[實用新型]功率器件的氣密封裝件無效
| 申請?zhí)枺?/td> | 90213892.8 | 申請日: | 1990-06-04 |
| 公開(公告)號: | CN2081577U | 公開(公告)日: | 1991-07-24 |
| 發(fā)明(設(shè)計)人: | 苗慶海;張興華;李如堯;王家儉;張德駿;任中早 | 申請(專利權(quán))人: | 山東大學 |
| 主分類號: | H01L23/10 | 分類號: | H01L23/10 |
| 代理公司: | 山東大學專利事務所 | 代理人: | 楊富賢 |
| 地址: | 250100*** | 國省代碼: | 山東;37 |
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| 摘要: | |||
| 搜索關(guān)鍵詞: | 功率 器件 氣密 封裝 | ||
本發(fā)明是制造高氣密、大功率半導體器件所需的封裝件。
現(xiàn)行半導體器件封裝件如圖1所示?;?2用平板制成。管帽11為平沿或帽沿下方有突筋。其缺點是:①封接時管帽11與基板12不能自行定位。管帽易偏離圓心。②基板12表面為平面,封接時電流密度小、熱阻小,不易達到焊接時所需的溫度。③管帽11與基板12的封接面不是理想的平面,封接時封接面不易密合而漏氣。④兩絕緣子14和16大小相同,電極不易辨認。⑤在大功率器件中絕緣子14和16的大小決定了芯片橫向傳熱的截面積,也影響器件的耗散功率。
為了克服上述現(xiàn)行技術(shù)的缺點,本發(fā)明旨在封裝件上提高氣密性,增大耗散功率。本發(fā)明設(shè)計為:在基板的上平面對應帽沿處開出一凹環(huán)中帶有凸起的結(jié)構(gòu),稱為凹凸環(huán),與無突筋管帽相配封接,形成單環(huán)封接。如圖7所示?;蛟诨?2對應于管帽21突筋處開出凹環(huán)與帶突筋管帽相封接。如圖2所示。由此:①管帽與基板封接可自行定位。②封接處電流密度大、熱阻大、溫升高,易于焊接達到密合。③由于凹環(huán)有一定的深度,突筋有其高度,因而即使是相應于原封接面不在同一平面的情況,或兩封接面不是平面,又不互補的情況,以及突筋與凹環(huán)直徑稍有失配或其曲率稍有不均的情況,在突筋向凹環(huán)內(nèi)推進時都能達到密合。④引出線絕緣子24直徑小于絕緣子26直徑,易于辨認電極。⑤由于絕緣子24直徑的減小,在大功率器件中比現(xiàn)行技術(shù)擴展了芯片橫向傳熱的截面積,提高了器件的耗散功率。⑥引出線23的內(nèi)在部分加粗而外露部分仍與25相同按原規(guī)格,這樣既保持了與接插件的互配性,又增大了電流的傳導能力。
凹環(huán)截面的形狀可以是直口、斜口、正梯形、倒梯形,沿口可以倒鈍或不鈍。如圖3(a)所示。凹環(huán)可以是單環(huán),也可以是雙環(huán),沿口可以倒鈍或不鈍,如圖3(b)所示。
突筋與凹環(huán)封接的相對位置可以作成突筋與凹環(huán)的外沿封接,如圖2所示。平沿管帽與凹凸環(huán)封接如圖7所示,形成單環(huán)封接。也可以作成突筋與凹環(huán)的外沿,與凹環(huán)底部雙環(huán)封接,如圖4所示。也可作成突筋兩側(cè)與凹環(huán)的內(nèi)外沿、突筋的頂部與凹環(huán)底部三環(huán)封接,如圖5所示。突筋也可封接在雙凹環(huán)的中間,或單凹環(huán)的外部,形成單環(huán)封接。如圖3(b)所示。
在基板上形成凸環(huán)有兩種方式,如圖6(a)圖6(b)所示。管帽與管基形成單環(huán)封接,同樣能起到高氣密封接的效果。
圖2是一個實施例。在基板22上燒結(jié)BeO瓷片27,瓷片上面的凹坑靠近引出線23放置,引出線23上面焊有內(nèi)引線金屬薄片,薄片的另一端焊接到瓷片的凹坑內(nèi),這一過程可以同時進行。也可以先將基板,帶有內(nèi)引線金屬薄片的引出線,玻珠先制成管基,然后利用內(nèi)引線薄片將BeO瓷片定位。并同時放入焊料、管芯一爐燒成。俗稱“一爐燒”。本實施例是發(fā)射極接管基,引出線23是集電極,25是基極,24、26稱為玻珠。對于F2型的管基,23的內(nèi)在部分直徑由原來的1mm加粗到2.5mm,最大允許集電極電流則由原來的10A增大到60A。由于內(nèi)部高壓帶電面積很小,管帽的高度可由原來的6-8mm減小到3-4mm,這樣輸出端23到輸入端25的反饋電容進一步減小。對于高反壓晶體管,普通F型的兩絕緣子直徑均為5mm才能耐壓1500伏,在本實施例中,由于發(fā)射極與基極之間的耐壓只有20伏左右,所以基極絕緣子25的直徑可以減小到3mm,這就使橫向傳熱截面的寬度增加了2mm,提高了器件的耗散功率。
圖8是用薄板制作的管基,板厚1.2mm,絕緣套筒是用薄板自身翻邊牽引制成的。集電極與基極套筒一粗一細,一高一低。由于絕緣導熱片87的存在,可以滿足耗散功率的要求。圖中83為集電極引出線,85為基極引出線,82為基板接發(fā)射極,88為內(nèi)引線。
圖9是第三個實施例。92為3mm厚鋼板制成的管基,99是嵌銅塊。管帽與基板采用凹環(huán)外沿單環(huán)封接。
圖10是第四個實施例?;?02是涂敷有銅、鎳的鋁合金板制成的管基。管帽突筋中間有凹環(huán),管帽與管基采用凹環(huán)并壓饋尖角法封接以達氣密。鋁合金的管基的耗散功率大于鋼管基。
圖11是第五個實施例。1.5mm厚的可伐或鐵板材料管基改用0.5mm厚的可伐或鐵板材料,再燒結(jié)上1mm厚的銅材料。為保持氣密性,用可伐管基自身翻邊制成絕緣套筒與密封玻璃相配合。兩套筒也可起到燒結(jié)銅時的定位作用。由于銅的導熱系數(shù)高于可伐材料的導熱系數(shù)。這樣,B3型功率管的耗散功率可由1W提高到3W。
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