DE3311302A1 - Hf-schaltungsanordnung mit integriertem kondensator - Google Patents

Hf-schaltungsanordnung mit integriertem kondensator

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DE3311302A1 DE19833311302 DE3311302A DE3311302A1 DE 3311302 A1 DE3311302 A1 DE 3311302A1 DE 19833311302 DE19833311302 DE 19833311302 DE 3311302 A DE3311302 A DE 3311302A DE 3311302 A1 DE3311302 A1 DE 3311302A1
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Description

• Ο 9
PHF 82 52Α / 21.3.1983
HF—Schaltungsanordnung mit integriertem Kondensator
Die Erfindung bezieht sich auf eine HF-Schaltungsanordnung- -mit mindestens einem Halbleiterschaltungselement, das auf der Seite einer ersten Fläche eines isolierenden Substrates angeordnet ist, wobei eine zweite Fläche dieses Substrates, die der ersten Fläche gegenüberliegt, mindestens teilweise metallisiert ist um eine Erdungsfläche zu bilden und das Halbleiterschaltungselement mit Elektroden versehen ist, mit mindestens je einer Ausgangsklemme, wobei eine der Elektroden, als erste Elektrode bezeichnet, dazu bestimmt ist, mit der Erdungsfläche über ein kapazitives Element elektrisch verbunden zu werden und wobei eine elektrische Verbindung mit der Erdungsfläche mittels eines metallisierten Loches durch das isolierende Substrat hindurch verwirklicht wird.
Die Erfindung eignet sich zum Gebrauch auf dem Gebiet der Schaltungsanordnungen, die in dem HF-Bereich arbeiten und insbesondere Schaltungsanordnungen mit Feldeffekttransistoren .
In den zur Zeit bekannten Schaltungsanordnungen vom Typ der eingangs beschriebenen Art, wird im allgemeinen das Halbleiterschaltungselement unmittelbar auf der leiten» den Fläche, die auf der ersten Fläche des isolierenden Substrates verwirklicht ist, angebracht. Die Ausgangsklemme der Elektroden des Halbleiterschaltungselementes werden daraufhin durch Drähte mit den anderen Schaltungselementen der Schaltungsanordnung verbunden5 dies ist insbesondere der Fall mit der elektrischen Verbindung zwischen der ersten Elektrode und dem kapazitiven Element. Das Anbringen der Verdrahtung ist dabei eine sorgfältig durchzuführende Bearbeitung, die, namentlich wenn die Ausgangsklemmen zahlreich sind, aufwendig ist. Andererseits sorgt diese begrenzte Technologie nicht immer für eine gute Reproduzierbarkeit der elektrischen Verbindungen.
PHF 82 52'» χ?(f> 21.3.1983
Die vox'ii elende Erfindung hat nun zur Aufgabe, diesen Nachteil auszuschaI ten und nwar dadurch, dass die Verwendung von Verdrahtung bei den Ausgangsklemmen des Halbleitereleinentes möglichst unterlassen wird.
Nach der vorliegenden Erfindung weist eine derartige HF-Schaltungsanordnung das Kennzeichen auf, dass das Halbleiterschaltungselement auf einem zwischenliegenden Verbindungselement befestigt ist, das mit einer Platte aus einem dielektrischen Material versehen ist, mit auf einer ersten Fläche herausragenden Teilen aus leitendem Material, worauf unmittelbar die Ausgangsklemmen der Elektroden des Halbleiterschaltungselementes festgelötet sind, wobei jeder herausragende Teil, der mit Ausgangsklemmen der ersten Elektrode verbunden ist, leitend verbunden ist mit einer leitenden Fläche, die auf der ersten Fläche der Platte angebracht ist und eine erste Platte des kapazitiven Elementes bildet, während eine zweite Fläche der Platte, die der ersten Fläche gegenüberliegt, auf mindestens einer auf der ersten Fläche des isolierenden Substrates angebrachten leitenden Fläche befestigt ist, die mindestens ein metallisiertes Loch kontaktiert und eine zweite Platte des kapazitiven Elementes bildet.
Auf diese Weise kann durch direkte Befestigung des Halbleiterschaltungselementes durch Verlöten der Ausgangsklemmen mit den herausragenden Teilen des zwischenliegenden Verbindungselemente« das Anbringen von Verdrahtung durch Drähte vermieden werden. Andererseits bietet die Erfindung die Möglichkeit einer leichteren Handhabung des Halbleiterschaltungselementes, so dass es auf einem zwischenliegenden Verbindungselement befestigt werden kann, dessen Abmessungen wesentlich grosser sein können als die des Schaltungseleirientes selbst; dadurch kann insbesondere das Prüfen des Schaltungselementes bevor das Verbindungselement auf dem isolierenden Substrat befestigt wird, leichter durchgoführt werden. Zum Schluss macht es die Erfindung ebenfalls möglich, da.s kajjtizi tive Element völlig zu integrieren, wobei dati zwischenliegende Element gleichzeitig als Dielektrikum für das kapazitive 'Element wirksam ist.
