Корпус полупроводникового прибора с высокой нагрузкой по току (варианты)

Изобретение относится к области конструктивных элементов полупроводниковых приборов с высокой нагрузкой по току, предназначенных для монтажа и обеспечения функционирования полупроводникового кристалла в электрических цепях модулей энергопитания, управления, связи и др., работающих в экстремальных условиях. Техническим результатом изобретения является создание технологичных в изготовлении герметичных корпусов полупроводниковых приборов с высокой нагрузкой по току, которые обладают эффективной теплоотводящей способностью при высокой надежности работы полупроводникового прибора в электрических цепях силовых модулей. Сущность изобретения: в корпусе полупроводникового прибора с высокой нагрузкой по току, содержащем электропроводящую подложку, обладающую повышенной теплопроводностью, на поверхности размещения полупроводникового кристалла которой смонтирована выводная рамка с выводами, расположенными параллельно основанию полупроводникового кристалла, на противоположной поверхности выводной рамки размещен керамический кожух, имеющий несколько сквозных отверстий, при этом противоположная основанию полупроводникового кристалла поверхность подложки выполнена открытой, а соединения подложки с выводной рамкой и выводной рамки с керамическим кожухом сделаны герметичными пайкой твердым припоем, сквозные отверстия в керамическом кожухе расположены перпендикулярно к поверхности размещения основания полупроводникового кристалла, при этом, по крайней мере, одно из сквозных отверстий керамического кожуха, называемое основным, имеет размеры, превышающие габаритные размеры полупроводникового кристалла, а остальные сквозные отверстия керамического кожуха имеют выход на поверхность соединения керамического кожуха с выводной рамкой, на соответствующие выводы которой установлены столбиковые выводы, размещенные в сквозных отверстиях, кроме того, на поверхности керамического кожуха, противоположной расположению выводной рамки, выполнена выемка с границами, проходящими по внешним границам сквозных отверстий или далее их, и глубиной, превышающей толщину гибких выводов полупроводникового кристалла, и установлен герметично с керамическим кожухом ободок из материала с повышенной теплопроводностью, выполненный с возможностью герметичного контакта с крышкой после монтажа полупроводникового кристалла. 2 н. и 4 з.п. ф-лы, 7 ил.

 

Изобретения относятся к области конструктивных элементов полупроводниковых приборов, в частности к корпусам с полой конструкцией и электропроводным основанием для полупроводниковых приборов с высокой нагрузкой по току, предназначенных для монтажа и обеспечения функционирования полупроводникового кристалла в электрических цепях модулей энергопитания, управления, связи и др., работающих в экстремальных условиях, например, космического пространства.

Для полупроводниковых приборов, используемых в силовых модулях, обычно применяются подложки схем, имеющие керамическую подложку, рисунок схемы и теплоотводящую пластину, образованные соответственно на передней и задней сторонах керамической подложки, или применяют корпуса, состоящие из керамической подложки, на которой монтируют полупроводниковый кристалл, присоединенные к ней выводные рамки и керамический элемент для герметизации полупроводникового кристалла, также присоединенного к керамической подложке [Описание изобретения к патенту РФ №2204182, МПК⁷ Н01L 25/00, опубл. 26.05.2000]. Эти подложки схем имеют такое качество, что стабильно достигаются высокие диэлектрические свойства по сравнению с полимерными подложками или составными подложками из полимерной подложки и металлической подложки.

Однако такие подложки обладают низкой теплоотводящей способностью и существенно ограничивают токовые нагрузки на полупроводниковый прибор. Кроме того, из-за различия теплового расширения рисунка схемы и керамической подложки или пайки существует тенденция образования трещин в керамической подложке при повторяющихся тепловых циклах, что приводит к нарушению герметичности корпуса полупроводникового прибора.

Повышения теплоотводящей способности корпусов для полупроводниковых приборов, например, достигают путем установки полупроводникового кристалла на нижней поверхности монтажной площадки выводной рамки, обладающей повышенной теплопроводностью. От монтажной площадки выступают, по меньшей мере, четыре выполненных заодно с ней вывода. Выводная рамка содержит также изолированные от монтажной площадки выводы. Кристалл полупроводникового прибора и выводная рамка залиты в корпусе из полимерного компаунда [Описание изобретения к патенту США №6242800, НКл. 257-712, опубл. 05.06.2001].

