(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
統合された空間パワー結合システムであって、
（ａ）（ｉ）複数の能動素子が配置された前部表面、及び
（ｉｉ）パターン化導電材料が配置された後部表面、
を有する空間パワー結合チップと、
（ｂ）前部表面が前記空間パワー結合チップの前記後部表面に取り付けられた熱伝導性誘電下部基板と、
を有することを特徴とするシステム。
【請求項２】
前記チップは、前記前部表面と前記後部表面上のパターン化導電材料との間に配置されたバイアを更に有することを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記誘電下部基板の前記前部表面には、前記パワー結合チップの前記後部表面上の前記パターン化材料に接続したパターン化導電材料が配置されることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
前記パワー結合チップの前記後部表面上の前記パターン化導電材料は、半田結合、熱圧縮結合、超音波結合、及び導電性接着剤のうちの１つを用いて前記下部基板の前記前部表面上の前記パターン化導電材料に接続されることを特徴とする請求項３に記載のシステム。
【請求項５】
（ｃ）後部表面が前記空間パワー結合チップの前記前部表面に接合された熱伝導性誘電上部基板、
を更に有することを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項６】
前記誘電上部基板の前記後部表面は、前記パワー結合構造体の前記前部表面にその間に配置された熱伝導性誘電接合部によって接合されることを特徴とする請求項５に記載のシステム。
【請求項７】
前記誘電上部基板の前記後部表面には、前記パワー結合構造体の前記前部表面に接合されたパターン化導電材料が配置されることを特徴とする請求項５に記載のシステム。
【請求項８】
前記チップの前記前部表面は、パターン化導電材料を更に有することを特徴とする請求項７に記載のシステム。
【請求項９】
前記空間パワー結合チップ内の該構造体の前記前部及び後部表面上の前記パターン間に配置され、前記チップの前記前部表面へのＤＣパワーの電路を形成するバイア、
を更に含み、
前記下部基板の前記前部表面上に配置された前記パターン化導電材料は、導電接合部を通じて、前記パワー結合チップの前記後部表面上に配置された前記パターン化導電材料に接合され、
前記上部基板の前記後部表面上に配置された前記パターン化導電材料は、導電接合部を通じて、前記パワー結合チップの前記前部表面上に配置された前記パターン化導電材料に接合される、
ことを特徴とする請求項８に記載のシステム。
【請求項１０】
前記複数の能動素子は、準光学格子アレイを構成することを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項１１】
統合された空間パワー結合システムであって、
（ａ）前部及び後部表面と該前部表面上に統合された能動素子とを有する空間パワー結合チップと、
（ｂ）後部表面が前記空間パワー結合チップの前記前部表面へ取り付けられた熱伝導性誘電上部基板と、
を有し、
前記誘電上部基板の前記後部表面には、前記パワー結合チップの前記前部表面に接続されたパターン化導電材料が配置されることを特徴とするシステム。
【請求項１２】
前記チップの前記前部表面は、半田結合、熱圧縮結合、超音波結合、及び導電性接着剤のうちの１つを用いて前記上部基板の前記後部表面上の前記パターン化導電材料に接続されたパターン化導電材料を更に有することを特徴とする請求項１１に記載のシステム。
【請求項１３】
（ｃ）前記パワー結合チップの前記前部表面と前記上部基板の前記後部表面との間に配置された第１の熱伝導性接合部、
を更に有することを特徴とする請求項１２に記載のシステム。
【請求項１４】
（ｄ）前部表面が前記チップの前記後部表面へ取り付けられた熱伝導性誘電下部基板、  を更に有することを特徴とする請求項１３に記載のシステム。
【請求項１５】
前記パワー結合チップの前記後部表面と前記下部基板の前記前部表面との間に配置された熱伝導性接合部、
を更に有することを特徴とする請求項１４に記載のシステム。
【請求項１６】
前記能動素子は、準光学格子アレイを構成することを特徴とする請求項１１に記載のシステム。