PHF 82. 52'+ £jf 21.3.1983
In einem günstigen Ausftlhrungsbeispiel der Erfindung ist das Halblei terschaltungsel einen t ein Feldeffekttransistor und die genannte erste,Elektrode kontaktiert die Source-Zone des Feldeffekttransistors. Durch Fortlasaung von Verdrahtungsdrähten zwischen der Source-Zone und der Erdungsfläche kann nämlich die immer schädliche Impedanz, die durch die genannten Drähte eingeführt wird, ausgeschaltet werden. In einer bestimmten Anzahl von Anwendungsmöglichkeiten kann es von Bedeutung sein, dass das kapazitive Element eine hohe Kapazität hat; das dielektrische Material der zwischenliegenden Verdrahtungsplatte hat dann vorzugsweise eine Dielektrizitätskonstante zwischen 6OO und 2000.
Zur Verringerung der Kapazität der Zuführungsleitungen wird eine Einsparung in der leitenden Fläche gegenüber dem Halbleiterschaltungselement vorgesehen.
Wenn das Halbleiterschaltungselement ein Feldeffekttransistor ist, ist durch die Möglichkeit, die Source-Zone über ein kapazitives Element mit hoher Kapazität mit der Erdungsfläche zu verbinden, eine HF-Schaltungsanordnung nach der Erfindung möglich, die das Kennzeichen aufweist, dass die Source-Zone des Feldeffekttransistors für die hohen Frequenzen durch das genannte zwischenliegende Element mit Erde kapazitiv verbunden wird und ein· Widerstand mit festen Werten parallel zu dem kapazitiven Element die Source-Zone für niedrige Frequenzen mit Erde verbindet, während über eine Stabilisierungsschaltung der Strom und die Spannung des Feldeffekttransistors derart eingestellt wird, dass der Arbeitspunkt von dem Feldeffekttransistor unabhängig ist.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigen
Fig. 1 einen Schnitt durch eine HF-Schaltungsanordnung nach der Erfindung,
Fig. 2 eine Draufsicht des zwischenliegenden Elementes einer erfindungsgemassen Schaltungsanordnung,
Fig. 3 einen Schnitt durch ein Axisführungsbeispiel der metallisierten Fläche und dei~ metallenen "Burnps" die
■ ---; O O I > O UZ.
PHF 82 52·'4 / 21.3.1983
auf der ersten Fläche des zwischenliegenden Elementes niedergeschlagen sind,
Fig. 4 den Schaltplan einer· Verwendung einer HF-Schal tungsanordnung nach der Erfindung, wobei ein Feldeffekttransistor verwendet wird.
Fig. 1 zeigt im Schnitt eine HF-Schaltungsanordnung 11 mit einem Halbleiterschaltungselement 12, das in der Ausführungsform nach Fig. 1 ein Feldeffekttransistor ist, der beispielsweise aus Galliumarsenid hergestellt ist.
Dieser Transistor 12 ist auf der Seite einer ersten Fläche eines isolierenden Substrates 14 aus beispielsweise Aluminiumoxid angeordnet. Eine zweite Fläche 15 dieses Substrates, die gegenüber der ersten Fläche 13 liegt, ist mindestens teilweise metallisiert um eine Erdungsfläche zu bilden. Der Feldeffekttransistor 12 ist mit Elektroden versehen, die die Drain-Zone, die Gate- und Source-Zone kontaktieren und die mit Ausgangsklemmen 17» 18a, i8b, 19a, 19b versehen sind. In dem Beispiel nach Fig. 1 kontaktiert die Klemme 17 die Drain-Zone des Transistors, kontaktieren die Klemmen 18a und 18b das Gate und die Klemmen 19a und 19b die Source-Zone. Eine der Elektroden des Transistors, im Falle der Fig. 1 die der Source-Zone, ist bestimmt, mit der Erdungsfläche 16 über ein kapazitives Element 20 elektrisch verbunden zu werden, wobei die Verbindung mit der Erdungsfläche 16 teilweise durch zwei metallisierte Löcher 21, 22 durcli das isolierende Substrat i4 hindurch verwirklicht ist. Wie aus Fig. 1 ersichtlich, ist der Feldeffekttransistor 12 auf einem zwischenliegenden Element befestigt, das aus einer Platte 24 aus einem dielektrischon Material besteht, die auf nur einer Fläche 25 mit leitenden "Bumps" 27, 28a, 28b, 29a, 20b versehen ist, mit denen direkt die Ausgangsklemmen 17» 18a und I8b, 19a und 1'.)b der Elektroden des Feldeffekttransistors verlötet sind. Jeder "Bump" 2<)a und 29b, der jeder der Ausgangs-
