RU2450388C1 - Hybrid integrated circuit of shf range - Google Patents
Hybrid integrated circuit of shf range Download PDFInfo
- Publication number
- RU2450388C1 RU2450388C1 RU2010151846/28A RU2010151846A RU2450388C1 RU 2450388 C1 RU2450388 C1 RU 2450388C1 RU 2010151846/28 A RU2010151846/28 A RU 2010151846/28A RU 2010151846 A RU2010151846 A RU 2010151846A RU 2450388 C1 RU2450388 C1 RU 2450388C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- film
- thin
- crystals
- circuit
- monolithic
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к электронной технике, а именно к конструкции гибридных интегральных схем СВЧ-диапазона длин волн.The invention relates to electronic equipment, namely to the design of hybrid integrated circuits in the microwave range of wavelengths.
Известна гибридная интегральная схема приемопередающего модуля (ППМ) активной фазированной антенной решетки (АФАР) СВЧ-диапазона, содержащая диэлектрическую плату, имеющую топологический рисунок металлизации, установленную и закрепленную в металлическом корпусе. Микрополосковые входные и выходные СВЧ-выводы и низкочастотные выводы схемы расположены с противоположных сторон модуля. Кристаллы компонентов схемы с контактными площадками: полупроводниковые монолитные интегральные схемы (МИС), конденсаторы, платы тонкопленочных схем, магнитный вентиль и др. - установлены на плату и электрически соединены между собой и с пленочными проводниками. Гибридная интегральная схема приемопередающего модуля содержит один приемный и один передающий каналы. Габаритные размеры известной ГИС составляют 64,5×13,5×6,5 мм [1].Known hybrid integrated circuit transceiver module (PPM) of the active phased array antenna (AFAR) of the microwave range, containing a dielectric board having a topological metallization pattern, mounted and fixed in a metal case. Microstrip input and output microwave outputs and low-frequency circuit outputs are located on opposite sides of the module. The crystals of the components of the circuit with contact pads: semiconductor monolithic integrated circuits (MIS), capacitors, thin-film circuit boards, a magnetic valve, etc. are mounted on the board and are electrically connected to each other and to film conductors. The hybrid integrated circuit of the transceiver module contains one receiving and one transmitting channel. The overall dimensions of the well-known GIS are 64.5 × 13.5 × 6.5 mm [1].
Недостатком данной конструкции гибридной интегральной схемы являются низкие электрические и массогабаритные характеристики. Низкие электрические характеристики обусловлены отсутствием второго приемного канала, наличие которого позволяет формировать две диаграммы направленности, что дает возможность одновременно в режиме приема увеличить угол обзора, повысить точность определения координат цели и повысить дальность обнаружения цели ГИС ППМ АФАР.The disadvantage of this design of a hybrid integrated circuit is the low electrical and weight characteristics. Low electrical characteristics are due to the absence of a second receiving channel, the presence of which allows you to create two radiation patterns, which makes it possible to simultaneously increase the viewing angle in the receive mode, increase the accuracy of determining the coordinates of the target and increase the detection range of the GIS PPM AFAR.
Известна гибридная интегральная схема СВЧ-диапазона, принятая за прототип, содержащая многослойную диэлектрическую плату, в каждом слое которой выполнен топологический рисунок металлизации, а на нижнем слое с внешней стороны выполнена заземляющая металлизация. Диэлектрическая плата установлена и закреплена на металлическом теплоотводящем основании экранной заземляющей металлизацией. С противоположных сторон платы выполнены микрополосковые входные и выходные СВЧ-выводы и электрически соединены между собой через пленочные проводники и навесные компоненты, например кристаллы полупроводниковых приборов (монолитные полупроводниковые интегральные схемы, транзисторы, диоды) и конденсаторов, низкочастотные выводы схемы, цепи питания, платы тонкопленочных схем и др. Часть кристаллов навесных компонентов расположена в индивидуальных углублениях с глубиной, обеспечивающей расположение лицевых поверхностей кристаллов с контактными площадками и поверхности отдельных слоев платы в одной плоскости. Внутрисхемные соединения контактных площадок навесных компонентов между собой, с топологическим рисунком металлизации, а также отдельных частей топологического рисунка металлизации между собой выполнены приваркой круглых или плоских проводников. Из топологического рисунка металлизации и навесных компонентов сформирован, по меньшей мере, один приемный и один передающий канал. Плата закрыта диэлектрической крышкой [2].A known microwave microwave integrated circuit adopted for the prototype, containing a multilayer dielectric board, in each layer of which a topological metallization pattern is made, and grounding metallization is made on the lower layer from the outside. The dielectric board is installed and fixed on a metal heat sink base with a shield grounding metallization. On the opposite sides of the board, microstrip input and output microwave outputs are made and are electrically connected to each other through film conductors and mounted components, for example crystals of semiconductor devices (monolithic semiconductor integrated circuits, transistors, diodes) and capacitors, low-frequency outputs of the circuit, power circuits, thin-film boards schemes, etc. Part of the crystals of the mounted components is located in individual recesses with a depth that ensures the location of the front surfaces of crystals with pads and the surface of the individual layers of the board in one plane. Intra-circuit connections between the contact pads of the mounted components with each other, with the topological metallization pattern, as well as individual parts of the topological metallization pattern between themselves, are made by welding of round or flat conductors. At least one receiving and one transmitting channel is formed from the topological pattern of metallization and mounted components. The board is closed by a dielectric cover [2].
Недостатками данной конструкции гибридной интегральной схемы являются низкие электрические и массогабаритные характеристики.The disadvantages of this design of a hybrid integrated circuit are low electrical and weight characteristics.
