Circuito integrado hiperfrecuencia encapsulado en una carcasa.

Circuito integrado monolítico hiperfrecuencia (13) encapsulado en una carcasa metálica que comprende una base (1) a la cual está fijado por un borde inferior (5) un tabique periférico (2) que delimita en el interior de su contorno interno una zona de montaje de los componentes del circuito,

y una tapa (3) fijada a un borde superior opuesto (4) del tabique periférico (2), comprendiendo la carcasa una corona interna eléctricamente conductora (9) que determina un volumen interno libre de la carcasa que forma una cavidad cuya frecuencia de resonancia está desacoplada con respecto a la banda de frecuencia de operación del circuito, cuyo contorno externo queda aplicado contra el contorno interno del tabique periférico (2) y de altura inferior o a lo sumo igual a la altura del citado tabique (2), caracterizado por que la citada corona interna (9) queda fijada por pegado contra el citado tabique periférico (2), de tal modo que ésta no entra en contacto con la citada base (1).

Tipo: Patente Europea. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: E09178266.

Solicitante: Airbus Defence and Space SAS.

Inventor/es: FARRÉ,ROBERT.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • H01L23/047 SECCION H — ELECTRICIDAD.H01 ELEMENTOS ELECTRICOS BASICOS.H01L DISPOSITIVOS SEMICONDUCTORES; DISPOSITIVOS ELECTRICOS DE ESTADO SOLIDO NO PREVISTOS EN OTRO LUGAR (utilización de dispositivos semiconductores para medida G01; resistencias en general H01C; imanes, inductancias, transformadores H01F; condensadores en general H01G; dispositivos electrolíticos H01G 9/00; pilas, acumuladores H01M; guías de ondas, resonadores o líneas del tipo guía de ondas H01P; conectadores de líneas, colectores de corriente H01R; dispositivos de emisión estimulada H01S; resonadores electromecánicos H03H; altavoces, micrófonos, cabezas de lectura para gramófonos o transductores acústicos electromecánicos análogos H04R; fuentes de luz eléctrica en general H05B; circuitos impresos, circuitos híbridos, envolturas o detalles de construcción de aparatos eléctricos, fabricación de conjuntos de componentes eléctricos H05K; empleo de dispositivos semiconductores en circuitos que tienen una aplicación particular, ver la subclase relativa a la aplicación). › H01L 23/00 Detalles de dispositivos semiconductores o de otros dispositivos de estado sólido (H01L 25/00 tiene prioridad). › siendo las otras conexiones paralelas a la base.
  • H01L23/66 H01L 23/00 […] › Adaptaciones para la alta frecuencia.

PDF original: ES-2534237_T3.pdf

 


Fragmento de la descripción:

Circuito integrado hiperfrecuencia encapsulado en una carcasa La invención se inscribe en el ámbito de los circuitos integrados monolíticos hiperfrecuencia. Ésta concierne de modo más particular a un circuito de este tipo encapsulado en una carcasa de encapsulación, y a un procedimiento de encapsulación de dicho circuito en dicha carcasa.

El tratamiento electrónico de las señales de alta frecuencia es puesto en práctica por componentes y circuitos integrados de materiales semiconductores adaptados a las hiperfrecuencias (por ejemplo de arseniuro de galio AsGa y sus derivados) . Estos circuitos integrados son denominados circuitos integrados monolíticos hiperfrecuencia o MMIC (del inglés Microwave Monolithic Integrated Circuit) . Su ámbito de frecuencia es en general superior a 40 MHz para circuitos de banda ancha, y supera frecuentemente el GHz en las tecnologías actuales. Los circuitos más habituales trabajan en bandas de frecuencia de 2 GHz a 18 GHz, de 18 GHz a 26 GHz, de 26 GHz a 40 GHz, de 40 GHz a 50 GHz. Se alcanzan actualmente bandas de frecuencia que pueden estar centradas hasta en 89 GHz, 157 GHz o 183 GHz.

Tales circuitos integrados encuentran aplicación en todos los ámbitos, se trate del espacial, del militar, o del civil. Se les utiliza especialmente para la fabricación de radiómetros, altímetros, radares, para la fabricación de amplificadores, osciladores u otros.

Un ámbito de aplicación particularmente preferido de la invención, aunque no limitativo, es la fabricación de amplificadores hiperfrecuencia destinados al ámbito espacial.

