RU2749572C1 - Microwave housing for microwave semiconductor electronics product - Google Patents

Microwave housing for microwave semiconductor electronics product Download PDF

Info

Publication number
RU2749572C1
RU2749572C1 RU2020130352A RU2020130352A RU2749572C1 RU 2749572 C1 RU2749572 C1 RU 2749572C1 RU 2020130352 A RU2020130352 A RU 2020130352A RU 2020130352 A RU2020130352 A RU 2020130352A RU 2749572 C1 RU2749572 C1 RU 2749572C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
microwave
external
metallized
base
earthen
Prior art date
Application number
RU2020130352A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Александр Михайлович Темнов
Константин Владимирович Дудинов
Алексей Анатольевич Воронин
Original Assignee
Акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Исток" имени А.И. Шокина" (АО "НПП "Исток" им. Шокина")
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 Акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Исток" имени А.И. Шокина" (АО "НПП "Исток" им. Шокина") filed Critical Акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Исток" имени А.И. Шокина" (АО "НПП "Исток" им. Шокина")
Priority to RU2020130352A priority Critical patent/RU2749572C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2749572C1 publication Critical patent/RU2749572C1/en

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/02Containers; Seals
    • H01L23/04Containers; Seals characterised by the shape of the container or parts, e.g. caps, walls
    • H01L23/053Containers; Seals characterised by the shape of the container or parts, e.g. caps, walls the container being a hollow construction and having an insulating or insulated base as a mounting for the semiconductor body
    • H01L23/055Containers; Seals characterised by the shape of the container or parts, e.g. caps, walls the container being a hollow construction and having an insulating or insulated base as a mounting for the semiconductor body the leads having a passage through the base
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K5/00Casings, cabinets or drawers for electric apparatus

Abstract

FIELD: microwave electronics.SUBSTANCE: invention relates to microwave electronics, namely to a case for surface mounting of a product of semiconductor microwave electronics. Disclosed is a microwave housing for a microwave semiconductor electronics product, having a base and a cover, which are hermetically connected by a metal rim, at least three through metallized holes are made in the base. There is at least one external "earthen" metallized bond area and at least one internal "earthen" metallized bond area corresponding to the external one in the central part of the outer and inner sides of the base. They are electrically connected in pairs. There are at least three external and at least three internal outputs corresponding to the external outputs along the periphery of the outer and inner sides of the base outside the external and corresponding internal ground metallized bond areas. The outputs are used for the location and subsequent connection of the crystal or crystals of the microwave product. All the outputs form at least two sections of the coplanar line, respectively, electrically connected in pairs. The grounded conductors of each section of the coplanar line are connected to the external and corresponding internal ground metallized bond areas and a metal rim, in which the base and the cover are made of diamond. The base, metal rim, external and corresponding internal "earthen" metallized bond areas, external and corresponding internal outputs, through metallized holes are made in the form of a single monolithic planar board. The metal rim is made along the perimeter of the single monolithic planar board. The metal rim, the outer and corresponding inner "earthen" metallized bond areas, the outer and corresponding inner outputs are made in the form of a multilayer metallized coating with high electrical conductivity. The cover has a three-dimensional shape. Its inner surface is covered with a multilayer metallized coating with high electrical conductivity. All external and internal "earthen" metallized bond areas corresponding to the external ones, all external and internal outputs corresponding to the external ones are connected in pairs by means of through metallized holes.EFFECT: increasing the operating frequency to 40 GHz, reducing microwave losses, reducing the voltage standing wave ratio (VSWR), improving heat dissipation, simplifying the design, increasing reliability, expanding functionality while maintaining the electrical and radio shielding characteristics.5 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к электронной технике СВЧ, а именно к корпусу для поверхностного монтажа изделия полупроводниковой электронной техники СВЧ.The invention relates to microwave electronics, namely to a case for surface mounting of a product of semiconductor microwave electronics.

Одними из основных функций корпуса для изделия полупроводниковой электронной техники СВЧ (далее изделие СВЧ) является обеспечение:One of the main functions of a case for a microwave semiconductor electronic equipment product (hereinafter referred to as a microwave product) is to provide:

герметичности и надежности и, прежде всего, с точки зрения защиты от воздействия окружающей среды, отрицательно влияющей на параметры изделий СВЧ,tightness and reliability and, above all, from the point of view of protection against environmental influences, which negatively affect the parameters of microwave products,

эффективного отвода тепла от изделия СВЧ и, прежде всего, с целью получения максимально допустимой выходной мощности СВЧ;effective heat removal from the microwave product and, above all, in order to obtain the maximum allowable microwave output power;

долговечности работы изделия СВЧ и особенно при работе в режиме высоких уровней мощности СВЧ,durability of the microwave product and especially when operating in high microwave power levels,

минимальных массогабаритных характеристик,minimum weight and size characteristics,

надежного планарного соединения корпуса с другими элементами устройства СВЧ и систем радиоэлектронной техники СВЧ,reliable planar connection of the case with other elements of the microwave device and systems of radio-electronic equipment microwave,

высокой рабочей частоты, более 40 ГГц.high operating frequency, over 40 GHz.

Известен металлокерамический корпус для полупроводникового прибора СВЧ, содержащий теплоотводящее основание, рамку со сквозными отверстиями для металлокерамических вводов/выводов, расположенную на одной из поверхностей теплоотводящего основания по его периметру, по меньшей мере, одну металлическую контактную площадку для расположения и последующего соединения с ним кристалла либо кристаллов полупроводникового прибора, расположенные на упомянутой поверхности теплоотводящего основания, по меньшей мере, два металлокерамических ввода/вывода одни контактные площадки, которых выходят на упомянутую поверхность теплоотводящего основания, а другие - через сквозные отверстия в рамке наружу, при этом металлокерамические вводы/выводы соединены с рамкой твердым припоем.Known is a cermet housing for a microwave semiconductor device containing a heat sink base, a frame with through holes for cermet inputs / outputs located on one of the surfaces of the heat sink base around its perimeter, at least one metal contact pad for the location and subsequent connection of the crystal to it, or crystals of a semiconductor device, located on the said surface of the heat sink base, at least two sintered inputs / outputs, one contact pads that go out to the said surface of the heat sink base, and others through the through holes in the frame to the outside, while the sintered inputs / outputs are connected to brazed frame.