Техническим результатом изобретения являются улучшение электрических и массогабаритных характеристик гибридной интегральной схемы СВЧ-диапазона приемопередающего модуля активной фазированной антенной решетки, а также повышение ее технологичности.The technical result of the invention is to improve the electrical and overall dimensions of the hybrid integrated circuit of the microwave range of the transceiver module of the active phased array antenna, as well as increasing its manufacturability.
Технический результат достигается тем, что предлагаемая гибридная интегральная схема СВЧ-диапазона выполнена в виде многослойной платы с навесными компонентами, установленной и закрепленной на металлическом теплоотводящем основании и закрытой диэлектрической крышкой. Микрополосковые входные и выходные СВЧ-выводы электрически соединены между собой через пленочные проводники топологического рисунка металлизации и навесные компоненты. При этом каждый слой платы выполнен на диэлектрической подложке и, по крайней мере, с одной стороны имеет топологический рисунок металлизации пленочных проводников, а сторона нижнего слоя, расположенная на теплопроводящем основании, имеет экранную заземляющую металлизацию. Часть кристаллов навесных компонентов расположена в углублениях на лицевой стороне платы с глубиной, обеспечивающей расположение в одной плоскости поверхности платы и лицевых поверхностей кристаллов с контактными площадками. Внутрисхемные электрические соединения выполнены приваркой круглых или плоских проводников. Схема представляет собой приемопередающий модуль активной фазированной антенной решетки, имеющий два приемных и один передающий каналы. Остальные кристаллы навесных компонентов расположены на поверхности многослойной платы и имеют одинаковую высоту. Диэлектрические подложки многослойной платы выполнены из керамики, топологический рисунок металлизации выполнен по толстопленочной технологии. В качестве навесных компонентов использованы гибридно-монолитная схема усилителя мощности, монолитные полупроводниковые интегральные схемы, а именно: аттенюаторы, фазовращатели, переключатель, согласующие усилители, малошумящие усилители, схемы управления, коммутатор, устройство защитное. Тонкопленочная схема делителя мощности сигнала и схемы внутренних соединений расположены на тонкопленочных платах, которые размещены в углублениях многослойной платы. Глубина углублений и толщины тонкопленочных плат обеспечивают расположение лицевых поверхностей плат в одной плоскости с лицевыми поверхностями соединяемых через них кристаллов, расположенных на поверхности многослойной платы. При этом расстояние между кристаллами, контактные площадки которых подлежат соединению проводниками, а также расстояние между тонкопленочными платами и соединяемыми с ними кристаллами менее или равно 0,15 мм. А расстояние между кристаллами монолитных полупроводниковых интегральных схем, соединяемых через тонкопленочные платы схем внутренних соединений, равно или менее 1,5 мм. Первый приемный канал образован последовательным соединением контактных площадок кристаллов монолитных полупроводниковых интегральных схем и тонкопленочной платы делителя мощности сигнала и одним концом соединен с микрополосковым входным СВЧ-выводом, а другим концом через переключатель с микрополосковым выходным СВЧ-выводом. Второй приемный канал образован последовательным соединением контактных площадок кристаллов монолитных полупроводниковых интегральных схем, электрически соединен одним концом с первым каналом через тонкопленочную плату делителя мощности сигнала и другим концом с микрополосковым выходным СВЧ-выводом. Передающий канал образован последовательным электрическим соединением переключателя, кристаллов монолитных полупроводниковых схем и гибридно-монолитной схемы усилителя мощности. Переключатель соединен с микрополосковым входным СВЧ-выводом, а гибридно-монолитный усилитель мощности с микрополосковым выходным СВЧ-выводом. Расстояния от кристаллов монолитных интегральных схем до краев углублений равно или менее 0,15 мм. В многослойной плате выполнено сквозное отверстие, в котором установлена гибридно-монолитная схема усилителя мощности, высота которой обеспечивает расположение ее лицевой поверхности в одной плоскости с лицевой поверхностью кристалла монолитной полупроводниковой интегральной схемы, соединяемой с ней. Микрополосковые входные и выходные СВЧ-выводы расположены на отдельных тонкопленочных платах и установлены по два с двух противоположных сторон многослойной платы, на металлическом теплоотводящем основании в специальных выемках, глубина которых обеспечивает расположение в одной плоскости лицевых поверхностей тонкопленочных плат с лицевой поверхностью многослойной платы. В металлическом основании между двумя отдельными тонкопленочными платами с микрополосковыми входными и выходными СВЧ-выводами выполнены, по меньшей мере, два крепежных отверстия. Крышка выполнена выпуклой, на ее внутреннюю поверхность методом толстопленочной технологии нанесена экранная заземляющая металлизация, а на наружной поверхности выполнены низкочастотные выводы с контактными площадками, которые электрически соединены с топологическим рисунком многослойной платы.The technical result is achieved by the fact that the proposed hybrid integrated circuit of the microwave range is made in the form of a multilayer board with mounted components mounted and mounted on a metal heat sink and closed by a dielectric cover. The microstrip input and output microwave outputs are electrically interconnected through film conductors of the topological metallization pattern and mounted components. In this case, each layer of the board is made on a dielectric substrate and, at least on one side, has a topological pattern of metallization of the film conductors, and the side of the lower layer located on the heat-conducting base has a screen grounding metallization. Some crystals of the mounted components are located in recesses on the front side of the board with a depth that ensures that the surface of the board and the front surfaces of the crystals with contact pads are in the same plane. In-circuit electrical connections are made by welding round or flat conductors. The circuit is a transceiver module of an active phased array antenna having two receive and one transmit channels. The remaining crystals of the mounted components are located on the surface of the multilayer board and have the same height. The dielectric substrates of the multilayer board are made of ceramic, the topological metallization pattern is made using thick-film technology. A hybrid monolithic power amplifier circuit, monolithic semiconductor integrated circuits, such as attenuators, phase shifters, a switch, matching amplifiers, low-noise amplifiers, control circuits, a switch, a protective