Мощная гибридная интегральная схема СВЧ-диапазона Российский патент 2024 года по МПК H01L25/11 H01L27/12 H05K1/18 

Описание патента на изобретение RU2817537C1

Изобретение относится к электронной технике, преимущественно к конструированию мощных интегральных схем СВЧ-диапазона длин волн.

Известна гибридная интегральная схема СВЧ-диапазона, содержащая диэлектрическую подложку с топологическим рисунком металлизации на лицевой стороне и экранной заземляющей металлизацией на обратной стороне [Патент ФРГ №3903346 А1, приоритет 04.02.1989г., МКИ4 H01L 25/12, 23/56, 23/48, H03F 3/60, 3/193, H05K 1/18, 7/02.]. Диэлектрическая подложка обратной стороной расположена на металлическом теплоотводящем основании и соединена с ним экранной заземляющей металлизацией. В диэлектрической подложке выполнено отверстие, а в металлическом теплоотводящем основании со стороны диэлектрической подложки- выемка, которые совпадают в плане. Два транзистора в корпусах, соединённые параллельно и взаимно расположенные друг к другу сторонами, на которых выполнены плоские выводы, а один из указанных транзисторов расположен в выемке металлического теплоотводящего основания. Однофункциональные плоские выводы транзисторов соединены между собой и с топологическим рисунком металлизации.

Недостатками данной гибридной интегральной схемы СВЧ-диапазона являются низкие электрические и массогабаритные характеристики мощной гибридной интегральной схемы СВЧ-диапазона.

Известна мощная гибридная интегральная схема СВЧ-диапазона, содержащая диэлектрическую подложку с топологическим рисунком металлизации на лицевой и экранной заземляющей металлизацией на обратной стороне, которая расположена обратной стороной на металлическом теплоотводящем основании и соединена с ним экранной заземляющей металлизацией, в диэлектрической подложке выполнено отверстие, и, по меньшей мере, два транзистора, соединённые параллельно и взаимно расположенные друг к другу сторонами , на которых выполнены плоские выводы, по меньшей мере, один из транзисторов расположен в отверстии диэлектрической подложки, однофункциональные плоские балочные выводы транзисторов соединены между собой и одни из них-с топологическим рисунком металлизации, транзисторы выполнены в виде кристаллов с плоскими балочными выводами, на металлическом теплоотводящем основании выполнен выступ, который совпадает в плане с отверстием в диэлектрической подложке и который расположен в нём, при этом высота выступа обеспечивает расположение его верхней плоскости заподлицо с лицевой стороной диэлектрической подложки, при этом на верхней плоскости выступа металлического теплоотводящего основания выполнена выемка, сквозная со стороны плоских балочных выводов кристаллов транзисторов, соединённых с топологическим рисунком металлизации, на верхней плоскости выступа металлического теплоотводящего основания, по крайней мере с одной стороны кристалла одного из транзисторов выполнена, по меньшей мере, одна монтажная площадка, которая снабжена металлической хорошо электро- и теплопроводящей пластиной и соединена с ней, в металлической хорошо электро- и теплопроводящей пластине выполнена, по меньшей мере, одна канавка, в которой расположен и закреплён хорошо электро- и теплопроводящим связующим веществом, по крайней мере, один кристалл транзистора, при этом она выполнена сквозной со стороны его плоских балочных выводов, соединённых с топологическим рисунком металлизации и соразмерна ему. [Патент РФ №2298255, приоритет 12 августа 2005г., МПК H01L 25/11, H05K 1/18, опубликовано:27.04.2007 Бюл. №12. // Мощная гибридная интегральная схема СВЧ-диапазона. Иодальский В.А., Пчелин В.А., Лапин В.Г., Моргунов В.Г.].

Недостатком данной гибридной интегральной схемы СВЧ-диапазона является низкие электрические и массогабаритные характеристики мощной гибридной интегральной схемы СВЧ-диапазона.

Техническим результатом изобретения является улучшение электрических и массогабаритных характеристик мощной гибридной интегральной схемы СВЧ-диапазона.

