專利名稱：用于磁共振裝置的功率放大器裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于磁共振裝置的包括殼體的功率放大器裝置。此外，本發(fā)明涉及一種帶有此功率放大器裝置的磁共振裝置。
背景技術(shù)：
特別地用于臨床成像的磁共振裝置在現(xiàn)有技術(shù)中廣泛地已知。在此，在成像過程中通過發(fā)送天線激勵檢查對象的定向的核自旋，且通過接收天線接收磁共振信號，由磁共振信號重構(gòu)圖像數(shù)據(jù)。為驅(qū)動發(fā)送天線需要高功率，所述高功率由通常構(gòu)建在磁共振裝置的發(fā)送單元內(nèi)的功率放大器裝置提供?，F(xiàn)有技術(shù)的功率放大器裝置在此通常具有至少一個帶有至少一個功率電子部件的放大器模塊，其中在共同的電路板上實現(xiàn)盡可能多的部件和/或?qū)w結(jié)構(gòu)。例如，已知具有多個放大器模塊的功率放大器裝置，例如具有分別可產(chǎn)生5至SkW的輸出功率的四個放大器模塊，使得通過組合可達到例如30kW的功率。作為末級的放大器模塊此外也可稱為末級模塊。通常使用根據(jù)推挽原理以對稱輸入信號工作的推挽末級。在以很高的功率工作之后，在放大器模塊內(nèi)作為功率電子部件使用的晶體管需要冷卻。在此，可例如設(shè)置，在前述電路板內(nèi)布置銅板，通過所述銅板將冷卻劑通道引導(dǎo)直至待冷卻的位置。電路板在提供為用于晶體管的位置設(shè)有缺口，使得在殼體內(nèi)所提供的晶體管單元在此插入且與電路板下方所提供的銅板可直接接觸。但也建議了用于冷卻的另外的可能性，例如在隨后公開的德國專利DE 10 2011 006 061.8中使用了特別地由陶瓷制成的整合在冷卻通道內(nèi)的載體結(jié)構(gòu)。如前所述，例如已知的功率放大器模塊可以在推挽運行中因此作為推挽末級工作，其中分別為相同量的晶體管分配了對稱的輸入信號的一相，這意味著第一組晶體管(也可僅包括一個晶體管)獲得0°信號，而另一組晶體管(又可僅包括一個晶體管)獲得180°信號。晶體管構(gòu)件的漏極輸出在與第二導(dǎo)體結(jié)構(gòu)感性交互的第一導(dǎo)體結(jié)構(gòu)中匯聚，使得通過感性耦合可產(chǎn)生放大的輸出信號。為進行放大，除了偏置電壓外，所述偏置電壓的供電裝置通常實現(xiàn)在也承載了放大器模塊的前述電路板上，還需要必須耦合在導(dǎo)體結(jié)構(gòu)上的高壓供電裝置。為此，通常提供在另外的電路板(Printed Circuit Board,印刷電路板-PCB)上所實現(xiàn)的分開的高壓供電裝置(功率供給裝置)。高壓供電裝置通過合適的電纜、特別是扁平電纜與承載了至少一個放大器模塊的第一電路板連接，且從該處與放大器模塊-具體而言與電路結(jié)構(gòu)-耦合。這形成了長的連接路徑，由此從電子效應(yīng)以及制造的角度而言導(dǎo)致了缺點。例如，缺點是在電子構(gòu)造方面長連接的電感和防電磁干擾(EMI)的屏蔽。在制造技術(shù)上存在許多整體部件，它們必須組裝在一起且因此也造成更高的成本。高壓供電裝置的功率電子部件、特別是晶體管需要自己的冷卻裝置，至少需要自己的冷卻通道
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的基本技術(shù)問題在于，提供一種更緊湊的、簡單的且制造中零件少的功率放大器裝置。