device, were used as mounted components. The thin film circuit of the signal power divider and internal circuitry are located on the thin film circuit boards that are located in the recesses of the multilayer circuit board. The depth of the recesses and the thickness of the thin-film boards ensure that the faces of the boards are in the same plane as the faces of the crystals connected through them located on the surface of the multilayer board. In this case, the distance between the crystals, the contact pads of which are to be connected by conductors, as well as the distance between the thin-film boards and the crystals connected to them is less than or equal to 0.15 mm. And the distance between the crystals of monolithic semiconductor integrated circuits connected through thin-film boards of internal connection circuits is equal to or less than 1.5 mm. The first receiving channel is formed by a serial connection of the contact pads of monolithic semiconductor integrated circuit crystals and a thin-film board of the signal power divider and is connected to the microstrip input microwave output at one end, and the microwave transmission output at the other end through the switch. The second receiving channel is formed by the serial connection of the contact pads of the crystals of monolithic semiconductor integrated circuits, is electrically connected at one end to the first channel through a thin-film board of the signal power divider and the other end to the microstrip output microwave output. The transmitting channel is formed by the serial electrical connection of the switch, crystals of monolithic semiconductor circuits and a hybrid-monolithic circuit of a power amplifier. The switch is connected to a microstrip input microwave output, and a hybrid monolithic power amplifier with a microstrip output microwave output. The distances from the crystals of monolithic integrated circuits to the edges of the recesses are equal to or less than 0.15 mm. A through hole is made in the multilayer board in which a hybrid-monolithic power amplifier circuit is installed, the height of which ensures that its front surface is in the same plane as the front surface of the crystal of a monolithic semiconductor integrated circuit connected to it. The microstrip input and output microwave outputs are located on separate thin-film boards and are installed on two from two opposite sides of the multilayer board, on a metal heat sink in special recesses, the depth of which ensures that the face surfaces of thin-film boards with the front surface of the multilayer board are in the same plane. At least two mounting holes are made in the metal base between two separate thin-film boards with microstrip input and output microwave outputs. The lid is made convex, on the inner surface by the method of thick-film technology, a shield ground metallization is applied, and on the outer surface low-frequency leads are made with contact pads that are electrically connected to the topological pattern of the multilayer board.
Для повышения технологичности конструкции схемы размер углубления в многослойной плате для размещения тонкопленочной платы-делителя мощности сигнала и размер отверстия для размещения гибридно-монолитной схемы усилителя мощности в направлении, перпендикулярном направлению присоединения СВЧ-выводов к кристаллам, больше размера тонкопленочной платы и размера гибридно-монолитной схемы на величину от 0,5 до 1,5 мм.To increase the technological design of the circuit design, the size of the recess in the multilayer board for accommodating the thin-film signal power divider board and the size of the hole for placing the hybrid-monolithic power amplifier circuit in the direction perpendicular to the direction of connecting the microwave terminals to the crystals are larger than the size of the thin-film board and the size of the hybrid monolithic schemes for a value of 0.5 to 1.5 mm.
Выполнение диэлектрических слоев многослойной платы керамическими позволяет применить толстопленочную технологию для нанесения топологического рисунка металлизации с последующими высокотемпературными (до 400°С) отжигом и спеканием слоев многослойной платы, что позволяет снизить трудоемкость изготовления и тем самым повысить технологичность конструкции гибридной интегральной схемы.Ceramic dielectric layers can be used to apply thick-film technology for applying a topological metallization pattern with subsequent high-temperature (up to 400 ° С) annealing and sintering of the layers of a multilayer board, which reduces the complexity of manufacturing and thereby increases the manufacturability of the hybrid integrated circuit design.
Выполнение топологического рисунка металлизации по толстопленочной технологии позволяет снизить трудоемкость изготовления многослойной платы и тем самым повысить технологичность конструкции гибридной интегральной схемы.Performing a topological metallization pattern using thick-film technology can reduce the complexity of manufacturing a multilayer board and thereby increase the manufacturability of the hybrid integrated circuit design.
Применение в качестве навесных компонентов монолитных полупроводниковых интегральных схем (МИС), например: аттенюаторов, фазовращателей, переключателей, согласующих усилителей, малошумящих усилителей, усилителей мощности, схем управления, коммутаторов - позволяет существенно снизить паразитные параметры схемы (индуктивность и емкость) за счет сокращения длины внутрисхемных соединений и тем самым улучшить электрические характеристики схемы, а также массогабаритные характеристики за счет выполнения значительной части схемы в составе кристаллов навесных компонентов, имеющих малые размеры.The use of monolithic semiconductor integrated circuits (MIS) as mounted components, for example: attenuators, phase shifters, switches, matching amplifiers, low noise amplifiers, power amplifiers, control circuits, switches, can significantly reduce the parasitic parameters of the circuit (inductance and capacitance) by reducing the length in-circuit connections and thereby improve the electrical characteristics of the circuit, as well as the overall dimensions due to the implementation of a significant part of the circuit in the composition crystals of mounted components having small dimensions.
Введение в состав гибридной интегральной схемы тонкопленочной платы с пленочной схемой делителя мощности позволяет разделить мощность входного сигнала с малыми потерями мощности и тем самым улучшить электрические характеристики схемы.Introduction to the hybrid integrated circuit of a thin-film circuit board with a film circuit of a power divider allows you to split the input signal power with low power loss and thereby improve the electrical characteristics of the circuit.
