Главная страница  |  Описание сайта  |  Контакты
МНОГОСЛОЙНОЕ МЕТАЛЛИЧЕСКОЕ ПОКРЫТИЕ КОРПУСА СВЧ-ПРИБОРА
МНОГОСЛОЙНОЕ МЕТАЛЛИЧЕСКОЕ ПОКРЫТИЕ КОРПУСА СВЧ-ПРИБОРА

МНОГОСЛОЙНОЕ МЕТАЛЛИЧЕСКОЕ ПОКРЫТИЕ КОРПУСА СВЧ-ПРИБОРА

Патент Российской Федерации
Суть изобретения: Использование: в производстве корпусов СВЧ-приборов, например мощных СВЧ-транзисторов. Сущность изобретения: многослойное металлическое покрытие корпуса СВЧ-прибора содержит последовательно расположенные слои никеля толщиной 0,8 - 2 мкм, нижний золота, палладия толщиной 0,5 - 1 мкм, верхний золота. Между нижним слоем золота и слоем палладия введен слой серебра. При этом нижний слой золота имеет толщину 0,1 - 0,6 мкм, а суммарная толщина слоев серебра и верхнего золота находится в пределах меньше или равно dAg + dAu меньше или равно где dAu - толщина верхнего слоя золота, мкм, причем 1 мкм меньше или равно dAu меньше dAg - толщина слоя серебра, мкм; ωн численное значение нижней частоты рабочего диапазона СВЧ-прибора, ωн=2πfн, fн(Гц).. Цель изобретения - уменьшение электрических потерь на СВЧ в металлическом покрытии корпуса. 1 табл.
Поиск по сайту

1. С помощью поисковых систем

   С помощью Google:    

2. Экспресс-поиск по номеру патента


введите номер патента (7 цифр)

3. По номеру патента и году публикации

2000000 ... 2099999   (1994-1997 гг.)

