产生的第一rf信号，且通过峰化放大器路径252放大功率分离器220所产生的第二rf信号。
111.在图2的具体实施例中，载波放大器路径和峰化放大器路径中的每个放大器路径包括两级功率放大器232、252，其中驱动器放大器晶体管236、256实施于驱动器放大器管芯233、253上，且末级放大器晶体管237、257实施于单独末级放大器管芯234、254上。举例来说，晶体管236、237、256、257中的每个晶体管可为场效应晶体管(fet)，例如横向扩散金属氧化物半导体(ldmos)fet或高电子迁移率晶体管(hemt)。示出书和权利要求书可指每个晶体管包括控制端和两个电流传导端。举例来说，使用与fet相关联的术语，“控制端”是指晶体管的栅极端，且第一电流传导端和第二电流传导端是指晶体管的漏极端和源极端(反之亦然)。尽管以下描述可以使用结合fet装置常用的术语，但各个实施例不限于使用fet装置的实施方案，并且反而意味也适用于使用双极结型晶体管(bjt)装置或其它合适类型的晶体管的实施方案。
112.根据示例实施例，载波放大器232更具体地说包括硅驱动级管芯233和氮化镓(gan)末级管芯234，且峰化放大器252还包括硅驱动级管芯253和gan末级管芯254。在其它
实施例中，载波放大器232和峰化放大器252中的每一个放大器可包括实施于单个管芯上的两级功率放大器，或载波放大器232和峰化放大器252中的每一个放大器可包括实施于单个管芯上的单级功率放大器。在又其它实施例中，载波放大器和峰化放大器中的每个放大器可包括实施于单独驱动器级管芯和末级管芯上的两级功率放大器，但可使用相同半导体技术(例如，驱动器级管芯和末级管芯两者皆为硅管芯或gan管芯)形成驱动器级管芯和/或末级管芯，或可使用不同于上文所描述的那些技术的半导体技术形成驱动器级管芯和/或末级管芯(例如，可由硅锗(sige)和/或砷化镓(gaas)管芯形成驱动器级管芯和/或末级管芯)。
113.载波放大器路径包括上文提及的驱动级管芯233、末级管芯234以及相移和阻抗反演元件270(例如，图1的元件170)。载波放大器路径232的驱动级管芯233和末级管芯234在驱动级管芯233的输入端235(对应于载波放大器输入)与末级管芯234的输出端238(对应于载波放大器输出)之间以级联布置电耦合在一起。
114.驱动级管芯233包括多个集成电路。在实施例中，管芯233的集成电路系统包括输入端235(例如，图1的输入端135)、输入阻抗匹配电路(未编号)、硅功率晶体管236、级间阻抗匹配电路(未编号)的集成部分以及未编号的输出端的串联耦合布置。更具体地，晶体管236的栅极通过输入阻抗匹配电路电耦合到输入端235，且晶体管236的漏极通过输出阻抗匹配电路电耦合到管芯233的输出端。晶体管236的源极电耦合到管芯233的底表面上的导电层(或源极端，例如图4a、4b的源极触点434)，且底导电层物理耦合、电耦合且热耦合到散热结构316的暴露顶表面317。
115.驱动级管芯233的输出端通过接合线阵列(未编号)或另一类型的电连接电耦合到末级管芯234的输入端。末级管芯234还包括多个集成电路。在实施例中，管芯234的集成电路系统包括输入端(未编号)、gan功率晶体管237和输出端238(例如，图1的输出端138)的串联耦合布置。更具体地，晶体管237的栅极电耦合到管芯234的输入端，且晶体管237的漏极电耦合到管芯234的输出端238。晶体管237的源极电耦合到管芯234的底表面上的导电层，且底导电层物理耦合、电耦合且热耦合到散热结构316的暴露顶表面317。
116.峰化放大器路径包括上文提及的驱动级管芯253和末级管芯254。峰化放大器路径252的驱动级管芯253和末级管芯254在驱动级管芯253的输入端255(对应于峰化放大器输入)与末级管芯254的输出端258(对应于峰化放大器输出)之间以级联布置电耦合在一起。
