RU2659304C1 - Корпус мощной гибридной свч интегральной схемы - Google Patents
Корпус мощной гибридной свч интегральной схемы Download PDFInfo
- Publication number
- RU2659304C1 RU2659304C1 RU2017120818A RU2017120818A RU2659304C1 RU 2659304 C1 RU2659304 C1 RU 2659304C1 RU 2017120818 A RU2017120818 A RU 2017120818A RU 2017120818 A RU2017120818 A RU 2017120818A RU 2659304 C1 RU2659304 C1 RU 2659304C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- frame
- dimensions
- integrated circuit
- heat sink
- high frequency
- Prior art date
Links
- 229910000679 solder Inorganic materials 0.000 claims abstract description 24
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 20
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims abstract description 10
- 238000003466 welding Methods 0.000 claims abstract description 8
- WUUZKBJEUBFVMV-UHFFFAOYSA-N copper molybdenum Chemical compound [Cu].[Mo] WUUZKBJEUBFVMV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 7
- 238000007789 sealing Methods 0.000 claims abstract description 5
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims description 10
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims description 10
- 238000009434 installation Methods 0.000 abstract description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000005476 soldering Methods 0.000 description 10
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 5
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 5
- OFLYIWITHZJFLS-UHFFFAOYSA-N [Si].[Au] Chemical compound [Si].[Au] OFLYIWITHZJFLS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 3
- 229910001182 Mo alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 2
- 229910000833 kovar Inorganic materials 0.000 description 2
- NJPPVKZQTLUDBO-UHFFFAOYSA-N novaluron Chemical compound C1=C(Cl)C(OC(F)(F)C(OC(F)(F)F)F)=CC=C1NC(=O)NC(=O)C1=C(F)C=CC=C1F NJPPVKZQTLUDBO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 2
- BYDQGSVXQDOSJJ-UHFFFAOYSA-N [Ge].[Au] Chemical compound [Ge].[Au] BYDQGSVXQDOSJJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 238000000137 annealing Methods 0.000 description 1
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 125000004122 cyclic group Chemical group 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 230000005496 eutectics Effects 0.000 description 1
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 1
- 239000003292 glue Substances 0.000 description 1
- JVPLOXQKFGYFMN-UHFFFAOYSA-N gold tin Chemical compound [Sn].[Au] JVPLOXQKFGYFMN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 230000003071 parasitic effect Effects 0.000 description 1
- 238000001953 recrystallisation Methods 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
- 235000012431 wafers Nutrition 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
- H01L23/02—Containers; Seals
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
Abstract
Изобретение относится к электронной технике и может быть использовано при изготовлении мощных гибридных СВЧ интегральных схем повышенной надежности, герметизируемых шовно-роликовой или лазерной сваркой. Техническим результатом изобретения является обеспечение герметизации корпуса шовно-роликовой сваркой, повышение температуры монтажа активных и пассивных компонентов интегральной схемы припоями до 450°С и снижение неплоскостности опорной поверхности теплоотводящего основания корпуса. Указанный технический результат обеспечивается тем, что в корпусе мощной гибридной СВЧ интегральной схемы рамка выполнена из отожженного никеля, а теплоотводящее основание выполнено из псевдосплава молибден - медь с выступом, предназначенным для монтажа пассивных и активных элементов ГИС и имеющим размеры, соответствующие внутренним размерам рамки, причем разница в размерах выступа и соответствующих внутренних размеров рамки не превышает оптимальной толщины припоя. 5 ил., 9 табл.
Description
Изобретение относится к электронной технике и может быть использовано при изготовлении мощных гибридных СВЧ интегральных схем повышенной надежности, герметизируемых шовно-роликовой или лазерной сваркой.
К важным требованиям, предъявляемым к корпусу мощной СВЧ интегральной схемы, относятся:
- герметичность и надежность с точки зрения защиты от воздействия окружающей среды, отрицательно влияющей на параметры прибора;
- эффективный отвод тепла от тепловыделяющих элементов схемы с целью получения максимально допустимой выходной СВЧ мощности;
- обеспечение долговечности работы полупроводникового СВЧ прибора при работе в режиме высоких уровней мощности;
- минимальные массогабаритные характеристики.
Известен корпус для мощной гибридной интегральной схемы (ГИС), содержащий теплоотводящее основание и рамку с СВЧ вводами, выполненные из бескислородной жесткой меди, и крышку, выполненную из ковара [1].
В данном корпусе, как правило, допускается сборка пассивных и активных элементов схемы с помощью клея, так как из-за большого рассогласования коэффициентов линейного теплового расширения (КЛТР) материалов пассивных и активных элементов схемы пайка традиционными припоями золото-олово, золото-германий и золото-кремний недопустима.