2100000 ... 2199999   (1997-2003 гг.)
Номер патента: 2054751
Класс(ы) патента: H01L23/48, H01L21/28
Номер заявки: 93011689/25
Дата подачи заявки: 09.03.1993
Дата публикации: 20.02.1996
Заявитель(и): Товарищество с ограниченной ответственностью "Вариация"
Автор(ы): Евстигнеев А.С.; Ерусалимчик И.Г.; Жамалетдинов В.А.; Русаков Е.О.; Чумакова Л.В.
Патентообладатель(и): Товарищество с ограниченной ответственностью НПО "Вариация"
Описание изобретения: Изобретение относится к производству корпусов СВЧ-приборов, например мощных СВЧ-транзисторов, в частности к производству многослойных металлических покрытий корпусов мощных СВЧ-транзисторов методами электрохимического осаждения.
Известны корпуса Stripak фирмы MSC (США), содержащие двухслойное гальваническое покрытие никель-золото, причем толщина золотого слоя составляет 5-6 мкм [1]
При температуре напайки кристалла 400-450оС на поверхности золотого слоя наблюдаются потемнение и ухудшение смачиваемости припоем поверхности золота, что связано с локальной диффузией никеля через слой золотого покрытия, и окисление продиффундировавшего никеля.
Известно многослойное металлическое покрытие корпуса мощного СВЧ-транзистора [2] содержащее слой никеля толщиной 0,8-2 мкм, которым покрывают корпус транзистора методом электрохимического осаждения, и этим же методом формируют сверху слоя никеля токоведущее и коррозионностойкое покрытие со следующей последовательностью слоев: нижний слой золота толщиной 0,5-0,8 мкм, слой палладия толщиной 0,5-1 мкм и верхний слой золота толщиной 3-4 мкм. Данное техническое решение является прототипом.
К недостаткам покрытия по прототипу относится то, что токоведущий слой покрытия имеет небольшую толщину (около 4 мкм), расположенный под токоведущим слоем никель является ферромагнетиком, что приводит к большим электрическим потерям на СВЧ, в частности, из-за потерь энергии, затрачиваемой на перемагничивание никеля. К недостаткам следует отнести недостаточно хорошую теплопроводность покрытия.
Техническим эффектом, на который направлено изобретение, является уменьшение электрических потерь на СВЧ в металлическом покрытии корпуса прибора.
Данный технический эффект достигается тем, что в многослойном металлическом покрытии корпуса СВЧ-прибора, содержащем последовательно расположенные слои никеля толщиной 0,8-2 мкм, нижний золота, палладия толщиной 0,5-10 мкм, верхний золота, между нижним слоем золота и слоем палладия введен слой серебра, при этом нижний слой золота имеет толщину 0,1-0,6 мкм, а суммарная толщина слоев серебра и верхнего золота находится в пределах
≅ dAg+dAu где dAu толщина верхнего слоя золота, мкм, причем
1 мкм ≅ dAu<
dAg толщина слоя серебра, мкм;
ωн нижняя частота рабочего диапазона (заранее установленного) СВЧ-прибора, ωн=2π fн, fн[Гц]
Следует отметить, что все признаки, указанные в форме изобретения, находятся в неразрывном конструктивно-функциональном единстве и каждый из признаков выполняет одновременно несколько функций и проявляет ряд свойств как сам по себе, так и в совокупности с другими признаками. Так, например, нижний слой золота наносится для улучшения адгезии серебряного покрытия. В случае осаждения серебра непосредственно на никель при нагреве, например, во время напайки кристаллов наблюдается вспучивание серебряного покрытия. Одновременно слой золота совместно с нанесенным слоем серебра выполняет функцию компенсации внутренних напряжений покрытия. Введенный серебряный слой, как основной токоведущий, перераспределяет токи СВЧ, которые в основном проходят по данному слою, что существенно уменьшает потери на перемагничивание и позволяет уменьшить толщину верхнего слоя золота, выполняющего одновременно функции антикоррозионного покрытия и проводящего слоя, в большинстве случаев до величин порядка 1,5-2,5 мкм. Уменьшение толщин верхнего и нижнего слоев золота позволяет сэкономить до 30% этого самого дорогого из наносимых драгоценных металлов. При этом существенно улучшаются теплопроводность и электропроводность покрытия за счет наличия достаточно толстого слоя серебра, а также другие электрические характеристики, что позволяет значительно снизить электрические потери в металлическом покрытии на СВЧ. Существенным является также выбор толщин слоев покрытия. Экспериментально установлено, что уменьшение толщины нижнего слоя золота менее 0,1 мкм приводит к некачественной адгезии серебра. Увеличение толщины нижнего слоя золота более 0,6 мкм нецелесообразно, так как не дает увеличения качества адгезии. Также экспериментально установлено, что указанный технический результат достигается при толщине d суммарного слоя серебра и верхнего золота, находящейся в диапазоне ≅ d ≅ При толщине данного слоя, меньшей нижнего указанного предела, не происходит указанного уменьшения электрических потерь на СВЧ, а при толщине слоя, большей верхнего указанного предела, не происходит дальнейшего сколько-нибудь заметного нарастания уже улучшенных электрических характеристик, и, кроме того, при толщинах, больших указанного верхнего предела, наблюдается в ряде случаев отслоение серебра. Данная последовательность слоев никель-золото-серебро-палладий-золото при указанных диапазонах толщин слоев позволяет снизить толщину верхнего слоя золота до величины порядка 1-3 мкм, причем границы диапазона толщин установлены экспериментально. Выход за границы диапазонов толщин любого из слоев влечет за собой либо недостижение указанного результата, либо отслоение толстых слоев, а также неоправданно высокий расход драгоценных металлов.