【請求項１７】
発熱する能動構成要素が配置された前部表面と熱伝導性下部基板へ接続した後部表面とを有する空間パワー結合チップから放熱させる方法であって、
（ａ）チップの後部表面上に金属パターンを設ける段階と、
（ｂ）下部基板の前部表面上に金属パターンを設ける段階と、
（ｃ）能動素子により発生した熱を前記チップから放熱するために、該チップの前記後部表面上の前記金属パターンを前記下部基板の前記前部表面上の前記金属パターンに接合する段階と、
を有することを特徴とする方法。
【請求項１８】
複数の発熱する能動素子が配置された前部表面を有する空間パワー結合チップから放熱させる方法であって、
（ａ）前部及び後部表面を有する熱伝導性誘電上部基板を設ける段階と、
（ｂ）熱伝導接合部を通じて、パワー結合チップの前部表面を前記上部基板の前記後部表面に取り付ける段階と、
を有し、
前記熱伝導性誘電上部基板の前記後部表面には、金属パターンが配置され、
前記取り付ける段階は、前記上部基板の前記後部表面上に配置された前記金属パターンを前記チップの前記前部表面に接合する段階を有する、ことを特徴とする方法。
【請求項１９】
前記チップの前記前部表面には、更に金属パターンが配置され、前記上部基板の前記後部表面上の前記金属パターンは、該チップの該前部表面の該金属パターンに接合されることを特徴とする請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前部及び後部表面を有する空間パワー結合チップ上の能動構成要素にＤＣパワーを供給する方法であって、該構成要素は、該チップの該前部表面上に配置されており、
（ａ）前記空間パワー結合チップの後部表面上に金属パターンを設ける段階と、
（ｂ）前記チップの前記後部表面上の前記金属パターンへ１つ又はそれ以上の能動構成要素を選択的に接続する段階と、
（ｃ）前記チップの前記後部表面上の前記金属パターンへＤＣパワーを供給する段階と、
（ｄ）金属パターンが配置された前部表面を有する熱伝導性誘電下部基板を設ける段階と、
（ｅ）前記誘電下部基板の前記前部表面上の前記金属パターンを前記空間パワー結合チップの前記後部表面上の前記金属パターンへ電気的に接続する段階と、
（ｆ）前記誘電下部基板の前記前部表面上の前記金属パターンへＤＣパワーを供給する段階と、
を有することを特徴とする方法。
【請求項２１】
前記１つ又はそれ以上の能動構成要素は、前記空間パワー結合チップの前記前部及び後部表面間に配置されたバイアを用いて、該チップの該後部表面上の前記金属パターンに選択的に接続されることを特徴とする請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
前部及び後部表面を有する空間パワー結合チップ上の能動構成要素にＤＣパワーを供給する方法であって、該構成要素は、該チップの該前部表面上に配置されており、
（ａ）金属パターンが配置された後部表面を有する熱伝導性誘電上部基板を設ける段階と、
（ｂ）前記上部基板の前記後部表面上の前記金属パターンをチップの前部表面上の選択された構成要素へ電気的に接続する段階と、
（ｃ）前記上部基板の前記後部表面上の前記金属パターンにＤＣパワーを印加する段階と、
を有することを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、準光学格子アレイ（quasi-optic grid arrays）のような空間パワーコンバイナ（spatial power combiners）に関し、特に、空間パワーコンバイナによる発熱を効率的に除去し、かつ空間パワーコンバイナへバイアスを供給するための構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
ブロードバンド通信、レーダ、及び他の撮像システムは、マイクロ波及びミリ波帯域の高周波（ＲＦ）信号の発生と伝送を必要とする。これらの高周波における多くの用途に対して必要となる出力伝送パワーのレベルを効率的に達成するために、「パワー結合」と呼ばれる技術が使用されており、それによって個々の構成要素の出力パワーが結合されるか又は組み合わされ、そのために、個々の構成要素が供給し得るものよりも大きな単一パワー出力が生じる。従来的に、パワー結合は、共振導波空洞又は伝送線路フィードネットワークを使用している。しかし、これらの手法は、より高い周波数において特に明らかになるいくつかの欠点を有する。第１に、導波壁又は伝送線路内の導体損失が周波数と共に増大し、最終的には結合効率を制限する傾向がある。第２に、これらの共振導波空洞又は伝送線路コンバイナは、波長が短くなる時に機械加工するのが益々困難となる。第３に、導波システム内では、各素子は、頻繁に人手により挿入されて調整する必要がある。この作業は、労働集約的であり、比較的少数の素子に対してだけ実施可能である。
