Свч-транзистор

 

Назначение: полупроводниковая электроника. Сущность изобретения: в СВЧ-транзисторе, содержащем основание, на котором расположен полупроводниковый кристалл, и крышку, основание выполнено в виде постоянного магнита. Электрическое соединение выводов с электродами кристалла осуществлено с помощью упругих щупов. 6 з.п. ф-лы, 8 ил.

Изобретение относится к полупроводниковой электронике и может быть использовано при производстве бескорпусных транзисторов.

Известен СВЧ-транзистор, выпускаемый без корпуса в виде полупроводникового кристалла (транзистор 2Т640А-5, аАО.339.047 ТУ-Д1), который устанавливают (приклеивают, либо припаивают) непосредственно в СВЧ-устройства, а электроды кристалла соединяют с электродами схемы проволочками путем термокомпрессии либо другим способом.

Недостаток такого исполнения транзистора состоит в том, что кристаллы при поставке потребителю проверяются (разбраковываются) лишь по статическим параметрам с помощью зондовых установок, поэтому нет стопроцентной гарантии работоспособности кристалла на СВЧ. По параметрам на СВЧ кристаллы могут быть достоверно проверены лишь в корпусном исполнении транзистора, так как зондовые методы на СВЧ, как правило, дают неприемлемо большие погрешности.

Прототипом изобретения является СВЧ-транзистор (транзистор ЗП604А-2, аАО. 339.476. ТУ), собранный в металлокерамическом корпусе, в котором полупроводниковый кристалл приклеен к основанию, а внешние выводы транзистора соединены с соответствующими электродами полупроводникового кристалла проволочками путем термокомпрессии.

Недостатком корпусного исполнения транзистора является наличие паразитных параметров корпуса, ограничивающих широкополосность СВЧ транзисторных устройств, а конструкция транзистора не позволяет после его разбраковки на СВЧ извлечь проверенный полупроводниковый кристалл и использовать его самостоятельно, так как он приклеен к основанию корпуса, и к его электродам прикомпрессованы проволочки.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей за счет обеспечения разборности транзистора, позволяющей, например, после его разбраковки на СВЧ извлечь проверенный полупроводниковый кристалл и использовать его самостоятельно без корпуса.

Поставленная цель достигается тем, что на СВЧ-транзисторе, содержащем первый, второй и третий выводы, основание, на котором расположен полупроводниковый кристалл с первым, вторым и третьим электродами, и крышку, основание выполнено в виде постоянного магнита, а крышка изготовлена из ферромагнитного материала в виде первого вывода, электрически соединенного с первым электродом через первый упругий щуп, и снабжена диэлектрической пластиной, жестко соединенной с крышкой и содержащей второй вывод, электрически соединенный с вторым электродом через второй упругий щуп, а электрический контакт третьего вывода с третьим электродом осуществлен через разъемное соединение.

Дополнительные отличия СВЧ-транзистора следующие: 1. Все металлические детали конструкции, включая основание и крышку, покрыты металлом с высокой электропроводностью.

2. Крышка выполнена в виде постоянного магнита.

3. Разъемное соединение выполнено в виде третьего упругого щупа, а третий вывод расположен на диэлектрической пластине, жестко соединенной с крышкой.

4. Основание в месте расположения кристалла выполнено двухслойным, причем слой, на котором расположен кристалл, выполнен из диэлектрика.

5. Основание в месте расположения кристалла выполнено трехслойным, причем слой, на котором расположен кристалл, выполнен из металла, а слой, расположенный между металлом и магнитным слоем основания, выполнен из диэлектрика.

6. Разъемное соединение выполнено в виде диэлектрической пластинки, соединенной с основанием и содержащей третий вывод, на котором расположен полупроводниковый кристалл.