Таким образом, при анализе изобретения на соответствие требованию изобретательского уровня установлено следующее. Все признаки изобретения находятся в неразрывном функционально-конструктивном единстве, и было бы неправомерным вычленять отдельные признаки из общей совокупности с целью противопоставления им известных решений. Такую неправомерность также подтверждает тот факт, что большинство признаков одновременно выполняют несколько функций и проявляют несколько технических свойств как сами по себе, так и в сочетании с другими признаками. Изобретение не следует явным образом из известного уровня техники, так как из последнего не выявляется влияние предписываемых этим изобретением преобразований, характеризуемых отличительными от прототипа существенными признаками, на достижение технического результата. Не известны из уровня техники технические решения, содержащие отличительные признаки изобретения.
Изобретение соответствует требованию новизны, так как неизвестны из уровня техники покрытия, характеризующиеся идентичной с предложенным совокупностью признаков.
Изобретение соответствует требованию промышленной применимости, так как оно может быть использовано в промышленности и других отраслях деятельности, причем подтверждена возможность его осуществления с помощью описанных средств и методов с обеспечением достижения указанного технического результата.
Предложенное многослойное металлическое покрытие корпуса СВЧ-прибора может быть получено следующим способом.
П р и м е р. Вначале производится гальваническое осаждение никеля Ni из электролита состава, г/л: NiSO4 ˙ 7H2O 250 Na2SO4 60 NaCl 5 H3BO3 30
Электролит работает без перемешивания при комнатной температуре, катодная плотность тока 20 мА/см2, рН 4,5, анод никель марки Н-0 или Н-1, соотношение анодной плотности тока и катодной не меньше 1:1.
Затем проводится гальваническое осаждение нижнего слоя золота Au из электролита золочения состава, г/л: Дицианоаурат калия (в пересчете на металли- ческое золото) 11,5-12,5 Лимонная кислота 18-20 Лимонно-кислый калий 150-160 К2НРО4 35 и более Tl2(SO4)3 0,0007-0,0008
Электролит работает в условиях перемешивания, температура электролита 60-80оС, катодная плотность тока 0,5-10 мА/см2, рН 6,5-7,5, анод платина или платинированный титан, Ia Iк не меньше 1:1.
Далее производят гальваническое осаждение серебра из электролита состава, г/л:
Дицианоаргентат калия
(в пересчете на металли- ческое серебро) 40-50 Роданистый калий 200-250 К2СО3 20-40
Электролит работает без перемешивания при температуре 18-30оС, катодная плотность тока 1-2 мА/см2, рН 9-10, Ia Iк не меньше 1:1.
После этого производят гальваническое осаждение палладия Pd из электролита состава, г/л: PdCl 25 (NH4)3PO4 50 Na3PO4 100 C6H5COOH 2
Электролит работает без перемешивания при t 75оС, катодная плотность тока 7 мА/см2, рН 6,4, анод платина или платинированный титан, соотношение Ia Iк не меньше 2:1.
После осаждения палладия производят гальваническое осаждение верхнего слоя золота в электролите золочения, аналогичном электролиту для нижнего слоя золота.
Для получения предложенного многослойного покрытия были опробованы различные известные электрохимические способы металлизации корпусов, например способ, приведенный в примере или по ГОСТ 9305-84, состав 40 (электролит палладирования). При этом каждый раз достигался указанный технический эффект. Однако наилучшие результаты были получены оригинальным методом электрохимического нанесения покрытия, в котором использованы специально подобранные подобные по составу фосфатные электролиты золочения, серебрения и палладирования. Состав электролитов приведен в таблице.
Этот метод позволил осуществить нанесение покрытий с минимальными временными перерывами ("из ванны в ванну"), что существенно уменьшило загрязнение и окисление покрываемых слоев и загрязнение электролитов посторонними веществами. Кроме того, применение данного метода позволило получить покрытия особо высокой чистоты, например мягкого золота чистоты 99,9% микротвердостью 60-80 кг/мм2, эластичного палладия микротвердостью 180-230 кг/мм2, что обеспечило отличную смачиваемость слоев золота и получение малонапряженного покрытия в целом, обладающего наилучшими характеристиками по сравнению с покрытиями, полученными известными способами электрохимического осаждения.
Проведенные испытания мощных СВЧ-транзисторов, корпуса которых выполнены с предложенным многослойным металлическим покрытием различными способами электрохимического осаждения металлов, показали существенное улучшение таких электрических параметров, как отдаваемая мощность и КПД за счет уменьшения электрических потерь на СВЧ. Весьма существенной явилась экономия такого драгоценного металла, как золото, особенно на частотах ниже 1 ГГц.
Формула изобретения: МНОГОСЛОЙНОЕ МЕТАЛЛИЧЕСКОЕ ПОКРЫТИЕ КОРПУСА СВЧ-ПРИБОРА, содержащее последовательно расположенные слои никеля толщиной 0,8 - 2,0 мкм, нижний - золота, палладия толщиной 0,5 - 1,0 мкм, верхний -золота, отличающееся тем, что между нижним слоем золота и слоем палладия введен слой серебра, при этом нижний слой золота выполнен толщиной 0,1 - 0,6 мкм, а суммарная толщина слоев серебра и верхнего слоя золота определена соотношением

где dAu - толщина верхнего слоя золота, мкм, причем

dAg - толщина слоя серебра, мкм;
ωн - численное значение частоты рабочего диапазона СВЧ-прибора, ωн= 2πfн, fн [Гц].