為解決此技術(shù)問題，根據(jù)本發(fā)明提供了用于磁共振裝置的包括殼體的功率放大器裝置，其中布置有:-第一電路板，所述第一電路板帶有至少一個放大器模塊，所述放大器模塊具有具有至少一個功率電子部件、特別是晶體管，和至少一個與功率電子部件連接的導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，-第二電路板，所述第二電路板帶有至少一個功率電子部件、特別是晶體管，和導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，所述導(dǎo)體結(jié)構(gòu)與放大器模塊的供電裝置相配合，其中第二電路板的導(dǎo)體結(jié)構(gòu)與第一電路板的至少一個連接點連接以用于為放大器模塊供電，和-用于冷卻功率電子部件的至少一個冷卻通道，-其中特別地布置在平行的平面內(nèi)的電路板的至少兩個功率電子部件這樣被布置，使得其在共同的冷卻通道的對置側(cè)上與冷卻通道熱連接。此外，建議了很緊湊的結(jié)構(gòu)，其中第一電路板和第二電路板這樣相鄰地布置，使得共同的冷卻通道可用于第一電路板和第二電路板的功率電子部件。在此，兩個電路板的功率電子部件優(yōu)選地構(gòu)造為晶體管?，F(xiàn)在這樣選擇布置，使得對于第一電路板和第二電路板的至少一對功率電子部件可共同使用一個冷卻通道，其中特別地功率電子部件最終重疊地布置。以此方式因此實現(xiàn)以緊湊的布置將高壓供電裝置實現(xiàn)在帶有至少一個功率放大器模塊的第一電路板上，使得實現(xiàn)了更短的連接路徑。也降低了為組裝所需零件的數(shù)量，使得由于特別地將第二電路板的所有功率電子部件在與第一電路板的功率電子部件所分配的冷卻通道上進行冷卻，所以除節(jié)約空間的緊湊結(jié)構(gòu)形式外也可節(jié)約成本。最后，兩個電路板因此形成了集成結(jié)構(gòu)單元的形式，其中供電裝置-功率電子部件布置在被功率放大器模塊的功率電子部件所使用的冷卻通道“上”。在本發(fā)明的特別有利的構(gòu)造中設(shè)置了，第二電路板的朝向第一電路板的至少一個導(dǎo)電的特別地金屬化的接地面形成用于對第一電路板的導(dǎo)體結(jié)構(gòu)進行屏蔽的高頻屏蔽的部分。由于放大器模塊的區(qū)域內(nèi)以高頻技術(shù)工作，所以需要屏蔽，所述屏蔽根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)通常設(shè)置為殼體的內(nèi)層。本發(fā)明現(xiàn)在實現(xiàn)通過第二電路板-具體而言其朝向第一電路板的下側(cè)接地面實現(xiàn)高頻屏蔽的至少一個部分，使得最后可以說將高壓供電裝置整合在功率放大器裝置的屏蔽平面上。通過合適地利用另外的可金屬化的或提供以導(dǎo)電面的結(jié)構(gòu)，可因此實現(xiàn)特別地至少部分地、特別是大部分地封閉的高頻屏蔽腔，所述腔支持了更緊湊的、結(jié)構(gòu)小的構(gòu)造形式，但仍提供了足夠好的屏蔽。因此，可特別具有優(yōu)點地設(shè)置，冷卻通道的至少一側(cè)和/或至少一個功率電子部件的至少一側(cè)、特別是第一電路板的功率電子部件的至少一側(cè)至少部分地提供有形成高頻屏蔽的部分的、與接地面連接的導(dǎo)電面。合適地布置的處在接地上的在冷卻通道和/或功率電子部件上的導(dǎo)電面可因此例如形成高頻屏蔽腔的“側(cè)壁”形式，使得可實現(xiàn)導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的、特別是在感性傳輸部分內(nèi)的良好的屏蔽。除作為“蓋”的接地面之外，此類“側(cè)面”可與例如第一電路板的接地面一起形成至少部分地在四周封閉的腔，其中當(dāng)如在下文中詳細解釋的那樣在第一電路板的雙側(cè)上為第二電路板提供以分別在此處形成高頻屏蔽的部分的接地面時，則特別有利地給出了緊湊的構(gòu)造。
