RU2696369C1 - Коммутационная плата на нитриде алюминия для силовых и мощных СВЧ полупроводниковых устройств, монтируемая на основании корпуса прибора - Google Patents
Коммутационная плата на нитриде алюминия для силовых и мощных СВЧ полупроводниковых устройств, монтируемая на основании корпуса прибора Download PDFInfo
- Publication number
- RU2696369C1 RU2696369C1 RU2018141662A RU2018141662A RU2696369C1 RU 2696369 C1 RU2696369 C1 RU 2696369C1 RU 2018141662 A RU2018141662 A RU 2018141662A RU 2018141662 A RU2018141662 A RU 2018141662A RU 2696369 C1 RU2696369 C1 RU 2696369C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- board
- power
- solder
- aluminum nitride
- metallized holes
- Prior art date
Links
- PMHQVHHXPFUNSP-UHFFFAOYSA-M copper(1+);methylsulfanylmethane;bromide Chemical compound Br[Cu].CSC PMHQVHHXPFUNSP-UHFFFAOYSA-M 0.000 title claims abstract description 14
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims abstract description 8
- 239000010410 layer Substances 0.000 claims abstract description 24
- 229910000679 solder Inorganic materials 0.000 claims abstract description 22
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 11
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 9
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 9
- 238000001465 metallisation Methods 0.000 claims abstract description 8
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims abstract description 7
- 239000011241 protective layer Substances 0.000 claims abstract description 6
- 238000005530 etching Methods 0.000 claims abstract description 5
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 5
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 claims abstract description 5
- 239000010931 gold Substances 0.000 claims abstract description 5
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims abstract description 5
- 229920002120 photoresistant polymer Polymers 0.000 claims abstract description 5
- 238000000151 deposition Methods 0.000 claims abstract description 4
- 230000008021 deposition Effects 0.000 claims abstract description 4
- 238000009434 installation Methods 0.000 claims abstract description 3
- 238000001771 vacuum deposition Methods 0.000 claims description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 238000004870 electrical engineering Methods 0.000 abstract 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 abstract 1
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 abstract 1
- 239000000725 suspension Substances 0.000 abstract 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 13
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 11
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 11
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 8
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 5
- 238000000137 annealing Methods 0.000 description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 4
- 239000012790 adhesive layer Substances 0.000 description 3
- 239000011889 copper foil Substances 0.000 description 3
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 2
- 238000007598 dipping method Methods 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000007645 offset printing Methods 0.000 description 2
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 2
- 238000005476 soldering Methods 0.000 description 2
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910021578 Iron(III) chloride Inorganic materials 0.000 description 1
- PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N Manganese Chemical compound [Mn] PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000010292 electrical insulation Methods 0.000 description 1
- 238000009713 electroplating Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000011152 fibreglass Substances 0.000 description 1
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 238000011900 installation process Methods 0.000 description 1
- RBTARNINKXHZNM-UHFFFAOYSA-K iron trichloride Chemical compound Cl[Fe](Cl)Cl RBTARNINKXHZNM-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 1
- 238000001755 magnetron sputter deposition Methods 0.000 description 1
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011572 manganese Substances 0.000 description 1
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 1
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 description 1
- 238000007639 printing Methods 0.000 description 1
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 1
- 230000001629 suppression Effects 0.000 description 1
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/34—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies not provided for in groups H01L21/18, H10D48/04 and H10D48/07, with or without impurities, e.g. doping materials
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Parts Printed On Printed Circuit Boards (AREA)
Abstract
Использование: для высокомощных силовых и СВЧ полупроводниковых устройств. Сущность изобретения заключается в том, что коммутационная плата содержит пластину из нитрида алюминия со сквозными отверстиями, сформированными лазерной микрообработкой, металлизированные отверстия и металлический топологический рисунок из системы металлов толщиной от 3 до 300 мкм с защитным слоем из химического никеля и золота, сформированные методами вакуумного напыления, гальванического осаждения, травления через пленочный фоторезист, при этом на коммутационной плате выполнена толстая двусторонняя металлизация до 300 мкм, паяльная маска с окнами, двусторонний слой припоя в открытых окнах паяльной маски и дополнительный слой припоя в местах крепления мощных навесных элементов и монтажа платы к основанию корпуса прибора, обеспечивающие в совокупности с металлизированными отверстиями отведение тепла в плату и от платы в корпус, а выполнение металлизированных отверстий обеспечивает монтаж высокой плотности за счет двухуровневой разводки металлического топологического рисунка. Технический результат: обеспечение возможности улучшения теплоотвода от радиоэлементов и токоведущих дорожек, расположенных на коммутационной плате. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.
Description
Коммутационная плата на нитриде алюминия для силовых
и мощных СВЧ полупроводниковых устройств, монтируемая
на основании корпуса прибора.
