Герметичное микроэлектронное устройство

(51) 5 Н 23 0 ГОСУДАРСТВЕ ННОЕ ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) НТН РЕТЕ е перифеая метал- окнами 6 орма окон ими скруг- отвечают жен ными рии герм лическая над поло б близкаленными соотноше е И/ - ширина поло Ь - высота окон2 ширина окон В - радиус скру ковои линии;крышке;крышке;ения верхних угл ИСАНИЕ И АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(54) ГЕРМЕТИЧНОЕ МИКРОЭЛЕКТРОННОЕ УСТРОЙСТВО(57) Изобретение относится к микроэлектронным устройствам, в том числе к СВЧмонолитным интегральным приборам, Вгерметичном микроэлектронном устройстве, содержащем металлическое основание,припаянную к нему диэлектрическую плату,навесные компоненты, размещенные на Изобретение относится к области микроэлектрон н ых устройств (МЭУ), в том числе к разработке конструкции и технологии изготовления СВЧ монолитно-интегральных приборов (МИП),Целью изобретения является снижение потерь при использовании устройства в С В Ч-диапазоне.На фиг, 1 и 2 представлено схематическое изображение предлагаемого герметичного микроэлектронного устройства с полосковыми выводами.Устройство содержит металлическое основание 1, к которому припаяна диэлектрическая плата 2 с навесными компонентами 3, размещенными на плате, и (или) в ее отверстиях на основании, и соединенных с микрополосковыми выводами 4, располоплате и соединенные с микрополосковыми выводами, расположенными на плате, и выпуклую крышку, герметично соединенную с платой, крышка соединена электрически с основанием и выполнена металлической с расположенными над выводами прямоугольными окнами с верхними скругленными углами, размеры которых выбраны из выражений Ь Ю;12 36; В=И/, гдеИI - ширина полосковой линии, О - высота окон в крышке; 12 - ширина окон в крышке; В - радиус скругления верхних углов окон, заполненными пенопластовыми пробками, соединенными со слоем пенопласта, размещенными вдоль внутренней границы соединения крышки с платой, шириной превышающей 1 мм и толщиной, превышающей высоту окна более чем на 1 мм. 2 ил,на плате. С платой 2 по е тично соединена выпук крышка 5, снабженная ковыми выводами 4, Ф прямоугольной, с верхн углами. Размеры окон б ниям окон,Окна 6 заполнены пенопластовыми пробками, соединенными со слоем пенопласта 7, размещенным вдоль внутренней51015 границы соединения крышки с платой, шириной, превышающей 1 мм, и толщиной, превышающей высоту окна более чем на 1 мм.Наличие окон в крышке(над полосковыми выводами) позволяет использовать крышку из металла, что и обеспечивает довольно высокую электрогерметичность заявленного устройства (для чего необходимо также электрическое соединение крышки с основанием), а соединение крышки с платой при помощи пенодиэлектрика, полностью закрывающего упомянутые окна, обусловливает сохранение необходимой герметичности конструкции. Размер и конфигурацию окон в крышке (над полосковыми выводами) выбирают из условия минимальности влияния крышки на Кст Ч МПЛ с одной стороны, и с учетом получения максимально достижимой электрогерметичности МЭУ - с другой стороны.Минимально допустимая высота окна в крышке над микрополоском определяется из условия исключения влияния заземленного экрана (крышки) на КстЧ МПЛ. Из известн ых соотношений следует, что оптимальным по отношению к КстЧ МЭУ является окно высотой Я и шириной ЗИ/ по никнему краю.В полосковой плате электромагнитное поле сосредоточено, главным образом, на границе "диэлектрик-полосок", Однако часть электромагнитного поля выходит наружу ии распространяется над поверхностью полоска. Электрическая составляющая этого поля (или, что то же самое, плотность СВЧ токов) на контуре окна над полосковым выводом будет максимальна в местах наибольшей кривизны окна, т,е, на углах его контура. Использование окон со скругленными углами позволяет снизить плотность СВЧ токов, что, в свою очередь, приводит к уменьшению площади окна, и, в конечном счете, позволяет повысить электро- герметичность корпуса, Конкретная форма (радиусы закруглений) подбирались экспериментальноо,Необходимым условием обеспечения герметичности и высоких СВЧ параметров заявленной конструкции МЭУ с полосковыми выводами является использование в качестве диэлектрика, изнутри прилежащего к крышке и плате в области их сопряжения, а значит и к полосковым выводам, материала, некоторого близок к 1, а тцд не более 1 х 10-з обладающего также высокой адгезией как к металлу, так и к материалу платы. 