[實用新型]超薄型管殼

有效

• 申請號: 201020660701.5
• 申請日: 2010-12-15
• 公開（公告）號: CN202003974U
• 公開（公告）日: 2011-10-05
• 發明（設計）人: 楊勇;劉忠山;崔占東;劉英坤;尹啟堂;史姝嵐
• 申請（專利權）人: 中國電子科技集團公司第十三研究所
• 主分類號: H01L23/04
• 分類號: H01L23/04;H01L23/10
• 代理公司: 石家莊國為知識產權事務所 13120
• 代理人: 李榮文

技術領域

本實用新型屬于大功率半導體技術領域，具體涉及一種用于大功率雙端器件封裝的超薄型管殼。

背景技術

目前，在大功率半導體制造領域，半導體器件的封裝技術越來越受到重視。一種新型的超大功率半導體開關器件RSD（Reversely?Switch-on?Dynistor）是二十世紀八十年代俄羅斯科學家發明的，該器件的最大特點是能夠在極高的di/dt情況下開關超大脈沖功率（峰值功率可達數百兆瓦），可廣泛用于人工模擬核聚變、電磁武器、超大功率脈沖電源、靜電除塵、水純化等方面。自RSD開關出現后，其封裝管殼一直采用ZT80dt管殼，這種管殼主要由上蓋、上鉬片、上銀片、定位環和底座組成，管殼的上蓋和底座底部由高電導率的無氧銅制作，底座的側壁是高絕緣的陶瓷材料，這種管殼絕緣強度高、散熱良好，可滿足器件長時間工作在高功率狀態下，且易于RSD開關的串并聯使用，對于尚處于實驗應用階段的RSD開關完全能滿足需要。然而隨著RSD開關應用的日益成熟和廣泛，這種管殼逐漸曝露出許多不便，采用這種管殼封裝的RSD開關，單只厚度約30mm，重量1.5kg左右，這樣的厚度和重量在RSD開關串并聯使用時，導致了開關堆層的高度和重量十分龐大，限制了RSD開關在許多工程系統中的應用。例如，在某些超大功率系統中需要串并聯數十只RSD開關，若按30只開關串聯使用計算，開關串聯堆層的高度將達到0.9m，重量45kg，這樣的高度和重量是系統無法接受的。

根據檢索發現，在專利申請號為200920086846.6中涉及的一種超薄型封裝半導體整流器件中，其結構包括平板型管殼、半導體整流芯片、陰極和陽極金屬電極壓塊，它是在現有平板式封裝的半導體整流器件的基礎上，將陰極和陽極金屬電極壓塊的厚度分別設計為不大于3mm，管殼厚度不大于9mm，管殼為陶瓷或環氧樹脂密封管殼，這種超薄型封裝形式相對于常規的封裝，具有極低熱阻的封裝半導體整流器件。這種結構與傳統封裝ZT80dt型管殼相比，尺寸上有很大減小，重量減輕不少，但是半導體整流芯片與陰極和陽極金屬電極壓塊直接接觸，容易產生因芯片受熱膨脹不匹配而產生剪切力，使之受力不均，減小使用壽命。

實用新型內容

本實用新型要解決的技術問題是提供一種用于超大功率半導體開關器件的封裝，且設計厚度薄、重量輕的超薄型管殼。

為解決上述技術問題，本實用新型所采取的技術方案是：一種超薄型管殼，包括上蓋、定位件、底座，其特征在于：還包括圓形的厚銀片，所述上蓋包括外環片和圓盤形的無氧銅盤，所述外環片與無氧銅盤的邊緣連接；所述底座包括環形金屬片、圓筒形的外殼、圓環形的邊沿和底塊，所述底塊為中部帶有凸起的圓形結構，所述邊沿固定于外殼的頂端，所述環形金屬片的一端上表面與外殼焊接，其另一端嵌套并固定于底塊的側壁下部，所述厚銀片置于底塊的凸起上，所述定位件為圓環形的定位環，所述定位環底部帶有向內凸起的檐層狀圓環，定位環的外壁與所述外殼內壁嵌套配合，所述檐層狀圓環的內側與底塊的側壁上部接觸，所述外環片與邊沿密封焊接。

所述外環片、環形金屬片和邊沿的材質為可伐金屬，所述外環片與無氧銅盤邊緣密封焊接固定，兩者表面有鍍鎳層。可伐金屬也稱鐵鎳鈷合金，因為該合金具有良好的低溫組織穩定性及可塑性，容易焊接，因此可以使本實用新型的密封性更好。

所述底塊材質為無氧銅，其表面設有鍍鎳層，所述底塊的底面設置有用于開關串聯的定位槽。

所述外殼為高絕緣的陶瓷環。

所述鍍鎳層厚度為5-7μm。

在上述的特征結構中，無氧銅盤設置為圓盤形結構，其中部向下凹陷且用于開關串聯定位的凹槽，與傳統封裝管殼相比，這種大面積的定位凹槽可將開關串聯使用時所需承受的巨大壓力分散到整個管芯的熱沉上，避免了傳統封裝管殼中凹孔定位法因為定位針過長而導致管芯受力不均。在定位環底部所設置的向內凸起的檐層狀圓環，其厚度為1mm，與傳統封裝管芯的管殼定位環相比，這種有檐層結構的定位環不再局限于定位管芯的功能，它還能更有效地消除管芯熱沉和管殼底座之間的高壓放電。本實用新型和傳統管殼不同之處還有，使用時，將管芯的正極端向下倒置放置，使管殼的上蓋底面直接和管芯負極的熱沉面接觸，所以本實用新型的設計厚度很小，重量減輕。另外，將管芯倒置封裝后，管芯正極表面和管殼底部的無氧銅接觸，為了消除管殼底座對管芯表面因熱膨脹不匹配產生的剪切力，在管芯和底座之間加裝了一層延展性和導電性優良的厚銀片。