DE69716498T2

DE69716498T2 - Packung für Mikrowellenschaltung

Info

Publication number: DE69716498T2
Application number: DE69716498T
Authority: DE
Inventors: Hiroshi Kudoh; Hiroshi Uematsu; Masanobu Urabe
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 1996-03-27
Filing date: 1997-03-18
Publication date: 2003-02-27
Anticipated expiration: 2017-03-19
Also published as: JP3638173B2; JPH09321215A; US5847453A; EP0798782A3; EP0798782B1; EP0798782A2; DE69716498D1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine verbesserte Mikrowellenschaltkreispackung, in welcher Mikrowellenschaltungen mit monolithischen integrierten Mikrowellenschaltkreisen (hierin im Folgenden als MMICs bezeichnet) hermetisch abgedichtet sind und welche zur Herstellung einer integrierten Schaltkreisvorrichtung geeignet ist.
Im Allgemeinen ist in Mikrowellenschaltkreisen, die ein MMIC-Element verwenden, wie etwa GaAs-FETs (Feldeffekttransistoren), das MMIC- Element mit einem Treiberschaltkreis verbunden, wie es zum Beispiel in der JP-A-4-129402 offenbart ist.
Das MMIC-Element, in der Form eines Halbleiterchips, muss in einem hermetisch abgedichteten Zustand gehalten werden und ist bei der bekannten Lösung gemäß der JP-A-4-129402 mit dem Treiberschaltkreis in einer solchen Weise verbunden, wie es in Fig. 11 gezeigt ist. Die Chips des MMIC-Elements 51 und des Treiberschaltkreises 52 sind nämlich auf einer keramischen Leiterplatte 53 ausgebildet, welche wiederum auf einer Basisplatte 54 angebracht ist, die aus Metallmaterial wie Kovar hergestellt ist. Der Treiberschaltkreis 52 ist ein Hybridschaltkreis aus verschiedenen Elementen 52a wie einem Widerstand, einem Kondensatorchip und einem Transistorchip. Wie gezeigt, weist der Treiberschaltkreis 52 ein Ende auf, das über einen Verbindungsdraht 57 mit einem Vorspann-Gleichstrom(DC)- Anschluss 58 verbunden ist, der in einem isolierten Zustand durch die Basisplatte (54) aus Metall verläuft.
Ein an der Basisplatte 54 aus Metall angebrachtes Ende des MMIC- Elements 51 ist über einen Verbindungsdraht 59 mit einem Hochfrequenz (RF)-Anschluss 60 verbunden, der in einem isolierten Zustand durch die Basisplatte 54 aus Metall verläuft. Der Ausgang des Treiberschaltkreises 52 und das MMIC-Element 51 sind über einen Verbindungsdraht 61 miteinander verbunden, so dass über den DC-Anschluss 58 zugeführte DC-Spannung über den Treiberschaltkreis 52 in eine vorbestimmte Vorspannung umgewandelt wird, die dann an das MMIC-Element 51 angelegt wird. Der Hochfrequenzausgang von dem MMIC-Element 51 wird mittels des Verbindungsdrahts 59 und des RF-Anschlusses 60 nach außen geführt. Die Bezugszeichen 58a und 60a bezeichnen Isolatoren.
Ein oberer Deckel 56 ist über einem keramischen Packungsrahmen 55 an der Basisplatte 54 aus Metall angebracht, um einen Raum zu umschließen, in dem die oben genannten und andere Komponenten vorgesehen sind. In der oben genannten Weise ist eine schachtelförmige Mikrowellenschaltkreispackung konstruiert.
Obwohl sowohl das MMIC-Element 51 als auch der Treiberschaltkreis 52 im Allgemeinen in derselben Ebene an der Basisplatte 54 aus Metall angebracht sind, ist es wünschenswert, eine Mehrzahl von MMIC-Chips anzubringen, wovon jeder eine Mehrzahl von darin integrierten MMIC- Elementen aufweist, um die Größe der Gesamtpackung zu reduzieren und eine höhere Integration zu erzielen.
Wenn jedoch die Basisplatte 54 aus Metall eine größere Fläche aufweist, tendiert das Volumen des Innenraums der schachtelförmigen Packung dazu größer zu werden, was unerwünschterweise zu einer höheren Schwimmkapazität führen würde. Daher ist es wahrscheinlich, dass die Resonanzeigenschaften der Packung im Mikrowellenband von 1 GHz-100 GHz sich verändern, so dass dadurch ungewollte, abnormale Resonanz verursacht wird, mit dem Resultat, dass elektromagnetische Wellen mit unnötigen Frequenzen erzeugt werden, welche verhindern, dass der Mikrowellenschaltkreis seine gewünschten Funktionen durchführt. Aus diesen Gründen ist es sehr wünschenswert, dass das Volumen des Innenraums der Packung optimiert ist, um eine optimale Leistungsfähigkeit der MMICs zu ermöglichen.
Es wurde in der Technik bereits vorgeschlagen, mehrere MMIC-Chips in einer einzigen Mikrowellen-IC-Packung anzuordnen. Es ist bekannt, für Abschirmungszwecke einander benachbarte IC-Chips voneinander mittels einer dielektrischen Partition oder eines Abstandhalters zu trennen, siehe zum Beispiel die EP 0 486 273 A1 und die US 5 113 161 A. Typischerweise sind DC-Vorspannungsanschlüsse an einer Basisplatte der Packung angebracht, um Vorspannungs- oder Steuer/Regel-Signale den integrierten Schaltkreisen zuzuführen, um Betriebseigenschaften der ICs zu steuern/regeln. Bei den aus den oben genannten beiden Druckschriften bekannten Packungen sind die DC-Vorspannungsanschlüsse auf der Oberseite der Basisplatte durch Ablagern von leitfähigem Material auf einer dielektrischen Unterlage ausgebildet und sie sind asymmetrisch bezüglich der/des Abstandhalter(s) angeordnet.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist eine Mikrowellenschaltkreispackung gemäß Anspruch 1 vorgesehen. Bevorzugte Ausführungsformen der Mikrowellenschaltkreispackung sind in den abhängigen Unteransprüchen angegeben.
