RU2576666C1 - Method for mounting power semiconductor element - Google Patents

Method for mounting power semiconductor element Download PDF

Info

Publication number
RU2576666C1
RU2576666C1 RU2014135015/07A RU2014135015A RU2576666C1 RU 2576666 C1 RU2576666 C1 RU 2576666C1 RU 2014135015/07 A RU2014135015/07 A RU 2014135015/07A RU 2014135015 A RU2014135015 A RU 2014135015A RU 2576666 C1 RU2576666 C1 RU 2576666C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
heat sink
circuit board
housing
heat
electrically
Prior art date
Application number
RU2014135015/07A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Борис Аркадьевич Левитан
Александр Александрович Кузин
Сергей Александрович Топчиев
Валерий Петрович Радченко
Ярослав Васильевич Доминюк
Петр Анатольевич Тушнов
Валерий Сахаткулиевич Бердыев
Алексей Владимирович Колюшев
Максим Михайлович Митрофанов
Дмитрий Юрьевич Костин
Алексей Арнольдович Астафьев
Original Assignee
Публичное акционерное общество "Радиофизика"
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 Публичное акционерное общество "Радиофизика" filed Critical Публичное акционерное общество "Радиофизика"
Priority to RU2014135015/07A priority Critical patent/RU2576666C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2576666C1 publication Critical patent/RU2576666C1/en

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K3/00—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
    • H05K3/30—Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor
    • H05K3/32—Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor electrically connecting electric components or wires to printed circuits
    • H05K3/34—Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor electrically connecting electric components or wires to printed circuits by soldering
    • H05K3/3457—Solder materials or compositions; Methods of application thereof
    • H05K3/3485—Applying solder paste, slurry or powder

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
  • Cooling Or The Like Of Electrical Apparatus (AREA)

Abstract

FIELD: radio engineering.
SUBSTANCE: invention can be used for production of radioelectronic devices. When mounting a power semiconductor element containing housing, heat-removing base connected to housing, at least one crystal, located in housing on heat-removing base, and outputs for transfer of high-frequency signal, first heat-removing base in area, maximally close to said at least one crystal, electrically and mechanically connected to grounding surface, at least one intermediate printed circuit board, having thickness to provide for its elastic deformation. Outputs for transfer of high-frequency signal are electrically connected with flat conductors arranged on its opposite surface to make matched sections of signal transmission. Method includes electrically and mechanically connecting said at least one intermediate printed-circuit board with main printed circuit board.
EFFECT: technical result is providing optimum matching of input and output impedances, reduction of incidental reactive component, higher maximum output power for electronic device.
4 cl, 10 dwg

Description

Заявленное изобретение относится к области радиоэлектронной техники и может быть использовано при изготовлении радиоэлектронных устройств.The claimed invention relates to the field of electronic equipment and can be used in the manufacture of electronic devices.

Известны различные способы монтажа в радиоэлектронные устройства мощных полупроводниковых элементов, содержащих корпус, теплоотводящее основание, связанное с корпусом, по меньшей мере, один кристалл, расположенный в корпусе на теплоотводящем основании, и выводы для передачи высокочастотного сигнала, в которых теплоотводящее основание электрически соединяют с заземляющей поверхностью печатной платы, выводы для передачи высокочастотного сигнала электрически соединяют с плоскими проводниками, расположенными на противоположной поверхности печатной платы, а теплоотводящее основание устанавливают на поверхность теплоотводящей структуры.There are various methods for mounting high-power semiconductor elements in a radio electronic device, comprising a housing, a heat sink base associated with the housing, at least one crystal located in the housing on the heat sink base, and terminals for transmitting a high-frequency signal in which the heat sink base is electrically connected to the ground surface of the printed circuit board, the findings for transmitting a high-frequency signal are electrically connected to flat conductors located on the opposite side PCB, and the heat sink base is installed on the surface of the heat sink structure.

В известных способах электрическое соединение теплоотводящего основания и заземляющей поверхности печатной платы осуществляют посредством установки между ними промежуточного элемента, выполненного в виде прокладки из фольги (см. US 6222741 В1, 24.04.2001) или металлической полосы (см. US 3982271 А, 21.09.1976).In the known methods, the electrical connection of the heat sink base and the ground surface of the printed circuit board is carried out by installing between them an intermediate element made in the form of a foil strip (see US 6222741 B1, 04.24.2001) or a metal strip (see US 3982271 A, 09/21/1976 )

Подобный способ принят за ближайший аналог к заявленному способу.A similar method is adopted for the closest analogue to the claimed method.

