Акустоэлектронный модуль на поверхностных акустических волнах

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в приборостроении и электронной промышленности для корпусирования и герметизации изделий функциональной электроники. Технический результат: уменьшение габаритных размеров. Сущность: акустоэлектронный модуль содержит пьезоплату и герметизирующую крышку. Герметизирующая крышка выполнена из того же материала и имеет те же или меньшие линейные размеры в плане, что и пьезоплата. Между пьезоплатой и герметизирующей крышкой вне рабочей области акустоэлектронного устройства расположена сплошная диэлектрическая рамка, имеющая металлизацию снаружи с зазором относительно контактных площадок. На герметизирующей крышке и пьезоплате сформированы ограничители в виде утолщений. Все согласующие электронные элементы выполнены на пьезоплате. Пьезоплата и герметизирующая крышка имеют металлизацию с наружных и боковых сторон с зазором относительно контактных площадок. Герметизирующая крышка имеет металлизацию с внутренней стороны с зазором относительно контактных площадок. Пьезоплата с внутренней стороны имеет металлизацию за пределами рабочей области акустоэлектронного устройства, согласующих элементов и контактных площадок. Контактные площадки выполнены на боковых и наружных поверхностях пьезоплаты, герметизирующей крышки и на наружной стороне диэлектрической рамки. 9 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

Акустоэлектронный модуль на поверхностных акустических волнах относится к области радиотехники и может быть использован в приборостроении и электронной промышленности, в том числе в приемниках и передатчиках радиолокационных станций, для корпусирования и герметизации изделий функциональной электроники. Целью изобретения является уменьшение габаритных размеров акустоэлектронной элементной базы.

Известен электронный модуль с матрицей шариковых выводов («BGA») [L.F.Miller. Controlled collapse reflow chip joining. IBM J. Res. Develop., 239-250, may, 1969].

Электронный модуль с матрицей шариковых выводов («BGA») содержит полупроводниковый кристалл, припаянный с формированием электрического соединения к подложке с межсоединениями, причем подложка служит для перераспределения сигналов ввода-вывода и защиты от влияния внешних воздействующих факторов. На контактных площадках подложки установлены шарики из электропроводящего материала.

Недостатком электронного модуля с матрицей шариковых выводов («BGA») является невозможность применения интегрально-групповых методов производства.

Известен электронный модуль с матрицей контактных площадок («LGA») [В.Григорьев. Матричные корпуса ИС. Электронные компоненты, №5, 1977, с.20-23].

Электронный модуль с матрицей контактных площадок («LGA») содержит полупроводниковый кристалл, припаянный с формированием электрического соединения к подложке с межсоединениями, причем подложка служит для перераспределения сигналов ввода-вывода и защиты от влияния внешних воздействующих факторов. На наружной стороне подложки сформированы контактные площадки из электропроводящего материала.

Недостатком электронного модуля с матрицей контактных площадок («LGA») являются большие габаритные размеры.

Наиболее близким к изобретению прототипом по технической сущности является электронный модуль [Новиков В.В. Электронный модуль. Свидетельство на полезную модель №26277 от 08.05.2002 г.].

Электронный модуль содержит диэлектрическую коммутационную плату с установленным на ней методом «флип-чип» кристаллом интегральной схемы, при этом между кристаллом и коммутационной платой по периметру кристалла имеется металлическая герметизирующая рамка, состоящая из тех же слоев, что и электрические выводы от контактных площадок кристалла к контактным площадкам коммутационной платы.

Недостатком электронного модуля - прототипа изобретения является различие в материалах кристалла и коммутационной платы и, соответственно, различие в коэффициентах линейного расширения.

Вышеизложенные факты приводят к ухудшению радиотехнических параметров акустоэлектронных изделий, что и является недостатком прототипа.

Задачей настоящего изобретения является разработка акустоэлектронного модуля на поверхностных акустических волнах с малыми габаритными размерами, пригодного для поверхностного монтажа.

Техническим результатом является уменьшение двух габаритных размеров акустоэлектронного модуля на поверхностных акустических волнах до соответствующих размеров пьезоплаты без ухудшения радиотехнических параметров.

