Изобретение относится к электронной технике СВЧ, а именно интегральным схемам СВЧ, и может быть широко использовано в электронной технике СВЧ, в частности в радиолокационных станциях с активными фазированными антенными решетками (АФАР) наземного, морского, воздушного и космического базирования.
Основными параметрами интегральной схемы СВЧ и особенно в последнем случае ее применения являются выходная мощность, коэффициент усиления, коэффициент полезного действия, надежность, массогабаритные характеристики и их воспроизводимость.
Известна интегральная схема СВЧ, содержащая диэлектрическую подложку из алмаза, на обратной стороне которой выполнено металлизационное покрытие, элементы интегральной схемы – активные и пассивные элементы, линии передачи, выводы, в диэлектрической подложке из алмаза выполнены сквозные металлизированные отверстия, посредством которых интегральная схема заземлена, элементы интегральной схемы выполнены монолитно и соединены согласно ее электрической схемы.
В которой, с целью улучшения электрических параметров – выходной мощности и коэффициента полезного действия, повышения воспроизводимости и надежности, активные и пассивные элементы, линии передачи и выводы выполнены планарно на лицевой стороне диэлектрической подложки из алмаза, при этом каждый активный элемент заглублен в диэлектрическую подложку из алмаза на толщину его эпитаксиальной структуры соответственно, при этом активные и пассивные элементы, линии передачи и выводы выполнены с обеспечением единой планарной плоскости [Патент № 2654970 RU. Интегральная схема СВЧ /Темнов А.М. и др.//Бюл. – 2018 – № 15 /].
Данная интегральная схема СВЧ имеет следующие значения электрических параметров.
Выходная мощность 5 Вт, коэффициент полезного действия 40 % в рабочей полосе частот 9-11 ГГц.
Известна интегральная схема СВЧ, содержащая диэлектрическую подложку, на лицевой стороне которой выполнены только пассивные элементы либо – пассивные элементы, линии передачи, выводы, активные элементы, при этом элементы соединены электрически, интегральная схема заземлена.
В которой с целью улучшения электрических параметров, повышения надежности и уменьшения массогабаритных характеристик, диэлектрическая подложка выполнена из пластины алмаза толщиной (100-200)×10-6 м, которая имеет металлизационное покрытие, при этом металлизационное покрытие выполнено в виде сплошного слоя на обратной и торцевых сторонах и локального слоя на лицевой стороне упомянутой диэлектрической подложки, при этом упомянутые слои выполнены одинаковой толщины, равной каждый 3-7 глубин скин-слоя, а заземление интегральной схемы выполнено посредством упомянутого металлизационного покрытия [Патент № 2474921 RU. Интегральная схема СВЧ /Дудинов К.В. и др.//Бюл. – 2013 – № 4/].
Данная интегральная схема СВЧ – Интегральная схема усилителя мощности СВЧ имеет следующие значения электрических и других параметров.
Выходная мощность 1,0 Вт, коэффициент усиления 15,0 дБ в рабочей полосе частот 9-10 ГГц (два каскада усиления).
Надежность – 10000 (десять тысяч) часов.
Известна интегральная схема СВЧ, содержащая
диэлектрическую подложку из пластины алмаза толщиной более 100,0 мкм,
на лицевой и обратной сторонах которой выполнено металлизационное покрытие, при этом на лицевой стороне – в виде локального слоя,
на лицевой стороне диэлектрической подложки расположены только пассивные элементы, либо – пассивные и активные элементы, линии передачи, выводы, при этом элементы соединены электрически согласно электрической схеме, интегральная схема заземлена.
