ВЫВОДНАЯ РАМКА ДЛЯ СВЧ И КВЧ ПОЛУПРОВОДНИКОВОГО ПРИБОРА Российский патент 2002 года по МПК H05K3/24 H01L23/48 

Изобретение относится к электронной технике, в частности к выводным рамкам для присоединения к кристаллам полупроводниковых приборов СВЧ и КВЧ диапазонов.

Известна выводная рамка для полупроводниковых приборов, в которой имеются внутренние и наружные выводы, а также посадочная площадка, прикрепленные к держателю в виде прямоугольной рамки, обеспечивающей поглощение деформаций рамки в вертикальном и горизонтальном направлениях /1/.

Недостатком данного технического решения является невозможность непосредственного присоединения внутренних выводов рамки к контактным площадкам кристалла полупроводникового прибора.

Наиболее близким техническим решением является выводная рамка для интегральных схем, которая содержит опорные полоски и несколько выводов, каждый из которых имеет наружный и внутренний концы. Наружные концы выводов соединены с опорными полосками, а внутренние концы отходят от опорных полосок к центру рамки. В центре выводной рамки расположен удаляемый элемент, на периферии которого расположено несколько углублений. Внутренние концы выводов помещены в углубления удаляемого элемента, чтобы предотвратить их смещение одного относительно другого /2/.

Недостатком данной конструкции является необходимость изготовления центрального удаляемого элемента с углублениями, высокая трудоемкость технологии изготовления, неудобства применения для приборов СВЧ и КВЧ диапазонов.

Техническим результатом изобретения является упрощение технологии изготовления выводной рамки и прибора с ее использованием, улучшение электрических характеристик (снижение потерь на СВЧ).

Технический результат достигается тем, что в выводной рамке для СВЧ и КВЧ полупроводникового прибора, состоящей из нескольких выводов, с внешними и внутренними концами, внешние концы выводов соединены с опорными полосками внешней технологической рамки, внутренние концы имеют конфигурацию и размеры, соответствующие геометрии контактных площадок кристалла полупроводникового прибора, и предназначены для непосредственного соединения с ними, толщина выводной рамки составляет 1-30 мкм, а материал, из которого она выполнена, обеспечивает хорошую проводимость, паяемость и свариваемость.

Несколько внутренних концов выводов могут быть соединены в один внешний.

Ширина внешнего конца вывода может соответствовать ширине пленочного проводника, к которому он должен быть присоединен.

Длина внешних выводов, выходящих за пределы кристалла полупроводникового прибора, может составлять от 0,1 до 1,5 мм.

Внутренние концы выводов могут иметь размеры и расположение, обеспечивающие при совмещении с контактными площадками кристалла с трех сторон зазоры между их краями, равными 0,1-30 мкм.

Места соединений внутренних концов и внешних концов выводов, а также переходы сечений выводов могут быть выполнены плавными (т.е. угол наклона более 90^o и менее 180^o).

Толщина выводной рамки 1-30 мкм упрощает технологию изготовления рамки и полупроводникового прибора с ее использованием, т.к. позволяет приваривать рамку непосредственно к контактной площадке кристалла.

Выбор с хорошей проводимостью материала рамки обеспечивает прохождение сигнала с малыми потерями, а выбор материала рамки с хорошей паяемостью и свариваемостью дает возможность простого присоединения к контактным площадкам кристалла и пленочным элементам на плате.

Соединение нескольких внутренних концов выводов в один внешний упрощает сборку приборов с использованием данной рамки и улучшает электрические характеристики.

Длина внешних концов выводов, выходящих за пределы кристалла на 0,1-1,5 мм, обеспечивает возможность приварки или припайки к полосковым элементам платы или корпуса.

Зазор между краями контактной площадки кристалла и краями внутренних концов выводов в пределах 1-30 мкм обеспечивает возможность их точного совмещения.

Выполнение мест соединения внутренних концов с внешними плавными без резких переходов сечения выводов улучшает электрические характеристики.

Толщина рамки менее 1 мкм не обеспечивает токопрохождения без увеличения потерь, а более 30 мкм - ограничена возможностью сварочного оборудования.

Длина внешних концов менее 0,1 мм затрудняет присоединение вывода с пленочным элементом платы, а более 1,5 мм приводит к увеличению расхода драгметаллов.

Зазор между внутренними концами выводов и контактными площадками кристаллов менее 1 мкм трудноразличим при совмещении, а более 30 мкм приводит к увеличению площадки кристалла, а следовательно, повышает ее паразитную емкость.

На чертеже представлена выводная рамка СВЧ и КВЧ полупроводникового прибора, где: выводы - 1; внешние концы выводов - 2; внутренние концы выводов - 3; опорные полоски - 4; внешняя технологическая рамка - 5; контактные площадки - 6; кристалл полупроводникового прибора - 7; зазоры между краями контактной площадки и внутренних концов выводов - 8; места соединений внутренних и внешних концов выводов - 9; переходы сечений выводов - 10; места обрезки внешней технологической рамки - 11.