【０００３】
数年前に、「空間パワー結合」が、これらの問題の潜在的解決法として提案された。空間パワー結合では、マイクロ波及びミリ波半導体素子の個々の出力は、自由空間内で結合し、上述の従来型パワー結合技術を使用して表面的に達成することができるよりもより効果的に単一の結合パワー出力をもたらすものである。
本明細書で使用するように、「空間パワー結合」という用語は、自由空間内で構成要素出力を結合する全ての構造体へ幅広く適用される。最近かなり注目されている空間パワー結合の部分集合は、「準光学空間パワー結合」と呼ばれている。「準光学」の基礎となる理論は、共振器内に設けられたマイクロ波及びミリ波半導体ソースのアレイが同じ周波数及び位相に同調可能であり、それらの出力が自由空間内で結合し、従って、導体損失を最小化すると考えられるというものである。更に、モノリシック製造により、潜在的に数千のマイクロ波及びミリ波能動素子を単一のウェーハ上に組み込むことができる。
【０００４】
それ以来、検出器、増倍器、ミキサ、及び位相シフト器を含む多くの準光学素子が開発されてきた。これらの受動素子の研究は、続行中である。しかし、過去数年に亘り、「能動」準光学素子、すなわち発振器及び増幅器が進化してきた。準光学を使用する空間パワー結合の利点（他の方法に対する）の１つは、出力パワーがチップ面積と共に線形的に変化することである。従って、能動準光学の分野は、短期間に相当の注目を受けることになり、この分野の成長は爆発的なものである。
【０００５】
準光学アレイ増幅器は、パターン化された導体に相互接続した能動素子の２次元シートを含み、このシートは、入力として偏光（polarized）電磁波を受け入れ、入力偏光に直交する偏光を有する増幅された出力波を放射する。以前に報告された２つのアレイ増幅器構成は、透過モードアレイと反射モードアレイである。図１は、トランジスタ１４の密接な間隔で相互接続した差動対のアレイが半導体チップ１２の前部表面上に格子状パターンに形成された一般的な透過モード格子増幅器１０を示している。チップは、入力偏光子１８と出力偏光子２４の間に挿入される。入力信号１６は、水平方向に偏光した入力偏光子１８を通過し、チップ１２上の格子の水平方向にパターン化した偏光金属入力アンテナ２０上にｒｆ電流を励起する左から入射する入力ビームを作り出す。これらの電流は、差動モードでトランジスタ対１４の入力を駆動する。出力電流は、格子の垂直方向にパターン化した偏光アンテナ２２に沿って再方向付けされ、出力偏光子２４を通じて、アレイの右側へ出る垂直方向に偏光した出力ビーム３０を生成する。
反射モードアレイはまた、透過モードアレイの能動格子に類似の２次元能動格子を使用する。しかし、反射モードアレイは、ＥＭ放射がチップの前部（能動格子）表面だけへのアクセスを有することを必要とするものである。チップの後部表面は、金属ミラーの上の誘電体下部基板（dielectric substrate）上に取り付けられる。
【０００６】
残念なことに、準光学アレイ、及びより一般的に任意の種類の空間パワーコンバイナからの熱を除くことは、特に高パワーで高周波数の用途に対して問題として残っている。マイクロ波及びミリ波半導体素子では、熱は、半導体の前部（又は上部）表面に作られた回路内で発生する。従来のマイクロ波及びミリ波回路では、放熱を強化するために、半導体ウェーハは、一般的に５０から１５０ミクロンの最終厚さまで薄くされる。更に、半導体チップの後部（又は下部）表面は、金属「バイア（via）」を通じて前部表面上の素子に電気的に接続された電源に対する等電位シールド及び帰還導体としての役割を果たす金属「接地平面」で完全に覆われる。それに加えて、この金属層は、機械的支持、並びに金属化した担体へ素子を半田付けするための表面の両方をもたらし、従って、素子及びそのパッケージ間の高い熱伝導率のインタフェースを可能にする。