117.驱动级管芯253包括多个集成电路。在实施例中，管芯253的集成电路系统包括输入端255(例如，图1的输入端155)、输入阻抗匹配电路(未编号)、硅功率晶体管256、级间阻抗匹配电路(未编号)的集成部分以及未编号的输出端的串联耦合布置。更具体地，晶体管256的栅极通过输入阻抗匹配电路电耦合到输入端255，且晶体管256的漏极通过输出阻抗匹配电路电耦合到管芯253的输出端。晶体管256的源极电耦合到管芯253的底表面上的导电层，且底导电层物理耦合、电耦合且热耦合到散热结构(例如，与散热结构316类似或相同)的暴露顶表面。
118.驱动级管芯253的输出端通过接合线阵列(未编号)或另一类型的电连接电耦合到末级管芯254的输入端。末级管芯254还包括多个集成电路。在实施例中，管芯254的集成电路系统包括输入端(未编号)、gan功率晶体管257和输出端258(例如，图1的输出端158)的串联耦合布置。更具体地，晶体管257的栅极电耦合到管芯254的输入端，且晶体管257的漏极
电耦合到管芯254的输出端258。晶体管257的源极电耦合到管芯254的底表面上的导电层，且底导电层物理耦合、电耦合且热耦合到散热结构的暴露顶表面。
119.在末级管芯234的输出端238处产生放大的载波信号，且在末级管芯254的输出端258处产生放大的峰化信号，所述输出端258还充当用于放大器的组合节点272(例如，图1的节点172)。根据实施例，载波末级管芯234的输出端238(例如，通过接合线(未编号)或另一类型的电连接)电耦合到相移和阻抗反演元件270的第一末端，且峰化末级管芯254的输出端258(例如，通过接合线(未编号)或另一类型的电连接)电耦合到相移和阻抗反演元件270的第二末端。
120.根据实施例，相移和阻抗反演元件270可以由导电层301的一部分形成的四分之一波长或拉姆达/4(λ/4)或更短发射线(例如，具有最多约90度的电长度的微带发射线)予以实施。如本文中所使用，λ是rf信号在放大器操作的基频(例如，在约600兆赫兹(mhz)到约10吉兆赫(ghz)或更高的范围内的频率)下的波长。相移和阻抗反演元件270与到管芯234、254的输出端238、258的线接合(或其它)连接的组合可在放大的载波信号从输出端238行进到输出端258/组合节点272时将约90度的相对相移施加到所述信号。当分别通过载波和峰化路径单独地施加于载波和峰化rf信号上的各种相移基本相等时，放大的载波和峰化rf信号在输出端258/组合节点272处基本同相组合。
121.输出端258/组合节点272通过输出阻抗匹配网络274(例如，图1的网络174)电耦合(例如，通过线接合或另一类型的电连接)到rf输出端214(例如，图1的节点114)。输出阻抗匹配网络274用以向载波末级管芯234和峰化末级管芯254中的每一个末级管芯呈现恰当的负载阻抗。虽然在图2中以非常简化的形式示出，但输出阻抗匹配网络274可包括各种导电迹线、处于输出端258/组合节点272与rf输出端214之间的额外离散组件(例如，电容器、电感器和/或电阻器)，以此提供所要阻抗匹配。
122.如先前所论述，多个端212、214、241-248、261、262、265、266耦合到模块基板210的安装表面209，且不导电包封材料380安置于安装表面209上和端212、214、241-248、261、262、265、266周围以限定模块200的接触表面382。所述端中的某些端212、214对应于信号i/o端，且所述端中的其它端241-248、261、262、265、266对应于接地端的实施例。虽然图2中未示出，但用于将偏压电压(例如，栅极和/或漏极偏压电压)提供到晶体管236、237、246、247的额外端还可耦合到安装表面209。
123.在图3、4a和5a中详细描绘端212、214、241-248、261、262、265、266的第一实施例。同图3一样，图4a和5a分别是图2的功率放大器模块200沿着线4-4和5-5的横截面侧视图。