Пример. Выводная рамка для СВЧ и КВЧ полупроводникового прибора, например, полевого транзистора состоит из нескольких выводов 1, например, сток и затвор. Поскольку на кристалле имеется несколько контактных площадок стока и затвора, то имеется наружных 2 и внутренних 3 концов выводов 1. Наружные концы 2 выводов 1 соединены с опорными полосками 4 внешней технологической рамки 5. Внутренние концы 3 имеют конфигурацию и размеры, соответствующие геометрии контактных площадок 6 кристалла полупроводникового прибора 7, и предназначены для непосредственного соединения с ними. Толщина выводной рамки составляет 5 мкм.

Материал, из которого выполнена рамка - золото, обеспечивает хорошую проводимость, паяемость и свариваемость с контактными площадками 6 кристалла полупроводникового прибора 7. Несколько внутренних концов 3 выводов 1 соединены в один внешний 2 как на выводе стока, так и выводе затвора.

Ширина внешнего конца 2 вывода 1 соответствует ширине пленочного проводника, например. 50-омной линии на поликоровой плате толщиной 0,5 мм, и равна 0,5 мм.

Длина внешних концов 2 выводов 1, выходящих за пределы кристалла 7 полупроводникового прибора, составляет 0,5 мм.

Внутренние концы 3 выводов 1 имеют размеры и расположение, обеспечивающие при совмещении с контактными площадками 6 кристалла 7 с трех сторон зазора 8 между их краями, равными 10 мкм. Места соединений 9 внутренних концов 3 и внешних концов 2 выводов, а также переходы сечений 10 выводов 1 выполнены плавными. Рамку после крепления к кристаллу 7 обрезают в местах обрезки 11.

Устройство работает следующим образом.

Выводная рамка, будучи подключенная, например, сваркой или пайкой к внутренним концам выводов к контактным площадкам кристалла полевого транзистора СВЧ диапазона, а внешними концами выводов к микрополосковой линии платы гибридной интегральной схемы или корпуса транзистора и обрезки технологической рамки, обеспечивает подводку СВЧ сигнала с минимальными потерями к транзистору, а затем отвод обработанного сигнала от транзистора выходной микрополосковой линии с минимальными потерями, а также обеспечивает снижение суммарной индуктивности выводов по сравнению с проволочными выводами кристалла полупроводникового прибора за счет формы выводов.

Предложенная конструкция по сравнению с прототипом улучшает электрические характеристики за счет уменьшения потерь энергии СВЧ сигнала, что связано с обеспечением соответствия импеданса микрополосковых линий и внешних концов выводов рамки и при переходе сигнала с внешних концов выводной рамки на выходную микрополосковую линию.

Конструкция рамки обеспечивает удобство крепления внутренних и внешних концов выводов (сваркой или пайкой), а также обеспечивает удаление технологической внешней рамки.

Источники информации
1. Заявка Японии 63-249359, МКИ Н 01 L 23/50, приоритет 88.10.17.

2. Патент США 4415917, МКИ H 01 L 29/60, 23/48, НКИ 357-70, публикация 83.11.15, т. 1036, 3.

Предложена конструкция выводной рамки для СВЧ и КВЧ полупроводникового прибора, обеспечивающая улучшение электрических характеристик за счет уменьшения потерь энергии СВЧ сигнала, что достигается выбором материала рамки с хорошей проводимостью и паяемостью и определенной толщины, а также конструкции и размерами внутренних и внешних выводов. 4 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Выводная рамка для СВЧ и КВЧ полупроводникового прибора, состоящая из нескольких выводов, с внешними и внутренними концами, при этом внешние концы выводов соединены с опорными полосками внешней технологической рамки, а внутренние концы имеют конфигурацию, соответствующую конфигурации контактных площадок кристалла полупроводникового прибора, и предназначены для непосредственного соединения с ним, отличающаяся тем, что толщина выводной рамки составляет 1-30 мкм, а длина внешних концов выводов, выходящих за пределы кристалла полупроводникового прибора равна 0,1-1,5 мм. 2. Выводная рамка для СВЧ и КВЧ полупроводникового прибора по п.1, отличающаяся тем, что несколько внутренних концов выводов соединены в один внешний. 3. Выводная рамка для СВЧ и КВЧ полупроводникового прибора по п.1 или 2, отличающаяся тем, что ширина внешних концов выводов соответствует ширине пленочного проводника, к которому он должен присоединяться. 4. Выводная рамка для СВЧ и КВЧ полупроводникового прибора по любому из пп.1 - 3, отличающаяся тем, что внутренние концы выводов имеют размеры и расположение, обеспечивающие при совмещении с контактными площадками кристалла с трех сторон зазоры между их краями, равными 1-30 мкм. 5. Выводная рамка для СВЧ и КВЧ полупроводникового прибора по любому из пп. 1-4, отличающаяся тем, что места соединений внутренних и внешних концов выводов, а также переходы сечений выводов выполнены плавными.