如果高頻屏蔽應(yīng)向外封閉，則可建議使得高頻屏蔽的至少一個部分通過殼體的導(dǎo)電的內(nèi)面形成，特別是通過在第一電路板和第二電路板之間延伸的內(nèi)面形成。例如，可建議在殼體的在電路板內(nèi)殼體的固定位置之間的內(nèi)面上提供導(dǎo)電層，以在此將高頻屏蔽向外封閉。既然第一電路板的接地面至少單側(cè)地已經(jīng)提供有作為高頻屏蔽的部分的導(dǎo)電面，現(xiàn)在不再需要殼體的內(nèi)面的完全導(dǎo)電的設(shè)計。如前所述，特別合適的是，高頻屏蔽的至少部分封閉的腔通過相鄰布置的功率電子部件的導(dǎo)電面和至少一個冷卻通道的導(dǎo)電面以及通過接地面形成。根據(jù)待屏蔽的導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的位置，在此可最后形成高頻屏蔽的不同的腔，所述腔在一定程度上也相互屏蔽。因此，例如可構(gòu)思的是，將例如在感性耦合的情況中放大例如處于不同晶體管的漏極輸出上的信號的實際進行放大的導(dǎo)體結(jié)構(gòu)封閉在雙側(cè)通過相鄰布置的功率電子部件的導(dǎo)電面和至少一個冷卻通道的導(dǎo)電面所形成的腔內(nèi)，而在向晶體管的另外的輸入的提供供給的導(dǎo)體結(jié)構(gòu)中，腔的側(cè)邊界通過殼體的側(cè)壁的內(nèi)面形成。優(yōu)選地，第二電路板的功率電子部件布置在第二電路板的缺口開口內(nèi)。以此實現(xiàn)了使得所述功率電子部件也從第二電路板的接地面?zhèn)绕鹋c冷卻通道可熱接觸。電路板的此類設(shè)計和在缺口開口內(nèi)所提供的此功率電子部件到電路板的導(dǎo)體結(jié)構(gòu)上的連接在現(xiàn)有技術(shù)中已知。在本發(fā)明的特別有利的構(gòu)造中可以建議，使得第一電路板雙側(cè)裝配且兩個第二電路板分別提供在第一電路板的對置的側(cè)上。以此方式此外產(chǎn)生了改進的總體空間利用，這僅通過“夾層”結(jié)構(gòu)形式來得到，其中在第一電路板的上方和下方分別布置了第二電路板，所述第二電路板被分配給了供電裝置。特別地，可設(shè)置對稱的結(jié)構(gòu)，例如相對于第一電路板的裝配對稱，但也相對于第二電路板的構(gòu)造對稱。特別有利的是兩個第二電路板的接地面朝向第一電路板而使其形成高頻屏蔽的雙側(cè)部分，使得此外不必在第一電路板自身上提供高頻屏蔽的部件，在任何情況下通道開口用于對第一電路板雙側(cè)上所提供的導(dǎo)電面進行連接，所述導(dǎo)電面例如如上所述可形成腔。進一步合適的是，將無殼體的功率電子部件至少部分地以倒裝芯片技術(shù)進行連接。這特別地用于第一電路板的功率電子部件。在一個實施形式中可建議，第一電路板和第二電路板具有相同的功率電子部件。這此外簡化了結(jié)構(gòu)和不同零件的數(shù)量，使得特別有利地可實現(xiàn)對稱結(jié)構(gòu)。特別地，無殼體部件適合于作為功率電子部件。為制造此功率放大器裝置可例如建議，首先將功率電子部件、特別是晶體管雙側(cè)粘合在冷卻管上，所述冷卻管例如可實現(xiàn)為帶有特別地矩形橫截面的由金屬化的塑料制成的銅管或管。因此實現(xiàn)了特別地通過倒裝芯片技術(shù)的與電路板的連接。除功率放大器裝置之外，本發(fā)明也涉及一種磁共振裝置，其包含帶有根據(jù)本發(fā)明的功率放大器裝置的至少一個發(fā)送單元。關(guān)于功率放大器裝置的全部闡述可類似地轉(zhuǎn)移到根據(jù)本發(fā)明的磁共振裝置，使得在此也獲得特別的構(gòu)造的優(yōu)點。在磁共振裝置的范圍內(nèi)可有利地且此外帶來收益地使用特別緊湊且結(jié)構(gòu)小的裝置。


