ВЫВОДНАЯ РАМКА ДЛЯ МНОГОКРИСТАЛЬНОГО ПОЛУПРОВОДНИКОВОГО ПРИБОРА СВЧ
LEAD FRAME FOR MULTICHIP SEMICONDUCTOR MICROWAVE DEVICE

Изобретение относится к электронной технике, а именно выводным рамкам, предназначенным для присоединения к многокристальным полупроводниковым приборам СВЧ.
Известна выводная рамка для полупроводниковых приборов, которая содержит выводы с внутренними и наружными концами и посадочную площадку, прикрепленные к держателю в виде прямоугольной рамки [1].
Недостаток данной выводной рамки заключается в невозможности непосредственного присоединения внутренних концов выводов рамки к контактным площадкам кристалла полупроводникового прибора.
Более того, применение данной выводной рамки затруднительно для соединения многокристального полупроводникового прибора СВЧ (далее полупроводникового прибора).
Известна выводная рамка для интегральных схем, которая содержит опорные полоски и несколько выводов с наружными и внутренними концами. Наружные концы выводов соединены с опорными полосками, а внутренние концы отходят от опорных полосок к центру рамки. В центре выводной рамки расположен элемент, подлежащий удалению (технологический элемент), на периферии которого расположено несколько углублений. Внутренние концы выводов помещены в углубления технологического элемента, с целью предотвращения их смещения одного относительно другого [2].
Недостатком данной конструкции является высокая трудоемкость изготовления, обусловленная изготовлением технологического элемента с углублениями.
Кроме того, применение данной выводной рамки, как и предыдущей, затруднительно для соединения многокристального полупроводникового прибора СВЧ.
Известна выводная рамка для полупроводникового прибора, состоящая из нескольких выводов с внешними и внутренними концами, при этом внешние концы выводов соединены с опорными полосками внешней технологической рамки, а внутренние концы имеют конфигурацию, соответствующую конфигурации контактных площадок кристалла полупроводникового прибора, и предназначены для непосредственного соединения с ними (контактными площадками кристалла полупроводникового прибора), в которой с целью упрощения технологии изготовления, упрощения ее применения и улучшения электрических характеристик - снижения потерь СВЧ полупроводникового прибора, толщина выводной рамки составляет 1-30 мкм, а длина внешних концов выводов, выходящих за пределы кристалла полупроводникового прибора, равна 0,1-1,5 мм [3] - прототип.
Преимущество данной выводной рамки состоит, как указано выше, в высокой технологичности изготовления выводной рамки и высокой технологичности ее применения. Последнее заключается, в том числе, в обеспечении защиты полупроводникового прибора от пробоя статистическим электричеством в течение всей сборки выводной рамки.
Недостаток данной выводной рамки для полупроводникового прибора СВЧ, как и предыдущих аналогов, состоит в сложности ее применения для соединения многокристального полупроводникового прибора СВЧ, что на сегодня является актуальным.
Техническим результатом изобретения является расширение функциональных возможностей, снижение трудоемкости изготовления, повышение воспроизводимости выводной рамки, снижение трудоемкости ее применения, улучшение электрических характеристик многокристального полупроводникового прибора СВЧ.
Технический результат достигается выводной рамкой для многокристального полупроводникового прибора СВЧ, содержащей
по меньшей мере, два вывода, каждый с внешними и внутренними концами,
при этом
внешние концы выводов соединены с технологической рамкой,
внутренние концы имеют конфигурацию, соответствующую конфигурации контактных площадок кристалла полупроводникового прибора, и предназначены для непосредственного соединения с последним; в которой
внутренние концы выводов выполнены и сгруппированы соответственно конфигурации контактных площадок, по меньшей мере, двух кристаллов полупроводникового прибора,
при этом
упомянутые группы внутренних концов выводов расположены между собой на расстоянии, обеспечивающем расположение кристаллов полупроводникового прибора с зазором не более 5 мм,
упомянутые группы внутренних концов выводов, предназначенные для соединения однофункциональных выводов кристаллов полупроводникового прибора, соединены в один внешний конец вывода упомянутых групп внутренних концов соответственно,
по меньшей мере, одни рядом расположенные различные упомянутые группы внутренних концов выводов, предназначенные для соединения однофункциональных выводов кристаллов полупроводникового прибора соединены кратчайшим путем.
Внутренние концы выводов имеют размеры и расположение, обеспечивающие при совмещении с контактными площадками кристаллов полупроводникового прибора с трех сторон зазоры между их краями 1-30 мкм.