и мощных СВЧ полупроводниковых устройств, монтируемая
на основании корпуса прибора.
Заявленное изобретение относится к конструкции и технологии изготовления коммутирующих керамических плат на основе нитрида алюминия для высокомощных силовых и СВЧ полупроводниковых устройств.
Из уровня техники известна металлизированная керамическая подложка для электронных силовых модулей и способ металлизации керамики патент (RU 2490237, опубл. 20.08.2013). Металлизированная керамическая подложка для электронных силовых модулей содержит керамическую пластину из оксида или нитрида алюминия, на которой сверху и снизу размещены адгезионные слои на основе молибдена и марганца, слои порошкообразной меди и пластины медной фольги. Пластины медной фольги, слои порошкообразной меди и адгезионные слои могут иметь единый топологический рисунок. Для выполнения металлизации после нанесения на керамическую пластину адгезионных слоев проводят их вжигание при температуре 1320-1350°C. Слои порошкообразной меди наносят методом холодного газодинамического напыления. Затем проводят отжиг при температуре 900-1100°C. На слои порошкообразной меди устанавливают пластины медной фольги толщиной 100-700 мкм и проводят отжиг при температуре 850-1000°C. Отжиг может проводиться под давлением 0,7-1,6кгс/мм2 в среде водорода или в вакууме. Для обеспечения необходимого давления во время отжига подложка может быть помещена в специальную фиксирующую оправку.
Недостатком указанного аналога является сложность технологического процесса монтажа, недостаточная плотность монтируемых элементов, связанная с отсутствием переходных проводящих отверстий.
Из уровня техники известна, выбранная в качестве наиболее близкого аналога керамическая плата (JP2000058995A, опубл. 25.02.2000), содержащая вертикальное сквозное отверстие, образованное в керамической печатной плате из оксида или нитрида алюминия. Проводник сквозного отверстия, который образован в отверстии, состоит из металлизированного слоя основания, который отпечатан на внутренней периферийной поверхности отверстия и покрыт слоем, сформированным на поверхности металлизированного слоя, Металлизированный слой формируется путем печати W или Mo проводящей пасты на внутренней периферийной поверхности. Защитный слой образован путем покрытия поверхности металлизированного слоя с помощью Cu или Ag. Схема проводки, сформированная на поверхности пластины, также имеет двухслойную структуру из металлизированного слоя основания и позолоченного слоя.
Недостатком указанного в качестве наиболее близкого аналога устройства является то, что данные устройства невозможно использовать во вторичных источниках питания, поскольку у них недостаточно низкое тепловое сопротивление.
Техническим результатом заявленного изобретения является улучшение теплоотвода от радиоэлементов и токоведущих дорожек, расположенных на коммутационной плате и повышение плотности коммутации.
Заявленный технический результат достигается за счет создания коммутационной платы на нитриде алюминия для высокомощных силовых и СВЧ полупроводниковых устройств, монтируемой на основание корпуса прибора, содержащей пластину из нитрида алюминия со сквозными отверстиями, сформированными лазерной микрообработкой, металлизированные отверстия и металлический топологический рисунок из системы металлов толщиной от 3 до 300 мкм с защитным слоем из химического никеля и золота, сформированные методами вакуумного напыления, гальванического осаждения, травления через пленочный фоторезист, при этом на коммутационной плате выполнена толстая двусторонняя металлизация до 300 мкм, паяльная маска с окнами, двусторонний слой припоя в открытых окнах паяльной маски, и дополнительный слой припоя в местах крепления мощных навесных элементов и монтажа платы к основанию корпуса прибора, обеспечивающие в совокупности с металлизированными отверстиями отведения тепла в плату и от платы в корпус, а выполнение металлизированных отверстий обеспечивает монтаж высокой плотности за счет двухуровневой разводки металлического топологического рисунка.
Заявленное изобретение проиллюстрирована фигурой 1 на которой изображена коммутационная плата.
На фиг.1 позиции обозначают следующее:
1 - пластина из нитрида алюминия;
2 - сквозные отверстия;
3 - медный слой металлизации;
4 - защитный слой;
5 - паяльная маска;
6 - навесной элемент;
7 - слой припоя;
8 - прибор, на котором монтируется коммутационная плата.
Заявлена конструкция двухсторонней коммутации платы из нитрида алюминия, имеющая повышенный коэффициент теплопроводности, для монтажа высокомощных силовых и СВЧ полупроводниковых устройств. Плата монтируется на основании корпуса прибора.
