CS242422B1

CS242422B1 - A method of assembling a subminiature coaxial ceramic housing for microwave semiconductor components

Info

Publication number: CS242422B1
Application number: CS844977A
Authority: CS
Inventors: Zoltan Kancel; Miroslav Kurz
Original assignee: Zoltan Kancel; Miroslav Kurz
Priority date: 1984-06-28
Filing date: 1984-06-28
Publication date: 1986-05-15
Also published as: CS497784A1

Abstract

Způsob kompletace miniaturního koaxiálního keramického pouzdra pro mikrovlnné polovodičové součástky řeší problém racionálního vytvářeni tohoto pouzdra. Způsob je založen na použiti subminiaturaí keramické trubičky umístěné na kovovém, s výhodou měděném základním koliku, obvykle opatřeném závitem a středovým výstupkem sloužícím pro montáž čipu a současně pro vystředění subminiaturní keramické trubičky a do ní částečně zasunutého základního koliku. Podstata řešení spočívá v tom, že na čelní plochy subminiaturní keramické trubičky se nanese molybden-mangan-titan-hybridová suspenze, která se vypálí, načež tim vzniklé pokovení čelních ploch subminiaturní keramické trubičky, jakož i povrch základního koliku se v chemické niklovací lázni opatří souvislou vrstvou niklu, na kterou se v galvanické zlaticí lázni nanese souvislá vrstva zlata v rozmezí tlouštěk 2 až 10 jum. Pak se pod mikroskopem subminiaturní keramička trubička a základní kolik sestaví do konečného tvaru pouzdra a potom zahřeje na kompletační teplotu v rozmezí teplot 400 až 480 °C a ihned nato se na subminiaturní keramickou trubičku působí v běžných atmosférických podmínkách za účelem spolehlivého spojení obou dílů axiálně tlakem 30 až 60 MPa, po dobu 20 až 40 s.The method of assembling a miniature coaxial ceramic housing for microwave semiconductor components solves the problem of rationally creating this housing. The method is based on the use of a subminiature ceramic tube placed on a metal, preferably copper base pin, usually provided with a thread and a central protrusion serving for mounting the chip and at the same time for centering the subminiature ceramic tube and the base pin partially inserted into it. The essence of the solution lies in the fact that a molybdenum-manganese-titanium-hybrid suspension is applied to the front surfaces of the subminiature ceramic tube, which is fired, after which the resulting plating of the front surfaces of the subminiature ceramic tube, as well as the surface of the base pin, is provided with a continuous layer of nickel in a chemical nickel plating bath, onto which a continuous layer of gold in the thickness range of 2 to 10 µm is applied in a galvanic gold plating bath. Then, under a microscope, the subminiature ceramic tube and the basic pin are assembled into the final shape of the housing and then heated to the assembly temperature in the temperature range of 400 to 480 °C and immediately thereafter, the subminiature ceramic tube is subjected to a pressure of 30 to 60 MPa for 20 to 40 s under normal atmospheric conditions in order to reliably connect both parts axially.

Description

Vynález se týká způsobu kompletace subminiaturního koaxiálního keramického pouzdra pro mikrovlnné polovodičové součástky, sestávajícího ze subminiaturní keramické trubičky a do ní částečně zasunutého základního kolíku.The invention relates to a method for assembling a subminiature coaxial ceramic housing for microwave semiconductor devices, comprising a subminiature ceramic tube and a partially inserted base pin.

Je známo, že při kompletaci subminiaturního koaxiálního keramického pouzdra pro mikrovlnné polovodičové součástky se spojení subminiaturní keramické trubičky se základním kolíkem provádí pájením natvrdo ve složitém pájecím přípravku ve vodíkové atmosféře při teplotách okolo 800 °C_O It is known that when assembling the subminiature coaxial ceramic housing for a micro-semiconductor element, the connection subminiature ceramic tube with a base is carried out by brazing pin at soldering complex product in a hydrogen atmosphere at temperatures around 800 ° C _O

Nedostatkem dosavadního způsobu spojování obou uvedených dílů do tvaru pouzdra je skutečnost, že vzhledem k subminiaturním rozměrům keramické trubičky je celý postup velmi složitý.A disadvantage of the prior art method of joining the two parts into a sleeve shape is the fact that, due to the subminiature dimensions of the ceramic tube, the process is very complex.

Pro pájený spoj je nutno použít dalšího tvaru mezikruží vytvořeného z pájky ze slitiny stříbra a mědi, přičemž všechny díly musí být umístěny v dutině vytvořené v pájecím přípravku z důvodů mechanického držení spojovaných dílů v jedné ose a nutnosti souosého umístění zatěžovacího kolíku na spojované díly. Povrchová úprava spájeného pouzdra galvanickým zlacením se provádí po operaci pájení, což v případě subminiaturních keramických trubiček působí problémy zejména z hlediska vyzlacení povrchu montážního výstupku na základním kolíku, zasahujícím do otvoru subminiaturní keramické trubičky.For the brazed joint, an additional shape of the annulus made of a silver-copper alloy solder must be used, all the parts being located in the cavity formed in the solder fixture because of the mechanical holding of the jointed parts on one axis and necessity The surface treatment of the brazed sleeve by galvanizing is carried out after the brazing operation, which in the case of subminiature ceramic tubes causes problems in particular with respect to the gilding of the mounting lug surface on the base pin extending into the opening of the subminiature ceramic tube.

