RU2536771C1 - Method to make hybrid integral circuit of shf band - Google Patents

Method to make hybrid integral circuit of shf band Download PDF

Info

Publication number
RU2536771C1
RU2536771C1 RU2013131609/28A RU2013131609A RU2536771C1 RU 2536771 C1 RU2536771 C1 RU 2536771C1 RU 2013131609/28 A RU2013131609/28 A RU 2013131609/28A RU 2013131609 A RU2013131609 A RU 2013131609A RU 2536771 C1 RU2536771 C1 RU 2536771C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
hole
dielectric substrate
multilayer dielectric
holes
individual
Prior art date
Application number
RU2013131609/28A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2013131609A (en
Inventor
Виктор Анатольевич Иовдальский
Юрий Николаевич Калашников
Константин Владимирович Дудинов
Татьяна Сергеевна Кудрова
Original Assignee
Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственное предприятие "Исток" (ФГУП "НПП "Исток"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственное предприятие "Исток" (ФГУП "НПП "Исток" filed Critical Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственное предприятие "Исток" (ФГУП "НПП "Исток"
Priority to RU2013131609/28A priority Critical patent/RU2536771C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2536771C1 publication Critical patent/RU2536771C1/en
Publication of RU2013131609A publication Critical patent/RU2013131609A/en

Links

Images

Abstract

FIELD: electricity.
SUBSTANCE: method for manufacture of a powerful hybrid integral circuit of SHF band includes formation of a multilayer dielectric substrate by decomposing of individual dielectric layers with formation of at least one through-hole in the substrate, further sintering and annealing, fixing of the substrate with screen earthing metallisation to the electro- and heat-conductive base, fixing of the active heat-generating component in one through-hole in the substrate, connecting of electric bonding pads of the active heat-generating component with topologic lines of the substructure metalised coating and control of electric characteristics for the hybrid integral circuit. While manufacturing individual dielectric layers in the multilayer dielectric substrate the through-holes are made with a certain cross-section. While applying metalised coating of topological lines and screen earthing metallisation the circuit is filled with material of the metalised coating through the through-hole and additional through-holes. While forming a multilayer dielectric substrate the individual dielectric layers are placed in a certain pattern and formation of the active heat-generating component is made directly in one through-hole at the multilayer dielectric substrate.
EFFECT: reducing factory labour hours and improving electric characteristics.
1 dwg, 1 tbl

Description

Изобретение относится к электронной технике и может быть использовано при создании мощных гибридных интегральных схем СВЧ-диапазона многоцелевого назначения.The invention relates to electronic equipment and can be used to create powerful hybrid integrated circuits of the microwave range of multi-purpose.

Известен способ изготовления гибридной интегральной схемы СВЧ, включающий изготовление металлизированной с двух сторон диэлектрической подложки с топологическим рисунком металлизационного покрытия на лицевой стороне, по меньшей мере, одной монтажной площадки, расположенной на электро- и теплопроводящих элементах, размещенных в отверстиях диэлектрической подложки, расположение и закрепление диэлектрической подложки обратной стороной на теплоотводящее основание, расположение кристаллов бескорпусных электронных приборов на монтажной площадке, закрепление их связующим веществом и соединение электрически контактных площадок кристаллов бескорпусных электронных приборов с топологическим рисунком металлизационного покрытия на лицевой стороне диэлектрической подложки, в котором с целью улучшения условий теплоотвода, снижения массогабаритных характеристик и паразитных электрических параметров монтажную площадку размещают в металлизированном углублении, при этом расстояние от монтажной площадки до лицевой стороны подложки берут равным суммарной толщине кристалла бескорпусного электронного прибора и связующего вещества.A known method of manufacturing a hybrid microwave integrated circuit, including the manufacture of a dielectric substrate metallized on both sides with a topological pattern of a metallization coating on the front side of at least one mounting pad located on the electric and heat-conducting elements located in the holes of the dielectric substrate, arrangement and fixing dielectric substrate with the reverse side to the heat sink base, the location of crystals of open-frame electronic devices for installation fixing them with a binder and connecting the electrically contact pads of the crystals of open-frame electronic devices with the topological pattern of the metallization coating on the front side of the dielectric substrate, in which, in order to improve heat removal conditions, reduce weight and size characteristics and stray electrical parameters, the mounting pad is placed in a metallized recess, this distance from the installation site to the front side of the substrate is taken equal to the total thickness of the crystals lla unpackaged electronic device and binder.

Кроме того, с целью дальнейшего повышения выхода годных, торцевую металлизацию стенок углубления и зазор между боковыми гранями кристалла электронного прибора и стенками углубления покрывают диэлектрической композицией [1].In addition, in order to further increase the yield, the end metallization of the walls of the recess and the gap between the side faces of the crystal of the electronic device and the walls of the recess are covered with a dielectric composition [1].

Недостаток заключается в низкой технологичности, обусловленной высокой трудоемкостью изготовления как углублений, так и отверстий в диэлектрической подложке правильной геометрической формы.The disadvantage is the low manufacturability, due to the high complexity of manufacturing both recesses and holes in the dielectric substrate of the correct geometric shape.