124.更具体地，图3、4a和5a的横截面是穿过端212、214、242-244、265和266切断的，其中端212和214是信号端，且端242-244、265和266是接地端。与其类型无关，每个端212、214、241-248、261、262、265、266连接到模块基板210的安装表面209处的端垫(例如，端垫312、314、342、343、344、365、366)，且每个端垫是由图案化导电层301的一部分形成。信号端212、214被配置成传送rf信号，且相应地，信号端212、214和其相关联的信号端垫312、314电耦合到由信号传导层301的部分形成的导电迹线。相比之下，接地端241-248、261、262、265、266被配置成在rf接地层302与外部接地(例如，图6的系统基板610的接地层602)之间提供连接，且相应地，那些接地端和其相关联的接地端垫(例如，垫342、343、344、365、366)通过导电通孔(例如，通孔442、443、444、465、466)电耦合到rf接地层302。如图4a中最佳展示，rf接
地层302又电耦合到与管芯233、234、253、254连接的散热结构(例如，结构316)，且因此，散热结构316、rf接地层302、通孔442、443、444、465、466、接地端垫342、343、344、365、366以及接地端241-248、261、262、265、266的组合在模块200的功率晶体管管芯233、234、253、254与接触表面382之间提供导电路径。
125.根据特定实施例，如图3和4a中最佳描绘，接地端241-248中的至少一些接地端被定位成与功率晶体管管芯233、234、253、254的一个或多个侧部相邻并且“极为接近”。如本文中所使用，用语“极为接近”在以上的上下文中意味着功率晶体管管芯(例如，管芯234)的侧部(例如，图4a的侧部334)与接地端(例如，接地端244)的侧部之间的物理距离(例如，图4a的距离485)小于管芯的与接地端相邻的宽度(例如，宽度486，其为平行于距离485的管芯尺寸)。另外或可替换的是，用语“极为接近”在以上的上下文中意味着在用于管芯的接地触点(例如，底侧源极触点434)之间穿过散热结构(例如，结构316)、rf接地层(例如，层302)、任何层间通孔(例如，通孔444)、接地端垫(例如，垫344)和接地端(例如，端244)的高度的导电路径(例如，虚线路径487)的电长度在一些实施例中小于约拉姆达/5(λ/5)，或在其它实施例中低于约拉姆达/16(λ/16)。虽然图2示出接地端241-248定位于模块基板210的安装表面209上的具体方位处，但接地端241-248也可定位于额外和/或不同方位处。更具体地，期望接地端定位成使得其最终效应可将跨模块基板210散布的rf返回电流降到最低或基本上消除，所述rf返回电流原本可具有类似于驻波的峰值电流区域。
126.如将结合图6更详细地解释，一旦模块200安装到系统基板(例如，图6的系统基板610)并且呈现为可操作的，将接地端241-248定位成极为接近功率晶体管管芯233、234、253、254便有助于用于管芯233、234、253、254的相对短返回电流环路。此配置避免原本针对其中实施相对较长返回电流环路的系统可出现的潜在的不利性能问题。
127.根据另一特定实施例，如图3和5a中最佳描绘，至少一些其它接地端261、262、265、266定位于信号端212、214的两侧上并且“极为接近”信号端212、214，以便为模块200的rf输入和rf输出提供接地-信号-接地(gsg)端结构260、264。如本文中所使用，用语“极为接近”在以上的上下文中意味着接地端(例如，接地端265或266)的侧部与信号端(例如，信号端214)的最近侧部之间的物理距离(例如，图5a的距离585)小于信号端212、214的宽度的两倍。通过实施用于模块200的rf输入和rf输出的gsg端结构，与端结构相关联的返回电流环路的长度可能非常短。另外，来自信号端212、214的辐射电磁能可通过邻近接地端261、262、265、266端接到地，这避免原本可当准许辐射电磁能到达模块的其它部分时出现的潜在性能问题。
