ЧИП СВЧ-ИНТЕГРАЛЬНОЙ СХЕМЫ

Полезная модель относится к электронной СВЧ-технике, в частности, к устройству чипов, используемых при изготовлении монолитных интегральных схем миллиметрового диапазона волн.
Известна монолитная интегральная схема балансного смесителя, предназначенного для работы в диапазоне 44 ГГц [1]. Основой микросхемы является чип, выполненный на арсенидогаллиевой полуизолирующей подложке, на поверхность которой нанесены эпитаксиальные слои, необходимые для формирования функциональных элементов, а также элементов линий передачи и согласования с каналами сигнала, гетеродина и промежуточной частоты. Арсенидогаллиевый чип крепится в коваровый держатель и далее в волноводный узел. Недостатки такого чипа СВЧ-интегральной схемы связаны с высокими потерями СВЧ-мощности в полуизолирующем арсениде галлия по сравнению с вариантами, когда в качестве подложек использовались бы кварц или керамика. Причем, потери мощности растут с повышением частоты. Кроме того, монтаж данного чипа в держатель является достаточно трудоемкой операцией.
+
Известно также устройство чипа СВЧ-интегральной схемы [2], содержащего функциональные элементы и электрические выводы питания и управления, при изготовлении которого часть арсенидогаллиевой эпитаксиальной структуры i-n-n типа, на которой отсутствуют активные элементы, удалена химическим травлением. Это обеспечивает снижение потерь СВЧ-мощности по сравнению с [1]. Несущим элементом чипа в данном случае становится слой первичной металлизации подложки со стороны эпитаксиальных слоев арсенида галлия. Имеет место также снижение трудоемкости, связанной с монтажом чипа в волноводный узел или иной держатель.
Однако, известному устройству чипа свойственен существенный недостаток, обусловленный тем, что электрические выводы питания и управления выполнены в виде полосок значительной длины, выступающих за пределы электрической схемы чипа перпендикулярно ее границам. При изготовлении подобных выводов приходится стравливать значительную часть полупрводниковой структуры, на которой могли бы быть размещены дополнительные функциональные элементы. Кроме того, это приводит к увеличению стоимости чипа из-за повышенного расхода полупроводникового материала.
Технический результат, на достижение которого направлено заявляемое решение, заключается в устранении указанных недостатков.
+
Положительный результат достигается тем, что в чипе СВЧ-интегральной схемы с удаленной частью подложки арсенида галлия i-n-n типа, содержащего функциональные элементы и электрические выводы питания и управления полоскового типа, по данному предложению, упомянутые электрические выводы шириной h сформированы вдоль границ чипа с возможностью их изгиба у основания и переориентации в пространстве перед монтажом чипа в корпус или держатель.
Целесообразно, чтобы внешняя грань выводов на торце у их основания была закруглена радиусом не менее h/2, а на внутренней грани выводов расположен диагональный щелевой вырез протяженностью не более h/4 с отступом от упомянутого торца не меньшем h.
Целесообразно, чтобы против щелевого диагонального выреза на внешней грани был расположен полукруглый вырез радиусом не более h/2.
На чертеже представлен один из возможных вариантов заявляемого технического решения: чип СВЧ-интегральной схемы балансного смесителя миллиметрового диапазона длин волн (вид сверху). Затемненные участки 1, 2, 3, 4, 5 - полупроводниковые кристаллы, оставшиеся после удаления остальной части полупроводниковой структуры. Несущим элементом чипа является металлизация 8. Полосковые электрические выводы 6 и 7 расположены вдоль границ электрической схемы чипа. Перед монтажом чипа в волноводный узел или иной держатель полосковые выводы 6 и 7 шириной h отгибаются у основания в направлении перпендикулярном плоскости чертежа с последующим разворотом вокруг оси на 90° и изгибом в направлении перпендикулярном исходному положению в плоскости чертежа. Экспериментально установлено, что для безопасного отгибания электрических выводов с последующей переориентацией их в пространстве перед монтажом чипа в держатель, внешняя грань выводов 6 и 7 на торце у их основания должна быть закруглена радиусом не менее h/2. При этом, на внутренней грани выводов необходимо сформировать щелевидный вырез 9 протяженностью не более h/4 с отступом от торца не меньшем h. Дополнительно против щелевого выреза на внешней грани электрических выводов расположен полукруглый вырез 10 радиусом не более h/2. Изгиб электрических выводов 6 и 7 происходит вдоль щелевого диагонального выреза 9. Вырез 10 способствует более точной ориентации выводов 6 и 7 в пространстве перед монтажом чипа в корпус или иной держатель.
Предлагаемое исходное расположение полосковых выводов, представленное на чертеже позволяет по сравнению с прототипом [2] уменьшить размеры подложки эпитаксиальной структуры арсенида галлия и, тем самым, снизить себестоимость чипа. С другой
стороны, при использовании подложки с размерами прототипа [2] возможно значительно увеличить число функциональных элементов на той же площади подложки.
+
+
Практическое изготовление чипов СВЧ-интегральных схем по данному предложению проводилось с применением арсенидогаллиевых эпитаксиальных структур i-n-n типа известными технологическими приемами. Металлизация Cr-Au осаждалась на подложку со стороны эпитаксиальных n-n слоев арсенида галлия и после химического стравливания незащищенных участков полупроводниковой структуры (остаются только кристаллы 1, 2, 3, 4, 5), становилась несущим элементом конструкции чипа.
Источники информации:
1. Clifton B.J. and Click R.W. Balanced monolithic mixer used at 44 GHz. Tven. Conf. Infrared and Millim. / Waves Dig. Conf, 1985, p.273.
2. Божков В.Г., Куркан К.И. Геннеберг В.А. Способ создания монолитной СВЧ схемы. Патент RU №2130215