В котором, с целью повышения надежности, долговечности, технологичности, снижения трудоемкости изготовления, уменьшения массогабаритных характеристик, теплоотводящее основание и рамка выполнены монолитно, последняя - в виде бортика по его периметру, толщиной, равной не более 2,0 мм, металлокерамические вводы/выводы выполнены также монолитно в виде проводника из металла или сплава металлов, имеющих низкое электрическое сопротивление, расположенного внутри трубки с размером внутреннего сечения, равным 0,2-1,0 мм, выполненной из предварительно обожженной керамики, металлокерамические вводы/выводы и соответственно сквозные отверстия для них в рамке выполнены круглого сечения, размер сечения которых, длина металлокерамических вводов/выводов, а также размеры сечений их проводников и размер их контактных площадок определяются заданными параметрами полупроводникового прибора, а контактные площадки выполнены на концах металлокерамических вводов/выводов параллельно и/или перпендикулярно их оси [Патент 2351037 РФ. Корпус для полупроводникового прибора СВЧ и способ его изготовления / Ляпин Л.В. и др. // Бюл. - 2009 г. - №9/].In which, in order to increase reliability, durability, manufacturability, reduce the labor intensity of manufacturing, reduce weight and size characteristics, the heat sink base and frame are made monolithic, the latter is in the form of a side along its perimeter, with a thickness equal to not more than 2.0 mm, sintered inputs / outputs They are also made monolithic in the form of a conductor made of metal or an alloy of metals having low electrical resistance, located inside a tube with an internal section size equal to 0.2-1.0 mm, made of pre-fired ceramics, sintered inputs / outputs and, accordingly, through holes for they are made in a frame of circular cross-section, the cross-sectional size of which, the length of the sintered inputs / outputs, as well as the dimensions of the sections of their conductors and the size of their contact pads are determined by the specified parameters of the semiconductor device, and the contact pads are made at the ends of the sintered inputs / outputs in parallel and / or perpendicular to them axes [ Patent 2351037 RF. Case for a microwave semiconductor device and a method for its manufacture / Lyapin L.V. et al. // Bul. - 2009 - No. 9 /].

Недостатки данного корпуса -Disadvantages of this case -

- ограниченный диапазон рабочих частот,- limited range of operating frequencies,

- ограничения возможности использования корпуса для поверхностного монтажа изделий СВЧ с большим количеством выводов и различных уровней выходной мощности СВЧ.- restrictions on the possibility of using the case for surface mounting of microwave products with a large number of leads and different levels of microwave output power.

В настоящее время в полупроводниковой электронной технике СВЧ получила широкое применение технология поверхностного монтажа (ТМП, SMT, SMD), поскольку имеет по сравнению с традиционными технологиями ряд преимуществ, а именно:At present, surface mount technology (TMP, SMT, SMD) is widely used in semiconductor microwave electronics, since it has a number of advantages over traditional technologies, namely:

улучшение электрических характеристик,improved electrical performance,

высокую плотность монтажа,high packing density,

уменьшение массогабаритных характеристик.reduction of weight and size characteristics.

Известен способ поверхностного монтажа изделия полупроводниковой электронной техники СВЧ в пластмассовый корпус, заключающийся в нанесение на коммутационные платы методом трафаретной печати паяльной пасты, затем позиционирование дискретных компонентов ИС в пластмассовых корпусах и монтаж. [Менгин И.Г. и др. /Технология поверхностного монтажа // М., Из-во «Мир», с. 258-259./] Недостаток -A known method of surface mounting a product of semiconductor microwave electronics in a plastic case, which consists in applying solder paste to the switching boards by screen printing, then positioning discrete IC components in plastic cases and mounting. [Mengin I.G. et al. / Technology of surface mounting // M., Iz-vo "Mir", p. 258-259./] Disadvantage -

- возникновение внутренних напряжений в различных элементах корпуса вследствие существенного различия их температурного коэффициента линейного расширения (ТКЛР) материалов и в дальнейшем попадание влаги, приводящей изделие СВЧ к браку;- the occurrence of internal stresses in various elements of the housing due to a significant difference in their temperature coefficient of linear expansion (TCLE) of materials and further ingress of moisture, which leads the microwave product to rejection;

- ограничения с точки зрения обеспечения высокой рабочей частоты, более 40 ГГц и возможности использования для изделий СВЧ различных уровней мощности.- limitations in terms of providing a high operating frequency, more than 40 GHz and the possibility of using microwave products of various power levels.

Известен герметичный корпус поверхностного монтажа для изделия полупроводниковой электронной техники СВЧ который, с целью повышения герметичности, улучшения электрорадиоэкранирующих характеристик, обеспечения возможности использования корпуса для поверхностного монтажа больших интегральных схем (БИС) СВЧ, содержит многослойное керамическое основание, герметично соединенный с ним металлический ободок и прилегающую герметично к металлическому ободку металлическую крышку, при этом на внешней и внутренней стороне керамического основания по периферии расположены внешние и соответствующие им внутренние металлизированные контактные площадки, соединенные попарно электрически, в центральной части - центральные «земляные» контактные металлизированные площадки, соединенные между собой электрически, на внешней стороне керамического основания по периферии - внешние «земляные» металлизированные контактные площадки, причем часть расположенных по периферии внутренних и внешних металлизированных контактных площадок дополнительно соединена электрически с внешними и центральными «земляными» металлизированными контактными площадками, и металлическим ободком, при этом все металлизированные контактные площадки соединены электрически посредством металлических проводников, расположенных внутри керамического основания [Патент 2489769 РФ. Герметичный корпус для полупроводникового прибора или интегральной схемы СВЧ-диапазона / Бабак А.Г. и др. // Бюл. - 2013 г. - №22/] - прототип.Known is a surface-mounted hermetic case for a microwave semiconductor electronics product, which, in order to improve hermeticity, improve electrical and radio-shielding characteristics, and enable the use of a case for surface-mounted microwave large-scale integrated circuits (LSI), contains a multilayer ceramic base, a metal rim hermetically connected to it and an adjacent the metal cover is hermetically sealed to the metal rim, while on the outer and inner sides of the ceramic base along the periphery there are external and corresponding internal metallized contact pads, electrically connected in pairs, in the central part there are central "earthen" contact metallized pads, electrically connected to each other, on the outer side of the ceramic base along the periphery - external "earthen" metallized contact pads, and some of the inner and outer metallized contacts located along the periphery These pads are additionally connected electrically with external and central "earthen" metallized contact pads, and a metal rim, while all metallized contact pads are electrically connected by means of metal conductors located inside the ceramic base [Patent 2489769 RF. Sealed case for a semiconductor device or integrated circuit of the microwave range / Babak A.G. et al. // Bul. - 2013 - No. 22 /] - prototype.

