Корпус мощного полупроводникового прибора
POWER SEMICONDUCTOR HOUSING

Изобретение относится к области полупроводниковых приборов, в частности к корпусам мощных полупроводниковых приборов, например транзисторов, интегральных микросхем и т.д.
Известны корпуса полупроводниковых приборов, внутренние стенки которых покрыты капиллярно-пористым фитилем, пропитанным теплоносителем, внутри которых закреплен полупроводниковый элемент (Патент Великобритании №1295775 кл. H01L 23/427, опублик. 1972).
Недостатком таких полупроводниковых приборов является недостаточно большая максимальная допустимая рассеиваемая мощность из-за недостаточно эффективного отвода тепла от полупроводникового элемента к корпусу. Наиболее близким техническим решением является корпус мощного полупроводникового прибора, содержащий основание и крышку, образующие паровую полость, и покрывающий внутреннюю поверхность крышки капиллярно-пористый фитиль, пропитанный жидким теплоносителем (Патент Японии №51-17382 кл. H01L 23/02 опублик. 1976).
На основании корпуса закреплен полупроводниковый элемент, поверхность которого покрыта капиллярно-пористым фитилем. Недостатком такого корпуса является недостаточно эффективный отвод тепла от полупроводникового элемента при кипении теплоносителя в толще фитиля на участке, покрывающем полупроводниковый элемент. При больших удельных мощностях уменьшается эффективность теплопередачи, что ограничивает максимальную допустимую рассеиваемую мощность.
Целью изобретения является улучшение отвода тепла от полупроводникового элемента к корпусу.
Указанная выше цель достигается тем, что в корпусе мощного полупроводникового прибора, содержащем основание и крышку, образующие паровую полость, и покрывающий внутреннюю поверхность крышки капиллярно-пористый фитиль, пропитанный жидким теплоносителем, на основании внутри корпуса установлена П-образная скоба, внешняя поверхность которой выполнена с капиллярными канавками, сообщающимися с паровой полостью и фитилем, а к ее внутренней поверхности прикреплен полупроводниковый элемент, отделенный от основания корпуса капиллярным зазором, сообщающимся с фитилем и с паровой полостью.
Прилагаемые чертежи изображают:
Фиг. 1 - один из возможных вариантов выполнения корпуса мощного полупроводникового прибора;
Фиг. 2 - разрез по А-А части корпуса мощного полупроводникового прибора, представленного на фиг. 1.
Перечень элементов на прилагаемых чертежах:
1 - основание;
2 - крышка;
3 - фитиль;
4 - скоба;
5 - паровая полость;
6 - капиллярные канавки;
7 - полупроводниковый элемент;
8 - капиллярный зазор;
9 - боковые зазоры;
10 - выводы.
Корпус мощного полупроводникового прибора содержит основание 1 и крышку 2, внутренняя поверхность которой покрыта капиллярно-пористым фитилем 3, пропитанным жидким теплоносителем. Фитиль 3 может быть выполнен, например, в виде пористой металлокерамической вставки.
Теплоноситель должен быть диэлектрическим и неагрессивным, например, фреон Ф-113. На основании 1 установлена П-образная скоба 4, выполненная из теплопроводящего металла, причем основание 1 со скобой 4 и крышка 2 с фитилем 3 образуют паровую полость 5. На внешних поверхностях скобы 4 сделаны капиллярные канавки 6, сообщающиеся с паровой полостью 5 и с двух сторон скобы 4 - с фитилем 3. Полупроводниковый элемент 7 в виде пластины прикреплен, например, теплопроводящим клеем к внутренним поверхностям скобы 4. Между свободной поверхностью полупроводникового элемента 7 и основанием 1 образован капиллярный зазор 8, сообщающийся с двух сторон скобы 4 - с фитилем 3, а через боковые зазоры 9 (фиг. 2), образованные другими двумя сторонами скобы 4 и фитилем 3 с паровой полостью 5. На основании 1 установлены выводы 10, электрически подсоединенные к полупроводниковому элементу 7. Фитиль 3, капиллярные канавки 6 и капиллярный зазор 8 заполнены жидким теплоносителем. Под действием выделяющегося в полупроводниковом элементе 7 тепла нагревается скоба 4, что приводит к закипанию и испарению теплоносителя из капиллярных канавок 6 в паровую полость 5. Кроме того, нагрев полупроводникового элемента 7 приводит к закипанию теплоносителя в капиллярном зазоре 8. При этом образующийся пар через боковые зазоры 9 выходит в паровую полость 5. Пары теплоносителя соприкасаются с более холодным фитилем 3, покрывающим крышку 2 изнутри, и конденсируются в нем, отдавая тепло крышке 2. Жидкий теплоноситель под действием капиллярного напора, образующегося при испарении, возвращается в капиллярные канавки бив капиллярный зазор 8. Улучшение отвода тепла от полупроводникового элемента корпуса достигается за счет того, что при интенсивном кипении теплоносителя в капиллярных канавках 6 достигается теплоотдача значительно выше, чем при кипении его в толще фитиля, покрывающего полупроводниковый элемент в известном устройстве. Измерения удельной теплоотдачи при кипении теплоносителя в капиллярных канавках показали улучшение теплоотдачи более чем в два раза по сравнению с показателями кипения в толще фитиля 3. Кипение теплоносителя не только в капиллярных: канавках 6, но и в капиллярном зазоре 8, еще больше увеличивает общую теплоотдачу за счет увеличения общей поверхности кипения. Таким образом, корпус мощного полупроводникового прибора, согласно настоящему изобретению, позволяет увеличить максимально допустимую рассеиваемую мощность без увеличения максимальной рабочей температуры полупроводникового элемента в сообщающемся с фитилем и с паровой полостью.