Гибридная интегральная схема свч-диапазона

 

Использование: в электронной технике, при конструировании гибридных интегральных схем для твердотельных модулей. Техническим результатом изобретения является улучшение теплорассеивания от кристалла полупроводникового прибора и повышение надежности схемы. Сущность изобретения: кристалл полупроводникового прибора расположен в углублении на лицевой стороне диэлектрической подложки платы, с обратной стороны подложки выполнены глухие металлизированные отверстия, металлизация которых служит нижней обкладкой конденсаторов, диэлектриком конденсаторов является остаточная толщина дна диэлектрической подложки в глухих металлизированных отверстиях, верхние обкладки конденсаторов расположены в составе топологического рисунка металлизации на лицевой стороне диэлектрической подложки, а толщина подложки между металлизированными отверстиями и сторонами углубления равна 0,001–1 мм. 7 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к электронной технике, а именно к конструкции гибридных интегральных схем СВЧ.

Известна гибридная интегральная схема СВЧ диапазона, содержащая диэлектрическую плату с топологическим рисунком на лицевой стороне платы и экранной заземляющей металлизацией на обратной стороне, соединенной с металлическим основанием, конденсатор, соединенный нижней обкладкой с основанием через отверстие в плате, верхней обкладкой, расположенной в составе топологического рисунка металлизации, а диэлектриком конденсатора служит материал платы [1].

Недостатками данного технического решения являются низкие массогабаритные характеристики и низкая рассеиваемая мощность.

Наиболее близким техническим решением является гибридная интегральная схема СВЧ диапазона, содержащая диэлектрическую подложку с топологическим рисунком металлизации на лицевой стороне и экранной заземляющей металлизацией на обратной ее стороне, конденсаторы, под которыми расположены металлизированные отверстия, при этом нижние обкладки конденсаторов соединены через металлизированные отверстия с экранной заземляющей металлизацией, углубление на лицевой стороне диэлектрической подложки, в котором размещен и закреплен кристалл полупроводникового прибора заподлицо с лицевой поверхностью диэлектрической подложки, контактные площадки кристалла полупроводникового прибора соединены проводниками с верхними обкладками конденсаторов и топологическим рисунком металлизации, теплоотводящее основание, соединенное с экранной заземляющей металлизацией связующим электро- и теплопроводящим веществом, а конденсаторы выполнены в виде кристаллов, расположенных в одном фигурном углублении с кристаллом полупроводникового прибора таким образом, что верхние обкладки находятся в одной плоскости с топологическим рисунком платы [2].

Недостатками данного технического решения являются низкие надежность и рассеиваемая мощность.

Техническим результатом изобретения является улучшение теплорассеивания от кристалла полупроводникового прибора и повышение надежности.

Технический результат достигается тем, что в известной гибридной интегральной схеме СВЧ диапазона, содержащей диэлектрическую подложку, на лицевой стороне которой расположен топологический рисунок металлизации, а на обратной экранная заземляющая металлизация, конденсаторы, под которыми расположены металлизированные отверстия, при этом нижние обкладки конденсаторов соединены через металлизированные отверстия с экранной заземляющей металлизацией, углубление на лицевой стороне диэлектрической подложки, в котором размещен и закреплен связующим веществом кристалл полупроводникового прибора заподлицо с лицевой поверхностью диэлектрической подложки, контактные площадки кристалла полупроводникового прибора соединены проводниками с верхними обкладками конденсаторов и топологическим рисунком металлизации, теплоотводящее основание, соединенное с экранной заземляющей металлизацией связующим электро- и теплопроводящим веществом, металлизированные отверстия выполнены глухими с лицевой стороны диэлектрической подложки с толщиной дна 0,001-0,5 мм, металлизация которых служит нижними обкладками конденсаторов, а верхние обкладки конденсаторов выполнены в составе топологического рисунка металлизации, толщина подложки между металлизированными отверстиями, глухими с лицевой стороны диэлектрической подложки, и сторонами углубления равна 0,001-1 мм.

Металлизированные отверстия, глухие с лицевой стороны диэлектрической подложки, могут быть полностью или частично заполнены электро- и теплопроводящим веществом.

Углубление на лицевой стороне диэлектрической подложки может быть металлизировано.