Данный корпус обеспечивает электрорадиоэкранирующие характеристики и возможность использования корпуса для поверхностного монтажа транзисторов и интегральных схем (ИС) СВЧ с большим количеством выводов.This package provides electrical shielding characteristics and the ability to use a package for surface mount transistors and microwave integrated circuits (IC) with a large number of leads.

Недостатки данного корпуса:Disadvantages of this case:

ограниченный диапазон рабочих частот (17 ГГц), обусловленный высокой относительной диэлектрической проницаемостью 9,6 алюмооксидной керамики А1203, приводящей к повышенной паразитной емкости «земляных» металлизированных контактных площадок и паразитных индуктивностей металлических проводников, расположенных внутри многослойного керамического основания,limited operating frequency range (17 GHz), due to the high relative dielectric constant of 9.6 alumina ceramic A1203, leading to increased parasitic capacitance of "earth" metallized contact pads and parasitic inductances of metal conductors located inside the multilayer ceramic base,

ограниченная рассеиваемая мощность, обусловленная низким коэффициентом теплопроводности (40 Вт/м×°К) алюмооксидной керамики Al2O3,limited power dissipation due to the low thermal conductivity (40 W / m × ° K) of the alumina ceramic Al 2 O 3 ,

Это позволяет использовать данный корпус для герметизации только маломощных транзисторов и ИС СВЧ работающих в нижней части сантиметрового диапазона длин волн.This allows this package to be used to seal only low-power transistors and microwave ICs operating in the lower part of the centimeter wavelength range.

Техническим результатом заявленного корпуса СВЧ для изделий полупроводниковой электронной техники СВЧ является повышение рабочей частоты до 40 ГГц, снижение потерь СВЧ, уменьшение коэффициента стоячей волны напряжения (КСВН), улучшение отвода тепла, упрощение конструкции, повышение надежности, расширение функциональных возможностей при сохранении электрорадиоэкранирующих характеристик.The technical result of the claimed microwave housing for microwave semiconductor electronics products is to increase the operating frequency to 40 GHz, reduce microwave losses, decrease the voltage standing wave ratio (VSWR), improve heat dissipation, simplify the design, increase reliability, expand functionality while maintaining electrical and radio shielding characteristics.

Указанный технический результат достигается заявленным корпусом СВЧ для изделия полупроводниковой электронной техники СВЧ, содержащимThe specified technical result is achieved by the declared microwave housing for a product of microwave semiconductor electronics, containing

основание и крышку, герметично соединенные металлическим ободком, в основании выполнено, по меньшей мере, три сквозные металлизированные отверстия,base and cover, hermetically connected by a metal rim, at least three through metallized holes are made in the base,

в центральной части внешней и внутренней сторон основания выполнены, по меньшей мере, одна внешняя и соответствующая ей, по меньшей мере, одна внутренняя «земляные» металлизированные контактные площадки, попарно соединенные между собой электрически, для последующего расположения и соединения кристалла либо кристаллов изделия СВЧ,in the central part of the outer and inner sides of the base, at least one outer and corresponding to it at least one inner "earthen" metallized contact pads are made, electrically connected in pairs, for the subsequent arrangement and connection of the crystal or crystals of the microwave product,

по периферии внешней и внутренней сторон основания вне внешней и соответствующей ей внутренней «земляных» металлизированных контактных площадок выполнены, по меньшей мере, три внешние и соответствующие им, по меньшей мере, три внутренние выводы, попарно соединенные между собой электрически, при этом каждые три вывода представляют собой, отрезок копланарной линии передачи, заземленные проводники которого соединены с внешней и соответствующей ей внутренней «земляными» металлизированными контактными площадками и металлическим ободком.along the periphery of the outer and inner sides of the base outside the outer and corresponding inner "earthen" metallized contact pads, at least three outer and corresponding to them at least three inner terminals are made, electrically connected in pairs, with each three terminals are a segment of a coplanar transmission line, the grounded conductors of which are connected to the external and corresponding internal "earth" metallized contact pads and a metal rim.

В которомIn which

основание и крышка выполнены из материала алмаз, при этомthe base and cover are made of diamond material, while

основание, металлический ободок, внешняя и соответствующая ей внутренняя «земляные» металлизированные контактные площадки, внешние и соответствующие им внутренние выводы, сквозные металлизированные отверстия выполнены в виде единой монолитной планарной платы, при этомbase, metal rim, external and corresponding internal "earthen" metallized contact pads, external and corresponding internal leads, through metallized holes are made in the form of a single monolithic planar board, while

металлический ободок выполнен по периметру единой монолитной планарной платы,metal rim is made around the perimeter of a single monolithic planar board,

металлический ободок, внешняя и соответствующая ей внутренняя «земляные» металлизированные контактные площадки, внешние и соответствующие им внутренние выводы выполнены в виде многослойного металлизационного покрытия с высокой электропроводностью,metal rim, external and corresponding internal "earthen" metallized contact pads, external and corresponding internal leads are made in the form of a multilayer metallization coating with high electrical conductivity,

крышка выполнена объемной формы, по внутренней поверхности которой выполнено многослойное металлизационное покрытие с высокой электропроводностью,the cover is made of a volumetric shape, on the inner surface of which a multilayer metallization coating with high electrical conductivity is made,

внешняя и соответствующая ей внутренняя «земляные» металлизированные контактные площадки, каждые внешние и соответствующие им каждые внутренние выводы попарно соединены между собой посредством, упомянутых сквозных металлизированных отверстий.external and corresponding internal "earthen" metallized contact pads, each external and corresponding to each internal leads are connected in pairs by means of the mentioned through metallized holes.