Расположение кристаллов навесных компонентов и плат с условием их максимально плотной компоновки в верхнем слое многослойной платы, а именно с расстоянием от кристаллов полупроводниковых приборов до краев углублений, равным или менее 0,15 мм, позволяет сократить длину соединений, а значит, улучшить электрические характеристики за счет уменьшения паразитных характеристик.The location of the crystals of the mounted components and boards with the condition of their most dense arrangement in the upper layer of the multilayer board, namely, with a distance from the crystals of semiconductor devices to the edges of the recesses, equal to or less than 0.15 mm, reduces the length of the connections, and therefore, improve the electrical characteristics by reducing spurious characteristics.
Расположение и установка (закрепление) части кристаллов и плат одинаковой высоты, контактные площадки которых подлежат непосредственному соединению, на поверхности многослойной платы на расстоянии, равном или менее 0,15 мм, друг от друга обеспечивает короткие внутрисхемные соединения с малыми паразитными параметрами, что улучшает электрические характеристики.The location and installation (fixing) of parts of crystals and boards of the same height, the contact pads of which are to be directly connected, on the surface of the multilayer board at a distance equal to or less than 0.15 mm from each other, provides short in-circuit connections with small parasitic parameters, which improves electrical characteristics.
Установка гибридно-монолитной схемы усилителя мощности, расположенного в сквозном отверстии многослойной платы, на металлическом основании таким образом, что обеспечивается расположение поверхности соединяемых кристаллов монолитных полупроводниковых интегральных схем и лицевой поверхности гибридно-монолитной схемы усилителя мощности в одной плоскости, обеспечивает интенсивный теплоотвод от кристалла и короткие соединительные проводники, что улучшает электрические характеристики схемы.Installing a hybrid-monolithic power amplifier circuit located in the through hole of the multilayer board on a metal base in such a way that the surface of the connected crystals of monolithic semiconductor integrated circuits and the front surface of the hybrid-monolithic power amplifier circuit in one plane is ensured, provides intensive heat removal from the crystal and short connecting conductors, which improves the electrical characteristics of the circuit.
Расположение тонкопленочной платы делителя мощности сигнала в углублении многослойной платы с такой глубиной углубления, что высота части тонкопленочной платы делителя мощности сигнала, выступающей над поверхностью многослойной платы, обеспечивает расположение в одной плоскости лицевых сторон тонкопленочной платы и кристаллов навесных компонентов, установленных на поверхности многослойной платы и непосредственно электрически соединяемых между собой и расположенных от платы на расстоянии, равном или менее 0,15 мм, что обеспечивает короткие соединительные проводники с малыми паразитными параметрами и тем самым улучшает электрические характеристики схемы.The location of the thin-film board of the signal power divider in the recess of the multilayer board with such a depth of depression that the height of the part of the thin-film board of the signal power divider protruding above the surface of the multilayer board ensures that the thin film board and crystals of the mounted components mounted on the surface of the multilayer board are in the same plane directly electrically connected to each other and located from the board at a distance equal to or less than 0.15 mm, which ensures Short connecting conductors with low parasitic parameters and thereby improves the electrical characteristics of the circuit.
Расположение микрополосковых входных и выходных СВЧ-выводов по два с двух противоположных сторон на отдельных тонкопленочных платах, установленных на металлическом теплоотводящем основании в специальных выемках, глубина которых обеспечивает расположение в одной плоскости лицевых поверхностей плат с лицевой поверхностью многослойной платы, обеспечивает короткие соединительные проводники, а значит, улучшает электрические характеристики схемы.The location of the microstrip input and output microwave outputs on two from two opposite sides on separate thin-film boards installed on a metal heat sink in special recesses, the depth of which ensures that the front surfaces of the boards are in the same plane as the front surface of the multilayer board, provide short connecting conductors, and therefore, improves the electrical characteristics of the circuit.
Выполнение в металлическом основании между двумя отдельными тонкопленочными платами с микрополосковыми входными и выходными СВЧ-выводами, по меньшей мере, двух крепежных отверстий позволяет повысить массогабаритные характеристики за счет экономии площади схемы, расходуемой на крепление.The implementation in a metal base between two separate thin-film boards with microstrip input and output microwave outputs, at least two mounting holes allows to increase weight and size characteristics due to the savings in the area of the circuit spent on mounting.
Расположение диэлектрической выпуклой крышки с нанесенной на нее внутреннюю поверхность методом толстопленочной технологии экранной заземляющей металлизации, выполнение на ее наружной поверхности низкочастотных выводов с контактными площадками, электрически соединенных с топологическим рисунком многослойной платы, повышает технологичность конструкции схемы за счет обеспечения удобства подключения к контактным площадкам и улучшает электрические характеристики схемы за счет экранировки схемы металлизацией внутренней поверхности крышки и ее заземление.The location of the dielectric convex cover with the inner surface applied to it by the method of thick-film technology of screen grounding metallization, the implementation on its outer surface of low-frequency leads with contact pads electrically connected to the topological pattern of the multilayer board, increases the manufacturability of the circuit design by providing ease of connection to the contact pads and improves electrical characteristics of the circuit due to screening of the circuit by metallization of the inner surface and cap and ground it.
Выполнение размера углубления в многослойной плате для посадки тонкопленочной платы делителя мощности сигнала, а также размера отверстия для посадки гибридно-монолитной интегральной схемы усилителя мощности в направлении, перпендикулярном направлению присоединения СВЧ-выводов, больше размера тонкопленочной платы и размера кристалла на величину 0,5-1,5 мм, что облегчает посадку и крепление платы и гибридно-монолитной интегральной схемы усилителя мощности и тем самым повышает технологичность конструкции схемы.The size of the recess in the multilayer board for mounting the thin-film board of the signal power divider, as well as the size of the hole for landing the hybrid-monolithic integrated circuit of the power amplifier in the direction perpendicular to the direction of attachment of the microwave terminals, is larger than the size of the thin-film board and the crystal size by 0.5- 1.5 mm, which facilitates the landing and fastening of the board and the hybrid monolithic integrated circuit of the power amplifier and thereby increases the manufacturability of the circuit design.