Технический результат достигается тем, что мощная гибридная интегральная схема СВЧ-диапазона, содержащая диэлектрическую подложку с топологическим рисунком металлизации на лицевой и экранной заземляющей металлизацией на обратной стороне, которая расположена обратной стороной на металлическом теплоотводящем основании и соединена с ним электрически экранной заземляющей металлизацией, и, по меньшей мере, одну пару кристаллов полупроводниковых приборов с плоскими балочными выводами, соединёнными с контактными площадками на лицевой стороне, однофункциональные балочные выводы соединены между собой, каждый из кристаллов содержит транзисторы, на металлическом теплоотводящем основании выполнен выступ, на котором установлен, закреплён и электрически соединён с ним своей обратной стороной, по меньшей мере, один из пары кристаллов полупроводниковых приборов, при этом высота выступа металлического основания обеспечивает расположение лицевой стороны кристалла в одной плоскости с лицевой стороной диэлектрической подложки, и, по меньшей мере, часть балочных выводов кристалла соединены с топологическим рисунком металлизации, верхний кристалл из пары расположен, закреплён и электрически соединён своей обратной стороной с пластиной, выполненной из хорошо электро- и теплопроводящего материала, причём края пластины, по крайней мере, частично выступают за пределы второго кристалла, на верхней плоскости выступа металлического теплоотводящего основания, по меньшей мере, с двух сторон нижнего кристалла выполнены, по меньшей мере, две монтажные площадки, верхний кристалл пары расположен лицевой стороной к лицевой стороне нижнего кристалла и своими балочными выводами соединен с балочными выводами нижнего кристалла, а монтажные площадки обеспечивают расположение, закрепление и хороший электрический и тепловой контакт с выступающими за верхний кристалл краями пластины, на которой он закреплён. Кристаллы полупроводниковых приборов выполнены в виде монолитных интегральных схем усилителей мощности, расположение контактных площадок обеспечивает соединение однофункциональных балочных выводов, диэлектрическая подложка разделена , по меньшей мере на две части, на одной из которых расположена входная линия передачи входного СВЧ-сигнала, на другой выходная линия передачи выходного СВЧ-сигнала, теплопроводящая пластина выполнена плоской, толщиной от 0.1 до 0,5 мм, с выступающими краями по периметру за пределы кристалла интегральной схемы, края закреплены на монтажных площадках размером от 0,3×0,3 мм до 3,0×5,0 мм, выполненных по периметру кристалла интегральной схемы на выступе металлического основания, в местах свободных от выходов балочных выводов от кристаллов интегральных схем усилителей мощности, высота выступа металлического основания в местах расположения монтажных площадок увеличена до краев пластины, на краях хорошо электро- и теплопроводящей пластины, в местах расположения балочных выводов, по меньшей мере, входной и выходной линий передачи СВЧ-сигнала, выполнены выборки глубиной до кристаллов интегральных схем усилителей мощности, на металлическое основание, по меньшей мере, с двух сторон от кристаллов монолитных интегральных схем усилителей мощности установлены дополнительные компоненты, образующие цепи их питания, электрически соединенные, по меньшей мере, с балочными выводами кристаллов усилителей мощности, и между собой.

Теплопроводящая пластина может быть выполнена двухслойной, а именно, из диэлектрика с теплопроводностью большей, чем у металлов, и его металлизационного покрытия, по крайней мере, на стороне, соединяемой с обратной стороной верхнего кристалла и с монтажными площадками выступа металлического основания.

На металлическое теплоотводящее основание могут быть установлены, по меньшей мере, две части диэлектрической подложки, соединенные с ним электрически экранной заземляющей металлизацией, на лицевой стороне которых выполнены контактные площадки, соединенные с дополнительными компонентами и предназначенные для соединения с внешними устройствами.

Выполнение кристаллов полупроводниковых приборов в виде монолитных интегральных схем усилителей мощности позволяет существенно больше расположить транзисторов на кристалле, увеличить количество каскадов усиления на каждом кристалле и, тем самым, существенно увеличить его мощность. Сокращение длины соединений между транзисторами, размещенных на кристалле позволяет снизить паразитные индуктивности и ёмкости и, таким образом, улучшить электрические и массогабаритные характеристики.

