Гибридная интегральная схема свч-диапазона

 

Использование: в электронной технике. Технический результат - улучшение массогабаритных характеристик, повышение технологичности и снижение стоимости. Сущность изобретения: в конструкции гибридной интегральной схемы СВЧ-диапазона, содержащей диэлектрическую подложку с топологическим рисунком металлизации на лицевой стороне и экранной заземляющей металлизацией на обратной, пленочным конденсатором в составе топологического рисунка, нижняя обкладка пленочного конденсатора выполнена в виде отверстия, заполненного металлом, соединяющим нижнюю обкладку с экранной заземляющей металлизацией. Причем шероховатость поверхности нижней обкладки конденсатора равна 0,02-0,08 мкм, толщина диэлектрической пленки конденсатора 0,05-5 мкм, а превышение размеров диэлектрической пленки конденсатора над размерами обкладок в плане равно 5-400 мкм. 5 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретения относится к электронной технике, а именно к гибридным интегральным схемам СВЧ-диапазона.

Известна гибридная интегральная схема, в которой на обратной или лицевой стороне платы выполнено металлизированное углубление, металлизация которого служит нижней обкладкой конденсатора, оставшаяся часть платы под углублением служит диэлектриком конденсатора, а верхняя обкладка расположена на лицевой стороне платы и является частью топологического рисунка металлизации, причем остаточная толщина платы в углублении составляет 1-400 мкм [1].

Недостатками конструкции схемы являются низкие технологичность и массогабаритные характеристики, что объясняется тем, что мембрану в диэлектрической подложке изготовить сложно, а площадь такого конденсатора относительно большая.

Наиболее близким техническим решением является гибридная интегральная схема, содержащая диэлектрическую подложку с локальной глазированной областью, на лицевой стороне подложки глазированной ее области в составе топологического рисунка платы расположен пленочный конденсатор, состоящий из металлических обкладок и диэлектрической пленки между ними, а на обратной стороне подложки расположена экранная заземляющая металлизация соединенная с нижней обкладкой конденсатора через отверстие, заполненное металлом и расположенное за пределами пленочного конденсатора [2].

Недостатками данной конструкции схемы являются низкие технологичность и массогабаритные характеристики, связанные с тем, что отверстие выполнено за пределами конденсатора.

Техническим результатом изобретения является улучшение массогабаритных характеристик, повышение технологичности и снижение стоимости.

Технический результат достигается тем, что в известной конструкции гибридной интегральной схемы СВЧ-диапазона, содержащей диэлектрическую подложку, на лицевой стороне которой в составе топологического рисунка металлизации выполнен пленочный конденсатор, состоящий из нижней и верхней металлических обкладок, между которыми расположена диэлектрическая пленка, а на обратной стороне диэлектрической подложки выполнена экранная заземляющая металлизация, в диэлектрической подложке выполнено отверстие, которое заполнено металлом, который соединяет нижнюю обкладку пленочного конденсатора с экранной заземляющей металлизацией, отверстие в диэлектрической подложке выполнено непосредственно под пленочным конденсатором, а поверхность металла отверстия, выходящая на лицевую сторону диэлектрической подложки, служит нижней обкладкой пленочного конденсатора и имеет шероховатость 0,02-0,08 мкм, а толщина диэлектрической пленки конденсатора равна 0,05-5 мкм.

Диэлектрическая пленка может быть выполнена из двух или более слоев, а ее размеры могут превышать размеры обкладок конденсатора в плане на 5-400 мкм. Заполнение отверстия металлом может быть в виде металлической вставки, соразмерной с отверстием, закрепленной связующим веществом, причем зазор между металлической вставкой и стенками отверстия может быть меньше или равен 0,5 мм.

Стенки отверстия могут быть металлизированными.

Поверхность нижней обкладки со стороны диэлектрической пленки конденсатора может иметь металлизационное покрытие толщиной 0,05-5 мкм.

Поверхность нижней металлической обкладки со стороны диэлектрической пленки может иметь пассивирующее покрытие толщиной 1,22-2000 ангстрем.

Выполнение отверстия в диэлектрической подложке непосредственно под пленочным конденсатором позволит уменьшить площадь схемы, а значит улучшить массогабаритные характеристики.

Металл, заполняющий отверстие и имеющий шероховатость 0,02-0,08 мкм и служащий нижней металлической обкладкой конденсатора, позволит снизить трудоемкость изготовления, а значит повысить технологичность, а также позволит использовать более дешевые подложки, так как снижены требования к чистоте обработки поверхности диэлектрической подложки, а значит снизить стоимость схемы, так как снижены требования к чистоте обработки поверхности диэлектрической подложки.

