JPH055176B2 - - Google Patents

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JPH055176B2
JPH055176B2 JP58219326A JP21932683A JPH055176B2 JP H055176 B2 JPH055176 B2 JP H055176B2 JP 58219326 A JP58219326 A JP 58219326A JP 21932683 A JP21932683 A JP 21932683A JP H055176 B2 JPH055176 B2 JP H055176B2
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JP
Japan
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base
base portion
metal
diode chip
diode
Prior art date
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Application number
JP58219326A
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English (en)
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JPS59139651A (ja
Inventor
Eetsuman Misheru
Buudo Mariannu
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Thales SA
Original Assignee
Thomson CSF SA
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Filing date
Publication date
Application filed by Thomson CSF SA filed Critical Thomson CSF SA
Publication of JPS59139651A publication Critical patent/JPS59139651A/ja
Publication of JPH055176B2 publication Critical patent/JPH055176B2/ja
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    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10W—GENERIC PACKAGES, INTERCONNECTIONS, CONNECTORS OR OTHER CONSTRUCTIONAL DETAILS OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
    • H10W44/00—Electrical arrangements for controlling or matching impedance
    • H10W44/20—Electrical arrangements for controlling or matching impedance at high-frequency [HF] or radio frequency [RF]
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10W—GENERIC PACKAGES, INTERCONNECTIONS, CONNECTORS OR OTHER CONSTRUCTIONAL DETAILS OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
    • H10W76/00—Containers; Fillings or auxiliary members therefor; Seals
    • H10W76/10—Containers or parts thereof
    • H10W76/12—Containers or parts thereof characterised by their shape
    • H10W76/13—Containers comprising a conductive base serving as an interconnection