Введение специальных тонкопленочных плат внутрисхемных соединений для электрического соединения контактных площадок кристаллов монолитных полупроводниковых интегральных схем, высота которых обеспечивает расположение их лицевых поверхностей в одной плоскости с лицевыми поверхностями соединяемых кристаллов монолитных полупроводниковых схем, а расстояние между соединяемыми кристаллами равно или менее 1,5 мм, обеспечивает возможность более плотной компоновки кристаллов монолитных полупроводниковых интегральных схем и тем самым улучшает массогабаритные характеристики и, кроме того, повышает технологичность схемы за счет простоты соединения, т.к. топология тонкопленочных плат внутрисхемных соединений выполняется с учетом удобства подключения каждого кристалла (т.е. удобства соединения контактных площадок кристаллов и тонкопленочных плат).The introduction of special thin-film circuit boards of in-circuit connections for the electrical connection of the contact pads of monolithic semiconductor integrated circuit crystals, the height of which ensures that their front surfaces are in the same plane as the front surfaces of the connected crystals of monolithic semiconductor circuits, and the distance between the connected crystals is equal to or less than 1.5 mm the possibility of a denser arrangement of crystals of monolithic semiconductor integrated circuits and thereby chshaet weight and size and, besides, increases the circuit due to ease of manufacturability of the compound as the topology of thin-film boards of in-circuit connections is carried out taking into account the convenience of connecting each crystal (i.e., the convenience of connecting the contact pads of crystals and thin-film boards).
Изобретение поясняется чертежами.The invention is illustrated by drawings.
На Фиг.1 и 2 представлен фрагмент предлагаемой гибридной интегральной схемы, где:Figure 1 and 2 presents a fragment of the proposed hybrid integrated circuit, where:
- многослойная диэлектрическая плата 1;- multilayer
- навесные компоненты 2;- mounted
- металлическое теплоотводящее основание 3;- metal
- диэлектрическая крышка 4;-
- микрополосковые входные и выходные СВЧ-выводы 5;- microstrip input and
- топологический рисунок металлизации 6;-
- диэлектрическая подложка 7;- dielectric substrate 7;
- экранная заземляющая металлизация 8;- screen grounding metallization 8;
- углубление 9;- recess 9;
- контактные площадки кристаллов 10;- contact pads of crystals 10;
- внутрисхемные соединения 11;- in-circuit connections 11;
- приемные каналы 12 и 13;- receiving
- передающий канал 14;- transmitting
- гибридно-монолитная интегральная схема усилителя мощности 15;- hybrid monolithic integrated circuit of a
- монолитные полупроводниковые интегральные схемы 16;- monolithic semiconductor integrated
- тонкопленочная схема делителя мощности сигнала 17;- thin-film circuit of the
- схемы внутренних соединений 18;- schemes of
- тонкопленочные платы 19;- thin-
- переключатель 20;-
- сквозное отверстие 21;- through
- специальные выемки 22;- special recesses 22;
- крепежные отверстия 23.- mounting
На Фиг.3 представлена диэлектрическая крышка 4 гибридной интегральной схемы, где:Figure 3 presents the
- экранная заземляющая металлизация 24;- screen grounding metallization 24;
- низкочастотные выводы 25;- low-
- контактные площадки на крышке 26.- pads on the
Пример. Гибридная интегральная схема приемопередающего модуля активной фазированной антенной решетки СВЧ-диапазона содержит многослойную, например восьмислойную, диэлектрическую плату 1. Диэлектрическая подложка 7 каждого слоя выполнена из низкотемпературной керамики (LTCC) марки «Du Poun» 951 размером 30×16×1,0 мм. Топологический рисунок металлизации 6 выполнен с применением пасты 614D. Толщина каждого слоя платы 1 равна 0,125 мм. Многослойная диэлектрическая плата 1 спаяна припоем ПСрОС - 3-58 с металлическим теплоотводящим основанием 3, которое выполнено из сплава МД - 50 (50% меди и 50% молибдена) и имеет покрытие Н1Зл3 (1 мкм никеля и 3 мкм золота, осажденных гальванически). Нижний слой платы 1, расположенный на металлическом теплоотводящем основании 3, имеет экранную заземляющую металлизацию 8, выполненную с применением пасты 614D. Микрополосковые входные и выходные СВЧ-выводы 5 выполнены пятидесятиомными на отдельных поликоровых тонкопленочных платах 19 размером 5×4×0,5 мм по тонкопленочной технологии со структурой металлизации микрополосковых линий и экранной заземляющей металлизации Сrнапыленный(100 Ом/мм2) - Сuнапыл(1 мкм) - Сuгальванич(3 мкм) - Niгальванич(0,8 мкм) - Аuгальванич(3 мкм). Пленочные проводники платы 1 выполнены в составе топологического рисунка металлизации 6. В качестве навесных компонентов 2 в гибридной интегральной схеме использованы:Example. The hybrid integrated circuit of the transceiver module of the active phased microwave antenna array contains a multilayer, for example, eight-layer,