準光学格子アレイでは、マイクロ波／ミリ波信号は、半導体の上方及び下方の場の中に放射されるか又はそれから吸収される。半導体の後部表面を金属で覆うことは、半導体の前部表面上のパターン化された導体への放射場の結合を妨げ、半導体ウェーハを貫通する放射信号の透過を完全に阻止すると考えられる。
【０００７】
以前のモノリシック格子アレイの実装は、それらの後部表面に配置される金属接地平面を用いないで半導体チップ上に作られてきた。図１に示すように、回路内に発生した多量の熱を格子アレイから放熱するために、チップの後部表面は、通常、誘電熱拡散スラブ１３上に装着される。この誘電スラブは、通常、非導電性接着剤を使用して半導体チップ１２の下部又は後部表面へ取り付けられる。更に、能動素子へのＤＣパワー供給（バイアシング）は、半導体チップの前部表面に専ら設けられたパターン化された金属線を使用して実施されている。残念なことに、チップの前部側面に全ての導体を有することは、バイアシングの効率を制限し、後部側の金属の不在は、半田又は従来の共晶ダイ付着を使用しての高熱伝導取付け具の使用を不可能にする。
従って、特に高出力パワーを必要とする準光学格子アレイのような空間パワーコンバイナにおける能動素子によって発生される熱を除去するための改良型手段に対する明確な必要性が存在する。また、バイアス及び同調要素の配置の柔軟性を高めることを可能にする方法及び構造の改良に対する必要性も存在する。
【発明の開示】
【０００８】
これらの必要性に対処する本発明は、システム及び素子のパワーマネージメントを改善する、準光学格子アレイのようなモノシリック空間パワー結合素子及びシステムのための新しい構造及び技術にある。様々な好ましい実施形態を空間パワー結合準光学格子構造に関連して以下に説明するが、本発明は、それに限定されないことを理解すべきである。むしろ、本発明はまた、一般的に、チップの後部表面を覆う連続金属接地平面から恩典を受けることができないか又は恩典を受けない任意のプレーナー半導体チップへ適用可能である。パワーマネージメントの改善とは、空間パワーコンバイナの前部表面上の発熱能動構成要素からの放熱効率を増大し、並びにＤＣバイアシング及び同調要素の配置の柔軟性のような他の利点を提供することを意味する。
【０００９】
本発明の１つの態様は、パワー結合半導体チップの後部表面のパターン化金属を有するプレーナー空間パワー結合構造を開示する。このパターンは、通常はチップの前部表面上に配置されるパターン化金属を補完するか又はそれに取って代わるものである。後部表面上のパターン化金属は、（ａ）チップの前部の構成要素へＤＣバイアシングを供給する代替的（及び改善された）位置を提供し、又は（ｂ）この熱伝導材料がチップからの効率的な放熱のために他の金属熱伝導構造体へ接合されることを可能にする。いくつかの実施形態では、後部表面金属パターンは、両方の機能を同時に果たすことができる。従来の連続接地平面が適切でない他の用途では、後部表面上の選択されたこの金属パターンは、接地平面の代わりに接地としての役目を果たすことができる。
【００１０】
本発明はまた、一方又は両方の表面上に配置された導電性（例えば、金属性）パターンを有することができる熱伝導性誘電下部基板に取り付けられたこの新しいパワー結合チップを含むシステムを開示する。それはまた、導電パターンが配置されてもされなくてもよい高熱伝導性誘電上部基板（highly thermally conductive dielectric superstrate）を含むことができる。従来の半導体チップの後部表面で使用される連続金属接地平面とは異なり、空間パワー結合半導体チップの後部側面及び誘電スラブ上のパターン化金属は、例えば、格子アレイと入射放射場の間の結合を損なわず、逆に実際にそれを改善するように設計することができる。
【００１１】
すなわち、より具体的には、複数の能動素子が配置された前部表面と、チップの後部表面上に配置されたパターン化された導電材料とを有する空間パワー結合チップが開示される。チップは、その前部表面上に配置された従来型のパターン化された電導性材料を含んでも含まなくてもよい。チップはまた、チップの前部表面上の素子へのＤＣパワー供給経路を形成するために前部及び後部表面間でチップを貫通するバイアを含むことができる。前部表面上に配置された能動素子とは、半導体ウェーハ又はチップ上、その中、又はそれと共に能動素子を製作するか又は統合するための任意の従来の技術のことを広く意味することを理解すべきである。更に、能動素子は、例えばｐＨＥＭＴ又はＢＪＴトランジスタのような半導体チップと共に製作可能な任意の適切な３端子能動素子とすることができる。これらの能動素子は相互接続され、準光学格子アレイのような任意の空間パワー結合回路を構成する。