Технический результат достигается тем, что в акустоэлектронном модуле на поверхностных акустических волнах, содержащем пьезоплату и герметизирующую крышку, герметизирующая крышка выполнена из того же материала и имеет ту же длину и ширину (наибольшие линейные размеры в плане), что и пьезоплата, а между пьезоплатой и герметизирующей крышкой вне рабочей области акустоэлектронного устройства расположена сплошная диэлектрическая рамка, имеющая металлизацию снаружи с зазором относительно контактных площадок, на герметизирующей крышке и пьезоплате сформированы ограничители в виде утолщений, все согласующие электронные элементы выполнены на пьезоплате, пьезоплата и герметизирующая крышка имеют металлизацию с наружных и боковых сторон с зазором относительно контактных площадок, герметизирующая крышка имеет металлизацию и с внутренней стороны с зазором относительно контактных площадок, пьезоплата же с внутренней стороны имеет металлизацию за пределами рабочей области акустоэлектронного устройства, согласующих элементов и контактных площадок, контактные площадки выполнены на боковых и наружных поверхностях пьезоплаты, герметизирующей крышки и на наружной стороне диэлектрической рамки.

Технический результат достигается за счет изготовления крышки из того же материала, что и пьезоплата, и наличия диэлектрической рамки, что обеспечивает равенство коэффициентов линейного расширения и отсутствие паразитных токов в диэлектрической рамке. При этом основное отличие при корпусировании и герметизации акустоэлектронных изделий и полупроводниковых изделий заключается в количестве выводов. В полупроводниковых изделиях количество выводов составляет десятки и сотни. В заявленном акустоэлектронном изделии минимально необходимое число выводов равно четырем.

Проведенный заявителем анализ уровня техники установил, что аналоги, характеризующиеся совокупностями признаков, тождественными всем признакам заявленного устройства - акустоэлектронного модуля на поверхностных акустических волнах, отсутствуют, следовательно, заявленное изобретение соответствует условию "новизна".

В настоящее время автору неизвестны акустоэлектронные модули на поверхностных акустических волнах, которые имели бы такие же габаритные размеры и радиотехнические параметры, подходящие для многих промышленных применений, которые обеспечивает предлагаемая конструкция акустоэлектронного модуля на поверхностных акустических волнах.

Результаты поиска известных технических решений в данной и смежных областях техники с целью выявления признаков, совпадающих с отличительными от прототипов признаками заявленного изобретения, показали, что они не следуют явным образом из уровня техники.

Из определенного заявителем уровня техники не выявлена известность влияния предусматриваемых существенными признаками заявленного изобретения преобразований на достижение указанного технического результата, следовательно, заявленное изобретение соответствует "изобретательскому уровню".

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 представлена конструкция акустоэлектронного модуля на поверхностных акустических волнах, а на фиг.2 - конструкции составных частей акустоэлектронного модуля на поверхностных акустических волнах.

Акустоэлектронный модуль 1 на поверхностных акустических волнах состоит из пластины (подложки) пьезоэлектрика 3, выполненной, например, из кварца или ниобата лития [1], герметизирующей крышки 4, диэлектрической рамки 6, акустоэлектронного устройства 7.

Диэлектрическая рамка 6 выполнена сплошной, без разрывов, имеет металлизацию 5 снаружи с зазором относительно контактных площадок 2.

Диэлектрическая рамка 6 выполнена вне рабочей области акустоэлектронного устройства 7.

Диэлектрическая рамка 6 может быть, например, выполнена из окислов металлов (например, свинца), стекла, клея.

Пьезоплата 3 и герметизирующая крышка 4 имеют ограничители 9, которые могут быть образованы, например, методами травления [1].

На внутренней стороне пьезоплаты 3 сформировано, например, методами фотолитографии акустоэлектронное устройство 7. Акустоэлектронное устройство 7 может быть, например, совокупностью встречно-штыревых преобразователей [1].

Согласующие электронные элементы 8 выполнены на пьезоплате 3. Пьезоплата 3 и герметизирующая крышка 4 имеют металлизацию с наружных и боковых сторон с зазором относительно контактных площадок 2. Герметизирующая крышка 4 имеет металлизацию 5 с внутренней стороны с зазором относительно контактных площадок 2. Пьезоплата 3 с внутренней стороны имеет металлизацию 5 за пределами рабочей области акустоэлектронного устройства 7, согласующих элементов 8 и контактных площадок 2. Контактные площадки 2 выполнены на боковых и наружных поверхностях пьезоплаты 3 и герметизирующей крышки 4 и на наружной стороне диэлектрической рамки 6.

Металлизация 5 играет роль второго контакта, как правило заземления, для контактных площадок 2.

Диэлектрическая рамка 6 первоначально формируется, например, на герметизирующей крышке 4, потом соединяется с пьезоплатой 3 и герметизируется при температуре плавления материала диэлектрической рамки 6. При этом ограничители 9 выполняют функцию дистансеров.

В качестве согласующих элементов 8 могут быть использованы активные сопротивления, индуктивности и емкости.

Согласующие элементы и контактные площадки могут быть расположены не параллельно направлению распространения поверхностных акустических волн.

Согласующие элементы и контактные площадки могут быть расположены за пределами области распространения поверхностных акустических волн.