Известен способ изготовления мощной гибридной интегральной схемы СВЧ-диапазона, включающий изготовление многослойной диэлектрической подложки с заданной последовательностью диэлектрических слоев, предусматривающей изготовление отдельных диэлектрических слоев, по меньшей мере, с одним сквозным отверстием, нанесение заданного металлизационного покрытия топологического рисунка на каждый из отдельных диэлектрических слоев и экранной заземляющей металлизации на обратной стороне нижнего слоя многослойной диэлектрической подложки, формирование заданной последовательности многослойной диэлектрической подложки посредством расположения отдельных диэлектрических слоев с одновременным совмещением их сквозных отверстий с обеспечением формирования, по меньшей мере, одного сквозного отверстия в многослойной диэлектрической подложке, последующее спекание и отжиг, входной контроль электрических характеристик активного тепловыделяющего компонента, расположение и закрепление многослойной диэлектрической подложки экранной заземляющей металлизацией на электро- и теплопроводящее основание, расположение и закрепление в каждом сквозном отверстии многослойной диэлектрической подложки активного тепловыделяющего компонента с обеспечением расположения их лицевых сторон в одной плоскости, соединение электрически контактных площадок активного тепловыделяющего компонента с топологическим рисунком металлизационного покрытия многослойной диэлектрической подложки. Далее осуществляют контроль электрических характеристик гибридной интегральной схемы СВЧ в целом [2] - прототип.A known method of manufacturing a powerful hybrid microwave integrated circuit, including the manufacture of a multilayer dielectric substrate with a given sequence of dielectric layers, providing for the manufacture of individual dielectric layers with at least one through hole, applying a given metallization coating of a topological pattern to each of the individual dielectric layers and screen grounding metallization on the reverse side of the lower layer of the multilayer dielectric substrate, Formation of a given sequence of a multilayer dielectric substrate by arranging individual dielectric layers with simultaneous combination of their through holes to ensure the formation of at least one through hole in the multilayer dielectric substrate, subsequent sintering and annealing, input control of the electrical characteristics of the active fuel component, location and fixing of the multilayer the dielectric substrate of the shield grounding metallization on electrical and the conductive base, the location and fastening in each through hole of the multilayer dielectric substrate of the active fuel component with the arrangement of their front sides in the same plane, the connection of the electrically contact pads of the active fuel component with the topological pattern of the metallization coating of the multilayer dielectric substrate. Next, they control the electrical characteristics of the hybrid microwave integrated circuit as a whole [2] - prototype.

Преимущество прототипа перед аналогами заключается в использовании многослойной диэлектрической подложки из материала, выполненного посредством низкотемпературной совместно обжигаемой керамики (LTCC).The advantage of the prototype over analogues is the use of a multilayer dielectric substrate of a material made by means of low-temperature co-fired ceramics (LTCC).

Это позволило использовать для нанесения металлизационного покрытия топологического рисунка и экранной заземляющей металлизации низкотемпературные металлизационные пасты, обеспечивающие соединительным проводникам более высокую удельную проводимость и соответственно меньшие потери проходящего сигнала СВЧ.This made it possible to use low-temperature metallization pastes for applying a metallization coating of a topological pattern and screen grounding metallization, providing connecting conductors with higher conductivity and, accordingly, lower losses of the transmitted microwave signal.

Недостаток - недостаточно высокие электрические характеристики и высокая трудоемкость изготовления, последняя обусловлена необходимостью входного контроля электрических характеристик активного тепловыделяющего компонента.The disadvantage is the insufficiently high electrical characteristics and the high complexity of manufacturing, the latter due to the need for input control of the electrical characteristics of the active fuel component.

Техническим результатом заявленного изобретения является снижение трудоемкости изготовления и соответственно повышение технологичности и улучшение электрических характеристик за счет улучшения теплоотвода.The technical result of the claimed invention is to reduce the complexity of manufacturing and, accordingly, increase manufacturability and improve electrical characteristics by improving heat dissipation.

Указанный технический результат достигается способом изготовления мощной гибридной интегральной схемы СВЧ-диапазона,The specified technical result is achieved by a method of manufacturing a powerful hybrid microwave integrated circuit,

включающим изготовление отдельных диэлектрических слоев заданной последовательности многослойной диэлектрической подложки, по меньшей мере, с одним сквозным отверстием,comprising the manufacture of individual dielectric layers of a given sequence of a multilayer dielectric substrate with at least one through hole,

нанесение заданного металлизационного покрытия топологического рисунка на каждый из отдельных диэлектрических слоев и экранной заземляющей металлизации на обратной стороне нижнего слоя многослойной диэлектрической подложки,applying a predetermined metallization coating of a topological pattern to each of the individual dielectric layers and screen grounding metallization on the reverse side of the lower layer of the multilayer dielectric substrate,

формирование заданной последовательности многослойной диэлектрической подложки посредством расположения отдельных диэлектрических слоев с одновременным совмещением их сквозных отверстий с обеспечением формирования, по меньшей мере, одного сквозного отверстия в многослойной диэлектрической подложке,the formation of a given sequence of a multilayer dielectric substrate by arranging individual dielectric layers with simultaneous combination of their through holes to ensure the formation of at least one through hole in the multilayer dielectric substrate,

последующее спекание и отжиг,subsequent sintering and annealing,

расположение и закрепление многослойной диэлектрической подложки экранной заземляющей металлизацией на электро- и теплопроводящее основание,the location and fixing of the multilayer dielectric substrate with a shield grounding metallization on an electric and heat-conducting base,

закрепление сформированного активного тепловыделяющего компонента в одном сквозном отверстии многослойной диэлектрической подложки с обеспечением расположения их лицевых сторон в одной плоскости,fixing the formed active fuel component in one through hole of the multilayer dielectric substrate, ensuring that their front sides are in the same plane,

соединение электрически контактных площадок активного тепловыделяющего компонента с топологическим рисунком металлизационного покрытия многослойной диэлектрической подложки,the connection of the electrically contact pads of the active fuel component with the topological pattern of the metallization coating of the multilayer dielectric substrate,

контроль электрических характеристик гибридной интегральной схемы.monitoring the electrical characteristics of the hybrid integrated circuit.