【００１２】
空間パワー結合チップと熱伝導性誘電下部基板とを含む統合空間パワー結合システムもまた開示される。チップは、複数の能動素子が配置された前部表面と、パターン化導電材料が配置された後部表面とを有する。下部基板は、空間パワー結合チップの後部表面に取り付けられた前部表面を有する。誘電下部基板の前部表面には、パワー結合チップの後部表面上のパターン化材料に接続されたパターン化導電材料を配置することができる。この金属対金属結合は、チップへバイアスを供給するための導電性とチップからの放熱のための優れた熱伝導との二重の利点を提供することができる。この金属対金属結合は、接続を形成するための付加的な材料を使用しても使用しなくてもよい任意の適切な導電性接合部を使用することによって達成することができることを理解すべきである。例えば、半田結合、熱圧縮結合、超音波結合、及び金属パターン間の導電性接着剤の付加を使用することができる。
【００１３】
本発明のより詳しい態様では、システムはまた、空間パワー結合チップの前部表面へ結合された後部表面を有する熱伝導性誘電上部基板を含むことができる。これらの表面は、熱伝導性誘電接合、金属対金属接続、又は両者の組合せによって接合することができる。
本発明の別の態様では、空間パワー結合チップと熱伝導性上部基板とを有する統合空間パワー結合システムが開示される。チップは、前部及び後部表面、及び前部表面上に統合された能動素子を有し、上部基板は、空間パワー結合チップの前部表面に取り付けられた後部表面を有する。上部基板構造が下部基板に対して有することができる１つの利点は、それが、チップの前部表面、すなわち発熱源に物理的により接近して位置しており、従って、非常に効率的な放熱をもたらすことができることである。
【００１４】
空間パワー結合チップから放熱させる方法もまた開示される。本方法は、チップの後部表面上に金属パターンを設ける段階と、誘電下部基板の前部表面上に金属パターンを設ける段階と、能動素子によって発生した熱をチップから放熱するために、チップの後部表面上の金属パターンを下部基板の前部表面上の金属パターンに接合する段階とを含む。別の態様では、本方法は、前部及び後部表面を有する熱伝導性誘電上部基板を設ける段階と、熱伝導性接合部によってパワー結合チップの前部表面を上部基板の後部表面へ取り付ける段階とを含む。更に詳しくは、熱伝導性誘電上部基板の後部表面には、金属パターンが配置される。ここで、上部基板の後部表面上に配置された金属パターンは、金属パターンを有する場合があるチップの前部表面に接合される。
【００１５】
パワー結合チップ上の能動構成要素へＤＣパワーを供給する新しい方法もまた開示される。本方法は、パワー結合チップの後部表面上に金属パターンを設ける段階と、１つ又はそれ以上の能動構成要素をチップの後部表面上の金属パターンに選択的に接続する段階と、チップの後部表面上の金属パターンへＤＣパワーを供給する段階とを含む。パワー結合チップの前部及び後部表面間に配置されたバイアを使用して、チップの前部へＤＣバイアシング経路を供給することができる。
この方法は、金属パターンが配置された前部表面を有する熱伝導性誘電下部基板を設ける段階と、誘電下部基板の前部表面上の金属パターンをパワー結合チップの後部表面上の金属パターンへ電気的に接続する段階と、誘電下部基板の前部表面上の金属パターンへＤＣパワーを供給する段階とを更に含むことができる。
【００１６】
更に別の態様では、パワー結合チップ上の能動構成要素へＤＣパワーを供給する別の方法もまた開示される。この方法は、金属パターンが配置された後部表面を有する熱伝導性誘電上部基板を設ける段階と、上部基板の後部表面上の金属パターンを構造体の前部表面上の選択された構成要素へ電気的に接続する段階と、上部基板の後部表面上の金属パターンへＤＣパワーを印加する段階とを含む。
本発明の他の特徴と利点は、例示的に本発明の原理を説明する添付図面に関連した好ましい実施形態の以下の説明からより明らかになるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
