МЕТАЛЛОКЕРАМИЧЕСКИЙ КОРПУС

Полезная модель относится к области электронной техники и может быть использована при разработке корпусов силовых полупроводниковых приборов (ПП) с увеличенным количеством управляющих контактных площадок.
Полезная модель представляет собой металлокерамический корпус типа SMD для силовой полупроводниковой электроники, монтируемый методом поверхностного монтажа, применяющиеся в различных радиоэлектронных устройствах таких как силовые ключи верхнего и нижнего уровней, монолитные интегральные ключи, интеллектуальные ключи и многокристальные модули совместимые с микропроцессорами, а также др. устройствах, использующиеся в производстве радиоэлектронной, электротехнической и др. областях промышленности.
Известна конструкция корпуса для силовых полупроводниковых приборов (1), содержащий керамическое основание, монтажные окна в основании для монтажа кристаллодержателя и силовых выводов, а также герметичного периферийного слоя и крышку.
Наиболее близким техническим решением являются конструкции металлокерамических корпусах силовых полупроводниковых приборов типа SMD (2), состоящий из следующих элементов: керамического основания (кристаллодержателя), металлического ободка и крышки, при этом материал монтажной и выводных площадок - псевдосплав вольфрама и меди, а монтажная площадка для посадки кристалла одновременно является наружной выводной площадкой корпуса.
Недостатком данных технических решений является то, что в корпусах для современных силовых полупроводниковых приборов требуются не только силовые выводы, но и достаточное количество выводов для управления работой этих приборов. Это необходимо для силовых ключей, интеллектуальных силовых ключей и многокристальных модулей, совместимых с микропроцессорами. Задача, на решение которой направлено заявленное техническое решение, заключается в расширении возможностей применения металлокерамических корпусов для силовых полупроводниковых приборов, в том числе приборов, требующих повышенного количества управляющих выводов для обеспечения их более эффективной работы.
Для решения этой задачи в предлагаемом металлокерамическом корпусе, состоящим из керамического основания и прикрепленного к нему кристаллодержателя, силовых выводов, металлического ободка и крышки, керамическое основание корпуса выполнено металлизированным с сформированныой системой управляющих выводов, включающие контактные площадки во внутренней полости корпуса, в зоне расположения монтажного окна кристаллодержателя, и выводные контакты, расположенные на тыльной стороне корпуса, при этом высоты выводных контактов выровнены до высоты силовых с помощью наплавляемой накладки с толщиной равной высоте внешней части силовых выводов и кристаллодержателя. В частном варианте выводные контакты управляющих и силовых выводов выполнены в виде мини столбиков.
В другом частном варианте выводные контакты управляющих выводов выполнены балочного типа.
Выполнение металлокерамического корпуса с металлизированным основанием позволяет использовать сформированный проводящий рисунок металлизации в качестве управляющих выводов, с расположением контактных площадок и выводных контактов аналогичным силовым.
Применение конструкции выводных контактов в виде мини столбиков или балочного типа дает возможность получить корпуса с более равномерным распределением тепловой нагрузки, а также корпуса с упорщенным монажом прибора на коммутационную плату.
Полезная модель поясняется чертежами, где:
на фиг. 1 - общий вид корпуса (поперечный разрез, вид в плане);
на фиг. 2 - общий вид корпуса снизу;
на фиг. 3 - расположение контактов управляющих выводов;
на фиг. 4 - выводные контакты в виде мини столбиков (вид корпуса снизу);
на фиг. 5 - выводные контакты в виде мини столбиков в разрезе;
на фиг. 6 - выводные контакты балочного типа (вид корпуса сверху);
на фиг. 7 - выводные контакты балочного типа в разрезе.
Металлокерамический корпус представляет собой конструкцию, состоящую из металлокерамического основания 1, с монтажными окнами 2 и 3 для припайки кристаллодержателя 4 и силовых выводов 5, а также ободка 6 и крышки 7. Во внутренней полости корпуса, по обе стороны окна 2, расположены контакты 8 управляющих выводов, а на тыльной стороне корпуса - выводные контакты 9, которые могут быть выполнены виде накладок 10, мини столбиков 11 или балочного типа 12.
Металлизация керамического основания 1 производится методом трафаретной печати металлизационной пасты, на сырые слои керамики с последующим спеканием этих слоев в монолитную плату.
Припайка кристаллодержателя 4 к керамической плате 1 происходит одновременно с пайкой силовых выводов 5 и ободка 6 высокотемпературным припоем типа ПСр-72 при температуре 850 С в восстановительной среде или вакууме.
Для выравнивания высоты выводных контактов 9 до силовых 5 с тыльной стороны корпуса на них в процессе высокотемпературной сборки напаиваются накладки 10 из материала силовых выводов 5, толщиной равной высоте внешней части силовых выводов 5 и кристаллодержателя 4. После сборки на металлические и металлизированные части корпуса осаждается гальваническое коррозионностойкое покрытие никель-золото. На кристаллодержатель 4 методом эвтектической пайки монтируются один или несколько кристаллов, которые присоединяются к соответствующим выводам контактным площадкам, методом термокомпрессионной или ультразвуковой сварки медной, алюминиевой или золотой проволокой, (на рисунках не показаны).
Герметизация корпуса осуществляется самофиксирующейся металлической крышкой 7 методом шовно-роликовой сварки, что увеличивает рабочую температуру корпуса до 300°С.
Балочные вывода изготавливаются из ковара и припаиваются к выводам в едином процессе сборки всего корпуса с последующим осаждением гальванического антикоррозионного покрытия.
Данное техническое решение полезной модели позволяет использовать комбинированный способ изготовления металлокерамических корпусов с увеличенным количеством управляющих выводов необходимых для работы силовых интеллектуальных ключей и многокристальных модулей, а также позволяющих при необходимости подачи потенциала на крышку корпуса.
Источники информации, принятые во внимание при составлении заявки:
1. Патент US 9887143, кл. H01L 23/055, 2018 г.
2. By Tiva Bussarakons Hermetic Surface-Mount Discrete Semiconductor, Solutions to Assembly Integration.