Несмотря на получение возможности отведения тепла от полупроводникового кристалла через материал, соединяющий кристалл с монтажной площадкой, монтажную площадку выводной рамки и ее выводы, величина отводящегося теплового потока ограничивается сечением выводов монтажной площадки, а сама конструкция корпуса затрудняет применение дополнительных теплоотводящих элементов, например радиаторов.

Более высокую нагрузку по току при прочих одинаковых условиях позволяет пропускать корпус полупроводникового прибора и выводная рамка с соединительными площадками большой площади, содержащая три внешних вывода. Площадь контактной площадки выводной рамки, на которой смонтирован полупроводниковый кристалл, увеличена, так же как и площадь поперечною сечения выводов. Контактная площадка выводной рамки вместе с полупроводниковым кристаллом залиты полимерным компаундом так, что поверхность контактной площадки напротив главной области кристалла, имеющая длинную плоскую область, не покрыта компаундом. Корпус имеет коническую торцевую поверхность, позволяющую отжать монтажную пружину при поверхностном монтаже [Описания изобретений к патентам США №64/6481, НКл. 257-696, опубл. 05.11.2002 и №6667547. НКл. 257-696, опубл. 23.12.2003].

Конструкция корпуса с открытой от полимерного компаунда плоскостью выводной рамки и конической торцевой поверхностью предусматривает интенсивный отвод тепла от полупроводникового кристалла путем теплопередачи через контактную площадку, тело выводной рамки и ее открытую плоскость к устройству, на котором монтируют полупроводниковый прибор, например к радиатору, обладающему повышенной способностью рассеивания тепла в окружающую или теплоотводящую среду. Эффективному отводу тепла способствует монтажная пружина, прижимающая полупроводниковый прибор к поверхности радиатора.

Известна также аналогичная конструкция сильноточного полупроводникового прибора очень большой мощности в полимерном корпусе с электропроводным лепестковым выводом, содержащего толстую плоскую электропроводную клемму, на которой установлен полупроводниковый кристалл. Корпус содержит также тонкий электропроводный лепестковый вывод, расположенный подобно продолжению толстой плоской клеммы, но в плоскости выше плоскости клеммы и электрически изолированный от этой клеммы. С этим лепестковым выводом соединен верхний электрод кристалла, после чего смежные концы лепесткового вывода и клеммы, а также кристалла и выводы кристалла залиты в блок полимерного компаунда. На свободном конце лепесткового вывода могут быть выполнены выступы для соединения с печатной платой. В боковых сторонах лепесткового вывода сделаны два выреза, расположенные в непосредственной близости к стенке блока полимерного компаунда, из которой выступает лепестковый вывод. Эти вырезы уменьшают действующие на блок компаунда механические напряжения [Описание изобретения к патенту США №6348727, НКл. 257-675, опубл. 19.02.2002].

К недостатку полупроводниковых приборов с открытой от полимерного компаунда плоскостью выводной рамки (клеммы), на противоположной плоскости которой смонтирован полупроводниковый кристалл, следует отнести малый диапазон рабочих температур (-40...+100°С), низкие значения показателя герметичности (10^-2...10^-3 л·мкм рт. ст./с) и надежности изделия, не отвечающие требованиям к приборам специального назначения.

Наиболее близкой по совокупности существенных признаков заявляемому техническому решению является конструкция корпуса полупроводникового прибора с высокой допустимой нагрузкой по току, содержащая выводную рамку с множеством выводов, один из которых соединен с цельной (без отверстий) электропроводящей подложкой, на которой смонтирован полупроводниковый кристалл. Общий и сплошной литой кожух закрывает полупроводниковый кристалл и, по крайней мере, сторону подложки, на которой смонтирован полупроводниковый кристалл. Этот кожух имеет сквозные монтажные отверстия, в которых множество электрически изолированных выводов выводной рамки выступают из указанного литого кожуха параллельно друг другу вдоль общей плоскости. Литой кожух имеет, по крайней мере, одну прорезь на внешней части, перпендикулярную направлению выступания множества выводов, расположенную между двумя смежными выводами, выполненными от вершины указанного литого кожуха до его основания, шириной больше у вершины и у основания, чем в середине этой прорези. Электропроводящая подложка имеет вторую поверхность, противоположную поверхности размещения полупроводникового кристалла, которая расположена вне литого кожуха. Чтобы уменьшить поступление влаги вовнутрь указанного прибора, электропроводящая подложка содержит, по крайней мере, одну клемму, расположенную вне кожуха - по другую сторону от полупроводникового кристалла. Полупроводниковый кристалл при этом имеет прямоугольную форму, а клемма расположена в противоположном углу от кристалла [Описание изобретения к патенту США №6255722, НКл. 257-676, опубл. 03.07.2001].

