Neues Gehäusekonzept sorgt für eine höhere HF-Performance Luftkammer-Kunststoffgehäuse vs. Keramikgehäuse

Wirkungsvolle Alternative zum Keramikgehäuse: die Luftkammergehäuse von STMicroelectronics.

Für die nächste Generation von HF-Leistungstransistoren setzt STMicroelectronics auf Luftkammer-Kunststoffgehäuse. Sie sollen gegenüber konventionellen Keramikgehäusen eine höhere Verstärkung und Ausgangsleistung ermöglichen – und das bei weniger Gewicht und reduzierten Bauelementekosten.

Die »Air-Cavity«-Gehäuse von STMicroelectronics zielen darauf ab, Hochleistungs-Transistoren für HF‑Applikationen wie etwa Transceiver, Sendeanlagen und MRI-Scanner deutliche Performance‑ und Kostenvorteile gegenüber Bausteinen mit Keramikgehäuse zu verschaffen. Die neue Gehäusegeneration bietet nach Herstellerangaben eine wirksame elektrische Isolation für den Siliziumchip und bietet damit alle Voraussetzungen für Hochfrequenz-Applikationen mit hoher Leistung.

Traditionelle Gehäuse sind aus Keramik gefertigt, damit sie den hohen Löttemperaturen bei der Gehäusemontage widerstehen. Die neue Luftkammer-Technologie dagegen sorgt verglichen mit keramischen Bauelementen für weniger Wärmewiderstand, geringeres Gewicht und eine Kostenersparnis. Die STAC-Kunststoffgehäuse (»ST Air Cavity«) weisen einen Wärmewiderstand (RTH) zwischen Sperrschicht und Gehäuse von 0,28 °C/W auf, der damit um ca. 20 Prozent niedriger liegt als bei vergleichbaren Keramikgehäusen und der die Ableitung der Verlustwärme vom Chip während des normalen Betriebs begünstigt. Daher lassen sich die Transistoren mit höherer Verstärkung und größerer Ausgangsleistung betreiben, und auch die Zuverlässigkeit verbessert sich. Überdies ist ST überzeugt, dass die mittlere Lebensdauer (MTTF) für Bausteine mit dem neuen Gehäuse bis zu viermal länger als bei vergleichbaren Bauelementen mit Keramikgehäuse ist, und die um 75 Prozent geringere Masse beschere beispielsweise Designern von Avioniksystemen und mobilen Geräten eine wertvolle Gewichtsersparnis.

Das neue Gehäuse wird in zwei Versionen angeboten, die den Abmessungen der Industriestandard-Gehäuse für Lötbefestigung (flanschlos) oder Schraubbefestigung entsprechen, so dass in bestehenden Designs ein direkter Austausch möglich ist.

ST hat mit dieser neuen Gehäusetechnologie drei neue Bausteine für Anwendungen bis 250 MHz vorgestellt, darunter auch den einzigen auf dem Markt verfügbaren 100-V-VHF-MOSFET. Der 100-V-Baustein STAC3932B/F für die Schraubbefestigung oder in flanschloser Ausführung weist eine lineare Verstärkung von 26 dB auf und ist für eine Impuls-Ausgangsleistung bis zu 900 W ausgelegt. Die 50-V-Versionen STAC2932B/F und STAC2942B/F bieten eine lineare Verstärkung von 20 bzw. 21 dB und eine nominelle Dauer-Ausgangsleistung von 400 bzw. 450 W. Der Nenn-Wirkungsgrad beträgt 68 bis 75 Prozent.

Die für Schraubbefestigung vorgesehene Version des Bausteins ist bereits in die Massenproduktion gegangen. Die z.Zt. bemusterte flanschlose Ausführung wird ab dem 2. Quartal 2010 in großen Stückzahlen produziert.