Гибридная интегральная схема СВЧ-устройства Советский патент 1983 года по МПК H05K3/30 H05K3/34 

(5) ГИБР1;1ДНАЯ ИНТЕГРАЛЬНАЯ СХЕМА СВЧ-УСТРОЙСТВА

Изобретение относится к интегральным схемам (ГИС) с исполь зованием в качестве печатных схем .металлизированных кера ческих или ферритовых подложек и может быть и пользовано в различных СВЧ-устройст вах. .Известны ГИС СВЧ-устройств, в кот рых металлизированная керамическая подложка микросхе.мы соединена с основанием корпуса через компенсирующую пластину из сплава МД15НП. В этом случае компенсирующая пластина уменьшакхцая термомеханические напря жения в подложке, соединяется с основанием корпуса и подложкой пайкой легкоплавкими припоями D . Недостатком таких ГИС является невысокая тврмоциклостойкость соединения компенсирующей пластины с нованием корпуса из алюминиевого сплава типа Д1бТ, что обусловлено резким отличиен температурных коэффициентов линейного расширения (ТКПР) соединяемых материалов (сплава МД15НП и Д16Т). Наиболее близкой к изобрет.ению является гифидная интегральная схема СВЧ-устройства, с.сдержащая расположенные в металлическом корпусе печатные микросхемы на керамических или ферритовых подложках, припаянных к компенсирующей пластине из ковгфа или молибдена, Т.КЛР которых меньше fKflP материала подложек С23. Более низкий TKJ1P ковер а или молибдена обуславливает появление в подложках микросхем растягивающих термомеханйческих напряжений, вызывающих появление Трещин в. кёрамически.х или ферритовых пойтожках после пай-. ки их с компенсирующими пластинами. Это уменьшает процесс выхода годных изделий. Кроме того, пластины из ков ар а или моли бден а пл охо ри хту ют ся. Другим недостатком компенсируюших пластин из ковара является относите но низкая теплопроводность ковара, что ухудшает условия теплоотвода. В то же время, при наличии на печат ной микросхеме полупроводниковых на весных приборов с достаточно большо мощностью рассеяния необходимо обес печить хороший теплоотвод. Целью изобретения является улучш ние теплоотвода и повышения выхода годных изделий. Поставленная цель заключается в том, что в гибридной интегральной схеме СВЧ-устррйства, содержащей ра положенные в металлическом корпусе печатные («мкросхемы на керамических или ферритовых подложках,припаянных компенсирующей пластине из ковара или молибдена, которая соединена с нованием корпуса, компенсирующая пл тина содержит плакирующие медные слои толщиной 50-200 мкм, расположенные с обеих сторон пластин. На чертеже показана гибридная интегральная схема СВЧ-устройства. Схема содержит соединение компенсирующей пластины 1, плакированной слоями меди 2, с печатной микрхэсхемой 3 и основанием корпуса ГИС СВЧ-устройства, активный полупроводниковый элемент 5 слой припоя 6, винт 7) втулка 8. Плакирование пластины 1 из ковар или молибдена слоями меди 2 толщиной 50-200 мкм увеличивает ТКЛР г1ла тины, согласуя его с ТКЛР керамичес ких или ферритовых подложек. Исполь зование в качестве среднего слоя пластины ковара или молибдена объясняется следующим образом. ТКЛР ке рамических (керамика А-995, поликор) и ферритовых (ферриты СВЧ-ди апазона) подложек колеблется в инчтервале 6-9,5x10 20-100°С. ТКЛР молибдена меньше ТКЛР ковара. Поэтому, выбирая в качестве среднег слоя компенсирующей пластины молибден или ковар и регулируя толщину° плакирующих слоев меди в интервале 50--20О мкм, можно создать компенсирующие триметаллические пластины с ТКЛР, изменяющимся в диапазоне 6-9,5х10 С- Так, ТЮ1Р2р,дд0 триметаллической, пластины, изготовленной из молибдена толщиной 0,6 мм, плакированного слоями меди толщиной 0,2. мм, равен 6,Ох10-Ьс а . ковара .толщиной 0,7 мм, плакирован4ного слоями меди толщиной 0,15 мм 8xlO Ct Использование молибдена наряду с коваром объясняется еще и тем, что для некоторых ферритовых микросхем ковар не может быть использован в качестве материала компенсирующей пластины из-за того, что ковар является магнитомягким материалом. Это может влиять на величину магнитной напряженности в ранее настроенных ферритовых микросхе:мах. .Таким образом, применение плакирующих слоев из меди позволяет существенно уменьшить уровень термомехани ческих напряжений в подложках микросхем и, следовательно, повысить процент выхода годных изделий. Кроме того, плакирующие медные слои позволяют существенно улучшить условия теплоотвода, а именно повысить мощ ность рассеяния активных элементов печатных микросхем за счет повышения теплопроводности компенсирующей пластины и уменьшения теплового сопротивления, в местах контакта пластины с подложками микросхем и основания корпуса. Так, если мощный полупроводниковый прибор монтируется в отверстии печатной микросхемы, то теплоотводом для него служат плакирующие медные слои 2 компенсирующей пластины (см. чертеж). Испытания собранных ГИС СВЧ-устройств показали, что улуч шение условий теплоотвода позволяет использовать в качестве активных элементов полупроводников приборы мощностью до Вт. Дополнительным преимуществом использования п.лакированных медью молибденовых или коваровых пластин является то, что они хорошо рихтуются и паяются. Использование предлагаемой гибридной интегральной схемы СВЧ-устроиства обеспечивает по сравнению с известными уменьшение уровня термомеханических напряжений в подложках микросхем за счет увеличения ТКЛР компенсирующей пластины из ковара или молибдена и улучшение теплоотвода. . При этом повышается процент выхода годных изделий не менее чем в 2 раза и, достигает 95-98%, за счет чего себестоимость изделия снижается на 250-300 руб. Формула изобретения Гибридная интегральн ая схема СВЧ-устройства, содержащая расположенные в металлическом корпусе печатные микросхемы на керамических или ферритовых подложках, припаянных к компенсирующей пластийе из ковара или молибдена, которая соединена с основанием корпуса, о т л и чающаяся тем, что, с целью улучшения теплоотвода и повышения выхода годных изделий, компенсирующая пластина содержит плакирующие медные слои толщиной 50-200 мкм, расположенные с обеих сторон пластины.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

2.Малорацкий Л. Г. Никро1 1ниагюризация элементов и устройств СВЧ. М., Советское радио, 1976, с. 216 (гчэототип).