Обеспечивая эффективный отвод тепла от полупроводникового кристалла, предложенная конструкция корпуса полупроводникового прибора позволяет при сравнительно малых его размерах и стоимости включать прибор в электрические цепи силовых модулей большой мощности. Однако из-за различия теплофизических свойств материалов, применяемых при изготовлении корпуса, и конструктивных особенностей сопряжения кожуха с электропроводящей подложкой и выводами выводной рамки возникает проблема обеспечения герметичности корпуса, что отрицательно сказывается на надежности работы электронных модулей. Предложенная конструкция клемм на электропроводящей подложке не исключает, а лишь уменьшает вероятность разгерметизации корпуса, что и продекларировано в формуле изобретения.

Задача, решаемая первым изобретением группы, и получаемый технический результат заключаются в создании герметичного корпуса полупроводникового прибора с высокой нагрузкой по току, который обладает эффективной теплоотводящей способностью при высокой надежности работы полупроводникового прибора в электрических цепях силовых модулей.

Дополнительный технический результат настоящего изобретения заключается в создании технологичной конструкции указанного корпуса, что позволит при его массовом производстве получить реальную экономию материальных и трудовых ресурсов.

Для решения поставленной задачи и получения заявленного технического результата в корпусе полупроводникового прибора с высокой нагрузкой по току, содержащем электропроводящую подложку, обладающую повышенной теплопроводностью, на поверхности размещения полупроводникового кристалла которой смонтирована выводная рамка с выводами, расположенными параллельно основанию полупроводникового кристалла, на противоположной поверхности выводной рамки размещен керамический кожух, имеющий несколько сквозных отверстий, при этом противоположная основанию полупроводникового кристалла поверхность подложки выполнена открытой, а соединения подложки с выводной рамкой и выводной рамки с керамическим кожухом сделаны герметичными пайкой твердым припоем, сквозные отверстия в керамическом кожухе расположены перпендикулярно к поверхности размещения основания полупроводникового кристалла, при этом, по крайней мере, одно из сквозных отверстий керамического кожуха, называемое основным, имеет размеры, превышающие габаритные размеры полупроводникового кристалла, а остальные сквозные отверстия керамического кожуха имеют выход на поверхность соединения керамического кожуха с выводной рамкой, на соответствующие выводы которой установлены столбиковые выводы, размещенные в сквозных отверстиях, кроме того на поверхности керамического кожуха, противоположной расположению выводной рамки, выполнена выемка с границами, проходящими по внешним границам сквозных отверстий или далее их, и глубиной, превышающей толщину гибких выводов полупроводникового кристалла, и установлен герметично с керамическим кожухом ободок из материала с повышенной теплопроводностью, выполненный с возможностью герметичного контакта с крышкой после монтажа полупроводникового кристалла.

Кроме этого, выводная рамка и ободок выполнены, по крайней мере, биметаллическими, причем слой металла, соединяемый с керамическим кожухом, состоит из сплава ковар, а электропроводящая подложка и выводная рамка выполнены как единое целое.

Ранее описанный уровень техники подходит и для второго изобретения группы.

Задача, решаемая вторым изобретением группы и достигаемый технический результат также заключается в создании герметичного корпуса полупроводникового прибора с высокой нагрузкой по току, который обладает эффективной теплоотводящей способностью при высокой надежности работы полупроводникового прибора в электрических цепях силовых модулей.

Дополнительный технический результат второго изобретения также заключается в создании технологичной конструкции указанного корпуса, что позволит при его массовом производстве получить реальную экономию материальных и трудовых ресурсов.

