Способ изготовления корпусов транзисторов

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

COU

РЕСПУБЛИК

3(Я) Н 0 )„23/02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21 ) 3258151/1 8-2 5 (22) 09.03.81 (46) 23.05 ° 83 Бвл. Ю 19 (72) М.A. Павлова,, И.И. Метелкин, Л.Н. Бовкун и Г.Ав Парнлова. . (53) 621. 382 (088. 8) (56) 1. Патент -Японии В 52.-95545, кл. 12 A 232, опублик. 1977.

2. Патент США В 3655592, кл. 29-588, опублик. 1972 (прототип) (54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ КОРПУСОВ

;ТРАНЗИСТОРОВ, включающий нанесение

„.SU„„971046 А на керамическое основание рисунка ,металлиэации, виигание ее и пайку

I металлиэированной керамики с металлическими выводами высокотемпературным припоем, о т л и ч а в шийся тем, что, с цеЛьв увеличения надеиности и обеспечения хорошего теплоотвода, рисунок металлиэации наносят толщиной 1-3 мкм, виигавт ее при

1300-1350 С, а пайку ведут под давлением 0 5-1 5 кгс/мм в течение 15 мин.

971046

Изобретение относится к полупроводниковой промышленности, а именно к изготовлению корпусов малошумящих и мощных транзисторон.

Известен способ многослойной металлизацин на керамической .подложке. 5

Формирование тонкопленочных проводников на керамической подложке производится вакуумным напылением при

200-300 C последовательно слоев Cr

Ni Cr. Поверх слоев Наносится золо- 1О то толщиной 0,2-0,3 мкм, затем с применением фотолитографии получается рисунок, для закрепления которого на керамике проводят термообработку при 300 С в течение 30 ч (.1 (.

Недостатками способа являются многоступенчатость и длительность процесса металлиэациц; низкотемпературные обработки не обеспечивают хорошей адгезии пленок к керамике, следовательно, хорошей механической прочности соединения металлиэированной керамики с металлическими выводами. Способ ограничен применимостью только для пайки с металлизированной керамикой полупроводникового кристалла.

Наиболее близким техническим решением является способ, включающий нанесение на керамическое основание рисунка металлизации, вжигание ее и пайку металлизированной керамики с металлическими выводами высокотем. пературным припоем (2 ).

К недостаткам данного способа относится толстая металлиэация и вы- 35 сокая температура (1450-152(2 С) ее вжигания, .приводящие к росту теплового сопротивления корпуса и, следонательно, плохому.теплоотводу невозможность без применения фотоли- 4р тографии обеспечить нужную точность геометрических размеров, а также низкие паразитные параметры., Целью настоящего изобретения является увеличение надежности и обес- 45 печения хорошего теплоотвода.

Поставленная цель достигается тем, что при изготовлении корпусон транзисторов способом, включающим нанесение на керамическое основание рисунка металлизации, вжигание ее и пайку металлиэированной керамики с металлическими выводами высокотемпературным припоем, рисунок металлиэации наносят толщиной 1-3 мкм, вжигают ее при 1300-13500С, а пайку ведут под давлением 0,5-1,5 кгс/мм н течение 1-5 мин..

Тонкая металлизация 1-3 мкм обеспечивает снижение теплового сопротивления (хороший теплоотвод) и вы- 60 сокую точность геометрических размеров, а также малые величины паразитных параметров. Вжиганием обеспечивается хорошее, механически прочное, соединение слоя металлиэации, в rrpe- 65 делах от 1300 до 1350ОC обеспечивает ся необходимая адгезия слоя к керамическому основанию беэ изменения свойств керамики, что могло бы иметь место при более высокой температуре, При нагреве до 1300 С адгезия недостаточна. Осуществление пайки под действием сжимающего усилия 0;51,5 кгс/мм определяется тем что при давлении меньше 0,5 кгс/мм не обеспечивается еще хороший контакт и взаимодействие, а при давлении более 1,5 кгс/мм иэ-эа деформации металлических выводов возможно ухудшение точности геометрических размеров .элементов корпуса. Давление 0,51,5 кгс/мм2 обеспечивает нысокую механическую прочность соединения,. необходимую точность геометрических размеров, низкие паразитные параметры. Выдержка 1-5 мин при плавлении припоя обеспечивает механически прочное соединение, выдержка меньше

1 мин не обеспечивает полного расплавления припоя, а свыше 5 мин приводит к перепайке; в обоих случаях механическая прочность соединения снижается.

Пример. На керамическое основание корпуса из керамики ВК-94 диаметром 2,5 мм ионно"плазменным распылением через маску, изготовленную фотолитографическим способом, наносят с высокой точностью рисунок металлизации состава молибден-марганец слоем толщиной 1-3 мкм.

Рисунок закрепи(яют на керамике . вжиганием при 1300-1350ОС в среде нодорода (в смеси с азотом). Металлизированную керамику паяют в водороде с никелевыми выводами твердым высокотемперйтурным припоем. Температура пайки 950-1050 С. Пайка производится в специальных многопоэиционных оправках из металлов с различными ТКЛР, обеспечивающих в процессе нагрева при пайке в местах контакта керамики с металлом сжимающие усилия

0,5-1,5 кгс/мм2. Время выдержки при температуре плавления припоя 1-5 мин.

Предложенный способ увеличивает механическую прочность корпусов тран. зисторов, обеспечивает хороший теплоотвод, малые паразитные параметры и высокую точность геометрических размеров элементон корпуса.

В корпусах, изготовленных таким способом, механическая прочность на отрыв выводов от керамикй достигает

7 кгс/мм, отрыв идет с разрушением керамики. Спаи накуумноплотные, и все 100% корпусов выдержинают беэ разрушения механические . см. таблицу, вибрационные термоиспытащюя.

971046

Термо- и механические испытания корпусов

Продолжение таблицы

24 ч

Многократные удары с ус10 корением 150 е4000

Одиночные удары с ускорением до 500+

12 ч

Составитель Л. Андреева

Редактор Б. Федотов Техред ЯфЬанта Корректор 0. Тигор

Заказ 6456/2 Тирам 703 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, %-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент, г. ужгород, ул. Проектная, 4

Нагрев в Н до 900-950 С

Нагрев в Н2 до 600-650 С

Смена температур 150(-60) С

Вибрации в диапазоне частот от 2 до 2500 Гц с ус-. корением до 15 ф.