Недостатки известных способов состоят в том, что промежуточный элемент имеет значительные размеры, что увеличивает паразитную реактивную составляющую, что, в свою очередь, приводит к сужению полосы пропускания радиоэлектронного устройства.The disadvantages of the known methods are that the intermediate element has a significant size, which increases the parasitic reactive component, which, in turn, leads to a narrowing of the passband of the electronic device.

Задачей заявленного изобретения является создание способа монтажа в радиоэлектронное устройство мощного полупроводникового элемента, лишенного указанных недостатков.The objective of the claimed invention is the creation of a method of mounting in a radio electronic device a powerful semiconductor element, devoid of these disadvantages.

В результате достигается технический результат, заключающийся:The result is a technical result, consisting of:

1) в обеспечении оптимального согласования входного и выходного импедансов;1) in ensuring optimal coordination of input and output impedances;

2) в уменьшении паразитной реактивной составляющей, что, в свою очередь, приводит к расширению полосы пропускания радиоэлектронного устройства, увеличению его максимальной выходной мощности и КПД;2) in reducing the parasitic reactive component, which, in turn, leads to an increase in the bandwidth of the electronic device, an increase in its maximum output power and efficiency;

3) в возможности эксплуатации радиоэлектронного устройства в широком температурном диапазоне;3) the possibility of operating a radio electronic device in a wide temperature range;

4) в повышении ремонтопригодности радиоэлектронного устройства.4) to increase the maintainability of the electronic device.

Конкретно, указанный технический результат достигается посредством осуществления способа монтажа в радиоэлектронное устройство мощного полупроводникового элемента, содержащего корпус, теплоотводящее основание, связанное с корпусом, по меньшей мере, один кристалл, расположенный в корпусе на теплоотводящем основании, и выводы для передачи высокочастотного сигнала, в котором сначала теплоотводящее основание в зоне, максимально близкой к упомянутому, по меньшей мере, одному кристаллу, электрически и механически соединяют с заземляющей поверхностью, по меньшей мере, одной промежуточной печатной платы, имеющей толщину, позволяющую осуществить ее упругую деформацию, а выводы для передачи высокочастотного сигнала электрически соединяют с плоскими проводниками, расположенными на ее противоположной поверхности, с образованием согласованных участков передачи сигнала, а затем электрически и механически соединяют упомянутую, по меньшей мере, одну промежуточную печатную плату с основной печатной платой, при этом теплоотводящее основание устанавливают на поверхность теплоотводящей структуры.Specifically, the indicated technical result is achieved by implementing a method of mounting in a radio electronic device a powerful semiconductor element comprising a housing, a heat sink base associated with the housing, at least one crystal located in the housing on the heat sink base, and conclusions for transmitting a high-frequency signal in which first, the heat sink base in the zone as close as possible to the at least one crystal is electrically and mechanically connected to the ground the surface of at least one intermediate circuit board having a thickness that allows it to undergo elastic deformation, and the terminals for transmitting a high-frequency signal are electrically connected to flat conductors located on its opposite surface to form matched signal transmission sections, and then electrically and mechanically connecting said at least one intermediate circuit board with a main circuit board, while the heat sink base is installed on the surface of the heat tvodyaschey structure.

В одном из частных вариантов выполнения теплоотводящее основание устанавливают на поверхность теплоотводящей структуры с обеспечением непосредственного контакта.In one particular embodiment, the heat sink base is mounted on the surface of the heat sink structure to provide direct contact.

В другом частном варианте выполнения теплоотводящее основание устанавливают на поверхность теплоотводящей структуры с использованием слоя теплопроводящего материала между ними.In another particular embodiment, the heat sink base is mounted on the surface of the heat sink structure using a layer of heat-conducting material between them.

В предпочтительном варианте выполнения в качестве теплопроводящего материала используют индий.In a preferred embodiment, indium is used as the heat-conducting material.

Заявленные особенности монтажа мощного полупроводникового элемента позволяют обеспечить оптимальное согласование входного и выходного импедансов и уменьшение паразитной реактивной составляющей, что, в свою очередь, приводит к расширению полосы пропускания радиоэлектронного устройства, увеличению его максимальной выходной мощности и КПД.The claimed installation features of a powerful semiconductor element allow for optimal matching of input and output impedances and a decrease in spurious reactive component, which, in turn, leads to an increase in the passband of the electronic device, an increase in its maximum output power and efficiency.

