本发明专利技术公开了一种低损耗高隔离的倒装芯片小节点阵列射频开关及其移动终端，其特征是射频开关采用倒装芯片工艺，每个射频开关的串联通路的射频输入输出端口采用小节点或是高密度多个较小节点连接，每个射频开关的并联通路采用高密度较小节点接地。本发明专利技术能使用较小的倒装芯片节点连接射频信号输入输出端口从而减少了该节点与射频通路的耦合，使用高密度多个较小的倒装芯片节点接地从而减少了该节点的电感与射频开关的插入损耗，进而能够提高射频开关的隔离特性以及最大输出功率。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种射频开关，具体的说是一种采用高密度小节点的倒装芯片工艺，并具有低损耗高隔离以及平衡散热的射频开关及其移动终端。
技术介绍
射频发射前端模块是射频终端器件实现信号传输的关键元器件。当前随着全球无线通信用户的快速增长及用户对无线通信的更高端的体验需求，市场对无线通信的带宽的需求快速增长。为了解决这种市场需求，全球开放出来的专用无线通信频段越来越多并且越来越拥挤。手机无线通信频段主要利用率高的调制解调方式，例如：3G的宽带码分多址(Wideband Code Division Multiple Access,WCDMA)，带码分多址(Code Division Multiple Access,CDMA)，时分同步码分多址(Time Division Synchronous Code Division Multiple Access,TD-SCDMA)，以及逐渐取代3G技术成为市场主流的4G技术的Long term evolution，LTE包括成对频谱模式(Frequency domain duplexing,FDD)及非成对频谱模式(Time domain duplexing,TDD)。这些频段利用率高的各种调制解调方式都对无线通信终端提出更高的要求，例如：高质量的语音通话，减少数据通信中的错误，快速的语音数据传输的切换，等等。满足全网通的射频前端模块在众多拥挤的频段(例如4G LTE有多于40个频段)都能工作，其中必需多个射频开关芯片来满足频段通路的选择来配合射频前端的射频功率放大器。由于射频开关通常在射频功率放大器之后，在天线之前，对于射频发射前端的主力元器件之一射频开关及其模块来说，就意味着在新的更高频更拥挤的频段以及频段利用率高的调制解调方式下，射频开关必须具有较低的插入损耗，较高的隔离，较高的线性度来保障射频信号能够传输并且能够尽量减少信号失真及避免信号受到的干扰。一般射频开关可以是以独立的芯片或是模块的形式出现在无线通信系统之中，也可以与功率放大器，滤波器等其它射频元器件集成在一个模块中。现有的功率放大器模块一般采用多元件集成在一个基板上形成一个模块(MCM)，其模块中可能包含不局限于以下的多个元件：功率放大器芯片，功率模式控制电路通常是CMOS工艺，输出匹配电路可以采用无源分立元件或半导体无源器件，滤波器芯片以及射频开关芯片。该射频开关芯片通常是采用GaAs pHEMT工艺或是SOI技术。各个芯片与基板的连接方式基本有两种，一种是通过飞线技术连接芯片上的焊盘和基板上的焊盘节点，另一种是倒装芯片技术通过芯片上的金属凸点和基板上的节点直接通过焊锡或是铜柱对接。图1显示了常见的射频开关，a是单刀双掷开关，b是单刀多掷开关，c是双刀双掷开关,d是双刀多掷开关。以常见射频开关的连接方式为例，市场上已有的大部分射频开关是通过飞线技术把射频开关芯片与基板实现连接，这种情况下其中射频开关接地方式大部分是飞线连接到基板的地线上。以简单的单刀双掷射频开关为例，图2显示的是市场现有多数射频开关的接地设计。