[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

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。