Полупроводниковое устройство

 

О П И С-А -"-Н- И Е

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

Союз Советских

Социалистимеских

Республик

<и>660610

К ПАТЕНТУ (61) Дополнительный к патенту— (22) Заявлено 16.08.73 (21) 1953730/18-25 (23) Приоритет — (32) 06.10.72 (51) М. КЛ.2

Н 01 1.23/34

Государственный комитет

СССР ео делам изобретений и открытий (31) 295536 (33) США

Опубликовано 30.04.79. Бюллетень № 16

Дата опубликования описания,90. Оф. 7;9 (53) УДК 621.

3gL (088.8) Иностранцы (72) Авторы изобретения

Вильям Бернард Холл и Джозеф Аллен Коскулиц (США) Иностранная фирма

«РКА Корпорейшн» (США) (71) Заявитель (54) ПОЛУПРОВОДНИКОВОЕ УСТРОЛСТВО

Изобретение относится к области полупроводниковой электроники, в частности к конструкциям мощных полупроводниковых приборов, например, интегральных схем в корпусах из полимерного материала.

Известна герметизация полупроводниковых приборов трех основных типов в частности интегральных схем. Одна из них осуществляется с помощью металлического кожуха, однако она чаще всего используется для дискретных приборов, а другая является корпусом, изготовленным из керамических материалов. Оба корпуса обладают высокой эффективностью передачи тепла от полупроводникового кристалла во внешнюю среду.

Однако они относительно дороги и значительно удорожают стоимость производства полупроводниковых приборов.

При третьем типе дискретные приборы и особенно интегральные схемы герметизируются с помощью полимерного пластического материала. Герметизация этого типа нашла широкое применение благодаря его относительно низкой стоимости (1) .

Наиболее близким к изобретению техническим решением является полупроводнико2 вое устройство, содержащее удлиненный призматический корпус из полимерного материала, в котором расположен закрепленный на опорной пластине и имеющий с ней тепловой контакт, электрически соединенный с множеством проводников, внешние участки которых выходят из удлиненных противоположных сторон корпуса, а внутренние участки параллельны опорной пластине, с противоположной полупроводниковому кристаллу стороны которой закреплен и связан с ней тепловым контактом теплопроводящий элемент, имеющий внутренние и внешние участки относительно корпуса, с помощью которых он соединен со средством для отвода тепла (2).

В таком устройстве теплопроводящий элемент в основном параллелен плоскости опорной пластины и выходит из корпуса через его короткую сторону, что ухудшает эффективность охлаждения, так как устройство имеет длинный тепловой путь от источника тепла — полупроводникового кристал— ла до средства отвода тепла.

Целью изобретения является повышение эффективности охлаждения.

660610 женные внутри корпуса, параллельные опор3

Цель достигается тем, что теплопроводящий элемент расположен таким образом, что его продольная ось перпендикулярна к плоскости опорной пластины, и он имеет средства для его крепления в корпусе.

Средство для крепления может быть выполнено в виде множества плоских поверхностей на теплопроводящем элементе.

Средство для крепления также может быть выполнено в виде по крайней мере одной канавки, расположенной на внутреннем участке теплопроводящего элемента.

Средство для крепления может быть также выпОлнено в виде цилиндрического фланца на внутреннем участке теплопроводящего элемента.

Кроме того, средство для крепления может быть выполнено в виде плоской удлиненной пластины, закрепленной на внутреннем участке теплопроводящего элемента, причем пластина удлинена в том же направлении, что и направление удлинения корпуса.

На фиг. 1 показано полупроводниковое устройство, сечение А — А на фиг. 2; на фиг. 2 — устройство, вид сбоку; на фиг. 3 дано сечение Б — Б на фиг. 1; на фиг. 4— изображено устройство, вариант, когда теплопроводящий элемент имеет по крайней мере одну канавку, расположенную на внутреннем участке теплопроводящего элемента; на фиг. 5 — устройство, когда средство для крепления выполнено в виде цилиндрического фланца на внутренней части теплопроводящего элемента.

Устройство 1 содержит корпус 2, изготовленный из полимерного материала, например из эпоксидного пластика, который имеет боковые 3 и 4, верхнюю 5 и 6 нижнюю

6 поверхности. Обычно боковые поверхности 3 и 4 немного наклонены относительно нижней и верхней поверхностей 6 и 5 с тем, чтобы облегчить вынимание устройства из формы, в которой корпус 2 формуется Корпус 2 в основном имеет форму прямоугольной призмы, верхние и нижние поверхности которой располагаются существенно под прямыми углами относительно боковых поверхностей.

Множество электрических проводников

7 выходит из корпуса 2 через боковые поверхности 3 и 4 и имеют части 8, располоной пластине 9, которая может быть частью проводящей рамы, так же как и проводники 7. Полупроводниковый кристалл 10 монтируется на пластине 9 таким образом, чтобы иметь с ней тепловой контакт. Для этой цели он может быть припаян к пластине 9 или прикреплен посредством теплопроводящего клея. Проволочки 11 соединяют активные схемные элементы на кристалле

10 с проводниками 7.

Теплопроводящий элемент 12 выполнен в форме правильного цилиндра и прикреп$

1О

1$

2$

ЗО

3$

46

4$

$0

$$.