Bei der Packung der vorliegenden Erfindung, wie beansprucht, sind eine Mehrzahl von zwei oder mehreren MMICs auf einer einzelnen Basisplatte aus Metall angebracht und jedes Paar einander benachbarter integrierter Schaltkreise ist durch einen dielektrischen Abstandhalter getrennt, der ebenfalls auf der Basisplatte aus Metall vorgesehen ist. Die MMICs und wenigstens ein Abstandhalter sind in der Packung hermetisch abgedichtet. Aufgrund des Abstandhalters bzw. der Abstandhalter kann der Innenraum der Packung optimiert sein, um abnormale Resonanz, elektromagnetische Wellen unerwünschter Frequenzen, usw., effektiv zu verhindern. Insbesondere können durch Anordnen der MMIC und der DC- Vorspannungsanschlüsse symmetrisch um einen jeweiligen Abstandhalter alle MMICs mit gleichen Resonanzsystemen versehen werden. Im Ergebnis können für alle MMICs gleiche Betriebseigenschaften erzielt werden, was zu einer erhöhten Zuverlässigkeit der Mikrowellenschaltkreise führt.
Die Mikrowellenschaltkreispackung kann ferner einen an dem Umfang der Basisplatte aus Metall angebrachten Rahmen und einen an der Oberseite des Rahmens angebrachten oberen Deckel umfassen, so dass die MMICs durch den Rahmen und den oberen Deckel in der Packung hermetisch abgedichtet sind. Der Abstandhalter kann eine größere Höhe aufweisen als die MMICs und aus demselben Material hergestellt sein wie der Rahmen. Solch ein Abstandhalter bietet dieselben Wirkungen, als ob die MMICs durch den Rahmen voneinander getrennt wären, und die MMICs können mit einem selben Resonanzsystem gepackt werden.
Ferner kann das dielektrische Material ein dielektrisches Substrat umfassen, das im Wesentlichen dieselbe Höhe aufweist wie Substrate der MMICs und das an der Basisplatte aus Metall angebracht ist, wobei die MMICs und das dielektrische Substrat in der Packung hermetisch abgedichtet sind. Ein Streifenleiter kann auf dem dielektrischen Substrat vorgesehen sein, um darauf eine Mikrostreifenleitung zu bilden. In diesem Fall sind der Streifenleiter und die Schaltkreisfläche der MMICs im Wesentlichen in derselben Ebene angeordnet, so dass abnormale Resonanz und elektromagnetische Wellen mit unnötigen Frequenzen effektiver verhindert werden können als in dem Fall, in dem der Streifenleiter und die Schaltkreisfläche der MMICs sich nicht in derselben Höhe befinden.
Die Mikrostreifenleitung kann ein Schaltkreiselement bilden, wie ein kapazitives Schaltkreiselement oder ein induktives Schaltkreiselement. Das durch den Streifenleiter gebildete Schaltkreiselement und die Schaltkreisflächen der MMICs sind im Allgemeinen in derselben Ebene innerhalb der Packung angeordnet, wobei der Streifenleiter im Wesentlichen in derselben Höhe wie die Substrate der MMICs angeordnet ist.
Ferner können die Mikrostreifenleitung und die MMICs über Flachleiteranschlüsse miteinander verbunden sein. Im Ergebnis können die Mikrostreifenleitung und die MMICs mit erhöhter Festigkeit und mit geringerer Induktivität verbunden sein, wodurch verbesserte Betriebseigenschaften der Mikrowellenschaltkreise in hochfrequenten Bereichen erzielt werden.
Zum besseren Verständnis der vorliegenden Erfindung werden hierin im Folgenden verschiedene bevorzugte Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben, in denen:
Fig. 1 eine schematische Querschnittsansicht einer Mikrowellenschaltkreispackung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist;
Fig. 2 eine schematische Planansicht der Mikrowellenschaltkreispackung von Fig. 1 ist, wobei deren Rahmen und oberer Deckel entfernt sind;
Fig. 3 eine schematische Querschnittsansicht einer Mikrowellenschaltkreispackung gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist;
Fig. 4 eine schematische Planansicht der Mikrowellenschaltkreispackung von Fig. 3 ist, wobei deren Rahmen und oberer Deckel entfernt sind;
Fig. 5 eine schematische Querschnittsansicht einer Mikrowellenschaltkreispackung gemäß einer Ausführungsform ist, die nicht Teil der vorliegenden Erfindung ist;
Fig. 6 eine schematische Planansicht der Mikrowellenschaltkreispackung von Fig. 5 ist, wobei deren Rahmen und oberer Deckel entfernt sind;
Fig. 7 eine schematische Planansicht der Mikrowellenschaltkreispackung gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist, wobei deren Rahmen und oberer Deckel entfernt sind;
Fig. 8 eine schematische Querschnittsansicht einer Mikrowellenschaltkreispackung gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist;
Fig. 9 eine schematische Planansicht der Mikrowellenschaltkreispackung von Fig. 8 ist, wobei deren Rahmen und oberer Deckel entfernt sind;
Fig. 10A und 10B Diagramme sind, die Beispiele von aus Mikrostreifenleitungen gebildeten Schaltkreiselementen zeigen, wobei Fig. 10A ein kapazitives Schaltkreiselement zeigt und Fig. 10B ein induktives Schaltkreiselement zeigt; und
Fig. 11 eine schematische Querschnittsansicht einer herkömmlich bekannten Mikrowellenschaltkreispackung ist.