128.在图3、4a和5a中示出实施例中，每一信号端和接地端214、216、241-248、261、262、264、265包括刚性导电端柱或杆，其中近侧末端直接连接到相应端垫(例如，端垫312、314、342、343、344、365、366)，且远侧末端暴露于模块200的接触表面382处。根据实施例，用于信号端和接地端214、216、241-248、261、262、264、265的柱是由例如铜或另一适当的导电金属的高度导电材料形成。所述柱可预成型并且使用焊料、导电粘附剂、烧结、钎焊或其它合适的材料和方法附接到信号端和接地端214、216、241-248、261、262、264、265在其它实施例中，所述柱可原位形成于信号端和接地端214、216、241-248、261、262、264、265上。
129.如图2所示，在一些实施例中，端柱中的每一个可具有正方形或矩形横截面，但在其它实施例中，端柱可替换地可具有圆形或棒形横截面。举例来说，当端柱具有正方形或圆
形横截面时，端柱可具有在约300微米到约800微米的范围内(例如，约500微米)的宽度386(或直径)，不过宽度386也可更小或更大。举例来说，端柱的高度385可在约500微米到约1500微米的范围内(例如，约1000微米)，不过端柱也可更短或更高。根据实施例，端柱的高度385可约等于包封材料380的厚度384，使得端柱的远侧末端可与模块200的接触表面382基本共面。在其它实施例中，信号和接地端柱的远侧末端可凹进到低于模块200的接触表面382或在模块200的接触表面382上方延伸。无论哪种方式，信号和接地端柱的远侧末端暴露于接触表面382处，且远侧末端上的导电附接材料383使得模块200能够物理连接且电连接到系统基板(例如，图6的系统基板610)。
130.图3、4a和5a描绘包括嵌入于模块200的包封材料中的导电柱的信号端和接地端214、216、241-248、261、262、264、265。在替代实施例中，如图4b、5b和5c中所示出，信号端和接地端214、216、241-248、261、262、264、265替代地可以在用包封材料380将模块基板210和组件包覆模制之前附接到信号和接地端垫(例如，端垫312、314、342、343、344、365、366)的小型内插器结构的形式实施。
131.举例来说，图4b是根据另一示例实施例的图2的功率放大器模块200沿着线4-4的被修改版本200'的横截面侧视图，其包括定位于功率晶体管管芯234的两侧上的内插器接地端243'、244'。类似地，图5b是根据另一示例实施例的图2的功率放大器模块200沿着线5-5的被修改版本200”的横截面侧视图，其包括定位于内插器信号端214'的两侧上的内插器接地端265'、266'。
132.在图4b右侧，示出了“通用”内插器端491的两个横截面视图(即，可用于模块200的任何和所有信号端和接地端的内插器端)。如侧部横截面视图(图4b右侧的顶部图)中所示，内插器端491包括具有顶表面493和底表面494的介电主体492(例如，由fr-4、陶瓷或其它合适的介电材料形成)，以及在介电主体492的顶表面493和底表面494之间延伸穿过介电主体492的导电通孔495。另外，导电垫496、497沉积于顶表面493和底表面494上，分别与导电通孔495的第一末端和第二末端接触。自上向下的横截面视图(图4b右侧的底部图)示出导电通孔495可具有圆形横截面形状。然而，在其它实施例中，可替换的是，导电通孔495可具有正方形、矩形或棒形形状。无论哪种方式，内插器端491在垫496、497之间提供穿过通孔495的导电路径。
133.当通孔495具有正方形或圆形横截面时，通孔495可具有在约300微米到约800微米的范围内(例如，约500微米)的宽度486(或直径)，不过宽度486也可更小或更大。举例来说，内插器端491的高度485可在约500微米到约1500微米的范围内(例如，约1000微米)，不过内插器端也可更短或更高。根据实施例，内插器端491的高度485可约等于包封材料380的厚度384，使得每个内插器端的顶部导电垫496可与模块200'的接触表面382基本共面。在其它实施例中，每个内插器端的顶部导电垫496可凹进到低于模块200'的接触表面382或在模块200'的接触表面382上方延伸。无论哪种方式，每个内插器端的顶部导电垫496暴露于接触表面382处，且顶部导电垫上的导电附接材料383使得模块200'能够物理连接且电连接到系统基板(例如，图6的系统基板610)。