20 25 30 35 40 45 50 55 Малые значения е и сдд пенопласта, высокая адгезия его к различным материалам и газонепроницаемость при толщине прослойки 1 мм обусловливает его преимущественное использование в качестве материала, с помощью которого (путем вспенивания) осуществляют герметичное соединение металлической крышки и диэлектрической платы,Для обеспечения герметичности устройства ширина размещаемого вдоль внутренней границы соединения крышки с платой слоя пенопласта должна превышать 1 мм, а толщина - превышать высоту окна более чем на 1 мм,Требования к функционированию размещенных на плате бескорпусных полупроводниковых приборов (кристаллов) исключают контакт этих кристаллов с какими-либо средами. Вследствие этого не допускается полное заполнение пространства под крышкой устройства герметизирующим пенопластом, а пенопласт размещают таким образом, чтобы он не соприкасался с кристаллами,П р и м е р. Заявленная конструкция реализована в транзисторном усилителе диапазона частот до 26 ГГц. Прибор содержит плату из поликора толщиной 0,5 мм, припаянную припоем ПОСк основанию из сплава 29 НК толщиной 0,5 мм с покрытием М 6, О-Ви 9, Часть кристаллов активных элементов размещена на плате, а часть - в окнах платы на основании. Выводы кристаллов из золотой проволоки диаметром 30 мкм методом микросварки соединены с соответствующими контактными площадками на плате.Крышка прибора выполнена из меди и покрыта сплавом олово-висмут. В крышке в местах, соответствующих прохокдению 50- омных (шириной 0,5 мм) микрополосков "Вход", "Выход" и "+12 В", выполнены окна высотой 0,5 мм, длиной по нижнему краю 1,5 мм и радиусом закруглений по верхнему краю 0,5 мм.С внутренней стороны крышки по всему периметру ее сопряжения с платой к крышке и плате прилежит валик из пенопласта ПЭН-И. Ширина валика (вдоль платы) и высота валика (вдоль крышки) составляют 2 мм.Герметизацию устройства осуществляют путем размещения под крышкой заготовки из пенопласта, спрессованного в форме рамки, конфигурация которой повторяет конфигурацию края крышки, и его последующего вспенивания путем термообработки при температуре 110 С,1790013 Герметичность устройства достаточно велика, натекание по гелию в прибор составляет не более 5 х 10 л мкм с,-7 , , -1 Электрогерметичность устройства не хуже 40 дБ КстЧ усилителя по входу усилителя не более 1,18 (на частоте 20 ГГц),Таким образом, по сравнению с известными, заявленная конструкция герметичного микроэлектронного устройства с Формула изобретения Герметичное микроэлектронное устройство, содержащее металлическое основание, припаянную к нему диэлектрическую плату, навесные компоненты, размещенные на плате и соединенные с микрополосковыми выводами, расположенными на плате, и выпуклую крышку, герметично соединеннуюс платой,отл и ча ю щееся тем,что, с целью снижения потерь при использовании в СВЧ-диапазоне, крышка соединена электрически с основанием и выполнена металлической с расположенными над выводами прямоугольными окнами с верхними полосковыми выводами имеет значительные преимущества, так как обеспечивает герметичность и электрогерметичность приборов и улучшение их СВЧ параметров.5 Использование изобретения при создании перспективных СВЧ микроэлектронных устройств создает предпосылки продвижения вверх по частотному диапазону, что является актуальной задачей мик роэлектроники. скругленными углами, размеры которых выбраны из выражений15 ОЧЧ, 1 2ЗЮ, В = ЧЧ,где Ю - ширина полосковой линии;Ь - высота окон в крышке;12 - ширина окон в крышке;Я - радиус скругления верхних углов20 окон,заполненными пенопластовыми пробками,соединенными со слоем пенопласта, размещенным вдоль внутренней границы соединения крышки с платой, шириной,25 превышающей 1 мм, и толщиной, превышающей высоту окна более чем на 1 мм.1790013 орректор Н.Милюк Редактор Т,Иван КНТ ССС Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 1 Заказ 351 ВНИИПИ Го Составитель Е.ГнатюТехред М.Моргентал Тираж рственного комитета по из 113035, Москва, Ж, Р