図２は、本発明による改良された準光学アレイシステム１００の例示的実施形態の主要構成要素の分解組立図を示すものである。このシステムは、「下部基板」１２０、「空間パワー結合半導体チップ構造体」（及び、本実施形態でより具体的には、準光学格子アレイ）１１０、及び「上部基板」１３０を含む。この半導体チップ構造１１０は、能動素子を備えた格子アレイ、及び前部表面１１４上のパターン化導電体（図示しないが、図１に示す格子アレイの前部表面のパターンと同様である）、及びその後部表面１１２上のパターン化導電体１１６を有する。チップはまた、その２つの面上の導体又は表面１１４及び１１６を接続する「バイア」を含むことができる。バイアと後部表面導体は、アレイからの放熱を改善し、格子アレイに対するバイアシングの提供及びｒｆマッチングの柔軟性を改善する傾向がある。代替的に、チップの後部表面のパターン化導体は、実際には、格子アレイの前部表面で従来の方法に見出されるパターン化導体と交換することができる。この変形では、後部表面のパターン化金属は、好ましくは、バイアによってアレイの前部表面の能動構成要素と直接的に接続されるであろう。後部表面にパターン化導体を配置することによる１つの利点は、パターン化金属が、後部表面の場所をめぐってチップの前部表面上に存在すべきである構成要素と競合しないことである。従って、前部側で可能であるよりも厚い金属化パターンを後部表面上に設けることが可能となり、それによって本質的により低い電圧降下（より低い抵抗／より高い効率）、レイアウトの簡略化、及び生産性の向上をもたらすものである。
【００１８】
下部基板１２０は、セラミックのような任意の適切な熱伝導性材料で作られたスラブであり、本実施形態では、その前部表面１２２上にパターン化された導電材料（例えば、金属パターン）１２４及び１２６が配置される。この材料はまた、任意的に、下部基板（図示せず）の後部表面上に配置されてもよい。チップの後部表面上のパターン化金属に嵌合すると、このパターン化材料は、チップ１１０上のアレイ内の能動構成要素へのＤＣパワー供給を改善することができ（バイアシング）、アレイからの廃熱の除去を強化することができ、ラジオ周波数（ｒｆ）マッチングを改善することができる。
【００１９】
上部基板１３０は、セラミックスラブ又は熱伝導性カプセル材料のような熱伝導性誘電材料である。上部基板はまた、格子アレイからの放熱と格子アレイに対するバイアシング及び同調とを強化するために、その後部表面上にパターン化導電材料１３２を有することができる。各部分は、機械的支持、放熱、及び（いくつかの実施形態では）電気的接続をもたらす工程及び／又は手段によって隣接する部分へ取り付けられる。隣接部分は、熱伝導性接着剤又はエポキシを用いて付着するか又は接合することができ、金属対金属接触がある領域に対しては、半田、熱圧縮、超音波結合、導電性接着剤、又はこれらの技術及び／又は材料の任意の組合せのような、接合部と総称される任意の適切な結合技術及び材料を使用することができる。
【００２０】
本発明の原理を組込み、強化された熱特性と潜在的に改良されたバイアシングの任意選択肢とを備えた準光学格子アレイ増幅器又は発振器のような新しい空間結合素子をもたらすこれらの特徴の様々な変更を以下に説明する。一実施形態は、下部基板１２０を用いないで上部基板１３０へ取り付けられた空間パワー結合チップ１１０（その後部表面上のパターン化金属の有無に関係なく）を含む。図３は、本発明による改良された空間パワー結合システム３００の別の代替的実施形態の断面図を示すものである。特に、このシステムは、２つの主要な構造すなわち準光学格子アレイチップ３１０と熱伝導性絶縁下部基板３３０とを含む。チップは、前部表面３１２と、後部表面に配置されたパターン化導電材料３２０を備えた後部表面３１４とを有する。下部基板はまた、その前部表面３３２上に配置されたパターン化導電材料３４０を有する。チップは、二組のパターン化材料を半田接合部３５０を通じて互いに結合することにより、下部基板へ取り付けられる。ＤＣバイアスは、後部表面のパターン３２０からチップを貫通するバイアにより又は前部表面３１２上のパターンへＤＣ電源を接続する従来の手段により、チップの前部表面３１２上の素子（図示せず）へ供給される。
【００２１】