從如下圖示的實施例中以及根據(jù)附圖給出了本發(fā)明更多的優(yōu)點和細節(jié)。在此，各圖為:圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的功率放大器裝置的原理草圖，圖2示出了在放大器模塊的區(qū)域內(nèi)的通過功率放大器裝置的部分截面，圖3示出了第一電路板的示意性俯視圖，圖4示出了第二電路板的示意性俯視圖，圖5示出了根據(jù)本發(fā)明的磁共振裝置。
具體實施例方式圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的功率放大器裝置I的原理草圖。所述功率放大器裝置I在此包括四個在此示意性地示為功能塊的功率放大器模塊2，所述功率放大器模塊2分別產(chǎn)生總功率的部分且布置在殼體3內(nèi)。放大器模塊2的輸出信號例如通過平衡不平衡轉(zhuǎn)換器4匯集為總輸出信號。為了運行，放大器模塊2需要供電裝置5，所述供電裝置5與功率放大器模塊2 —起整合在殼體3內(nèi)，且處在屏蔽級上，就像在下文中進一步解釋的那樣。對于放大器模塊2的具體構(gòu)造存在多種可能性，這在現(xiàn)有技術(shù)中很大程度上是已知的且在此不詳細闡述。例如，可構(gòu)思末級放大器模塊，其中使用晶體管、例如16個晶體管作為功率電子部件，所述晶體管的漏極輸出信號通過導(dǎo)體結(jié)構(gòu)組合為總輸出信號。但當(dāng)然也可構(gòu)思另外的構(gòu)造，其中在本發(fā)明中不涉及放大器模塊2的具體構(gòu)造和布線。圖2現(xiàn)在詳細示出了在放大器模塊2的區(qū)域內(nèi)的通過功率放大器裝置I的內(nèi)部的部分截面。圖中可見，在中心提供了第一電路板6，在其上實現(xiàn)了放大器模塊2，所述放大器模塊具有其線路和其構(gòu)造為晶體管部件的晶體管7，其中為清晰起見在此未詳細示出線路。第一電路板6可見以對稱方式在雙側(cè)裝配，且可具有多個層，在所述層上提供了線路。由于圖示為功率電子部件的晶體管7需要冷卻，所以分別在上側(cè)和下側(cè)上與該晶體管7熱接觸地引導(dǎo)了至少一個冷卻通道8，該冷卻通道8例如可由銅制成且具有矩形橫截面。在第一電路板6上方和下方布置了第二電路板9，在該第二電路板9上實現(xiàn)了用于放大器模塊2的供電裝置5。從圖中可見，供電裝置5也具有構(gòu)造為晶體管10的功率電子部件，所述功率電子部件布置在第二電路板9的缺口開口 11內(nèi)，使得該功率電子部件僅直接與冷卻通道8相鄰且可通過熱耦合也被冷卻通道8有效地冷卻。這意味著，冷卻通道8既用于冷卻晶體管 又用于冷卻晶體管10。如從圖2中進一步可見，第二電路板9的下側(cè)提供有導(dǎo)電的接地面14。此接地面14現(xiàn)在形成了用于放大器模塊2的、包括多個高頻腔12、13的高頻屏蔽的部分，其中附加地仍可由冷卻通道8和晶體管7對此提供貢獻。因此，目前在冷卻通道8的側(cè)上也提供了導(dǎo)電面15，所述導(dǎo)電面15與第二電路板9的各接地面14連接在一起。此外，晶體管7也具有朝向腔12、13的導(dǎo)電層，所述導(dǎo)電層形成了導(dǎo)電面16。上側(cè)和下側(cè)導(dǎo)電面之間的連接可通過相應(yīng)的通道開口 17實現(xiàn)。在此，腔13在一側(cè)上通過殼體3封閉，所述殼體在用于第二電路板9的相應(yīng)的保持設(shè)備18之間具有導(dǎo)電的內(nèi)面19，例如又具有層。與接地面14連接的導(dǎo)電的內(nèi)面19總體上環(huán)繞地構(gòu)造 ，這意味著所述內(nèi)面19沿整個殼體在兩個第二電路板19之間延伸，使得在此在每個情況中給出了高頻屏蔽的封閉的外側(cè)邊界。此外，所示的緊湊結(jié)構(gòu)形式不僅實現(xiàn)了將冷卻通道8用于冷卻晶體管7和晶體管10，而且也實現(xiàn)了高頻屏蔽在整體結(jié)構(gòu)中的整合。