В предлагаемом изобретении при изготовлении отдельных диэлектрических слоев заданной последовательности многослойной диэлектрической подложки первую их часть изготавливают с одним сквозным отверстием сечением, соразмерным активному тепловыделяющему компоненту с его превышением в сечении не более 0,5 мм, вторую часть - с меньшим сечением, при этом в последней части выполнены дополнительные сквозные отверстия диаметром 0,05-0,5 мм, соотношение площади одного сквозного отверстия в первой части отдельных диэлектрических слоев и суммы площадей одного сквозного отверстия с меньшим сечением и дополнительных сквозных отверстий выполняют равным 1,4-10 соответственно,In the present invention, in the manufacture of individual dielectric layers of a given sequence of a multilayer dielectric substrate, the first part is made with one through-hole section that is commensurate with the active heat-generating component with its excess in the section of not more than 0.5 mm, the second part with a smaller section, while in the latter parts made through holes with a diameter of 0.05-0.5 mm, the ratio of the area of one through hole in the first part of the individual dielectric layers and the sum of the area the days of one through hole with a smaller cross section and additional through holes are equal to 1.4-10, respectively,

при нанесении заданного металлизационного покрытия топологического рисунка на каждый из отдельных диэлектрических слоев и экранной заземляющей металлизации на обратной стороне нижнего слоя многослойной диэлектрической подложки одновременно заполняют материалом металлизационного покрытия одно сквозное отверстие и дополнительные сквозные отверстия,when a predetermined metallization coating of a topological pattern is applied to each of the individual dielectric layers and a screen grounding metallization on the reverse side of the lower layer of the multilayer dielectric substrate, one through hole and additional through holes are simultaneously filled with the metallization coating material,

при формировании заданной последовательности многослойной диэлектрической подложки с ее лицевой стороны располагают отдельные диэлектрические слои с одним сквозным отверстием с большим сечением, с обратной стороны - с меньшим сечением, при этом глубину Н широкой части одного сквозного отверстия многослойной диэлектрической подложки выполняют согласно выражению:when forming a given sequence of a multilayer dielectric substrate, separate dielectric layers with one through hole with a large cross section are arranged on its front side, with a smaller cross section on the reverse side, and the depth H of the wide part of one through hole of the multilayer dielectric substrate is performed according to the expression:

H = h × n k

Figure 00000001
, где H = h × n k
Figure 00000001
where

h - толщина отдельного диэлектрического слоя с одним сквозным отверстием с большим сечением, мм,h is the thickness of a single dielectric layer with one through hole with a large cross section, mm,

n - количество отдельных диэлектрических слоев с одним сквозным отверстием с большим сечением,n is the number of individual dielectric layers with one through hole with a large cross section,

к - коэффициент, равный 0,8-1,2,k - coefficient equal to 0.8-1.2,

при этом отдельные диэлектрические слои первой и второй частей многослойной диэлектрической подложки располагают с совмещением их одних сквозных отверстий и дополнительных сквозных отверстий между собой в плане и одновременно в плане одних сквозных отверстий первой части отдельных диэлектрических слоев,while the individual dielectric layers of the first and second parts of the multilayer dielectric substrate are arranged with the combination of their same through holes and additional through holes between themselves in plan and at the same time in terms of one through holes of the first part of the individual dielectric layers,

а формирование активного тепловыделяющего компонента осуществляют непосредственно в одном сквозном отверстии многослойной диэлектрической подложки, при этом последовательно располагают и закрепляют в нем теплоотводящее основание активного тепловыделяющего компонента, на котором располагают и закрепляют, по меньшей мере, одну его микрополосковую плату и, по меньшей мере, один кристалл активного полупроводникового прибора и осуществляют внутрисхемные электрические соединения активного тепловыделяющего компонента.and the formation of the active heat-generating component is carried out directly in one through hole of the multilayer dielectric substrate, while the heat-releasing base of the active heat-generating component is sequentially placed and fixed in it, on which at least one microstrip board and at least one the crystal of the active semiconductor device and carry out in-circuit electrical connections of the active fuel component.

Раскрытие сущности изобретенияDisclosure of the invention

Совокупность существенных признаков заявленного способа изготовления мощной гибридной интегральной схемы СВЧ-диапазона, а именно:The set of essential features of the claimed method of manufacturing a powerful hybrid integrated circuit microwave range, namely:

Предложенное иное изготовление отдельных диэлектрических слоев обеспечит формирование одного сквозного отверстия в многослойной диэлектрической подложке для расположения и закрепления в нем активного тепловыделяющего компонента в виде ступеньки и тем самым обеспечит повышение технологичности расположения активного тепловыделяющего компонента и соответственно - повышение технологичности расположения лицевых сторон многослойной диэлектрической подложки и активного тепловыделяющего компонента в одной плоскости, и тем самым уменьшение длины соединительных проводников, и тем самым снижение паразитных индуктивностей и, как следствие этого, -The proposed other manufacture of separate dielectric layers will ensure the formation of one through hole in the multilayer dielectric substrate for arranging and fixing an active heat-generating component in it in the form of a step and thereby increase the manufacturability of the arrangement of the active heat-generating component and, accordingly, increase the manufacturability of the faces of the multilayer dielectric substrate and fuel component in one plane, and thereby smart the extension of the length of the connecting conductors, and thereby the reduction of stray inductances and, as a consequence of this, -

во-первых, повышение технологичности способа изготовления мощной гибридной интегральной схемы СВЧ-диапазона в целом,firstly, increasing the manufacturability of a method for manufacturing a powerful hybrid microwave integrated circuit in general,

во-вторых, улучшение ее электрических характеристик.secondly, the improvement of its electrical characteristics.