Использование, по меньшей мере, одной промежуточной печатной платы, имеющей толщину, позволяющую осуществить ее упругую деформацию, позволяет использовать радиоэлектронное устройство в широком температурном диапазоне, а также повысить его ремонтопригодность за счет возможности простого отсоединения полупроводникового элемента, соединенного с промежуточной печатной платой, от основной печатной платы и их замены.The use of at least one intermediate printed circuit board having a thickness that allows its elastic deformation, allows the use of electronic devices in a wide temperature range, as well as to increase its maintainability due to the possibility of simple disconnecting the semiconductor element connected to the intermediate printed circuit board from the main printed circuit board and their replacement.

На фиг. 1a показан частный случай мощного полупроводникового элемента (вид спереди).In FIG. 1a shows a special case of a powerful semiconductor element (front view).

На фиг. 1b показан частный случай мощного полупроводникового элемента (вид сбоку).In FIG. 1b shows a special case of a powerful semiconductor element (side view).

На фиг. 1с показан частный случай мощного полупроводникового элемента (вид сверху).In FIG. 1c shows a special case of a powerful semiconductor element (top view).

На фиг. 1d показан частный случай мощного полупроводникового элемента (поперечный разрез А-А).In FIG. 1d shows a special case of a high-power semiconductor element (cross section AA).

На фиг. 2 показана промежуточная плата (вид сверху).In FIG. 2 shows an intermediate board (top view).

На фиг. 3a показана промежуточная плата, соединенная с полупроводниковым элементом (вид сверху).In FIG. 3a shows an intermediate circuit board connected to a semiconductor element (top view).

На фиг. 3b показана промежуточная плата, соединенная с полупроводниковым элементом (вид сбоку в разрезе).In FIG. 3b shows an intermediate board connected to the semiconductor element (sectional side view).

На фиг. 4a показано схематичное изображение полупроводникового элемента, смонтированного в радиоэлектронное устройство (вид сверху).In FIG. 4a shows a schematic representation of a semiconductor element mounted in an electronic device (top view).

На фиг. 4b показано схематичное изображение полупроводникового элемента, смонтированного в радиоэлектронное устройство (вид сбоку).In FIG. 4b shows a schematic representation of a semiconductor element mounted in an electronic device (side view).

На фиг. 4с показан вид I.In FIG. 4c shows view I.

Заявленный способ реализуют, например, следующим образом.The claimed method is implemented, for example, as follows.

Мощный полупроводниковый элемент (в частности, транзистор, показанный на фиг. 1a-1d) содержит корпус 1, теплоотводящее основание 2, связанное с корпусом, кристалл 3, расположенный в корпусе 1 на теплоотводящем основании 2, и выводы 4a и 4b для передачи высокочастотного сигнала.A high-power semiconductor element (in particular, the transistor shown in Fig. 1a-1d) contains a housing 1, a heat sink 2 connected to the housing, a crystal 3 located in the housing 1 on the heat sink 2, and terminals 4a and 4b for transmitting a high-frequency signal .

Сначала, как показано на фиг. 3a и 3b, теплоотводящее основание 2 в зоне, максимально близкой к кристаллу 3, электрически и механически, например при помощи металлических уголков 5a и 5b, имеющих ширину, не меньшую, чем ширина выводов 4a и 4b, и паяных или сварных соединений 6a и 6b, соединяют с заземляющей поверхностью 7 промежуточной печатной платы 8. В промежуточной печатной плате 8, как показано на фиг. 2, имеется отверстие 9, позволяющее осуществить данное соединение.First, as shown in FIG. 3a and 3b, the heat sink base 2 in the zone as close as possible to the crystal 3, electrically and mechanically, for example using metal corners 5a and 5b, having a width not less than the width of the terminals 4a and 4b, and soldered or welded joints 6a and 6b are connected to the ground plane 7 of the intermediate circuit board 8. In the intermediate circuit board 8, as shown in FIG. 2, there is an opening 9 allowing this connection to be made.

Возможно использование двух и более промежуточных печатных плат 8, соединенных между собой (условно не показано).It is possible to use two or more intermediate printed circuit boards 8 interconnected (not shown conventionally).

Выводы 4a и 4b для передачи высокочастотного сигнала электрически (например, при помощи паяных или сварных соединений 10a и 10b) соединяют с плоскими проводниками 11a и 11b, расположенными на поверхности промежуточной печатной платы 8, противоположной заземляющей поверхности 7. При этом плоские проводники 11а и 11b выполняют функцию трансформаторов импедансов, в результате чего образуются согласованные участки передачи сигнала. Согласование обеспечивают также при помощи дополнительных согласующих элементов (в частности, конденсаторов 12), расположенных на этой же поверхности промежуточной печатной платы 8.Conclusions 4a and 4b for transmitting a high-frequency signal electrically (for example, using soldered or welded joints 10a and 10b) are connected to the flat conductors 11a and 11b located on the surface of the intermediate circuit board 8 opposite the grounding surface 7. In this case, the flat conductors 11a and 11b perform the function of impedance transformers, resulting in the formation of coordinated signal transmission sections. Coordination is also provided by additional matching elements (in particular, capacitors 12) located on the same surface of the intermediate circuit board 8.