В металлизированных отверстиях, глухих с лицевой стороны диэлектрической подложки, могут быть расположены и закреплены связующим веществом теплопроводящие вставки.

В дне углубления на лицевой стороне диэлектрической подложки могут быть выполнены металлизированные отверстия диаметром от 0,01 мм до диаметра вписанной окружности в проекцию кристалла полупроводникового прибора и заполнены электро- и теплопроводящим веществом.

Металлизированные отверстия в дне углубления могут быть выполнены глухими.

Боковые стенки углубления могут быть наклонены под углом 90,1-150 к плоскости поверхности диэлектрической подложки, а зазоры между боковыми стенками углубления и кристаллом полупроводникового прибора могут быть равны или менее 0,4 мм.

Металлизированные отверстия, глухие с лицевой стороны диэлектрической подложки, могут иметь наклон стенок 90,1-150 к плоскости обратной стороны диэлектрической подложки.

Выполнение металлизированных отверстий глухими с лицевой стороны диэлектрической подложки, с металлизированным дном и расположение верхней обкладки в составе топологического рисунка металлизации позволит использовать металлизацию дна глухих отверстий в качестве нижних обкладок конденсаторов, остаточную толщину диэлектрической подложки в отверстиях в качестве диэлектрика конденсатора, сформировать конденсаторы в составе платы и тем самым исключить часть сварных и паяных соединений из конструкции гибридной интегральной схемы, а значит повысить ее надежность.

Толщина дна металлизированных отверстий, глухих с лицевой стороны диэлектрической подложки, в пределах, указанных в формуле изобретения, обеспечит сохранение прочности, а значит надежность конструкции, толщина дна менее 0,001 мм не обеспечит необходимой прочности, а более 0,5 мм не имеет смысла, так как не сказывается на надежности и уменьшит изготавливаемую емкость конденсатора.

Выполнение толщины подложки между металлизированными отверстиями и сторонами углубления в пределах, указанных в формуле изобретения, увеличит надежность, толщина подложки менее 0,001 мм не обеспечит достаточной прочности и надежности, а более 1 мм не сказывается существенно на теплорассеивание и значит не увеличит надежность.

Заполнение полностью или частично металлизированных отверстий, глухих с лицевой стороны диэлектрической подложки, электро- и теплопроводящим веществом улучшит теплорассеивание от кристалла полупроводникового прибора и повысит прочность конструкции, а значит ее надежность.

Выполнение углубления на лицевой стороне диэлектрической подложки позволит улучшить тепловой контакт кристалла полупроводникового прибора с диэлектрической подложкой, а значит улучшит теплорассеивание от кристалла полупроводникового прибора.

Расположение и закрепление связующим веществом в металлизированных отверстиях, глухих с лицевой стороны подложки, теплопроводящих вставок повысит теплорассеивание от кристалла полупроводникового прибора, а значит повысит надежность.

Выполнение в дне углубления на лицевой стороне диэлектрической подложки металлизированных отверстий и заполнение электро- и теплопроводящим веществом дополнительно улучшит теплорассеивание от кристалла полупроводникового прибора.

Выполнение в дне углубления на лицевой стороне диэлектрической подложки металлизированных отверстий диаметром в пределах, указанных в формуле изобретения, увеличит теплорассеивание от кристалла, а значит увеличит надежность работы схемы, выполнение отверстия диаметром менее 0,01 мм не увеличит теплорассеивания и надежность, а более диаметра вписанной окружности в проекцию кристалла не сказывается существенно на теплорассеивание и надежность.

Выполнение боковых стенок углубления наклонными повысит точность ориентации кристалла полупроводникового прибора, а значит равномерность и эффективность теплорассеивания от него.

Выполнение наклона боковых стенок углубления в пределах, указанных в формуле изобретения (90,1-150), позволит стабилизировать положение кристалла в центре дна углубления, а значит стабилизировать равномерность теплорассеивания от кристалла полупроводникового прибора в разных направлениях, а значит увеличит надежность работы схемы, наклон более 150 к плоскости обратной стороны диэлектрической подложки увеличит площадь, занимаемую схемой, а следовательно ухудшит массогабаритные характеристики схемы, увеличит расстояние до конденсаторов и тем самым снизит теплорассеивание от кристалла и надежность схемы.