在此，應(yīng)注意的是，如果從第二電路板9側(cè)提供的導(dǎo)體結(jié)構(gòu)21發(fā)出的連接線22通過缺口開口 23被引導(dǎo)到第一電路板6上的連接點24，則所示的整體結(jié)構(gòu)也允許將耦合電容器20簡單地連接在接地上，該耦合電容器20可由于靠近接地面14而容易地實現(xiàn)。圖3示意性地示出了第一電路板6的俯視圖。從圖中可見，對于每個放大器模塊2分別在電路板6的兩側(cè)上雙側(cè)布置了八個相互對稱布置的晶體管7，其中一側(cè)上分別對置地布置四個晶體管7。在此僅示出了在晶體管7上經(jīng)過的冷卻通道8，同樣僅部分地且例如對于兩個晶體管7示出了導(dǎo)體結(jié)構(gòu)25。圖4示出了第二電路板9的從外部的相應(yīng)的俯視圖，其中在此可見，在此僅需四個晶體管10，但所述晶體管10相應(yīng)地這樣布置在缺口開口 11內(nèi)，使得晶體管10置于冷卻通道8上且也可通過冷卻通道8被冷卻。在此應(yīng)注意的是，用于在此未詳細示出的晶體管7的偏置電壓在電路板6上實現(xiàn)，此外所述電路板6不需要附加的冷卻。為制造功率放大器裝置I可例如建議，首先將電容器7、10在對置的側(cè)上與冷卻通道8熱連接，例如通過相應(yīng)的導(dǎo)熱粘合劑熱連接。通過使用倒裝芯片技術(shù)，可形成與第一電路板6的連接，而相應(yīng)的連接可能性可在安放電路板9之后使用，其中在此特別地也可構(gòu)思通過焊線26將電容器10耦合在導(dǎo)體結(jié)構(gòu)21上，如在圖2中示例地圖示。最后，圖5還示出了根據(jù)本發(fā)明的磁共振裝置27的原理草圖，所述磁共振裝置27以已知的方式包括主磁體單元28，所述主磁體單元特別包含用于產(chǎn)生主磁場的線圈以及具有患者容納處29。在主磁體單元28外側(cè)上可見布置了帶有殼體31的發(fā)送單元30，所述發(fā)送單元30含有根據(jù)本發(fā)明的功率放大器裝置I。磁共振裝置27的其他的部件在現(xiàn)有技術(shù)中很大程度上是已知的，且在此不必詳細闡述。雖然在細節(jié)上通過優(yōu)選實施例詳細圖示且描述本發(fā)明，但本發(fā)明不受所公開的示例限制，且另外的變體可由專業(yè)人員導(dǎo)出而不偏離本發(fā)明的保護范圍。附圖標號列表I 功率放大器裝置2 放大器模塊3 殼體4 平衡不平衡轉(zhuǎn)換器5 供電裝置6 電路板7 晶體管8 冷卻通道9 電路板10 晶體管11 缺口開口
12腔13腔14接地面15導(dǎo)電面16導(dǎo)電面17通道開口18保持設(shè)備19內(nèi)面20耦合電容器21導(dǎo)體結(jié)構(gòu)22連接線23缺口開口24連接點25導(dǎo)體結(jié)構(gòu)
26焊線27磁共振裝置28主磁體單元29患者容納處30發(fā)送單元31殼體
權(quán)利要求
1.一種用于磁共振裝置(27)的包括殼體(3)的功率放大器裝置(1)，其中布置有: -第一電路板(6 )，所述第一電路板(6 )帶有至少一個放大器模塊(2 )，所述放大器模塊具有至少一個功率電子部件、特別是晶體管(7)，和至少一個與所述功率電子部件連接的導(dǎo)體結(jié)構(gòu)(25)， -第二電路板(9)，所述第二電路板(9)帶有至少一個功率電子部件、特別是晶體管(10)，和導(dǎo)體結(jié)構(gòu)(21)，所述導(dǎo)體結(jié)構(gòu)(21)與所述放大器模塊(2)的供電裝置(5)相配合，其中該第二電路板(9)的導(dǎo)體結(jié)構(gòu)(21)與所述第一電路板(6)的至少一個連接點(24)連接以用于為所述放大器模塊(2)供電，和 -用于冷卻功率電子部件的至少一個冷卻通道(8)， -其中特別地布置在平行的平面內(nèi)的電路板(6、9)的至少兩個功率電子部件這樣被布置，使得其在共同的冷卻通道(8)的對置側(cè)上與所述冷卻通道(8)熱連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的功率放大器裝置，其特征在于，所述第二電路板(9)的朝向所述第一電路板(6)的至少一個導(dǎo)電的特別地金屬化的接地面(14)形成用于屏蔽該第一電路板(6)的導(dǎo)體結(jié)構(gòu)(25)的高頻屏蔽的部分。