Промежуточная печатная плата 8 имеет толщину, позволяющую осуществить ее упругую деформацию.The intermediate circuit board 8 has a thickness that allows its elastic deformation.

Затем, как показано на фиг. 4а и 4b, электрически и механически (например, при помощи паяных соединений 13) соединяют промежуточную печатную плату 8 с основной печатной платой 14. При этом, как показано на фиг. 4 с, концевые части 15а и 15b плоских проводников 11а и 11b электрически соединяют с плоскими проводниками 16а и 16b, расположенными на поверхности основной печатной платы 14 (например, при помощи паяных или сварных соединений 17а и 17b).Then, as shown in FIG. 4a and 4b, electrically and mechanically (for example, using solder joints 13) connect the intermediate circuit board 8 to the main circuit board 14. Moreover, as shown in FIG. 4c, the terminal parts 15a and 15b of the flat conductors 11a and 11b are electrically connected to the flat conductors 16a and 16b located on the surface of the main circuit board 14 (for example, by soldered or welded joints 17a and 17b).

Теплоотводящее основание 2 устанавливают на поверхность теплоотводящей структуры 18 (в частности, на внутреннюю поверхность металлического корпуса радиоэлектронного устройства) с обеспечением непосредственного контакта и, например, закрепляют при помощи винтов 19а и 19b.The heat sink base 2 is mounted on the surface of the heat sink structure 18 (in particular, on the inner surface of the metal housing of the electronic device) to ensure direct contact and, for example, is fixed using screws 19a and 19b.

Теплоотводящее основание 2 могут устанавливать на поверхность теплоотводящей структуры 18 с использованием слоя теплопроводящего материала (например, индия) между ними.The heat sink base 2 can be installed on the surface of the heat sink structure 18 using a layer of heat-conducting material (e.g. indium) between them.

Электрические соединения, относящиеся к питанию полупроводникового элемента и/или его управлению, осуществляются известным образом, не раскрываемым конкретно в рамках настоящего изобретения.Electrical connections related to the power supply and / or control of the semiconductor element are made in a known manner, not specifically disclosed in the framework of the present invention.

Claims (4)

1. Способ монтажа в радиоэлектронное устройство мощного полупроводникового элемента, содержащего корпус, теплоотводящее основание, связанное с корпусом, по меньшей мере, один кристалл, расположенный в корпусе на теплоотводящем основании, и выводы для передачи высокочастотного сигнала, в котором теплоотводящее основание устанавливают на поверхность теплоотводящей структуры и электрически соединяют с заземляющей поверхностью печатной платы, а выводы для передачи высокочастотного сигнала электрически соединяют с плоскими проводниками, расположенными на противоположной поверхности печатной платы, отличающийся тем, что сначала теплоотводящее основание в зоне, максимально близкой к упомянутому, по меньшей мере, одному кристаллу, электрически и механически соединяют с заземляющей поверхностью, по меньшей мере, одной промежуточной печатной платы, имеющей толщину, позволяющую осуществить ее упругую деформацию, а выводы для передачи высокочастотного сигнала электрически соединяют с плоскими проводниками, расположенными на ее противоположной поверхности, с образованием согласованных участков передачи сигнала, затем электрически и механически соединяют упомянутую, по меньшей мере, одну промежуточную печатную плату с основной печатной платой.1. The method of installation in a radio electronic device of a powerful semiconductor element containing a housing, a heat sink base associated with the housing, at least one crystal located in the housing on the heat sink base, and the findings for transmitting a high-frequency signal in which the heat sink base is mounted on the surface of the heat sink structures and are electrically connected to the grounding surface of the printed circuit board, and the terminals for transmitting a high-frequency signal are electrically connected to flat conductors Located on the opposite circuit board surface, characterized in that first, the heat sink base in the zone as close as possible to the at least one crystal is electrically and mechanically connected to the ground plane of at least one intermediate printed circuit board having a thickness that allows its elastic deformation, and the conclusions for transmitting a high-frequency signal electrically connected to flat conductors located on its opposite surface, with the formation of coordinated signal transmission sections, then electrically and mechanically connected said at least one intermediate circuit board with a main circuit board. 2. Способ монтажа по п. 1, отличающийся тем, что теплоотводящее основание устанавливают на поверхность теплоотводящей структуры с обеспечением непосредственного контакта.2. The installation method according to p. 1, characterized in that the heat sink base is mounted on the surface of the heat sink structure to provide direct contact. 3. Способ монтажа по п. 1, отличающийся тем, что теплоотводящее основание устанавливают на поверхность теплоотводящей структуры с использованием слоя теплопроводящего материала между ними.3. The installation method according to p. 1, characterized in that a heat sink base is mounted on the surface of the heat sink structure using a layer of heat-conducting material between them. 4. Способ монтажа по п. 3, отличающийся тем, что в качестве теплопроводящего материала используют индий. 4. The installation method according to p. 3, characterized in that Indium is used as a heat-conducting material.
RU2014135015/07A 2014-08-28 2014-08-28 Method for mounting power semiconductor element RU2576666C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014135015/07A RU2576666C1 (en) 2014-08-28 2014-08-28 Method for mounting power semiconductor element