Более того, предложенное выполнение в другой части отдельных диэлектрических слоев заданной последовательности многослойной диэлектрической подложки дополнительных сквозных отверстий размером в сечении 0,05-0,5 мм2 при обеспечении указанного предела соотношения площади одного сквозного отверстия в первой части отдельных диэлектрических слоев и суммы площадей одного сквозного отверстия с меньшим сечением и дополнительных сквозных отверстий во второй части отдельных диэлектрических слоев (1,4-10,0) обеспечит:Moreover, the proposed implementation in another part of the individual dielectric layers of a given sequence of a multilayer dielectric substrate of additional through holes in the cross-sectional size of 0.05-0.5 mm 2 while ensuring the specified limit of the ratio of the area of one through hole in the first part of the individual dielectric layers and the sum of the areas of one through holes with a smaller cross section and additional through holes in the second part of the individual dielectric layers (1.4-10.0) will provide:

улучшение теплоотвода от активного тепловыделяющего компонента за счет исключения деформации-усадки материала металлизационной пасты в сквозном отверстии с меньшим сечением при последующем спекании и отжиге заданной последовательности отдельных диэлектрических слоев многослойной диэлектрической подложки и тем самым исключения образования пустот в нем,improving heat removal from the active heat-generating component by eliminating the deformation-shrinkage of the metallization paste material in the through hole with a smaller cross section during subsequent sintering and annealing of a given sequence of individual dielectric layers of the multilayer dielectric substrate and thereby eliminating the formation of voids in it,

повышение технологичности заполнения как одного сквозного отверстия с меньшим сечением, так и дополнительных сквозных отверстий.improving the manufacturability of filling as one through hole with a smaller cross section, and additional through holes.

И, как следствие того и другого, -And, as a consequence of both,

во-первых, улучшение электрических характеристик гибридной интегральной схемы и,firstly, improving the electrical characteristics of the hybrid integrated circuit and,

во-вторых, повышение технологичности гибридной интегральной схемы в целом.secondly, improving the manufacturability of the hybrid integrated circuit as a whole.

Выполнение дополнительных сквозных отверстий размером в сечении менее 0,05 мм2 технологически трудно выполнимо с точки зрения его заполнения металлизационной пастой, а более 0,5 мм2 исключено, так как при последующем спекании и отжиге заданной последовательности отдельных диэлектрических слоев многослойной диэлектрической подложки может привести к вышеуказанной деформации-усадке металлизационной пасты и к образованию пустот в сквозных отверстиях.The implementation of additional through holes with a cross-sectional dimension of less than 0.05 mm 2 is technologically difficult from the point of view of filling it with metallization paste, and more than 0.5 mm 2 is excluded, since during subsequent sintering and annealing of a given sequence of individual dielectric layers of a multilayer dielectric substrate, to the above deformation-shrinkage of metallization paste and to the formation of voids in the through holes.

Выполнение сквозных отверстий с обеспечением указанного предела соотношения площади одного сквозного отверстия в первой части отдельных диэлектрических слоев и суммы площадей одного сквозного отверстия с меньшим сечением и дополнительных сквозных отверстий во второй части отдельных диэлектрических слоев (1,4-10,0) в первом случае приводит к улучшению теплоотвода, но при этом снижает технологичность процесса изготовления, а во втором (более 10,0) - к ухудшению теплоотвода.The implementation of through holes with the specified limit of the ratio of the area of one through hole in the first part of the individual dielectric layers and the sum of the areas of one through hole with a smaller cross section and the additional through holes in the second part of the individual dielectric layers (1.4-10.0) in the first case to improve the heat sink, but at the same time reduces the manufacturability of the manufacturing process, and in the second (more than 10.0) - to the deterioration of the heat sink.

Выполнение сквозных отверстий в каждом отдельном диэлектрическом слое посредством пробивки является наиболее простым и технологичным методом, используемым на сегодня при работе с низкотемпературной совместно обжигаемой керамикой (LTCC).Making through holes in each individual dielectric layer by punching is the simplest and most technologically advanced method used today when working with low-temperature co-fired ceramics (LTCC).

Формирование активного тепловыделяющего компонента непосредственно в одном сквозном отверстии многослойной диэлектрической подложки, при этом последовательно располагают в нем теплоотводящее основание активного тепловыделяющего компонента, на котором располагают, по меньшей мере, одну его микрополосковую плату и, по меньшей мере, один кристалл активного полупроводникового прибора и осуществляют внутрисхемные электрические соединения активного тепловыделяющего компонента, обеспечит сокращение технологических операций и, в том числе, по контролю электрических характеристик.The formation of the active heat-generating component directly in one through hole of the multilayer dielectric substrate, while the heat-releasing base of the active heat-generating component is sequentially placed in it on which at least one microstrip board and at least one active semiconductor device crystal are arranged in-circuit electrical connections of the active heat-generating component will ensure a reduction in technological operations and, including follows, to control the electrical characteristics.

Контроль и настройку электрических характеристик осуществляют только гибридной интегральной схемы СВЧ в целом, после формирования активного тепловыделяющего компонента.Monitoring and tuning of electrical characteristics is carried out only by the hybrid microwave integrated circuit as a whole, after the formation of the active heat-generating component.

Изобретение поясняется чертежом.The invention is illustrated in the drawing.

На чертеже дана структурная схема технологических операций изготовления заявленной мощной гибридной интегральной схемы СВЧ-диапазона.The drawing shows a structural diagram of the technological operations of the manufacture of the claimed powerful hybrid integrated circuit microwave range.

Пример конкретного выполнения заявленной мощной гибридной интегральной схемы СВЧ-диапазонаAn example of a specific implementation of the claimed powerful hybrid microwave integrated circuit

Изготавливают отдельные диэлектрические слои заданной последовательности многослойной диэлектрической подложки из материала низкотемпературной совместно обжигаемой керамики (LTCC) марки «Du Pont 951», например, с одним сквозным отверстием, последние изготавливают посредством пробивки.Separate dielectric layers of a given sequence of a multilayer dielectric substrate are made from the material of low-temperature co-fired ceramics (LTCC) of the DuPont 951 brand, for example, with one through hole, the latter being made by punching.