Zunächst wird auf Fig. 1 und 2 Bezug genommen, die eine Mikrowellenschaltkreispackung 10 gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigen. Diese Mikrowellenschaltkreispackung 10 enthält eine Basisplatte 3, die aus metallischem Material, etwa Kovar, hergestellt ist, auf der zwei MMICs (monolithische integrierte Mikrowellenschaltkreise) 11 und 12 angebracht sind. Die Packung 10 enthält weiterhin einen keramischen Packungsrahmen 5, der auf der Basisplatte 3 fest angebracht ist, und einen oberen Deckel 6 (der zum Beispiel aus dielektrischem Material hergestellt ist), der an der oberen Fläche der Rahmens 5 befestigt ist, um die MMICs 11 und 12 innnerhalb der Packung 10 hermetisch abzudichten. Ein Abstandhalter 15, der aus einem dielektrischen Material hergestellt ist, ist ebenso auf der Basisplatte 3 angebracht, um die MMICs 11 und 12 voneinander zu trennen.
Wie aus den Fig. 1 und 2 ersichtlich ist, verlaufen drei Paare von Gleichstrom-Vorspannungsanschlüssen 34 und 35 zum Zuführen einer vorbestimmten Vorspannung durch die Basisplatte 3 aus Metall, wobei jeweilige Isolatoren 34a und 35a dazwischen angeordnet sind, und sind über Verbindungsdrähte 44 und 45 mit einem Stromzufuhranschluss des ersten MMIC 11 verbunden. In ähnlicher Weise verlaufen drei Paare von Gleichstrom-Vorspannungsanschlüssen 36 und 37 zum Zuführen einer vorbestimmten Vorspannung durch die Basisplatte 3 aus Metall, wobei jeweilige Isolatoren 36a und 37a dazwischen angeordnet sind, und sind über Verbindungsdrähte 46 und 47 mit einem Stromzufuhranschluss des zweiten MMIC 12 verbunden.
Gemäß der ersten Ausführungsform ist das Volumen des Innenraums der Mikrowellenschaltkreispackung 10 durch das Vorsehen des die MMICs 11 und 12 voneinander trennenden Abstandhalters reduziert. Bei dem gezeigten Beispiel sind die MMICs 11 und 12 und die Gleichstrom- Vorspannungsanschlüsse 34, 35 und 36, 37 im Wesentlichen symmetrisch um den Abstandhalter 15 vorgesehen.
Wie in Fig. 2 gezeigt, weist der erste MMIC 11 einen Hochfrequenzeingang auf, der über einen Verbindungsdraht mit einem RF- Anschluss 11a verbunden ist, und zwei Hochfrequenzausgänge, die über Verbindungsdrähte jeweils mit RF-Anschlüssen 11b und 11c verbunden sind. In ähnlicher Weise, weist der zweite MMIC 12 einen Hochfrequenzeingang auf, der über einen Verbindungsdraht mit einem RF- Anschluss 12a verbunden ist, und zwei Hochfrequenzausgänge, die über Verbindungsdrähte jeweils mit RF-Anschlüssen 12b und 12c verbunden sind.
Jeder der Gleichstromanschlüsse 34 bis 37 verläuft senkrecht zu der Allgemeinebene der Basisplatte 3 aus Metall, wie am besten in Fig. 1 zu sehen, und die RF-Anschlüsse 11a-11c, 12a-12c sind auf gegenüber liegenden Seiten (oberen und unteren Seiten in dem Beispiel von Fig. 1) vorgesehen und verlaufen entlang der Fläche der Basisplatte 3 aus Metall. Dadurch wird ein Anfügen und eine sehr dichte Anordnung der verschiedenen Komponenten der Mikrowellenschaltkreispackung 10 erreicht.
Die Fig. 3 und 4 zeigen eine Mikrowellenschaltkreispackung 10 gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die durch Vorsehen von drei MMICs gekennzeichnet ist. Wie bei der oben beschriebenen ersten Ausführungsform enthält diese Packung 10 eine Basisplatte 3, die aus einem metallischen Material, etwa Kovar, hergestellt ist und auf der drei MMICs 11, 12 und 13 angebracht sind. Die Packung 10 enthält weiterhin einen Rahmen 5, der auf der Basisplatte 3 fest angebracht ist, und einen oberen Deckel 6, der an der oberen Fläche des Rahmens 5 befestigt ist, um die drei MMICs 11, 12 und 13 innerhalb der Packung 10 hermetisch abzudichten. Ein Abstandhalter 15, der aus dielektrischem Material hergestellt ist, ist an der Basisplatte 3 angebracht, um die MMICs 11 und 12 voneinander zu trennen, und ein anderer Abstandhalter 16, der aus dielektrischem Material hergestellt ist, ist ebenso an der Basisplatte 3 angebracht, um die MMICs 12 und 13 voneinander zu trennen.
Wie aus den Fig. 3 und 4 ersichtlich ist, verlaufen drei Paare von Gleichstrom-Vorspannungsanschlüssen 34 und 35 zum Zuführen einer vorbestimmten Vorspannung durch die Basisplatte 3 aus Metall, wobei jeweilige Isolatoren 34a und 35a dazwischen angeordnet sind, und sind über Verbindungsdrähte 44 und 45 mit einem Stromzufuhranschluss des ersten MMIC 11 verbunden. Drei Paare von Gleichstrom-Vorspannungsanschlüssen 36 und 37 zum Zuführen einer vorbestimmten Vorspannung verlaufen durch die Basisplatte 3 aus Metall, wobei jeweilige Isolatoren 36a und 37a dazwischen angeordnet sind, und sind über Verbindungsdrähte 46 und 47 mit einem Stromzufuhranschluss des zweiten MMIC 12 verbunden. In ähnlicher Weise verlaufen drei Paare von Gleichstrom- Vorspannungsanschlüssen 38 und 39 zum Zuführen einer vorbestimmten Vorspannung durch die Basisplatte 3 aus Metall, wobei jeweilige Isolatoren 38a und 39a dazwischen angeordnet sind, und sind über Verbindungsdrähte 48 und 49 mit einem Stromzufuhranschluss des dritten MMIC 13 verbunden.