В которой, с целью улучшения электрических параметров, повышения надежности и уменьшения массогабаритных характеристик,
металлизационное покрытие на обратной стороне упомянутой диэлектрической подложки выполнено в виде сплошного либо локального слоя,
между обратной стороной диэлектрической подложки и ее металлизационным покрытием в виде сплошного либо локального слоя выполнен соответственно, по меньшей мере, один высоко электро- теплопроводный металлический проводник, углубленный в диэлектрическую подложку на его толщину,
между высоко электро- теплопроводным металлическим проводником и металлизационным покрытием выполнен слой из диэлектрического материала, толщиной менее 2,0 мкм, с относительной диэлектрической проницаемостью более 4,0,
в диэлектрической подложке выполнено, по меньшей мере, одно сквозное отверстие, заполненное высоко электро- теплопроводным металлом, с минимально низким уровнем газовыделения,
выводы соединены электрически с высоко электро- теплопроводным металлическим проводником, а интегральная схема заземлена посредством упомянутого сквозного отверстия,
при этом металлизационное покрытие в виде локального слоя на лицевой и обратной сторонах диэлектрической подложки, высоко электро- теплопроводный металлический проводник, сквозное отверстие выполнены согласно заданной топологии интегральной схемы СВЧ [Патент № 2737342 RU. Интегральная схема СВЧ /Темнов А.М. и др.//Бюл. – 2020 – № 33/] – прототип.
Данная интегральная схема СВЧ – Интегральная схема усилителя мощности СВЧ имеет следующие значения электрических и других параметров.
Выходная мощность (1,5-3,0) Вт, коэффициент усиления (8,0-10,0) дБ в рабочей полосе частот (9-10) ГГц.
Надежность – 13000 (тринадцать тысяч) часов.
Следует отметить, что данные интегральные схемы СВЧ, описанные в указанных выше аналогах, в том числе прототипе выполнены на диэлектрической подложке из алмаза и благодаря уникальным свойствам этого материала, а именно который на сегодня обладает:
во-первых, лучшей теплопроводностью – 2000 Вт/м×К, это в четыре раза превышает теплопроводность меди – 380 Вт/м×К);
во-вторых, лучшими диэлектрическими свойствами:
а) высоким значением ширины запрещенной зоны – более 5 эВ,
б) низкими значениями относительной диэлектрической проницаемости – 5,7 ед., что примерно в 2 раза меньше диэлектрической проницаемости других диэлектрических материалов (поликора, сапфира и др.);
в-третьих, низким удельным весом (плотность) – 3,51 г/см3 , это примерно в три раза меньше удельного веса меди – 8,93 г/см3, классического материала металлического основания для интегральной схемы СВЧ.
И в совокупности с другими признаками каждого из указанных аналогов, и в зависимости от их применения данные интегральные схемы, как указано выше, имеют на сегодня достаточно высокий уровень значений электрических и иных требуемых параметров в своем (аналогичном) классе изделий СВЧ.
Однако, материал алмаз отличается
во-первых, высокой себестоимостью, при этом как природный, так и искусственный CVD алмаз,
во-вторых, архисложен с точки зрения требуемых видов его обработки.
Техническим результатом заявленной интегральной схемы СВЧ является повышение коэффициента усиления, выходной мощности, уровня рабочей частоты, надежности, расширение области применения, снижение себестоимости.
Технический результат достигается заявленной интегральной схемой СВЧ, содержащей
диэлектрическую подложку заданной толщины, на лицевой и обратной сторонах последней выполнено металлизационное покрытие соответственно, в виде локального слоя, заданной толщины,
на лицевой стороне диэлектрической подложки расположены пассивные элементы, линии передачи, по меньшей мере, один кристалл активного элемента, контактные площадки – контактные площадки собственно кристалла активного элемента и прочие контактные площадки,
в диэлектрической подложке выполнено, по меньшей мере, одно сквозное отверстие, заполненное высоко электро- теплопроводным металлом, с минимально низким уровнем газовыделения,
при этом элементы интегральной схемы выполнены и соединены электрически согласно ее заданной топологии и электрической схемы соответственно,
интегральная схема заземлена.