При этом первую их часть изготавливают с одним сквозным отверстием сечением, равным (4,2×5,1) мм, что соразмерно активному тепловыделяющему компоненту ПУМ М42230-3 АПНТ 43810.24 ТУ с размером (4,0×5,0) мм2,In this case, the first part is made with one through hole with a cross section equal to (4.2 × 5.1) mm, which is commensurate with the active heat-generating component of PUM M42230-3 APNT 43810.24 TU with a size of (4.0 × 5.0) mm 2 ,

вторую часть - с меньшим сечением, при этом сумма площадей одного сквозного отверстия с меньшим сечением и дополнительных сквозных отверстий во второй части отдельных диэлектрических слоев равна 3,74 мм2, что соответствует соотношению их площадей сечения 5,7 (поз.1а),the second part with a smaller cross-section, while the sum of the areas of one through hole with a smaller cross-section and additional through holes in the second part of the individual dielectric layers is 3.74 mm 2 , which corresponds to the ratio of their cross-sectional areas of 5.7 (pos. 1a),

при этом в последней части выполняют дополнительные сквозные отверстия размером в сечении 0,275 мм2 (поз.1а).while in the last part perform additional through holes with a cross-sectional size of 0.275 mm 2 (pos.1a).

Наносят заданные металлизационные покрытия топологического рисунка на каждый из отдельных диэлектрических слоев и экранной заземляющей металлизации на обратной стороне нижнего слоя многослойной диэлектрической подложки, посредством нанесения металлизационной пасты марки 6142D методом толстопленочной технологии, при этом с одновременным заполнением указанной металлизационной пастой как одного сквозного отверстия, так и дополнительных сквозных отверстий в их второй части (поз.1б).Set metallization coatings of the topological pattern are applied on each of the individual dielectric layers and on-screen grounding metallization on the back side of the lower layer of the multilayer dielectric substrate by applying metallization paste grade 6142D by the method of thick-film technology, while simultaneously filling the specified metallization paste with one through hole and additional through holes in their second part (pos.1b).

Формируют заданную последовательность многослойной диэлектрической подложки посредством расположения отдельных диэлектрических слоев с одновременным совмещением их сквозных отверстий с обеспечением формирования одного сквозного отверстия в многослойной диэлектрической подложке, при этом с ее лицевой стороны располагают отдельные диэлектрические слои с одним сквозным отверстием с большим сечением на глубину H, равную 0,25 мм, которая рассчитана согласно указанному выражению при h - толщине отдельного диэлектрического слоя с одним сквозным отверстием с большим сечением, равным 0,125 мм, n - количестве отдельных диэлектрических слоев с одним сквозным отверстием с большим сечением, равным 2,0, k - коэффициенте, равном 1,0, при этом отдельные диэлектрические слои первой и второй частей располагают с совмещением их одних сквозных отверстий и дополнительных сквозных отверстий между собой в плане и одновременно в плане одних сквозных отверстий первой части отдельных диэлектрических слоев многослойной диэлектрической подложки (поз.1в).A predetermined sequence of the multilayer dielectric substrate is formed by arranging the individual dielectric layers with simultaneous combination of their through holes to ensure the formation of one through hole in the multilayer dielectric substrate, and separate dielectric layers with one through hole with a large cross section to a depth H equal to 0.25 mm, which is calculated according to the specified expression with h - the thickness of a single dielectric layer with one a transportable hole with a large cross section equal to 0.125 mm, n is the number of individual dielectric layers with one through hole with a large cross section equal to 2.0, k is a coefficient equal to 1.0, while the individual dielectric layers of the first and second parts are aligned their one through holes and additional through holes between themselves in plan and at the same time in plan of one through holes of the first part of the individual dielectric layers of the multilayer dielectric substrate (item 1B).

Затем осуществляют спекание и отжиг при температуре 880±20°C в течение 10 мин (поз.1г).Then sintering and annealing are carried out at a temperature of 880 ± 20 ° C for 10 min (pos. 1g).

Располагают и закрепляют многослойную диэлектрическую подложку экранной заземляющей металлизацией на электро- и теплопроводящее основание, выполненное из псевдосплава марки МД 50 (поз.2).The multilayer dielectric substrate is screened and secured by a shield grounding metallization on an electro- and heat-conducting base made of a pseudo-alloy of the grade MD 50 (item 2).

Осуществляют формирование активного тепловыделяющего компонента непосредственно в одном сквозном отверстии многослойной диэлектрической подложки, при этом последовательно располагают в нем теплоотводящее основание активного тепловыделяющего компонента, на котором располагают, по меньшей мере, одну его микрополосковую плату и, по меньшей мере, один кристалл активного полупроводникового прибора с последующим его закреплением и осуществлением внутрисхемных электрических соединений активного тепловыделяющего компонента (поз.3).The active heat-generating component is formed directly in one through hole of the multilayer dielectric substrate, and the heat-releasing base of the active heat-generating component is sequentially placed in it on which at least one microstrip board and at least one active semiconductor device crystal with its subsequent consolidation and the implementation of in-circuit electrical connections of the active fuel component (item 3).

Электрически соединяют контактные площадки указанного активного тепловыделяющего компонента с топологическим рисунком металлизационного покрытия многослойной диэлектрической подложки (поз.4).Electrically connect the contact pads of the specified active fuel component with the topological pattern of the metallization coating of the multilayer dielectric substrate (item 4).

Осуществляют контроль и настройку электрических характеристик гибридной интегральной схемы СВЧ-диапазона (поз.5).They control and configure the electrical characteristics of the hybrid microwave integrated circuit (item 5).

Примеры 2-5Examples 2-5

Аналогично примеру 1 изготавливают образцы мощной гибридной интегральной схемы СВЧ-диапазона, но при других технологических параметрах как указанных в формуле изобретения (примеры 2-3), так и за ее пределами (примеры 4-5).Analogously to example 1, samples are made of a powerful hybrid microwave integrated circuit, but with other technological parameters both indicated in the claims (examples 2-3) and beyond (examples 4-5).

