СПОСОБ МОНТАЖА МОЩНОГО ПОЛУПРОВОДНИКОВОГО ЭЛЕМЕНТА Российский патент 2016 года по МПК H05K3/34 

Заявленное изобретение относится к области радиоэлектронной техники и может быть использовано при изготовлении радиоэлектронных устройств.

Известны различные способы монтажа в радиоэлектронные устройства мощных полупроводниковых элементов, содержащих корпус, теплоотводящее основание, связанное с корпусом, по меньшей мере, один кристалл, расположенный в корпусе на теплоотводящем основании, и выводы для передачи высокочастотного сигнала, в которых теплоотводящее основание электрически соединяют с заземляющей поверхностью печатной платы, выводы для передачи высокочастотного сигнала электрически соединяют с плоскими проводниками, расположенными на противоположной поверхности печатной платы, а теплоотводящее основание устанавливают на поверхность теплоотводящей структуры.

В известных способах электрическое соединение теплоотводящего основания и заземляющей поверхности печатной платы осуществляют посредством установки между ними промежуточного элемента, выполненного в виде прокладки из фольги (см. US 6222741 В1, 24.04.2001) или металлической полосы (см. US 3982271 А, 21.09.1976).

Подобный способ принят за ближайший аналог к заявленному способу.

Недостатки известных способов состоят в том, что промежуточный элемент имеет значительные размеры, что увеличивает паразитную реактивную составляющую, что, в свою очередь, приводит к сужению полосы пропускания радиоэлектронного устройства.

Задачей заявленного изобретения является создание способа монтажа в радиоэлектронное устройство мощного полупроводникового элемента, лишенного указанных недостатков.

В результате достигается технический результат, заключающийся:

1) в обеспечении оптимального согласования входного и выходного импедансов;

2) в уменьшении паразитной реактивной составляющей, что, в свою очередь, приводит к расширению полосы пропускания радиоэлектронного устройства, увеличению его максимальной выходной мощности и КПД;

3) в возможности эксплуатации радиоэлектронного устройства в широком температурном диапазоне;

4) в повышении ремонтопригодности радиоэлектронного устройства.

Конкретно, указанный технический результат достигается посредством осуществления способа монтажа в радиоэлектронное устройство мощного полупроводникового элемента, содержащего корпус, теплоотводящее основание, связанное с корпусом, по меньшей мере, один кристалл, расположенный в корпусе на теплоотводящем основании, и выводы для передачи высокочастотного сигнала, в котором сначала теплоотводящее основание в зоне, максимально близкой к упомянутому, по меньшей мере, одному кристаллу, электрически и механически соединяют с заземляющей поверхностью, по меньшей мере, одной промежуточной печатной платы, имеющей толщину, позволяющую осуществить ее упругую деформацию, а выводы для передачи высокочастотного сигнала электрически соединяют с плоскими проводниками, расположенными на ее противоположной поверхности, с образованием согласованных участков передачи сигнала, а затем электрически и механически соединяют упомянутую, по меньшей мере, одну промежуточную печатную плату с основной печатной платой, при этом теплоотводящее основание устанавливают на поверхность теплоотводящей структуры.

В одном из частных вариантов выполнения теплоотводящее основание устанавливают на поверхность теплоотводящей структуры с обеспечением непосредственного контакта.

В другом частном варианте выполнения теплоотводящее основание устанавливают на поверхность теплоотводящей структуры с использованием слоя теплопроводящего материала между ними.

В предпочтительном варианте выполнения в качестве теплопроводящего материала используют индий.

Заявленные особенности монтажа мощного полупроводникового элемента позволяют обеспечить оптимальное согласование входного и выходного импедансов и уменьшение паразитной реактивной составляющей, что, в свою очередь, приводит к расширению полосы пропускания радиоэлектронного устройства, увеличению его максимальной выходной мощности и КПД.

Использование, по меньшей мере, одной промежуточной печатной платы, имеющей толщину, позволяющую осуществить ее упругую деформацию, позволяет использовать радиоэлектронное устройство в широком температурном диапазоне, а также повысить его ремонтопригодность за счет возможности простого отсоединения полупроводникового элемента, соединенного с промежуточной печатной платой, от основной печатной платы и их замены.

На фиг. 1a показан частный случай мощного полупроводникового элемента (вид спереди).

На фиг. 1b показан частный случай мощного полупроводникового элемента (вид сбоку).

На фиг. 1с показан частный случай мощного полупроводникового элемента (вид сверху).

На фиг. 1d показан частный случай мощного полупроводникового элемента (поперечный разрез А-А).

На фиг. 2 показана промежуточная плата (вид сверху).

На фиг. 3a показана промежуточная плата, соединенная с полупроводниковым элементом (вид сверху).

На фиг. 3b показана промежуточная плата, соединенная с полупроводниковым элементом (вид сбоку в разрезе).

На фиг. 4a показано схематичное изображение полупроводникового элемента, смонтированного в радиоэлектронное устройство (вид сверху).

На фиг. 4b показано схематичное изображение полупроводникового элемента, смонтированного в радиоэлектронное устройство (вид сбоку).

На фиг. 4с показан вид I.

Заявленный способ реализуют, например, следующим образом.