В предлагаемой конструкции транзистора полупроводниковый кристалл не приклеивается, а прижимается упругими щупами к основанию, а соединение электродов кристалла с соответствующими выводами транзистора осуществляется не термокомпрессией, а за счет упругих щупов. Сжимающее усилие обеспечивается силами магнитного притяжения крышки к основанию. Такая разборная конструкция транзистора позволяет достоверно измерить параметры на СВЧ, а затем после разбраковки крышка может быть отделена от основания и годные полупроводниковые кристаллы отгружены потребителю для самостоятельного использования в СВЧ-аппаратуре. Это позволяет обеспечить серийный выпуск полупроводниковых кристаллов со стопроцентной проверкой параметров на СВЧ.

Данное изобретение соответствует критерию "существенные отличия", так как новые признаки изобретения (основание, выполненное в виде постоянного магнита, ферромагнитная крышка, содержащая выводы транзистора и упругие щупы) обеспечивают новое техническое свойство разборность конструкции и возможность самостоятельного использования полупроводникового кристалла после разбраковки транзистора на СВЧ. В известных технических решениях (например, в прототипе) транзистор является неразборным и не позволяет самостоятельно использовать проверенный кристалл из транзистора, т.к. он приклеен к основанию, а к его электродам прикомпрессованы проволочки.

Патентные исследования не выявили решения, аналогичного предлагаемому, и поэтому данное техническое решение является новым.

На фиг. 1-8 изображены варианты предлагаемой конструкции транзистора.

СВЧ-транзистор, показанный в трех проекциях на фиг. 1-3, имеет основание 1, представляющее собой постоянный магнит с полюсами S и N. На нем расположен полупроводниковый кристалл 2 с первым 3, вторым 4 и третьим 5 электродами. В крышку 6 из ферромагнитного материала, которая вместе с основанием 1 является первым видом транзистора, впаян первый упругий щуп 7, контактирующий с первым электродом 3. К крышке припаяны керамическая пластинка 8, к которой припаян второй вывод 9 со вторым упругим щупом 10, контактирующим со вторым электродом 4. Разъемное соединение третьего электрода с третьим выводом в данном варианте конструкции выполнено в виде третьего упругого щупа 11, контактирующего с третьим электродом 5 и электрически соединенного (приваренного) с третьим выводом 12, который припаян к диэлектрической пластинке 13, жестко соединенной с крышкой. Упругие щупы изготовлены из бронзовой (можно из стальной) проволоки диаметром около 30 мкм, причем концы щупов, контактирующие с электродами кристалла, расположены один относительно другого на расстояниях, совпадающих с расстояниями между соответствующими электродами кристалла.

К дополнительным элементам конструкции, облегчающим сборку транзистора, относятся: сквозное прямоугольное отверстие А в корпусе 6, предназначенное для визуального контроля под микроскопом совмещения щупов с электродами полупроводникового кристалла, углубление Б в основании (глубина 100-150 мкм) для центровки кристалла и отверстие В в основании (диаметр 100-300 мкм), через которое от вакуумного насоса обеспечивается разрежение и осуществляется как бы "присос" кристалла к основанию.

Основание 1 изготовлено из магнитотвердого материала типа SmCo₅ (можно из ЮНДК24) и намагничено внешним магнитным полем, а крышка 6 выполнена из магнитомягкого материала типа АРМКО (можно из ст. 10). Для увеличения силы притяжения крышки к основанию крышка, как и основание, может быть выполнена из магнитотвердого материала в виде постоянного магнита. Для уменьшения потерь на СВЧ из-за скин-эффекта все металлические детали транзистора, включая основание и крышку, имеют золотое покрытие толщиной около 3 мкм (можно использовать серебряное либо любое другое покрытие из металла с высокой электропроводностью).

Рассмотренный вариант конструкции используется в том случае, когда полупроводниковый кристалл выполнен на высокоомной (изолирующей) подложке, например кристаллы полевых СВЧ-транзисторов. Если же полупроводниковый кристалл выполнен на низкоомной подложке, как это часто бывает у биполярных транзисторов, конструкция несколько меняется. Она может быть выполнена в трех вариантах.