3^ klemmen 19a und 10b der Source-Zone entspricht, ist mit einer· metallisierten Fläche 30a, 3Ub, die auf der ersten Fläche 2 "3 der Platte 24 niedei-gebrhlagen ist und eine eryto Platte des kapazitiven Ji Leinen tes 2(J bildet, leitend
*■ ♦ « «At» Β β a
• η β« ο B α » ♦ * ο ο
PHF 82 52-Ί ^ ?" .'2 1.3.1(ίβ3
verbunden, während eLne zweite Fläche 26 der Platte, die gegenüber der ersten Fläche 25 angeordnet ist, auf einer Leiterfläche 31 , die auf der ersten Fläche 13 des isolierenden Substrates 1'4 angebracht ist, befestigt ist. Die leitende Fläche 3I grenzt derart an die metallisierten Löcher 21 und 22, dass die elektrische Kontinuität mit der Erdungsfläche 16 gewährleistet ist. Wie aus Fig. 1 ersichtlich, bildet die leitende Fläche 3I eine zweite Platte des kapazitiven Elementes 20. Eine Ausnehmung 32 ist in der leitenden Fläche 3I gegenüber dem Halbleiterschaltungselement 12 vorgesehen um die Kapazität der Source-Leitungen zu verringern.
Fig. 2 ist eine Draufsicht der Platte 2k und zeigt die Gliederung der leitenden "Bumps" 27, 28a, 28b, 29a, 29b ebenso wie die metallisierten Flächen 30a und 30b. Wie Fig. 2 zeigt, setzt sich der "Bump" 27 in einer metallisierten Spur 37 fort, während die "Bumps"28a, 28b mit einer anderen Metallspur 38 verbunden sind. Durch diese Spuren 37» 38 können die Drain-Zone bzw. das Gate des Feldeffekttransistors 12 mit anderen Schaltungselementen über die Drähte kj und kS verbunden werden.
Fig. 3 ist ein teilweiser Schnitt durch das zwischenliegende Element 23, das eine Ausführungsform der metallisier Leu Flächen 3Oa und 30b und der leitenden "Bumps" 29a und 29b zeigt, die deutlichkeitshalber allein dargestellt, sind. Auf der Platte 2k werden zunächst im Photoätzverfahren die Flächen 30a und 30b verwirklicht ebenso wie die Spuren kl, k8 nach Niederschlag einer ersten Schicht kla, k1b, die durch Kathodenzerstäubung von Nickelchrom und Gold erhalten wird, danach zum Bilden einer zweiten Schicht 42a, <*2b und Gold das auf elektrolytischem Wege niedergeschlagen wird. Während einer zweiten Photoätzbearbeitung werden die "Bumpy" 29a und 29b erhalten und zwar nach galvanischem Niederschlag von Voi'sprüngen k'}a. und ^3b aus Kupfer und von Schichten Zinn-Lötzinn kka, kkh.
Fig. k zeigt schematisch eine A-Hwendungsmöglichkeit der HF-Schultungsnnordnimg 11 nach der Erfindung zum Einstellen des Feldeffekttransistors 12. In dieser· Anwendungs-
ι ι ο υ
PJlF «2 ·}2'ι
;J i dike i. t. wi.rd die Soai'i'c-Zuiii; y des Ti'auäistors für die hohen Frequenzen durch da.-, kapaz.L Li ve Element 20, das dUlm eine hohe Kapazität, haben muss, an Erde 16. gelegt. Aus diesem Grund LsL es guns t Lg, dass das dielektrische Material ilux· zw i sehen! Legenden Verdrah I ungspla t te eine hohe J)J <· J ek l.ri zi ta Lskons (-.«in te aufweist, die zwischen üOÜ und '2(JOO liegt.. Ujit.er deji Material Leu, die benutzt werden können, s Lud Glas, Keramik und liariiimt iLaiiat. Ein Wider— y Land R1) kann derart parallel, zu dem kapazitiven Element angebraeh t werden, dass in Zusammenarbeit mit der Stabilis LerimgssrJui 1 Lung 50 in Strom und i.ji Spannung ein Ai beiih-])UJikL definiert worden kajin, dür von dem Feldeffekttransistor unabhängig ist.