Для решения поставленной задачи и получения заявленного технического результата в корпусе полупроводникового прибора с высокой нагрузкой по току, содержащем электропроводящую подложку, обладающую повышенной теплопроводностью, на поверхности размещения полупроводникового кристалла которой смонтирована выводная рамка с выводами, расположенными параллельно основанию полупроводникового кристалла, на противоположной поверхности выводной рамки размещен керамический кожух, имеющий несколько сквозных отверстий, при этом противоположная основанию полупроводникового кристалла поверхность подложки выполнена открытой, а соединения подложки с выводной рамкой и выводной рамки с керамическим кожухом сделаны герметичными пайкой твердым припоем, сквозные отверстия в керамическом кожухе расположены перпендикулярно к поверхности размещения основания полупроводникового кристалла, при этом, по крайней мере, одно из сквозных отверстий керамического кожуха, называемое основным, имеет размеры, превышающие габаритные размеры полупроводникового кристалла, а остальные сквозные отверстия керамического кожуха имеют по одному пазу каждое, расположенному на поверхности соединения керамического кожуха с выводной рамкой перпендикулярно сквозному отверстию и направленному в сторону от основного отверстия до торца керамического кожуха, с размерами, превышающими размеры сквозного отверстия, и глубиной, превышающей толщину выводной рамки, поверхности пазов, параллельные основанию полупроводникового кристалла, герметично соединены с соответствующими выводами выводной рамки, на которые установлены столбиковые выводы, размещенные в сквозных отверстиях, имеющих пазы, кроме того, на поверхности керамического кожуха, противоположной расположению выводной рамки, выполнена выемка с границами, проходящими по внешним границам сквозных отверстий или далее их, и глубиной, превышающей толщину гибких выводов полупроводникового кристалла, и установлен герметично с керамическим кожухом ободок из материала с повышенной теплопроводимостью, выполненный с возможностью герметичного контакта с крышкой после монтажа полупроводникового кристалла.

Кроме этого, выводная рамка и ободок, как и в предыдущем решении, выполнены, по крайней мере, биметаллическими, причем слой металла, соединяемый с керамическим кожухом, состоит из сплава ковар, а электропроводящая подложка и выводная рамка выполнены как единое целое.

Изобретения поясняются чертежами, где

- на фиг.1 показан общий вид предлагаемого корпуса полупроводникового прибора с высокой нагрузкой по току - первый и второй варианты;

- на фиг.2 представлено сечение А-А первого варианта корпуса фиг.1;

- на фиг.3 изображен керамический кожух первого варианта корпуса в аксонометрии;

- на фиг.4 показан вариант сечения А-А фиг.1 - возможное исполнение конструкции первого варианта корпуса полупроводникового прибора, в котором электропроводящая подложка и выводная рамка выполнены как единое целое;

- на фиг.5 представлено сечение А-А второго варианта корпуса фиг.1;

- на фиг.6 изображен керамический кожух второго варианта корпуса в аксонометрии;

- на фиг.7 показан вариант сечения А-А фиг.1 - возможное исполнение конструкции второго варианта корпуса полупроводникового прибора, в котором электропроводящая подложка и выводная рамка выполнены как единое целое.

Первый вариант корпуса полупроводникового прибора с высокой нагрузкой по току состоит из электропроводящей подложки 1, обладающей повышенной теплопроводностью, на поверхности 2 размещения полупроводникового кристалла которой смонтирована выводная рамка 3 с выводами, расположенными параллельно основанию полупроводникового кристалла. На противоположной поверхности выводной рамки 3 размещен керамический кожух 4 (см. фиг.2), имеющий несколько сквозных отверстий 5 и 6 (см. фиг.3). При этом противоположная основанию полупроводникового кристалла поверхность 7 подложки 1 выполнена открытой, а соединения 8 подложки 1 с выводной рамкой 3 и выводной рамки 3 с керамическим кожухом 4 сделаны герметичными пайкой твердым припоем. Сквозные отверстия 5 и 6 в керамическом кожухе 4 расположены перпендикулярно к поверхности 2 размещения основания полупроводникового кристалла. При этом, по крайней мере, одно из сквозных отверстий 5 керамического кожуха 4, называемое основным, имеет размеры, превышающие габаритные размеры полупроводникового кристалла, а остальные сквозные отверстия 6 керамического кожуха 4, имеют выход на поверхность соединения керамического кожуха 4 с выводной рамкой 3, на соответствующие выводы которой установлены столбиковые выводы 9, размещенные в сквозных отверстиях 6. Кроме того, на поверхности керамического кожуха 4, противоположной расположению выводной рамки 3, выполнена выемка 10 (см. фиг.3) с границами, проходящими по внешним границам сквозных отверстий 5 и 6 или далее их, и глубиной, превышающей в толщину гибких выводов полупроводникового кристалла, и установлен герметично с керамическим кожухом 4 ободок 11 (см фиг.2) из материала с повышенной теплопроводностью, выполненный с возможностью герметичного контакта с крышкой после монтажа полупроводникового кристалла.