Изделие полупроводниковой электронной техники СВЧ представляет собой полупроводниковый прибор СВЧ или интегральную схему СВЧ.A microwave semiconductor electronics product is a microwave semiconductor device or an integrated microwave circuit.

Материал алмаз представляет собой поликристаллическую алмазную пленку.The material diamond is a polycrystalline diamond film.

Герметичное соединение выполнено в виде паяного соединения.The sealed connection is made in the form of a soldered joint.

Форма и размер корпуса, в том числе форма и размер объемной крышки определяется формой и размером кристалла либо кристаллов изделия полупроводниковой электронной техники СВЧ, а количество внешних и соответствующих им внутренних выводов не менее количества его выводов.The shape and size of the package, including the shape and size of the volumetric cover, is determined by the shape and size of the crystal or crystals of a microwave semiconductor electronics product, and the number of external and corresponding internal leads is not less than the number of its leads.

Раскрытие сущности изобретения.Disclosure of the essence of the invention.

Совокупность существенных признаков заявленного корпуса СВЧ для полупроводниковой электронной техники СВЧ и каждый в отдельности обеспечивают, а именно.The set of essential features of the claimed microwave housing for semiconductor microwave electronics and each separately provide, namely.

Выполнение основания и крышки корпуса из одного материала -материала алмаз, который имеетExecution of the base and the cover of the case from the same material - the material is diamond, which has

во-первых, низкую относительную диэлектрическую проницаемость менее 5,6,firstly, a low relative dielectric constant of less than 5.6,

во-вторых, высокий коэффициент теплопроводности более 1000 Вт/м×°К,secondly, a high thermal conductivity coefficient of more than 1000 W / m × ° K,

в отличие от материала прототипа - алюмооксидной керамики (Al2O3), который имеет высокую относительную диэлектрическую проницаемость, порядка 9,6 и низкий коэффициент теплопроводности, порядка 40 Вт/м×°К.in contrast to the material of the prototype - alumina ceramics (Al 2 O 3 ), which has a high relative dielectric constant, of the order of 9.6 and a low coefficient of thermal conductivity, of the order of 40 W / m × ° K.

Это обеспечивает.It provides.

Во-первых, благодаря первому - уменьшение паразитной емкости внешней и соответствующей ей внутренней «земляных» металлизированных контактных площадок и, как следствие, - значительное повышение верхней рабочей частоты, до 40 ГГц.Firstly, due to the first - a decrease in the parasitic capacitance of the external and the corresponding internal "earth" metallized contact pads and, as a consequence, - a significant increase in the upper operating frequency, up to 40 GHz.

Во-вторых, благодаря второму - значительное уменьшение теплового сопротивления и, как следствие, - значительное улучшение эффективности отвода тепла от изделия СВЧ.Secondly, thanks to the second, a significant decrease in thermal resistance and, as a consequence, a significant improvement in the efficiency of heat removal from a microwave product.

В-третьих, благодаря выполнению основания и крышка корпуса из одного материала - материала алмаз и соответственно имеющих один температурный коэффициент линейного расширения (ТКЛР) и тем самым - максимальную согласованность элементов корпуса (самосогласованный корпус) и, как следствие, -Thirdly, due to the design of the base and the case cover from the same material - diamond material and, accordingly, having one temperature coefficient of linear expansion (TCLE) and thereby - the maximum consistency of the body elements (self-consistent body) and, as a consequence, -

а) повышение надежности, последнее особенно важно при работе в режиме высоких уровней выходной мощности СВЧ, при которых, как известно, возрастают тепловые нагрузки на элементы изделия СВЧ, могущие привести к выходу его из строя,a) increasing the reliability, the latter is especially important when operating in the mode of high levels of microwave output power, at which, as is known, the thermal loads on the elements of the microwave product increase, which can lead to its failure,

б) расширение функциональных возможностей, благодаря обеспечения возможности использования корпуса для изделий СВЧ различных уровней выходной мощности СВЧ (маломощные, средней и мощные),b) expansion of functionality, due to the possibility of using the case for microwave products of various levels of microwave output power (low-power, medium and high-power),

в) снижение потерь СВЧ.c) reduction of microwave losses.

Выполнение основания, металлического ободка, внешней и соответствующей ей внутренней «земляных» металлизированных контактных площадок, внешних и соответствующих им внутренних выводов, сквозных металлизированных отверстий в виде единой монолитной планарной платы обеспечивает исключение одного из герметичных соединений корпуса - между основанием и металлическим ободком и, как следствие, -The execution of the base, metal rim, external and corresponding internal "earthen" metallized contact pads, external and corresponding internal leads, through metallized holes in the form of a single monolithic planar board ensures the exclusion of one of the sealed connections of the case - between the base and the metal rim and, as consequence, -

во-первых, упрощение конструкции,firstly, the simplification of the design,

во-вторых, повышение надежности.secondly, increased reliability.

Выполнение металлического ободка по периметру единой монолитной планарной платы обеспечивает максимально и оптимально возможные внутренние площадь и объем корпуса СВЧ.The execution of a metal rim around the perimeter of a single monolithic planar board provides the maximum and optimal possible internal area and volume of the microwave case.

Выполнение металлического ободка, внешней и соответствующей ей внутренней «земляных» металлизированных контактных площадок, внешних и соответствующих им внутренних выводов, сквозных металлизированных отверстий в виде многослойного металлизационного покрытия с высокой электропроводностью обеспечивает сохранение электрорадиоэкранирующих характеристик.The execution of a metal rim, external and corresponding internal "earthen" metallized contact pads, external and corresponding internal leads, through metallized holes in the form of a multilayer metallized coating with high electrical conductivity ensures the preservation of electrical and radio shielding characteristics.