Gemäß der zweiten Ausführungsform ist das Volumen des Innenraums der Mikrowellenschaltkreispackung 10 durch das Vorsehen der beiden die MMICs 11, 12 und 13 voneinander trennenden Abstandhalter sogar noch weiter reduziert. Bei dem gezeigten Beispiel sind die MMICs 11 und 12 und die Gleichstrom-Vorspannungsanschlüsse 34, 35 und 36, 37 im Wesentlichen symmetrisch um den Abstandhalter 15 vorgesehen und sind die MMICs 12 und 13 und die Gleichstrom-Vorspannungsanschlüsse 36, 37 und 38, 39 im Wesentlichen symmetrisch um den Abstandhalter 16 vorgesehen.
Wie in Fig. 4 gezeigt, weist der erste MMIC 11 einen Hochfrequenzeingang auf, der über einen Verbindungsdraht mit einem RF- Anschluss 11a verbunden ist, und zwei Hochfrequenzausgänge, die über Verbindungsdrähte mit RF-Anschlüssen 11b und 11c verbunden sind. Der zweite MMIC 12 weist einen Hochfrequenzeingang auf, der über einen Verbindungsdraht mit einem RF-Anschluss 12a verbunden ist, und zwei Hochfrequenzausgänge, die über Verbindungsdrähte mit RF-Anschlüssen 12b und 12c verbunden sind. In ähnlicher Weise weist der dritte MMIC 13 einen Hochfrequenzeingang auf, der über einen Verbindungsdraht mit einem RF-Anschluss 13a verbunden ist, und zwei Hochfrequenzausgänge, die über Verbindungsdrähte mit RF-Anschlüssen 13b und 13c verbunden sind.
Jeder der Gleichstromanschlüsse 34 bis 39 verläuft senkrecht zu der Allgemeinebene der Basisplatte 3 aus Metall, wie am besten in Fig. 3 zu sehen, und die RF-Anschlüsse 11a-11c, 12a-12c, 13a-13c sind auf gegenüber liegenden Seiten (oberen und unteren Seiten in dem Beispiel von Fig. 4) vorgesehen und verlaufen entlang der Fläche der Basisplatte 3 aus Metall. Dadurch wird ein Anfügen und eine sehr dichte Anordnung der verschiedenen Komponenten der Mikrowellenschaltkreispackung 10 erreicht.
Fig. 5 und 6 zeigen eine Mikrowellenschaltkreispackung 10 gemäß einer Ausführungsform, die nicht Teil der vorliegenden Erfindung ist. Wie in der ersten Ausführungsform enthält diese Mikrowellenschaltkreispackung 10 eine Basisplatte 3, die aus metallischem Material, etwa Kovar, hergestellt ist, auf der zwei MMICs 11 und 12 angebracht sind. Die Packung 10 enthält weiterhin einen Rahmen 5, der auf der Basisplatte 3 fest angebracht ist, und einen oberen Deckel 6, der an der oberen Fläche des Rahmens 5 befestigt ist, um die MMICs 11 und 12 innerhalb der Packung 10 hermetisch abzudichten.
Wie aus Fig. 6 ersichtlich ist, ist weiterhin ein aus einem keramischen Material oder dergleichen hergestelltes dielektrisches Substrat 14 an der Basisplatte 3 aus Metall angebracht und weist im Wesentlichen dieselbe Höhe auf wie die Substrate oder Chips der MMICs 11 und 12. Ein Streifenleiter 14d ist auf dem dielektrischen Substrat 14 vorgesehen, so dass der Streifenleiter 14d, das dielektrische Substrat 14 und die Basisplatte 3 aus Metall zusammen eine Mikrostreifenleitung bilden. Beispielsweise kann der Streifenleiter 14d eine Breite von 0,48 mm und eine Höhe von 0,006 mm aufweisen, und das dielektrische Substrat 14 kann eine Höhe von 0,51 mm aufweisen. Das dielektrische Substrat kann aus Aluminiumoxidkeramik hergestellt sein.
Wie aus den Fig. 5 und 6 ersichtlich ist, verlaufen drei Paare von Gleichstrom-Vorspannungsanschlüssen 34 und 35 zum Zuführen einer vorbestimmten Vorspannung durch die Basisplatte 3 aus Metall, wobei jeweilige Isolatoren 34a und 35a dazwischen angeordnet sind, und sind über Verbindungsdrähte 44 und 45 mit einem Stromzufuhranschluss des ersten MMIC 11 verbunden. In ähnlicher Weise verlaufen drei Paare von Gleichstrom-Vorspannungsanschlüssen 36 und 37 zum Zuführen einer vorbestimmten Vorspannung durch die Basisplatte 3 aus Metall, wobei jeweilige Isolatoren 36a und 37a dazwischen angeordnet sind, und sind über Verbindungsdrähte 46 und 47 mit einem Stromzufuhranschluss des zweiten MMIC 12 verbunden.
Gemäß dieser Ausführungsform ist das Volumen des Innenraums der Mikrowellenschaltkreispackung 10 durch das Vorsehen des im Wesentlichen dieselbe Höhe wie die Substrate der MMICs 11 und 12 aufweisenden dielektrischen Substrats 14 reduziert. Die MMICs 11 und 12 sind mit der Mikrostreifenleitung jeweils über Flachleiteranschlüsse 11d und 12d verbunden. Insbesondere weist der erste MMICs 11 einen Hochfrequenzeingang auf, der über den Flachleiteranschluss 11d mit dem Streifenleiter 14d auf dem dielektrischen Substrat 14 verbunden ist, während der zweite MMIC 12a einen Hochfrequenzeingang aufweist, der über den Flachleiteranschluss 12d mit dem Streifenleiter 14d verbunden ist.
Der erste MMIC 11 weist weiterhin zwei Hochfrequenzausgänge auf, die über jeweilige Verbindungsdrähte mit RF-Anschlüssen 11b und 11c verbunden sind, während der zweite MMIC 12 weiterhin zwei Hochfrequenzausgänge aufweist, die über jeweilige Verbindungsdrähte mit RF-Anschlüssen 12b und 12c verbunden sind.
