前言

CATV 系统需要具有高线性度和高输出功率的放大器以通过网络传输视频和数据。由于CATV 系统已发展到可融合更多的频道并提供更高的数据速率，因此工作频率、功率水平和失真水平会变得更具挑战性。系统放大器中最具挑战性的元件是功率倍增线路放大器，因为其工作电压为24 伏并会消耗超过10 瓦的功率来实现所需的性能。有效消除这些元件所产生的热量是确保最佳性能、长使用寿命以及高可靠性的关键。

方法	PCB连接	MMIC接触
1	用螺钉连接到平板块上	通过孔
2	焊接到平板块上	通过孔
3	用螺钉连接到带底座的块上	直接接触块
参照	混合模块直接连接到底座上	与混合块接触

方法1

使用标准回流焊连接工艺将MMIC 连接到PCB 上，并且PCB 设计有通孔，可形成通过电路板的热流量。32 个通孔的直径为0.89 mm 并在定制MMIC 散热片下呈4x8 矩形样式。在PCB 和底座之间插入一个平板块以形成散热器。在PCB 和块之间涂上导热膏并使用螺钉为PCB 下的平板块提供附加的散热接触。图3 显示了方法1 的详情，包括芯片和PCB 的剖视图以及系统的散热模型。散热模型显示了对系统中的热阻有贡献的所有元件。

方法2

使用标准回流焊连接工艺将MMIC 连接到PCB 上，并且PCB 设计有通孔，可形成通过电路板的热流量。32 个通孔的直径为0.89 mm 并在定制MMIC 散热片下呈4x8 矩形样式。在PCB 和底座之间插入一个平板块以形成散热器。将PCB 和块之间的导热膏换为焊料并再次使用螺钉为PCB 下的平板块提供附加的散热接触。图4 显示了方法2 的详情，包括芯片和PCB 的剖视图以及系统的散热模式。此散热模型类似于方法1，具有相似数量的元件。整体热阻较低，因为替换导热垫（膏）的焊料具有较低的热阻。

方法3

MMIC 通过PCB 中的一个孔直接连接散热器。散热器具有一个底座，使定制MMIC 散热片正好靠在带导热膏的散热器底座上，为散热器提供散热接触。图5 显示了方法3 的详情，包括芯片和PCB 的剖视图以及系统的散热模型。如散热模型中所示，此方法具有最低的热阻，具有最少的热阻元件，每个元件都具有低的热阻值。

结果

对使用三种方法连接的ANADIGICS ACA2407 MMIC 线路放大器进行了温度测量。MMIC 在标准62 密耳厚的PCB 上的工作电压和电流为24 伏和430 mA，总耗散功率为10.32 瓦。在MMIC 的引脚1 附近测量温度升高，施加直流电源并且无射频功率。图6 显示了3 种方法以及具有类似功率耗散的混合模块在类似位置的测量结果。测量结果表明所有三种方法都具有极好的散热效果。方法2 和方法3 获得的结果与参照混合模块类似，而方法3 可获得比混合模块更低的温度（低8.3 °C）。

总结

方法3，芯片通过PCB 直接连接，将PCB 用螺钉连接到底座散热器上，可提供最低温度的MMIC 并且温度比混合模块更低。表2 总结了与参照混合模块相比，各种方法的散热性能。

表 3：结果总结

方法	温度升高(°C)	散热性能	可制造性	成本
1	43.1	良好	容易	低成本
2	40	更好	困难	中等
3	30.5	最好	容易	低成本
参照	38.8	更好	容易	高成本

除了可提供卓越的散热性能外，方法3 还是一种在制造环境中容易实施的解决方案，并能提供最低成本的解决方案。每种方法都提供了非常良好的散热性能和高可靠性解决方案，从而在系统放大器的设计和制造过程中具有灵活性。如果散热器直接铸造在底座上，将MMIC 与散热器连接的三种方法中的每一种也都适用。

用一个定制的加固条将MMIC 夹紧到散热器上并提供更好的散热接触，可实现散热性能的额外改善。此方法如图7 中所示，针对MMIC 尺寸、PCB 布局和散热器解决方案进行了加固条的优化。

结论

我们为实施具有低工作温度和高可靠性的线路放大器功率倍增器MMIC 提出了制造解决方案。这些解决方案使系统放大器能适应具有内置散热器或适配器的MMIC 放大器，并可提供易于制造的低成本方式以替代混合模块线路放大器。