Кроме перечисленного, выводная рамка 3 и ободок 11 выполнены, по крайней мере, биметаллическими, причем слой металла, соединяемый с керамическим кожухом 4, состоит из сплава ковар, а электропроводящая подложка 1 и выводная рамка 3 могут быть выполнены как единое целлон 1а (см. фиг.4)

В связи с зависимостью размеров корпуса полупроводникового прибора от предельной величины тока, проходящего через полупроводниковый кристалл, существуют такие размеры корпуса, при которых технологически затруднительно обеспечить заданную величину сопротивления изоляции между отдельными выводами выводной рамки 3 (или 1а на фиг.4) из-за отклонений при нанесении рисунка металлизации на керамическом корпусе 4 и растекания припоя при соединении деталей корпуса. Именно с целью обеспечения стабильного качества корпусов полупроводниковых приборов малых размеров и была разработана конструкция корпуса полупроводникового прибора с высокой нагрузкой по току.

Второй вариант корпуса также состоит из электропроводящей подложки 1, обладающей повышенной теплопроводностью, на поверхности 2 размещения полупроводникового кристалла которой смонтирована выводная рамка 3 с выводами, расположенными параллельно основанию полупроводникового кристалла. На противоположной поверхности выводной рамки 3 размещен керамический кожух 4, имеющий несколько сквозных отверстий 5 и 6 (см. фиг.6). При этом противоположная основанию полупроводникового кристалла поверхность 7 подложки 1 выполнена открытой, а соединения 8 подложки 1 с выводной рамкой 3 и выводной рамки 3 с керамическим кожухом 4 сделаны герметичными пайкой твердым припоем. Сквозные отверстия 5 и 6 в керамическом кожухе 4 расположены перпендикулярно к поверхности 2 размещения основания полупроводникового кристалла. При этом, по крайней мере, одно из сквозных отверстий 5 керамического кожуха 4, называемое основным, имеет размеры, превышающие габаритные размеры полупроводникового кристалла, а остальные сквозные отверстия 6 керамического кожуха 4 имеют по одному пазу 12 (см. фиг.6) каждое, расположенному на поверхности соединения керамического кожуха 4 с выводной рамкой 3 перпендикулярно сквозному отверстию 6 и направленному в сторону от основного отверстия 5 до торца керамического кожуха 4, с размерами, превышающими размеры сквозного отверстия 6, и глубиной, превышающей толщину выводной рамки 3. Поверхности пазов 12, параллельные основанию полупроводникового кристалла, герметично соединены с соответствующими выводами выводной рамки 3, на которые установлены столбиковые выводы 9, размещенные в сквозных отверстиях 6, имеющих пазы 12. Кроме того, на поверхности керамического кожуха 4, противоположной расположению выводной рамки 3, выполнена выемка 10 с границами, проходящими по внешним границам сквозных отверстий 5 и 6 или далее их, и глубиной, превышающей толщину гибких выводов полупроводникового кристалла, и установлен герметично с керамическим кожухом 4 ободок 11 (см. фиг.5) из материала с повышенной теплопроводностью, выполненный с возможностью герметичного контакта с крышкой после монтажа полупроводникового кристалла.

Выводная рамка 3 и ободок 11, как и в предыдущем варианте, выполнены, по крайней мере, биметаллическими, причем слой металла, соединяемый с керамическим кожухом 4, состоит из сплава ковар, а электропроводящая подложка 1 и выводная рамка 3 выполнены как единое целое 1а (см. фиг.7).

Проанализируем признаки, представляющие предмет изобретений.

