Dirija a carcaça metalizada do cobre chapeado e a sua aplicação em circuitos da micro-ondas

                     Dirija a carcaça metalizada do cobre chapeado e a sua aplicação em circuitos da micro-ondas

Uma técnica metalizada (DPC) chapeada direta da carcaça do cobre é introduzida e caracterizada neste artigo. A carcaça metalizada DPC proposta fornece as vantagens principais da gestão térmica excelente e de características de alta frequência, devido a t…

O processo direto de (DPC) do cobre chapeado na carcaça cerâmica metalizada foi criado originalmente para substituir o processo de cobre ligado direto de (DBC) devido ao seu melhor bonde, térmico e performance.1 mecânico comparado a DBC, DPC fornece uma força bond muito forte entre a carcaça de Al2O3/AlN e o metal de cobre, devido ao uso de um filme fino ligar DPC layer.2 igualmente tem uma boa capacidade no controle de espessura para a camada de cobre, de muito finamente a muito densamente. Para o projeto fino do passo, uma linha mínima largura do condutor/afastamento de 3 mil. pode facilmente ser obtida, e através dos furos é enchida com o cobre para boas características elétricas e térmicas. Usando a carcaça proposta do DPC, o desempenho superior pode ser obtido comparou a outras tecnologias em termos de suas características e aplicações, que inclui a densidade alta do circuito, características de alta frequência proeminentes, desempenho térmico excelente da gestão e da calor-transferência, solderability proeminente, e características do conjunto da fio-ligação. Estas carcaças do DPC podem consequentemente ser amplamente utilizadas para os componentes de alta frequência que exigem o poder superior e o calor elevado.

Neste artigo, a fabricação do DPC é descrita momentaneamente com um fluxograma do processo, para introduzir diversos os atributos chaves deste processo. Uma caracterização elétrica simples para a carcaça do DPC é utilizada então para extrair a constante dielétrica e o fator de dissipação de alta frequência. Finalmente, uns 10 gigahertz, linha paralelo-acoplada seletor de frequências são projetados validar os parâmetros dielétricos extraídos e o desempenho de alta frequência excelente de uma carcaça metalizada DPC.

Dirija o processo do cobre chapeado
O processo inteiro do DPC compreende basicamente as etapas indicadas em figura 1, que incluem a definição de furos na carcaça cerâmica, engasgando um filme de cobre na carcaça cerâmica, formando um filme seco no filme de cobre, formando um esquema de circuito com exposição e desenvolvimento, ligações do cobre de chapeamento, remover o filme seco e gravando o metal copper.3 da semente os processos detalhados foram descritos por S.P. Ru, ⁴ com explicações mais teóricas e desenhos.

Figura 1 fluxograma do processo do DPC.

Com o fluxograma mostrado, o processo do DPC é começado definindo furos na carcaça cerâmica desencapada com um laser. Estes furos podem ser usados como através dos furos a comunicar-se entre ambos os lados da carcaça cerâmica se é necessário para alguma disposição projetada específica. Então um filme de cobre, usado como uma camada do metal da semente, é engasgado nos lados opostos da carcaça cerâmica de modo que seja coberta com uma camada de cobre. Da arte finala que descreve o esquema de circuito, um photomask é feito usando a tecnologia convencional do photomask. O photomask lisamente é posicionado e adere ao filme seco na carcaça cerâmica, que é enviada em uma câmara de exposição.

Após ter criado um vácuo na câmara de exposição, os raios ultravioletas irradiam o filme seco através do photomask, que é polimerizado pela radiação ultravioleta. O filme seco, que não é irradiado pelos raios ultravioletas, não reage e não mantém sua composição quimica. O processo de desenvolvimento grava a parte polimerizada do filme seco pela limpeza química ou pela limpeza física. Desta maneira, algumas partes do filme de cobre são expostas do filme seco; aquelas partes do filme de cobre formarão o esquema de circuito exigido conforme a arte finala do circuito, a fim produzir as áreas de cobre exigidas de um circuito na carcaça cerâmica. Assim, a disposição de circuito pode ser imprimida no filme seco.

O cobre é depositado então para encher as partes expostas do filme seco na carcaça cerâmica, com a espessura do condutor e a largura apropriadas, por uma tecnologia do chapeamento para formar o circuito de cobre. Pelos processos acima, a área metalizada do circuito tem características delgadas, lisas e lisas, e a dissipação de calor é boa. Então o níquel e o ouro são depositados na superfície superior do cobre. O filme do níquel impede os átomos das ligações de cobre que difundem no filme do ouro. O filme do ouro evita o oxidization da superfície do condutor e melhora a adesão para os fios da ligação do ouro. Uma resistência ótica é formada na superfície superior do cobre. O filme seco restante na carcaça cerâmica é removido então. Após ter descascado o filme seco, o circuito de cobre é protegido pelos filmes do níquel e do ouro. O processo de cobre de destaque do filme grava o filme de cobre não protegido pelo ótico resiste.