При этом
диэлектрическая подложка выполнена из материала карбида кремния, толщиной 50-100 мкм,
выводы расположены на обратной стороне диэлектрической подложки,
пассивные элементы, линии передачи, кристалл активного элемента, контактные площадки собственно кристалла активного элемента расположены в центральной части лицевой стороны диэлектрической подложки,
а прочие контактные площадки расположены по периферии лицевой стороны диэлектрической подложки и выполнены в виде сплошного контура – слоя из материала контактных площадок,
непосредственно на обратной стороне кристалла активного элемента, контактных площадках собственно кристалла активного элемента и прочих контактных площадках дополнительно выполнен проводящий слой из менее пяти последовательностей системы металлических слоев олово-золото, либо золото-олово-золото, либо их сплава, при этом каждая упомянутая система – толщиной 0,5-5,0 мкм, при соотношении олово-золото, в вес. %: 20,0 и 80,0 соответственно,
лицевая сторона кристалла активного элемента соединена с собственно его контактными площадками посредством их упомянутого проводящего слоя,
интегральная схема СВЧ дополнительно снабжена основанием, выполненным из высоко электро- теплопроводного материала, толщиной 0,2-1,0 мм, при этом на лицевой стороне основания выполнено углубление, расположенное согласно части ее заданной топологии – пассивных элементов, линий передачи, кристалла активного элемента, контактных площадок собственно кристалла активного элемента, размером – длиной и шириной соразмерной упомянутой части ее заданной топологии, и глубиной – высотой соразмерной сумме высоты кристалла активного элемента и толщины проводящего слоя на обратной стороне кристалла активного элемента,
при этом часть лицевой стороны диэлектрической подложки, с расположенными на ней – пассивными элементами, линиями передачи, кристаллом активного элемента, контактными площадками собственно кристалла активного элемента, расположена в упомянутом углублении,
лицевая сторона диэлектрической подложки соединена с лицевой стороной основания посредством проводящего слоя на прочих контактных площадках,
обратная сторона кристалла активного элемента соединена с дном углубления посредством проводящего слоя на обратной стороне кристалла активного элемента.
Интегральная схема представляет собой гибридную либо гибридно-монолитную интегральную схему усилителя мощности СВЧ, приемопередающего устройства СВЧ различного назначения.
Металлизационное покрытие выполнено толщиной не более 3 мкм.
Пассивные элементы представляют собой мощный резистор, индуктивность, конденсатор, кристалл активного элемента – кристалл диода, транзистора, монолитной интегральной схемы различного назначения.
Линии передачи выполнены в виде копланарной, либо микрополосковой, либо щелевой.
Материал контактных площадок выполнен из системы металлических слоев титан (Ti)-золото (Au).
Основание выполнено из высоко электро-теплопроводного металла либо из металлизированного диэлектрика.
Раскрытие сущности изобретения.
Совокупность существенных признаков заявленной интегральной схемы СВЧ.
Как ограничительной части, когда интегральная схема содержит:
диэлектрическую подложку заданной толщины,
на лицевой и обратной сторонах которой, выполнено металлизационное покрытие соответственно, в виде локального слоя, заданной толщины,
на лицевой стороне диэлектрической подложки расположены пассивные элементы, линии передачи, по меньшей мере, один кристалл активного элемента, контактные площадки – контактные площадки собственно кристалла активного элемента и прочие контактные площадки,
в диэлектрической подложке выполнено, по меньшей мере, одно сквозное отверстие, заполненное высоко электро- теплопроводным металлом, с минимально низким уровнем газовыделения,
при этом элементы интегральной схемы выполнены и соединены электрически согласно ее заданной топологии и электрической схемы соответственно,
интегральная схема заземлена.
Так и отличительной части, а именно:
Выполнение диэлектрической подложки из материала карбида кремния и благодаря следующим значениям его свойств – характеристик:
- теплопроводность – 380 Вт/м×К,
- ширина запрещенной зоны – более 3 эВ,
- относительная диэлектрическая проницаемость – 9,6 ед.,
- удельный вес (плотность) – 3,21 г/см3 , при этом, которые близки к значениям аналогичных характеристик материала алмаза.
Это в совокупности с указанной толщиной диэлектрической подложки, которая (толщина) при этом максимально оптимизирована, и в совокупности с другими указанными признаками формулы изобретения обеспечивает.
Во-первых, повышение электрических параметров –
- коэффициента усиления,
- выходной мощности,
- уровня рабочей частоты.
Во-вторых, повышение надежности.
В-третьих, снижение себестоимости.
