[1]Изобретение относится к электронной технике и может быть использовано при изготовлении гибридных СВЧ интегральных схем повышенной надежности, герметизируемых шовно-роликовой или лазерной сваркой.
[2]К важным требованиям, предъявляемым к корпусу мощной СВЧ интегральной схемы относятся:
[3]- герметичность и надежность с точки зрения защиты от воздействия окружающей среды, отрицательно влияющей на параметры прибора;
[4]- эффективный отвод тепла от тепловыделяющих элементов схемы, с целью получения максимально допустимой выходной СВЧ мощности;
[5]- обеспечение работы полупроводникового СВЧ прибора в требуемом диапазоне частот;
[6]- минимальные массогабаритные характеристики.
[7]Известен металлокерамический корпус для установки кристаллов микросхем, содержащий основание из керамического материала, коваровые рамку и крышку, контактные площадки, выведенные на боковые и нижнюю поверхности основания, проводники, соединяющие внутренние контактные площадки с внешними, отличающийся тем, что основания корпусов изготовлены по технологии с низкой температурой обжига, проводники продублированы проводящими столбиками в слоях керамики [1].
[8]Данное техническое решение направлено на уменьшение габаритных размеров корпуса и шага внешних выводов, но не направлено на обеспечение работы СВЧ микросхемы в требуемом диапазоне частот.
[9]Известен металлокерамический корпус микросхемы, содержащий металлизированную керамическую плату с углублением для кристалла, металлический ободок, соединенный пайкой с платой, и металлическую крышку, приваренную к ободку, в котором соединение крышки с корпусом осуществляется через две рамки, соединенных твердым припоем. Одна из рамок имеет на наружной поверхности фаску, ограничивающую ширину паяного шва между рамками [2].
[10]Данное техническое решение направлено на повышение качества и надежности герметизации микросхем методом односторонней контактной шовной сварки, но не направлено на обеспечение работы СВЧ микросхемы в требуемом диапазоне частот.
[11]Ближайшим аналогом является корпус интегральной схемы СВЧ диапазона, содержащий металлическое основание, расположенную на нем одной своей стороной с внешними выводами диэлектрическую пластину с микрополосковыми линиями на ее противоположной стороне по периферии для электрического соединения с интегральной схемой СВЧ-диапазона, которые электрически соединены с внешними выводами посредством сквозных металлических проводников в диэлектрической пластине, и крышку, герметично соединенную по периметру с диэлектрической пластиной, в центре диэлектрической пластины выполнено отверстие для размещения в нем интегральной схемы СВЧ-диапазона с возможностью теплового контакта интегральной схемы СВЧ-диапазона с основанием. Крышка с металлическим основанием электрически соединена металлизацией с металлическим основанием [3].
[12]Основным недостатком данного корпуса является отсутствие возможности вывода резонансной частоты корпуса за пределы диапазона рабочих частот микросхемы. Совпадение резонансной частоты корпуса с диапазоном рабочих частот микросхемы может спровоцировать возбуждение генерации микросхемы. Известно, что паразитные реактивности корпусов существенно влияют на электрические характеристики СВЧ микросхем, в частности, на рабочий диапазон частот. В данном техническом решении корпус позволяет улучшить электрические характеристики только за счет коротких соединительных проводников и согласования микрополосковых линий и внешних выводов, но, в то же время, исключена возможность вывода резонансной частоты корпуса за пределы диапазона рабочих частот микросхемы.
[13]Техническим результатом изобретения является возможность вывода резонансной частоты корпуса за пределы диапазона рабочих частот микросхемы.
[14]Указанный технический результат обеспечивает конструкция корпуса СВЧ микросхемы, содержащая керамическую плату, на одной стороне которой расположены внешние выводные площадки и заземляющая металлизация, а на противоположной стороне по периферии выполнены полосковые линии, электрически соединенные с внешними выводными площадками через отверстия в плате, в центре платы выполнено отверстие для размещения на заземляющей площадке которой кристалла микросхемы, по периферии платы со стороны полосковых линий расположена керамическая рамка с металлизированной поверхностью, к которой припаян металлический ободок, к которому присоединена герметизирующая металлическая крышка электрически соединенная с заземляющей металлизацией, отличающийся тем, что ободок соединен с заземляющей металлизацией группой металлизированных отверстий, количество и размеры которых выбраны таким образом, что бы собственный резонанс корпуса находился за пределами диапазона частот, предназначенном для эксплуатации корпуса.
[15]Техническим результатом, обеспечиваемым предполагаемым изобретением является исключение возможности нахождения резонансной частоты корпуса интегральной схемы в ее рабочем диапазоне частот.
[16]Указанный технический результат обеспечивает корпус СВЧ интегральной схемы, состоящий из керамической платы, на одной стороне которой расположены внешние выводные площадки металлизации, первого слоя керамики, полосковые линии металлизации, электрически соединенные с внешними выводными площадками через металлизированные отверстия в плате и первом слое керамики, площадки металлизации на плате для размещения кристалла микросхемы, второго слоя керамики к металлизации которого припаян металлический ободок для герметизации корпуса металлической крышкой, металлизации, электрически соединяющей ободок с площадкой металлизации на плате, отличающийся тем, что ободок соединен с площадкой металлизации на плате металлизированными отверстиями, количество и размеры которых выбраны таким образом, чтобы собственный резонанс корпуса находился за пределами рабочего диапазона частот микросхемы. Технических решений, содержащих признаки, сходные с отличительными, не выявлено, что позволяет сделать выводы о соответствии заявленных технических решений критерию новизны.