Выполнение зазора между боковыми стенками углубления и кристаллом менее 0,4 мм позволит улучшить теплорассеивание от кристалла полупроводникового прибора.

Выполнение наклона стенок металлизированных отверстий в дне углубления, глухих с обратной стороны диэлектрической подложки, в пределах, указанных в формуле изобретения (90,1-150), позволит увеличить площадь теплого контакта, а значит увеличит теплорассеивание от кристалла полупроводникового прибора и, тем самым, повысить надежность, выполнение наклона менее 90,1 не сказывается на теплорассеивании, а значит и на надежности, а более 150 увеличит площадь, занимаемую конденсатором, ухудшит массогабаритные характеристики схемы, ухудшит теплорассеивание от кристалла и снизит надежность.

Изобретение поясняется чертежом, где

диэлектрическая подложка - 1;

топологический рисунок металлизации - 2;

экранная заземляющая металлизация - 3;

конденсаторы - 4;

металлизированные отверстия, глухие с лицевой стороны диэлектрической подложки - 5;

нижняя обкладка конденсатора - 6;

углубление на лицевой стороне диэлектрической подложки - 7;

связующее вещество - 8;

кристалл полупроводникового прибора - 9;

контактные площадки кристалла полупроводникового прибора - 10;

проводники - 11;

верхние обкладки конденсаторов - 12;

теплоотводящее основание - 13;

связующее электро- и теплопроводящее вещество - 14;

дно металлизированных отверстий, глухих с лицевой стороны диэлектрической подложки - 15;

металлизация углубления на лицевой стороне диэлектрической подложки - 16;

теплоотводящие вставки - 17;

металлизированные отверстия, выполненные в дне углубления на лицевой стороне диэлектрической подложки - 18.

Пример 1. На диэлектрической подложке (1), например, поликоровой толщиной 0,5 мм или 1 мм и размером 4860 мм выполнены топологический рисунок металлизации (2) со структурой Сr (100 Ом/мм2) - Сu (1 мкм) напыленная - Сu (3 мкм) гальванически осажденная - Ni (0,6-0,8 мкм) гальванический - Au (3 мкм) гальванически осажденное - на лицевой стороне, а на обратной стороне экранная заземляющая металлизация (3) с той же структурой, что и топологический рисунок металлизации (2), конденсаторы (4), под которыми расположены металлизированные отверстия (5) размером, например, 220,45 мм в диэлектрической подложке (1), выполнены таким образом, что нижние обкладки (6) конденсаторов образованы металлизацией (5) дна (15) отверстий, глухих с лицевой стороны диэлектрической подложки, имеющей такую же структуру, как и экранная заземляющая металлизация (3). Нижние обкладки конденсаторов через металлизацию боковых сторон отверстий (5) соединены с экранной заземляющей металлизацией (3). На лицевой стороне диэлектрической поликоровой подложки выполнено углубление (7) размером 0,70,70,20 мм. В углублении расположен и закреплен клеем ЭЧЭ-С (8) кристалл полупроводникового прибора (9), например, транзистор ЗП 325 размером 0,50,50,15 мм, контактные площадки (10) транзистора соединены проводниками (11), например, плоскими золотыми толщиной 7 мкм, с верхними обкладкими (12) конденсатора, имеющими такую же структуру, как и топологический рисунок металлизации (2). Теплоотводящее основание (13) выполнено из сплава МД - 50 (50% меди и 50% молибдена), соединено, например, припоем Au - Si эвтектического состава с экранной заземляющей металлизацией.

Металлизированные отверстия, глухие с лицевой стороны диэлектрической подложки (5), имеют толщину дна 0,05 мм, металлизация которого служит нижними обкладками конденсаторов и имеет структуру такую же, как и экранная заземляющая металлизация. Толщина подложки между металлизированными отверстиями (5) и сторонами углубления (7) на лицевой стороне подложки равна 0,2 мм.

Металлизированные отверстия (5), глухие с лицевой стороны диэлектрической подложки, могут быть заполнены припоем Au - Si эвтектического состава.

Углубление (7) на лицевой стороне диэлектрической подложки может быть металлизировано (16) с металлизацией, аналогичной топологическому рисунку металлизации.