Пример 6 соответствует способу изготовления мощной гибридной интегральной схемы СВЧ-диапазона прототипа.Example 6 corresponds to a method for manufacturing a powerful hybrid microwave integrated circuit of the prototype.

На изготовленных образцах были измерены выходная мощность и коэффициент усиления.On fabricated samples, the output power and gain were measured.

Данные представлены в таблице.The data are presented in the table.

Как видно из таблицы, образцы мощной гибридной интегральной схемы СВЧ-диапазона, изготовленные согласно заявленному способу, имеют выходную мощность порядка 2,5 Вт и коэффициент усиления порядка 12,5 дБ (примеры 1-3).As can be seen from the table, samples of a powerful hybrid microwave integrated circuit manufactured in accordance with the claimed method have an output power of about 2.5 W and a gain of about 12.5 dB (examples 1-3).

В отличие от образцов, изготовленных при технологических параметрах, выходящих за ее пределы (примеры 4-5), а также - прототипа (пример 6), которые имеют выходную мощность порядка 2,3 Вт и коэффициент усиления порядка 10 дБ.Unlike samples made with technological parameters that go beyond its limits (examples 4-5), as well as a prototype (example 6), which have an output power of about 2.3 W and a gain of about 10 dB.

Таким образом, заявленный способ изготовления мощной гибридной интегральной схемы СВЧ-диапазона обеспечит по сравнению с прототипом:Thus, the claimed method of manufacturing a powerful hybrid microwave integrated circuit will provide, in comparison with the prototype:

снижение трудоемкости изготовления и соответственно повышение технологичности,reducing the complexity of manufacturing and, accordingly, increasing manufacturability,

улучшение электрических характеристик, увеличение выходной мощности примерно на 30 процентов и коэффициента усиления - на 20 процентов.improved electrical performance, an increase in power output of about 30 percent and a gain of 20 percent.

Источники информацииInformation sources

1. Патент РФ №2227345, МПК H01L 27/13, H05 1/16, приоритет 26.02.2002, опубл. 20.04.04.1. RF patent No. 2227345, IPC H01L 27/13, H05 1/16, priority 02/26/2002, publ. 04/20/04.

2. Патент РФ №2390877, МПК H01L 25/16, H05K 1/02, приоритет изобретения 08.04.2009, опубл. 27.05.10.2. RF patent No. 2390877, IPC H01L 25/16, H05K 1/02, priority of the invention 04/08/2009, publ. 05/27/10.

Номер примераExample Number Отдельные диэлектрические слои с заданной последовательностью многослойной диэлектрической подложкиSeparate dielectric layers with a given sequence of a multilayer dielectric substrate Тип и размер активного компонента (мм2)Type and size of active component (mm 2 ) Результаты измеренийMeasurement results Первая часть со сквозным отверстием с большим сечением, соразмерным активному тепловыделяющему компонентуThe first part with a through hole with a large cross section commensurate with the active heat-generating component Вторая часть с суммой основного сквозного отверстия с меньшим сечением и дополнительных отверстийThe second part with the sum of the main through hole with a smaller cross section and additional holes Соотношение площадей сечения первой части и второйThe ratio of the cross-sectional areas of the first part and the second Глубина широкой части сквозного отверстия многослойной диэлектрической подложки (H, мм)Depth of the wide part of the through hole of the multilayer dielectric substrate (H, mm) Выходная мощность (P, Вт)Output Power (P, W) Коэф. усиления (Ку, дБ)Coef. gain (K y , dB) Площадь его сечения (мм2)Its cross-sectional area (mm 2 ) Толщина слоя (h, мм)Layer thickness (h, mm) Кол-во слоев (n, шт.)Number of layers (n, pcs.) Коэф. (K)Coef. (K) Площадь сечения суммы отверстий (мм2)Sectional area of the sum of holes (mm 2 ) 1one 4,2×5,1=21,424.2 × 5.1 = 21.42 0,1250.125 22 1one 3,743.74 5,75.7 0,250.25 ПУМ (4,0×5,0)=20,0PUM (4.0 × 5.0) = 20.0 2,552,55 13,1513.15 22 4,1×5,1=20,914.1 × 5.1 = 20.91 0,1250.125 22 0,80.8 15,015.0 1,41.4 0,20.2 -//-- // - 2,472.47 12,2512.25 33 4,5×5,5=24,754.5 × 5.5 = 24.75 0,1250.125 22 1,21,2 2,4752,475 1010 0,30.3 -//-- // - 2,452.45 11,911.9 4four 4,05×5,05=20,454.05 × 5.05 = 20.45 0,1250.125 22 0,70.7 17,017.0 1,21,2 0,1750.175 -//-- // - 2,352,35 10,110.1 55 4,6×5,6=25,764.6 × 5.6 = 25.76 0,1250.125 22 1,31.3 2,152.15 1212 0,3250.325 -//-- // - 2,292.29 10,1510.15 6 - прототип6 - prototype 4,5×5,7=25,654.5 × 5.7 = 25.65 0,1250.125 55 -- -- -- -- -//-- // - 2,252.25 10,2510.25

Claims (1)