Выполнение дополнительно непосредственно на обратной стороне кристалла активного элемента, контактных площадках собственно кристалла активного элемента и прочих контактных площадках проводящего слой из менее пяти последовательностей системы металлических слоев олово-золото, либо золото-олово-золото, либо их сплава, при этом каждая упомянутая система – толщиной 0,5-5,0 мкм, при соотношении олово-золото, в вес. %: 20,0 и 80,0 соответственно;
Соединение лицевой стороны кристалла активного элемента с собственно его контактными площадками посредством их упомянутого проводящего слоя,
Соединение обратной стороны кристалла активного элемента с дном углубления посредством проводящего слоя на обратной стороне кристалла активного элемента.
Это в совокупности обеспечивает:
во-первых, соединение кристалла активного элемента как с диэлектрической подложкой, при этом кратчайшим путем, так и возможность соединения обратной стороны кристалла активного элемента с дном углубления основания, и, тем самым, – значительное улучшение отвода тепла от кристалла активного элемента и, как следствие, – значительное повышение выходной мощности;
во-вторых, снижение его электрических паразитных составляющих, и, как следствие, – повышение коэффициента усиления и уровня рабочей частоты;
в-третьих, при меньших значениях теплопроводности диэлектрического материала подложки из карбида кремния (380,0 Вт/(м× К) относительно теплопроводности диэлектрического материала подложки из алмаза (2000,0 Вт/м×К) не только достичь уровня значений электрических параметров прототипа, но и превысить их.
Расположение:
- выводов на обратной стороне диэлектрической подложки;
- пассивных элементов, линий передачи, кристалла активного элемента, контактных площадок собственно кристалла активного элемента в центральной части лицевой стороны диэлектрической подложки;
- прочих контактных площадок по периферии лицевой стороны диэлектрической подложки и выполнение в виде сплошного контура – слоя из материала контактных площадок.
И выполнение дополнительно непосредственно на обратной стороне: кристалла активного элемента, контактных площадках собственно кристалла активного элемента и прочих контактных площадках проводящего слоя из менее пяти последовательностей системы металлических слоев олово-золото, либо золото-олово-золото, либо их сплава, при этом каждая упомянутая система – толщиной 0,5-5,0 мкм, при соотношении олово-золото, в вес. %: 20,0 и 80,0 соответственно.
И наличие в интегральной схеме СВЧ дополнительно основания, выполненного из высоко электро-теплопроводного материала, толщиной 0,2-1,0 мм.
И выполнение на лицевой стороне основания углубления, расположенного согласно части ее заданной топологии – пассивных элементов, линий передачи, кристалла активного элемента, контактных площадок собственно кристалла активного элемента, размером – длиной и шириной соразмерной упомянутой части ее заданной топологии, и глубиной – высотой соразмерной сумме высоты кристалла активного элемента и толщины проводящего слоя на обратной стороне кристалла активного элемента.
И расположение части лицевой стороны диэлектрической подложки, с расположенными на ней – пассивными элементами, линиями передачи, кристаллом активного элемента, контактными площадками собственно кристалла активного элемента, в углублении.
И соединение лицевой стороны диэлектрической подложки с лицевой стороной основания посредством проводящего слоя на прочих контактных площадках.
Это в совокупности обеспечивает:
- во-первых, герметичность интегральной схемы СВЧ и, как следствие, – расширение области применения,
- во-вторых, повышение надежности.
Выполнение диэлектрической подложки толщиной как менее 50 мкм, так и более 100 мкм не допустимо, в первом случае – из-за резкого снижения ее целостности, во втором – из-за значительного увеличения теплового сопротивления интегральной схемы СВЧ.
Выполнение основания из высоко тепло- электропроводного материала, толщиной как менее 0,2 мм, так и более 1,0 мм не желательно, в первом случае – из-за нарушения целостности, во-втором – из-за нежелательного увеличения массогабаритных характеристик.
Итак, заявленная интегральная схема СВЧ, в полной мере, обеспечивает заявленный технический результат – повышение коэффициента усиления, выходной мощности, уровня рабочей частоты, надежности, расширение области применения, снижение себестоимости.
Работа интегральной схемы СВЧ.
Работа интегральной схемы СВЧ рассмотрена относительно интегральной схемы усилителя мощности СВЧ.
Интегральная схема усилителя мощности СВЧ выполнена, на основе двух мощных полевых транзисторов с барьером Шотки, включенных по схеме с общим истоком.
Интегральная схема усилителя мощности СВЧ содержит мосты Ланге, цепи согласования по входу и выходу.
