ГИБРИДНАЯ ИНТЕГРАЛЬНАЯ СХЕМА СВЧ-ДИАПАЗОНА Российский патент 2006 года по МПК H01L27/13 H05K1/16 

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

Известна гибридная интегральная схема СВЧ-диапазона, содержащая диэлектрическую подложку с локальной глазированной областью, на лицевой стороне глазированной области в составе топологического рисунка металлизации выполнен пленочный конденсатор, состоящий из верхней и нижней металлических обкладок и диэлектрической пленки между ними. На обратной стороне диэлектрической подложки выполнена экранная заземляющая металлизация. В диэлектрической подложке вне пределов расположения пленочного конденсатора выполнено отверстие, заполненное металлом, посредством которого нижняя обкладка пленочного конденсатора соединена с экранной заземляющей металлизацией (1).

Недостатками данной гибридной интегральной схемы СВЧ являются низкая технологичность и высокие массогабаритные характеристики из-за выполнения отверстия для соединения нижней обкладки пленочного конденсатора с экранной заземляющей металлизацией за пределами конденсатора.

Известна гибридная интегральная схема СВЧ-диапазона - прототип, содержащая диэлектрическую подложку с топологическим рисунком металлизации на лицевой стороне диэлектрической подложки (2). В составе топологического рисунка металлизации выполнена верхняя металлическая обкладка пленочного конденсатора. На обратной стороне диэлектрической подложки выполнена экранная заземляющая металлизация. В диэлектрической подложке непосредственно под верхней металлической обкладкой пленочного конденсатора выполнено отверстие, которое заполнено металлом, поверхность которого, выходящая на лицевую сторону диэлектрической подложки, имеет шероховатость 0,02-0,08 мкм и служит нижней обкладкой пленочного конденсатора. Между верхней и нижней металлическими обкладками пленочного конденсатора расположена диэлектрическая пленка конденсатора, толщиной 0,05-5 мкм, а размер диэлектрической пленки пленочного конденсатора превышает в плане размер верхней металлической обкладки на 5-400 мкм.

Преимущество прототипа перед аналогом состоит в улучшении массогабаритных характеристик, но недостаточно.

Недостатками данной гибридной интегральной схемы СВЧ являются низкая технологичность и относительно высокие массогабаритные характеристики, обусловленные расположением отверстия для соединения нижней металлической обкладки пленочного конденсатора с экранной заземляющей металлизацией.

Техническим результатом изобретения является улучшение массогабаритных характеристик, повышение технологичности и расширение функциональных возможностей при сохранении электрических характеристик.

Технический результат достигается тем, что в известной гибридной интегральной схеме СВЧ-диапазона, содержащей диэлектрическую подложку с топологическим рисунком металлизации на лицевой стороне, в составе топологического рисунка металлизации выполнена верхняя металлическая обкладка пленочного конденсатора, в диэлектрической подложке непосредственно под верхней металлической обкладкой пленочного конденсатора выполнено отверстие, заполненное металлом, поверхность которого, выходящая на лицевую сторону диэлектрической подложки, имеет шероховатость 0,02-0,08 мкм и служит нижней металлической обкладкой пленочного конденсатора, между верхней и нижней металлическими обкладками расположена диэлектрическая пленка пленочного конденсатора толщиной 0,05-5 мкм, а ее размер в плане превышает размер верхней металлической обкладки на 5-400 мкм, в диэлектрической пленке пленочного конденсатора, над его нижней металлической обкладкой, вне площади и на расстоянии 50-500 мкм от его верхней металлической обкладки, выполнено отверстие, через которое нижняя металлическая обкладка пленочного конденсатора непосредственно соединена с топологическим рисунком металлизации.

Отверстие в диэлектрической подложке может быть заполнено металлом с лицевой ее стороны на глубину не менее 5 мкм.

Отверстие в диэлектрической подложке может быть выполнено глухим.

Отверстие в диэлектрической подложке может быть заполнено металлом в виде металлической вставки, соразмерной с отверстием в диэлектрической подложке и закрепленной в нем связующим веществом, при этом зазор между металлической вставкой и внутренней поверхностью отверстия меньше или равен 0,5 мм.

Внутренняя поверхность отверстия в диэлектрической подложке может быть металлизирована.

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

Поверхность нижней обкладки пленочного конденсатора может иметь пассивирующее покрытие толщиной 1,22-2000 Å.

Наличие отверстия в диэлектрической пленке пленочного конденсатора и выполнение его указанным образом над нижней металлической обкладкой пленочного конденсатора позволит непосредственно соединить нижнюю металлическую обкладку пленочного конденсатора с топологическим рисунком металлизации и тем самым:

- во-первых, уменьшить площадь, занимаемую как самим пленочным конденсатором, так и его соединениями и уменьшить массогабаритные характеристики;

- во-вторых, использовать пленочный конденсатор не только в качестве блокировочного конденсатора при условии соединения нижней металлической обкладки с заземляющей металлизацией на лицевой стороне диэлектрической подложки в случае копланарной линии передачи, но и в качестве разделительного конденсатора и тем самым расширить функциональные возможности гибридной интегральной схемы СВЧ-диапазона;

- в-третьих, повысить технологичность за счет непосредственного соединения нижней металлической обкладки тонкопленочного конденсатора с топологическим рисунком металлизации.

