РАДИАЦИОННО СТОЙКИЙ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЙ ПРИБОР В КОРПУСЕ ДЛЯ ПОВЕРХНОСТНОГО МОНТАЖА

Полезная модель относится к области электроники, а именно к микроэлектронному конструированию, и может быть использована в разработке и изготовлении различных полупроводниковых приборов в металлокерамическом корпусе для поверхностного монтажа, работоспособных в условиях жестких и специальных внешних воздействий.
3
4
2
3
Известен мощный высоковольтный диод в металлокерамическом корпусе типа SMD для поверхностного монтажа, выполненном на плоском металлическом кристаллодержателе, имеющем дополнительно изолирующий теплоотводящий керамический кристаллодержатель на основе BeO, AIN, SiN, BN и др., металлизированный с двух сторон, с участками для пайки кристаллов, керамический каркас-изолятор на основе алюмооксидной керамики AlO с металлизацией под герметизацию металлической крышкой и с выводными отверстиями, планарные выводы из меди, молибдена, вольфрама, ковара и сплавов на их основе, выводы от кристалла до выводов корпуса, отдельный изолированный вывод к металлизации теплоотводящего кристаллодержателя. Металлические детали корпуса изготавливаются методом штамповки, каркас-изолятор - методом специального прессования, литья и высокотемпературной обработки с нанесенной по контуру и на выводные участки металлизацией для герметизации шва и токоотводящих отверстий, теплоотводящая изолирующая керамика изготавливается из шихты определенного состава методом спекания с двухсторонним нанесением и термообработкой топологических рисунков металлизации для кристалла, герметизация крышки осуществляется шовно-роликовой, лазерной и другими видами сварки. Патент РФ на полезную модель RU 102276, H01L 21/18, 20.02.2011. Данное решение принято в качестве прототипа.
Недостатком прототипа является повышенное тепловое сопротивление корпуса при температурных воздействиях, обусловленное применением в конструкции разнотипных керамических материалов с разными коэффициентами теплового расширения.
Полезная модель устраняет недостаток прототипа.
Техническим результатом полезной модели является снижение теплового сопротивления корпуса при температурных воздействиях.
Технический результат достигается тем, что радиационно стойкий полупроводниковый прибор в корпусе для поверхностного монтажа, содержащий теплоотводящее керамическое основание с рамкой-каркасом по периметру и планарные выводы, содержит кристаллодержатель - основание с внешними планарными выводами, часть которых с внутренней стороны являются посадочными местами полупроводниковых кристаллов, внутренняя полость прибора герметизируется заливочным компаундом, основание вместе с рамкой-каркасом выполнено из однотипного теплоотводящего керамического материала на основе плоской алюмонитридной керамики.
В полезной модели исключается металлический кристаллодержатель и вводится теплоотводящее керамическое основание из плоской алюмонитридной (AlN) керамики, соединенное по периметру стеклоприпоем с рамкой-каркасом, выполненной из той же керамики, что образует единый теплоотводящий корпус, в основании сформированы комбинированные планарные металлизированные выводы для поверхностного монтажа, часть которых выполнена из двух спаянных из одного материала прокладок и служат посадочными местами кристаллов, другие имеют металлические токоотводящие вставки, соединенные перемычкой (проволокой) с кристаллами, внутренняя полость корпуса заполняется до края каркаса заливочным компаундом для радиационно стойких полупроводниковых приборов.
Сущность полезной модели поясняется чертежом на примере диодной сборки, где:
1 - керамическое основание;
2 - рамка-каркас;
3 - внешние планарные выводы;
4 - посадочное место кристаллов;
5 - токоотводящие металлические вставки;
6 - кристаллы диодной сборки;
7 - перемычка (проволока);
8 - заливочный компаунд.
Устройство содержит теплоотводящее плоское керамическое основание 1 и рамку-каркас 2, выполненные из алюмонитридной керамики в виде подложки, внешние планарные выводы 3, формируемые из псевдосплавов меди и молибдена типа МД30, к которым с внутренней стороны припаиваются металлизированные посадочные места кристаллов 4, выполненные из материала внешних выводов, и токоотводящие металлические вставки 5, выполненные из металлических материалов типа меди. Пайка металлических деталей к керамическому основанию и между собой проводится в вакууме высокотемпературными припоями типа ПСр72, соединение керамических деталей между собой проводится в вакууме стеклоприпоем при температурах порядка 500°С, пайка кристалла 6 проводится низкотемпературными серебряными припоями, перемычки 7, из алюминиевой или золотой проволоки присоединяются к кристаллам 6 и токоотводящим металлическим вставкам 5 методом термокомпрессионной или ультразвуковой сварки, герметизация осуществляется заливочным компаундом 8.
Все керамические и металлические детали, а также припойные прокладки формируются любой требуемой формы методом лазерной резки. Применение плоской алюмонитридной керамики и лазерной резки позволяет изготавливать корпуса групповым методом. Меняя топологию рисунка - конфигурацию резки керамического основания, можно реализовывать различные варианты соединений полупроводниковых кристаллов в рамках типового корпуса.
Практически все материалы, используемые для изготовления корпуса имеют соизмеримый коэффициент теплового линейного расширения, близкий к полупроводниковым кристаллам, керамическое основание выполнено из того же теплоотводящего материала, что и рамка-каркас, снижая тепловое сопротивление корпуса и исключая перегрев прибора, тем самым обеспечиваются стабильные параметры (напряжения, токи, емкость) прибора при температурных воздействиях.
Таким образом, использования единого керамического материала на основе плоской алюмонитридной керамики для основания и рамки-каркаса позволяет снизить тепловое сопротивление корпуса для поверхностного монтажа при температурных воздействиях.