Devido aos processos descritos e aos materiais usados, diversos os atributos chaves do processo do DPC podem ser resumidos como abaixo:

· Desempenho térmico superior

· Baixas linhas do condutor da resistência elétrica

· Estábulo até a temperatura > o 340°C

· Lugar exato da característica, compatível com conjunto do formato automatizado, grande

· Definição da linha tênue reservando o alto densidade dos dispositivos e dos circuitos

· Confiança provada

· Construção cerâmica mecanicamente áspera

· Baixo custo, solução cerâmica do elevado desempenho

As aplicações da carcaça metalizada DPC podem ser selecionadas no diodo emissor de luz do alto-brilho (HBLED), nas carcaças para pilhas solares do concentrador, no empacotamento do semicondutor do poder e no controlo do motor automotivo. Além, as carcaças do DPC com desempenho bonde excelente podem ser consideradas para os componentes de RF/microwave, que exigem muito de pequenas perdas.

Extração elétrica das propriedades

A fim utilizar carcaças do DPC para aplicações de RF/microwave, as propriedades dielétricas devem ser extraídas. A caracterização dielétrica é uma edição muito importante para projetos de empacotamento eletrônicos desde que o comportamento bonde é influenciado extremamente pela constante dielétrica e pela perda dielétrica em altas frequências.

A figura 2 microstrip do DPC paralelo-acoplou ressonadores com conexões distintas da saída: (a) PCMR1 e (b) PCMR4.

Há uns métodos relatados numerosos no literature.5-8 que publicado muitos destes métodos têm um ou diversas limitações, tais como a instrumentação cara e complicada, difícil-à-fabricam dispositivos bondes, as propriedades dielétricas medidas somente válidas para uma frequência particular, a repetibilidade pobre, e a incapacidade obter a constante dielétrica e a perda dielétrica. Contudo, neste artigo, uma aproximação simples é usada para obter os fatores dielétricos exatos para um projeto e uma simulação mais adicionais da carcaça.

Holzman usou um modelo de computador do ressonador para extrair o dielétrico data.9 uma vez que o circuito é modelado exatamente com um simulador de (CAD) dos desenhos assistidos por computador, as propriedades dielétricas da carcaça pode ser determinado comparando as previsões do simulador com as características medidas. Esta aproximação empírica/analítica foi demonstrada por um número de pesquisadores no campo da micro-ondas.

Figura resultados medidos e simulados de 3 para o microstrip paralelo-acoplou ressonadores: (a) PCMR1 e (b) PCMR4.

Consequentemente, para extrair dados dielétricos de alta frequência para a carcaça do DPC, dois alteraram ressonadores paralelo-acoplados microstrip com zero distintos sobre uma largura de banda larga foram fabricados. Figura 2 mostra as fotos de ressonadores paralelo-acoplados (PCMR) do microstrip. O PCMR1 mostrado afeta zero da transmissão com mais profundidade em umas mais baixas frequências; PCMR4 gera zero da transmissão com profundidade mais profunda em umas frequências mais altas. Os dois ressonadores têm a mesma acoplar-linha estrutura com uma linha distância de 570 mil. e um afastamento de 12 mil., mas oposto às conexões da saída. Das medidas dos dois PCMRs, estes zero são suficientes para interpolar valores dielétricos corretos com boa precisão sob uma resposta de frequência de faixa larga. Contudo, a primeira transmissão zero para PCMR1 e PCMR4 estão em 5,2 e 4,2 gigahertz, respectivamente, e repetindo aproximadamente em cada frequência ressonante sobre a faixa. Para fazer uma simulação preliminar dos ressonadores, uma constante dielétrica de 9,5 e uma perda dielétrica de 0,004 foram supostas para a carcaça do DPC na simulação do impulso do ADS.

A instalação de testes consistiu em um analisador de rede de Agilent E8364A, em um dispositivo bonde universal do teste de Anritsu com dois portos de entrada coaxiais do K-conector, e em uma carcaça metalizada DPC suportada terra-plano com os ressonadores do microstrip. Além, uma calibração do TRL é adotada usando jogos fabricados DPC da calibração para calibrar no mesmo plano de referência do PCMRs. As comparações entre perdas de inserção simuladas e medidas para PCMR1 e PCMR4 são mostradas em figura 3.

Figura resultados medidos e simulados de 4 para o microstrip paralelo-acoplou o ressonador.

Das medidas, é óbvio que os valores dielétricos supostos estão no erro, com o erro que aumenta em umas frequências mais altas. Para extrair a constante dielétrica correta e a perda dielétrica, estes valores são ajustados no impulso do ADS para combinar a resposta de frequência até os fósforos zero previstos o zero medido. Figura 4 mostra os resultados cabidos para dois PCMRs até 14 gigahertz, após ter ajustado os parâmetros dielétricos. Neste caso, a elevação nestes dois parâmetros da carcaça do DPC é 9,5 a 9,75 para a constante dielétrica e 0,0004 a 0,002 para a perda dielétrica, respectivamente. Estes valores são mais exatos do que os dados supostos em umas frequências mais altas e podem ser amplamente utilizados para o projeto e a simulação da carcaça.