図４は、本発明の第２の代替的実施形態による改良された空間パワー結合システム４００の断面図を示すものである。特に、システムは、３つの主要な構造体、すなわち、準光学格子アレイチップ４１０、下部基板４３０、及び上部基板４２０を含む。チップの後部表面４１４は、熱伝導性誘電接着剤４５０を通じて下部基板の前部表面４３２へ取り付けられる。チップの前部表面４１２は、他の熱伝導性誘電接着剤４４０を通じて上部基板の後部表面４２２へ取り付けられる。
【００２２】
図５は、本発明の第３の代替的実施形態による改良された空間パワー結合システム５００の断面図を示すものである。特に、システムは、３つの主要な構造、すなわち、準光学格子アレイチップ５１０、下部基板５３０、及び上部基板５２０を含む。チップは、前部表面５１２と、後部表面に配置されたパターン化導電材料５１６を備えた後部表面５１４とを有する。下部基板はまた、その前部表面５３２上に配置されたパターン化導電材料５３４を有する。チップは、半田接合部５５０を通じてチップ上のパターン化材料５１６を下部基板上のパターン化材料５３４と符合させて接合することにより、下部基板へ取り付けられる。上部基板５２０の後部表面５２２は、熱伝導性誘電接着剤５４０を通じてチップの前部表面５１２へ取り付けられる。
ＤＣバイアスは、その後部表面のパターン５１６からチップを貫通するバイアにより又は前部表面５１２上のパターンへＤＣ電源を接続する従来の手段により、チップの前部表面５１２上の素子（図示せず）へ供給される。
【００２３】
図６は、本発明の第４の代替的実施形態による改良された空間パワー結合システム６００の断面図を示すものである。特に、システムは、３つの主要な構造、すなわち、準光学格子アレイチップ６１０、下部基板６３０、及び上部基板６２０を含む。チップは、それぞれパターン化導電材料６１６及び６１８が各々に配置された前部表面６１２及び後部表面６１４を有する。下部基板にはまた、その前部表面６３２上に、チップの後部表面６１４上の金属パターンに部分的又は実質的に符合するパターン化導電材料６３４が配置される。チップは、半田接合部６５０を通じて二組のパターン化材料６１６及び６３４を互いに接合することにより、下部基板へ取り付けられる。上部基板６２０の後部表面６２２には、パターン化導電材料６２４が配置される。チップは、６４０における熱圧縮結合５５０を通じてチップ上のパターン化材料６１６を上部基板上のパターン化材料６２４に符合させて接合することにより、上部基板へ取り付けられる。ＤＣバイアスは、チップ自体の前部へ従来手段により、下部基板上の金属パターンにより、又は上部基板上の金属パターンにより、又は上述の組合せによって供給することができる。
【００２４】
以上のように本発明による例示的実施形態を説明したが、更なる変更、修正、及び改良もまた当業者に想起されることは明白である。更に、本発明の技術及びシステムが準光学アレイ構造体（例えば、格子増幅器、発振器、ミキサなど）との使用に限定されず、放熱及びバイアス供給構造体との統合から恩典を受けることができる任意の空間パワーコンバイナに適用可能であることは明白であろう。更に、本発明は、空間パワーコンバイナに限定されない。むしろ、本発明は、チップの実質的に後部表面全体を覆う従来型の導電性固体接地平面を用いて適正に機能することはできないが本発明の選択的導電パターン構造体及び方法から恩典を受けることができる任意の種類の集積半導体チップに適用可能である。従って、本発明は、特許請求の範囲によってのみ規定されるものである。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】アレイ内の差動対の単位セルの１つを拡大した従来型透過モード準光学格子アレイの分解組立図である。
【図２】本発明のいくつかの特徴を実装した準光学格子アレイの分解組立図である。
【図３】本発明の好ましい一実施形態の断面側面図である。
【図４】放熱を改良した本発明の準光学格子アレイシステムの第１の代替的実施形態の断面側面図である。
【図５】放熱を改良した本発明の準光学格子アレイシステムの第２の代替的実施形態の断面側面図である。
【図６】放熱を改良した本発明の準光学格子アレイシステムの第３の代替的実施形態の断面側面図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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