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10W—GENERIC PACKAGES, INTERCONNECTIONS, CONNECTORS OR OTHER CONSTRUCTIONAL DETAILS OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
    • H10W90/00—Package configurations
    • H10W90/701—Package configurations characterised by the relative positions of pads or connectors relative to package parts
    • H10W90/731—Package configurations characterised by the relative positions of pads or connectors relative to package parts of die-attach connectors
    • H10W90/737—Package configurations characterised by the relative positions of pads or connectors relative to package parts of die-attach connectors between a chip and a laterally-adjacent lead frame, conducting package substrate or heat sink

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  • Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
  • Non-Reversible Transmitting Devices (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、一般的にUHF（極超短波）ダイオー
ド、特に94GHz帯域で動作するダイオードであつ
て、ケースの寸法を利用して前置整合されるモジ
ユールを形成するために前述のケース内に閉じ込
められているUHFダイオードに関し、より詳細
には、高い熱消散率を有するUHFダイオード用
前置整合モジユールに関する。
前置整合モジユールとは、ダイオードの有する
低いインピーダンスを周辺環境、一般的には空気
のもつ高いインピーダンスに整合するためのモジ
ユールを指す。
UHFの動作、特に100Hzに近い周波数におい
て、それを取り囲むスペースに放射するダイオー
ドには、インピーダンスマツチング又はインピー
ダンス整合が必要であることが知られている。こ
の整合は放射形状において、特別なケースを用い
て得られるため特に有利である。
前置整合又は前置同調されたモジユールの構造
は、ガン、アバランシエ又はシヨツトキータイプ
のUHFダイオードについて既に知られている。
公知の前置整合モジユールは、第１の接続を形成
する中央スタツド又はポイントを有する金属ベー
スにより形成される閉じ込めケースの内側に固定
されたダイオードのチツプ（パステル）と、ダイ
オードを取り囲む水晶リングと、金属キヤツプ
と、擬似ビームリードタイプの第２の接続とから
成つており、この第２の接続は平らでない金属製
星形接続の形をとつて、そのアームの端部が閉塞
キヤツプと接触する水晶リングの面に支持されて
おり、又、その中心部はダイオードのチツプと接
触している。
更に、ダイオードを連続動作又はパルス動作に
使用する間に、接合部において最も高熱になる部
分は金属ベースに最も近い部分である。そこで、
前述の動作中に接合部により放出される熱を除去
するという問題点が発生する。
この目的のため、先に言及したダイオードのチ
ツプは200ミクロン平方、厚さ50ミクロンといつ
た小さな寸法の金プレートにより形成されて一体
化されたヒートシンク（脱熱器）を備えており、
このヒートシンクは前述の金属ベースに固定され
ている。
しかしながら、この金プレートの寸法が小さい
ことと、金の熱伝導率が200℃で3.1W／cm°Ｋ位
のものであることから、このような金製のヒート
シンクでは、動作中にダイオードから放出される
熱を必要なだけ消散させることができない。その
上、このタイプのヒートシンクを用いると、ダイ
オード全体の熱抵抗が相対的に高くなり、これが
ダイオードにより出される出力を制限する。
本発明の目的は、前置整合モジユールが形成さ
れるようにケース内に閉じ込められており、その
寸法及び形成材料が熱消散率の高いものであるヒ
ートシンクを備えており、更に、ヒートシンクの
形状によりダイオードのすぐ隣りの前置整合モジ
ユールの幾何学的形状が、良好な放射インピーダ
ンス変成を提供するべく構成される。特に、94G