Der Streifenleiter 14d auf dem dielektrischen Substrat 14 ist über einen Verbindungsdraht mit einem RF-Anschluss 14a verbunden. Der Streifenleiter 14d bildet ein Schaltkreiselement; zum Beispiel bildet dieser Leiter 14d einen Verteiler zum Verteilen von Hochfrequenzsignalen, um die notwendige Anzahl von RF-Anschlüssen zu reduzieren.
Bei der Ausführungsform von Fig. 5 und 6 verläuft jeder der Gleichstromanschlüsse 34 bis 37 senkrecht zu der Allgemeinebene der Basisplatte 3 aus Metall, wie am besten in Fig. 5 zu sehen, und die RF- Anschlüsse 11b, 11c, 12b, 12c und der RF-Anschluss 14a sind auf gegenüber liegenden Seiten (oberen und unteren Seiten in dem Beispiel von Fig. 6) vorgesehen und verlaufen entlang der Fläche der Basisplatte 3 aus Metall. Dadurch wird ein Anfügen und eine sehr dichte Anordnung der verschiedenen Komponenten der Mikrowellenschaltkreispackung 10 erreicht.
Fig. 7 zeigt eine Mikrowellenschaltkreispackung 10 gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die einer Kombination aus der oben beschriebenen ersten Ausführungsform und der Ausführungsform nach Fig. 5 und 6 entspricht. Diese Mikrowellenschaltkreispackung 10 enthält nämlich zwei MMICs 11 und 12, die auf einer aus metallischem Material hergestellten Basisplatte 3 angebracht sind. Auf der Basisplatte 3 aus Metall sind weiterhin ein Abstandhalter 15, der aus einem dielektrischen Material hergestellt ist, zum Trennen der MMICs 11 und 12 voneinander und ein dielektrisches Substrat 14 angebracht, das im Wesentlichen dieselbe Höhe aufweist wie die Substrate (Chips) der MMICs 11 und 12. Diese Komponenten sind in einem durch die Basisplatte 3 aus Metall, den Rahmen und den oberen Deckel (eine Illustration von Rahmen und Deckel ist in Fig. 7 weggelassen) definierten Raum hermetisch abgedichtet. Ein Streifenleiter 14d ist auf dem dielektrischen Substrat 14 vorgesehen, so dass der Streifenleiter 14d, das dielektrische Substrat 14 und die Basisplatte 3 aus Metall zusammen eine Mikrostreifenleitung bilden.
Wie in Fig. 7 ferner gezeigt ist, verlaufen drei Paare von Gleichstrom- Vorspannungsanschlüssen 34 und 35 zum Zuführen einer vorbestimmten Vorspannung durch die Basisplatte 3 aus Metall, wobei jeweilige Isolatoren 34a und 35a dazwischen angeordnet sind, und sind über Verbindungsdrähte 44 und 45 mit einem Stromzufuhranschluss des ersten MMIC 11 verbunden. In ähnlicher Weise verlaufen drei Paare von Gleichstrom- Vorspannungsanschlüssen 36 und 37 zum Zuführen einer vorbestimmten Vorspannung durch die Basisplatte 3 aus Metall, wobei jeweilige Isolatoren dazwischen angeordnet sind, und sind über Verbindungsdrähte 46 und 47 mit einem Stromzufuhranschluss des zweiten MMIC 12 verbunden.
Gemäß der dritten Ausführungsform ist das Volumen des Innenraums der Mikrowellenschaltkreispackung 10 durch das Vorsehen des die MMICs 11 und 12 voneinander trennenden Abstandhalters 15 und des im Wesentlichen dieselbe Höhe wie die Substrate der MMICs 11 und 12 aufweisenden dielektrischen Substrats 14 noch weiter reduziert. Die MMICs 11 und 12 sind mit der Mikrostreifenleitung jeweils über Flachleiteranschlüsse 11d und 12d verbunden. Insbesondere weist der erste MMIC 11 einen Hochfrequenzeingang auf, der über den Flachleiteranschluss 11d mit dem Streifenleiter 14d auf dem dielektrischen Substrat 14 verbunden ist, während der zweite MMIC 12a einen Hochfrequenzeingang aufweist, der über den Flachleiteranschluss 12d mit dem Streifenleiter 14d verbunden ist.
Der erste MMIC 11 weist weiterhin zwei Hochfrequenzausgänge auf, die über jeweilige Verbindungsdrähte mit RF-Anschlüssen 11b und 11c verbunden sind, während der zweite MMIC 12 weiterhin zwei Hochfrequenzausgänge aufweist, die über jeweilige Verbindungsdrähte mit RF-Anschlüssen 12b und 12c verbunden sind. Der Streifenleiter 14d auf dem dielektrischen Substrat 14 ist über einen Verbindungsdraht mit einem RF-Anschluss 14a verbunden. Der Streifenleiter 14d bildet ein Schaltkreiselement; zum Beispiel bildet dieser Leiter 14d einen Verteiler zum Verteilen von Hochfrequenzsignalen, um die notwendige Anzahl von RF- Anschlüssen zu reduzieren. Ferner verläuft jeder der Gleichstromanschlüsse 34 bis 37 senkrecht zu der Allgemeinebene der Basisplatte 3 aus Metall (siehe Fig. 1) und die RF-Anschlüsse 11b, 11c, 12b, 12c und der RF- Anschluss 14a sind auf gegenüber liegenden Seiten (oberen und unteren Seiten in dem Beispiel von Fig. 7) vorgesehen und verlaufen entlang der Fläche der Basisplatte 3 aus Metall. Dadurch wird ein Anfügen und eine sehr dichte Anordnung der verschiedenen Komponenten der Mikrowellenschaltkreispackung 10 erreicht.