Výše uvedené nedostatky odstraňuje způsob kompletace subminiaturního koaxiálního keramického pouzdra pro mikrovlnné polovodičová součástky podle vynálezu s použitím subminiaturní keramická trubičky umístěné na kovovém, s výhodou měděném základním kolíku, obvykle opatřeném závitem a středovým výstupkem sloužícím pro montáž čipu a současně pro vystředění subminiaturní keramické — 2 —The above drawbacks overcome the method of assembling a subminiature coaxial ceramic housing for microwave semiconductor devices of the invention using a subminiature ceramic tube disposed on a metal, preferably copper base pin, usually provided with a thread and a central protrusion for mounting the chip while centering the subminiature ceramic.

242 422 trubičky a do ní částečně zasunutého základního kolíku· Podstata vynálezu spočívá v tom, že na čelní plochy subminiaturní keramická trubičky se nanese molybden-mangan-titan-hydridová suapenás, ktorá se vypálí, načež tím vzniklá pokovení čelních ploch subminiaturní keramické trubičky, jakož i povrch základního kolíku se v chemické niklovací lázni opatří souvislou vrstvou niklu, na kterou se v galvanické zlaticí lázni nanese souvislá vrstva zlata v rozmezí tlouštěk 2 až 10 /um. Nato se pod mikroskopem subminiaturní keramická trubička a základní kolík sestaví do konečného tvaru pouzdra a potom zahřejí na kompletační teplotu v rozmezí teplot 400 až 480 °C a ihned nato se na subminiaturní keramickou trubičku působí v běžných atmosferických podmínkách za účelem spolehlivého spojení obou dílů axiálně tlakem 30 ox 60 MPa po dobu 20 ez 40 s.242 422 tube and partially inserted base pin. The essence of the invention is that molybdenum-manganese-titanium hydride suapenase is deposited on the end faces of the subminiature ceramic tube, which is then fired, whereupon the metallization of the end faces of the subminiature ceramic tube as well as the surface of the base pin is also provided with a continuous nickel layer in the chemical nickel bath, to which a continuous gold layer in the thickness range of 2 to 10 µm is deposited in the galvanic gold bath. Subminiature ceramic tubing and base pin are then assembled under a microscope into the final shape of the housing and then heated to a completion temperature of 400 to 480 ° C, and immediately thereafter, the subminiature ceramic tubing is subjected to axial pressure under normal atmospheric conditions to reliably couple the two parts. 30 ox 60 MPa for 20 ez 40 s.

Výhody způsobu kompletace subminiaturního keramického pouzdra pro mikrovlnné polovodičové součástky spočívají v možnosti odstranění dosud nutného, poměrně náročného pájení pouzdra za použití poměrně složitého pájecího přípravku, prostředí s ochrannou atmosférou a pájení při poměrně vysoké teplotěo Uvedený způsob dále umožňuje sestavování spojovaných dílů pouzdra, které je možno spolehlivě provádět pod mikroskopem a poměrně rychlou kompletaci pouzdra· Souhrnem výhod^Je uvedeného postupu se dosahuje snadnější povrchové úpravy pouzdra galvanickým zlacením, které v daném případě splňuje současně tři požadavky, nebol vytváří vrstvu potřebnou k provedení spoje mezi subminiaturní keramickou trubičkou a základním kolíkem, dále pozlacený povrch pro následnou montáž vlastního čipu polovodičové součástky, jakož i celkovou povrchovou ochranu kompletního pouzdra proti klimatickým vlivům· Zavedením tohoto způsobu se při kompletaci subminiaturního pouzdra dosahuje několikanásobně vyěěí výtěžnosti·The advantages of the subminiature ceramic sleeve assembly method for microwave semiconductor devices include the possibility of eliminating the hitherto relatively complex brazing of the sleeve using a relatively complex brazing agent, a protective atmosphere environment, and brazing at a relatively high temperature. Reliable under the microscope and relatively quick assembly of the housing · Summary of the advantages ^ The above process achieves easier surface treatment of the housing by electroplating, which in this case simultaneously fulfills three requirements, or creates the layer needed to make the connection between the subminiature ceramic tube and the base pin. gold-plated surface for subsequent assembly of the semiconductor component's own chip, as well as the overall surface protection of the complete housing against climatic influences By this method, when assembling the subminiature sleeve, the yield is several times higher.

Způsob kompletace subminiaturního koaxiálního keramického pouzdra pro mikrovlnné polovodičové součástky bude následovně blíže popsán v příkladovém provedeníoThe method of assembling a subminiature coaxial ceramic housing for microwave semiconductor devices will be described in more detail in the exemplary embodiment below.