Основные функции заявляемого корпуса полупроводникового прибора обеспечивает герметичное соединение электропроводящей подложки 1, выводной рамки 3, керамического кожуха 4, имеющего несколько сквозных отверстий 5 и 6, ободка 11 и крышки, в основном, пайкой твердым припоем, образующее замкнутое пространство вокруг полупроводникового кристалла. При этом электропроводящая подложка 1, обладающая повышенной теплопроводностью, служит основанием для прохождения через полупроводниковый кристалл тока. Для лучшего теплоотвода противоположная основанию полупроводникового кристалла поверхность 7 подложки 1 выполнена открытой.

Одновременно электропроводящая подложка 1, соединенная с одним из выводной рамки 3, может выполнить функцию электропроводящей клеммы, что позволяет конструктивно объединить электропроводящую подложку 1 и выводную рамку 3 в единое целое 1а (см. фиг.4 или фиг.7), применив специальный профиль. Такое объединение экономически целесообразно при массовом производстве предлагаемых конструкций корпусов, когда затраты на внедрение технологии изготовления специального профиля станут меньше затрат раздельного изготовления электропроводящей подложки 1 и выводной рамки 3.

Керамический кожух 4, герметично смонтированный на подложке 1 с помощью выводной рамки 3 или непосредственно на подложке 1а при использовании специального профиля, защищает полупроводниковый кристалл от механических повреждений и служит основанием для размещения изолированных выводов выводной рамки 3, обеспечивая возможность соединения этих выводов посредством проволочных перемычек и столбиковых выводов 9 с соответствующими областями полупроводникового кристалла. Поэтому в керамическом кожухе 4 предусмотрены отверстия 5 и 6, расположенные перпендикулярно к поверхности 2 размещения основания полу полупроводникового кристалла. При этом, по крайней мере, одно из сквозных отверстий 5 керамического кожуха 4, называемое основным, ограждает полупроводниковый кристалл и имеет размеры, превышающие габаритные размеры полупроводникового кристалла. Количество таких отверстий в керамическом кожухе 4 соответствует количеству полупроводниковых кристаллов, смонтированных на электропроводящей подложке 1. Остальные сквозные отверстия 6 керамического кожуха 4 имеют выход на поверхность соединения керамического кожуха 4 с выводной рамкой 3, на соответствующие выводы которой установлены столбиковые выводы 9, размещенные в сквозных отверстиях 6.

Все выводы выводной рамки 3 герметично соединены с керамическим кожухом 4 пайкой твердым припоем и изолированы друг от друга рисунком металлизации на поверхности керамического кожуха 4. При малых размерах керамического кожуха 4 технологически затруднительно обеспечить заданную величину сопротивления изоляции между отдельными выводами выводной рамки 3 из-за отклонений при нанесении рисунка металлизации на керамическом корпусе 4 и растекания припоя при соединении деталей корпуса. Чтобы гарантировать величину сопротивления изоляции, сквозные отверстия 6 керамического кожуха 4 имеют по одному пазу 12 (см. фиг.6) каждое, расположенному на поверхности соединения керамического кожуха 4 с выводной рамкой 3 перпендикулярно сквозному отверстию 6 и направленному в сторону от основного отверстия 5 до торца керамического кожуха 4, с размерами, превышающими размеры сквозного отверстия 6, и глубиной, превышающей толщину выводной рамки 3. Поверхности пазов 12, параллельные основанию полупроводникового кристалла, герметично соединены с соответствующими выводами выводной рамки 3, на которые установлены столбиковые выводы 9, размещенные в сквозных отверстиях 6, имеющих пазы 12.

Для размещения проволочных перемычек, электрически соединяющих области полупроводникового кристалла с соответствующими столбиковыми выводами 9, на поверхности керамического кожуха 4, противоположной расположению выводной рамки 3, выполнена выемка 10 с границами, проходящими по внешним границам сквозных отверстий 5 и 6 или далее их, и глубиной, превышающей толщину гибких выводов полупроводникового кристалла. На этой же поверхности керамического кожуха 4 установлен герметично с ним ободок 11 из материала с повышенной теплопроводностью, выполненный с возможностью герметичного контакта с крышкой после монтажа полупроводникового кристалла, позволяя тем самым получить замкнутое пространство вокруг полупроводникового кристалла. Материалы для изготовления ободка 11 и крышки должны обладать повышенной теплопроводностью и технологическими свойствами, позволяющими получить герметичное соединение между ними, не оказывая термического влияния на смонтированный полупроводниковый кристалл. Повышенная теплопроводность материалов ободка и крышки дает возможность дополнительно отводить тепло от полупроводникового кристалла за счет излучения и конвенции.