Die Fig. 8 und 9 zeigen eine Mikrowellenschaltkreispackung 10 gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, welche dadurch gekennzeichnet ist, dass ein Abstandhalter und ein dielektrisches Substrat integral gebildet sind. Diese Mikrowellenschaltkreispackung 10 enthält nämlich Substrate (Chips) von zwei MMICs 11 und 12, die auf einer aus metallischem Material hergestellten Basisplatte 3 angebracht sind. Auf der Basisplatte 3 aus Metall ist weiterhin ein T-förmiges dielektrisches Substrat 14 angebracht, das einen Stielabschnitt 14b enthält, der im Allgemeinen dieselbe Höhe aufweist wie die MMIC-Substrate, um die MMICs 11 und 1 2 voneinander zu trennen, und das einen Flanschabschnitt 14c enthält, der entlang eines Endes jedes der MMICs 11 und 12 verläuft. Diese Komponenten sind in einem durch die Basisplatte 3, den Rahmen 5 und den oberen Deckel 6 definierten Raum hermetisch abgedichtet. Ein Streifenleiter 14d ist auf dem dielektrischen Substrat 14 vorgesehen, so dass der Streifenleiter 14d, das dielektrische Substrat 14 und die Basisplatte 3 aus Metall zusammen eine Mikrostreifenleitung bilden.
Wie in Fig. 9 ferner gezeigt ist, verlaufen drei Paare von Gleichstrom- Vorspannungsanschlüssen 34 und 35 zum Zuführen einer vorbestimmten Vorspannung durch die Basisplatte 3 aus Metall, wobei jeweilige Isolatoren 34a und 35a dazwischen angeordnet sind, und sind über Verbindungsdrähte 44 und 45 mit einem Stromzufuhranschluss des ersten MMIC 11 verbunden. In ähnlicher Weise verlaufen drei Paare von Gleichstrom- Vorspannungsanschlüssen 36 und 37 zum Zuführen einer vorbestimmten Vorspannung durch die Basisplatte 3 aus Metall, wobei jeweilige Isolatoren 36a und 37a dazwischen angeordnet sind, und sind über Verbindungsdrähte 46 und 47 mit einem Stromzufuhranschluss des zweiten MMIC 12 verbunden.
Gemäß der vierten Ausführungsform ist das Volumen des Innenraums der Mikrowellenschaltkreispackung 10 durch das Vorsehen des im Wesentlichen dieselbe Höhe wie die Substrate der MMICs 11 und 12 aufweisenden T-förmigen dielektrischen Substrats 14 noch weiter reduziert. Die MMICs 11 und 12 und die Gleichstrom-Vorspannungsanschlüsse 34, 35 und 36, 37 sind im Wesentlichen symmetrisch um den Stielabschnitt 14b des T-förmigen Substrats 14 angeordnet.
Die MMICs 11 und 12 sind mit der Mikrostreifenleitung jeweils über Flachleiteranschlüsse 11d und 12d verbunden. Insbesondere weist der erste MMICs 11 einen Hochfrequenzeingang auf, der über den Flachleiteranschluss 11d mit dem Streifenleiter 14d auf dem dielektrischen Substrat 14 verbunden ist, während der zweite MMIC 12a einen Hochfrequenzeingang aufweist, der über den Flachleiteranschluss 12d mit dem Streifenleiter 14d verbunden ist.
Der erste MMIC 11 weist weiterhin zwei Hochfrequenzausgänge auf, die über jeweilige Verbindungsdrähte mit RF-Anschlüssen 11b und 11c verbunden sind, während der zweite MMIC 12 weiterhin zwei Hochfrequenzausgänge aufweist, die über jeweilige Verbindungsdrähte mit RF-Anschlüssen 12b und 12c verbunden sind. Der Streifenleiter 14d auf dem dielektrischen Substrat 14 ist über einen Verbindungsdraht mit einem RF-Anschluss 14a verbunden. Der Streifenleiter 14d bildet ein Schaltkreiselement; zum Beispiel bildet dieser Leiter 14d einen Verteiler zum Verteilen von Hochfrequenzsignalen, um die notwendige Anzahl von RF- Anschlüssen zu reduzieren. Ferner verläuft jeder der Gleichstromanschlüsse 34 bis 37 senkrecht zu der Allgemeinebene der Basisplatte 3 aus Metall (siehe Fig. 8) und die RF-Anschlüsse 11b, 11c, 12b, 12c und der RF- Anschluss 14a sind auf gegenüber liegenden Seiten (oberen und unteren Seiten in dem Beispiel von Fig. 9) vorgesehen und verlaufen entlang der Fläche der Basisplatte 3 aus Metall. Dadurch wird ein Anfügen und eine sehr dichte Anordnung der verschiedenen Komponenten der Mikrowellenschaltkreispackung 10 erreicht.
Obwohl einige illustrative Ausführungsformen der Erfindung gezeigt und beschrieben worden sind, sind für den Fachmann verschiedene Variationen und alternative Ausführungsformen, wie etwa die folgenden, naheliegend.
Bei den oben beschriebenen Ausführungsformen können der Streifenleiter 14d auf dem dielektrischen Substrat 14 (der Streifenleiter der Mikrostreifenleitung) und der RF-Anschluss 14a über einen Flachleiteranschluss oder ein aus Gold oder dergleichen hergestelltes Band miteinander verbunden sein. Ferner können bei der ersten und der zweiten Ausführungsform, die in den Fig. 1 bis 4 gezeigt worden sind, die Hochfrequenzeingänge der MMICs 11, 12, 13 und die entsprechenden RF- Anschlüsse 11a, 12a, 13a über Flachleiteranschlüsse oder aus Gold oder dergleichen hergestellte Bänder miteinander verbunden sein. In ähnlicher Weise können die Hochfrequenzausgänge der MMICs 11, 12, 13 und die entsprechenden RF-Anschlüsse 11b, 11c, 12b, 12c, 13b, 13c über Flachleiteranschlüsse oder aus Gold oder dergleichen hergestellte Bänder miteinander verbunden sein. Bei den in Fig. 5 bis 9 gezeigten Ausführungsformen können die Flachleiteranschlüsse 11d und 12d durch Bänder ersetzt werden.