Толщина диэлектрической пленки конденсатора, равная 0,05-5 мкм, обеспечит, во-первых, необходимые изоляционные свойства, во-вторых, позволит получать конденсаторы с высокой удельной емкостью, а значит с малой площадью конденсатора и, следовательно, высокими массогабаритными характеристиками.

Выполнение диэлектрической пленки конденсатора из двух или более слоев позволит снизить ее дефектность, так как поры одного слоя не совпадут с порами другого слоя, и тем самым повысить технологичность, а выполнение ее размеров превышающим размер обкладок в плане на 5-400 мкм исключит боковые пробои и закоротки между обкладками, снизит критичность рассовмещения слоев при изготовлении конденсатора, а значит, повысит технологичность и улучшит массогабаритные характеристики.

Заполнение отверстия металлом в виде расположения в нем металлической вставки, например, выполненной из проволоки, закрепленной связующим веществом, позволит снизить трудоемкость этой операции, а значит, повысит технологичность.

Наличие металлизационного покрытия толщиной 0,05-5 мкм на стенках отверстия в диэлектрической подложке упростит заполнение отверстия металлом, вследствие смачивания стенок отверстия связующим веществом, например припоем, и последующего капиллярного всасывания, и тем самым повысит технологичность.

Наличие металлизационного покрытия на нижней металлической обкладке конденсатора со стороны диэлектрической пленки толщиной 0,05-5 мкм упростит выполнение структуры конденсатора, например, в случае создания диэлектрика конденсатора окислением металлизационного покрытия, а значит, снизит трудоемкость изготовления гибридной интегральной схемы.

Наличие пассивирующего покрытия толщиной 1,22-2000 ангстрем на нижней металлической обкладке со стороны диэлектрической пленки обеспечит защиту нижней металлической обкладки от агрессивных сред при химической обработке подложки и тем самым упростит изготовление схемы, а значит, повысит технологичность.

Толщина диэлектрической пленки конденсатора ограничена снизу требованиями к изоляционным свойствам, а сверху требованиями к уменьшению площади конденсатора.

Выполнение нижней металлической обкладки конденсатора с шероховатостью 0,02-0,08 мкм, соответствующей 11-14-му классу чистоты поверхности, позволит снизить требования к чистоте поверхности подложки, а значит снизить ее цену.

Превышение размеров диэлектрической пленки в плане над размерами металлических обкладок конденсатора менее 5 мкм предъявляет жесткие требования к точности совмещения, а более 400 мкм ухудшит массогабаритные характеристики.

Ограничение величины зазора между вставкой и стенками отверстия меньше и равным 0,5 мкм упростит закрепление вставки и повысит технологичность.

Ограничение толщины металлизационного покрытия снизу (0,05 мкм) обусловлено возможностью перевода всей пленки в диэлектрик, например путем ее окисления, а сверху (5 мкм) увеличением трудоемкости получения диэлектрической пленки конденсатора.

Ограничение толщины пассивирующего покрытия снизу 1,22 ангстрем соответствует покрытию поверхности монослоем инертного газа гелия, например, при облучении ионами гелия, и созданию минимальных защитных свойств, а сверху-2000 ангстрем отсутствием улучшения защитных свойств покрытия.

На фиг.1 представлена конструкция предлагаемой гибридной интегральной схемы, где

- диэлектрическая подложка - 1;

- топологический рисунок металлизации - 2;

- пленочный конденсатор - 3;

- нижняя металлическая обкладка - 4;

- верхняя металлическая обкладка - 5;

- диэлектрическая пленка конденсатора - 6;

- экранная заземляющая металлизация - 7;

- отверстие в подложке - 8;

- металл, заполняющий отверстие - 9;

- металлизация стенок отверстия -10;

- металлическая вставка - 11;

- связующее вещество - 12;

- металлизационное покрытие - 13;

- пассивирующее покрытие - 14.

Пример 1. Гибридная интегральная схема СВЧ-диапазона содержит диэлектрическую подложку 1, например, поликоровую Ще7.817.010-05 Ще0.781.000 ТУ с размерами 48600,5 мм.

Выполняют отверстие 8 диаметром 1 мм в месте расположения конденсатора 3.