134.图2和3的信号端和接地端214、216、241-248、261、262、264、265中的每一个信号端和接地端可置换为内插器端，例如图4中所描绘的内插器端491。举例来说，如上文所提及，图4b示出根据示例实施例的具有定位于功率晶体管管芯234的两侧上的内插器接地端
243'、244'的被修改模块200'。同图4a中所示出的实施例一样，内插器接地端243'、244'(各自具有通用内插器端491的结构)定位成接近管芯234，使得在用于管芯的接地触点(例如，底侧源极触点434)之间穿过散热结构(例如，结构316)、rf接地层(例如，层302)、任何层间通孔(例如，通孔444)、接地端垫(例如，垫344)和内插器接地端(例如，端244')的高度的导电路径(例如，虚线路径487')的电长度在一些实施例中小于约拉姆达/5(λ/5)，或在其它实施例中低于约拉姆达/16(λ/16)。
135.还如上文所提及，图5b示出被修改模块200”，在所述被修改模块200”中，定位于内插器信号端214'的两侧上的内插器接地端265'、266'提供用于模块200”的rf输出的接地-信号-接地(gsg)端结构264'。可针对模块200”的rf输入实施类似结构。
136.图5c中示出另一实施例，其为图2的功率放大器模块200沿着线5-5的另一被修改版本200”'的横截面侧视图，再次描绘根据另一示例实施例的具有定位于内插器信号端214”的两侧上的内插器接地端265”、266”的gsg端264”。图5b和5c的实施例之间的主要差异是图5b中的产生gsg端结构264'的多个内插器端265'、266'、214'在图5c中替换为单个多端式内插器591。更具体地，多端式内插器591包括具有顶表面593和底表面594的介电主体592(例如，由fr-4、陶瓷或其它合适的介电材料形成)，以及在介电主体592的顶表面593和底表面594之间延伸穿过介电主体592的多个导电通孔595-1、595-2、595-3。另外，导电垫596-1、596-2、596-3、597-1、597-2、597-3沉积于顶表面593和底表面594上，分别与多个导电通孔595-1、595-2、595-3中的每一个导电通孔的第一末端和第二末端接触。同样，导电通孔595-1、595-2、595-3中的每一个导电通孔可具有圆形、正方形、矩形或条形横截面形状。无论哪种方式，垫596-1、通孔595-1和垫597-1的组合对应于第一接地内插器端265”，垫596-2、通孔595-2和垫597-2的组合对应于信号内插器端214”，且垫596-3、通孔595-3和垫597-3的组合对应于第二接地内插器端266”。第一接地内插器端265”和第二接地内插器端266”以及信号内插器端214”产生gsg端结构264”的又一实施例。
137.如先前所指示，为了功率放大器模块200的实施例并入到更大的电气系统(例如，蜂窝式基站的末级放大器)中，功率放大器模块200的一个表面物理耦合并且电耦合到系统基板，且散热片附接到功率放大器模块200的相对表面。为了示出功率放大器模块200到这类系统中的集成，现在参考图6，其为根据示例实施例的包括图2的耦合到系统基板610和散热片616的功率放大器模块200的放大器系统600的横截面侧视图。
138.rf系统600大体上包括系统基板610、功率放大器模块200(或模块200'、200”、200”')和散热片616。根据实施例，系统基板610包括多层印刷电路板(pcb)或其它合适的基板。系统基板610具有顶表面609(还被称作“安装表面”)、相对底表面611。如图6中所描绘，系统基板610包括与多个导电层601、602、603交替布置的多个介电层605、606、607(例如，由fr-4、陶瓷或其它pcb介电材料形成)，其中系统基板610的顶表面609由图案化导电层601限定。应注意，虽然系统基板610示出为包括三个介电层605-607和三个导电层601-603，但系统基板的其它实施例可包括更多或更少介电层和/或导电层。