Известен герметичный корпус для интегральной схемы, содержащий металлическое основание и металлическую крышку с прямоугольными сквозными вырезами для размещения СВЧ выводов в виде микрополосковых линий передачи на диэлектрической подложке. Данный корпус может быть использован только для маломощных приборов, так как основание изготовлено из ковара, обладающего низкой теплопроводностью. Кроме того, расположение СВЧ выводов в вырезах металлической крышки исключает возможность надежной герметизации прибора шовно-роликовой или лазерной сваркой [2].
Известен корпус мощного СВЧ-полупроводникового прибора [3] (прототип), состоящий из теплоотводящего основания, выполненного из меди, к которому припаяны высокотемпературным припоем компенсатор из псевдосплава МД-50 и рамка из пластичной меди, в стенках которой размещены СВЧ вводы.
Недостатком данной конструкции является большая величина неплоскостности опорной поверхности основания, обусловленная большой разницей в КЛТР меди и псевдосплава МД-50, из которых изготовлены основание и термокомпенсатор, спаянные высокотемпературным припоем по плоскости, что ухудшает отвод тепла от прибора, отрицательно сказывается на его СВЧ параметрах, снижает надежность прибора при циклических изменениях температуры, а монтаж активных и пассивных компонентов прибора допускается проводить при температуре не более 350°С, в то время как для подавляющего большинства полупроводниковых приборов посадку кристаллов осуществляют припоем золото-кремний при температуре до 450°С.
К существенному недостатку конструкции корпуса-прототипа следует отнести и невозможность герметизации прибора высокопроизводительной шовно-роликовой сваркой, поскольку медь не поддается сварке.
Техническим результатом изобретения является обеспечение герметизации корпуса шовно-роликовой сваркой, повышение температуры монтажа активных и пассивных компонентов интегральной схемы припоями до 450°С и снижение неплоскостности опорной поверхности теплоотводящего основания корпуса.
Указанный технический результат обеспечивает конструкция корпуса мощной гибридной СВЧ интегральной схемы, включающая теплоотводящее основание и рамку с СВЧ вводами, соединенные высокотемпературным припоем, в которой теплоотводящее основание выполнено из псевдосплава молибден - медь с выступом, предназначенным для монтажа пассивных и активных компонентов ГИС и имеющим размеры, соответствующие внутренним размерам рамки, выполненной из отожженного никеля, причем разница в размерах выступа и соответствующих внутренних размеров рамки не превышает оптимальной толщины припоя.
Технических решений, содержащих совокупность признаков, сходную с отличительной, не выявлено, что позволяет сделать выводы о соответствии заявленных технических решений критерию новизны.
Согласно техническим условиям Яе0.021.105 ТУ псевдосплавы на основе молибден - медь имеют высокую теплопроводность и КЛТР, близкий к КЛТР керамики. Эти материалы широко используются в электронной промышленности и допускают монтаж полупроводниковых кристаллов на эвтектический припой золото-кремний при температурах до 450°С без возникновения напряжений, достаточных для разрушения пластин из керамики и полупроводниковых кристаллов.
В месте спая рамки, выполненной из отожженного никеля, с теплоотводящим основанием из псевдосплава молибден - медь, благодаря повышенной пластичности рамки механические напряжения в спаянном соединении, возникающие из-за разницы в КЛРТ материалов рамки и основания, оказываются недостаточными для изгиба спаянных рамок с основанием. Релаксация напряжений происходит в отожженном пластичном никеле. В результате после пайки неплоскостность опорной поверхности теплоотводящего основания из псевдосплава молибден - медь остается практически такой же, как у основания до пайки.
В мощной гибридной СВЧ интегральной схеме наличие зазора между выступом, предназначенным для монтажа пассивных и активных элементов ГИС, существенно увеличивает КСВ выходного тракта схемы из-за дополнительного несогласованного по волновому сопротивлению участка тракта, равному удвоенной величине высоты выступа. Этот зазор образуется из-за разницы в размерах выступа и соответствующих внутренних размеров рамки. При размерах выступа и соответствующих внутренних размеров рамки с разницей, не превышающей оптимальной толщины припоя, припой полностью заполняет зазор [4], исключая дополнительную «паразитную» индуктивность, вносимую удвоенной высотой выступа, и несогласованный по волновому сопротивлению участок в СВЧ тракте.
Сущность заявленного технического решения поясняется фиг. 1-5.
На фиг. 1 представлено основание из высокотеплопроводного псевдосплава молибден - медь с выступом, предназначенном для монтажа пассивных и активных элементов ГИС и имеющим размеры а, в, с. Опорная поверхность А имеет размеры е, д.