Плата изготавливается следующим образом. На пластину из нитрида алюминия со сформированными методом лазерной микрообработки сквозными отверстиями, формировали двусторонний медный слой металлизации, сформированный вакуумным напылением и гальваническим осаждением 3-300 мкм меди. Топологический рисунок формировали травлением с помощью пленочной фоторезистивной маски. Далее формировали на медном топологическом рисунке защитный слой из химического никеля и золота. Двустороннюю паяльную маску с окнами под навесные элементы и места для крепления к основанию корпуса, формировали методом офсетной печати. Припой наносили методом окунания. Далее проводили монтаж элементов и припайку платы в основании корпуса. В окнах паяльной маски на нижней стороне платы под высокомощными навесными элементами и в точках крепления к основанию корпуса размещен слой припоя для соединения коммутационной платы с прибором, а также для дополнительного теплоотвода от теплонагруженных элементов.
Преимущество изготовления плат из нитрида алюминия вместо стеклотекстолита связано с сочетанием у этого материала его физикомеханических и электрических свойств, хорошая адгезия металлизации к подложке, высокая теплопроводность (> 170 Вт/м*К), диэлектрическая проницаемость (8,7), диэлектрические потери (3*10-4), хорошие электроизоляционные свойства (>109 Ом) и коэффициент теплового расширения (4.5·10–6 °С–1 при нагреве от 20 до 1000 °C). Данные параметры позволяют надежно изолировать токопроводящие шины и эффективно отводить тепло от активных радиоэлементов.
В качестве примера изготовления можно привести следующий технологический маршрут изготовления платы для вторичных источников питания. На коммутационной плате со сформированными методами лазерной микрообработки отверстиями методами магнетронного напыления и гальваники наносился слой меди толщиной 100 мкм и формировались переходные проводящие отверстия. Процесс травления меди в хлорном железе проводился по маске пленочного фоторезиста марки ordyl am-140. Далее на сформированный рисунок проводников и металлизированных отверстий наносились слои химического никеля (4-6) мкм и химического золота 0, 1 мкм. Далее на подложку наносили паяльную маску peters elpemer 2467, методом офсетной печати. После формировался рисунок в паяльной маске. Затем в окна паяльной маски методом окунания в расплав наносился припой ПОС 61.
Таким образом, созданием заявленной коммутационной платы достигается основная задача, актуальная для силовых и мощных СВЧ модулей, а именно теплоотвод от радиоэлементов и токоведущих дорожек, расположенных на коммутационной плате. Радиоэлектронная аппаратура, в том числе современная приемо-передающие модули, блоки цифровой обработки сигналов и т.д., предъявляет жесткие требования к параметрам электрического сигнала. Поэтому в большинстве случаев необходимо проведение преобразования электрической энергии от первичного источника (аккумуляторные батареи, топливные элементы и т.д.). Эту роль выполняют высокомощных силовых полупроводниковых устройств, состоящие из нескольких функциональных узлов, обеспечивающих стабильность требуемых значений питающих напряжений, постоянных и переменных токов, электроизоляцию цепей питания друг от друга, эффективное подавление пульсаций во вторичных питающих цепях постоянного тока и т.п. Основные требования к современным источникам вторичного электропитания это стабильность выходных параметров, малые массогабаритные характеристики, большой срок безотказной работы и высокая надежность.
Claims (2)
1. Коммутационная плата на нитриде алюминия для высокомощных силовых и СВЧ полупроводниковых устройств, монтируемая на основание корпуса прибора, содержащая пластину из нитрида алюминия со сквозными отверстиями, сформированными лазерной микрообработкой, металлизированные отверстия и металлический топологический рисунок из системы металлов толщиной от 3 до 300 мкм с защитным слоем из химического никеля и золота, сформированные методами вакуумного напыления, гальванического осаждения, травления через пленочный фоторезист, отличающаяся тем, что на коммутационной плате выполнена толстая двусторонняя металлизация до 300 мкм, паяльная маска с окнами, двусторонний слой припоя в открытых окнах паяльной маски и дополнительный слой припоя в местах крепления мощных навесных элементов и монтажа платы к основанию корпуса, обеспечивающие в совокупности с металлизированными отверстиями отведение тепла в плату и от платы в корпус, а выполнение металлизированных отверстий обеспечивает монтаж высокой плотности за счет двухуровневой разводки металлического топологического рисунка.