Außerdem kann bei den oben beschriebenen Ausführungsformen ein dielektrisches Material zwischen jedem der RF-Anschlüsse und der Basisplatte 3 aus Metall angeordnet sein, und jeder der RF-Anschlüsse und die Basisplatte 3 aus Metall können durch einen Flachleiteranschluss oder durch ein aus Gold oder dergleichem hergestelltes Band anstelle des Verbindungsdrahtes miteinander verbunden sein. Die Höhe des aus dielektrischem Material hergestellten oberen Deckels kann reduziert sein, um die Mikrowellenschaltkreispackung zu verkleinern.
Außerdem können bei den oben beschriebenen Ausführungsformen die Abstandhalter 15 aus demselben Material wie der Packungsrahmen 5 hergestellt sein. Falls der Metallfilm auf der Innenseite des Packungsrahmens 5 gebildet ist, kann ein Metallfilm auf der oberen oder seitlichen Fläche des Abstandhalters 15 gebildet sein. Die RF-Anschlüsse 11a-11c, 12a- 12c, 13a-13c und 14a können derart vorgesehen sein, dass sie senkrecht zu der Allgemeinebene der Basisplatte 3 aus Metall verlaufen, in ähnlicher Weise wie die DC-Anschlüsse 34 bis 39. Die Verbindungsabschnitte für die RF-Anschlüsse können abhängig von einer beabsichtigten Anwendung in ihrer Breite reduziert sein.
Die oben beschriebenen verschiedenen Ausführungsformen der Mikrowellenschaltkreispackung können auf das/die in der Japanischen Patenanmeldung Nr. HEI-7-239311 vorgeschlagene Radar-Modul und Antennenvorrichtung angewendet werden. In diesem Fall sind die Mehrzahl von MMICs, von denen jedes vier Hochfrequenz-FETs und zwei Mischer enthält, innerhalb der Packung angebracht, um eine Multichip-Schaltung bereitzustellen.
Falls der Streifenleiter 14d auf dem dielektrischen Substrat 14 benutzt wird, um ein Schaltkreiselement zu bilden, kann die Breite des Streifenleiters 14d teilweise erhöht oder verringert sein, um ein Schaltkreiselement mit verteiltem Parameter bereitzustellen. Die Fig. 10A und 10B zeigen verschiedene Beispiele von aus Mikrostreifenleitungen (Streifenleitern) gebildeten Schaltkreiselementen, wobei Fig. 10A kapazitive Schaltkreiselemente zeigt und Fig. 1 OB induktive Schaltkreiselemente zeigt. Insbesondere bezeichnen in Fig. 10A (a) und (b) Schaltkreiselemente vom seriellen Typ, während (c) und (d) Schaltkreiselemente vom parallelen Typ bezeichnen, die einen oder mehrere rechteckige, durch teilweises Ausdehnen der Breite der Streifenleiter hergestellte Vorsprünge aufweisen. In Fig. 11 bezeichnet (a) ein Schaltkreiselement vom seriellen Typ, während (b) ein Schaltkreiselement vom parallelen Typ bezeichnet, das derart ausgebildet ist, dass es eine Spiralform aufweist.
Die oben beschriebenen Ausführungsformen erzielen verschiedene Vorteile, wie sie im Folgenden ausgeführt werden.
Durch Vorsehen eines Abstandhalters, der einander benachbarte MMICs voneinander trennt, kann das Volumen des Innenraums der Packung optimiert werden, um abnormale Resonanzen, elektromagnetische Wellen mit unnötigen Frequenzen, usw. effektiv zu verhindern. Insbesondere können die MMICs durch symmetrische Anordnung der MMICs um die Abstandhalter mit demselben Resonanzsystem gepackt werden. Im Ergebnis ist es möglich, abnormale Resonanzen, elektromagnetische Wellen mit unnötigen Frequenzen, usw. effektiv zu verhindern, und die MMIcs können mit denselben Eigenschaften betrieben werden, wodurch eine erhöhte Zuverlässigkeit der Mikrowellenschaltkreise erreicht wird.
Wenn ferner ein dielektrisches Substrat mit im Wesentlichen derselben Höhe wie Substrate der MMICs auf der Basisplatte aus Metall angebracht ist und die MMICs und das dielektrische Substrat in der Packung hermetisch abgedichtet sind, kann diese Anordnung weiterhin effektiv das Volumen des Innenraums der Packung reduzieren und abnormale Resonanzen, elektromagnetische Wellen mit unnötigen Frequenzen, usw. effektiv verhindern.
Wenn außerdem ein Streifenleiter auf dem dielektrischen Substrat vorgesehen ist, um eine Mikrostreifenleitung darauf zu bilden, und der Streifenleiter und die Schaltkreisfläche der MMICs im Wesentlichen in derselben Ebene angeordnet sind, ist die Verdrahtung an dem Streifenleiter und den MMICs im Wesentlichen in derselben Ebene angeordnet und kann demzufolge verkürzt sein. Folglich können abnormale Resonanzen und elektromagnetische Wellen mit unnötigen Frequenzen effektiver verhindert werden als in einem Fall, in dem der Streifenleiter und die Schaltungsfläche er MMICs sich nicht in derselben Höhe befinden. Auch diese Anordnung erzielt eine erhöhte Zuverlässigkeit der Mikrowellenschaltkreise. Die Mikrostreifenleitung kann den MMICs Hochfrequenzsignale in einem stabilen Zustand mit geringeren Übertragungsverlusten zuführen.
Wenn ferner ein Schaltkreiselement, wie eine Kapazität oder eine Induktivität, durch die Mikrostreifenleitung gebildet wird, können die Höhe und die Fläche des Schaltkreiselements in einem vergleichbaren Grad verringert sein. Daher kann solch ein Schaltkreiselement, das bisher innerhalb eines MMIC in einer kleinen Größe schwierig auszubilden war, auf einfache Weise mit den MMICs zusammen gepackt werden.
Außerdem kann dadurch, dass der Streifenleiter auf dem dielektrischen Substrat in im Allgemeinen derselben Höhe wie die Substrate der MMICs ein Schaltkreiselement bildet, das Schaltkreiselement und die Schaltungsfläche der MMICs in im Wesentlichen derselben Ebene angeordnet sein und die Verdrahtung auf dem Schaltkreiselement und den MMICs ist im Wesentlichen in derselben Ebene angeordnet.