Hz帯域のUHFダイオードを提供することによつ
て前述のような欠点を克服することにある。
この目的のために、本発明は、高い熱消散率を
有するUHFダイオード用前置整合モジユールで
あつて、ダイオードチツプと、ダイオードチツプ
がその中に装着されるケースとから成るものを提
供する。
このケースは第１の接続部を形成している金属
ベースと、ダイオードチツプを取り囲んでいる誘
電リングと、金属キヤツプと、金属キヤツプに接
する誘電リングの面とダイオードチツプとに接触
する金属性の第２の接続部とを有しており、金属
ベースは、第１のベース部分と第１のベース部分
に固定された第２のベース部分とを含んでおり、
第１及び第２のベース部分はその全面を金属で被
覆されたダイヤモンドによりそれぞれ形成されて
おり、第１のベース部分は、第２のベース部分が
中央スタツドを形成するように第２のベース部分
よりはるかに大きい寸法を有しており、ダイオー
ドチツプは第２のベース部分の上面に固定されて
おり、金属キヤツプに接する面と反対側の誘電リ
ングの面は第１のベース部分の上面に固定されて
おり、第１及び第２のベース部分の各々の寸法
は、金属キヤツプの寸法と第２のベース部分及び
誘電リングの寸法とによつて、ダイオードチツプ
の放射インピーダンス変成を与えると共に第１及
び第２のベース部分がダイオードチツプにより放
出される熱を除去するように設定されている。
以上から容易に分かるように、熱伝導率が200
℃で10W／cm°Ｋ位であつて従来技術で用いてい
る金よりずつと大きく、一方の寸法が大きく、他
方の寸法が小さい２つのダイヤモンドを付け合わ
せることにより、一方では動作中ダイオードから
放出される熱をこれらのダイヤモンドで最大限除
去し得、他方ではダイオードの全体の熱抵抗を小
さくし得、ダイオードの出力電力が増加すること
になるのである。その上、金属被覆され、付け合
わされている２つのダイヤモンドは、一方が中央
スタツド又はポイントを形成しているが、ダイオ
ードの閉じ込められたケースの金属ベースの通常
の形状を構成するだろう。これは良好な放射イン
ピーダンス変成を提供するための要件である。
本発明のその他の特徴及び利点は、添付図面を
参照しての以下の詳細な説明からより明らかなも
のとなろう。但し、これらは例示的にのみ与えら
れるものであつて、制限的なものではない。
まず最初に思い起こされるのが、例えば94GHz
帯域で作用し、ケース内に閉じ込められて装着さ
れるUHFダイオードのチツプはＲ＋jxタイプの
インピーダンスを有していることであり、式中Ｒ
はダイオードの抵抗の実数部分を表し、Ｘは同抵
抗の虚数部分を表し、ｊは虚数を示している。Ｒ
はアバランシエ・ダイオード、又はガン・ダイオ
ードについては負となり、シヨツトキーダイオー
ドやその他のダイオードについては正となる。
第１図はダイオードのインピーダンスを、ダイ
オードを取り囲むスペースに整合するための説明
図である。
第１図を見ると、ダイオードを閉じ込めている
ケースに対してインピーダンス整合することの重
要性がより良く理解されることと思う。
同図において、ダイオードが参照符号Ａで示さ
れており、その中でダイオードのチツプは中央ス
タツド又はポイントを有する金属ベース上に固着
又は半田付けされており、上側の接続を構成して
いる。
φiをその上にダイオードＡが半田付けされてい
る金属スタツドの直径、φeをベースの直径、あ
るいは空胴の内径とし、Ｂをベースから上側接続
までの距離、Ｃをダイオードの厚み又はチツプが
半田付けされているスタツドから上側の接続まで
の距離とする。
ダイオードのチツプは一定の定数εの誘電体に
より、あるいは平均してこれに等しい誘電定数と
なるような種々の定数を有する複数の誘電体によ
り取り囲まれている。
チツプを取り囲む誘電体が空気となるか、樹脂
で形成された絶縁体となるかは、ケースによつて
決まる。ダイオードを取り囲むスペースのインピ
ーダンスがRe＋jXeの値をとるとすれば、半導体
装置のインピーダンス整合、すなわち Re＝K1Ｒ、及びXe＝K2Ｘ が行われるような数値はφi，φe，Ｂ及びＣの１
組しか存在しない点が強調できる。
しかしながら実際には、取り付けにおける伝統
的な機械的同調が極めて容易になるという理由で
K1Ｒ及びK2Ｘを十分にRe及びXeに近似させるだ
けで十分である。これが整合でなく前置整合と呼
ぶ所似である。
このインピーダンス変成は、特にアバランシ
エ・ダイオードにおいては空胴をかなり簡素化で
きるため、極めて有利である。例えば、１本の細
い線だけで上側の接続のバイアスを得られるので
ある。
第２図は電流又は周囲温度を関数とするダイオ
ードの電力曲線であつて、劣悪なインピーダンス
変成と良好なものとを示すグラフである。
同図に示すように、バイアス電流Ｉ又は周囲温
度の逆数１／Ｔ等を変数とする送出電力Ｐの曲線