- гибридно-монолитная интегральная схема усилителя мощности (ГМИС) 15 М42230-2 АПНТ43810.024ТУ размером 3×3,5×1,1 мм;- hybrid monolithic integrated circuit of a power amplifier (GMIS) 15 M42230-2 APNT43810.024TU measuring 3 × 3.5 × 1.1 mm;
- монолитные арсенидгаллиевые полупроводниковые интегральные схемы (МИС) 16: аттенюатр М44712 (АПНТ.434820.002ТУ) с размерами 2,4×1,4×0,1 мм, фазовращатель М44149 (АПНТ.434830.019ТУ) с размерами 4,3×2,2×0,1 мм, фазовращатель М44146-2 АПНТ.434830.009ТУ с размерами 2,4×1,8×0,1 мм, переключатель М44224-2 (АПНТ.434830.096ТУ) с размерами 1,9×1,4×0,1 мм, согласующий усилитель М421304-1,2 (АПНТ434810.062ТУ) с размерами 0,92×1,26×0,1 мм, малошумящий усилитель на транзисторах М421283-1 (АПНТ434810.022ТУ) с размерами 2,12×1,12×0,1 мм, малошумящий усилитель на транзисторах М421283-2 (АПНТ434810.022ТУ) с размерами 2,12×1,12×0,1 мм, схема управления типа драйвер (ГПКФ.431438.005ТУ) с размерами 2,4×1,8×0,1 мм, коммутатор (ГПКФ.431432.004ТУ) с размерами 2,4×1,8×0,1 мм, устройство защитное М44417 (АПНТ434820.014ТУ) с размерами 0,82×1,12×0,1 мм;- monolithic gallium arsenide semiconductor integrated circuits (MIS) 16: attenuator M44712 (APNT.434820.002TU) with dimensions 2.4 × 1.4 × 0.1 mm, phase shifter M44149 (APNT.434830.019TU) with dimensions 4.3 × 2, 2 × 0.1 mm, phase shifter M44146-2 APNT.434830.009TU with dimensions 2.4 × 1.8 × 0.1 mm, switch M44224-2 (APNT.434830.096TU) with dimensions 1.9 × 1.4 × 0.1 mm, matching amplifier M421304-1.2 (APNT434810.062TU) with dimensions 0.92 × 1.26 × 0.1 mm, low-noise amplifier on transistors M421283-1 (APNT434810.022TU) with dimensions 2.12 × 1.12 × 0.1 mm, low-noise amplifier on transistors M421283-2 (APNT434810.022TU) with dimensions 2.12 × 1.12 × 0.1 mm, control circuit type driver (GPKF.431438.005TU) with dimensions 2.4 × 1.8 × 0.1 mm, switchboard (GPKF.431432.004TU) with dimensions 2.4 × 1.8 × 0.1 mm, protective device M44417 ( APNT434820.014TU) with dimensions of 0.82 × 1.12 × 0.1 mm;
- конденсатор керамический КРПГ.757761.002ТУ с размерами 0,65×0,65×0,3 мм.- ceramic capacitor KRPG.757761.002TU with dimensions of 0.65 × 0.65 × 0.3 mm.
Пленочная схема делителя мощности сигнала 17 расположена на тонкопленочной плате 19, выполненной на поликоровой подложке, размером 8,5×4×0,25 мм. Схемы внутренних соединений 18 расположены на тонкопленочных платах 19, выполненных на поликоровой подложке, размером 3,7×0,9×0,25 мм. Микрополосковые входные и выходные СВЧ-выводы 5 расположены на отдельных тонкопленочных платах 19, выполненных на поликоровой подложке, размером 5×4×0,5 мм, которые закреплены на теплопроводящем основании 3 при помощи припоя ПСрОС - 3-58 в специальных выемках 22, глубина которых равна 0,52 мм.The film circuit of the
Расположенный в углублении 9 в многослойной плате 1 кристалл МИС 16 драйвера или коммутатора меньше размера углубления 9 на 0,1 мм в плане и по глубине на 25 мкм. Углубления 9 в многослойной плате 1 для размещения кристаллов МИС 16 драйверов или коммутатора имеют размеры 2,5×1,9×0,25 мм. Углубления 9 в многослойной плате 1 для размещения тонкопленочных плат 19 схем внутренних соединений 18 имеют размеры 3,8×1,0×0,125 мм. Углубление 9 в многослойной плате 1 для размещения тонкопленочной платы 19 делителя мощности 17 имеет размеры 9,7×4,1×0,125 мм.Located in the recess 9 in the
Размер отверстия 21 в многослойной плате 1 в направлении присоединения СВЧ-выводов ГМИС равен 3,6 мм, что превышает на 0,1 мм размер ГМИС (3,5 мм), в направлении, перпендикулярном направлению присоединения СВЧ-выводов, размер отверстия 21 составляет 4,2 мм, что превышает на 1,2 мм размер ГМИС (3,0 мм).The size of the
В составе схемы выполнен передающий канал 14 из следующих МИС 16, а именно: переключателя 20, согласующего усилителя, фазовращателя, согласующего усилителя, фазовращателя, согласующего усилителя, ГМИС усилителя мощности 15, электрически соединенных между собой проволочными внутрисхемными соединениями 11, и два приемных канала 12 и 13. Канал 12 состоит из МИС 16, а именно: устройство защитное (М44417), двух малошумящих усилителей (М421283-1 и М421283-2), тонкопленочной платы 19 делителя мощности сигнала 17 (КРПГ.758785.366), из МИС 16, а именно: двух аттенюаторов, согласующего усилителя, двух фазовращателей, согласующего усилителя. Канал 13 состоит из МИС 16, а именно: двух фазовращателей, согласующего усилителя, двух аттенюаторов, согласующего усилителя. Второй приемный канал 13 соединен с микрополосковым входным СВЧ-выводом 5 и через пленочную схему делителя мощности сигнала 17 с первым приемным каналом 12.As part of the circuit, a transmitting
Кристаллы монолитных полупроводниковых схем 16 и тонкопленочных плат 19, которые подлежат непосредственному электрическому соединению внутрисхемными соединениями 11, установлены на поверхности многослойной платы 1 или в углублениях в ней на расстоянии 0,1 мм друг от друга.Crystals of
Гибридно-монолитная интегральная схема 15 усилителя мощности (М42230-2 АПНТ43810.024ТУ) установлена и закреплена при помощи припоя ПСрОС-3-58 на металлическом основании 3, расположена в сквозном отверстии 21 многослойной платы 1.The hybrid-monolithic