Способ изготовления мощной гибридной интегральной схемы СВЧ-диапазона, включающий изготовление отдельных диэлектрических слоев заданной последовательности многослойной диэлектрической подложки, по меньшей мере, с одним сквозным отверстием, нанесение заданного металлизационного покрытия топологического рисунка на каждый из отдельных диэлектрических слоев и экранной заземляющей металлизации на обратной стороне нижнего слоя многослойной диэлектрической подложки, формирование заданной последовательности многослойной диэлектрической подложки посредством расположения отдельных диэлектрических слоев с одновременным совмещением их сквозных отверстий с обеспечением формирования, по меньшей мере, одного сквозного отверстия в многослойной диэлектрической подложке, последующее спекание и отжиг, расположение и закрепление многослойной диэлектрической подложки экранной заземляющей металлизацией на электро- и теплопроводящее основание, закрепление сформированного активного тепловыделяющего компонента в одном сквозном отверстии многослойной диэлектрической подложки с обеспечением расположения их лицевых сторон в одной плоскости, соединение электрически контактных площадок активного тепловыделяющего компонента с топологическим рисунком металлизационного покрытия многослойной диэлектрической подложки, контроль электрических характеристик гибридной интегральной схемы, отличающийся тем, что при изготовлении отдельных диэлектрических слоев заданной последовательности многослойной диэлектрической подложки первую их часть изготавливают с одним сквозным отверстием сечением, соразмерным активному тепловыделяющему компоненту с его превышением в сечении не более 0,5 мм, вторую часть - с меньшим сечением, при этом в последней части выполнены дополнительные сквозные отверстия диаметром 0,05-0,5 мм, соотношение площади одного сквозного отверстия в первой части отдельных диэлектрических слоев и суммы площадей одного сквозного отверстия с меньшим сечением и дополнительных сквозных отверстий выполняют равным 1,4-10 соответственно, при нанесении заданного металлизационного покрытия топологического рисунка на каждый из отдельных диэлектрических слоев и экранной заземляющей металлизации на обратной стороне нижнего слоя многослойной диэлектрической подложки одновременно заполняют материалом металлизационного покрытия одно сквозное отверстие и дополнительные сквозные отверстия, при формировании заданной последовательности многослойной диэлектрической подложки с ее лицевой стороны располагают отдельные диэлектрические слои с одним сквозным отверстием с большим сечением, с обратной стороны - с меньшим сечением, при этом глубину H широкой части одного сквозного отверстия многослойной диэлектрической подложки выполняют согласно выражению:
Figure 00000002
, где
h - толщина отдельного диэлектрического слоя с одним сквозным отверстием с большим сечением, мм,
n - количество отдельных диэлектрических слоев с одним сквозным отверстием с большим сечением,
к - коэффициент, равный 0,8-1,2,
при этом отдельные диэлектрические слои первой и второй частей многослойной диэлектрической подложки располагают с совмещением их одних сквозных отверстий и дополнительных сквозных отверстий между собой в плане и одновременно в плане одних сквозных отверстий первой части отдельных диэлектрических слоев, а формирование активного тепловыделяющего компонента осуществляют непосредственно в одном сквозном отверстии многослойной диэлектрической подложки, при этом последовательно располагают и закрепляют в нем теплоотводящее основание активного тепловыделяющего компонента, на котором располагают и закрепляют, по меньшей мере, одну его микрополосковую плату и, по меньшей мере, один кристалл активного полупроводникового прибора и осуществляют внутрисхемные электрические соединения активного тепловыделяющего компонента.
A method of manufacturing a powerful hybrid microwave integrated circuit, including the manufacture of individual dielectric layers of a given sequence of a multilayer dielectric substrate with at least one through hole, applying a predetermined metallization coating of a topological pattern to each of the individual dielectric layers and a shield ground metallization on the back side of the lower layer of a multilayer dielectric substrate, the formation of a given sequence of a multilayer dielectric substrate by arranging individual dielectric layers with simultaneous alignment of their through holes to ensure the formation of at least one through hole in a multilayer dielectric substrate, subsequent sintering and annealing, location and fixing of the multilayer dielectric substrate by screen grounding metallization on an electrically and heat-conducting base, fixing the formed active fuel component in one through hole of a multilayer dielectric spoons with the provision of the location of their front sides in one plane, the connection of the electrically contact pads of the active heat-generating component with the topological pattern of the metallization coating of the multilayer dielectric substrate, the control of the electrical characteristics of the hybrid integrated circuit, characterized in that in the manufacture of individual dielectric layers of a given sequence of the multilayer dielectric substrate the part is made with one through hole with a cross section proportional to active heat-generating component with its excess in the cross-section not more than 0.5 mm, the second part with a smaller cross-section, while in the last part additional through holes with a diameter of 0.05-0.5 mm, the ratio of the area of one through hole in the first part of the individual the dielectric layers and the sum of the areas of one through hole with a smaller cross section and additional through holes are equal to 1.4-10, respectively, when applying a given metallization coating of a topological pattern to each of the individual of electric layers and screen grounding metallization on the back side of the lower layer of the multilayer dielectric substrate simultaneously fill one through hole and additional through holes in the metallization coating material, when forming a given sequence of the multilayer dielectric substrate, separate dielectric layers with one through hole with a large cross section are placed on its front side, on the reverse side - with a smaller cross section, while the depth H of the wide part of one through the holes of the multilayer dielectric substrate are performed according to the expression:
Figure 00000002
where
h is the thickness of a single dielectric layer with one through hole with a large cross section, mm,
n is the number of individual dielectric layers with one through hole with a large cross section,
k - coefficient equal to 0.8-1.2,
in this case, the individual dielectric layers of the first and second parts of the multilayer dielectric substrate are arranged with the combination of their one through holes and additional through holes in a plan and at the same time in the plan of one through holes of the first part of the individual dielectric layers, and the formation of an active heat-generating component is carried out directly in one through holes of the multilayer dielectric substrate, while the heat sink base is successively arranged and secured therein e of the active fuel component, on which at least one microstrip board and at least one crystal of the active semiconductor device are arranged and fixed, and in-circuit electrical connections of the active fuel component are made.
RU2013131609/28A 2013-07-09 2013-07-09 Method to make hybrid integral circuit of shf band RU2536771C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013131609/28A RU2536771C1 (en) 2013-07-09 2013-07-09 Method to make hybrid integral circuit of shf band

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013131609/28A RU2536771C1 (en) 2013-07-09 2013-07-09 Method to make hybrid integral circuit of shf band

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2536771C1 true RU2536771C1 (en) 2014-12-27
RU2013131609A RU2013131609A (en) 2015-01-20