は、ヒステリシスも障害もなく非常に単調なもの
となる。
同図においては、曲線１がインピーダンス整合
をしないでケース内に閉じ込められたダイオード
の電力曲線を示す。この曲線には規則的変化がな
く、逆に偏差又は狂い（deviations）を呈してお
り、その上、この狂いはケースによつてダイオー
ド毎に変化するものである。反対に、非常に滑ら
かな変化を呈する曲線２は、インピーダンス整合
してケース内に正しく閉じ込められたダイオード
に対応している。
これはダイオードのチツプにとつて、空胴を形
成し、且つ望ましくは集合的に形成された部分か
ら形成されるケース内に正しく閉じ込められて装
着されることが、100GHzに近い周波数では特に
重要であることを示すものである。
第３図は本発明による熱消散率の高いUHFダ
イオードを閉じ込めるために好適なケースの実施
例を示しており、これは例えば94GHzシリコン・
アバランシエ・ダイオードでインピーダンスを十
分に整合するか前置整合したものである。
このケースは先ず金属製又は金属被覆されたベ
ースから成つており、このベースは次の３つのベ
ース部分から形成される。
第１のベース部分はニツケル又は金で被覆した
銅からできた断面円形で、例えば1.6mmの直径を
有する金属製の支持台４により形成されている。
この支持台４の上に、通常ろう付けにより固定
されているのが、IIAダイヤモンドのような熱伝
導率の高い材料で形成される第２のベース部分で
あり、参照符号６で示される。
このIIAダイヤモンドは、南アフリカ共和国の
DRUCKER社により商品化されているダイヤモ
ンドの結晶学的変種であり、その熱伝導率はいか
なる金属、特に金よりはるかに高い。
この第１のダイヤモンド６は、例えば断面が正
方形である平行六面体の形状を有しており、その
寸法は例えば750ミクロン平方、厚さ500ミクロン
と大きい。この大型のダイヤモンド６は更にその
全表面をチタニウム（例えば300オングストロー
ムと、プラチナ（例えば600オングストローム）
と、金（例えば１ミクロン）とを連続的に堆積し
て被覆される。
参照符号７で示されるケースの第３のベース部
分も又、IIAダイヤモンドのように熱伝導率の高
い材料から形成されており、大型のダイヤモンド
６に対し熱圧縮によつて固定されている。ダイヤ
モンド７も例えば断面が正方形である平行六面体
の形状を有しており、その寸法は例えば200ミク
ロン平方、厚み50ミクロンと、ダイヤモンド６に
比べてはるかに小さいものである。この小型のダ
イヤモンド７も前述の大型のダイヤモンド６の場
合と同様、その全表面にチタニウムと、プラチナ
と、金とを連続的に堆積して被覆される。
こうして２つのダイヤモンド６及び７の各々の
大きさの違いから、小型のダイヤモンド７が中央
スタツド又はポイントを形成することになり、金
属被覆されて接合されたこれら２つのダイヤモン
ドは第１図に示す金属ベースの形状と結果的に同
一の形状をとるが、この形状こそが良好な放射イ
ンピーダンス変成を提供するために必須のもので
ある。
ニツケル及び金で被覆された銅から成る金属製
の支持台４を破線で示すように大型のダイヤモン
ド６を取り囲むところまで高くしても、本発明の
範囲及び精神から逸脱するものでないことが理解
されることと思う。これはニツケル及び金の堆積
を行う前に、銅を電解成長させるか支持台４の中
にダイヤモンドをクリンプすることにより達成さ
れる。
第３図に示すように、例えば直径45ミクロン厚
み５ミクロンのダイオードのチツプ９が小型のダ
イヤモンド７の上表面に熱圧縮される。
誘電リング１１は例えば94GHz帯域において呈
する損失の小さい水晶であり、大型のダイヤモン
ド６の上面に熱圧縮されるか、接着されるか、ろ
う付けされる。誘電リング１１はダイオードを閉
じ込める働きをしており、その２つの面１２及び
１３が金属被覆され、外径は750ミクロン〜800ミ
クロン、内径350ミクロン〜400ミクロン、厚みは
約120ミクロンである。
例えば、擬似ビームリードの形をとる上側の接
続１５がダイオードのチツプ９に固定されてい
る。接続１５が水晶リング１１の上面１３上に支
持されて、更にそのアセンブリが、金で被覆され
た銅から成る金属カバー又はキヤツプ１７により
閉鎖されている。金属カバー又はキヤツプ１７は
例えば断面が円形で、水晶リング１１の上面に熱
圧縮されるか、接着されるか、又はろう付けされ
ている。キヤツプ１７の直径は約1.1mm〜1.2mm位
で、厚みは100ミクロンである。
ダイオードの接続１５は例えば金属製星形接続
の形をとり、その２つのアームが平らでなくベー
スから離れて延びており、これは寄生インダクタ
ンスとキヤパシテイとを減少させる。
こうして連続的動作又はパルス動作の条件下で
ダイオードのチツプ９を使用する間、２つの金属
被覆されたダイヤモンド６及び７、特に大型のダ