Согласование осуществляется с помощью согласующих элементов – согласующих конденсаторов, индуктивностей, линий передачи.
Для развязки по постоянному току используются развязывающие конденсаторы.
Для блокировки источников питания – блокировочные конденсаторы.
Интегральная схема усилителя мощности СВЧ питается от двух источников питания: первый положительной полярности питает цепь стоков, второй отрицательной полярности обеспечивает необходимое напряжение смещения на затворах полевых транзисторов с барьером Шотки.
При подаче на вход интегральной схемы усилителя мощности СВЧ входной мощности на его выходе реализуется усиленный сигнал СВЧ в рабочем диапазоне частот 12-15 ГГц.
Изобретение поясняется чертежами.
На фиг. 1 дан общий вид заявленной интегральной схемы СВЧ, где:
- диэлектрическая подложка – 1 (а, б), лицевая и обратные ее стороны соответственно,
- металлизационное покрытие – 2 на лицевой и обратной сторонах диэлектрической подложки в виде локального слоя,
- пассивные элементы – 3,
- линии передачи – 4,
- кристалл активного элемента – 5 (а, б) лицевая и обратная его стороны соответственно,
- контактные площадки собственно кристалл активного элемента – 6,
- прочие контактные площадки – 7,
- сквозное отверстие – 8,
- выводы – 9, расположенные на обратной стороне диэлектрической подложки,
- проводящий слой – 10,
- основание – 11 (а, б), лицевая и обратная его стороны соответственно,
- углубление – 12 на лицевой стороне основания.
На фиг. 2 дана её электрическая схема.
На фиг. 3 дана зависимость выходной мощности (Рвых.) от рабочей частоты.
На фиг. 4 дана зависимость коэффициента усиления (Ку) от рабочей частоты.
Примеры конкретного выполнения
Пример 1.
Интегральная схема СВЧ представляет собой гибридно-монолитную интегральную схему усилителя мощности СВЧ (один каскад усиления) (частный случай) и содержит.
Диэлектрическую подложку 1 из материала карбида кремния (SiС) ДФКЛ.431421.060 ТУ, толщиной 75 мкм.
Металлизационное покрытие 2 выполненное на лицевой 1(а) и обратной 1(б) сторонах диэлектрической подложки 1 соответственно, в виде локального слоя, прямой последовательности системы металлических слоев: титан (Ti) – платина (Pt) – золото (Au), общей толщиной 2 мкм.
На лицевой стороне диэлектрической подложки 1(а) в центральной ее части выполнены:
- пассивные элементы 3 – конденсаторы (развязывающие – С1, С2, С13, С14, блокировочные – С3 – С10, согласующие – С11, С12), резисторы (R1 и R2), индуктивности (L1-L4) и мосты Ланге (W1, W2);
- линии передачи 4 – микрополосковые линии передачи (TL1-TL10) с разным волновым сопротивлением 50 – 150 Ом соответственно;
- два кристалла активных элементов 5 – два мощных полевых транзистора с барьером Шотки (ПТШ) (КРПГ.432153.015);
- контактные площадки собственно кристалла активного элемента 6;
- прочие контактные площадки 7 по ее периферии (лицевой стороне диэлектрической подложки 1(а)), в виде сплошного контура – слоя из материала контактных площадок – системы металлических слоев титан (Ti)-золото (Au), общей толщиной 2 мкм.
На обратной стороне диэлектрической подложки 1б в центральной ее части выполнены выводы 9 – вход и выход СВЧ, положительного питания Uпит1 , отрицательного питания Uпит2;
Проводящий слой 10, выполнен непосредственно на обратной стороне каждого кристалла активного элемента 5(б), контактных площадках собственно кристаллов активных элементов 6 и прочих контактных площадках 7, из двух последовательностей системы металлических слоев золото-олово-золото, толщиной каждая 2,75 мкм, при соотношении олово-золото, в вес. %: 20,0 и 80,0 0соответственно.
Лицевая сторона каждого кристалла активного элемента 5(а) соединена с собственно его контактными площадками 6 посредством их упомянутого проводящего слоя 10 соответственно.
