ГЕРМЕТИЧНЫЙ КОРПУС ДЛЯ ПОЛУПРОВОДНИКОВОГО ПРИБОРА ИЛИ ИНТЕГРАЛЬНОЙ СХЕМЫ СВЧ-ДИАПАЗОНА
HERMETICALLY SEALED HOUSING FOR SEMICONDUCTOR DEVICE OR MICROWAVE INTEGRATED CIRCUIT

Изобретение относится к области конструирования изделий электронной техники с улучшенными техническими характеристиками и повышенной помехозащищенностью, предназначенных для поверхностного монтажа на плату.
Известен корпус для полупроводниковых приборов, предназначенный для поверхностного монтажа, содержащий кристаллодержатель из металлокерамического основания, керамического каркаса и изолированных планарных выводов (Патент RU 86048 U1).
Недостатком данной конструкции является слабая электрорадиоэкранировка корпуса, что не позволяет его использовать в изделиях СВЧ-диапазона.
Наиболее близким аналогом является герметичный корпус интегральной схемы СВЧ-диапазона, содержащий металлическое основание, расположенную на нем одной своей стороной с внешними выводами диэлектрическую пластину с микрополосковыми линиями на ее противоположной стороне по периферии для электрического соединения с интегральной схемой СВЧ-диапазона, которые электрически соединены с внешними выводами посредством сквозных металлических проводников в диэлектрической пластине, и крышку, герметично соединенную по периметру с диэлектрической пластиной, отличающийся тем, что в центре диэлектрической пластины выполнено отверстие для размещения в нем интегральной схемы СВЧ-диапазона заподлицо с поверхностью диэлектрической пластины с микрополосковыми линиями с возможностью теплового контакта интегральной схемы СВЧ-диапазона с основанием и с зазором между стенками указанного отверстия и указанной интегральной схемой СВЧ-диапазона не более 250 мкм, а сквозные металлические проводники диэлектрической пластины выполнены с диаметром в поперечном сечении, который составляет 0,1-1,0 от ширины микрополосковой линии диэлектрической пластины, причем металлическое основание расположено в одной плоскости с внешними выводами, выполнено толщиной 0,03-1,5 мм с возможностью перекрытия отверстия диэлектрической пластины, величина которого составляет 0,1-1,5 мм, и герметично соединено с диэлектрической пластиной (Патент RU 2079931). Такой корпус может быть использован и для полупроводниковых приборов.
Недостатком известного корпуса являются недостаточная герметичность, низкие электрорадиоэкранирующие характеристики, ограниченные конструктивные возможности при увеличении количества выводов, конструкция не интегрируется с технологией поверхностного монтажа.
Техническим результатом изобретения является обеспечение достаточной герметичности корпуса, улучшение его электрорадиоэкранирующих характеристик, обеспечение возможности использования корпуса для поверхностного монтажа БИС СВЧ-диапазона с улучшенными техническими характеристиками и большим количеством выводов.
Указанный технический результат обеспечивается тем, что в герметичном корпусе для полупроводникового прибора или интегральной схемы СВЧ-диапазона, содержащем керамическое основание, герметично соединенный с ним ободок и прилегающую герметично к ободку металлическую крышку, внешние и внутренние металлизированные контактные площадки, расположенные по периферии соответственно на внешней и внутренней стороне керамического основания, электрически соединенные попарно посредством металлических проводников, расположенных внутри керамического основания, керамическое основание выполнено многослойным, а ободок выполнен металлическим, в центральной части внешней и внутренней стороны керамического основания размещены центральные металлизированные «земляные» площадки, на внешней стороне керамического основания по периферии также расположены внешние «земляные» металлизированные контактные площадки, а часть расположенных по периферии электрически попарно соединенных между собой внутренних и внешних контактных площадок дополнительно электрически соединена с внешними «земляными» контактными площадками, центральными «земляными» контактными площадками и металлическим ободком, все электрически соединенные контактные площадки соединены посредством металлических проводников, расположенных внутри керамического основания.
Кроме того, все внешние контактные площадки, электрически соединенные с центральными «земляными» площадками могут быть размещены равномерно по периметру основания корпуса, и их количество составляет не менее восьми.
А электрически соединенные между собой контактные площадки и металлический ободок могут быть соединены посредством металлизации слоев и/или отверстий многослойного керамического основания.
На фиг.1 представлены вид сверху (без крышки), разрез и вид снизу герметичного квадратного корпуса 5×5 для интегральной микросхемы с 32-мя выводами.