Акустоэлектронный модуль на поверхностных акустических волнах может иметь ось симметрии.

Устройство работает следующим образом.

При отсутствии электрических сигналов, подаваемых на контактные площадки 2, акустоэлектронный модуль 1 не работает.

При подключении к контактным площадкам 2 и к металлизации 5 электрического сигнала от внешнего источника (на Фиг.1 и 2 не показан), например анализатора спектра [1], электрический сигнал поступает через контактные площадки 2 и согласующие элементы 8 на акустоэлектронное устройство 7.

Акустоэлектронное устройство 7 реализует требуемые радиотехнические параметры (импульсную переходную функцию, время задержки и другие [1]).

Далее электрический сигнал с акустоэлектронного устройства 7 поступает через согласующие элементы 8 и контактные площадки 2 на внешний источник (на Фиг.1 и 2 не показан).

Наличие металлизации 5 обеспечивает заземление и экранировку акустоэлектронного устройства 7, что позволяет уменьшить прямое прохождение сигнала между контактными площадками 2.

Таким образом, приведенные сведения доказывают, что при осуществлении заявленного изобретения выполнены следующие условия:

- средство, воплощающее устройство-изобретение при его осуществлении, предназначено для использования в приборостроении и электронной промышленности, в том числе в приемниках и передатчиках радиолокационных станций, для корпусирования и герметизации изделий функциональной электроники;

- для заявленного изобретения в том виде, как оно охарактеризовано в независимом пункте формулы изобретения, подтверждена возможность его осуществления с помощью описанных или других известных до даты подачи заявки средств;

- средство, воплощающее заявленное изобретение при его осуществлении, способно обеспечить получение указанного технического результата.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию патентоспособности "промышленная применимость".

Источник информации

1. Морган Д. Устройства обработки сигналов на поверхностных акустических волнах. / Пер. с англ. М.: Радио и связь, 1990. 416 с.

1. Акустоэлектронный модуль на поверхностных акустических волнах, содержащий пьезоплату и герметизирующую крышку, отличающийся тем, что герметизирующая крышка выполнена из того же материала и имеет ту же или меньшую длину и ширину (наибольшие линейные размеры в плане), что и пьезоплата, между пьезоплатой и герметизирующей крышкой вне рабочей области акустоэлектронного устройства расположена сплошная диэлектрическая рамка, имеющая металлизацию снаружи с зазором относительно контактных площадок, на герметизирующей крышке и пьезоплате сформированы ограничители в виде утолщений, все согласующие электронные элементы выполнены на пьезоплате, пьезоплата и герметизирующая крышка имеют металлизацию с наружных и боковых сторон с зазором относительно контактных площадок, герметизирующая крышка имеет металлизацию с внутренней стороны с зазором относительно контактных площадок, пьезоплата с внутренней стороны имеет металлизацию за пределами рабочей области акустоэлектронного устройства, согласующих элементов и контактных площадок, контактные площадки выполнены на боковых и наружных поверхностях пьезоплаты, герметизирующей крышки и на наружной стороне диэлектрической рамки.

2. Акустоэлектронный модуль на поверхностных акустических волнах по п.1, отличающийся тем, что согласующие элементы и контактные площадки расположены непараллельно направлению распространения поверхностных акустических волн.

3. Акустоэлектронный модуль на поверхностных акустических волнах по п.1, отличающийся тем, что согласующие элементы и контактные площадки расположены за пределами области распространения поверхностных акустических волн.

4. Акустоэлектронный модуль на поверхностных акустических волнах по п.1, отличающийся тем, что герметизирующая крышка имеет длину и ширину (наибольшие линейные размеры в плане) меньшие, чем соответствующие длина и ширина пьезоплаты.

5. Акустоэлектронный модуль на поверхностных акустических волнах по п.1, отличающийся тем, что диэлектрическая рамка выполнена из окислов металлов.

6. Акустоэлектронный модуль на поверхностных акустических волнах по п.1, отличающийся тем, что диэлектрическая рамка выполнена из стекла.

7. Акустоэлектронный модуль на поверхностных акустических волнах по п.1, отличающийся тем, что диэлектрическая рамка выполнена из клея.

8. Акустоэлектронный модуль на поверхностных акустических волнах по п.1, отличающийся тем, что диэлектрическая рамка сформирована на герметизирующей крышке.

9. Акустоэлектронный модуль на поверхностных акустических волнах по п.1, отличающийся тем, что два наибольших линейных размера пьезоплаты в плане не равны друг другу.

10. Акустоэлектронный модуль на поверхностных акустических волнах по п.1, отличающийся тем, что акустоэлектронный модуль на поверхностных акустических волнах имеет ось симметрии.