139.各种导电层601-603中的每个导电层可具有主要目的，且还可包括促进其它层之间的信号和/或电压/接地路由的导电特征。虽然以下描述指示用于导电层601-603中的每一个导电层的主要目的，但应理解，层(或其功能性)可以不同于图6中的最好地示出且在下文论述的特定布置的方式布置。
140.举例来说，在实施例中，系统基板610的安装表面609处的图案化导电层601可主要用作信号传导层。更具体地，层601包括多个导电特征(例如，导电垫和迹线)，所述导电特征充当用于模块200、输入rf连接器691和输出rf连接器692的附接点。rf连接器691、692中的每一个连接器可为例如具有中央信号导体693和外部接地屏蔽件694的同轴连接器。根据实施例，rf输入连接器691的信号导体693电耦合到层601的第一导电迹线612，所述第一导电迹线612又耦合到模块200的输入端212，如下文更详细地描述。另外，rf输出连接器692的信号导体693电耦合到层601的第二导电迹线614，所述第二导电迹线614又耦合到模块200的输出端(例如，图2的端214)。连接器691、692的接地屏蔽件694电耦合到额外迹线(未编号)，所述额外迹线又通过在层601和602之间延伸的导电通孔695电耦合到系统基板610的系统接地层602。
141.正如所指示，导电层602充当系统接地层。除了电耦合到连接器691、692的接地屏蔽件694之外，系统接地层602还通过额外导电通孔696电耦合到安装表面609上的额外接地垫641。如将在下文更详细地描述，额外接地垫641物理耦合并且电耦合到模块200的各个接地端(例如，端241-248、261、262、265、266)。
142.模块200(或模块200'、200”、200”'中的任一个模块)以从图3-5中描绘的定向反转(或“翻转”)的定向耦合到系统基板610的安装表面609。更具体地，模块200耦合到系统基板610以使得模块200的接触表面382和系统基板610的安装表面609面向彼此。为了将模块200连接到系统基板610，模块200的端(例如，图2的端212、214、241-248、261、262、265、266)中的每一个端与系统基板610的安装表面609上的对应垫(例如，垫612、614、641)对准并且接触。在其中导电附接材料383安置于模块端的暴露末端上的实施例中，导电附接材料383回焊或以其它方式固化以此将模块端物理连接到模块基板610的安装表面609上的与其对应的垫。在其它实施例中，另外或可替换的是，导电附接材料可安置于系统基板610的导电垫(例如，垫612、614、641)上，且可执行适当的回焊或固化工艺以将模块200连接到系统基板610。
143.根据实施例，散热片616物理耦合并且热耦合到功率放大器模块200的散热片附接表面211，且更具体来说，物理耦合并且热耦合到模块200的嵌入式散热结构316的导电层304和/或表面318。散热片616由导热材料形成，所述导热材料也可导电。举例来说，散热片616可由铜或另一块体导电材料形成。为将散热片616耦合到功率放大器模块200，导热材料698(例如，热脂膏)可施配于模块200的散热片附接表面211上(和/或散热结构316的表面318上)和/或散热片616上，且散热片616可与散热片附接表面211接触。接着可将散热片616夹持、旋拧或以其它方式固定就位。
144.在rf系统600的操作期间，通过rf输入端691和迹线/垫612将输入rf信号提供到功率放大器模块200的接触表面382处的rf输入端212。通过端212和额外组件(例如，图2的功率分离器220)将输入rf信号传送到功率晶体管管芯233、234、253、254，所述功率晶体管管芯233、234、253、254放大所述输入rf信号，如先前所论述。在输出端214(图2、5a、5b、5c)处产生放大的输出rf信号，所述输出端214电耦合到迹线/垫614并且电耦合到rf输出端692。