В металлизированных отверстиях (5), глухих с лицевой стороны диэлектрической подложки, могут быть расположены и закреплены припоем Au - Si теплоотводящие вставки (17) из меди, имеющие никелевое и золотое покрытие (Ni 0,6 мкм - Au 3 мкм), размером 1,81,80,30 мм.

В дне углубления (7) на лицевой стороне подложки могут быть выполнены металлизированные отверстия (18) диаметром 0,1 мм, заполненные припоем Au-Si.

Отверстия (18) могут быть выполнены глухими, например, с обратной стороны диэлектрической подложки.

Стенки углубления (7) могут иметь наклон стенок, например, 120, к плоскости лицевой стороны диэлектрической подложки (1), а зазоры между стенками углубления (7) и кристаллом полупроводникового прибора (9) равны 0,2 мм.

Металлизированные отверстия (5), глухие с лицевой стороны диэлектрической подложки, могут иметь наклон стенок 120, к плоскости обратной стороны диэлектрической подложки.

Пример 2. Гибридная интегральная схема СВЧ диапазона выполнена аналогично примеру 1, но с толщиной дна металлизированных отверстий, глухих с лицевой стороны диэлектрической подложки, равной 0,001 мм, толщиной подложки между металлизированными отверстиями и сторонами углубления, равной 0,001 мм, с металлизированными отверстиями в дне углубления диаметром 0,01 мм, боковые стенки углубления наклонены под углом 90,1, зазором между боковыми стенками углубления и кристаллом полупроводникового прибора, равным нулю, а металлизированные отверстия, глухие с лицевой стороны подложки, имеют наклон стенок 90,1 к плоскости обратной стороны диэлектрической подложки.

Пример 3. Гибридная интегральная схема СВЧ диапазона выполнена аналогично примеру 1, но с толщиной дна металлизированных отверстий, глухих с лицевой стороны диэлектрической подложки, равной 0,5 мм, толщиной подложки между металлизированными отверстиями, глухими с лицевой стороны подложки, и сторонами углубления, равной 1 мм, с диаметром металлизированных отверстий в дне углубления, равным диаметру вписанной окружности в проекцию кристалла полупроводникового прибора, боковые стенки углубления наклонены под углом 150, зазором между боковыми стенками углубления и кристаллом полупроводникового прибора, равным 0,4 мм, а наклон стенок металлизированных отверстий под конденсаторами равен 90,1.

Пример 4. Гибридная интегральная схема СВЧ диапазона выполнена аналогично примеру 1, но с толщиной дна металлизированных отверстий, глухих с лицевой стороны диэлектрической подложки, равной 0,0005 мм, толщиной подложки между металлизированными отверстиями, глухими с лицевой стороны подложки, и сторонами углубления, равной 0,0005 мм, с диаметром металлизированных отверстий в дне углубления, равным 0,005 мм, боковые стенки углубления наклонены под углом 90,05, а наклон стенок металлизированных отверстий, глухих с лицевой стороны диэлектрической подложки, равен 90,05 к плоскости обратной стороны диэлектрической подложки. Такая конструкция не обладает достаточной прочностью, а значит и надежностью.

Пример 5. Гибридная интегральная схема СВЧ диапазона выполнена аналогично примеру 1, но с толщиной дна металлизированных отверстий, глухих и лицевой стороны диэлектрической подложки, равной 0,7 мм, толщиной подложки между металлизированными отверстиями и сторонами углубления, равной 1,5 мм, с диаметром металлизированных отверстий в дне углубления, равным 1,5 диаметра вписанной окружности в проекцию кристалла полупроводникового прибора, боковые стенки углубления наклонены под углом 160, зазором между боковыми стенками углубления и кристаллом полупроводникового прибора, равным 0,5 мм, а наклон стенок металлизированных отверстий, глухих с лицевой стороны диэлектрической подложки, равен 160 к плоскости обратной стороны диэлектрической подложки.

При работе кристалла полупроводникового прибора выделяется тепло, которое рассеивается через стенки углубления, металлизированные отверстия, глухие с лицевой стороны подложки, через металлизированные отверстия в дне углубления и далее через теплоотводящее основание. Надежность работы схемы зависит от интенсивности теплоотвода.