A figura 5 fotografia dos 10 gigahertz paralelo-acoplou a linha filtro usando a tecnologia do DPC.

PROJETO DE CIRCUITO DA MICROONDA

Para validar a precisão de dados dielétricos extraídos, um filtro de micro-ondas fabricado em uma carcaça do DPC foi demonstrado. Este BPF, usando uma linha estrutura paralelo-acoplada, tem uma frequência center de 10 gigahertz, de uma largura de banda de 15 por cento, de 0,1 respostas da igual-ondinha do DB e de topologia da terceiro-ordem, e é mostrado em figura 5. O BPF foi projetado e aperfeiçoado com impulso do ADS usando a constante dielétrica extraída e a perda dielétrica. Os jogos da calibração do TRL foram fabricados igualmente em carcaças do DPC para cobrir a escala de frequência de 4 a 14 gigahertz.

Com estes padrões do teste, as transições do co-axial-à-microstrip do dispositivo bonde do teste de Anritsu e o microstrip alinham à entrada e os portos de saída do filtro podem de-ser encaixados. A perda de inserção medida e a perda do retorno são mostradas em figura 6. baseada nestes resultados experimentais, uma boa previsão da resposta do filtro são conseguidas usando os valores dielétricos extraídos no simulador do EM. A perda de inserção medida do BPF é somente 0,5 DB em 10 gigahertz. Demonstrou claramente que o processo do DPC, fabricado com um condutor cerâmico da carcaça e do cobre, fornece o desempenho de pequenas perdas excelente em altas frequências e oferece a capacidade excelente para ser usado em dispositivos do empacotamento e da micro-ondas do RF.

Figura características medidas e simuladas de 6 do DPC de 10 gigahertz paralelo-acoplou a linha filtro.

Conclusão
Este artigo apresenta uma carcaça metalizada DPC que inclui o fluxo de processo, a extração elétrica das propriedades e um projeto de circuito da micro-ondas. Devido ao uso da carcaça cerâmica e do condutor de cobre metalizado, a carcaça do DPC consegue boas características elétricas de alta frequência. Entrementes, um método simples da extração para obter a constante dielétrica e a perda dielétrica para a carcaça do DPC foi proposto, e uma linha paralelo-acoplada 10 gigahertz BPF com 0,5 perdas de inserção do DB foi construída para uma verificação mais adicional. Este artigo demonstra claramente que a carcaça metalizada DPC é bastante apropriada para o projeto de pacote do RF e da micro-ondas, com seu desempenho de pequenas perdas excelente.

Referências

1. M. Entezarian e R.A.L. Tirou, “ligação direta do cobre ao nitreto de alumínio,” MaterialsScience e engenharia, A-212, em julho de 1996, Pp. 206-212.

2. J. Schulz-Duro, “vantagens e novidade Direct prognosticou as carcaças de cobre,” a confiança da microeletrônica, Vol. 43, no. 3, 2003, Pp. 359-365.

3. “Tecnologia DPC-direta do filme fino de cobre chapeado,” Tong Hsing, www.ready-sourcing.com/sourcing-news/electronic/dpc.html.

4. S.P. Ru, “método para remover os vácuos em uma carcaça cerâmica,” patente dos E.U., E.U. 6.800.211 B2, em outubro de 2004.

5. M.K. DAS, S.M. Voda e D.M. Pozar, “dois métodos para a medida da constante dielétrica da carcaça,” transações de IEEE na teoria da micro-ondas e técnicas, Vol. 35, no. 7, em julho de 1987, Pp. 636-642.

6. S.H. Chang, H. Kuan, H.W. Wu, R.Y. Yang e M.H. Weng, “determinação da constante dielétrica da micro-ondas pela linha método de dois Microstrip combinaram com a simulação do EM, “a micro-ondas e as letras óticas da tecnologia, Vol. 48, no. 11, em novembro de 2006, Pp. 2199-2121.

7. H. Yue, de tangente de K.L. Virga e de J.L. príncipe, “da constante dielétrica e da perda medida usando um dispositivo bonde de Stripline,” transações de IEEE na tecnologia dos componentes, do empacotamento e de fabricação, parte b, Vol. 21, no. 4, em novembro de 1998, Pp. 441-446.

8. P.A. Bernard e J.M. Gautray, “medida da constante dielétrica usando um ressonador do anel do Microstrip,” transações de IEEE na teoria da micro-ondas e técnicas, Vol. 39, no. 3, em março de 1991, Pp. 592-595.

9. E.L. Holzman, do “medida Wideband da constante dielétrica de uma carcaça FR4 usando um ressonador Paralelo-acoplado do Microstrip,” de transações de IEEE na teoria da micro-ondas e de técnicas, Vol. 54, no. 7, em julho de 2006, Pp. 3127-3130.