При производстве и эксплуатации предлагаемых конструкций корпуса полупроводникового прибора с высокой нагрузкой по току в отдельных приборах происходит нарушение герметичности корпуса из-за появления трещин в керамическом кожухе 4, возникающих по причине существенного различия температурных коэффициентов линейного расширения материалов, из которых изготавливают корпусы. На стабильность появления трещин, прежде всего, влияют материалы, соединяемые с керамическим кожухом 4, то есть материалы выводной рамки 3 и ободка 11. Наиболее близким температурным коэффициентом линейного расширения к материалу керамического кожуха 4 обладает сплав ковар, к недостатку которого следует отнести достаточно высокое удельное электросопротивление. Поэтому в предлагаемом техническом решении выводную рамку 3 и ободок 11 выполняют, по крайней мере, биметаллическими, причем слой металла, соединяемый с керамическим кожухом 4, состоит из сплава ковар.

Таким образом, заложенные в конструкцию корпусов полупроводниковых приборов с высокой нагрузкой по току технические решения позволили получить технические эффекты, превосходящий технические эффекты от использования каждого решения в отдельности. Подтверждением этому служит отсутствие в опубликованных источниках информации аналогичных сведений.

Сборку заявляемых корпусов полупроводниковых приборов с высокой нагрузкой по току осуществляют в технологических приспособлениях следующим образом:

- поочередно устанавливают электропроводящую подложку 1, прокладку из материала твердого припоя, выводную рамку 3, по съемному шаблону прокладки из материала твердого припоя в количестве, равном количеству сквозных отверстий 5 и 6 в керамическом кожухе 4, керамический кожух 4 с нанесенным на нем рисунком металлизации, в сквозные отверстия 6 которого помещают столбиковые выводы 9, а сверху прокладку из материала твердого припоя и ободок 11;

- технологическое приспособление закрывают крышкой с прижимами, обеспечивающими прижатие деталей собранного пакета с расчетным усилием;

- технологическое приспособление с пакетом деталей помещают в печь с контролируемой атмосферой, где их нагревают до температуры выше точки плавления твердого припоя и охлаждают по заданному термическому циклу;

- изготовленный корпус извлекают из технологического приспособления и подвергают согласно регламенту испытаниям;

- на прошедшие испытания корпусы наносят полупроводниковый кристалл и производят распайку проволочных перемычек;

- на ободок 11 устанавливают крышку и обеспечивают герметичное соединение между ними, например роликовой сваркой;

- формируют концы выводов выводной рамки 3;

- изготовленный полупроводниковый прибор подвергают приемочным испытаниям согласно регламенту.

Предложенные технические решения реализованы в конструкции двух корпусов полупроводниковых приборов, близких по присоединительно-габаритным размерам к корпусам в пластмассовом исполнении КТ-28А, КТ-43 отечественного производства и TO-220, TO-247 фирмы «International Rectifier» (США), рассчитанных на максимальный ток соответственно 30А и 50А и обеспечивающих, например, следующие технические характеристики:

внутреннее тепловое сопротивление, град/Вт	0,5
герметичность корпуса, л·мкм рт.ст./с	5·10-4
температурный режим работы,°С	-60...+155
сопротивление изоляции, Ом	1010

Полупроводниковые приборы, которые будут выпускаться в разработанных корпусах, являются мощными транзисторами, используемыми во вторичных источниках электропитания, а также в высокоэффективных преобразовательных устройствах (инверторах, быстродействующих переключателях электрических цепей, системах аккумуляторного питания и др.).

Предложенные конструкции корпусов позволят значительно расширить область применения полупроводниковых приборов, так как по своим техническим характеристикам они существенно превосходят, например, металлопластмассовые.