145.根据实施例，接地路径设置于功率晶体管管芯233、234、253、254中的每一个功率晶体管管芯与系统接地层602之间。举例来说，对于图6所示的管芯233、234，用于每一管芯233、234的接地路径包括第一导电接地路径(例如，图4a、4b的接地路径487、487')，所述第
一导电接地路径从管芯的接地触点(例如，图4a、4b的底侧源极触点434)延伸穿过散热结构316的一部分、模块200的rf接地层302、任何层间通孔(例如，图3、4a、4b的通孔442、444)、接地端垫(例如，图3、4a、4b的垫342、344)和一个或多个接地端(例如，图2、3、4a、4b的端241-244)。如图6以虚线路径687所示，接地路径继续穿过系统基板610的安装表面609上的一个或多个接地垫641和一个或多个接地通孔696到系统接地层602。
146.如先前详细论述，模块200的接地端241-244极为接近功率晶体管管芯233、234、253、254，这产生用于模块200的相对短接地返回路径。合乎需要地，每一管芯233、234、253、254的接地触点与系统接地层602之间的接地路径的整个电长度在一些实施例中小于约拉姆达/5(λ/5)，或在其它实施例中低于约拉姆达/16(λ/16)。
147.在操作期间，功率晶体管管芯233、234、253、254内的功率晶体管可产生大量热能(热量)。如由箭头699所指示，功率晶体管产生的热能穿过散热结构316传送到散热片616，所述散热片616高效地将热量耗散到周围大气。因此，散热结构316提供两个功能：1)将功率晶体管管芯233、234、253、254产生的热量传送到散热片616的功能；以及2)将管芯233、234、253、254的接地触点电耦合到系统接地的功能。
148.图7是根据示例实施例的制造功率放大器模块(例如，图2的功率放大器模块200)并且将功率放大器模块组装到rf系统(例如，图6的rf系统600)中的方法的流程图。所述方法可在框702中开始，即使用已知技术制造多层模块基板(例如，图2、3的模块基板210)。如先前所论述，多个垫和迹线是由模块基板的安装表面处的图案化导电层(例如，图3的层301)的部分形成。在框704中，将各个端(例如，图2的端212、214、241-248、262、263、265、266)、功率晶体管管芯(例如，图2的管芯233、234、253、254)和其它组件(例如，图2的功率分离器220)连接到模块基板的安装表面，且在功率晶体管管芯和组件之间进行额外连接(例如，线接合)。在框706中，包封(例如，用图3的包封材料380)模块基板、端、管芯和其它组件，以限定暴露所述端的远侧末端所处的接触表面382。
149.在框708中，将模块200反转，并且使模块端与系统基板(例如，图6的系统基板610)的安装表面上的对应垫(例如，图6的垫612、614、641)对准并接触。回焊、固化或以其它方式处理导电附接材料(例如，材料383，例如焊料或导电粘附剂)以在模块端与系统基板垫之间产生机械连接和电连接。这在模块和系统基板之间建立起信号路径和接地路径。
150.最后，在框710中，将散热片(例如，图6的散热片616)附接到模块基板的散热片附接表面(例如，图3、6的表面211)。举例来说，可使用导热材料(例如，材料698，例如热脂膏)、夹具、螺钉和/或其它附接构件将散热片附接到模块基板。所述方法随后结束。
151.放大器模块的实施例包括模块基板，所述模块基板具有安装表面、信号传导层、接地层和处于所述安装表面处的第一接地端垫。散热结构延伸穿过所述模块基板。功率晶体管管芯的接地触点耦合到所述散热结构的第一表面。包封材料覆盖所述模块基板的所述安装表面和所述功率晶体管管芯，且所述包封材料的表面限定所述放大器模块的接触表面。第一接地端嵌入于所述包封材料内。所述第一接地端具有耦合到所述第一接地端垫的近侧末端和在所述接触表面处暴露的远侧末端。所述第一接地端通过所述第一接地端垫、所述模块基板的所述接地层和所述散热结构电耦合到所述功率晶体管管芯的所述接地触点。
152.放大器系统的实施例包括系统基板和放大器模块。所述系统基板具有第一安装表面、第一信号传导层、第一接地层和处于所述第一安装表面处的接地垫，其中所述接地垫电