На фиг. 2 представлена рамка с внутренними размерами a1 и в1. Внешние размеры рамки е, д соответствуют внешним размерам основания. На боковых стенках рамки выполнены отверстия для вводов.
На фиг. 3 представлен собранный корпус, состоящий из теплоотводящего основания 1, которому высокотемпературным припоем, например ПСр-72В ТУ 48-1-329-89, припаяна рамка 2, в сквозных отверстиях которой размещены СВЧ вводы, вводы питания и управления 3, 4. Корпус загерметизирован посредством шовно-роликовой приварки никелевой крышки 5 к рамке 2.
На фиг. 4 представлено место пайки в случае, когда разница в размерах а1-а и в1-в превышала оптимальную толщину припоя. Виден зазор между пьедесталом и рамкой.
На фиг. 5 представлено место пайки в случае, когда разница в размерах а1-а и в1-в не превышала оптимальную толщину припоя. Зазор между пьедесталом и рамкой отсутствует, поскольку полностью заполнен припоем.
Были собраны образцы корпусов с размерами основания из псевдосплава 50×30 мм при толщине 1,5 мм и выступа 46×26 мм при высоте 1 мм. Внешние размеры рамки из никеля НП1 (содержание никеля 99,9%) 50×30 мм, внутренние 46×26 при толщине 2 мм.
Пайку проводили припоями при температуре пайки 700°С и припоем ПСр-72В при температуре пайки 820°С.
Основания были изготовлены из псевдосплава МД 50 и МД 30.
У псевдосплава МД-50 КЛТР в направлении прокатки (7,5-8,4)⋅10-6⋅К-1 и поперек прокатки (9,1-9,9)⋅10-6⋅К-1, а у псевдосплава МД 30 (7,1-7,9)⋅10-6⋅К-1 в любом направлении (Яе0.021.105 ТУ).
Были использованы рамки после термообработки при температуре рекристаллизации никеля 480-640°С и при температуре отжига никеля 750-900°С [5].
После пайки припоем ПСр-72В ТУ 48-1-329-89 была измерена неплоскостность опорной поверхности основания.
Результаты испытаний приведены в таблицах 1-9.
Неплоскостность опорной поверхности корпусов, соответствующих изобретению, после сборки с основанием высокотемпературной пайкой практически не увеличивалась.
Были изготовлены корпуса, в которых за счет допусков на внутренние размеры рамки и размеры выступа разница в размерах составляла 0,2 мм и 0,07 мм. В корпусах были собраны платы с несимметричными полосковыми линиями, соединенными с СВЧ разъемами, и измерены КСВ СВЧ трактов на частоте 20 ГГц. В первом случае зазор между выступом и рамкой не был заполнен припоем и КСВ СВЧ тракта составил 1,4-1,55. Во втором случае (при зазоре 0,07 мм) зазор был полностью заполнен припоем ПСр-72В и КСВ СВЧ тракта составил 1,2-1,25.
Источники информации
1. Colloq. Microwave Packag., London, 14 Apr. 1986. Electron. Div, PGE 12. London, 1986, стр. 7/4.
2. Патент РФ 2012172, МПК Н05K 5/06 от 30.04.1994.
3. Патент РФ 2494494, МПК H01L 23/02 от 27.09.2013.
4. Рот А. Вакуумные уплотнения. Пер. с англ. М., Энергия, 1971, стр. 69.
5. Справочник металлурга. Т. 2, стр. 448. М., .Машиностроение, 1976 г.