Таким образом, в результате реализации изобретений могут быть созданы технологичные в изготовлении герметичные корпуса полупроводниковых приборов с высокой нагрузкой по току, которые обладают эффективной теплоотводящей способностью при высокой надежности работы.

1. Корпус полупроводникового прибора с высокой нагрузкой по току, содержащий электропроводящую подложку, обладающую повышенной теплопроводностью, на поверхности размещения полупроводникового кристалла которой смонтирована выводная рамка с выводами, расположенными параллельно основанию полупроводникового кристалла, на противоположной поверхности выводной рамки размещен керамический кожух, имеющий несколько сквозных отверстий, при этом противоположная основанию полупроводникового кристалла поверхность подложки выполнена открытой, а соединения подложки с выводной рамкой и выводной рамки с керамическим кожухом сделаны герметичными пайкой твердым припоем, отличающийся тем, что сквозные отверстия в керамическом кожухе расположены перпендикулярно к поверхности размещения основания полупроводникового кристалла, при этом, по крайней мере, одно из сквозных отверстий керамического кожуха, называемое основным, имеет размеры, превышающие габаритные размеры полупроводникового кристалла, а остальные сквозные отверстия керамического кожуха имеют выход на поверхность соединения керамического кожуха с выводной рамкой, на соответствующие выводы которой установлены столбиковые выводы, размещенные в сквозных отверстиях, кроме того, на поверхности керамического кожуха, противоположной расположению выводной рамки, выполнена выемка с границами, проходящими по внешним границам сквозных отверстий или далее них, и глубиной, превышающей толщину гибких выводов полупроводникового кристалла, и установлен герметично с керамическим кожухом ободок из материала с повышенной теплопроводностью, выполненный с возможностью герметичного контакта с крышкой после монтажа полупроводникового кристалла.

2. Корпус по п.1, отличающийся тем, что выводная рамка и ободок выполнены, по крайней мере, биметаллическими, причем слой металла, соединяемый с керамическим кожухом, состоит из сплава ковар.

3. Корпус по п.1, отличающийся тем, что электропроводящая подложка и выводная рамка выполнены как единое целое.

4. Корпус полупроводникового прибора с высокой нагрузкой по току, содержащий электропроводящую подложку, обладающую повышенной теплопроводностью, на поверхности размещения полупроводникового кристалла которой смонтирована выводная рамка с выводами, расположенными параллельно основанию полупроводникового кристалла, на противоположной поверхности выводной рамки размещен керамический кожух, имеющий несколько сквозных отверстий, при этом противоположная основанию полупроводникового кристалла поверхность подложки выполнена открытой, а соединения подложки с выводной рамкой и выводной рамки с керамическим кожухом сделаны герметичными пайкой твердым припоем, отличающийся тем, что сквозные отверстия в керамическом кожухе расположены перпендикулярно к поверхности размещения основания полупроводникового кристалла, при этом, по крайней мере, одно из сквозных отверстий керамического кожуха, называемое основным, имеет размеры, превышающие габаритные размеры полупроводникового кристалла, а остальные сквозные отверстия керамического кожуха имеют по одному пазу каждое, расположенному на поверхности соединения керамического кожуха с выводной рамкой перпендикулярно сквозному отверстию и направленному в сторону от основного отверстия до торца керамического кожуха, с размерами, превышающими размеры сквозного отверстия, и глубиной, превышающей толщину выводной рамки, поверхности пазов, параллельные основанию полупроводникового кристалла, герметично соединены с соответствующими выводами выводной рамки, на которые установлены столбиковые выводы, размещенные в сквозных отверстиях, имеющих пазы, кроме того, на поверхности керамического кожуха, противоположной расположению выводной рамки, выполнена выемка с границами, проходящими по внешним границам сквозных отверстий или далее них, и глубиной, превышающей толщину гибких выводов полупроводникового кристалла, и установлен герметично с керамическим кожухом ободок из материала с повышенной теплопроводностью, выполненный с возможностью герметичного контакта с крышкой после монтажа полупроводникового кристалла.

5. Корпус по п.4, отличающийся тем, что выводная рамка и ободок выполнены, по крайней мере, биметаллическими, причем слой металла, соединяемый с керамическим кожухом, состоит из сплава ковар.

6. Корпус по п.4, отличающийся тем, что электропроводящая подложка и выводная рамка выполнены как единое целое.