图2中201，202，……,20(N-1),20N(其中N是大于1的整数,一般由该射频开关的应用及最大功率决定)是市场常见的射频开关的一条串联通路中的大晶体管的基本单元，211，212，……,21(N-1),21N是另一条串联通路中的大晶体管的基本单元。221，222，……,22(N-1),22N是射频开关发射端(TX)一条并联通路中的晶体管的基本单元，231，232，……,23(N-1),23N是射频开关接收端(RX)一条并联通路中的晶体管的基本单元，241，242，……,24(N-1),24N是射频开关天线端(ANT)一条并联通路中的晶体管的基本单元。以上每个基本单元可以由单晶体管组成也可能由多个更小的基本开关晶体管单元并联组成。22(N+1)及24(N+1)代表射频开关芯片上的接地焊盘GND，在GaAs pHEMT工艺或是SOI工艺里是通过该焊盘(bond pad)飞线到基板上的地线。200，20(N+1)，210，21(N+1)代表了射频开关射频信号输入输出端在芯片上的焊盘bond pad,射频信号输入输出都是通过这几个芯片上焊盘bondpad飞线连接到基板上放大器的负载输出匹配网络以及天线端或是后置芯片的输入端口。这种连接方法普遍用于射频开关的设计。但是这种飞线连基板接地方式散热效果不佳，飞线自身电感较大，也有一定的插入损耗，从而导致射频开关的插入损耗未能优化。另一种市场常见芯片连接采用倒装芯片技术通过芯片上的金属凸点和基板上的节点直接通过焊锡球或是铜柱对接。这种方式常见于多管脚的高性能处理器芯片，近来市场上逐渐出现射频开关的电路通过倒装芯片技术把该射频开关芯片与基板实现连接。这种设计一般是如图2的飞线连接工艺直接到倒装芯片的简单改造而成。以简单的单刀双掷射频开关为例，如图3所示，301，302，……,30(N-1),30N(其中N是大于1的整数,一般由该射频开关的应用及最大功率决定)是市场常见的射频开关的一条串联通路中的大晶体管的基本单元，311，312，……,31(N-1),31N是另一条串联通路中的大晶体管的基本单元。321，322，……,32(N-1),32N是射频开关发射端(TX)一条并联通路中的晶体管的基本单元，331，332，……,33(N-1),33N是射频开关接收端(RX)一条并联通路中的晶体管的基本单元，341，342，……,34(N-1),34N是射频开关天线端(ANT)一条并联通路中的晶体管的基本单元。以上每个基本单元可以由单晶体管组成也可能由多个更小的基本开关晶体管单元并联组成。32(N+1)及34(N+1)代表射频开关芯片上的接地倒装节点GND，在GaAs pHEMT倒装工艺或是SOI倒装工艺里是通过该节点经过焊锡球或是铜柱连接到基板上的地线。300，30(N+1)，310，31(N+1)代表了射频开关射频信号输入输出端在芯片上的倒装节点,射频信号输入输出都是通过这几个芯片上倒装节点经过焊锡球或是铜柱连接到基板上放大器的负载输出匹配网络以及天线端或是后置芯片的输入端口。这种连接方法开始逐渐应用于高集成度模块的射频开关的设计。较飞线连基板接地方式这种倒装节点接地散热效果更佳，焊锡球或是铜柱的自身电感较飞线小，这种倒装芯片设计的射频开关的插入损耗比飞线连接的射频开关更优化。但是这种设计方案的缺点是由于倒装芯片节点的大小统一(一般为较大的节点)，导致实际设计射频开关的版图中的倒装节点过大而引起了与射频开关的串联或是并联通路的耦合作用，这种耦合作用在复杂倒装芯片的射频开关中更为常见，结果导致射频开关的最大可工作功率以及线性度大大降低。
技术实现思路