2. Коммутационная плата по п.1, отличающаяся тем, что в паяльной маске дополнительно выполнены окна для точек монтажа с нанесенным на них припоем.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018141662A RU2696369C1 (ru) | 2018-11-27 | 2018-11-27 | Коммутационная плата на нитриде алюминия для силовых и мощных СВЧ полупроводниковых устройств, монтируемая на основании корпуса прибора |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018141662A RU2696369C1 (ru) | 2018-11-27 | 2018-11-27 | Коммутационная плата на нитриде алюминия для силовых и мощных СВЧ полупроводниковых устройств, монтируемая на основании корпуса прибора |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2696369C1 true RU2696369C1 (ru) | 2019-08-01 |
Family
ID=67586684
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2018141662A RU2696369C1 (ru) | 2018-11-27 | 2018-11-27 | Коммутационная плата на нитриде алюминия для силовых и мощных СВЧ полупроводниковых устройств, монтируемая на основании корпуса прибора |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2696369C1 (ru) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000058995A (ja) * | 1998-08-11 | 2000-02-25 | Sumitomo Kinzoku Electro Device:Kk | セラミック回路基板及び半導体モジュール |
| RU2490237C2 (ru) * | 2011-08-12 | 2013-08-20 | Холдинговая компания "Новосибирский Электровакуумный Завод-Союз" в форме открытого акционерного общества | Металлизированная керамическая подложка для электронных силовых модулей и способ металлизации керамики |
| RU2527661C1 (ru) * | 2013-02-11 | 2014-09-10 | Открытое акционерное общество "Концерн радиостроения "Вега" | Способ группового монтажа кристаллов при сборке высокоплотных электронных модулей |
| RU154339U1 (ru) * | 2014-12-01 | 2015-08-20 | Зао "Группа Кремний Эл" | Кремниевая коммутационная плата |
| US9661752B2 (en) * | 2010-06-21 | 2017-05-23 | Infineon Technologies Ag | Circuit arrangement with shunt resistor |
-
2018
- 2018-11-27 RU RU2018141662A patent/RU2696369C1/ru active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000058995A (ja) * | 1998-08-11 | 2000-02-25 | Sumitomo Kinzoku Electro Device:Kk | セラミック回路基板及び半導体モジュール |
| US9661752B2 (en) * | 2010-06-21 | 2017-05-23 | Infineon Technologies Ag | Circuit arrangement with shunt resistor |
| RU2490237C2 (ru) * | 2011-08-12 | 2013-08-20 | Холдинговая компания "Новосибирский Электровакуумный Завод-Союз" в форме открытого акционерного общества | Металлизированная керамическая подложка для электронных силовых модулей и способ металлизации керамики |
| RU2527661C1 (ru) * | 2013-02-11 | 2014-09-10 | Открытое акционерное общество "Концерн радиостроения "Вега" | Способ группового монтажа кристаллов при сборке высокоплотных электронных модулей |
| RU154339U1 (ru) * | 2014-12-01 | 2015-08-20 | Зао "Группа Кремний Эл" | Кремниевая коммутационная плата |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4383270A (en) | Structure for mounting a semiconductor chip to a metal core substrate | |
| CN108419376B (zh) | 一种选择性局部电镀高厚铜pcb板的制作方法 | |
| US5786986A (en) | Multi-level circuit card structure | |
| US5323520A (en) | Process for fabricating a substrate with thin film capacitor | |
| USH1471H (en) | Metal substrate double sided circuit board | |
| CN100499053C (zh) | 用于具有遵循表面轮廓的电绝缘材料层的功率半导体的布线工艺 | |
| EP3061128A1 (en) | Thermal management circuit materials, method of manufacture thereof, and articles formed therefrom | |
| US9648742B2 (en) | Printed circuit board, circuit and method for producing a circuit | |
| CN111096089A (zh) | 互连电路方法和器件 | |
| JPH04144259A (ja) | パワートランジスタ用パッケージ | |
| KR20140020114A (ko) | 금속 방열기판 및 그 제조방법 | |
| US20080302564A1 (en) | Circuit assembly including a metal core substrate and process for preparing the same | |
| US9231167B2 (en) | Insulation structure for high temperature conditions and manufacturing method thereof | |
| KR20250063713A (ko) | 초박형 고밀도 다층 상호접속 세라믹 기판의 제조 방법 | |
| CN100472783C (zh) | 一种接触方法和利用该方法产生的器件 | |
| US11310912B2 (en) | High-current circuit | |
| RU2696369C1 (ru) | Коммутационная плата на нитриде алюминия для силовых и мощных СВЧ полупроводниковых устройств, монтируемая на основании корпуса прибора | |
| US4285781A (en) | Metal support for an electronic component interconnection network and process for manufacturing this support | |
| CN108200716A (zh) | 一种基于石墨烯材质的陶瓷pcb制造工艺 | |
| WO2008045644A2 (en) | Printed circuit board and a method for imbedding a battery in a printed circuit board | |
| JP4383866B2 (ja) | パワー電子ユニット | |
| RU193413U1 (ru) | Керамическая плата силового модуля | |
| TW593778B (en) | A method for applying copper on substrates | |
| EP0936849A1 (en) | Printed circuit assembly and method of making the same | |
| JPH0946027A (ja) | プリント配線板のレジスト印刷方法 |