Основание полупроводникового прибора

 

Использование: приборостроение. Сущность изобретения: осночоние полупроводникового прибора состоит из соосных фланца и кристаллодержателя, выполненного в форме катушки. Фланец выполнен с кольцевой проточкой, в которой размещено одно из оснований катушки. Представлены аналитические выражения, определяющие глубину проточки и диаметр центрального отверстия фланца. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (si)s Н 01 1 23/14

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4813575/21 (22) 11.04.90 (46) 15.05.92. Бюл. ¹ 18 (71) Всесоюзный электротехнический и. ститут им. B.È.Ëåíèíà (72) B.È. Русакович, В.М.Якунин и Л.В.Горо-. хов (53) 621.382 (088.8) (56) Зарубежная электронная техника, 1988, ¹ 9, с. 55.

Изобретение относится к приборостроению, в частности к деталям и конструктивным элементам полупроводниковых приборов, а именно к конструкции основания полупроводникового прибора.

Известно основание для корпуса полупроводникового прибора, содержащее фланец, изготавливаемый из электроп роводя щего металла (чаще всего из стали), и держатель из электротеплопроводящего материала (псевдосплава), соединяемого с фланцем пайкой серебросодержащим припоем.

Недостатком такого основания является большое тепловое сопротивление за счет стального фланца, имеющего низкий коэффициент теплоп роводности. Кроме того, эти основания имеют высокую стоимость за счет использования припоев на основе дорогостоящих металлов, в частности серебра. Так, на 1000 шт. оснований расходуется до 340 r серебра.

„„ ЫÄÄ 1734137 А1 (54) ОСНОВАНИЕ ПОУ ПРЭВОДНИКОВОГО ПРИБОРА

/ (57) Использование: приборостроение. Сущность изобретения: осн .- ние полупроводникового прибора состоит из соосных фланца и кристаллодержателя, выполненного в форме катушки. Флайец выполнен с кольцевой проточкой, в которой размещено одно из оснований катушки. Представлены аналитические выражения, определяющие глубину проточки и диаметр центрального отверстия фланца, 1 ил.

Наиболее близким к изобретению является основание полупроводникового прибора, состоящего из фланца, выполненного из электропроводящего материала и кристаллодержателя в форме катушки с одним из оснований для размещения полупроводникового кристалла, запрессованной в круглое отверстие, расположенное в центре фланца, и выполненной из электропроводящего материала, коэффициент температурного расширения которого выбран большим коэффициента температурного расширения материала фланца.

Недостатком такого основания является малая термомеханическая прочность, связанная с конструктивным решением: а именно, отсутствием регламентации размеров, что ведет к уменьшению надежности прибора в работе, а также к усложнению сборки основания с нерегламентированными проточками, что удорожает изготовление корпусов полупроводниковых приборов, 1734137

Целью изобретения является повышение надежности прибора за счет увеличения термомеханической прочности.

Поставленная цель достигается тем, что в основании, состоящем из фланца, выполненного из электропроводя щего материала, и кристаллодержателя в форме катушки, с одним из оснований для размещения полупроводникового кристалла, запрессованной в круглое отверстие, расположенное в центре фланца, и выполненной из электропроводящего материала, коэффициент температурного расширения которого выбран большим коэффициента температур .ого расширения материала флан а, другое основание катушки размещено в ксльдсвой проточке, выполненной в отверстие фланца, при этом глубина h1 и диамв"р 01 проточки выбраны из соотношении

М . 0г — = 0,125 — 0,15 0 д Эг 0 9

01 где йг — толщина фланца, м;

0г — диаметр отвергания во фланце, м.

На чертеже представлено основание полупроводникового прибора, разрез.

Основание состоит из фланца 1, кристаллодержателя 2 в форме катушки, который имеет одно основание 3 для размещения полупроводникового кристалла, и другое основание 4, которое размещено в кольцевой проточке 5. Кольцевая проточка 5 выполнена в отверстии фланца

При работе прибора выделяющееся тепло с использованием "катушки" отводится через большую площадь соприкосновения с фланцем, так как увеличен диаметр рабочей части кристаллодержателя.

Основание полупроводникового прибора выполнено из стального фланца 1 с ТКР

11,8 10 1/ С (например, КПО8), толщина которого йг =1,5 — 2 мм, а кристаллодержатель

2 изготовлен из меди с TKP 19,7 10 1/ С.

Глубина кольцевой проточки h = 0,25 — 0,3 мм. При этом получаем соотношение размеров h1/ пг = 0,125 — 0,15, Диаметр кольцевой проточки 01 = 20,5 — 20,7 мм. Диаметр отверстия фланца Ог = 19,5 — 20,1 мм, а соотношение размеров лежит в пределах 0г/01 =

=0,95 — 0,97. Выбор таких соотношений позволяет создать наиболее прочный "замок", формируемый при опрессовке кристаллодержателя и последующей диффузионной сварке основания прибора. Создание "замка" в предлагаемом соотношении размеров проточки позволяет отказаться от сложной оснастки при диффузионной сварке, так как нужное усилие обеспечивается конструкцией "замка".

Технологические операции создания в прототипе и в предлагаемом решении аналогичны.

Однако, если не оптимизировать размеры проточки, то увеличение ее размеров ведет к неоправданном.,: увеличению расхода меди, а также к увеличению усилий при формировании "замка", что приводит к общему удорожанию производства. В случае недоформовки возможна некачественная диффузионная сварка, что скззывается на надежность прибора. Уменьшение разме ос проточки 5 приводит к уменьшению площади соприкосновения меди и стали, что в кснеч;;ом итоге снижает площадь соприкосновения "замка" с радиатором, а следовательно, снижает и тепловое сопротивление прибора.

При увеличении размеров фланца размеры проточки меняются в пределах предлагаемых соотношений.

На собранное таким образом основание напаивают полупроводниковый элемент, проводят сборку прибора.

При термоциклировании или энергоциклировании тепловую энергию, выделяемую элементом, отводят через основание (в конечном итоге через кристаллодержатель).

При циклировании самым напряженным местом является "замок". В паяных конструкциях он выдерживает не более 10 тыс. энергоциклонов, после чего происходит полная или частичная разгерметизация, При диффузионной сварке положение значительно улучшается, но без оптимизации размеров проточки установить надежный технологический процесс невозможно. В данном решении процент, выхода годных оснований возрастает до 98, при этом устойчивость к энергоциклированию возрастает до 12000 циклов (примерно на 20 ) без заметного увеличения теплового сопротивления. Себестоимость изготовления снижается на 10 .

Формула изобретения

Основание полупроводникового прибора, состоящее из фланца, выполненного из электропроводящего материала, и кристаллодержателя в форме катушки с одним из оснований для размещения полупроводникового кристалла, запрессованной в круглое отверстие, расположенное в центре фланца, и выполненной из электропроводящего материала, коэффициент температурного расширения которого выбран превышающим коэффициент температурного расширения материала фланца, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности за счет увеличения термомеханической прочности, другое основание катушки размещено в

1734137

35

45

Составитель B.Ðóñàêoâè÷

Техред М.Моргентал Корректор О.Кундрик

Редактор Н.Швыдкая

Заказ 1672 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

7 .л кольцевой проточке, выполненной в отверстии фланца, при этом глубина h< и диаметр

Dz проточки выбраны из соотношений

= 0,125 — 0,15; — = 0,95-0,97, где hz — толщина фланца, м;

Dz — диаметр отверстия во фланце, м.