В диэлектрической подложке 1 выполнено 20 сквозных отверстий 8, заполненных высоко электро-теплопроводным металлом, с минимально низким уровнем газовыделения – медь (Cu).
Интегральная схема СВЧ дополнительно снабжена основанием 11, выполненным из высоко электро-теплопроводного материала – МД-50, толщиной 0,6 мм, при этом на лицевой стороне основания 11а выполнено углубление 12 согласно части ее заданной топологии – пассивных элементов 3, линий передачи 4, двух кристаллов активного элемента 5, контактных площадок собственно кристалла активного элемента 6, размером – длиной и шириной соразмерной упомянутой части ее заданной топологии, и глубиной – высотой соразмерной сумме высоты кристалла активного элемента 5 и толщины проводящего слоя 10 на обратной стороне кристалла активного элемента,
при этом часть лицевой стороны диэлектрической подложки 1(а), с расположенными на ней – пассивными элементами 3, линиями передачи 4, двух кристаллов активного элемента 5, контактными площадками собственно кристалла активного элемента 6, расположена в упомянутом углублении 12.
При этом
лицевая сторона диэлектрической подложки 1(а) соединена с лицевой стороной основания 11(а) посредством проводящего слоя 10 на прочих контактных площадках 7,
обратная сторона двух кристаллов активного элемента 5(б) соединена с дном углубления 12 посредством проводящего слоя 10 на обратной стороне кристалла активного элемента 5(б).
При этом элементы интегральной схемы выполнены и соединены электрически согласно ее заданной топологии и электрической схемы соответственно.
Интегральная схема заземлена посредством сквозных металлизированных отверстий 8.
При этом упомянутые элементы интегральной схемы выполнены посредством типовых технологических операций методов тонкопленочной технологии и метода электронной литографии.
Примеры 2-7.
Аналогично выполнены образцы интегральной схемы СВЧ – усилитель мощности СВЧ, но при других конструкционных параметрах, заявленных в формуле изобретения (примеры 2-3, 6-7), а также выполненные за пределами формулы изобретения (примеры 4-5).
Пример 8 соответствует прототипу.
На изготовленных образцах заявленной интегральной схемы СВЧ – гибридно-монолитная интегральная схема однокаскадного усилителя мощности СВЧ.
Измерены зависимости:
- выходной мощности (Рвых.) от рабочей частоты (12-15 ГГц).
- коэффициент усиления (Ку) от рабочей частоты (12-15 ГГц).
Надежность оценивается временем безотказной работы интегральной схемы СВЧ.
Данные представлены на фиг. 3 и фиг. 4 и таблице.
Из представленных зависимостей (Фиг. 3, Фиг. 4) и таблицы (примеры 1-3, 6-7) видно:
- образцы интегральной схемы СВЧ – усилителя мощности СВЧ, выполненные согласно заявленной формулы изобретения, имеют резонансный характер, при этом следующие значения электрических параметров:
- коэффициента усиления 9,0-10,0 дБ,
- выходной мощности 11,0-12,0 Вт,
- рабочей полосы частот 12,0-15,0 ГГц.
Надежность – 20000,0 (двадцать тысяч) часов.
В отличие от образцов, выполненных за пределами формулы изобретения (примеры 4-5) имеют примерно коэффициент усиления 8,0-10,0 дБ, выходную мощность 9,0-10,0 Вт в рабочей полосе частот 12,0-15,0 ГГц (один каскад усиления).
Надежность – 13000,0 (Тринадцать тысяч) часов.
И образца прототипа, который имеет значения: коэффициента усиления 8,0-10,0 дБ, выходной мощности 1,5-3,0 Вт в рабочей полосе частот 9,0-10,0 ГГц (один каскад усиления).
Надежность – 13000,0 (Тринадцать тысяч) часов.
Таким образом, заявленная интегральная схема СВЧ по сравнению с прототипом обеспечит повышение:
- коэффициента усиления на 1 дБ;
- выходной мощности интегральной схемы усилителя мощности СВЧ примерно в 3,5 раза;
- уровня рабочей частоты на 5 ГГц.
- надежности в 1,5 раза,
- расширение области применения,
- снижение себестоимости примерно в 1,2 раза.