本专利技术为解决上述现有技术中存在的不足之处，提供了一种低损耗高隔离的倒装芯片小节点阵列射频开关及其应用，以期减少射频开关电路中接地的插入损耗以及电感，同时能提高射频开关的隔离性能；从而提高射频开关的最大可工作功率以及线性度。本专利技术为解决技术问题采用如下技术方案：本专利技术一种低损耗高隔离的倒装芯片小节点阵列射频开关，包括：M个串联通路、Q个并联通路和负载匹配电路；任意第i个串联通路包含Ni个串联的晶体管单元；任意第i个本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种低损耗高隔离的倒装芯片小节点阵列射频开关，包括：M个串联通路、Q个并联通路和负载匹配电路；任意第i个串联通路包含Ni个串联的晶体管单元；任意第i个串联通路的第1个串联的晶体管单元的漏极连接射频信号的输入端口；第Ni‑1个晶体管单元的源极连接到第Ni个晶体管单元的漏极；任意所述第Ni个晶体管单元的源极连接所述射频信号的第i个输出端口；任意第j个并联通路有Nj个串联的晶体管单元；任意第j个并联通路的第1个串联的晶体管单元的漏极分别连接所述射频信号的第j个输出端口；第Nj‑1个晶体管单元的源极连接到第Nj个晶体管单元的漏极，任意所述第Nj个晶体管单元的源极接地；1≤i≤M且M≥2；1≤j≤Q且Q≥1；Ni≥2；Nj≥2；所述射频信号从所述M个串联通路的第i个串联通路的第1个串联的晶体管单元的漏极进入并经过Ni个串联的晶体管单元后，输出至所述射频信号的第i个输出端口；由所述倒装芯片射频开关的逻辑控制电路控制所述倒装芯片射频开关上所有晶体管单元的栅极，从而选择所述射频信号在所述M个串联通路中的开关路径；所述负载匹配电路对经过所述M个串联通路中选定的开关路径后的射频信号进行负载优化匹配后输出至天线；其特征是：设置一组地线GND节点；所述地线GND是由Q个倒装芯片小节点阵列组成，并分别设置在Q个并联通路的接地端；其中，第j个倒装芯片小节点阵列与第j个并联通路的接地端相连；设置一组射频信号节点，所述射频信号节点为M个串联通路的输入输出端口，并由M+1或是M+2个倒装芯片小节点阵列组成，其中，M个装芯片小节点阵列分别设置在射频信号的M个输出端口上；第i个倒装芯片小节点阵列与第i个串联通路的输出端口相连接；若所述倒装芯片射频开关为单刀多掷开关，则在所述射频信号的输入端口上设置一个倒装芯片小节点阵列；若所述倒装芯片射频开关为双刀多掷开关，则在所述射频信号的输入端口上设置两个倒装芯片小节点阵列。...
【技术特征摘要】
1.一种低损耗高隔离的倒装芯片小节点阵列射频开关，包括：M个串联通路、Q个并联通路和负载匹配电路；任意第i个串联通路包含Ni个串联的晶体管单元；任意第i个串联通路的第1个串联的晶体管单元的漏极连接射频信号的输入端口；第Ni-1个晶体管单元的源极连接到第Ni个晶体管单元的漏极；任意所述第Ni个晶体管单元的源极连接所述射频信号的第i个输出端口；任意第j个并联通路有Nj个串联的晶体管单元；任意第j个并联通路的第1个串联的晶体管单元的漏极分别连接所述射频信号的第j个输出端口；第Nj-1个晶体管单元的源极连接到第Nj个晶体管单元的漏极，任意所述第Nj个晶体管单元的源极接地；1≤i≤M且M≥2；1≤j≤Q且Q≥1；Ni≥2；Nj≥2；所述射频信号从所述M个串联通路的第i个串联通路的第1个串联的晶体管单元的漏极进入并经过Ni个串联的晶体管单元后，输出至所述射频信号的第i个输出端口；由所述倒装芯片射频开关的逻辑控制电路控制所述倒装芯片射频开关上所有晶体管单元的栅极，从而选择所述射频信号在所述M个串联通路中的开关路径；所述负载匹配电路对经过所...
【专利技术属性】
技术研发人员：马雷，彭小滔，李磊，
申请(专利权)人：苏州雷诚芯微电子有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32
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