イヤモンド６が、動作中に接続部より放出される
熱を最大限に除去すると共に、キヤツプ１７がそ
の直径によつてモジユールの振動周波数に対する
放射インピーダンス変成を保証する。
従つて、金属被覆されて接合された大型及び小
型のダイヤモンド６及び７は、２つ一緒で下記の
２つの機能を果たしていることになる。
(1) ２つのベース部分６及び１を形成する材料
（ダイヤモンド）の熱伝導率が高いことと、ダ
イヤモンド６が大きいこととから、非常に優れ
た熱消散を行う。
(2) 金属被覆されたダイヤモンド６に比較して中
央の金属被覆されたダイヤモンド７の直径が小
さいことから、ダイオードを閉じ込めるケース
の金属ベースとしての通常の形状をとること
が、良好な放射インピーダンス変成を保証す
る。
その他、もしダイヤモンド７が存在しなけれ
ば、上側の接続１５により導かれるセルフインダ
クタンス（自己誘導）が妨害され易くなるという
ことも理解されるであろう。
ダイヤモンド６は本発明の第１のベース部分の
一実施例である。ダイヤモンド７は本発明の第２
のベース部分の一実施例である。チツプ９は本発
明のダイオードチツプの一実施例である。誘電リ
ング１１は本発明の誘電リングの一実施例であ
る。キヤツプ１７は本発明の金属キヤツプの一実
施例である。
以上説明したように、本発明は、ダイオードチ
ツプと、ダイオードチツプがその中に装着される
ケースとから成つており、高い熱消散率を有する
UHFダイオード用前置整合モジユールであつて、
ケースは第１の接続部を形成している金属ベース
と、ダイオードチツプを取り囲んでいる誘電リン
グと、金属キヤツプと、金属キヤツプに接する誘
電リングの面とダイオードチツプとに接触する金
属性の第２の接続部とを有しており、金属ベース
は、第１のベース部分と第１のベース部分に固定
された第２のベース部分とを含んでおり、第１及
び第２のベース部分はその全面を金属で被覆され
たダイヤモンドによりそれぞれ形成されており、
第１のベース部分は、第２のベース部分が中央ス
タツドを形成するように第２のベース部分よりは
るかに大きい寸法を有しており、ダイオードチツ
プは第２のベース部分の上面に固定されており、
金属キヤツプに接する面と反対側の誘電リングの
面は第１のベース部分の上面に固定されており、
第１及び第２のベース部分の各々の寸法は、金属
キヤツプの寸法と第２のベース部分及び誘電リン
グの寸法とによつて、ダイオードチツプの放射イ
ンピーダンス変成を与えると共に第１及び第２の
ベース部分がダイオードチツプにより放出される
熱を除去するように設定されている。
この構成によれば、ダイオードチツプは、第１
のベース部分に固定された第２のベース部分の上
面に固定されており、しかも、これら第１及び第
２のベース部分はその全面を金属で被覆されたダ
イヤモンドによりそれぞれ形成されている。この
ように、熱伝導率の高いダイヤモンドを用いてい
るため、又、第１のベース部分の寸法が第２のベ
ース部分よりはるかに大きいため、ダイオードチ
ツプから発生する熱に対し、非常に優れた熱消散
を発揮することができ、従つて、ダイオードチツ
プ全体の熱抵抗が相対的に高くなることを防止す
ることが可能となり、ダイオードチツプの出力が
制限されることがない。
又、第２のベース部分の寸法が第１のベース部
分の寸法より小さいことから、ダイオードチツプ
を閉じ込めるケースの金属ベースとして通常の形
状をとることが可能となるため、ダイオードチツ
プの良好な放射インピーダンス変成を保証するこ
とができると共に、金属ベースとしてダイヤモン
ドを用いているため、金属ベースが誘電リングと
協働することにより、放射インピーダンス変成の
調整が可能になる。
【図面の簡単な説明】
第１図はダイオードのインピーダンスを、ダイ
オードを取り囲むスペースに整合するための説明
図、第２図は電流又は周囲温度を関数とするダイ
オードの電力曲線で、劣悪なインピーダンス変成
と良好なものとを各々示しているグラフ、第３図
は本発明に従う熱消散率の高い、インピーダンス
整合されたダイオードを閉じ込めるためのケース
を示す説明図である。 ４……支持台、６……第１のベース部分（大型
のダイヤモンド）、７……第２のベース部分（小
型のダイヤモンド）、９……ダイオードのチツプ、
１１……誘電リング、１５……接続、１７……キ
ヤツプ。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ ダイオードチツプと、該ダイオードチツプが
    その中に装着されるケースとから成つており、高
    い熱消散率を有するUHFダイオード用前置整合
    モジユールであつて、 前記ケースは第１の接続部を形成している金属
    ベースと、前記ダイオードチツプを取り囲んでい
    る誘電リングと、金属キヤツプと、該金属キヤツ