Выполнение крышки объемной формы, по внутренней поверхности которой выполнено многослойное металлизационное покрытие с высокой электропроводностью обеспечивает:The implementation of a three-dimensional cover, on the inner surface of which a multilayer metallization coating with high electrical conductivity is made, provides:

во-первых, максимально и оптимально возможные внутренние площадь и объем корпуса СВЧ,firstly, the maximum and optimal possible internal area and volume of the microwave housing,

во-вторых, возможность герметичного соединения с основанием корпуса.secondly, the possibility of hermetic connection with the base of the case.

Соединение попарно между собой каждой внешней и соответствующей ей каждой внутренней «земляных» металлизированных контактных площадок, каждых внешних и соответствующих им каждых внутренних выводов посредством только сквозных металлизированных отверстий обеспечивает полное исключение соединительных проводников и тем самым значительное снижение паразитных индуктивностей и в совокупности с низкой паразитной индуктивностью сквозных металлизированных отверстий и, как следствие, - дополнительно к названному выше повышение верхней границы рабочей частоты.The connection in pairs to each other of each external and corresponding to each internal "ground" metallized contact pads, each external and corresponding to each of the internal terminals by means of only through metallized holes provides complete elimination of connecting conductors and thereby a significant reduction in parasitic inductances and, in combination with low parasitic inductance through metallized holes and, as a consequence, in addition to the above-mentioned increase in the upper limit of the operating frequency.

Более того совокупность всех заявленных признаков обеспечивает уменьшение потерь выходной мощности СВЧ и уменьшение коэффициента стоячей волны напряжения.Moreover, the combination of all the declared features provides a decrease in microwave output power losses and a decrease in the voltage standing wave ratio.

Итак, совокупность существенных признаков заявленного корпуса СВЧ для изделия полупроводниковой электронной техники СВЧ в полной мере обеспечивает заявленный технический результат, а именно - повышение рабочей частоты до 40 ГГц, снижение потерь СВЧ, уменьшение коэффициента стоячей волны напряжения (КСВН), улучшение отвода тепла, упрощение конструкции, повышение надежности, расширение функциональных возможностей при сохранении электрорадиоэкранирующих характеристик.So, the set of essential features of the declared microwave housing for a microwave semiconductor electronics product fully ensures the claimed technical result, namely, increasing the operating frequency to 40 GHz, reducing microwave losses, reducing the voltage standing wave ratio (VSWR), improving heat dissipation, simplifying designs, increasing reliability, expanding functionality while maintaining electrical and radio shielding characteristics.

Изобретение поясняется чертежами.The invention is illustrated by drawings.

На фиг. 1 (а, б, в) дан общий вид заявленного корпуса СВЧ для изделия полупроводниковой электронной техники СВЧ - в разрезе (а), внутренняя сторона (б), внешняя сторона (в), гдеFIG. 1 (a, b, c) gives a general view of the claimed microwave case for a microwave semiconductor electronics product - in section (a), inner side (b), outer side (c), where

- основание - 1,- base - 1,

- крышка - 2,- cover - 2,

- металлический ободок - 3,- metal rim - 3,

- по меньшей мере, три сквозные металлизированные отверстия - 4, 5, 6 соответственно,- at least three through metallized holes - 4, 5, 6, respectively,

- по меньшей мере, одна внешняя - 7 и соответствующая ей, по меньшей мере, одна внутренняя - 8 «земляные» металлизированные контактные площадки,- at least one external - 7 and corresponding to it, at least one internal - 8 "earthen" metallized contact pads,

- по меньшей мере, три внешние - 9, 10, 11 и соответствующие им, по меньшей мере, три внутренние выводы - 12, 13, 14 соответственно,- at least three external - 9, 10, 11 and corresponding to them, at least three internal terminals - 12, 13, 14, respectively,

- единая монолитная планарная плата - 15,- single monolithic planar board - 15,

- многослойное металлизационное покрытие - 16,- multilayer metallization coating - 16,

- многослойное металлизационное покрытие крышки - 17.- multilayer metallization coating of the cover - 17.

На фиг. 2 и 3 даны частные случаи его выполнения для изделий полупроводниковой электронной техники СВЧ - Транзистор полевой 3П976 КРПГ.432152.024, Модуль СВЧ усилитель малошумящий М4221317 КРПГ.434815.335 соответственно.FIG. 2 and 3 give particular cases of its implementation for products of semiconductor electronic equipment microwave - Field-effect transistor 3P976 KRPG.432152.024, Microwave low-noise amplifier module M4221317 KRPG.434815.335, respectively.

Примеры конкретного выполнения заявленного корпуса СВЧ для изделия полупроводниковой электронной техники СВЧ.Examples of specific implementation of the claimed microwave housing for a product of semiconductor microwave electronics.

Пример 1. Выполнен образец корпуса СВЧ для изделия полупроводниковой электронной техники СВЧ - Диод КРПГ.432136.006 кристалл прямоугольной формы, размер 0,6×0,5 мм, один вывод СВЧ (Фиг. 1).Example 1. A sample of a microwave package for a product of semiconductor electronic equipment microwave is made - the KRPG.432136.006 diode is a rectangular crystal, size 0.6 × 0.5 mm, one microwave output (Fig. 1).

Корпус СВЧ содержит:The microwave housing contains:

основание 1, крышку 2, герметично соединенные посредством металлического ободка 3.base 1, cover 2, hermetically connected by means of a metal rim 3.

При этом форма и размер корпуса СВЧ (основание и крышка) определяется формой и размером кристалла - Диод КРПГ.432136.006, кристалл прямоугольной формы, размер 0,6×0,5 мм, один вывод СВЧ.In this case, the shape and size of the microwave case (base and cover) is determined by the shape and size of the crystal - KRPG.432136.006 diode, rectangular crystal, size 0.6 × 0.5 mm, one microwave output.

Выполнение.Performance.

Основание 1 и крышка 2 выполнены из материала алмаз, представляющего собой поликристаллическую алмазную пленку, выращенную методом химического осаждения из газовой фазы (CVD), толщиной 150 мкм, прямоугольной формы, размером 2,0×1,5 мм.Base 1 and cover 2 are made of diamond material, which is a polycrystalline diamond film grown by chemical vapor deposition (CVD), 150 μm thick, rectangular, 2.0 × 1.5 mm in size.