Los circuitos integrados hiperfrecuencia híbridos y sus elementos asociados están protegidos por encapsulación en una carcasa de encapsulación, designada en lo que sigue carcasa híbrida, que forma parte integrante del circuito eléctrico. La presente invención se refiere de modo más particular a las carcasas híbridas metálicas, que de modo clásico están formadas por una base metálica en consonancia con la dilatación con el substrato del circuito, y a la cual está fijado, especialmente por soldadura, un tabique periférico metálico que delimita una zona de montaje de los componentes del circuito. Los accesos hiperfrecuencia están realizados por contactos a través de insertos de cerámica fijados al tabique periférico de manera que le atraviesan asegurando un aislamiento eléctrico. Un cierre hermético de la carcasa queda asegurado, después del montaje del circuito, por una tapa metálica que está fijada a un borde superior del tabique periférico.

En el interior de la carcasa, los componentes necesarios para el tratamiento (por ejemplo amplificación) de las señales hiperfrecuencia están agrupados en un mismo substrato aislante, especialmente de cerámica, depositado sobre la base de la carcasa. Este substrato comprende interconexiones entre los diferentes componentes y con los contactos pasantes.

Cuando la carcasa que encapsula el circuito está cerrada, ésta forma, por encima del circuito, una cavidad en el interior de la cual puede producirse un fenómeno de resonancia electromagnética habida cuenta de las frecuencias de operación del circuito. Esta resonancia puede considerarse perjudicial para el buen funcionamiento de los componentes del circuito. Por ejemplo, ésta puede dar lugar a un fenómeno de oscilación en un circuito amplificador. Para evitar este fenómeno, no siempre es posible reducir el tamaño de la carcasa, porque, por una parte, éste viene impuesto por el tamaño de los diversos componentes que haya que contener, el espaciamiento necesario entre ellos y las limitaciones de ensamblaje y de cableado y, por otra, es económicamente penalizante desarrollar una nueva carcasa específicamente adaptada y cualificar a la misma para las aplicaciones previstas.

A fin de reducir el fenómeno de resonancia asociado a los modos de la cavidad, se ha propuesto por ejemplo en la técnica anterior colocar un revestimiento absorbente en la gama de las hiperfrecuencias en la cavidad, debajo de la tapa de la carcasa.

Una solución alternativa propuesta por la técnica anterior es disminuir el tamaño de la cavidad por encima de los componentes del circuito eléctrico, a fin de modificar sus modos de resonancia y desacoplarle con respecto a la frecuencia de operación del circuito. De esta técnica anterior, se pueden citar los documentos japoneses JP-A10092963 o JP-A-2000299398. En estos documentos se ha propuesto introducir en el interior de la carcasa una campana interna que recubra el circuito integrado y que cree por encima de éste una cavidad de dimensiones más reducidas que el volumen interno de la carcasa. De acuerdo con las configuraciones propuestas, esta campana queda pegada a la base, o mantenida contra esta última por la tapa de la carcasa apoyada contra su pared superior. Sin embargo, una solución de este tipo no se considera totalmente satisfactoria, porque la misma es aplicable solamente a las carcasas de tamaño suficientemente importante para permitir la puesta en apoyo de la campana sobre la base, alrededor de los componentes del circuito.

La invención está destinada a poner remedio a los inconvenientes de las carcasas metálicas de encapsulación de los circuitos integrados hiperfrecuencia existentes, especialmente a los expuestos anteriormente, proponiendo una carcasa que atenúe eficazmente la resonancia asociada a los modos de la cavidad en su interior, al tiempo que sea simple de fabricar a partir de carcasas existentes, incluidas las de tamaño reducido.

La invención concierne a un circuito de acuerdo con la reivindicación 1. Por desacopladas, se entiende en este caso que las frecuencias asociadas a los modos de la cavidad, en particular al modo fundamental de la cavidad, estén suficientemente alejadas de la banda de frecuencia de operación del circuito para evitar la aparición de un fenómeno de resonancia en el interior de la carcasa. La corona interna se aplica totalmente, por su contorno externo, en toda su periferia, contra el contorno interno del tabique periférico de la carcasa, salvo las tolerancias de fabricación. Se obtiene así ventajosamente una continuidad térmica y eléctrica entre el tabique periférico de la carcasa y la corona interna.

La corona interna permite ventajosamente reducir el espacio libre en el interior de la carcasa, constituyendo un engrosamiento sobre medida del tabique periférico que permite modificar los modos de la cavidad en el interior de ésta. Se obtiene así un aumento del rendimiento del circuito integrado.

La forma y las dimensiones de la corona, especialmente el espesor de su pared periférica, son determinadas en función de la banda de frecuencia de operación de los componentes del circuito, por cálculos al alcance del especialista en la materia, para formar en el interior de la carcasa una cavidad de frecuencias desacopladas con respecto a la frecuencia de operación de los componentes.