[17]Металлический ободок с металлической крышкой, электрически соединенные с площадкой металлизации, являются паразитными реактивными элементами корпуса и оказывают влияние на величину резонансной частоты корпуса, которая может находиться в пределах диапазона рабочих частот СВЧ микросхемы, что может спровоцировать возбуждение микросхемы.
[18]В случае отсутствия заземляющей металлизации, из-за обратной связи между входом и выходом микросхемы через проходную емкость, образованную ободком с крышкой, как правило, микросхема возбуждается.
[19]Параметры колебательного контура, образованного ободком с крышкой, можно изменять посредством уменьшения индуктивности данного контура, которая состоит из индуктивности крышки с металлическим ободком и индуктивности заземляющей металлизации.
[20]Как правило, заземляющей металлизацией в корпусах СВЧ микросхем является металлизация боковых стенок керамического изолятора. Толщина такой металлизации составляет 10-20 мкм, что ограничивает возможность уменьшения индуктивности контура. Соединение ободка с площадкой металлизации, предназначенной для монтажа микросхемы, отверстиями с металлизацией может существенно снизить индуктивность заземляющей металлизации и, следовательно, вывести резонансную частоту корпуса из диапазона рабочих частот СВЧ микросхемы.
[21]Сущность заявленного технического решения поясняется чертежами, где:
[22]На фиг. 1 представлено сечение корпуса сбоку.
[23]На фиг. 2 изображен вид сверху.
[24]На фиг. 3 изображен вид снизу.
[25]Металлокерамический корпус, предназначенный для сборки микросхемы широкополосного усилителя с выходной мощностью до 2 Вт, работающей в диапазоне частот 12,5-17 ГГц с размерами 5×5×1,8 мм3. Корпус состоит из керамической платы 1, на одной стороне которой расположены внешние выводные площадки 9, а на керамическом слое 2 выполнены полосковые линии 7, электрически соединенные с внешними выводными площадками 9 через металлизированные отверстия 8 в плате 1 и слое 2. На плате 1 выполнена металлизированная площадка 11 для размещения кристалла микросхемы. К металлизации керамического слоя 3 припаян металлический ободок 4 для герметизации корпуса металлической крышкой 5. Ободок 4 электрически соединен с металлизированной площадкой 11 металлизированными отверстиями 6. Со стороны внешних выводных площадок 9 на плате 1 под металлизированной площадкой 11 сформирована металлизированная площадка 12, предназначенная для поверхностного монтажа собранной в корпусе микросхемы. Площадка 11 электрически соединена с площадкой 12 металлизированными отверстиями 10.
[26]Резонансная частота корпуса подбирается размерами и количеством металлизированных отверстий 6, электрически соединяющих металлический ободок с металлизированной площадкой 11. Изменение размеров и количества металлизированных отверстий 6 приводит к изменению частоты резонанса эквивалентного колебательного контура, формируемого паразитной индуктивностью металлизированных отверстий 6 и паразитной емкостью ободка 4 и металлической крышки 5 на металлизированную площадку 11.
[27]Технический эффект предлагаемого технического решения подтверждается результатами измерения резонансной частоты на изготовленных металлокерамических корпусах с металлизацией боковых стенок керамического изолятора и с металлизированными отверстиями электрически соединяющими металлический ободок с металлизированной площадкой для размещения кристалла микросхемы и на корпусах только с металлизированными отверстиями электрически соединяющими ободок с металлизированной площадкой для размещения кристалла микросхемы.
[28]Определение резонансной частоты проводилось с помощью анализатора цепей Agilent Е8362 В, позволяющим проводить измерения на частотах от 10МГц до 26 ГГц.
[29]Результаты испытаний приведены в таблицах 1 и 2. Резонансная частота корпуса с металлизацией только боковых стенок керамического изолятора равнялась 13,4 ГГц и находилась в диапазоне рабочих частот микросхемы.
[30]
[31]
[32]
[33]
[34]В металлокерамических корпусах с металлизацией боковых стенок керамического изолятора и с дополнительными металлизированными отверстиями (таблица 1) диаметром 0,2 мм и длиной 1,2 мм резонансную частоту корпуса выводят за пределы диапазона рабочих частот микросхемы 8 отверстий. Резонансную частоту корпуса с металлизированными отверстиями диаметром 0,3 мм и длиной 1,2 мм выводят за пределы диапазона рабочих частот микросхемы 6 отверстий. Резонансную частоту корпуса с металлизированными отверстиями диаметром 0,4 мм и длиной 1,2 мм выводят за пределы диапазона рабочих частот микросхемы 3 отверстия.
[35]В металлокерамических корпусах только с металлизированными отверстиями (таблица 2) диаметром 0,2 мм и длиной 1,2 мм резонансную частоту корпуса выводят за пределы диапазона рабочих частот микросхемы 10 отверстий. Резонансную частоту корпуса с металлизированными отверстиями диаметром 0,3 мм и длиной 1,2 мм выводят за пределы диапазона рабочих частот микросхемы 7 отверстий. Резонансную частоту корпуса с металлизированными отверстиями диаметром 0,4 мм и длиной 1,2 мм выводят за пределы диапазона рабочих частот микросхемы 5 отверстий.
[36]Источники информации:
[37]1. Патент на полезную модель №: 129297, 2013 г.
[38]2. А.С. СССР №1457744, 1986 г.
[39]3. Патент РФ 2079931, 1997 г.