В металлическом теплоотводящем основании 3 выполнены специальные выемки размером 5,2×4,2×0,52 мм по две с двух противоположных сторон многослойной платы 1, в которых установлены тонкопленочные платы 19 с микрополосковыми входными и выходными СВЧ-выводами 5. Между двумя отдельными тонкопленочными платами 19 с микрополосковыми входными и выходными СВЧ-выводами 5 в металлическом теплоотводящем основании 3 выполнены два крепежных отверстия 23 диаметром 2,4 мм.In the metal
Диэлектрическая крышка 4 выполнена выпуклой, например, из керамики ВК-94-1 аЯО.027.002ТУ. Крышка 4 установлена и закреплена клеем ТЭК-1 ТСО.028.040ТУ на периферийной части поверхности многослойной платы 1. На внутреннюю поверхность крышки 4 методом толстопленочной технологии пастой ПСтМ-1 ТСО.029.003ТУ с дополнительным покрытием Н1Зл3 нанесена экранная заземляющая металлизация 24, на ее наружной поверхности выполнены низкочастотные выводы 25 с контактными площадками 26, которые электрически соединены с топологическим рисунком металлизации 6 многослойной платы 1 со структурой металлизации, указанной выше. Тонкопленочные платы 19 схем внутрисхемных соединений 18 упрощают соединение кристаллов МИС 16 и облегчают выполнение внутрисхемных соединений 11 и тем самым повышают технологичность конструкции гибридной интегральной схемы. Высота тонкопленочных плат 19 схем внутренних соединений 18, выступающая над многослойной платой 1, равна 0,125 мм, что обеспечивает расположение примерно в одной плоскости лицевых поверхностей этих тонкопленочных плат 19 и кристаллов монолитных полупроводниковых схем 16, имеющих высоту 0,1 мм. Изготовленный приемопередающий модуль имеет размеры 41×16,8×5 мм и массу 17 г.The
Устройство работает следующим образом. Сигнал со входа гибридной интегральной схемы приемопередающего модуля активной фазированной антенной решетки поступает в приемный канал 12, проходит через защитное устройство и поступает на вход МИС 16 (малошумящие усилители), которые обеспечивают высокую чувствительность приемных каналов 12 и 13. После предварительного усиления сигнал делится СВЧ-делителем мощности сигнала 17 на два равных сигнала, каждый из которых проходит через МИС 16 (аттенюаторы) и МИС 16 (фазовращатели). Аттенюаторы и фазовращатели формируют амплитудно-частотные и фазочастотные характеристики двух независимых приемных каналов 12 и 13. Согласующие усилители необходимы для стабилизации характеристик фазовращателей за счет согласования их дискретных входных и выходных сопротивлений. Наличие двух приемных каналов 12 и 13 позволяет одновременно формировать две амплитудно- и две фазочастотные характеристики схемы.The device operates as follows. The signal from the input of the hybrid integrated circuit of the transceiver module of the active phased array antenna arrives at the receiving
Для реализации функции передачи сигнала сформированный в задающем генераторе сигнал поступает через переключатель прием/передача 20 в передающий канал 14 гибридной интегральной схемы приемопередающего модуля активной фазированной антенной решетки СВЧ-диапазона на МИС 16 (согласующий усилитель). Согласующий усилитель согласует выходное сопротивление переключателя 20 с входным сопротивлением фазовращателя, что повышает стабильность дискретов ступенчатого фазовращателя. МИС 16 (согласующий усилитель), расположенная перед ГМИС 15 (усилитель мощности), позволяет усилить передаваемый сигнал до уровня необходимого для работы внешнего выходного усилителя мощности в режиме насыщения. Две МИС 16 (фазовращатели) формируют фазочастотные характеристики передающего канала 14.To implement the signal transmission function, the signal generated in the master oscillator is transmitted through the receive / transmit
Использование данной конструкции гибридной интегральной схемы приемопередающего модуля активной фазированной антенной решетки СВЧ-диапазона предполагает их объединение в полотна (или модули) из 1600 шт. гибридных интегральных схем. При этом применение предложенной конструкции гибридных интегральных схем облегчает их монтаж и подключение.The use of this design of a hybrid integrated circuit of a transceiver module of an active phased microwave array of the microwave range implies their combination into canvases (or modules) of 1600 pieces. hybrid integrated circuits. At the same time, the application of the proposed design of hybrid integrated circuits facilitates their installation and connection.
Источники информацииInformation sources
1. 3-Vs Reviw. The Advanced Semiconductor Magazine, 26 May 2006 (Новости СВЧ-техники, 2006, №6).1.3-Vs Reviw. The Advanced Semiconductor Magazine, 26 May 2006 (Microwave Technology News, 2006, No. 6).
2. Климачев И.И., Иовдальский В.А. ГИС СВЧ-Конструирование и технология. М.: Техносфера, 2006 г., с.229.2. Klimachev I.I., Iovdalsky V.A. GIS Microwave Design and Technology. M .: Technosphere, 2006, p.229.