La carcasa de acuerdo con la invención es ventajosamente poco cara de fabricar a partir de las carcasas existentes. Ésta se obtiene introduciendo en el interior de una carcasa existente, una corona interna de dimensiones y forma adecuadas para obtener el efecto deseado.

La invención se aplica ventajosamente a partir de cualquier carcasa existente, cualquiera que sea su tamaño. No es necesario disponer, en el interior de la carcasa, de un espacio especifico para la recepción de la corona sobre la base alrededor de los componentes del circuito. Según las configuraciones, esta última puede o no entrar en contacto con el substrato o la base de la carcasa.

Una misma carcasa puede ser utilizada para encapsular uno solo, o una pluralidad de circuitos monolíticos integrados, así como a sus elementos asociados.

Ventajosamente, la carcasa queda cerrada de manera hermética.

En el interior de la carcasa no existe ninguna holgura entre la corona y el tabique. Esto se considera particularmente ventajoso por ejemplo para las aplicaciones en las cuales la carcasa es sometida en el transcurso de su utilización a fuerzas de vibración importantes, por ejemplo en el ámbito espacial. De esta manera, además de una continuidad térmica y eléctrica entre la corona y el tabique periférico de la carcasa, se obtiene ventajosamente igualmente una continuidad mecánica.

El pegado es realizado de manera clásica en sí misma, especialmente por aplicación manual, por ejemplo con jeringa, de un pegamento orgánico polímero cargado de partículas metálicas.

En función de las características de frecuencia de los componentes del circuito, la corona puede comprender una pared superior que ocupe toda la superficie de la cavidad formada por la citada corona. Ésta se configura de manera que, por una parte, no... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Circuito integrado monolítico hiperfrecuencia (13) encapsulado en una carcasa metálica que comprende una base (1) a la cual está fijado por un borde inferior (5) un tabique periférico (2) que delimita en el interior de su contorno interno una zona de montaje de los componentes del circuito, y una tapa (3) fijada a un borde superior opuesto (4) del tabique periférico (2) , comprendiendo la carcasa una corona interna eléctricamente conductora (9) que determina un volumen interno libre de la carcasa que forma una cavidad cuya frecuencia de resonancia está desacoplada con respecto a la banda de frecuencia de operación del circuito, cuyo contorno externo queda aplicado contra el contorno interno del tabique periférico (2) y de altura inferior o a lo sumo igual a la altura del citado tabique (2) , caracterizado por que la citada corona interna (9) queda fijada por pegado contra el citado tabique periférico (2) , de tal modo que ésta no entra en contacto con la citada base (1) .

2. Circuito encapsulado de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado por que la corona (9) comprende una pared superior (15) que ocupa toda la superficie de la cavidad formada por la citada corona.

3. Circuito encapsulado de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 2, caracterizado por que la corona

(9) comprende en una pared periférica muescas (11a) para su posicionamiento por encima de insertos (6) que se disponen sobre la citada base (1) en la periferia de la citada zona de montaje.

4. Circuito encapsulado de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado por que la carcasa queda cerrada de manera hermética.

5. Circuito encapsulado de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado por que la base (1) , el tabique periférico (2) , la tapa (3) y la corona (9) están realizados en el mismo material eléctricamente conductor.

6. Circuito encapsulado de acuerdo con la reivindicación 5, caracterizado por que la base (1) , el tabique periférico (2) , la tapa (3) y la corona (9) están realizados de una aleación a base de hierro, níquel y cobalto, de coeficiente de dilatación térmica de aproximadamente 6 ppm/º C.

7. Procedimiento de fabricación de un circuito integrado monolítico hiperfrecuencia (13) encapsulado en una carcasa de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado por que:

- los componentes del circuito (13) son dispuestos de modo operativo en la base (1) , en la zona de montaje delimitada por el tabique periférico (2) de la carcasa, -la corona interna (9) es insertada en la carcasa y pegada contra el tabique periférico (2) , de tal manera que la misma no entre en contacto con la citada base, -y la carcasa es cerrada de manera hermética por la tapa (3) depositada sobre el borde superior (4) del tabique periférico (2) .

8. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 7, caracterizado por que un espesor de la pared periférica de la corona interna (9) es elegido en función de la banda de frecuencia de operación de los componentes del circuito (13) , de manera que se forme una cavidad interna cuya frecuencia de resonancia esté desacoplada con respecto a la banda de frecuencia de operación del circuito.

9. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 7 u 8, caracterizado por que la tapa (3) es ensamblada al tabique periférico (2) por un procedimiento de cierre con moleta.

 

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