В отверстие 8, имеющее металлизационное покрытие 10 на стенках, например, со структурой Pd хим. -Ni (химический 0,1-0,2мкм) - Сu (гальваническая 3 мкм) - Ni (гальванический 0,6 мкм) - Аu (гальваническое 3 мкм), вставляют металлическую вставку 11, например, из МД-50 (50% меди и 50% молибдена) и закрепляют связующим веществом 12, например, припоем Au-Si-эвтектического состава таким образом, чтобы плоскость металлической вставки 11, выходящая на лицевую сторону диэлектрической подложки 1, совпадала с последней. Поверхность металлической вставки 11, выходящая на лицевую сторону диэлектрической подложки 1, имеет шероховатость 0,025-0,05, соответствующую 14-му классу чистоты поверхности.

На поверхность металлической вставки 11, выходящую на лицевую сторону диэлектрической подложки 1, наносят металлизационное покрытие 13, например, слой алюминия толщиной 1 мкм. Часть металлизационного покрытия 13, например, 500 ангстрем переводят в пассивирующее покрытие 14, например пленку Аl2О3.

Пассивирующее покрытие позволит проводить химическую очистку поверхности, необходимую для обеспечения адгезии наносимых пленок. Наносят диэлектрическую пленку конденсатора 6, которая перекрывает нижнюю обкладку 4 пленочного конденсатора 3 на 100 мкм с каждой стороны.

Экранная заземляющая металлизация 7, топологический рисунок металлизации 2 и верхняя обкладка 5 пленочного конденсатора 3 имеют структуру, например, Ti (100 Ом/мм2) - Ni (напыленный-0,5 мкм) - Сu (гальваническая 3 мкм) - Ni (гальванический 0,6 мкм) - Аu (гальваническое 3 мкм).

Конфигурация верхней обкладки 5 повторяет конфигурацию нижней обкладки 4 и равна ей по размерам (диаметр 1 мм). Верхняя обкладка 5 выполнена в составе топологического рисунка металлизации 2 и соединена с ним.

Пример 2. Гибридная интегральная схема СВЧ-диапазона выполнена аналогично примеру 1, но с шероховатостью поверхности нижней металлической обкладки 4, равной 0,02 мкм, толщиной диэлектрической пленки 6, равной 0,05 мкм, с превышением размеров диэлектрической пленки 6 над размерами обкладок 4 и 5 в плане 5 мкм, толщиной металлизационного покрытия 13, равной 0,05 мкм, толщиной пассивирующего покрытия 14 нижней обкладки 4, равной 1,22 ангстрем (диаметр атома гелия).

Пример 3. Гибридная интегральная схема СВЧ-диапазона выполнена аналогично примеру 1, но с шероховатостью поверхности нижней металлической обкладки 4, равной 0,08 мкм, толщиной диэлектрической пленки 6 равной 5 мкм, превышением размеров диэлектрической пленки 6 над размерами металлических обкладок 4 и 5 в плане 400 мкм, толщиной металлизационного покрытия 13, равной 5 мкм, толщиной пассивирующего покрытия 14 нижней обкладки 4 конденсатора 3, равной 2000 ангстрем (например, слой Аl2O3 или осажденный слой алмазоподобного углерода).

Пример 4. Гибридная интегральная схема СВЧ-диапазона выполнена аналогично примеру 1, но металлическую вставку 11 в отверстие 8 закрепляют легкоплавким стеклом (пайка стеклом), что не требует металлизации стенок отверстия.

Пример 5. Гибридная интегральная схема СВЧ-диапазона выполнена аналогично примеру 1, но с шероховатостью поверхности нижней металлической обкладки 4, равной 0,1 мкм, толщиной диэлектрической пленки 8, равной 0,03 мкм, превышением размеров диэлектрической пленки 6 над размерами обкладок 4 и 5 в плане 3 мкм (по 1,5 мкм на каждую сторону), толщиной металлизационного покрытия 13, равной 0,03 мкм, толщиной пассивирующего покрытия нижней обкладки 4, равной 1 ангстрем (диаметр атома водорода).

Конструкция гибридной интегральной схемы, выполненная с размерами меньшими, чем указаны в формуле изобретения, имеет, во-первых, низкую технологичность, связанную с недостаточной электрической прочностью диэлектрической пленки конденсатора и ее повышенной дефектностью, во-вторых, высокую трудоемкость, связанную со сложностью и трудоемкостью получения указанной шероховатости, в-третьих, высокую стоимость из-за низкого процента выхода годных, связанный с низкой надежностью диэлектрической пленки.

Пример 6. Гибридная интегральная схема СВЧ-диапазона выполнена аналогично примеру 1, но с шероховатостью поверхности нижней металлической обкладки 4 конденсатора 3, равной 0,1 мкм, толщиной диэлектрической пленки 6, равной 7 мкм, толщиной металлизационного покрытия 13, равной 7 мкм, толщиной пассивирующего покрытия 14 нижней обкладки 4, равной 2500 ангстрем.

