Квазимонолитная интегральная схема свч усилителя мощности

Полезная модель относится к интегральным схемам и может быть использована для создания схем с высоким тепловыделением, например, для создания СВЧ усилителей мощности. Технический результат, на который направлена полезная модель, состоит в том, чтобы уменьшить число деталей в конструкции и уменьшить трудоемкость процесса сборки квазимонолитной схемы. Отличительной особенностью полезной модели является то, что в квазимонолитной интегральной схеме СВЧ усилителя мощности, содержащей теплоотводящее основание, на котором смонтированы кристаллы дискретных транзисторов и пассивные монолитные интегральные схемы на полуизолирующем арсениде галлия, исключены керамические платы с делителями и сумматорами мощности, а согласующие цепи и делители/сумматоры мощности выполнены в виде одной пассивной СВЧ интегральной схемы. Предложенная конструкция квазимонолитной интегральной схемы перспективна для создания СВЧ усилителей мощности при использовании гетероструктурных полевых транзисторов на основе GaN.

Полезная модель относится к интегральным схемам и может быть использована для создания схем с высоким тепловыделением, например, для создания СВЧ усилителей мощности.

Широко известны различные конструкции квазимонолитных интегральных схем СВЧ усилителей мощности, содержащие отдельные кристаллы транзисторов, соединенные с пассивными компонентами, выполненными на подложках из полуизолирующего материала и керамики. Так в работе [1] создана конструкция квазимонолитной интегральной схемы СВЧ усилителя мощности, которая состоит из кристаллов дискретных транзисторов на основе нитрида галлия, и пассивной монолитной интегральной схемы (ПМИС) на подложке из полуизолирующего арсенида галлия. В интегральной схеме из арсенида галлия, на поверхности которой созданы микрополосковые линии, конденсаторы и индуктивности сформированы также сквозные металлизированные отверстия и интегральные теплоотводы. Установка транзисторов на интегральные теплоотводы осуществлена методом обратного монтажа. При этом истоки транзисторов соединены с интегральными теплоотводами. Такая конструкция квазимонолитной интегральной схемы позволяет осуществлять отвод тепла от транзисторов.

Недостатком известной квазимонолитной схемы является то, что для ее реализации необходимо использовать транзисторы особой конструкции, у которых на контактах истоков сформированы металлические столбики толщиной не менее 7-10 мкм для проведения обратного монтажа. В то же время, у серийно выпускаемых транзисторов стандартной конструкции, такие столбики отсутствуют.

Этот недостаток устранен в конструкции квазимонолитной интегральной схемы многокаскадного СВЧ усилителя мощности [2], которая является прототипом предложенной полезной модели.

Известная квазимонолитная интегральная схема выполнена на металлическом основании, на которое с использованием прямого монтажа устанавливаются транзисторы и ПМИСы согласования, выполненные на подложке из полуизолирующего арсенида галлия. В данной конструкции кроме ПМИС согласования используются еще и керамические платы делителей и сумматоров мощности.

В известном устройстве делители и сумматоры мощности были выполнены в виде квадратурных мостов Ланге на керамической плате из поликора толщиной 250 мкм.

Недостатки известной квазимонолитной интегральной схемы заключаются в большом количестве деталей, что значительно увеличивает трудоемкость процесса сборки изделий, и в больших габаритах, что обусловлено использованием делителей и сумматоров на основе керамических плат из поликора толщиной 250 мкм.

Технический результат, на который направлено заявляемое решение, состоит в устранении указанных недостатков.

Этот результат достигается тем, что в квазимонолитной интегральной схеме СВЧ усилителя мощности, содержащей кристаллы дискретных транзисторов и ПМИСы на полуизолирующем арсениде галлия, исключены керамические платы с делителями и сумматорами мощности, а согласующие цепи и делители/сумматоры мощности выполнены в виде одной пассивной СВЧ интегральной схемы.

На фиг. 1 схематично представлена одна из возможных конструкций предлагаемой схемы. Квазимонолитная интегральная схема двухкаскадного СВЧ усилителя мощности содержит теплоотводящее основание 1, на которое смонтированы транзисторы 2, 3 и 4 и ПМИСы из полуизолирующего материала 5, 6 и 7. ПМИС 5 выполняет функции согласования входного импеданса СВЧ усилителя мощности с входным импедансом транзистора 2 и коррекции коэффициента передачи СВЧ усилителя мощности. ПМИС 6 выполняет функции деления мощности, согласования выходного импеданса транзистора 2 и входных импедансов транзисторов 3 и 4, а также коррекции коэффициента передачи СВЧ усилителя мощности. ПМИС 7 выполняет функции суммирования мощности транзисторов 3 и 4, а также согласования выходных импедансов транзисторов 3 и 4 с выходным импедансом СВЧ усилителя мощности.

Пример практического исполнения. Изготавливалась квазимонолитная интегральная схема двухкаскадного СВЧ усилителя мощности Х-диапазона. С использованием стандартных технологических методов изготавливались ПМИСы из полуизолирющего арсенида галлия 5, 6 и 7. ПМИСы 5, 6 и 7 включали в себя схемы согласования, коррекции, деления и суммирования мощности на основе микрополосковых линий, МДМ-конденсаторов, спиральных катушек индуктивности, тонкопленочных резисторов и сквозных металлизированных отверстий.

ПМИСы 5, 6 и 7 вместе с транзисторами 2, 3 и 4 монтировались на теплоотводящее основание 1. В данной квазимонолитной схеме двухкаскадного СВЧ усилителя мощности использованы транзисторы 2, 3, 4 с высокой подвижностью электронов на основе GaN с подложкой из карбида кремния.

В результате была получена квазимонолитная интегральная схема двухкаскадного СВЧ усилителя мощности. В предложенной полезной модели квазимонолитной интегральной схемы использованы серийно выпускаемые транзисторы стандартной конструкции. Входная, межкаскадная и выходная ПМИС выполнены на полуизолирующих подложках из арсенида галлия. За счет исключения из конструкции керамических плат делителей/сумматоров мощности уменьшилось число деталей квазимонолитной интегральной схемы и значительно уменьшились габариты. Таким образом, поставленная цель достигнута.

Источники информации.

1. Гуляев В., Глазунов В., Зыкова Г., Мякишев Ю., Чалый В. Двухкаскадный AlGaN/GaN усилитель С - диапазона // 20-я Международная крымская конференция «СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии» (КрыМиКо2010): материалы конференция. (Севастополь, 2010 г.). Вебер, 2010., С. 103-104.

2. Гармаш C.B., Кищинский А.А., Радченко А.В. Квазимонолитный транзисторный усилитель диапазона 8-18 ГГц с выходной мощностью 2 Вт // 19-я Международная крымская конференция «СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии» (КрыМиКо2010): материалы конференция. (Севастополь,. 2009 г.). Вебер, 2009., С. 53-54.

Квазимонолитная интегральная схема СВЧ усилителя мощности, выполненная на теплоотводящем основании и содержащая дискретные транзисторы, а также согласующие устройства для входных и выходных цепей транзисторов, выполненных в виде пассивных монолитных интегральных схем на полуизолирующем материале, отличающаяся тем, что в состав пассивных СВЧ интегральных схем введены делители и сумматоры мощности.

РИСУНКИ