Места соединений внутренних и внешних концов выводов, а также переходы сечений выводов выполнены плавными.
Раскрытие сущности изобретения.
Совокупность существенных признаков заявленной выводной рамки для многокристального полупроводникового прибора СВЧ, а именно когда
внутренние концы каждого вывода выполнены и сгруппированы соответственно конфигурации контактных площадок, по меньшей мере, двух кристаллов полупроводникового прибора,
при этом упомянутые группы внутренних концов выводов, предназначенные для соединения одноименных выводов кристаллов полупроводникового прибора, соединены в один внешний конец вывода упомянутых групп внутренних концов соответственно.
Это обеспечит:
во-первых, возможность одновременного в едином цикле соединения двух и более кристаллов полупроводникового прибора (многокристального полупроводникового прибора), например, заданного числа кристаллов гибридной интегральной схемы и тем самым обеспечит сложение мощности до заданной - расчетной ее величины и как следствие - расширение функциональных возможностей выводной рамки,
во-вторых, снижение трудоемкости изготовления как самой выводной рамки, так и снижение трудоемкости ее применения,
в-третьих, повышение воспроизводимости.
Второе и третье - благодаря обеспечению
а) соединения многокристалльного полупроводникового прибора посредством одной рамки вместо нескольких (соответственно числу кристаллов полупроводникового прибора),
б) возможности соединения внутренних и внешних концов выводов сваркой или пайкой,
в) повышения технологичности удаления технологической рамки.
Расположение упомянутых групп внутренних концов выводов между собой на расстоянии, обеспечивающем расположение кристаллов полупроводникового прибора с зазором не более 5 мм является конструкционно оптимальным с точки зрения обеспечения оптимальных значений конструкционных и технологических параметров - длины выводов и теплового режима кристаллов полупроводникового прибора и тем самым обеспечение оптимального соответствия импедансов - полного (комплексного) сопротивления выходных микрополосковых линий и внешних концов выводов рамки, и тем самым - уменьшение потерь сигнала СВЧ, и как следствие - улучшение электрических характеристик полупроводникового прибора СВЧ.
Выполнение упомянутого зазора более 5 мм не желательно, поскольку упомянутые - тепловой режим не улучшается, а длина выводов увеличивается, что приводит к ухудшению паразитных индуктивностей и соответственно - электрических характеристик.
Соединение кратчайшим путем, по меньшей мере, одних рядом расположенных различных упомянутых групп внутренних концов выводов, предназначенных для соединения однофункциональных выводов кристаллов полупроводникового прибора, обеспечит выравнивание электрических потенциалов и тем самым исключение паразитной генерации и, как следствие - улучшение электрических характеристик полупроводникового прибора СВЧ.
Выполнение размеров внутренних концов выводов и их расположение при совмещении с контактными площадками кристаллов полупроводникового прибора с трех сторон с зазором 1-30 мкм обеспечит их точное совмещение.
Выполнение упомянутого зазора менее 1 мкм затруднит проведение технологической операции совмещения, а более 30 мкм приводит к увеличению контактных площадок кристалла, а следовательно - повышению паразитной емкости и соответственно ухудшению электрических характеристик полупроводникового прибора СВЧ.
Выполнение мест соединений внутренних и внешних концов выводов, а также переходов сечений выводов плавными (с углом наклона более 90° и менее 180°) обеспечит улучшение электрических характеристик полупроводникового прибора СВЧ.
Изобретение поясняется чертежом.
На чертеже представлена заявленная выводная рамка для фрагмента многокристального полупроводникового прибора СВЧ-гибридной интегральной схемы СВЧ, содержащего два кристалла, где:
- по меньшей мере, два вывода - 1, 2, каждый с внешними - 3 и внутренними - 4 концами,
- внешняя технологическая рамка - 5,
- контактная площадка - 6 кристалла - 7, полупроводникового прибора - 8,
- контактная площадка - 9 второго кристалла - 10, полупроводникового прибора - 8,
- группы внутренних концов вывода - 11, 12, предназначенные для соединения однофункциональных выводов первого 7 и второго 10 кристаллов полупроводникового прибора 8,
- соответственно внешние концы 13, 14, 15, 16 выводов групп внутренних концов однофункциональных выводов кристаллов полупроводникового прибора 8.