Расположение контактных площадок на кристаллах полупроводниковых приборов, обеспечивающее соединение однофункциональных балочных выводов, позволяет сократить длину внутрисхемных соединений и, тем самым, уменьшить их паразитные параметры и уменьшить размеры схемы, а, значит улучшить электрические и массогабаритные характеристики гибридной схемы.

Разделение диэлектрической подложки, по меньшей мере, на две части, на одной из которых расположена входная линия передачи входного СВЧ-сигнала, на другой выходная линия передачи выходного СВЧ-сигнала, позволяет сократить длину внутрисхемных соединений и размеры гибридной схемы, тем самым, уменьшить паразитные индуктивность и ёмкость, таким образом, улучшить электрические и массогабаритные характеристики схемы.

Выполнение теплопроводящей пластины плоской, толщиной от 0.1 до 0,5 мм, с выступающими краями по периметру за пределы кристалла интегральной схемы и закрепление её краями на монтажных площадках позволяет увеличить площадь её теплового контакта с выступом металлического основания. Увеличение площади монтажных площадок и возможности их более равномерного размещения по периметру верхнего кристалла позволяет увеличить равномерность распределения тепла, выделяемого транзисторами монолитных интегральных схем усилителей мощности на верхнем кристалле и, тем самым, улучшить теплоотвод в гибридной интегральной схеме. Ограничение толщины теплопроводящей пластины снизу величиной 0,1 мм связано с её хрупкостью, в случае выполнения её из алмаза, а сверху неоправданным увеличением высоты гибридной интегральной схемы.

Выполнение монтажных площадок размером от 0,5×0,5 мм до 2,0×3,0 мм в местах свободных от выходов балочных выводов с кристаллов интегральных схем усилителей мощности позволяет максимально использовать свободное пространство для увеличения площади теплового контакта и, тем самым, улучшить теплоотвод от верхнего кристалла. Ограничение размеров монтажных площадок снизу объясняется возможностью создания прочного и эффективного теплового контакта, а сверху ухудшением массогабаритных характеристик схемы.

Увеличенная высота выступа металлического основания в местах расположения монтажных площадок до краев хорошо электро- и теплопроводящей пластины позволяет надёжно закрепить её на монтажных площадках и реализовать равномерный тепловой контакт с пластиной и, тем самым, обеспечить улучшение теплоотвода.

Выполнение выборок на краях хорошо электро- и теплопроводящей пластины, в местах расположения балочных выводов, по меньшей мере, входной и выходной линий передачи СВЧ-сигнала, глубиной до кристаллов интегральных схем усилителей мощности, позволяет уменьшить длину балочных выводов внутрисхемных соединений, тем самым, снизить их паразитные индуктивности и ёмкости и уменьшить размеры схемы, а, значит, улучшить электрические и массогабаритные характеристики гибридной схемы.

Установка на металлическое основание, по меньшей мере, с двух сторон от кристаллов монолитных интегральных схем усилителей мощности дополнительных компонентов, образующих цепи их питания, и электрическое соединение их с балочными выводами кристаллов усилителей мощности и между собой, позволяет уменьшить длину подключения к монолитным интегральным схемам питающего напряжения и, тем самым, улучшить электрические и массогабаритные характеристики схемы.

Возможность выполнения пластины из хорошо электро- и теплопроводящего материала двухслойной, а именно, из слоя диэлектрика с теплопроводностью большей, чем у металлов, и его металлизационного покрытия на стороне, соединяемой с обратной стороной верхнего кристалла и с монтажными площадками выступа металлического основания позволяет улучшить теплоотвод от верхнего кристалла монолитной интегральной схемы усилителя мощности и, тем самым, улучшить электрические характеристики схемы.

Установка на металлическое теплоотводящее основание, по меньшей мере, двух частей диэлектрической подложки, соединенных с ним электрически экранной заземляющей металлизацией, на лицевой стороне которых выполнены контактные площадки, соединенные с дополнительными компонентами и предназначенные для соединения с внешними устройствами, позволяет сократить длину соединений в цепях питания и, тем самым, улучшить массогабаритные характеристики схемы.

Изобретение поясняется чертежами.

