Гибридная интегральная свч- и квч-схема

 

Изобретение относится к электронной технике и обеспечивает улучшение электрических и массогабаритных характеристик, а также улучшение условий теплоотвода, что достигается тем, что посадочная площадка расположена в углублении, выполненном на лицевой поверхности платы, при этом глубина углубления обеспечивает расположение поверхностей контактных площадок кристалла полупроводникового прибора в одной плоскости с поверхностью топологического рисунка металлизации платы, а расстояние между боковой поверхностью углубления в плате и кристаллом полупроводникового прибора составляет 1-150 мкм. 2 ид

Комитет Российской Федерации по патентам и товарным знакам (19) RU {11) 2ОО4036 С1 (51) 5 H01L21 00 Н05К5 00 (21) 4930780/21 (22) 25,0491 (46) 30.1193 Бюл. Na 43-44 (71) Научно-производственное объединение "Исток" (72) Иовдальский ВА (73) Иовдапьский Виктор Анатольевич (54) ГИБРИДНАЯ ИНТЕГРАЛЬНАЯ СВЧ- И

КВЧ-СХЕМА (57) Изобретение относится к электронной технике и обеспечивает улучшение электрических и массогабаритных характеристик а также улучшение условий теплоотвода, что достигается тем. что посадочная площадка расположена в углублении, выполненном на лицевой поверхности платы, при этом . глубина углубления обеспечивает расположение поверхностей контактных площадок кристалла полупроводникового прибора в одной плоскости с поверхностью топологического рисунка металлизации платы, а расстояние между боковой поверхностью углубления в плате и кристаллом полупроводникового прибора составляет 1 — 150 мкм 2 ил.

2004036

Изобретение относится к электронной технике, в частности к гибридным интегральным схемам СВЧ- и КВЧ-диапазонов.

Известна гибридная СВЧ-схема широкодиапазонных генератора и усилителя на сосредоточенных элементах с использованием кристаллов активных полупроводниковых элементов, например кристаллов полевых и биполярных транзисторов, варакторных диодов и миниатюрных конденсаторов. С целью получения максимального диапазона усиления и генерации размеры элементов выбраны минимально возможными, а для улучшения теплоотвода размещены на медной пластине, при этом в генераторе биполярный транзистор и ва" ракторные диоды отводят тепло через бериллиевую керамику. Выход СВЧ-мощности осуществляется с помощью 50-омной микрополосковой линии, выполненной по интегральной технологии (1j.

Недостатками данной конструкции являются ее низкие электрические и массогабаритные характеристики, сложность и трудоемкость, низкая повторяемость электрических параметров, так как они зависят от качества пайки большого числа элементов схемы, и из-за большого разброса по высоте различных элементов, которые соединяются золотыми проволочками различной длины, представляющими собой паразитное индуктивности СВЧ-схемы.

Наиболее близким техническим решением является гибридная интегральная схема СВЧ, в которой жесткая диэлектрическая плата имеет топологический рисунок металлизации на лицевой стороне и экранную заземляющую металлизацию на обратной .стороне. На лицевой стороне платы в составе технологического рисунка металлизации выполнен пленочный многослойный конденсатор, на верхней обкладке которого установлен кристалл активного бескорпусного полупроводникового прибора, в данном случае монолитной интегральной схемы. СВЧ-диапазона, а нижняя обкладка конденсатора соединена через металлизированные отверстия, . заполненные электропроводящим материалом, с экранной металлизацией на обратной стороне платы (2j;

Недостатками данной конструкции являются длинные проводники, соединяющие контактные площадки кристалла активного полупроводникового прибора с топологическим рисунком металлизации, что ухудшает электрические характеристики схемы, атакже большая высота схемы, связанная с установкой монолитной интегральной схемы на конденсатор, расположенный на поверхности платы.

Цель изобретения -улучшение электрических и массогабаритных характеристик гибридной интегральной схемы.

Цель достигается тем, что в гибридной интегральной СВЧ- и КВЧ-схеме, содержащей диэлектрическую плату, имеющую топологический рисунок металлизации на

"0 лицевой стороне и экранную заземляющую металлизацию на обратной стороне, конденсатор, расположенный и закрепленный на посадочной площадке в составе топологического рисунка металлизации, кристалл

15 бескорпусного полупроводникового прибора, расположенный на конденсаторе и закрепленный на верхней обкладке связующим. электропроводящим веществом, проводники, соединяющие контактные

20 площадки кристалла полупроводникового прибора с топологическим рисунком металлизации платы, металлизированные отверстия, заполненные электро- и теплопроводящим веществом, соединяю25 щие посадочную йлощадку в составе топологического рисунка металлизации платы с экранной заземляющей металлизацией, металлическое теплопроводящее основание, соединенное с платой, посадочная площад 0 ка расположена в углублении, выполненном на лицевой поверхности платы, при этом глубина углубления обеспечивает расположение поверхностей контактных площадок кристалла полупроводникового прибора s