Данная интегральная схема СВЧ с достаточно высокими электрическими характеристиками, высокой надежностью и малыми массогабаритными характеристиками особенно востребуема в радиолокационных станциях с активными фазированными антенными решетками наземного, морского, воздушного и космического базирования, в состав которых, входит множество (порядка тысячи) идентичных интегральных схем СВЧ различного назначения.
| название | год | авторы | номер документа |
|---|---|---|---|
| Интегральная схема СВЧ | 2021 |
|
RU2782184C1 |
| Интегральная схема СВЧ | 2020 |
|
RU2737342C1 |
| ИНТЕГРАЛЬНАЯ СХЕМА СВЧ | 2013 |
|
RU2556271C1 |
| СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ИНТЕГРАЛЬНОЙ СХЕМЫ СВЧ | 2013 |
|
RU2557317C1 |
| Интегральная схема СВЧ | 2017 |
|
RU2654970C1 |
| ИНТЕГРАЛЬНАЯ СХЕМА СВЧ | 2020 |
|
RU2803110C2 |
| Способ изготовления монолитной интегральной схемы СВЧ | 2023 |
|
RU2810691C1 |
| ИНТЕГРАЛЬНАЯ СХЕМА СВЧ | 2011 |
|
RU2474921C1 |
| Мощная гибридная интегральная схема СВЧ-диапазона | 2023 |
|
RU2817537C1 |
| ГИБРИДНАЯ ИНТЕГРАЛЬНАЯ СХЕМА СВЧ | 2011 |
|
RU2489770C1 |
Изобретение относится к электронной технике СВЧ и может быть использовано в радиолокационных станциях с активными фазированными антенными решетками (АФАР) наземного, морского, воздушного и космического базирования. Интегральная схема СВЧ, содержащая диэлектрическую подложку, на лицевой и обратной сторонах которой выполнены слои металлизационного покрытия, на лицевой стороне подложки расположены пассивные элементы, линии передачи, по меньшей мере, один кристалл активного элемента, контактные площадки, в подложке выполнено, по меньшей мере, одно сквозное отверстие, заполненное высокоэлектротеплопроводным металлом, с минимально низким уровнем газовыделения, элементы интегральной схемы выполнены и соединены электрически согласно ее заданной топологии и электрической схемы соответственно, при этом диэлектрическая подложка выполнена из SiC, выводы расположены на обратной стороне подложки, пассивные элементы, линии передачи, кристалл активного элемента, контактные площадки кристалла активного элемента расположены в центральной части лицевой стороны подложки, а прочие контактные площадки расположены по периферии лицевой стороны диэлектрической подложки и выполнены в виде сплошного контура, непосредственно на обратной стороне кристалла активного элемента, контактных площадках кристалла активного элемента и прочих контактных площадках дополнительно выполнен проводящий слой, содержащий олово и золото в определенном соотношении, лицевая сторона кристалла активного элемента соединена с его контактными площадками посредством упомянутого проводящего слоя, интегральная схема СВЧ дополнительно снабжена основанием, выполненным из высокоэлектротеплопроводного материала, на лицевой стороне основания выполнено углубление, размеры которого определены размерами пассивных элементов, линий передачи, кристалла активного элемента, контактных площадок, при этом часть лицевой стороны подложки, с расположенными на ней пассивными элементами, линиями передачи, кристаллом активного элемента, контактными площадками собственно кристалла активного элемента, расположена в углублении, лицевая сторона подложки соединена с лицевой стороной основания посредством проводящего слоя на прочих контактных площадках, обратная сторона кристалла активного элемента соединена с дном углубления посредством его проводящего слоя. Изобретение обеспечивает повышение коэффициента усиления, выходной мощности, уровня рабочей частоты, надежности, расширение области применения, снижение себестоимости. 6 з.п. ф-лы, 4 ил., 1 табл.