耦合到所述第一接地层。所述放大器模块具有接触表面和散热片附接表面。所述放大器模块以所述系统基板的所述安装表面面向所述放大器模块的所述接触表面的方式耦合到所述系统基板。所述放大器模块另外包括模块基板，所述模块基板具有第二安装表面、第二信号传导层、第二接地层和处于所述第二安装表面处的第一接地端垫。另外，所述放大器模块包括延伸穿过所述模块基板的散热结构。所述散热结构具有第一表面和第二表面，其中所述第一表面在所述模块基板的所述第二安装表面处暴露。另外，所述放大器模块包括具有接地触点的功率晶体管管芯，其中所述接地触点耦合到所述散热结构的所述第一表面。包封材料覆盖所述模块基板的所述第二安装表面和所述功率晶体管管芯，其中所述包封材料的表面限定所述放大器模块的所述接触表面。所述放大器模块另外包括嵌入于所述包封材料内的接地端，其中所述接地端具有耦合到所述第一接地端垫的近侧末端，以及在所述接触表面处暴露的远侧末端，且其中所述接地端通过所述接地端垫、所述模块基板的所述第二接地层和所述散热结构电耦合到所述功率晶体管管芯的所述接地触点。
153.一种制造功率放大器的方法的实施例包括将功率晶体管管芯耦合到延伸穿过模块基板的散热结构，其中所述模块基板具有第一安装表面、第一信号传导层、第一接地层和处于所述第一安装表面处的第一接地端垫。所述散热结构的第一表面在所述模块基板的所述第一安装表面处暴露。所述功率晶体管管芯具有接地触点，其中所述接地触点耦合到所述散热结构的所述第一表面。方法另外包括将第一接地端的近侧末端耦合到所述模块基板的所述第一接地端垫；以及用包封材料覆盖所述模块基板的所述第一安装表面和所述功率晶体管管芯以形成放大器模块。所述包封材料的表面限定所述放大器模块的接触表面，所述第一接地端的远侧末端在所述接触表面处暴露，且所述第一接地端通过所述第一接地端垫、所述模块基板的所述接地层和所述散热结构电耦合到所述功率晶体管管芯的所述接地触点。
154.先前详细描述本质上仅为示出性的，且并不意图限制主题的实施例或此类实施例的应用和使用。如本文中所使用，词语“示例性”意味着“充当例子、示例或示出”。本文中描述为“示例性”的任何实施方案未必解释为比其它实施方案优选或有利。另外，不希望受前述技术领域、背景技术或详细描述中所呈现的任何所表达或暗示的理论的约束。
155.本文包括的各图中所示的连接线意图表示各种元件之间的示例性功能关系和/或物理耦合。应注意，许多替代或另外的功能关系或物理连接可存在于主题的实施例中。另外，本文中还可以仅出于参考的目的使用特定术语且因此所述特定术语并不意图希望具有限制性，并且除非上下文清楚地指示，否则指代参考结构的术语“第一”、“第二”和其它此类数值术语并不暗示顺序列或次序。
156.如本文所使用，“节点”意味着任何内部或外部参考点、连接点、接合点、信号线、导电元件等等，在“节点”处存在给定信号、逻辑电平、电压、数据模式、电流或量。此外，两个或更多个节点可通过一个物理元件实现(并且尽管在公共节点处接收或输出，但是仍然可以对两个或更多个信号进行多路复用、调制或以其它方式区分)。
157.以上描述是指元件或节点或特征被“连接”或“耦合”在一起。如本文中所使用，除非以其它方式明确地陈述,否则“连接”意味着一个元件直接接合到另一元件(或直接与另一元件通信),且不一定以机械方式接合。同样，除非以其它方式明确地陈述，否则“耦合”意味着一个元件直接或间接接合到另一元件(或直接或间接以电气方式或以其它方式与另一
元件通信)，且不一定以机械方式接合。因此，尽管图中所示的示意图描绘元件的一个示例性布置,但所描绘的主题的实施例中可存在额外介入元件、装置、特征或组件。
158.尽管以上详细描述中已呈现至少一个示例性实施例，但应了解，存在大量变化。还应了解，本文中所描述的一个或多个示例性实施例并不希望以任何方式限制所主张的主题的范围、适用性或配置。实际上，以上详细描述将向本领域的技术人员提供用于实施所描述的(一个或多个)实施例的方便的指南。应理解，可在不脱离由权利要求书所限定的范围的情况下对元件的功能和布置作出各种改变，权利要求书所限定的范围包括在提交本专利申请案之时的已知等效物和可预见的等效物。