При этом крышка выполнена объемной формы, высотой не менее высоты упомянутого кристалла - Диод КРПГ.432136.006.In this case, the cover is made of a three-dimensional shape, with a height not less than the height of the mentioned crystal - KRPG.432136.006 diode.

Основание 1, металлический ободок 3, внешняя 7 и соответствующая ей внутренняя 8 «земляные» металлизированные контактные площадки, внешние 9, 10, 11 и соответствующие им внутренние 12, 13, 14 выводы, сквозные металлизированные отверстия 4, 5, 6 выполнены в виде единой монолитной планарной платы 15.Base 1, metal rim 3, external 7 and corresponding internal 8 "earthen" metallized contact pads, external 9, 10, 11 and corresponding internal 12, 13, 14 terminals, through metallized holes 4, 5, 6 are made in the form of a single monolithic planar board 15.

При этом.Wherein.

В центральной части внешней и внутренней сторон основания 1 выполнены внешняя 7 и соответствующая ей внутренняя 8 «земляные» металлизированные контактные площадки, попарно соединенные между собой электрически, для расположения кристалла - Диод КРПГ.432136.006 кристалл прямоугольной формы, размер 0,6×0,5 мм, один вывод СВЧ.In the central part of the outer and inner sides of the base 1, external 7 and the corresponding internal 8 "earthen" metallized contact pads are made, electrically connected in pairs, for the location of the crystal - Diode KRPG.432136.006 rectangular crystal, size 0.6 × 0.5 mm, one microwave output.

По периферии внешней и внутренней сторон основания 1 вне внешней 7 и соответствующей ей внутренней 8 «земляных» металлизированных контактных площадок выполнены три внешние 9, 10, 11 и соответствующие им три внутренние 12, 13, 14 выводы, попарно соединенные между собой электрически, при этом каждые три вывода представляют собой, отрезок копланарной линии передачи, заземленные проводники которого соединены с внешней 7 и соответствующей ей внутренней 8 «земляными» металлизированными контактными площадками и металлическим ободком 3.Along the periphery of the outer and inner sides of the base 1 outside the outer 7 and the corresponding inner 8 "earthen" metallized contact pads, three outer 9, 10, 11 and corresponding three inner 12, 13, 14 terminals are made, electrically connected in pairs, while each three pins represent a piece of coplanar transmission line, the grounded conductors of which are connected to the outer 7 and the corresponding inner 8 "earthen" metallized contact pads and a metal rim 3.

Металлический ободок 3 выполнен по периметру единой монолитной планарной платы 15.The metal rim 3 is made along the perimeter of a single monolithic planar board 15.

Металлический ободок 3, внешняя 7 и соответствующая ей внутренняя 8 «земляные» металлизированные контактные площадки, внешние 9, 10, 11 и соответствующие им внутренние 12, 13, 14 выводы, сквозные металлизированные отверстия 4, 5, 6 выполнены в виде многослойного металлизационного покрытия 16 с высокой электропроводностью, титан (ТУ-48-4282-86) - никель (НПОЭВи ГОСТ 2170-73) - золото, нанесенные методом вакуумного напыления (УРМ 3279), с последующим осаждением слоя золота - методом гальванического осаждения согласно РД 11054272-81, общей толщиной 2 мкм.Metal rim 3, external 7 and corresponding internal 8 "earthen" metallized contact pads, external 9, 10, 11 and corresponding internal 12, 13, 14 terminals, through metallized holes 4, 5, 6 are made in the form of a multilayer metallized coating 16 with high electrical conductivity, titanium (TU-48-4282-86) - nickel (NPOEV and GOST 2170-73) - gold, deposited by vacuum deposition (URM 3279), followed by deposition of a gold layer - by galvanic deposition according to RD 11054272-81, with a total thickness of 2 microns.

Внешняя 7 и соответствующая ей внутренняя 8 «земляные» металлизированные контактные площадки, каждые внешние 9, 10, 11 и соответствующие им каждые внутренние 12, 13, 14 выводы попарно соединены между собой посредством сквозных металлизированных отверстий 4, 5, 6.External 7 and the corresponding internal 8 "earthen" metallized contact pads, each external 9, 10, 11 and corresponding to each internal 12, 13, 14 terminals are connected in pairs by means of through metallized holes 4, 5, 6.

Основание 1 и крышка 2 соединены посредством металлического ободка 3 единой монолитной планарной платы 15 методом пайки сплавом золото-олово (ПЗлО80 ТУ 1868-385-057853-2024 2015).Base 1 and cover 2 are connected by means of a metal rim 3 of a single monolithic planar board 15 by soldering with a gold-tin alloy (PZlo80 TU 1868-385-057853-2024 2015).

При этом единая монолитная планарная плата 15 и крышка 2 выполнены по традиционной групповой технологии изготовления интегральных схем СВЧ и технологии глубокого плазмохимического травления.In this case, a single monolithic planar board 15 and a cover 2 are made according to the traditional group technology for the manufacture of microwave integrated circuits and the technology of deep plasma-chemical etching.

Пример 2-3.Example 2-3.

Корпус СВЧ выполнен аналогично примеру 1, но для изделий полупроводниковой электронной техники СВЧ:The microwave case is made similar to example 1, but for products of semiconductor microwave electronics:

Транзистор полевой 3П976 КРПГ.432152.024, кристалл прямоугольной формы, размер 1,2×0,6 мм, три вывода СВЧ (фиг. 2),Field-effect transistor 3P976 KRPG.432152.024, rectangular crystal, size 1.2 × 0.6 mm, three microwave leads (Fig. 2),

Модуль СВЧ усилитель малошумящий М4221317 КРПГ.434815.335 кристалл квадратной формы, размер 1,4×1,4 мм, шестнадцать выводов СВЧ (фиг. 3).Low-noise microwave amplifier module M4221317 KRPG.434815.335 square crystal, size 1.4 × 1.4 mm, sixteen microwave leads (Fig. 3).