Выполнение отверстия в диэлектрической пленке на расстоянии от верхней металлической обкладки пленочного конденсатора менее 50 мкм недопустимо из-за возможности пробоя по поверхности диэлектрической пленки конденсатора, а более 500 мкм ухудшит массогабаритные характеристики.

Заполнение отверстия в диэлектрической подложке металлом с лицевой стороны диэлектрической подложки на глубину менее 5 мкм увеличит потери мощности СВЧ-сигнала.

Выполнение отверстия в диэлектрической подложке глухим позволит дополнительно улучшить массогабаритные характеристики и повысить технологичность.

Заполнение отверстия в диэлектрической подложке металлом в виде указанной металлической вставки улучшит проводимость нижней металлической обкладки конденсатора и тем самым повысит технологичность и несколько улучшит электрические характеристики.

Выполнение указанного зазора более 0,5 мм затруднит закрепление металлической вставки в отверстии диэлектрической подложки и снизит технологичность.

Металлизация отверстия в диэлектрической подложке упростит закрепление металлической вставки и тем самым повысит технологичность.

Наличие дополнительного металлизационного покрытия на нижней металлической обкладке пленочного конденсатора со стороны его диэлектрической пленки улучшит проводимость нижней металлической обкладки пленочного конденсатора и тем самым позволит сохранить электрические характеристики, повысить технологичность за счет упрощения изготовления диэлектрической пленки пленочного конденсатора.

Дополнительная металлизация толщиной менее 0,05 мкм не обеспечит необходимую проводимость, а более 5 мкм ухудшит массогабаритные характеристики.

Наличие пассивирующего покрытия на нижней металлической обкладке пленочного конденсатора обеспечит ее сохранность и тем самым повысит технологичность.

Пассивирующее покрытие толщиной менее 1,22 А обеспечить невозможно, а более 2000 А снизит технологичность.

Изобретение поясняется чертежами.

На фиг.1 представлена предлагаемая гибридная интегральная схема СВЧ-диапазона, где

- диэлектрическая подложка - 1,

- топологический рисунок металлизации - 2,

- пленочный конденсатор - 3,

- отверстие в диэлектрической подложке - 4,

- металл, заполняющий отверстие, - 5,

- верхняя металлическая обкладка пленочного конденсатора - 6,

- нижняя металлическая обкладка пленочного конденсатора - 7,

- диэлектрическая пленка пленочного конденсатора - 8,

- отверстие в диэлектрической пленке пленочного конденсатора - 9.

На фиг.2 представлен вариант гибридной интегральной схемы, в котором отверстие в диэлектрической подложке 4 выполнено глухим, а металл 5, заполняющий отверстие, выполнен в виде металлической вставки, которая закреплена связующим веществом - 10.

Пример 1.

Гибридная интегральная схема СВЧ-диапазона содержит диэлектрическую подложку 1, например из поликора (ВК-100-1) Ще.7.817.0.10-05. Ще.781.000ТУ размером 48×60×0,5 с топологическим рисунком металлизации 2 на лицевой стороне, выполненным из структуры металлов Cr-Cu-Cu-Ni-Au, толщиной 0,02, 1, 3, (0,6-0,8), 3 мкм соответственно, при этом слои Cr и Cu (1 мкм) нанесены вакуумным напылением, а Cu (3 мкм), Ni, Au нанесены гальваническим осаждением. В составе топологического рисунка металлизации 2 выполнена верхняя металлическая обкладка 6 пленочного конденсатора 3. В диэлектрической подложке 1 непосредственно под верхней металлической обкладкой пленочного конденсатора выполнено отверстие 4 диаметром 1,5 мм, заполненное металлом 5, например, молибдено-марганцевой пастой, при этом поверхность металла, выходящая на лицевую сторону диэлектрической подложки 1, имеет шероховатость 0,05 мкм и служит нижней металлической обкладкой пленочного конденсатора 7, между верхней и нижней металлическими обкладками пленочного конденсатора расположена диэлектрическая пленка пленочного конденсатора 8, например из нитрида кремния толщиной 0,3 мкм, при этом ее размер превышает в плане размер верхней металлической обкладки пленочного конденсатора 6 на 200 мкм. В диэлектрической пленке пленочного конденсатора 8 над нижней металлической обкладкой пленочного конденсатора 7 вне площади верхней металлической обкладки пленочного конденсатора 6 и на расстоянии 250 мкм от его верхней металлической обкладки выполнено отверстие 9 диаметром 0,3 мм, через которое нижняя металлическая обкладка пленочного конденсатора 7 непосредственно соединена с топологическим рисунком металлизации 2.

Пример 2.