    プに接する前記誘電リングの面と前記ダイオード
    チツプとに接触する金属性の第２の接続部とを有
    しており、 前記金属ベースは、第１のベース部分と該第１
    のベース部分に固定された第２のベース部分とを
    含んでおり、該第１及び第２のベース部分はその
    全面を金属で被覆されたダイヤモンドによりそれ
    ぞれ形成されており、前記第１のベース部分は、
    前記第２のベース部分が中央スタツドを形成する
    ように該第２のベース部分よりはるかに大きい寸
    法を有しており、前記ダイオードチツプは前記第
    ２のベース部分の上面に固定されており、前記金
    属キヤツプに接する面と反対側の前記誘電リング
    の面は前記第１のベース部分の上面に固定されて
    おり、前記第１及び第２のベース部分の各々の寸
    法は、前記金属キヤツプの寸法と前記第２のベー
    ス部分及び前記誘電リングの寸法とによつて、前
    記ダイオードチツプの放射インピーダンス変成を
    与えると共に前記第１及び第２のベース部分が前
    記ダイオードチツプにより放出される熱を除去す
    るように設定されていることを特徴とする高い熱
    消散率を有するUHFダイオード用前置整合モジ
    ユール。 ２ 前記第１及び第２のベース部分を形成してい
    る前記ダイヤモンドはIIAタイプであることを特
    徴とする特許請求の範囲第１項に記載の前置整合
    モジユール。 ３ 前記第１及び第２のベース部分の各々は、断
    面が正方形であり平行六面体の形状を有している
    ことを特徴とする特許請求の範囲第１項又は第２
    項に記載の前置整合モジユール。 ４ 前記第１のベース部分は750ミクロン平方、
    厚さ500ミクロンであり、前記第２のベース部分
    は200ミクロン平方、厚さ50ミクロンであること
    を特徴とする特許請求の範囲第３項に記載の前置
    整合モジユール。 ５ 前記第２のベース部分は前記第１のベース部
    分に対して熱圧縮により固定されていることを特
    徴とする特許請求の範囲第１項に記載の前置整合
    モジユール。 ６ 前記第１及び第２のベース部分の各々は、チ
    タニウムとプラチナと金とを連続的に堆積するこ
    とにより金属被覆されていることを特徴とする特
    許請求の範囲第１項に記載の前置整合モジユー
    ル。 ７ 前記誘電リングは前記第１のベース部分に対
    して熱圧縮により固定されていることを特徴とす
    る特許請求の範囲第１項に記載の前置整合モジユ
    ール。 ８ 前記金属ベースはニツケル及び金で被覆した
    銅から作られた金属支持台を形成する第３のベー
    ス部分を含んでおり、該第３のベース部分に前記
    第１のベース部分の下面が固定されていることを
    特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の前置整
    合モジユール。
JP58219326A 1982-11-23 1983-11-21 高い熱消散率を有するｕｈｆダイオ−ド用前置整合モジユ−ル Granted JPS59139651A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR8219585 1982-11-23
FR8219585A FR2536586B1 (fr) 1982-11-23 1982-11-23 Module preadapte pour diode hyperfrequence a forte dissipation thermique

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS59139651A JPS59139651A (ja) 1984-08-10
JPH055176B2 true JPH055176B2 (ja) 1993-01-21

Family

ID=9279426

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP58219326A Granted JPS59139651A (ja) 1982-11-23 1983-11-21 高い熱消散率を有するｕｈｆダイオ−ド用前置整合モジユ−ル

Country Status (5)

Country Link
US (1) US4566027A (ja)
EP (1) EP0109899B1 (ja)
JP (1) JPS59139651A (ja)
DE (1) DE3371012D1 (ja)
FR (1) FR2536586B1 (ja)

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