Предлагаемая конструкция гибридной интегральной схемы СВЧ диапазона по сравнению с прототипом повысит надежность из-за сокращения числа сварных и паяных соединений и улучшит массогабаритные характеристики схемы.

Источники информации

1. Патент РФ №2137256, приоритет 26.09.96 г. МПК – Н 01 L 21/00. Гибридная интегральная схема СВЧ - диапазона.

2. Патент РФ №2025822, приоритет 19.03.91 г. МПК H 01 L 21/00. Гибридная интегральная схема.

Формула изобретения

1. Гибридная интегральная схема СВЧ-диапазона, содержащая диэлектрическую подложку, на лицевой стороне которой расположен топологический рисунок металлизации, а на обратной - экранная заземляющая металлизация, конденсаторы, под которыми расположены металлизированные отверстия, при этом нижние обкладки конденсаторов соединены через металлизированные отверстия с экранной заземляющей металлизацией, углубление на лицевой стороне диэлектрической подложки, в котором размещен и закреплен связующим веществом кристалл полупроводникового прибора заподлицо с лицевой поверхностью диэлектрической подложки, контактные площадки кристалла полупроводникового прибора соединены проводниками с верхними обкладками конденсаторов и топологическим рисунком металлизации, теплоотводящее основание, соединенное с экранной заземляющей металлизацией связующим электро- и теплопроводящим веществом, отличающаяся тем, что металлизированные отверстия выполнены глухими с лицевой стороны диэлектрической подложки с толщиной дна 0,001-0,5 мм, металлизация которых служит нижними обкладками конденсаторов, а верхние обкладки конденсаторов выполнены в составе топологического рисунка металлизации, толщина подложки между металлизированными отверстиями, глухими с лицевой стороны диэлектрической подложки, и сторонами углубления равна 0,001-1 мм.

2. Гибридная интегральная схема по п.1, отличающаяся тем, что металлизированные отверстия, глухие с лицевой стороны диэлектрической подложки, полностью или частично заполнены электро- и теплопроводящим веществом.

3. Гибридная интегральная схема по пп.1 и 2, отличающаяся тем, что углубление на лицевой стороне диэлектрической подложки металлизировано.

4. Гибридная интегральная схема по пп.1 и 3, отличающаяся тем, что в металлизированных отверстиях, глухих с лицевой стороны диэлектрической подложки, расположены и закреплены связующим веществом теплопроводящие вставки.

5. Гибридная интегральная схема по пп.1-4, отличающаяся тем, что в дне углубления на лицевой стороне диэлектрической подложки выполнены металлизированные отверстия диаметром от 0,01 мм до диаметра вписанной окружности в проекцию кристалла полупроводникового прибора и заполнены электро- и теплопроводящим веществом.

6. Гибридная интегральная схема по пп.1-5, отличающаяся тем, что металлизированные отверстия в дне углубления выполнены глухими с обратной стороны диэлектрической подложки.

7. Гибридная интегральная схема по пп.1-6, отличающаяся тем, что боковые стенки углубления наклонены под углом 90,1-150 к плоскости поверхности диэлектрической подложки, а зазоры между боковыми стенками углубления и кристаллом полупроводникового прибора равны или менее 0,4 мм.

8. Гибридная интегральная схема по пп.1-7, отличающаяся тем, что металлизированные отверстия, глухие с лицевой стороны диэлектрической подложки, имеют наклон стенок 90,1-150 к плоскости обратной стороны диэлектрической подложки.

РИСУНКИ

Рисунок 1



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к радиоэлектронике и может быть использовано при конструировании радиоаппаратуры для медицинской техники, а именно электронных устройств для диагностики заболеваний и исследования сердечно-сосудистой системы, а также устройств для воздействия на репаративную регенерацию костной ткани

Изобретение относится к области электронной техники, а более точно касается гибридной интегральной схемы СВЧ-диапазона, и может быть использовано в полупроводниковой микроэлектронике

Изобретение относится к электронной технике и может быть использовано в приборостроении радиоэлектронной аппаратуры, газоразрядных и электролюминисцентных панелей для осуществления электрических соединений проводящих элементов в этих приборах

Изобретение относится к технике СВЧ и может быть использовано в радиотехнических устройствах различного назначения в качестве элементной базы тонкопленочных интегральных высокочастотных узлов таких как разделительно-суммирующие устройства, радиочастотные мультиплексеры, фазовращатели, фильтры и другие