З5 одной плоскости с поверхностью топологического рисунка металлизации платы, а расстояние между боковой поверхностью углубления в плате и кристаллом полупроводникового прибора составляет 1 — 150

40 мкм, Расположение посадочной площадки в углублении, выполненном на лицевой поверхности платы, глубиной, при которой по верхности контактных площадок кристалла

45 полупроводникового прибора расположены в одной плоскости с поверхностью топологического рисунка металлизации, во-первых, обеспечивает сокращение длины соединительных проводников и уменьшение длины металлизированных отверстий, что приводит к улучшению электрических характеристик, во-вторых, уменьшает высоту и вес схемы, что улучшает массогабаритные характеристики, в-третьих, уменьшает

55 толщину платы под тепловыделяющим кристаллом полупроводникового прибора, что улучшает условия теплоотвода, Расстояние между боковой поверхностью углубления в плате и кристаллами конденсатора и активного полупроводникового

2004036

30

50 прибора менее 10 мкм ограничено шероховатостью поверхности кристаллов и стенок углубления, а более 150 мкм приводит к увеличению длины соединительных проводников, а следовательно, к ухудшению электрических характеристик.

На фиг.1 представлена предлагаемая гибридная интегральная СВЧ-схема, в разрезе, где 1 — твердая диэлектрическая подложка (плата), 2 — топологический рисунок металлизации, 3 — экранная заземляющая металлизация, 4- конденсатор, 5- посадочная площадка в составе топологического рисунка металлизации, 6 — кристалл бескорпусного полупроводникового прибора, 7 — связующее электропроводящее вещество, 8 — контактные площадки полупроводникового прибора, 9 — соединительные проводники, 10 — металлизированные отверстия, 11 — электро- и теплопроводящее вещество, 12 — металлическое теплопроводящее основание, На фиг,2 изображена гибридная интегральная СВЧ-схема с пленочным конденсатором.

Пример. Гибридная интегральная

СВЧ-схема содержит твердую диэлектрическую плату 1, выполненную, например, из поликора толщиной 0,5 или 1 мм, имеющую топологический рисунок металлизации 2 на лицевой стороне и экранную заземляющую металлизацию 3 на обратной стороне.

Структура металлиэации может быть, например, Ti толщиной, обеспечивающей сопротивление пленки (100.0м/см ), — Pd (0,2 мкм) — Au (3 мкм) или Сг(100 Омlсм ) — Cu напыленная {1 мкм) — Cu гальваническая (3 мкм) — Ю гальванический (0,6 мкм) -Au тальваническое (3 мкм), Конденсатор 4, например, ТС7,088.005-20 (ТС0.707.001 ТУ) толщиной 0,15 мм расположен и закреплен электропроводящим связующим веществом, например припоем эвтектического состава Au — Si или Au — Gt . или клеем ЭЧЭ-С (НУ0.028,052 ТУ).На лицевой поверхности платы выполнено углубление и посадочная площадка 5 расположена в нем, Кристалл 6 бескорпусного полупроводникового прибора, например транзистора 2Т648А — 5 (Аа.0239.266ТУ/Д1), толщиной 50 мкм или транзистора ЗП6045-5 толщиной 150 мкм, расположен на конденсаторе 4 и закреплен на его верхней обкладке при помощи связующего электропроводного вещества 7, например припоя электрического состава Au—

Si (или Au — G|:) или клея ЭЧЭ вЂ” С, Глубина углубления в плате выбрана такой, что при размещении в нем конденсатора с транзистором на его верхней обкладке поверхность кристалла транзистора находится в одной плоскости с топологическим рисунком металлизации 2, лицевой поверхностью платы. т,е. в случае транзистора 2Т648А-5

0,315 мм, а в случае транзистора ЗП604Б — 5

0,415 мм. Проводники 9. соединяющие контактные площадки 8 кристалла 6 полупроводникового прибора с топологическим рисунком металлизации 2 платы выполнены, например, из золотой проволоки Я30 мкм. Металлизированные отверстия 10 выполнены, например, диаметром 50 — 300 мкм (металлизация отверстий может быть выполнена химическим никелированием или меднением с предварительной активацией поверхности отверстий ЯпС12 + PdCi2, а затем гальваническим наращиванием Ni или

Си с последующим золочением доведена до толщины 3 — 8 мкм. Заполненные электро- и теплопроводящим веществом 11, например припоем П425А (650/o Zn,15ß, Си, 20 Au)

ГТ0.045.937ТУ, отверстия в дне углубления соединяют посадочную площадку 5 в составе топологического рисунка металлизации 2 с экранной заземляющей металлизацией 3 платы 1. Плата закреплена на металлическом теплопроводящем основании 12, выполненном, например, из сплава МД-50, при помощи связующего электро- и тепло-. проводящего вещества 11, например Au—

Ge.