На Фиг.1,2,3,4 представлена предлагаемая мощная гибридная интегральной схема СВЧ-диапазона (Фиг.1- вид сверху без пластины из хорошо электро- и теплопроводящего материала и без верхнего кристалла, Фиг.2-разрез по А-А; Фиг.3- разрез по Б-Б; Фиг.4 пластина из хорошо электро- и теплопроводящего материала с верхним кристаллом монолитной схемы усилителя мощности), где:

-диэлектрическая подложка-1;

-топологический рисунок металлизации-2;

-экранная заземляющая металлизация-3;

-металлическое теплопроводящее основание-4;

-кристалл полупроводникового прибора-5;

-плоские балочные выводы-6;

-контактные площадки кристалла полупроводникового прибора -7;

-транзисторы-8;

-выступ на металлическом теплопроводящем основании-9;

-пластина из хорошо электро- и теплопроводящего материала-10;

-монтажные площадки на верхней плоскости выступа металлического основания-11;

-входная линия передачи-12;

-выходная линия передачи-13;

- выборки на краях пластины из хорошо электро- и теплопроводящего материала-14;

-дополнительные компоненты-15;

-диэлектрик с теплопроводностью большей, чем у металлов-16;

-металлизационное покрытие слоя пластины из диэлектрика-17;

- контактные площадки для соединения с внешними устройствами-18;

Пример 1.

Мощная гибридная интегральная схема (ГИС) СВЧ-диапазона содержит диэлектрическую поликоровую подложку 1 толщиной 0,5 мм с топологическим рисунком металлизации 2 на лицевой и экранной заземляющей металлизацией на обратной стороне 3. Металлизация 2 и 3 выполнена со структурой Cr (напыленный, 100 Ом/мм2)- Cu (напыленная, 1 мкм)- Cu (гальванически осажден.,3 мкм)- Ni (гальванич. осажд.,0,6 мкм)-Au (гальв. осажд.3мкм) на лицевой и экранной заземляющей металлизацией (с такой же структурой) на обратной стороне [В.А. Иовдальский. Конструкция и технология микрополосковых плат ГИС СВЧ-диапазона, // Учебное пособие. Под научной редакцией д.т.н., генерального директора АО «НПП «Исток» им. Шокина А.А. Борисова. Москва изд. «КУРС»,2018г., 176 стр. ISBN 978-5-906923-92-9]. Подложка 1 расположена обратной стороной на металлическом теплоотводящем основании 4 , выполненного из сплава МД-50 (50%Cu;50% Mo), и соединена с ним электрически экранной заземляющей металлизацией 3. Диэлектрическая подложка 1 разделена на две части, на одной из которых размером 2,0×1,5×0,5 мм расположена входная линия передачи 12 шириной 0,5 мм и длиной 2мм (сопротивлением 50 Ом) входного СВЧ-сигнала, на другой части размером 1,0×1,5×0,5 мм расположена выходная линия 13 шириной 0,5 мм и длиной 1 мм (сопротивлением 50 Ом) передачи выходного СВЧ-сигнала. Мощная гибридная интегральная схема содержит пару кристаллов 5 полупроводниковых приборов, каждый из которых выполнен в виде монолитной схемы усилителей мощности М42279-2 АПНТ.434810.206ТУ с выходной импульсной мощностью не менее 12 Вт в диапазоне рабочих частот 8-12 ГГц, из GaAs размером 4,9×5,1×0,08 мм с плоскими балочными выводами 6 из гальванически осажденного золота толщиной 8 мкм. Балочные вывода 6 соединённы с контактными площадками 7 на лицевой стороне кристалла 5 термокомпрессионной сваркой. [В.А. Иовдальский, Л.В. Манченко, И.А. Соколов. Внутрисхемные соединения в ГИС СВЧ-диапазона. // Учебное пособие. Под научной редакцией д.т.н., генерального директора АО «НПП «Исток» им. Шокина А.А. Борисова. Москва изд. «КУРС», 2019г., 128 стр. ISSBN 97-5-907064-34-8]. Однофункциональные балочные выводы 6 соединены(сварены) между собой. Каждый из кристаллов 5 содержит полевые транзисторы 8 с барьером Шоттки (ПТШ). На металлическом теплоотводящем основании 4 выполнен выступ 9 высотой 0.42 мм, что обеспечивает расположение лицевой стороны кристалла 5 в одной плоскости с лицевой стороной диэлектрической подложки 1. На выступе 9 установлен, закреплён (пайкой припоем, например, Au-Sn эвтектического состава или клеем ЭКС -4-) и электрически соединён с ним своей обратной стороной нижний из пары кристаллов 5 усилителей мощности.