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的功率放大器裝置，其特征在于，所述冷卻通道(8)的至少一側(cè)和/或至少一個功率電子部件的至少一側(cè)至少部分地提供有形成所述高頻屏蔽的部分的、與所述接地面(14)連接的導(dǎo)電面(15、16)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的功率放大器裝置，其特征在于，所述高頻屏蔽的至少一個部分通過所述殼體(3)的導(dǎo)電的內(nèi)面(19)形成，特別是通過在所述第一電路板(6)和所述第二電路板(9)之間延伸的內(nèi)面形成。
5.根據(jù)權(quán)利要求2至4中任一項所述的功率放大器裝置，其特征在于，所述高頻屏蔽的至少部分封閉的腔(12、13)通過相鄰布置的功率電子部件和至少一個冷卻通道(8)的導(dǎo)電面(15、16)以及通過所述接地面(14)形成。
6.根據(jù)權(quán)利要求2至5中任一項所述的功率放大器裝置，其特征在于，所述第二電路板(9)的功率電子部件被布置在所述第二電路板(9)的缺口開口(11)內(nèi)。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的功率放大器裝置，其特征在于，所述第一電路板(6)被雙側(cè)裝配且兩個第二電路板(9)分別被提供在該第一電路板(6)的對置的側(cè)上。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求中一項所述的功率放大器裝置，其特征在于，無殼體的功率電子部件至少部分地以倒裝芯片技術(shù)連接。
9.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的功率放大器裝置，其特征在于，所述第一電路板(6)和所述第二電路板(9)具有相同的功率電子部件。
10.一種磁共振裝置(27)，所述磁共振裝置(27)包括帶有根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的功率放大器裝置(I)的至少一個發(fā)送單元(30)。
全文摘要
一種用于磁共振裝置(27)的包括殼體(3)的功率放大器裝置(1)，其中布置有第一電路板(6)，帶有至少一個具有至少一個功率電子部件和至少一個與所述功率電子部件連接的導(dǎo)體結(jié)構(gòu)(25)的放大器模塊(2)，第二電路板(9)，帶有至少一個功率電子部件和與所述放大器模塊(2)的供電裝置(5)相配合的導(dǎo)體結(jié)構(gòu)(21)，其中第二電路板(9)的導(dǎo)體結(jié)構(gòu)(21)與第一電路板(6)的至少一個連接點(24)連接以對放大器模塊(2)供電，和用于冷卻功率電子部件的至少一個冷卻通道(8)，其中特別地布置在平行的平面內(nèi)的電路板(6、9)的至少兩個功率電子部件被布置為使得其在共同的冷卻通道(8)的對置側(cè)上與所述冷卻通道(8)熱連接。
文檔編號G01R33/36GK103163495SQ20121052783
公開日2013年6月19日 申請日期2012年12月10日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月8日
發(fā)明者A.阿爾布雷克特 申請人:西門子公司