Claims (1)
- Конструкция корпуса мощной гибридной СВЧ интегральной схемы, включающая теплоотводящее основание и рамку с СВЧ вводами, соединенные высокотемпературным припоем, отличающаяся тем, что с целью обеспечения герметизации корпуса шовно-роликовой сваркой, снижения неплоскостности опорной поверхности теплоотводящего основания и повышения температуры монтажа активных и пассивных элементов интегральной схемы припоями до 450°C рамка выполнена из отожженного никеля, а теплоотводящее основание выполнено из псевдосплава молибден - медь с выступом, предназначенным для монтажа пассивных и активных элементов ГИС и имеющим размеры, соответствующие внутренним размерам рамки, причем разница в размерах выступа и соответствующих внутренних размеров рамки не превышает оптимальной толщины припоя.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017120818A RU2659304C1 (ru) | 2017-06-14 | 2017-06-14 | Корпус мощной гибридной свч интегральной схемы |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017120818A RU2659304C1 (ru) | 2017-06-14 | 2017-06-14 | Корпус мощной гибридной свч интегральной схемы |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2659304C1 true RU2659304C1 (ru) | 2018-06-29 |
Family
ID=62815231
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2017120818A RU2659304C1 (ru) | 2017-06-14 | 2017-06-14 | Корпус мощной гибридной свч интегральной схемы |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2659304C1 (ru) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU192952U1 (ru) * | 2019-05-15 | 2019-10-08 | Акционерное общество "Научно-производственное объединение "НИИТАЛ" | Металлокерамический корпус |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0065443A1 (fr) * | 1981-05-19 | 1982-11-24 | Thomson-Csf | Boîtier d'encapsulation pour semiconducteur de puissance fonctionnant dans une gamme de fréquences de 2 à 20 GHz |
| RU2345444C1 (ru) * | 2007-06-04 | 2009-01-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственное предприятие "Исток (ФГУП НПП "Исток") | Способ изготовления корпуса для полупроводникового прибора свч |
| RU2351037C1 (ru) * | 2007-07-23 | 2009-03-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственное предприятие "Исток" (ФГУП НПП "Исток") | Корпус для полупроводникового прибора свч и способ его изготовления |
| RU2494494C1 (ru) * | 2012-04-20 | 2013-09-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственное предприятие "Исток" (ФГУП НПП "Исток") | Способ изготовления корпуса мощного полупроводникового прибора свч |
| RU2579544C1 (ru) * | 2015-01-20 | 2016-04-10 | Акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Исток" имени А.И. Шокина" (АО "НПП "Исток" им. Шокина") | Корпус для полупроводникового прибора свч |
-
2017
- 2017-06-14 RU RU2017120818A patent/RU2659304C1/ru active IP Right Revival
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0065443A1 (fr) * | 1981-05-19 | 1982-11-24 | Thomson-Csf | Boîtier d'encapsulation pour semiconducteur de puissance fonctionnant dans une gamme de fréquences de 2 à 20 GHz |
| RU2345444C1 (ru) * | 2007-06-04 | 2009-01-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственное предприятие "Исток (ФГУП НПП "Исток") | Способ изготовления корпуса для полупроводникового прибора свч |
| RU2351037C1 (ru) * | 2007-07-23 | 2009-03-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственное предприятие "Исток" (ФГУП НПП "Исток") | Корпус для полупроводникового прибора свч и способ его изготовления |
| RU2494494C1 (ru) * | 2012-04-20 | 2013-09-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственное предприятие "Исток" (ФГУП НПП "Исток") | Способ изготовления корпуса мощного полупроводникового прибора свч |
| RU2579544C1 (ru) * | 2015-01-20 | 2016-04-10 | Акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Исток" имени А.И. Шокина" (АО "НПП "Исток" им. Шокина") | Корпус для полупроводникового прибора свч |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU192952U1 (ru) * | 2019-05-15 | 2019-10-08 | Акционерное общество "Научно-производственное объединение "НИИТАЛ" | Металлокерамический корпус |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR102608133B1 (ko) | 반도체 장치 | |
| EP1686621B1 (en) | Surface mountable hermetically sealed package | |
| KR20010071766A (ko) | 반도체 소자용 캡슐 | |
| US10818571B2 (en) | Packaging structure for power module | |
| CN104303289A (zh) | 电子模块及其制造方法 | |
| JPWO2019026902A1 (ja) | 高周波モジュール | |
| JP2014175409A (ja) | 高周波半導体用パッケージ | |
| KR100230894B1 (ko) | 전력증폭모듈 | |
| CN111771276A (zh) | 高频模块 | |
| EP3327767A1 (en) | Mount structure, method of manufacturing mount structure, and wireless device | |
| JP4828969B2 (ja) | 半導体装置の実装構造 | |
| CN107039355B (zh) | 半导体装置 | |
| KR100419428B1 (ko) | 고전력마이크로파하이브리드집적회로 | |
| KR102490612B1 (ko) | 전력용 반도체 모듈 | |
| US8395253B2 (en) | Hermetic surface mounted power package | |
| Lu et al. | PCB-interposer-on-DBC packaging of 650 V, 120 A GaN HEMTs | |
| RU2659304C1 (ru) | Корпус мощной гибридной свч интегральной схемы | |
| KR102351764B1 (ko) | 반도체 장치 | |
| JP2015023194A (ja) | 半導体装置 | |
| RU2579544C1 (ru) | Корпус для полупроводникового прибора свч | |
| RU183394U1 (ru) | Мощная гибридная свч интегральная схема | |
| RU2494494C1 (ru) | Способ изготовления корпуса мощного полупроводникового прибора свч | |
| CN112366183A (zh) | 一体式金属管壳的微波功率放大芯片封装及其制备方法 | |
| JP2008311527A (ja) | 高周波半導体回路 | |
| JP6412900B2 (ja) | 高周波半導体用パッケージ |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20190615 |
|
| NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20200626 |
|
| PD4A | Correction of name of patent owner |