Балочные выводы 6 нижнего кристалла 5 (вход и выход) усилителя мощности соединены с входной линией 12 передачи входного СВЧ-сигнала, и с выходной линией 13 передачи выходного СВЧ сигнала.

Верхний кристалл 5 расположен, закреплён и электрически соединён своей обратной стороной с пластиной 10. Пластина 10 выполнена из сплава МД-50 толщиной 0,35 мм. Края пластины на 1-2 мм выступают за пределы верхнего кристалла 5 и закреплены на монтажных площадках, выполненных по периметру кристалла 5, со стороны установки дополнительных компонентов 15 размерами 0,05×1,5 мм, со стороны входной линии передачи 12 размерами 2,25 ×3,3 мм, а со стороны выходной линии передачи 13 размерами 1,25×3,35 мм общей площадью 26 мм2, на выступе 9 металлического основания 4, в местах свободных от выходов балочных выводов 6. Высота выступа 9 в местах расположения монтажных площадок 11 увеличена до краёв пластины 10 на 0,6 мм от поверхности металлического основания 4. На краях пластины 10 в местах расположения балочных выводов 6 входной12 и выходной13 линий передачи СВЧ сигнала выполнены выборки 14 глубиной до кристаллов 5. На металлическое основание 4 с двух сторон от кристаллов 5 установлены дополнительные компоненты 15 - керамические конденсаторы КРПГ.757761.002-01, КРПГ.757761.002-02, КРПГ.757761.002-03 ТСО.0707.002ТУ с размерами 0,6х06х03 мм, и чип - резисторы с размерами 0,4х1,0х0,3 мм, изготавливаемые в АО «НПП «Исток» им. Шокина. Дополнительные компоненты 15 образуют цепи питания кристаллов 5 , электрически соединены с кристаллами 5 усилителей мощности и между собой.

Пример 2.

Мощная гибридная интегральная схема (ГИС) СВЧ-диапазона содержит теплопроводящую пластину 10. Пластина 10 выполнена двухслойной из диэлектрика 16. Первый слой из алмаза толщиной 0,2 мм с теплопроводностью 1000 Вт/мС° и второй слой его металлизация 17 со структурой Cr (напыленный, 100 Ом/мм2)- Cu (напыленная, 1 мкм)- Cu (гальванически осажден.,3 мкм)- Ni (гальванич. осажд.,0,6 мкм)-Au (гальв. осажд.3мкм).

Пример 3.

На металлическое теплоотводящее основание4 установлены две части диэлектрической подложки 1, соединенные с ним электрически экранной заземляющей металлизацией 3, на лицевой стороне которых выполнены контактные площадки 18, соединенные с дополнительными компонентами 15.

Части диэлектрической подложки 1 имеют размеры 3,0×1,0×0,5 мм и 4,0×1,0×0,5 мм. Контактные площадки 18 выполнены размером 0,6×0,7 мм и соединённы с дополнительными компонентами 15.

Мощная гибридная интегральная схема (ГИС) СВЧ-диапазона работает следующим образом.

На кристаллы 5 монолитных интегральных схем усилителей мощности подаётся питание от внешнего источника через дополнительные компоненты 15 схем питания. Входной сигнал СВЧ подается на входную линию передачи 12, разделяется балочными выводами 6 на две равные части. Входная линия передачи 12 и выходная линия передачи 13, согласуют схемы на кристаллах 5 монолитных интегральных схем по входу и выходу. Сигналы, поступающие на кристаллы 5 монолитных интегральных схем, усиливаются транзисторами первого каскада усиления и поступают на второй каскад. после усиления вторым каскадом, поступают на третий- выходной каскад усиления, а затем сигналы, выходящие с кристаллов 5 монолитных интегральных схем, суммируются соединением балочных выводов и усиленный выходной сигнал выходит по выходной линия передачи 13.