Family

ID=53280560

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2013131609/28A RU2536771C1 (en) 2013-07-09 2013-07-09 Method to make hybrid integral circuit of shf band

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2536771C1 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2629926C1 (en) * 2016-06-15 2017-09-04 Акционерное общество "Российская корпорация ракетно-космического приборостроения и информационных систем" (АО "Российские космические системы") Method of manufacturing plated-through microholes in silicon substrate
CN109686721A (en) * 2019-01-31 2019-04-26 中国电子科技集团公司第四十三研究所 A kind of Thick film multilayer wire structures of low thermal resistance and preparation method thereof
RU2800495C1 (en) * 2022-07-11 2023-07-21 Акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Исток" имени А.И.Шокина" Method for manufacturing hybrid microwave integrated circuits

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2161346C2 (en) * 1996-10-10 2000-12-27 Самсунг Электроникс Ко., Лтд. High-power hybrid integrated circuit of shf range
JP2005276893A (en) * 2004-03-23 2005-10-06 Kyocera Corp Method for manufacturing ceramics multilayer wiring board
RU2298255C1 (en) * 2005-08-12 2007-04-27 Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственное предприятие "Исток" (ФГУП НПП "Исток") High-power hybrid microwave integrated circuit
RU2390071C1 (en) * 2009-01-26 2010-05-20 Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственное предприятие "Исток" (ФГУП НПП "Исток") Power hybrid microwave integrated circuit
RU2390877C1 (en) * 2009-04-08 2010-05-27 Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственное предприятие "Исток" (ФГУП НПП "Исток") Hybrid integrated microwave circuit
RU2458432C1 (en) * 2011-04-18 2012-08-10 Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственное предприятие "Исток" (ФГУП "НПП "Исток") Powerful hybrid integral circuit of microwave range

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2161346C2 (en) * 1996-10-10 2000-12-27 Самсунг Электроникс Ко., Лтд. High-power hybrid integrated circuit of shf range
JP2005276893A (en) * 2004-03-23 2005-10-06 Kyocera Corp Method for manufacturing ceramics multilayer wiring board
RU2298255C1 (en) * 2005-08-12 2007-04-27 Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственное предприятие "Исток" (ФГУП НПП "Исток") High-power hybrid microwave integrated circuit
RU2390071C1 (en) * 2009-01-26 2010-05-20 Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственное предприятие "Исток" (ФГУП НПП "Исток") Power hybrid microwave integrated circuit
RU2390877C1 (en) * 2009-04-08 2010-05-27 Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственное предприятие "Исток" (ФГУП НПП "Исток") Hybrid integrated microwave circuit
RU2458432C1 (en) * 2011-04-18 2012-08-10 Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственное предприятие "Исток" (ФГУП "НПП "Исток") Powerful hybrid integral circuit of microwave range

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2629926C1 (en) * 2016-06-15 2017-09-04 Акционерное общество "Российская корпорация ракетно-космического приборостроения и информационных систем" (АО "Российские космические системы") Method of manufacturing plated-through microholes in silicon substrate
CN109686721A (en) * 2019-01-31 2019-04-26 中国电子科技集团公司第四十三研究所 A kind of Thick film multilayer wire structures of low thermal resistance and preparation method thereof
RU2800495C1 (en) * 2022-07-11 2023-07-21 Акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Исток" имени А.И.Шокина" Method for manufacturing hybrid microwave integrated circuits

Also Published As

Publication number Publication date
RU2013131609A (en) 2015-01-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Lim et al. RF characterization and modeling of various wire bond transitions
DE102016105742A1 (en) Multi-cavity package with a single metal flange
Kamgaing et al. Investigation of a photodefinable glass substrate for millimeter-wave radios on package
RU2536771C1 (en) Method to make hybrid integral circuit of shf band
US9484321B2 (en) High frequency device
Lu et al. Chip last fan-out packaging for millimeter wave application
Kangasvieri et al. Broadband BGA-via transitions for reliable RF/microwave LTCC-SiP module packaging
Lamminen et al. Characterization of interconnects on multilayer high frequency PCB for D-band
RU2489770C1 (en) Hybrid microwave-frequency integrated circuit
Tong et al. High-frequency characterization of through package vias formed by focused electrical-discharge in thin glass interposers
Schmuckle et al. 40 GHz hot-via flip-chip interconnects
RU2537695C1 (en) Method to make hybrid integral circuit of shf band
RU2450388C1 (en) Hybrid integrated circuit of shf range
Namaki et al. A tunable macro-modeling method for signal transition in mm-wave flip-chip technology
RU2521222C1 (en) Method to make hybrid integral circuit of microwave band
Wu et al. Signal integrity and electromagnetic broadband packaging model extraction of full differential bandpass filter on IPD with BGA packaging
Namaki et al. An Extended L–2L De-Embedding Method for Modeling and Low Return-Loss Transition of Millimeter Wave Signal Through Silicon Interposer
Kazior et al. DBIT-direct backside interconnect technology: a manufacturable, bond wire free interconnect technology for microwave and millimeter wave MMICs
Diaz-Alvarez et al. Package and chip-level EMI/EMC structure design, modeling and simulation
Biswas et al. Customary of CPW configuration’s in silicon RF technology targeting monolithic integration for GHz to THz frequency band
JP2796143B2 (en) Substrate for high-speed electronic components
Lee et al. Si-Embedded IC package for w-band applications: Interconnection analysis
Tsao et al. Modeling of Hot-Via Technology for System-in-Package at Millimeter-wave Frequencies
Bessemoulin et al. Demonstration of reproducible Millimeter-wave SMT Chip Scale Package using Hot-via MMICs and Plastic BGA Encapsulation
JP4031999B2 (en) Wiring board

Legal Events

Date Code Title Description
TC4A Altering the group of invention authors

Effective date: 20150626

PC43 Official registration of the transfer of the exclusive right without contract for inventions

Effective date: 20160331