Гибридная интегральная схема СВЧ выполнена аналогично примеру 1, но при этом металл 5, заполняющий отверстие в диэлектрической подложке 4, выполнен в виде металлической вставки, например, из сплава МД-50 (50% меди и 50% молибдена) диаметром 1,3 мм, расположенной в отверстии с зазором 0,2 мм и закрепленной в нем связующим веществом 10, например припоем Au-Si - эвтектического состава, либо стеклом с температурой плавления 400-450°С таким образом, что ее плоскость, выходящая на лицевую сторону диэлектрической подложки, была заподлицо с ней, при этом внутренняя поверхность отверстия в диэлектрической подложке металлизирована, например, Pd-Ni-Cr-Cu-Ni-Au, а поверхность нижней металлической обкладки пленочного конденсатора дополнительно металлизирована, например, Al толщиной 0,6 мкм, который осажден вакуумным напылением, а затем анодирован на глубину 0,3 мкм.

Пример 3.

Гибридная интегральная схема СВЧ выполнена аналогично примеру 1, но при этом нижняя металлическая обкладка пленочного конденсатора имеет пассивирующее покрытие, например, из диэлектрической алмазоподобной пленки углерода толщиной 1000 А.

Таким образом, предложенная конструкция гибридной интегральной схемы СВЧ-диапазона по сравнению с прототипом позволит:

- во-первых, уменьшить площадь, занимаемую как самим пленочным конденсатором, так и его соединениями и тем самым уменьшить массогабаритные характеристики;

- во-вторых, использовать пленочный конденсатор не только в качестве блокировочного конденсатора при условии соединения нижней металлической обкладки пленочного конденсатора с заземляющей металлизацией на лицевой стороне диэлектрической подложки в случае копланарной линии передачи, но и в качестве разделительного конденсатора и тем самым расширить функциональные возможности гибридной интегральной схемы СВЧ-диапазона.

При этом сохранены электрические параметры и даже возможно их некоторое улучшение.

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ

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

2. Патент РФ №2235390 приоритет 27.01.03 г. МПК⁷ H 01 L 27/13, Н 05 К 1/16.

Изобретение относится к электронной технике. Техническим результатом изобретения является улучшение массогабаритных характеристик, повышение технологичности и расширение функциональных возможностей при сохранении электрических характеристик за счет уменьшения площади, занимаемой элементами гибридной интегральной схемы и их соединениями. Сущность изобретения: гибридная интегральная схема СВЧ-диапазона содержит диэлектрическую подложку с топологическим рисунком металлизации на лицевой ее стороне, пленочный конденсатор, верхняя металлическая обкладка которого выполнена в составе топологического рисунка металлизации, а нижней служит поверхность металла, заполняющего отверстие в диэлектрической подложке и выходящего на ее лицевую сторону, при этом отверстие расположено непосредственно под верхней металлической обкладкой, а в диэлектрической пленке пленочного конденсатора над его нижней и вне площади верхней металлической обкладки выполнено отверстие, через которое нижняя металлическая обкладка непосредственно соединена с топологическим рисунком металлизации. 5 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Гибридная интегральная схема СВЧ-диапазона, содержащая диэлектрическую подложку с топологическим рисунком металлизации на ее лицевой стороне, в составе топологического рисунка металлизации выполнена верхняя металлическая обкладка пленочного конденсатора, в диэлектрической подложке непосредственно под верхней металлической обкладкой пленочного конденсатора выполнено отверстие, заполненное металлом, поверхность которого, выходящая на лицевую сторону диэлектрической подложки, имеет шероховатость 0,02-0,08 мкм и служит нижней металлической обкладкой пленочного конденсатора, между верхней и нижней металлическими обкладками расположена диэлектрическая пленка пленочного конденсатора толщиной 0,05-5 мкм, при этом ее размер превышает в плане размер верхней металлической обкладки на 5-400 мкм, отличающаяся тем, что в диэлектрической пленке пленочного конденсатора над его нижней металлической обкладкой вне площади и на расстоянии 50-500 мкм от его верхней металлической обкладки выполнено отверстие, через которое нижняя металлическая обкладка пленочного конденсатора непосредственно соединена с топологическим рисунком металлизации.2. Гибридная интегральная схема СВЧ-диапазона по п.1, отличающаяся тем, что отверстие в диэлектрической подложке заполнено металлом с лицевой ее стороны на глубину не менее 5 мкм.3. Гибридная интегральная схема СВЧ-диапазона по п.1, отличающаяся тем, что отверстие в диэлектрической подложке выполнено глухим.4. Гибридная интегральная схема СВЧ-диапазона по п.1 или 3, отличающаяся тем, что отверстие в диэлектрической подложке заполнено металлом в виде металлической вставки, соразмерной с отверстием в диэлектрической подложке, при этом внутренняя поверхность отверстия в диэлектрической подложке металлизирована, а зазор между металлической вставкой и внутренней поверхностью отверстия меньше или равен 0,5 мм.5. Гибридная интегральная схема СВЧ-диапазона по п.1, отличающаяся тем, что поверхность нижней металлической обкладки пленочного конденсатора со стороны его диэлектрической пленки имеет дополнительное металлизационное покрытие толщиной 0,05-5 мкм.6. Гибридная интегральная схема СВЧ-диапазона по п.1, отличающаяся тем, что поверхность нижней металлической обкладки пленочного конденсатора со стороны его диэлектрической пленки имеет пассивирующее покрытие толщиной 1,22-2000 Å.