Результаты сравнительного анализа параметров серийно выпускаемого усилителя мощности (УМ) «Модуль СВЧ. Усилитель мощности выходной» КРПГ.434816.158ТУ и предлагаемой мощной гибридной интегральной схемы (ГИС) СВЧ-диапазона представлены в таблице 1.

В серийно выпускаемом усилителе для деления и суммирования мощности СВЧ сигнала используются специальные схемы на мостах Ланге, где теряется часть мощности сигнала. Выходная импульсная мощность предлагаемой мощной гибридной интегральной схемы СВЧ-диапазона больше на 2 ВТ

Площадь предлагаемой мощной гибридной интегральной схемы (ГИС) СВЧ-диапазона на 36% меньше, чем серийно выпускаемого УМ при, примерно одинаковой высоте.

Таким образом улучшаются электрические и массогабаритные характеристики.

Таблица 1

Параметры УМ Серийно изготовляемый УМ в АО «НПП» Исток» КРПГ.434816.158ТУ Заявляемая мощная ГИС Частотный диапазон, ГГц 8-12 8-12 Выходная импульсная мощност не менееь, Вт 20 22 Коэффициент усиления не менее, дБ 21 22 КПД не менее, % 30 30 Напряжение питания, В 9 9 Ток питания не более, А 9 9 Габаритные размеры, мм 14,5х8,1х 9,3х8,1

Похожие патенты RU2817537C1

название год авторы номер документа
МОЩНАЯ ГИБРИДНАЯ ИНТЕГРАЛЬНАЯ СХЕМА СВЧ-ДИАПАЗОНА 2005
  • Иовдальский Виктор Анатольевич
  • Пчелин Виктор Андреевич
  • Лапин Владимир Григорьевич
  • Моргунов Виктор Григорьевич
RU2298255C1
МОЩНАЯ ГИБРИДНАЯ ИНТЕГРАЛЬНАЯ СХЕМА СВЧ-ДИАПАЗОНА 2011
  • Иовдальский Виктор Анатольевич
  • Ганюшкина Нина Валентиновна
  • Пчелин Виктор Андреевич
RU2458432C1
МОЩНАЯ ГИБРИДНАЯ ИНТЕГРАЛЬНАЯ СХЕМА СВЧ-ДИАПАЗОНА 2009
  • Иовдальский Виктор Анатольевич
  • Ганюшкина Нина Валентиновна
  • Пчелин Виктор Андреевич
  • Чепурных Игорь Павлович
RU2390071C1
ГИБРИДНАЯ ИНТЕГРАЛЬНАЯ СХЕМА СВЧ 2011
  • Дудинов Константин Владимирович
  • Иовдальский Виктор Анатольевич
  • Ганюшкина Нина Валентиновна
  • Далингер Александр Генрихович
  • Духновский Михаил Петрович
  • Ратникова Александра Константиновна
  • Федоров Юрий Юрьевич
RU2489770C1
ГИБРИДНАЯ ИНТЕГРАЛЬНАЯ СХЕМА СВЧ-ДИАПАЗОНА 2009
  • Иовдальский Виктор Анатольевич
  • Лапин Владимир Григорьевич
  • Земляков Валерий Евгеньевич
  • Виноградов Владимир Григорьевич
  • Лисицин Александр Андреевич
RU2390877C1
ГИБРИДНОЕ ИНТЕГРАЛЬНОЕ ВАКУУМНОЕ МИКРОПОЛОСКОВОЕ УСТРОЙСТВО 1994
  • Щелкунов Г.П.
  • Иовдальский В.А.
  • Бейль В.И.
  • Грицук Р.В.
RU2073936C1
ГИБРИДНАЯ ИНТЕГРАЛЬНАЯ СХЕМА СВЧ-ДИАПАЗОНА 2010
  • Далингер Александр Генрихович
  • Шацкий Сергей Владимирович
  • Иовдальский Виктор Анатольевич
RU2450388C1
МОЩНАЯ ГИБРИДНАЯ ИНТЕГРАЛЬНАЯ СХЕМА СВЧ-ДИАПАЗОНА 2012
  • Иовдальский Виктор Анатольевич
  • Ганюшкина Нина Валентиновна
  • Пчелин Виктор Андреевич
RU2498455C1
МОЩНАЯ ГИБРИДНАЯ ИНТЕГРАЛЬНАЯ СХЕМА СВЧ-ДИАПАЗОНА 2017
  • Григорьев Андрей Александрович
RU2659752C1
ГИБРИДНАЯ ИНТЕГРАЛЬНАЯ СХЕМА СВЧ-ДИАПАЗОНА 2005
  • Иовдальский Виктор Анатольевич
  • Моргунов Виктор Григорьевич
  • Лисицин Александр Андреевич
RU2302056C1