На фиг.2 изображен вид сверху и разрез нижнего слоя герметичного корпуса.
Герметичный корпус для полупроводникового прибора или интегральной схемы СВЧ-диапазона содержит многослойное керамическое основание 1 (фиг.1), состоящее из четырех слоев, герметично соединенный с ним металлический ободок 2 и прилегающую герметично к металлическому ободку металлическую крышку 3.
На внешней 4 и внутренней 5 стороне керамического основания 1 расположены по периферии тридцать две внешние и тридцать две внутренние металлизированные контактные площадки, электрически соединенные попарно между собой посредством металлических проводников - металлизированных отверстий 15, а также металлизации слоев 14, расположенных внутри керамического основания 1.
В центральной части внешней 4 и внутренней 5 стороны керамического основания 1 расположены внешние и внутренние центральные металлизированные «земляные» площадки 6 и 7, электрически соединенные между собой равномерно посредством металлических проводников - двадцати пяти металлизированных отверстий 8, расположенных внутри керамического основания 1.
На внешней 4 стороне керамического основания 1 также по периферии (по углам) расположены четыре внешние «земляные» металлизированные контактные площадки 9.
Четыре пары расположенных по периферии электрически соединенных между собой внутренних 10 и внешних 11 контактных площадок, а также четыре внешние «земляные» металлизированные контактные площадки 9 электрически соединены с внутренней центральной «земляной» площадкой 7 и металлическим ободком 2 посредством металлических проводников - металлизированных отверстий 12 (фиг.1, фиг.2), а также металлизации слоев 13, расположенных внутри керамического основания 1.
Четыре внешние «земляные» металлизированные контактные площадки 9 также электрически соединены с металлическим ободком посредством металлизированных отверстий 12, расположенных внутри керамического основания 1, а также металлизации верхнего слоя 16 керамического основания 1
Восемь внешних контактных площадок 9 и 11 размещены преимущественно равномерно по периметру основания корпуса 1.
Реализовать такую конструкцию можно по технологии многослойного керамического производства при предварительном формировании топологии на каждом из слоев на сырой керамике и последующем одновременном обжиге всей многослойной конструкции основания корпуса. В многослойной керамической технологии при формировании топологии корпуса и организации внутренних металлизированных связей используются сырые керамические пленки толщиной 0,1-0,2 мм.
Пример. При изготовлении 5-слойной конструкции корпуса для поверхностного монтажа интегральной схемы СВЧ-диапазона реализовывается следующий технологический цикл. Из шликера, приготовленного на основе порошка ВК-94-1, отливается керамическая пленка толщиной 0,2 мм. На заготовках из сырых керамических карт предварительно формируют требуемую конструкцией корпуса для каждого слоя свою топологию, используя стандартные операции пробивки сырых керамических карт и металлизации по трафаретам и шаблону. В данном случае для изготавливаемого корпуса внутренняя сторона основания корпуса по контуру имеет металлизированные отверстия 15. Из них восемь металлизированных отверстий 12 соединены посредством соответствующей металлизации слоя с внутренней центральной металлизированной «земляной» площадкой 7, предназначенной для размещения кристалла интегральной схемы СВЧ-диапазона, а также соединены с внешними изолированными «земляными» площадками 9 и через внутренние связи в следующих керамических слоях соединяются с ободком 2 и крышкой 3. Следующий керамический слой, содержащий изолированные внутренние контактные площадки, позволяет организовать требуемую разводку «заземляющих» и сигнальных связей кристалла интегральной схемы. Для уменьшения индуктивности связей внутренняя металлизированная «земляная» площадка 7 имеет металлизированные отверстия 8 и равномерно соединена с внешней центральной «земляной» площадкой 6. После подготовки отдельных керамических слоев они совмещаются, пакетируются и обжигаются в едином технологическом цикле в инертной и восстановительной атмосфере с максимальной температурой до 1580°C.
Таким образом, образуется монолитная герметичная конструкция металлокерамического корпуса, в которой реализуется замкнутый электрорадиоэкран, что обеспечивает повышенную помехозащищенность интегральной схемы СВЧ-диапазона.
Форма и размеры металлокерамического корпуса могут быть различными (квадратной или прямоугольной), и в каждом конкретном случае определяются формой кристалла интегральной схемы или полупроводникового прибора и количеством их выводов.
Такая герметичная конструкция металлокерамического корпуса может быть использована для поверхностного монтажа интегральных схем с большим количеством выводов.