Wenn zusätzlich die Mikrostreifenleitung und die MMICs über Flachleiteranschlüsse miteinander verbunden sind, können die Mikrostreifenleitung und die MMICs miteinander mit erhöhter Festigkeit und geringerer Induktivität verbunden sein, wobei verbesserte Betriebseigenschaften des Mikrowellenschaltkreises in Hochfrequenzbereichen erzielt werden. Diese Anordnung erlaubt eine erhöhte Steifigkeit der Packung gegenüber Vibration, wodurch eine erhöhte Zuverlässigkeit der Mikrowellenschaltkreise erreicht wird. Wenn weiterhin das dielektrische Substrat mit dem darauf gebildeten Streifenleiter und die Substrate der MMICs in im Allgemeinen derselben Höhe angeordnet sind, wird die Verbindung über die Flachleiteranschlüsse in großem Maß erleichtert.
Wenn außerdem der Abstandhalter eine größere Höhe aufweist als die MMICs und aus demselben Material hergestellt ist wie der Packungsrahmen, bietet der Abstandhalter diesselben Wirkungen, als wenn die MMICs voneinander durch den Rahmen getrennt wären.

Claims

1. Mikrowellenschaltkreispackung umfassend eine Basisplatte (3) aus Metall, wobei an einer Fläche derselben eine Mehrzahl von monolithischen integrierten Mikrowellenschaltkreisen (11, 12, 13) angebracht sind, dielelektrisches Material (15, 16; 14), das an der Fläche der Basisplatte (3) vorgesehen ist, wobei Paare einander benachbarter integrierter Schaltkreise (11, 12, 13) jeweils durch einen jeweiligen, aus dem dielektrischen Material (15, 16, 14) gebildeten Abstandhalter (15, 16; 14b) getrennt sind, wobei die einander benachbarten integrierten Schaltkreise (11, 12, 13) jedes Paares im Wesentlichen symmetrisch um den jeweiligen Abstandhalter (15; 16; 14b) angeordnet sind, wobei die integrierten Schaltkreise (11, 12, 13) und das dielektrische Material (15, 16, 14) in der Packung (10) hermetisch abgedichtet sind, wobei die Packung ferner eine Mehrzahl von Gleichstrom-Vorspannungsanschlüssen (34, 35, 36, 37, 38, 39) zum Zuführen von Gleichstrom- Vorspannungssignalen zu den integrierten Schaltkreisen (11, 12, 13) umfasst,

dadurch gekenzeichnet, dass die Gleichstrom- Vorspannungsanschlüsse (34, 35, 36, 37, 38, 39) durch die Basisplatte (3) verlaufen und in Paaren angeordnet sind, wobei jedes Paar von Gleichstrom-Vorspannungsanschlüssen (34, 35, 36, 37, 38, 39) zur Zufuhr einer vorbestimmten Vorspannung zu einem zugeordneten integrierten Schaltkreis (11, 12, 13) dient, wobei die zugeordneten Paare von Gleichstrom-Vorspannungsanschlüssen (34, 35, 36, 37, 38, 39) jedes Paars einander benachbarter integrierter Schaltkreise (11, 12, 13) im Wesentlichen symmetrisch um den jeweiligen Abstandhalter (15, 16; 14b) angeordnet sind.

2. Mikrowellenschaltkreispackung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Gleichstrom-Vorspannungsanschlüsse (34, 35, 36, 37, 38, 39) jedes Paares auf Seiten des zugeordneten integrierten Schaltkreises (11, 12, 13) angeordnet sind, welche einander bezüglich der Symmetrieachse gegenüber liegen.

3. Mikrowellenschaltkreispackung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Mehrzahl von Paaren von Gleichstrom- Vorspannungsanschlüssen (34, 35, 36, 37, 38, 39) jedem der integrierten Schaltkreise (11, 12, 13) zugeordnet sind.

4. Mikrowellenschaltkreispackung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstandhalter (15, 16) eine größere Höhe aufweist die integrierten Schaltkreise (11, 12, 13).

5. Mikrowellenschaltkreispackung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das dielektrische Material (15, 16; 14) ein dielektrisches Substrat (14) umfasst, das im Wesentlichen dieselbe Höhe aufweist wie die integrierten Schaltkreise (11, 12, 13), wobei Leiterbahnmittel (14d) auf dem dielektrischen Substrat (14) vorgesehen sind, um auf demselben eine Mikrostreifenleitung zu bilden.

6. Mikrowellenschaltkreispackung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Mikrostreifenleitung ein Schaltkreiselement bildet.

7. Mikrowellenschaltkreispackung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Mikrostreifenleitung mit einem jeweiligen integrierten Schaftkreis (11, 12) über einen Flachleiteranschluss (11d, 12d) verbunden ist.

8. Mikrowellenschaltkreispackung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das dielektrische Substrat (14) im Wesentlichen T-förmig mit einem Stielababschnit (14b) und einem Flanschabschnitt (14c) ausgebildet ist, wobei der Abstandhalter durch den Stielabschnitt (14b) gebildet wird, wobei der Flanschabschnitt (14c) entlang eines Endes jedes der durch den Abstandhalter getrennten, einander benachbarten integrierten Schaltkreise (11, 12) angeordnet ist, wobei die Leiterbahnmittel (14d) an dem Flanschabschnitt (14c) vorgesehen sind.

9. Mikrowellenschaltkreispackung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, gekennzeichnet durch einen an einem Umfang der Fläche der Basisplatte (3) angebrachten Rahmen (5) und einen an der Oberseite des Rahmens (5) angebrachten Deckel (6), so dass die integrierten Schaltkreise (11, 12, 13) und das dielektrische Material (15, 16; 14) in dem Gehäuse (10) durch den Rahmen (5) und den Deckel (6) hermetisch abgedichtet sind, wobei der Rahmen (5) aus demselben Material hergestellt ist wie das dielektrische Material.