Первый вариант используется в случае полупроводниковых кристаллов, у которых все три электрода выведены на одну плоскость. Он (фиг. 4) отличается от рассмотренного выше лишь тем, что основание в месте расположения кристалла выполнено двухслойным, причем слой 14, на котором расположен кристалл 2, выполнен из диэлектрика. Этот слой предназначен для изоляции тела кристалла от магнитного слоя 15. Второй и третий варианты используются в том, случае, когда первый и второй электроды выведены на одну плоскость, а третьим электродом является тело полупроводникового кристалла (для биполярного транзистора это, как правило, коллектор).

Второй вариант конструкции (фиг. 5) отличается от рассмотренного выше (фиг. 1-3) лишь тем, что основание в месте расположения кристалла выполнено трехслойным, причем слой 16, на котором расположен кристалл, выполнен из металла, а слой 17 между ним и магнитным слоем 18 основания выполнен из диэлектрика. В этом варианте третьим электродом служит металлический слой 16, поскольку он контактирует с телом полупроводникового кристалла.

Третий вариант конструкции в трех проекциях представлен на фиг. 6-8. Этот вариант отличается от основного (фиг. 1-3) тем, что разъемное соединение третьего электрода с третьим выводом выполнено в виде диэлектрической пластинки 19, припаянной к основанию 1 и содержащей третий вывод 20, на котором расположен подупроводниковый кристалл 2. В этом варианте кристалл, тело которого является третьим электродом, непосредственно контактирует с третьим выводом и необходимость в использовании третьего упругого щупа отпадает.

Все рассмотренные конструкции являются разборными и позволяют после испытания транзистора на СВЧ извлечь проверенный полупроводниковый кристалл и использовать его самостоятельно без корпуса, т.е. описанное техническое решение полностью отвечает поставленной цели изобретения.

Технико-экономический эффект предлагаемого изобретения по сравнению с прототипом заключается в обеспечении возможности серийного выпуска полупроводниковых кристаллов СВЧ-транзисторов со стопроцентной проверкой параметров на СВЧ. Кроме того, корпус транзистора, как инструмент для проверки кристаллов, может быть многократно использован в производстве, вплоть до его износа.

Предложенная конструкция транзистора может оказаться базовой, так как на ее основе легко создать аналогичные конструкции для проверки не только кристаллов полевых и биполярных СВЧ-транзисторов, но и диодов и интегральных схем.

Формула изобретения

1. СВЧ-ТРАНЗИСТОР, содержащий первый, второй и третий выводы, основание, на котором расположен полупроводниковый кристалл, снабженный первым, вторым и третьим электродами, и крышку, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет обеспечения разборности транзистора, основание выполнено в виде постоянного магнита, а крышка из ферромагнитного материала в виде первого вывода, электрическое соединение которого с первым электродом осуществлено через упругий щуп, и снабжена диэлектрической пластиной, жестко соединенной с крышкой и с вторым выводом, электрическое соединение которого с вторым электродом осуществлено через второй упругий щуп, а электрический контакт третьего вывода с третьим электродом осуществлен через разъемное соединение.

2. Транзистор по п. 1, отличающийся тем, что все металлические детали покрыты металлом с высокой электропроводностью.

3. Транзистор по п.1, отличающийся тем, что крышка выполнена в виде постоянного магнита.

4. Транзистор по п. 1, отличающийся тем, что разъемное соединение выполнено в виде третьего упругого щупа, а третий вывод расположен на диэлектрической пластинке, жестко соединенной с крышкой.

5. Транзистор по п.4, отличающийся тем, что основание в месте расположения кристалла выполнено двуслойным, причем слой, на котором расположен кристалл, выполнен из диэлектрика.

6. Транзистор по п.4, отличающийся тем, что основание в месте расположения кристалла выполнено трехслойным, причем слой, на котором расположен кристалл, выполнен из металла, а слой, расположенный между металлом и магнитным слоем основания, из диэлектрика.

7. Транзистор по п.1, отличающийся тем, что разъемное соединение выполнено в виде дополнительной диэлектрической пластинки, соединенной с основанием и содержащей третий вывод, на котором расположен полупроводниковый кристалл.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8