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2010151846/28A RU2450388C1 (en) | 2010-12-20 | 2010-12-20 | Hybrid integrated circuit of shf range |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2010151846/28A RU2450388C1 (en) | 2010-12-20 | 2010-12-20 | Hybrid integrated circuit of shf range |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2450388C1 true RU2450388C1 (en) | 2012-05-10 |
Family
ID=46312411
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2010151846/28A RU2450388C1 (en) | 2010-12-20 | 2010-12-20 | Hybrid integrated circuit of shf range |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2450388C1 (en) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2521222C1 (en) * | 2013-01-18 | 2014-06-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственное предприятие "Исток" (ФГУП "НПП "Исток") | Method to make hybrid integral circuit of microwave band |
| RU2629714C2 (en) * | 2016-02-24 | 2017-08-31 | Акционерное общество "Омский научно-исследовательский институт приборостроения" (АО "ОНИИП") | Multilayer multifunction gis board and method of its manufacture |
| US9819082B2 (en) | 2014-11-03 | 2017-11-14 | Northrop Grumman Systems Corporation | Hybrid electronic/mechanical scanning array antenna |
| RU2777532C1 (en) * | 2021-09-07 | 2022-08-05 | Акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Исток" имени А.И. Шокина" (АО "НПП "Исток" им. Шокина") | Hybrid integrated circuit of the microwave range |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU92015106A (en) * | 1992-12-25 | 1996-10-10 | В.А. Иовдальский | MULTILAYER HYBRID INTEGRAL DIAGRAM OF MICROWAVE AND EHF RANGE |
| RU2314595C2 (en) * | 2006-01-10 | 2008-01-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственное предприятие "Исток" (ФГУП НПП "Исток") | Method for producing microwave hybrid integrated circuit |
-
2010
- 2010-12-20 RU RU2010151846/28A patent/RU2450388C1/en active
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU92015106A (en) * | 1992-12-25 | 1996-10-10 | В.А. Иовдальский | MULTILAYER HYBRID INTEGRAL DIAGRAM OF MICROWAVE AND EHF RANGE |
| RU2314595C2 (en) * | 2006-01-10 | 2008-01-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственное предприятие "Исток" (ФГУП НПП "Исток") | Method for producing microwave hybrid integrated circuit |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Климачев И.И., Иовдальский В.А. ГИС СВЧ Конструирование и технология. Изд. «Техносфера». - М., 2006, с.229. * |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2521222C1 (en) * | 2013-01-18 | 2014-06-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственное предприятие "Исток" (ФГУП "НПП "Исток") | Method to make hybrid integral circuit of microwave band |
| US9819082B2 (en) | 2014-11-03 | 2017-11-14 | Northrop Grumman Systems Corporation | Hybrid electronic/mechanical scanning array antenna |
| RU2629714C2 (en) * | 2016-02-24 | 2017-08-31 | Акционерное общество "Омский научно-исследовательский институт приборостроения" (АО "ОНИИП") | Multilayer multifunction gis board and method of its manufacture |
| RU2777532C1 (en) * | 2021-09-07 | 2022-08-05 | Акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Исток" имени А.И. Шокина" (АО "НПП "Исток" им. Шокина") | Hybrid integrated circuit of the microwave range |
| RU2778281C1 (en) * | 2021-10-26 | 2022-08-17 | Акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Исток" имени А.И. Шокина" (АО "НПП "Исток" им. Шокина") | Hybrid integrated circuit of the microwave range |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US8018384B2 (en) | Method and apparatus for packaging an integrated chip and antenna | |
| JP3973402B2 (en) | High frequency circuit module | |
| US7945231B2 (en) | Semiconductor device for an ultra wideband standard for ultra-high-frequency communication, and method for producing the same | |
| US9153863B2 (en) | Low temperature co-fired ceramic (LTCC) system in a package (SiP) configurations for microwave/millimeter wave packaging applications | |
| KR101074529B1 (en) | Multi-layer printed circuit board comprising a through connection for high frequency applications | |
| KR100723635B1 (en) | The planar transmission line to waveguide transition | |
| Yeo et al. | A 3-D X-band T/R module package with an anodized aluminum multilayer substrate for phased array radar applications | |
| Heyen et al. | Novel LTCC/BGA modules for highly integrated millimeter-wave transceivers | |
| EP2575167B1 (en) | Electronic device | |
| US11328987B2 (en) | Waver-level packaging based module and method for producing the same | |
| US8040199B2 (en) | Low profile and compact surface mount circulator on ball grid array | |
| US20120139091A1 (en) | Semiconductor device having shield layer and chip-side power supply terminal capacitively coupled therein | |
| KR100986230B1 (en) | Multilayer package and a transmitter-receiver module package of active phase array radar using the same | |
| US6982879B1 (en) | Apparatus to provide connection between a microelectronic device and an antenna | |
| RU2450388C1 (en) | Hybrid integrated circuit of shf range | |
| Carrillo-Ramirez et al. | A highly integrated millimeter-wave active antenna array using BCB and silicon substrate | |
| CN101728369A (en) | Method for packing surface-mountable integrated circuit | |
| US20140146506A1 (en) | High frequency device | |
| RU2438209C1 (en) | Electronic module | |
| RU2390877C1 (en) | Hybrid integrated microwave circuit | |
| JP2015026873A (en) | Surface mountable integrated circuit packaging scheme | |
| US20110109521A1 (en) | Electronic device comprising a semiconductor component integrating an antenna | |
| Rieger et al. | SMTR® module-Evolution towards airborne applications | |
| JP2011172173A (en) | Millimeter wave circuit module and millimeter wave transceiver employing the same | |
| Sasaki et al. | Electromagnetic interference (EMI) issues for mixed-signal system-on-package (SOP) |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PC43 | Official registration of the transfer of the exclusive right without contract for inventions |
Effective date: 20160225 |