4.9.5 Пассивные элементы гимс свч

Ширина элементов конструкции МПЛ составляет (0,3–1,5) мм. Длина элементов не превышает двух-трех длин волн в диэлектрике.

В случаях, когда необходима более высокая степень миниатюризации, применяют элементы с сосредоточенными параметрами. Индуктивности, конденсаторы и резисторы в ГИМС СВЧ исполняются методами пленочной технологии. Это объясняется тем, что номинальные значения параметров индуктивности, емкости и сопротивлений для диапазона СВЧ невелики.

Индуктивности изготовляют в форме плоской круглой или прямоугольной спирали (рис. 4.38). Резонансные частоты спирали с тремя витками — порядка 5 ГГц, а спирали с пятью витками — порядка 2 ГГц. При ширине проводника 50 мкм, диаметре спирали 1,5 мм, индуктивность спирали равна 20 нГ, а собственная резонансная частота равна 2,7 ГГц. Индуктивности менее 1 нГ реализуются в виде коротких отрезков проводника (например, длиной 1 мм при ширине 10 мкм).

Рисунок 4.38

В микросхемах используют пленочные плоские конденсаторы емкостью от 1 нФ до нескольких нанофарад, образованные двумя перекрывающимися участками проводника с диэлектрической прослойкой между ними (см. рис. 4.38, а). Для емкостей менее 1 пФ применяют гребенчатую структуру (см. рис. 4.38, б).

Пленочные резисторы, применяемые в качестве оконечной нагрузки, в большинстве случаев имеют сопротивление равное волновому. При поверхностном сопротивлении резистивного слоя 1 порядка 50 Ом оконечный резистор имеем квадратную форму (рис. 4.39, а) и соединение резистора с заземленным электродом осуществляется через отверстие в подложке. Пленочный оконечный резистор оптимально работает на длинноволновом участке СВЧ диапазона из-за пренебрежимо малых реактивных составляющих.

На рисунке 4.39,б показана высокочастотная оконечная поглощающая нагрузка, выполненная в виде линии без потерь (длиной в несколько длин волн), которая переходит в короткозамкнутую на конце линию с большими потерями, которую следует применять в высокочастотной части СВЧ диапазона.

Относительно крупные пассивные элементы исполняются на подложке методами тонкопленочной и толстопленочной технологии, которые позволяют получить параметры элементов удовлетворяющих предъявленным требованиям. Для уменьшения потерь толщина проводников должна быть не менее 10 мкм, что соответствует превышению в несколько раз глубины проникновения тока для самых низких частот диапазона СВЧ.

4.9.6 Активные элементы гимс свч

Активные приборы ГИМС СВЧ применяются в виде компонентов. Компонентами являются проводниковые приборы СВЧ и кристаллы полупроводниковых микросхем. Конструкции компонент рассмотрены в подразд. 4.8. Электромонтаж полупроводниковых приборов и кристаллов, работающих на частотах ниже 2 ГГц, выполняется с помощью проволочных выводов. На более высоких частотах применяются полупроводниковые приборы с выводами в виде шариков или столбиков, изготовленных из пластичных металлов (золото, серебро, алюминий, медь).

При последовательном электромонтаже компонент устанавливается в разрыве верхнего проводника МПЛ. При параллельном электромонтаже компоненты устанавливаются между верхним проводником и заземленным основанием. Выбор электромонтажа в значительной степени зависит от применяемого в микросхеме типа МПЛ и мощности рассеяния прибора. Последовательный монтаж целесообразен, если прибор требуется включить в высокоомную цепь; параллельный монтаж применяется, если необходимо обеспечить хороший теплоотвод при выделении большой мощности. При мощности рассеяния выше 0,5 Вт для улучшения теплоотвода полупроводниковые компоненты целесообразно монтировать на металлических основаниях 1 корпусовмикросхем, как показано на рисунке 4.40. Соединение с элементами плат осуществляется монтажной проволокой, лентой 2 или МПЛ 3.

Монтаж приборов с балочными выводами позволяет уменьшить паразитную индуктивность, обеспечить надежность соединения и повторяемость параметров приборов. Емкость балочных выводов составляет (0,05±0,02) пФ. Теплоотвод при монтаже приборов и кристаллов с шариковыми, столбиковыми и балочными осуществляется через выводы, что ограничивает применение этих конструкций для компонентов повышенной удельной мощности. Приборы 3 с балочными выводами 5 присоединяют к плёночным проводникам 6 пассивной части с помощью электродов 2 термокомпрессионной сварки, как показано на рисунке 4.41. Контроль соединения осуществляется визуально или применением измерительных при-боров и контактного зонда 4.

Монтаж активных приборов шариковыми выводами кристаллов или кристаллодержателей (см. рис. 4.42) целесообразен в массовом производстве ГИМС, включая микросхемы СВЧ, так как процесс монтажа и электромонтажа открыт автоматизации.

К основным параметрам, влияющим на качество соединения, относятся температура, чистота поверхности, усилие прижима (давление), длительность процесса соединения, материалы припоя и точность аппаратуры.