1. Интегральная схема СВЧ, содержащая диэлектрическую подложку заданной толщины, на лицевой и обратной сторонах которой выполнено металлизационное покрытие соответственно в виде локального слоя заданной толщины,
на лицевой стороне диэлектрической подложки расположены пассивные элементы, линии передачи, по меньшей мере, один кристалл активного элемента, контактные площадки – контактные площадки собственно кристалла активного элемента и прочие контактные площадки,
в диэлектрической подложке выполнено, по меньшей мере, одно сквозное отверстие, заполненное высокоэлектротеплопроводным металлом с минимально низким уровнем газовыделения,
при этом элементы интегральной схемы выполнены и соединены электрически согласно ее заданной топологии и электрической схемы соответственно,
интегральная схема заземлена,
отличающаяся тем, что
диэлектрическая подложка выполнена из материала карбида кремния толщиной 50-100 мкм,
выводы расположены на обратной стороне диэлектрической подложки,
пассивные элементы, линии передачи, кристалл активного элемента, контактные площадки собственно кристалла активного элемента расположены в центральной части лицевой стороны диэлектрической подложки,
а прочие контактные площадки расположены по периферии лицевой стороны диэлектрической подложки и выполнены в виде сплошного контура – слоя из материала контактных площадок,
непосредственно на обратной стороне кристалла активного элемента, контактных площадках собственно кристалла активного элемента и прочих контактных площадках дополнительно выполнен проводящий слой из, по меньшей мере, одной последовательности системы металлических слоев олово-золото, либо золото-олово-золото, либо их сплава, при этом каждая упомянутая система выполнена толщиной 0,5-5,0 мкм, при соотношении олово-золото, вес. %: 20,0 и 80,0 соответственно,
лицевая сторона кристалла активного элемента соединена с соответствующими контактными площадками собственно кристалла активного элемента посредством их упомянутого проводящего слоя,
интегральная схема СВЧ дополнительно снабжена основанием, выполненным из высокоэлектротеплопроводного материала толщиной 0,2-1,0 мм, при этом на лицевой стороне основания выполнено углубление, расположенное согласно части ее заданной топологии – пассивных элементов, линий передачи, кристалла активного элемента, контактных площадок собственно кристалла активного элемента, размером – длиной и шириной соразмерной упомянутой части ее заданной топологии, и глубиной – высотой, соразмерной сумме высоты кристалла активного элемента и толщины проводящего слоя на обратной стороне кристалла активного элемента,
при этом часть лицевой стороны диэлектрической подложки с расположенными на ней пассивными элементами, линиями передачи, кристаллом активного элемента, контактными площадками собственно кристалла активного элемента расположена в углублении,
лицевая сторона диэлектрической подложки соединена с лицевой стороной основания посредством проводящего слоя на прочих контактных площадках,
обратная сторона кристалла активного элемента соединена с дном углубления посредством его проводящего слоя.
2. Интегральная схема СВЧ по п. 1, отличающаяся тем, что интегральная схема представляет собой гибридную либо гибридно-монолитную интегральную схему усилителя мощности СВЧ, приемопередающего устройства СВЧ различного назначения.
3. Интегральная схема СВЧ по п. 1, отличающаяся тем, что металлизационное покрытие выполнено толщиной не более 3 мкм.
4. Интегральная схема СВЧ по п. 1, отличающаяся тем, что пассивные элементы представляют собой мощный резистор, индуктивность, конденсатор, кристалл активного элемента – кристалл диода, транзистора, монолитной интегральной схемы различного назначения.
5. Интегральная схема СВЧ по п. 1, отличающаяся тем что линии передачи выполнены в виде копланарной, либо микрополосковой, либо щелевой.
6. Интегральная схема СВЧ по п. 1, отличающаяся тем, что материал контактных площадок выполнен из системы металлических слоев титан (Ti)-золото (Au).
7. Интегральная схема СВЧ по п. 1, отличающаяся тем, что основание выполнено из высокоэлектротеплопроводного металла либо из металлизированного диэлектрика.
| Интегральная схема СВЧ | 2020 |
|
RU2737342C1 |
| Интегральная схема СВЧ | 2017 |
|
RU2654970C1 |
| ИНТЕГРАЛЬНАЯ СХЕМА СВЧ | 2013 |
|
RU2556271C1 |
| МОЩНАЯ ГИБРИДНАЯ ИНТЕГРАЛЬНАЯ СХЕМА СВЧ-ДИАПАЗОНА | 2012 |
|
RU2498455C1 |
| ИНТЕГРАЛЬНАЯ СХЕМА СВЧ | 2011 |
|
RU2474921C1 |