Иллюстрации к изобретению RU 2 817 537 C1

Реферат патента 2024 года Мощная гибридная интегральная схема СВЧ-диапазона

Изобретение относится к электронной технике. Гибридная интегральная схема содержит диэлектрическую подложку с топологическим рисунком на лицевой и обратной стороне, расположеннyю обратной стороной теплоотводящем основанием и соединенную с ним заземляющей металлизацией, пару кристаллов полупроводниковых приборов с плоскими балочными выводами, соединёнными с контактными площадками на лицевой стороне и между собой, каждый из кристаллов содержит транзисторы, на теплоотводящем основании выполнен выступ, на котором установлен один из кристаллов, при этом высота выступа обеспечивает расположение лицевой стороны кристалла в одной плоскости с лицевой стороной диэлектрической подложки, часть балочных выводов соединена с топологическим рисунком металлизации, верхний кристалл соединён обратной стороной с пластиной, выполненной из электротеплопроводящего материала, края пластины выступают за пределы второго кристалла, на верхней плоскости выступа основания с двух сторон нижнего кристалла выполнены две монтажные площадки, кристаллы расположены лицевыми сторонами друг к другу, кристаллы выполнены в виде монолитных интегральных схем усилителей мощности, на одной части диэлектрической подложки расположена входная линия передачи входного СВЧ-сигнала, на другой - выходная линия передачи выходного СВЧ-сигнала, теплопроводящая пластина толщиной от 0,1 до 0,5 мм, с краями, закрепленными на монтажных площадках размером от 0,3×0,3 мм до 3,0×5,0 мм, выполненными по периметру кристалла, высота выступа металлического основания в местах расположения монтажных площадок увеличена до краев пластины, на краях электротеплопроводящей пластины, в местах расположения балочных выводов, в местах входной и выходной линий передачи СВЧ-сигнала, выполнены выборки глубиной до кристаллов усилителей мощности, на металлическое основание с двух сторон от кристаллов интегральных схем усилителей мощности установлены дополнительные компоненты, образующие цепи их питания, электрически соединенные с балочными выводами кристаллов и между собой. Изобретение обеспечивает улучшение электрических и массогабаритных характеристик мощной гибридной интегральной схемы СВЧ-диапазона. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