Изобретение относится к проектированию и изготовлению элементов радиоэлектронной аппаратуры, а именно индуктивных элементов, изготовленных методом печатного монтажа

Изобретение относится к электронной технике и может быть использовано в производстве тонкопленочных резисторов в микросхемном исполнении для поверхностного монтажа

Изобретение относится к области конструирования и технологии изготовления тонкопленочных структур

Изобретение относится к области конструирования и технологии изготовления тонкопленочных структур Известна тонкопленочная структура, в которой резисторы представляют собой тонкую пленку металла с высоким удельным сопротивлением, а конденсаторы выполняются в виде многослойной структуры [1] Недостатком известной тонкопленочной структуры является технологическая сложность из-за того, что для изготовления из-за ограничения размерами подобрать травитель не всегда удается, поэтому создание локальных диэлектрических областей затруднено

Изобретение относится к конструированию и изготовлению тонкопленочных структур

Изобретение относится к электронной технике

Изобретение относится к электронной технике

Изобретение относится к электронной технике. Способ изготовления мощной гибридной интегральной схемы СВЧ-диапазона включает изготовление многослойной диэлектрической подложки, нанесение на каждый из диэлектрических слоев металлизационного покрытия топологического рисунка и экранной заземляющей металлизации на обратной стороне нижнего слоя многослойной диэлектрической подложки, совмещение сквозных отверстий диэлектрических слоев, спекание и отжиг, расположение и закрепление многослойной диэлектрической подложки экранной заземляющей металлизацией на электро- и теплопроводящее основание, расположение и закрепление в каждом сквозном отверстии активного тепловыделяющего компонента с обеспечением расположения их лицевых сторон в одной плоскости, электрическое соединение контактных площадок активного тепловыделяющего компонента с топологическим рисунком металлизации многослойной диэлектрической подложки. При этом одну часть отдельных диэлектрических слоев подложки изготавливают со сквозным отверстием, сечением соразмерным активному тепловыделяющему компоненту с превышением не более 0,5 мм, другую часть - с меньшим сечением при соотношении их площади сечения 1,4-10 соответственно, сквозные отверстия последних заполняют материалом металлизационного покрытия, а при формировании последовательности многослойной диэлектрической подложки с ее лицевой стороны располагают отдельные диэлектрические слои с большим сечением, с обратной стороны - с меньшим. Изобретение обеспечивает повышение технологичности и электрических характеристик. 2 з.п. ф-лы, 1 ил., 1 табл.

Изобретение относится к электронной технике

Изобретение относится к медицине и может быть использовано при комплексной электромагнитотерапии

Изобретение относится к способу высокочастотного согласования электрической системы и к используемой при этом печатной плате

Изобретение относится к области радиоэлектроники и может быть использовано при конструировании радиоэлектронных блоков

Изобретение относится к монтажной плате с повышенной устойчивостью к коррозии, способу изготовления такой монтажной платы, дисплейной панели и дисплейного устройства. Технический результат - создание монтажной платы, способной предотвращать коррозию металлических электродов по причине дефектов прозрачной проводящей пленки, покрывающей торцевую поверхность органической изолирующей пленки. Достигается тем, что подложка (20) активной матрицы содержит стеклянную подложку (21); металлический проводник (22), выполненный на стеклянной подложке 21; изолирующую пленку 24 затвора, покрывающую металлический проводник (22); межслойную изолирующую пленку (29), покрывающую изолирующую пленку (24) затвора; и прозрачный электрод (33), формируемый на межслойной изолирующей пленке (29). Проводник (22) развертки содержит контактную область (55), в которой прозрачный электрод (33) наносят непосредственно на проводник (22) развертки. Прозрачный электрод 33 проходит над контактной областью (55) таким образом, чтобы покрывать торцевую поверхность (29а) межслойной изолирующей пленки (29), обращенную к контактной области (55), и торцевую поверхность (24а) изолирующей пленки (24) затвора, обращенную к контактной области (55). 5 н. и 5 з.п. ф-лы, 52 ил.

Изобретение относится к электронной технике, а именно к конструкции гибридных интегральных схем СВЧ

Наверх