Způsob kompletace subminiaturního koaxiálního pouzdra pro mikrovlnné polovodičové součástky má za účel vytvoření mechanicky pevného, napájeného spoje subminiaturní keramické trubičky s kovo- 3 242 422 vým, výhodně měděným základním kolíkem, který je opatřen závitem a středovým výstupkem sloužícím pro montáž čipu, zasahujícím do otvoru subminiaturní keramické trubičky. Tento výstupek slouží současně pro vystředění subminiaturní keramické trubičky a do ní částečně zasunutého základního kolíku,The method of assembling a subminiature coaxial housing for microwave semiconductor devices has the purpose of forming a mechanically rigid, fused connection of a subminiature ceramic tube with a metal, preferably copper base pin having a thread and a central protrusion for chip mounting extending into the subminiature hole. ceramic tubes. This protrusion serves simultaneously to center the subminiature ceramic tube and the partially inserted base pin,

Subminiaturní keramická trubička a základní kolík se předem povrchově upraví tak, že na čelní plochy subminiaturní keramické trubičky se nanese molybden-mangan-titan-hydridová suspense, která se vypálí a vytvoří kovovou vrstvu. Tato kovová vrstva se sama o sobě obtížně pozlacuje. Z toho důvodu se na ni v chemické niklovací lázni nanese nejprve souvislá vrstva niklu. Měděný základní kolík pouzdra se po důkladném očištění povrchu rovněž ponikluje stejným způsobem. Takto upravená subminiaturní keramická trubička a základní kolík se pak v galvanické zlaticí lázni opatří souvislou vrstvou zlata v rozmezí tlouštěk 2 ol 10^um, například 3 <nm, Po nanesení vrstvy zlata se subminiaturní keramická trubička a základní kolík sestaví v jednoduchém přípravku do konečného tvaru pouzdra a pod mikroskopem se provede vystředění subminiaturní keramické trubičky pomocí středového montážního výstupku na základním kolíku. Vzniklá sestava se potom zahřeje v rozmezí teplot 400 e£480 ^GC na teplotu například 450 ^eC a ihned nato se na subminiaturní keramickou trubičku působí pomocí přítlačného zařízení s trnem axiálním tlakem v rozmezí 30 až 60 MPa, například 50 MPa v časovém rozmezí 20 o/40 s, například 30 s. Působením tepla a tlaku dochází k vytvoření dostatečně pevného spoje mezi subminiaturní keramickou trubičkou a základním kolíkem pouzdra.The subminiature ceramic tube and base pin are pretreated by applying a molybdenum-manganese-titanium hydride suspension to the faces of the subminiature ceramic tube, which is fired to form a metal layer. This metal layer itself is difficult to gild. For this reason, a continuous nickel layer is first applied to it in a chemical nickel plating bath. The copper base pin of the housing is also nickel-plated in the same way after thoroughly cleaning the surface. The thus treated subminiature ceramic tube and base pin are then coated in a galvanic gold bath with a continuous layer of gold in a thickness range of 2 µl 10 µm, for example 3 µm. The subminiature ceramic tube is centered under the microscope using a central mounting lug on the base pin. The resulting assembly is then heated in the temperature range 400 E £ 480 ^grams C. to example 450 ^e C and immediately afterwards the subminiature ceramic tube acts by means of a pressing device with the mandrel axial pressure in the range 30 to 60 MPa, for example 50 MPa at intervals of 20 By application of heat and pressure, a sufficiently strong joint is formed between the subminiature ceramic tube and the base pin of the housing.

Řešení podle vynálezu je možno použít při výrobě subminiaturní ch pouzder pro Gunnovy diody, jakož i pro jiné typy diod pro velmi vysoké kmitočty.The solution according to the invention can be used in the manufacture of subminiature cases for Gunn diodes as well as for other types of very high frequency diodes.

Claims

SUBJECT OF THE INVENTION

242 422

A method for assembling a subminiature coaxial ceramic housing for microwave semiconductor devices using a subminiature ceramic tube disposed on a metal, preferably copper base pin, typically provided with a thread and a central protrusion for mounting the chip while simultaneously centering the subminiature ceramic tube and partially inserted base pin, characterized in that molybdenum-manganese-titanium hydride suspensions are deposited on the faces of the subminiature ceramic tube, which are fired, followed by metallization of the faces of the subminiature ceramic tube and the surface of the base pin in a chemical nickel bath with a continuous nickel layer; whereby a continuous gold layer in the range of 2 to 10 µm is applied in a galvanic gold bath, and then a microscope of a subminiature ceramic tube and base pin is assembled into a final sleeve shape and then heated to a completion temperature in the temperature range of 400 ° C to 480 ° C, and immediately thereafter, the subminiature ceramic tube is subjected to an axial pressure of 30 60 MPa for 20 "/ 40 s under normal atmospheric conditions.