Изготовленные образцы корпуса СВЧ.Manufactured samples of the microwave case.

1. Прошли испытания на предмет надежности.1. Tested for reliability.

Оценку надежности проводили методом термоциклирования при определенном режиме согласно ОСТ 11332.702-89.The reliability was assessed by the thermal cycling method at a certain mode according to OST 11332.702-89.

2. Измерены:2. Measured:

а) потери СВЧ, дБ и коэффициент стоячей волны (КСВН) в диапазоне рабочих частот до 40 ГГц,a) microwave losses, dB and standing wave ratio (VSWR) in the operating frequency range up to 40 GHz,

б) коэффициент теплопроводности, Вт/м×°К.b) coefficient of thermal conductivity, W / m × ° K.

Образцы заявленного корпуса СВЧ.Samples of the declared microwave housing.

1. Успешно прошли испытания на надежность - полное сохранение целостности после термоциклирования.1. Successfully passed reliability tests - complete preservation of integrity after thermal cycling.

2. Имеют:2. Have:

потери СВЧ порядка 0,5 дБ и коэффициент стоячей волны (КСВН) порядка 1,5 в диапазоне рабочих частот до 40 ГГцmicrowave losses of the order of 0.5 dB and the standing wave ratio (VSWR) of the order of 1.5 in the operating frequency range up to 40 GHz

коэффициент теплопроводность порядка 1000 Вт/м×°К.thermal conductivity coefficient of the order of 1000 W / m × ° K.

Таким образом, заявленный корпус СВЧ для изделия полупроводниковой электронной техники СВЧ по сравнению с прототипом обеспечит:Thus, the declared microwave case for a product of semiconductor electronic equipment microwave, in comparison with the prototype, will provide:

повышение рабочей частоты до 40 ГГц (прототип - до 17 ГГц),increasing the operating frequency up to 40 GHz (prototype - up to 17 GHz),

улучшение отвода тепла более чем в 10 раз,improved heat dissipation by more than 10 times,

упрощение конструкции,simplification of the design,

повышение надежности более чем в 3 раза,increased reliability by more than 3 times,

расширение функциональных возможностей - обеспечение возможности использования корпуса СВЧ для изделий полупроводниковой электронной техники СВЧ всех уровней выходной мощности СВЧ (маломощные, средней и мощные), последнее особенно актуально.Expansion of functionality - ensuring the possibility of using a microwave case for products of semiconductor microwave electronics of all levels of microwave output power (low-power, medium and high-power), the latter is especially important.

Claims (13)

1. Корпус СВЧ для изделия полупроводниковой электронной техники СВЧ, содержащий1. A microwave case for a microwave semiconductor electronics product, containing основание и крышку, герметично соединенные металлическим ободком, в основании выполнено, по меньшей мере, три сквозных металлизированных отверстия,base and cover, hermetically connected by a metal rim, at least three through metallized holes are made in the base, в центральной части внешней и внутренней сторон основания выполнены, по меньшей мере, одна внешняя и соответствующая ей, по меньшей мере, одна внутренняя «земляные» металлизированные контактные площадки, попарно соединенные между собой электрически, для последующего расположения и соединения кристалла либо кристаллов изделия СВЧ,in the central part of the outer and inner sides of the base, at least one outer and corresponding to it at least one inner "earthen" metallized contact pads are made, electrically connected in pairs, for the subsequent arrangement and connection of the crystal or crystals of the microwave product, по периферии внешней и внутренней сторон основания вне внешней и соответствующей ей внутренней «земляных» металлизированных контактных площадок выполнены, по меньшей мере, три внешних и соответствующих им, по меньшей мере, три внутренних вывода, попарно соединенных между собой электрически, при этом каждые три вывода представляют собой отрезок копланарной линии передачи, заземленные проводники которого соединены с внешней и соответствующей ей внутренней «земляными» металлизированными контактными площадками и металлическим ободком, отличающийся тем, чтоalong the periphery of the outer and inner sides of the base outside the outer and the corresponding inner "earthen" metallized contact pads, at least three external and corresponding to them, at least three internal leads are made, electrically connected in pairs, with each three leads are a segment of a coplanar transmission line, the grounded conductors of which are connected to the external and corresponding internal "earth" metallized contact pads and a metal rim, characterized in that основание и крышка выполнены из материала алмаз, при этомthe base and cover are made of diamond material, while основание, металлический ободок, внешняя и соответствующая ей внутренняя «земляные» металлизированные контактные площадки, внешние и соответствующие им внутренние выводы, сквозные металлизированные отверстия выполнены в виде единой монолитной планарной платы, при этом металлический ободок выполнен по периметру единой монолитной планарной платы,base, metal rim, external and corresponding internal "earthen" metallized contact pads, external and corresponding internal leads, through metallized holes are made in the form of a single monolithic planar board, while the metal rim is made along the perimeter of a single monolithic planar board, металлический ободок, внешняя и соответствующая ей внутренняя «земляные» металлизированные контактные площадки, внешние и соответствующие им внутренние выводы выполнены в виде многослойного металлизационного покрытия с высокой электропроводностью,metal rim, external and corresponding internal "earthen" metallized contact pads, external and corresponding internal leads are made in the form of a multilayer metallization coating with high electrical conductivity, крышка выполнена объемной формы, по внутренней поверхности которой выполнено многослойное металлизационное покрытие с высокой электропроводностью,the cover is made of a volumetric shape, on the inner surface of which a multilayer metallization coating with high electrical conductivity is made, внешняя и соответствующая ей внутренняя «земляные» металлизированные контактные площадки, каждые внешние и соответствующие им каждые внутренние выводы попарно соединены между собой посредством упомянутых сквозных металлизированных отверстий.external and corresponding internal "earthen" metallized contact pads, each external and corresponding to each internal leads are connected in pairs by means of the mentioned through metallized holes. 2. Корпус СВЧ по п. 1, отличающийся тем, что изделие полупроводниковой электронной техники СВЧ представляет собой полупроводниковый прибор СВЧ или интегральную схему СВЧ.2. The microwave housing according to claim 1, characterized in that the product of the microwave semiconductor electronics is a microwave semiconductor device or a microwave integrated circuit. 3. Корпус СВЧ по п. 1, отличающийся тем, что материал алмаз представляет собой поликристаллическую алмазную пленку.3. The microwave housing according to claim 1, characterized in that the diamond material is a polycrystalline diamond film. 4. Корпус СВЧ по п. 1, отличающийся тем, что герметичное соединение выполнено в виде паяного соединения.4. Microwave housing according to claim 1, characterized in that the hermetic joint is made in the form of a soldered joint. 5. Корпус СВЧ по п. 1, отличающийся тем, что форма и размер корпуса, в том числе форма и размер объемной крышки, определяются формой и размером кристалла либо кристаллов изделия полупроводниковой электронной техники СВЧ, а количество внешних и соответствующих им внутренних выводов не менее количества его выводов.5. The microwave housing according to claim 1, characterized in that the shape and size of the housing, including the shape and size of the volumetric cover, are determined by the shape and size of the crystal or crystals of the microwave semiconductor electronics product, and the number of external and corresponding internal leads is not less the number of his findings.
RU2020130352A 2020-09-14 2020-09-14 Microwave housing for microwave semiconductor electronics product RU2749572C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020130352A RU2749572C1 (en) 2020-09-14 2020-09-14 Microwave housing for microwave semiconductor electronics product

