КОРПУС ИНТЕГРАЛЬНОЙ СХЕМЫ

Полезная модель относится к области электронной техники и может быть использована для изготовления корпусов интегральных схем больших и сверхбольших интегральных схем с увеличенным размером монтажного окна.
В настоящее время все большее применение находят металлокерамические корпуса с матрицей столбиковых выводов (CCGA) из-за более высокой надежности элементов конструкции при циклическом изменении температуры среды, так как такого вида выводы позволяют решить вопрос с деформациями, возникающими из-за различных коэффициентов температурного линейного расширения керамики корпуса и коммутационной платы, приводящие к отказам аппаратуры. При этом особое внимание уделяется решению вопросов, связанных с герметизацией зон монтажа интегральных схем.
Известен корпус интегральной схемы (1), содержащий керамическую подложку с многослойной проводящей структурой и матрицей столбиковых выводов, в котором герметизация интегральной схемы осуществляется металлической крышкой, прикрепленной к подложке с помощью непроводящего термореактивного силиконового адгезива или низкотемпературного припоя.
Наиболее близким техническим решением по совокупности признаков (прототипом) является корпус интегральной схемы (2), включающий керамическую подложку с многослойной проводящей структурой и матрицей шариковых или столбиковых выводов, интегральную схему, а также металлическую крышку, прикрепленную к подложке с помощью пайки низкотемпературным припоем.
Недостатком данных технических решений герметизации крышки является то, что применяемый метод пайки крышки с подложкой требует согласованного коэффициента теплового расширения применяемых материалов (КТР), что в противном случае, при большой разнице величин КТР, приводит к растрескиванию припоя в режимах термоциклирования, а обеспечение равномерного смачивания припоем скрепляемых поверхностей требует нагревания всей конструкции подложки в восстановительной атмосфере, что, в свою очередь, усложняет и удорожает процесс сборки изделия.
Данные обстоятельства существенно снижают температурный ресурс корпусов, а, следовательно, и микросхем.
Задача, на решение которой направлено заявленное техническое решение, заключается в повышении надежности и герметичности керамических корпусов с матрицей столбиковых выводов (CCGA) с применением для этих целей шовно-роликовой сварки методом проплавления непрерывным швом соединяемых деталей и связанные с этим конструктивные особенности узла герметизации.
Данная задача решается за счет того, что корпус интегральной схемы, содержащий керамическое основание с многослойной проводящей структурой и матрицу столбиковых выводов, имеющее в центре ступенчатое отверстие для размещения интегральной схемы, отличающийся тем, что ступенчатое отверстие выполнено глухим, а на верхней ступеньке отверстия закреплен ободок, к которому шовно-роликовой сваркой приварена по краям металлическая крышка обшей толщиной 0,25 мм, а в зоне сварки утоненная до 0,1 мм. В частном варианте расположение матрицы столбиковых выводов выполнено с тыльной стороны монтажной площадки, а каждый из выводов выполнен в виде столбика из низкотемпературного припоя, или из припойного столбика, армированного медной спиралью, или микропружинки цилиндрической формы из бериллиевой меди. Выполнение крышки плоской формы с общей толщиной 0,25 мм и утонением крышки по периметру до 0,1 мм позволяет с одной стороны повысить жесткость конструкции узла герметизации корпуса, а с другой стороны обеспечивает его герметичность с помощью метода шовно-роликовой сварки, при которой происходит локальный разогрев свариваемых элементов до температуры плавления и образования интерметаллического соединения.
Применение в конструкции узла герметизации ободка (например из сплава 29НК) обеспечивает физический процесс сварки, одновременно способствуя получению сварного шва высокого качества.
Сущность технического решения поясняется чертежами, на которых изображено
на фиг. 1 - общий вид корпуса поперечный разрез;
на фиг. 2 - общий вид корпуса с матрицей столбиковых выводов;
на фиг. 3 - общий вид корпуса в плане;
на фиг. 4 - расположение крышки и ободка относительно основания.
Устройство содержит основание 1 и матрицу столбиковых выводов 2. В центральной зоне основания 1 выполнено глухое ступенчатое отверстие 3, в котором на монтажной площадке 4 устанавливается интегральная схема.
На верхней ступеньке отверстия 3, на ранней стадии изготовления основания 1 корпуса, закреплен ободок 5 с помощью пайки высокотемпературным припоем при температуре 750…850°C. Герметизация крышки 6 осуществляется шовно-роликовой сваркой методом проплавления крышки 6 и ободка 5 непрерывным швом.
На предприятии ЗАО «НПО» НИИТАЛ» изготовлены опытные образцы корпусов с предлагаемым техническим решением, с последующим контролем корпусов методами в соответствии с ГОСТ РВ 5901-004-2010 и ГОСТ РВ 20.57.416-98. Испытания корпусов на надежность сварных швов проводились на воздействие резкого изменения температуры от минус 196°C до плюс 200°C, а также на воздействие механических факторов с пиковым ударным ускорением до 5000 g. Применение данного технического решения в корпусах с матрицей столбиковых выводов существенно повышает надежность данного типа корпусов, что способствует их широкому использованию в различных типах радиоэлектронной аппаратуры связи, навигации, радиолокации космических систем и комплексов.
Источники информации, принятые во внимание при составлении заявки:
1. Патент US 20020113306, кл. H01L 25/52, 2002 г.
2. Патент US 5990418, кл. H01L 23/02, 1999 г.