4 лен к стороне опорной пластины 9, противоположной той, на которой закреплен полупроводниковый кристалл 10. Для осуществления теплового контакта теплопроводящий элемент 12 может быть припаян к опорной пластине 9. Теплопроводящий элемент имеет часть 13, которая располагается внутри корпуса 2, и часть 14, которая располагается вне корпуса 2. Продольная ось элемента 12 перпендикулярна к плоскости опорной пластины 9 и соответственно частям проводников 2 с тем, чтобы теплопроводящий элемент выходил из верхней поверхности 4 корпуса 2 существенно перпендикулярно к ней.

Теплопроводящий элемент 2 имеет средство для его крепления в корпусе 2.

Устройство, показанное на фиг. 1, 2 и

3, представляет собой множество плоских поверхностей 15, выполненных на той части

13, которая находится внутри корпуса 2.

При изготовлении корпуса 2 заливаемый пластик окружает плоскости 15 и после сушки надежно закрепляет элемент 12 против вращения в корпусе 2. Теплопроводящий элемент прочно прикрепляется в пластине 9.

Для облегчения отвода тепла от теплопроводящего элемента 2 к нему может быть присоединено средство для отвода тепла, например радиатор 16, который может быть припаян или закреплен на части 14 теплопроводящего элемента 12. Используют и другие средства для отвода тепла.

В устройстве, показанном на фиг. 4. средство для крепления выполнено в виде по крайней мере одной канавки 17, расположенной на внутренней части теплопроводящего элемента 12.

На фиг. 5 представлен вариант устройства, в котором средство для крепления теплопроводящего элемента в корпусе выполнено в виде цилиндрического фланца 18, расположенкого на части теплопроводного элемента, находящейся в корпусе 13, Кроме того, на его внешней части 14 сделана резьба 19, облегчающая крепление средства для отвода тепла.

Ещи одним вариантом выполнения средства для крепления теплопроводящего элемента в корпусе может служить пластина, удлиненная в направлении удлинения корпуса и также выполненная на внутренней части теплопроводящего элемента.

Такое средство крепления обеспечивает увеличение механической прочности крепления и сопротивление по отношению к любым механическим усилиям, которые могут воздействовать на внешнюю часть теплопроводящего элемента 12, в большей степени, чем в других вариантах. Корпус полупроводникового устройства может быть изготовлен в обычном аппарате, который состоит из двух частей, соединяемых для образования полости. Аппарат содержит канал для заливки полимерного материала, соединенный с по6606!О

Формула изобретения

5 Я 4-4 12 13 1b

1, 11 Ь 10 9 2 7

12

Риг.1

Риг. З

ЦИ И И П И Заказ 2i 85/l4 Тираж 922 Подписиое

Филиал П П П «Патент>:, г. Ужгороа, ул. Проектная, 4 лостью, имеющей цилиндрическое отверстие. с находящимся в нем выталкивающим штифтом, который может совершать возвратнопоступательное движение аксиально в отверстии для выталкивания готового продукта из формы после того, как форма открывается. Кристалл, расположенный на опорной пластине и соединенный с теплопроводящим элементом и с электрическими выводами, помещается в форму, в отверстие которой вводится штифт, и фор;.1а закрывается. Затем пластический материал заливается в канал для заливки.

Когда пластический материал затвердевает, форма открывается и выталкивающий штифт продвигается вперед для взаимодействия с теплопроводящим элементом и выталкивает устройство из формы. Затем проводят обрезание проводящей рамки. В случае необходимости присоединяют радиатор или другое средство для отвода тепла.

Предлагаемое полупроводниковое уст- 2в ройство обеспечивает рассеизание тепла более чем 1 Вт на 10 С.

1. Полупроводниковое устройство, содержащее удлиненный призматичсск»й корпус из полимерного материала, в котором расположен закрепленный на опор»ой пластине и имеющий с ней тепловой контакт полупроводниковый кристалл, электрически соединенный с множеством проводников, внешние участки которых выходят из удли 1енных противоположных сторон корпуса, а внутренние участки параллельны опорной

35 пластине, с противоположной полупроводниKoBoму кристаллу стороны которой закреплен и связан с ней тепловым контактом тсплопроводящий элемент, имеющий внутренние и внешние участки относительно кор»уса, с помощью которых он соединен со .редством для отвода тепла, отличаю14гт ся тем, что, с целью повышения эффект»BHî.òè охлаждения, теплопроводящий элемс11т расположен таким образом, что его

»родольная ось перпендикулярна к плоскости опорной пластины, и он имеет средст11а для его крепления в корпусе.

2. Устройство Но и. 1, отличающееся тем, что средство для крепления выполнено в виде множества плоских поверхностей на

-епло|".роводящем элементе.

3. Устройство по и. 1, отличающееся тем, ;"с средство д. я крепления выполнено в в»де по краинеи мере одной канавки, рас1lоложе11нои на внутреннем участке теплои ро водH ц1его э 1Р меi1Tа, 4. У«тра»ство по и. 1, отличающееся тем, что средство для крепления выполнено в виде цилиндрического фланца на внутрен»ем участке теплопроводящего элемента.

5. Усгройство пе п. 1, от 1ичающееся тем, что средство для крепления выполнено в виде плоской удлиненной пластины, закрепленной HB BH pñí»cH участке те»10»po» водя1»его элемента, пр»чем»ласт»на удлинс;1а B том же í" 11 «1влении. что и н»: раB1!и H e да и .. l-" я кори . с а.

Источники ».1формацип, 11р»нятые 80 в»11м1111ис 11р» эксщ ртизе

i. !1 тент Англ»1!,ì 1222212, к» ai с ° 1х, 1: 1.

2. П,-;те:-.-. С1!1. -. ¹ 3646-!О". кл. 317 — 234Р., ТА ! !