Устройство в качестве генератора работает следующим образом.

В соответствии с электрической схемой, представленной в (1), питающие напряжения к выводам транзистора и варакторного диода подают через блокировочные конденсаторы емкостью 10 пФ. Малость размеров блокировочных конденсаторов S 2/4 позволяет считать их сосредоточенными, что обеспечивает возможность создания широкодиапазонных фильтров питания и соответственно получение наилучших электрических характеристик генераторов.

Индуктивности вводов питания могут быть выполнены в виде меандровых высокоомных микрополосковых линий, выполненных по тонкопленочной (интегральной) технологии, изготавливаемых в едином процессе с созданием тапологического рисунка металлизации платы, Коллектор (нижняя поверхность кристалла) биполярного транзистора

2Т648А — 5 посажен непосредственно на верхнюю обкладку кристалла конденсатора.

Выход СВЧ-энергии осуществляется с змиттера биполярного транзистора, который расположен на верхней обкладке конденсатора, что позволяет сделать длину золотой проволоки между выводом эмиттера и выходной 50-омной микрополосковой линией

2004036 минимально короткой."Генераторный контур. расположенный в базовой цепи биполярного транзистора, состоит из варакторного диода, разделительного KOHденсатора (для подачи питания на варакторный диод) и индуктивности, соединяющей базовый вывод транзистора с варакторным диодом. Минимальное число элементов генераторного контура позволяет обеспечить минимум паразитного влияния на параметры контура и соответственно получить оптимальные характеристики самого генератора, Варакторный диод размещен в углублении платы на верхней обкладке кристалла конденсатора так же, как и биполярный транзистор, Предложенная конструкция обеспечивает по сравнению с прототипом улучшение электрических характеристик за счет укорочения соединительных проводников, соединяющих контактные площадки активного полупроводникового прибора с технологическим рисунком металлизации платы. УлучФормула изобретения

ГИБРИДНАЯ ИНТЕГРИЛЬНИЯ СВЧ- И

КВЧ-СХЕМА, содержащая твердую диэлектрическую плату с топологическим рисунком металлизации на лицевой стороне и экранную заземляющую металлизацию на обратной стороне платы, конденсатор, расположенный и закрепленный на посадочной площадке в составе топологического рисунка металлизации, кристалл бескорпусного полупроводникового прибора, расположенный на конденсаторе и закрепленный на верхней обкладке связующим электро проводящим веществом, проводники, соединяющие контактные площадки кристалла полупроводникового прибора с тополагическим рисунком металлизации платы, металлизированные отшение массогабаритных характеристик обеспечивается эа счет сокращения веса платы и уменьшения высоты схемы, за счет размещения конденсатора с полупроводни5 ковым прибором в объеме подложки, а также воэможности более близкого расположения проводников топологического рисунка металлизации к кристаллу полупроводникового прибора.

10 Применение предложенного технического решения улучшит электрические характеристики схемы, в особенности при работе в верхней части СВЧ- и КВЧ-диапазонов, массогабаритные характеристики, 15 условия теплоотвода от полупроводникового прибора. Кроме тото, уменьшение длины соединительных проводников со- кратит расход драгметаллов в случае.их применения.

20 (56) 1. Microwaves, 3и!у, 1978, р.45-53.

ВЫЫ пц an Qsciilaior? Lump Zt and Like It!

2. Microwaves, 1987, N 12, р,103 — 113, 25 верстия, заполненные электро- и теплопроводящим веществом, соединяющие посадочную площадку с экранной за30 земля1ощей металлизацией, и металлическое теплопроводящее. основание, соединенное с платой, отличающаяся тем, что, с целью улучшения электрических и массогабаритных характеристик и улуч35 шения условий теплоотвода, посадочная площадка расположена в углублении, выполненном на лицевой поверхности платы, поверхности контактных площадок кристалла полупроводникового прибора и поверхности топологического рисунка металлизации платы расположены в одной плоскости, а расстояние между боковой поверхностью углубления в плате и кристаллом полупроводникового прибора со45 ставляет 1 - 150 мкм.

У g У

2004036

10 11 72

Составитель 8. Иовдальский

Редактор Т. Юрчикова Техред М. Моргентал Корректор Л «риль

Заказ 3326

Тираж Подписное

НПО "Поиск" Роспатента

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101