I3e i m Vorhandensein des bi pol ai'fri Transistors T hält die S tabl 1 i.sieruji,";.ss<'hal tun£'; "3Ο jiäinl LcJl den Strom In durch den Feldeffekttransistor 12 nahezu 1-constant. Weil das Dx'aiji-Zoneiipo ten Lial fest ist, ist der· Potentialunterschied V. , zwischen del· Drain-Zone und der Source-Zone also ebenl'al I s prak L iscli konstant.. Der Arbe i t spunk t in dem Strom ly
ujkI Ln diM· Sjjannun^ v n^ des Fu J deI f ek t t ransos tors wird also unabhäxi,",i ^ von dvr Sti'c'iiuiif;, die es zwischen den Transistoren derselben Art gj'ibt und insbesondere von der manchmal ,",rossen Streuung; des Po tentia 1 im Ler-schiedes V zwiseilen dem C^ate G und der· Source-Zone b festgestellt. Als Aus füiirunf.sbelspiel sind die Zahlenwert.e der wichtigsten Paraine ter der Schal tun,",sanoi'dnun^ nacli Fig. 4 wie folgt: V _ ö Volt R 1ÖU 0hm
R I = 27OO Ohm R!\ = 2200 Ohm
R2 .-. ()20(J (JJnii 1Π 330 0hm
J)Le Ei· f ijuliuifj beschi-änkL sich nicht auf das in den Fi,",. I und 2 dar,",es LeJ 1 te Ueispiel eines Feldeffekt-LriUi.s i s l.ors . Si..· 1 bs t.vers Ländi i ch Jcaim die Erfindung ebenf a I Is m L I HLJ. ft? anderer ScJu'i 1 tuii^se.L omen Le , wie bipolarer Trans i s l ο run oder Dioden verwirklicht, werden.
Leerseite

Claims (4)

  1. β η β 1
    ff * · A · 6 «
    PHF 82 524 X 21.3.1983
    Patentansprüche
    HF-Schaltungsanordnung mit mindestens einem HaIbleiterschaltungselement, das auf der Seite einer ersten Fläche eines isolierenden Substrates angeordnet ist, wobei eine zweite Fläche dieses Substrates, die der ersten Fläche gegenüberliegt, mindestens teilweise metallisiert ist um eine Erdungsfläche zu bilden und das Halbleiterschaltungselement mit Elektroden mit mindestens je einer Ausgangsklemme versehen ist, wobei eine der Elektroden, als erste Elektrode bezeichnet, dazu bestimmt ist, mit der Erdungsfläche über ein -kapazitives Element elektrisch verbunden zu werden und wobei eine elektrische Verbindung dieser Erdungsfläche mittels eines metallisierten Loches durch das isolierende Substrat hindurch verwirklicht ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Halbleiterschaltungselement auf einem zwischenliegenden Element befestigt ist, das mit einer Platte aus dielektrischem Material versehen ist, mit auf einer ersten Fläche herausragenden Teilen aus leitendem Material, worauf unmittelbar die Ausgangsklemmen der Elektroden des Halbleiterschaltungselernentes festgelötet sind, wobei jeder herausragende Teil, der mit Ausgangsklemmen der ersten Elektrode verbunden ist, mit einer leitenden Fläche verbunden ist, die auf der ersten Fläche der Platte angeordnet ist und eine erste Platte des kapazitiven Elementes bildet, während eine zweite Fläche der Platte, die der- ersten Fläche gegenüberliegt, auf mindestens einer auf der ersten Fläche des isolierenden Substrates angebrachten leitenden Fläche angeordnet ist, die mindestens ein metallisiertes Loch kontaktiert und eine zweite Platte des kapazitiven Elementes bildet.
  2. 2. HF-Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Halbleiterschaltungselement ein Feldeffekttransistor ist und die genannte erste Elektrode die Source-Zone des Feldeffekttransistors kontaktiert.
    PHF 82 52^ jgO 21.3.19Ö3
  3. 3. HF-Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das dielektrische Material., das die Platte der zwi.schenliegenden Verdrahtungsplatte bildet, eine Dielektrizitätskonstante aufweist, die zwischen öOO und 2000 liegt.
  4. 4. HF-Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass in der leitenden Fläche gegenüber dorn nicht verkleideten Halbleiter schaltungselement eine Ausnehmung vorgesehen ist.
    5· HF-Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Source-Zone des Feldeffekttransistors i'ür hoho Frequenzen durch das kapazitive Element kapazitiv mit Erde verbunden ist und ein Widerstand mit einem festen Wert parallel zu dem kapazitiven Element die Sourco-Zone für niedrige Frequenzen mit Erde verbindet, während über eine S Labilisierurigs^ehal tung der Strom und die Spannung des Feldeffekttransistors derart eingestellt wird, dass der Arbeitspunkt von dem Feldeffekttransistor unabhängig ist.
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