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020130352A RU2749572C1 (en) 2020-09-14 2020-09-14 Microwave housing for microwave semiconductor electronics product

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2749572C1 true RU2749572C1 (en) 2021-06-15

Family

ID=76377476

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2020130352A RU2749572C1 (en) 2020-09-14 2020-09-14 Microwave housing for microwave semiconductor electronics product

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2749572C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU225033U1 (en) * 2023-03-23 2024-04-12 Дмитрий Евгеньевич Миненко Optical transmitter module housing based on a radio-photonic integrated circuit for broadband systems for transmitting, receiving and processing radio signals

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE69613645T2 (en) * 1995-03-02 2002-05-08 Circuit Components Inc COST-EFFECTIVE, HIGH-PERFORMANCE HOUSING FOR MICROWAVE CIRCUITS IN THE 90 GHZ RANGE WITH BGA IN / OUTPUT FORMAT AND CERAMIC SUBSTRATE TECHNOLOGY
RU2386190C1 (en) * 2008-12-05 2010-04-10 Закрытое акционерное общество "Научно-производственное объединение "НИИТАЛ" (ЗАО "НПО "НИИТАЛ") Body of integrated circuit
CN102782934A (en) * 2009-05-05 2012-11-14 联合单片电路半导体股份公司 Miniature microwave component for surface-mounting
US9848500B2 (en) * 2011-01-18 2017-12-19 Sony Corporation Method of manufacturing a package for embedding one or more electronic components
RU2690092C1 (en) * 2018-07-26 2019-05-30 Общество с ограниченной ответственностью "Центр инновационных разработок ВАО" Microwave integrated circuit housing

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE69613645T2 (en) * 1995-03-02 2002-05-08 Circuit Components Inc COST-EFFECTIVE, HIGH-PERFORMANCE HOUSING FOR MICROWAVE CIRCUITS IN THE 90 GHZ RANGE WITH BGA IN / OUTPUT FORMAT AND CERAMIC SUBSTRATE TECHNOLOGY
RU2386190C1 (en) * 2008-12-05 2010-04-10 Закрытое акционерное общество "Научно-производственное объединение "НИИТАЛ" (ЗАО "НПО "НИИТАЛ") Body of integrated circuit
CN102782934A (en) * 2009-05-05 2012-11-14 联合单片电路半导体股份公司 Miniature microwave component for surface-mounting
US9848500B2 (en) * 2011-01-18 2017-12-19 Sony Corporation Method of manufacturing a package for embedding one or more electronic components
RU2690092C1 (en) * 2018-07-26 2019-05-30 Общество с ограниченной ответственностью "Центр инновационных разработок ВАО" Microwave integrated circuit housing

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU225033U1 (en) * 2023-03-23 2024-04-12 Дмитрий Евгеньевич Миненко Optical transmitter module housing based on a radio-photonic integrated circuit for broadband systems for transmitting, receiving and processing radio signals

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100367936B1 (en) High frequency integrated circuit device with laminated body
US4925024A (en) Hermetic high frequency surface mount microelectronic package
KR100197187B1 (en) High frequency power amplifier circuit device
US3946428A (en) Encapsulation package for a semiconductor element
CN111599802B (en) Ceramic package shell and package shell mounting structure
US20040080917A1 (en) Integrated microwave package and the process for making the same
EP2428989B1 (en) High-frequency circuit package and high-frequency circuit device
US5852391A (en) Microwave/millimeter-wave functional module package
US6936921B2 (en) High-frequency package
US6531775B1 (en) High-frequency module
RU2749572C1 (en) Microwave housing for microwave semiconductor electronics product
CA1301949C (en) Device for interconnection and protection of a bare microwave componentchip
CN109904128B (en) Three-dimensional integrated T/R assembly packaging structure and packaging method based on silicon-based carrier plate
EP0235503B1 (en) Hermetic high frequency surface mount microelectronic package
KR20210133648A (en) A high frequency semiconductor device package and a fabricating method thereof
US8476755B2 (en) High frequency ceramic package and fabrication method for the same
JP2616698B2 (en) Composite high frequency circuit module
RU2690092C1 (en) Microwave integrated circuit housing
JP2002368561A (en) Waveguide mmic module
US20230197698A1 (en) Multi-typed integrated passive device (ipd) components and devices and processes implementing the same
US11257734B2 (en) Thermal management package and method
Schulz et al. Optimized wire-bond transitions for microwave applications up to 67 GHz using the low loss LTCC material DuPont 9k7
Jeong et al. A miniaturized 2.5 GHz 8 W GaN HEMT power amplifier module using selectively anodized aluminum oxide substrate
CN115939710A (en) Planar broadband microwave isolator and manufacturing method thereof
KR100308788B1 (en) Surface acoustic wave duplexer and manufacturing method thereof