МНОГОСЛОЙНЫЙ КВАЗИМОНОЛИТНЫЙ СУБМОДУЛЬ СВЧ

Полезная модель относится к области микроэлектроники, в частности к конструкции и технологии изготовления многослойного квазимонолитного субмодуля (МКС) СВЧ.
МКС СВЧ представляет собой функционально завершенную сборочную единицу, которая предназначена для последующего монтажа в СВЧ модуль и/или в какое-либо другое более сложное СВЧ устройство.
Известна гибридно-интегральная схема (ГИМС), изготавливаемая по тонкопленочной технологии (Справочник по расчету и конструированию СВЧ полосковых устройств / Под редакцией В.И.Вольмана. - М: Радио и связь, 1982 с.264-268), состоящая из диэлектрической подложки, резистора, адгенизационного подслоя, резистора, нижней и верхней обкладки конденсатора, диэлектрической прокладки в структуре конденсатора, проводящего слоя номинальной толщины, антикоррозиционного покрытия, слоя герметика, металлизированного отверстия.
Недостатком таких ГИМС является сложность изготовления модуля, связанная с большой долей операций проволочного соединения активных элементов схемы (полупроводниковых элементов) с пассивной частью схемы (топологическим рисунком), а повышение количества полупроводниковых элементов и/или увеличение количества контактных площадок, требующих соединения на полупроводниковом элементе с топологией ГИМС, приводит к ухудшению технологичности, надежности и, как следствие, к ограниченности технологии ГИМС в задачах создания СВЧ функциональных узлов повышенной интеграции.
Известна, выбранная нами в качестве прототипа, сверхбольшая интегральная
схема (Назаров Е. Внутренний монтаж кристаллов в радиоэлектронной аппаратуре - Электроника НТБ, 2004, №5, с.12-14), которая состоит из алюминиевого основания со сквозными отверстиями прямоугольной формы. На основание с одной стороны наносится полиимидная пленка. Кристаллы монтируются в отверстия основания активной стороной к полиамидной пленке. Далее проводятся операции вскрытия окон к контактным площадкам ИМС и формирование электрических цепей.
Эта конструкция позволяет объединять большое количество ИМС, но имеет ограничение по миниатюризации вследствие большой толщины исходной полиимидной пленки (50-100 мкм), что ограничивает ее применение в СВЧ технике. Также недостатком являются ограничения на допустимую рассеиваемую мощность монтируемых ИМС, вследствие большого теплового сопротивления фиксирующего материала (клея) в отверстии алюминиевого основания.
Техническим результатом предложенного решения является повышение надежности и технологичности субмодуля, а также улучшение теплопередачи от кристаллов.
Основной технический результат достигается тем, что в многослойном квазимонолитном субмодуле СВЧ-диапазона, включающем подложку с расположенными в ней кристаллами СВЧ МИС и диэлектрические слои, согласно предложенному решению, с лицевой стороны подложки выполнены прецизионные углубления для кристаллов СВЧ МИС и расположена пассивная часть топологии, а на поверхность подложки нанесены диэлектрические слои толщиной 20-30 мкм, причем через сформированные в каждом диэлектрическом слое межслойные отверстия кристаллы СВЧ МИС соединены с токоведущими проводниками пассивной части топологии субмодуля.
Целесообразно в качестве диэлектрического слоя применять полиимидный
лак или парилен.
На фиг.1 представлена конструкция многослойного квазимонолитного субмодуля.
МКС состоит из подложки 1 в виде пластины из высокоомного кремния. На лицевой стороне подложки 1 сформированы прецизионные углубления для монтажа кристаллов СВЧ МИС 2 и расположены внешние контактные площадки 3 и планарный конденсатор 4, как блокирующий или разделительный по постоянному току элемент цепей питания и/или управления. В качестве элементов топологии также могут быть использованы элементы, аналогичные используемым в тонкопленочной технологии производства ГМИС СВЧ, такие как: микрополосковые линии, цепи питания и/или управления МИС, и т.д. Размеры углубления под кристаллы СВЧ МИС 2 выполняются с таким расчетом, чтобы обеспечить требуемую точность позиционирования кристаллов СВЧ МИС 2 относительно подложки 1, а также плоскостность лицевой стороны закрепленных в углублениях кристаллов СВЧ МИС 2 с лицевой стороной подложки 1. На лицевую сторону подложки 1 нанесен диэлектрический слой 5 из тонкого (10-30 мкм) полиамидного лака, который служит основанием второго уровня топологического рисунка субмодуля. Соединение кристаллов СВЧ МИС 2 с элементами топологии подложки 1 и дальнейшее формирование токоведущих проводников 6 второго уровня топологического рисунка субмодуля осуществляется посредством стандартных процессов оптической литографии, химического/плазмохимического травления и вакуумного напыления металлов. Количество формируемых слоев/уровней 7, 8 топологического рисунка субмодуля может быть несколько. Подложка 1 выполняет функции несущего основания МКС, на лицевой стороне которой благодаря свойствам высокоомного кремния, выполнена многоуровневая пассивная часть топологии СВЧ субмодуля.
Таким образом, повышение степени интеграции сборочной единицы в СВЧ
аппаратуре осуществляется за счет объединения на едином носителе нескольких монолитно-интегральных схем (МИС) и/или прочих конструктивных элементов СВЧ в единый топологический рисунок, что в совокупности составляет функционально завершенный субмодуль СВЧ диапазона. Объединение производится групповыми процессами оптической литографии, вакуумного напыления металлов и плазмохимического травления, аналогичных процессам производства гибридно-интегральных схем (ГИМС) в тонкопленочной технологии. За счет перехода на групповые процессы соединения СВЧ элементов в функциональный узел (субмодуль) повышается технологичность и надежность конечного изделия. Плотная посадка кристаллов 2 СВЧ МИС на дно прецизионного углубления в подложке 1 позволяет в несколько раз улучшить теплопередачу от кристаллов СВЧ МИС 2 по сравнению с прототипом.