Примеры конкретного выполнения заявленной выводной рамки многокристального полупроводникового прибора СВЧ рассмотрены для полупроводникового прибора СВЧ-гибридной интегральной схемы СВЧ 8, содержащей два кристалла полевых транзисторов с барьером Шотки 7, 10 (3П976 А-5) АЕЯР.432140.207 ТУ.
Пример 1.
В указанном образце полупроводникового прибора СВЧ-гибридной интегральной схемы СВЧ 8, содержащем два кристалла полевых транзисторов с барьером Шотки 7, 10, выводная рамка содержит два вывода 1, 2 каждый с внешним 3 и внутренним 4 концами.
Внешние концы 3 выводов 1, 2 соединены с технологической рамкой 5.
Внутренние концы 4 каждого вывода 1, 2 имеют конфигурацию, соответствующую конфигурации контактных площадок 6, 9 двух кристаллов полевых транзисторов с барьером Шотки 7, 10 полупроводникового прибора 8 и предназначены для непосредственного соединения с последним.
При этом
Внутренние концы 4 каждого вывода 1, 2 выполнены и сгруппированы соответственно конфигурации контактных площадок упомянутых двух кристаллов полевых транзисторов с барьером Шотки 7, 10 полупроводникового прибора 8.
Упомянутые группы 11, 12 внутренних концов 4 выводов 1, 2 расположены между собой на расстоянии, обеспечивающем расположение двух кристаллов полевых транзисторов с барьером Шотки 7, 10 полупроводникового прибора 8 с зазором не более 2,5 мм.
Упомянутые группы 11, 12 внутренних концов 4 выводов 1, 2, предназначенные для соединения однофункциональных выводов кристаллов полевых транзисторов с барьером Шотки 7, 10 полупроводникового прибора 8, соединены в два внешних конца выводов 13, 15 (затворов) и 14, 16 (стоков) упомянутых групп внутренних концов выводов соответственно.
По меньшей мере, одни, рядом расположенные различные упомянутые группы внутренних концов выводов (13, 15) - затворов, и/или (14, 16) - стоков, предназначенные для соединения однофункциональных выводов двух кристаллов полевых транзисторов с барьером Шотки 7, 10 полупроводникового прибора 8 соединены кратчайшим путем.
При этом:
Толщина выводной рамки составляет 8 мкм.
Материал, из которого выполнена выводная рамка - золото (гальванически осажденное).
Внешние концы 3 выводов 1, 2 имеют размеры и расположение, обеспечивающие при совмещении с контактными площадками 6, 9 кристаллов полевых транзисторов с барьером Шотки 7, 10 полупроводникового прибора 8 с трех сторон зазор между их краями, равный 15 мкм.
Места соединений внешних 3 внутренних 4 концов выводов 1, 2, а также переходы сечений последних выполнены плавными.
Примеры 2-3.
Аналогично примеру 1 были изготовлены образцы полупроводникового прибора СВЧ-гибридной интегральной схемы СВЧ 8, но когда упомянутые группы 11, 12 внутренних концов 4 выводов 1, 2 заявленной выводной рамки расположены между собой на расстоянии, обеспечивающем расположение кристаллов полевых транзисторов с барьером Шотки 7, 10 полупроводникового прибора 8 с зазором 0,5 и 5,0 мм соответственно.
Измеренные выходные параметры - коэффициента усиления и выходной мощности указанных образцов гибридной интегральной схемы составили примерно 10,0 дБ и 1,1 Вт в отличие от аналогичных выходных параметров прототипа - 9,0 дБ и 0,9 Вт соответственно на рабочей частоте 18 ГГц.
Таким образом, заявленная выводная рамка для многокристального полупроводникового прибора СВЧ по сравнению с прототипом обеспечит:
во-первых, расширение функциональных возможностей - использование одной рамки для многокристальных полупроводниковых приборов, и
во-вторых, соответственно снижение трудоемкости изготовления и повышение воспроизводимости.
в-третьих, улучшение электрических характеристик - коэффициента усиления и выходной мощности многокристального полупроводникового прибора примерно на 11,0 и 22,0 процентов соответственно.
Источники информации
1. Заявка Японии 63-249359, МКИ H01L 23/50, приоритет 1988.10.17.
2. Патент США 4415917, МКИ H01L 29/60, 23/48, НКИ 357-70, публикация 83.11.15, т.1036, 3.
3. Патент РФ №2191492, МПК Н05K 3/24, H01L 23/48 опубл. 20.10.2002 - прототип.