Конструкция гибридной интегральной схемы, выполненная с размерами, большими, чем указаны в формуле изобретения, имеет, во-первых, высокую трудоемкость из-за увеличения толщины диэлектрической пленки, металлизационного и пассивирующего покрытия, а во-вторых, ухудшение массогабаритных характеристик схемы, так как увеличение толщины диэлектрической пленки приводит к снижению емкости конденсатора. Увеличение превышения размеров диэлектрической пленки над размерами обкладок конденсатора в плане не приводит к увеличению надежности, но приводит к увеличению площади схемы, а значит к ухудшению массогабаритных характеристик схемы. Увеличение шероховатости поверхности нижней обкладки требует увеличения толщины диэлектрической пленки, а значит, приводит к увеличению площади схемы, а значит к ухудшению массогабаритных характеристик схемы.

Предлагаемая конструкция гибридной интегральной схемы СВЧ-диапазона позволит улучшить массогабаритные характеристики схемы, повысить технологичность и снизить стоимость, в том числе за счет расширения номенклатуры применяемых диэлектрических подложек.

Источники информации

1. Патент РФ № 2137256, приоритет 26.09.96 г., МПК6: H 01 L 27/00, Н 05 К 3/00, 5/00.

2. А.М.Темнев, Р.А.Силин, А.Г.Михальченков/ Гибридно-монолитные интегральные приборы СВЧ: конструирование и технология изготовления// Обзоры по электронной технике. Сер. 1. Электроника СВЧ. Вып.20(1319), 1987 г. Стр.14.

Формула изобретения

1. Гибридная интегральная схема СВЧ-диапазона, содержащая диэлектрическую подложку, на лицевой стороне которой в составе топологического рисунка металлизации выполнен пленочный конденсатор, состоящий из нижней и верхней металлических обкладок, между которыми расположена диэлектрическая пленка, а на обратной стороне диэлектрической подложки выполнена экранная заземляющая металлизация, в диэлектрической подложке выполнено отверстие, которое заполнено металлом, который соединяет нижнюю обкладку пленочного конденсатора с экранной заземляющей металлизацией, отличающаяся тем, что отверстие в диэлектрической подложке выполнено непосредственно под пленочным конденсатором, а поверхность металла, заполняющего отверстие, выходящая на лицевую сторону диэлектрической подложки, служит нижней обкладкой пленочного конденсатора и имеет шероховатость 0,02-0,08 мкм, а толщина диэлектрической пленки конденсатора равна 0,05-5 мкм.

2. Гибридная интегральная схема СВЧ-диапазона по п.1, отличающаяся тем, что диэлектрическая пленка конденсатора выполнена из двух или более слоев, а ее размеры превышают размеры обкладок конденсатора в плане на 5-400 мкм.

3. Гибридная интегральная схема СВЧ-диапазона по пп.1 и 2, отличающаяся тем, что отверстие заполнено металлом в виде металлической вставки, соразмерной с отверстием, закрепленной связующим веществом, причем зазор между металлической вставкой и стенками отверстия меньше или равен 0,5 мм.

4. Гибридная интегральная схема СВЧ-диапазона по пп.1-3, отличающаяся тем, что стенки отверстия металлизированы.

5. Гибридная интегральная схема СВЧ-диапазона по пп.1-4, отличающаяся тем, что поверхность нижней обкладки со стороны диэлектрической пленки конденсатора имеет металлизационное покрытие толщиной 0,05-5 мкм.

6. Гибридная интегральная схема СВЧ-диапазона по пп.1-5, отличающаяся тем, что поверхность нижней обкладки со стороны диэлектрической пленки имеет пассивирующее покрытие толщиной 1,22-2000.

РИСУНКИ

Рисунок 1



 

Похожие патенты:

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

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, а именно к конструкции гибридных интегральных схем СВЧ

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 светотехническим устройствам и может быть использовано при конструировании светодиодных осветительных приборов, применяемых в различных областях науки и техники. Технический результат - упрощение монтажа (сборки) встык идентичных печатных плат между собой. Достигается тем, что печатная плата для светодиодных ламп содержит три контактные площадки, размещенные на поверхности печатной платы вблизи прямолинейного участка торца платы. Первая контактная площадка, размещенная в центре упомянутого участка торца, соединена с одной проводящей дорожкой. Вторая и третья контактные площадки, расположенные симметрично относительно первой контактной площадки, соединены электрически между собой и с другой проводящей дорожкой. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.

Гибридная интегральная схема свч-диапазона

Наверх