Формула изобретения RU 2 817 537 C1

1. Мощная гибридная интегральная схема СВЧ-диапазона, содержащая диэлектрическую подложку с топологическим рисунком металлизации на лицевой и экранной заземляющей металлизацией на обратной стороне, которая расположена обратной стороной на металлическом теплоотводящем основании и соединена с ним электрически экранной заземляющей металлизацией, и, по меньшей мере, одну пару кристаллов полупроводниковых приборов с плоскими балочными выводами, соединёнными с контактными площадками на лицевой стороне, однофункциональные балочные выводы соединены между собой, каждый из кристаллов содержит транзисторы, на металлическом теплоотводящем основании выполнен выступ, на котором установлен, закреплён и электрически соединён с ним своей обратной стороной, по меньшей мере, один из пары кристаллов полупроводниковых приборов, при этом высота выступа металлического основания обеспечивает расположение лицевой стороны кристалла в одной плоскости с лицевой стороной диэлектрической подложки, и, по меньшей мере, часть балочных выводов кристалла соединена с топологическим рисунком металлизации, верхний кристалл из пары расположен, закреплён и электрически соединён своей обратной стороной с пластиной, выполненной из хорошо электро- и теплопроводящего материала, причём края пластины, по крайней мере, частично выступают за пределы второго кристалла, на верхней плоскости выступа металлического теплоотводящего основания, по меньшей мере, с двух сторон нижнего кристалла выполнены, по меньшей мере, две монтажные площадки, верхний кристалл пары расположен лицевой стороной к лицевой стороне нижнего кристалла и своими балочными выводами соединен с балочными выводами нижнего кристалла, монтажные площадки обеспечивают расположение, закрепление и хороший электрический и тепловой контакт с выступающими за верхний кристалл краями пластины, отличающийся тем, что кристаллы полупроводниковых приборов выполнены в виде монолитных интегральных схем усилителей мощности, расположение контактных площадок обеспечивает соединение однофункциональных балочных выводов, диэлектрическая подложка разделена, по меньшей мере, на две части, на одной из которых расположена входная линия передачи входного СВЧ-сигнала, на другой выходная линия передачи выходного СВЧ-сигнала, теплопроводящая пластина выполнена плоской, толщиной от 0,1 до 0,5 мм, с выступающими краями по периметру за пределы кристалла интегральной схемы, края закреплены на монтажных площадках размером от 0,3×0,3 мм до 3,0×5,0 мм, выполненных по периметру кристалла интегральной схемы на выступе металлического основания, в местах, свободных от выходов балочных выводов от кристаллов интегральных схем усилителей мощности, высота выступа металлического основания в местах расположения монтажных площадок увеличена до краев пластины, на краях хорошо электро- и теплопроводящей пластины в местах расположения балочных выводов, по меньшей мере, входной и выходной линий передачи СВЧ-сигнала выполнены выборки глубиной до кристаллов интегральных схем усилителей мощности, на металлическое основание, по меньшей мере, с двух сторон от кристаллов монолитных интегральных схем усилителей мощности установлены дополнительные компоненты, образующие цепи их питания, электрически соединенные, по меньшей мере, с балочными выводами кристаллов усилителей мощности и между собой.

2. Мощная гибридная интегральная схема СВЧ-диапазона по п.1, отличающаяся тем, что пластина из хорошо электро- и теплопроводящего материала выполнена двухслойной, а именно из слоя диэлектрика с теплопроводностью большей чем у металлов и его металлизационного покрытия, по крайней мере, на стороне, соединяемой с обратной стороной верхнего кристалла и с монтажными площадками выступа металлического основания.

3. Мощная гибридная интегральная схема СВЧ-диапазона по пп.1 и 2, отличающаяся тем, что на металлическое теплоотводящее основание установлены, по меньшей мере, две части диэлектрической подложки, соединенные с ним электрически экранной заземляющей металлизацией, на лицевой стороне которых выполнены контактные площадки, соединенные с дополнительными компонентами и предназначенные для соединения с внешними устройствами.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2024 года RU2817537C1

МОЩНАЯ ГИБРИДНАЯ ИНТЕГРАЛЬНАЯ СХЕМА СВЧ-ДИАПАЗОНА 2005
  • Иовдальский Виктор Анатольевич
  • Пчелин Виктор Андреевич
  • Лапин Владимир Григорьевич
  • Моргунов Виктор Григорьевич
RU2298255C1
МОЩНАЯ ГИБРИДНАЯ ИНТЕГРАЛЬНАЯ СХЕМА СВЧ-ДИАПАЗОНА 2009
  • Иовдальский Виктор Анатольевич
  • Ганюшкина Нина Валентиновна
  • Пчелин Виктор Андреевич
  • Чепурных Игорь Павлович
RU2390071C1
Интегральная схема СВЧ 2021
  • Ефимов Александр Сергеевич
  • Темнов Александр Михайлович
  • Дудинов Константин Владимирович
RU2782187C1
KR 100412056 B1, 09.12.2003
DE 3903346 C2, 17.03.1994
KR 100420793 B1, 31.05.2004.

RU 2 817 537 C1

Авторы

Иовдальский Виктор Анатольевич

Дудинов Константин Владимирович

Ганюшкина Нина Валентиновна

Даты

2024-04-16Публикация

2023-12-19Подача