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014135015/07A RU2576666C1 (en) 2014-08-28 2014-08-28 Method for mounting power semiconductor element

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2576666C1 true RU2576666C1 (en) 2016-03-10

Family

ID=55654048

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2014135015/07A RU2576666C1 (en) 2014-08-28 2014-08-28 Method for mounting power semiconductor element

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2576666C1 (en)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3982271A (en) * 1975-02-07 1976-09-21 Rca Corporation Heat spreader and low parasitic transistor mounting
US6222741B1 (en) * 1998-09-04 2001-04-24 Qualcomm Incorporated Mounting arrangement for microwave power amplifier
RU2327311C2 (en) * 2002-01-31 2008-06-20 Имбера Электроникс Ой Method of integration of components to plate-base
RU2480862C2 (en) * 2008-09-08 2013-04-27 Интел Корпорейшн System board having module over chip, directly mounted on system board
RU2507631C2 (en) * 2009-01-07 2014-02-20 Сони Корпорейшн Semiconductor device, method to manufacture semiconductor device, device to transmit signals of millimetre range via dielectric, method to manufacture device and system to transmit signals of millimetre range via dielectric

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3982271A (en) * 1975-02-07 1976-09-21 Rca Corporation Heat spreader and low parasitic transistor mounting
US6222741B1 (en) * 1998-09-04 2001-04-24 Qualcomm Incorporated Mounting arrangement for microwave power amplifier
RU2327311C2 (en) * 2002-01-31 2008-06-20 Имбера Электроникс Ой Method of integration of components to plate-base
RU2480862C2 (en) * 2008-09-08 2013-04-27 Интел Корпорейшн System board having module over chip, directly mounted on system board
RU2507631C2 (en) * 2009-01-07 2014-02-20 Сони Корпорейшн Semiconductor device, method to manufacture semiconductor device, device to transmit signals of millimetre range via dielectric, method to manufacture device and system to transmit signals of millimetre range via dielectric

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6515156B2 (en) Antenna system and communication device
GB2515940A (en) Electronic package for millimeter wave semiconductor dies
US10506702B2 (en) Mounting structure, method for manufacturing mounting structure, and radio device
TW201524008A (en) Antenna structure and wireless communication device having the same
TW201842729A (en) Improved efficiency, symmetrical doherty power amplifier
WO2011118544A1 (en) Wireless module and method for manufacturing same
CN1431775A (en) Sonic surface wave filter
CN203968495U (en) High-frequency signal circuit and electronic equipment
RU2576666C1 (en) Method for mounting power semiconductor element
JP2006165114A (en) Method for mounting semiconductor device, mounting structure and apparatus
US20150021748A1 (en) Semiconductor device
CN203968484U (en) High-frequency signal circuit and electronic equipment
JP2009218258A (en) High frequency module
JP2008198785A (en) High-frequency unit
TWI616027B (en) Wireless communication apparatus and antenna device with low frequency switchable function
RU2584006C1 (en) Amplifier unit
US9781775B2 (en) Half bridge induction heating generator and a capacitor assembly for a half bridge induction heating generator
JP2010068405A (en) High-frequency transmission device
US9172126B2 (en) Module and coupling arrangement
RU133382U1 (en) RADIO ELECTRONIC UNIT
CN109587947A (en) A kind of circuit board
CN107069164A (en) The integrated line of rabbet joint waveguide combination transmission line of substrate
JP2013179011A (en) Circuit board
US9431317B2 (en) Power doubler amplifier module with improved solder coverage between a heat sink and a thermal pad of a circuit package
KR200484049Y1 (en) Eletrical or electronic device with pcb