Мощный полупроводниковый элемент (в частности, транзистор, показанный на фиг. 1a-1d) содержит корпус 1, теплоотводящее основание 2, связанное с корпусом, кристалл 3, расположенный в корпусе 1 на теплоотводящем основании 2, и выводы 4a и 4b для передачи высокочастотного сигнала.

Сначала, как показано на фиг. 3a и 3b, теплоотводящее основание 2 в зоне, максимально близкой к кристаллу 3, электрически и механически, например при помощи металлических уголков 5a и 5b, имеющих ширину, не меньшую, чем ширина выводов 4a и 4b, и паяных или сварных соединений 6a и 6b, соединяют с заземляющей поверхностью 7 промежуточной печатной платы 8. В промежуточной печатной плате 8, как показано на фиг. 2, имеется отверстие 9, позволяющее осуществить данное соединение.

Возможно использование двух и более промежуточных печатных плат 8, соединенных между собой (условно не показано).

Выводы 4a и 4b для передачи высокочастотного сигнала электрически (например, при помощи паяных или сварных соединений 10a и 10b) соединяют с плоскими проводниками 11a и 11b, расположенными на поверхности промежуточной печатной платы 8, противоположной заземляющей поверхности 7. При этом плоские проводники 11а и 11b выполняют функцию трансформаторов импедансов, в результате чего образуются согласованные участки передачи сигнала. Согласование обеспечивают также при помощи дополнительных согласующих элементов (в частности, конденсаторов 12), расположенных на этой же поверхности промежуточной печатной платы 8.

Промежуточная печатная плата 8 имеет толщину, позволяющую осуществить ее упругую деформацию.

Затем, как показано на фиг. 4а и 4b, электрически и механически (например, при помощи паяных соединений 13) соединяют промежуточную печатную плату 8 с основной печатной платой 14. При этом, как показано на фиг. 4 с, концевые части 15а и 15b плоских проводников 11а и 11b электрически соединяют с плоскими проводниками 16а и 16b, расположенными на поверхности основной печатной платы 14 (например, при помощи паяных или сварных соединений 17а и 17b).

Теплоотводящее основание 2 устанавливают на поверхность теплоотводящей структуры 18 (в частности, на внутреннюю поверхность металлического корпуса радиоэлектронного устройства) с обеспечением непосредственного контакта и, например, закрепляют при помощи винтов 19а и 19b.

Теплоотводящее основание 2 могут устанавливать на поверхность теплоотводящей структуры 18 с использованием слоя теплопроводящего материала (например, индия) между ними.

Электрические соединения, относящиеся к питанию полупроводникового элемента и/или его управлению, осуществляются известным образом, не раскрываемым конкретно в рамках настоящего изобретения.

Изобретение может быть использовано при изготовлении радиоэлектронных устройств. Технический результат - обеспечение оптимального согласования входного и выходного импедансов, уменьшение паразитной реактивной составляющей, увеличение максимальной выходной мощности радиоэлектронного устройства. Достигается тем, что при монтаже мощного полупроводникового элемента, содержащего корпус, теплоотводящее основание, связанное с корпусом, по меньшей мере, один кристалл, расположенный в корпусе на теплоотводящем основании, и выводы для передачи высокочастотного сигнала, сначала теплоотводящее основание в зоне, максимально близкой к упомянутому, по меньшей мере, одному кристаллу, электрически и механически соединяют с заземляющей поверхностью, по меньшей мере, одной промежуточной печатной платы, имеющей толщину, позволяющую осуществить ее упругую деформацию. Выводы для передачи высокочастотного сигнала электрически соединяют с плоскими проводниками, расположенными на ее противоположной поверхности, с образованием согласованных участков передачи сигнала. Затем электрически и механически соединяют упомянутую, по меньшей мере, одну промежуточную печатную плату с основной печатной платой. 3 з.п. ф-лы, 10 ил.

1. Способ монтажа в радиоэлектронное устройство мощного полупроводникового элемента, содержащего корпус, теплоотводящее основание, связанное с корпусом, по меньшей мере, один кристалл, расположенный в корпусе на теплоотводящем основании, и выводы для передачи высокочастотного сигнала, в котором теплоотводящее основание устанавливают на поверхность теплоотводящей структуры и электрически соединяют с заземляющей поверхностью печатной платы, а выводы для передачи высокочастотного сигнала электрически соединяют с плоскими проводниками, расположенными на противоположной поверхности печатной платы, отличающийся тем, что сначала теплоотводящее основание в зоне, максимально близкой к упомянутому, по меньшей мере, одному кристаллу, электрически и механически соединяют с заземляющей поверхностью, по меньшей мере, одной промежуточной печатной платы, имеющей толщину, позволяющую осуществить ее упругую деформацию, а выводы для передачи высокочастотного сигнала электрически соединяют с плоскими проводниками, расположенными на ее противоположной поверхности, с образованием согласованных участков передачи сигнала, затем электрически и механически соединяют упомянутую, по меньшей мере, одну промежуточную печатную плату с основной печатной платой.

2. Способ монтажа по п. 1, отличающийся тем, что теплоотводящее основание устанавливают на поверхность теплоотводящей структуры с обеспечением непосредственного контакта.

3. Способ монтажа по п. 1, отличающийся тем, что теплоотводящее основание устанавливают на поверхность теплоотводящей структуры с использованием слоя теплопроводящего материала между ними.

4. Способ монтажа по п. 3, отличающийся тем, что в качестве теплопроводящего материала используют индий.