Эластичная кассета для герметизации полупроводниковых приборов Советский патент 1983 года по МПК H01L23/28 

Изобретение относится к полупроводниковому приборостроению и может быть использовано для бескорпусной герметизации диодов и транзисторов средней и большой мощности. Известна кассета для герметизаци полупроводниковых приборов компаундом, состоящая из разъемных фиксируемых пластин и содержащая в плоскости разъема ограничительные ребра с плоской контактной поверхностьюГ1 Однако указанная кассета использ ется только для образования замкнутой оболочки и сложна в употреблении поскольку требует точного совмещения частей для получения заданных размеров корпуса. Наиболее близкой к предлагаемой технической сущности является кассе для герметизации полупроводниковых приборов, содержащая основание с ячейкой для размещения арматуры полупроводникового прибора и герметизирующего компаунда С2. Недостатком данной конструкции является то, что кассета не позволя ет получать воспроизводимые размеры корпуса из-за затеков компаунда на металлические элементы прибора. Цель изобретения - повьииение точ ности изготовления корпусов полупро водниковых приборов с использование комп ау н до в с положи тел ь ньам ко э ффи циентом объемного расширения при полимеризации. Поставленная цель достигается тем., что в:эластичной кассете для .герметизация полупроводниковых приб ров, содержащей основание с ячейкой для размещения арматуры полупроводн кового прибора и герметизирующего компаунда, ячейка.выполнена в виде двух соединенных между собой полостей, предназначенных для размещения арматуры полупроводникового при бора и герметизирующего компаунда, причем поперечные размеры полости для размещения герметизирующего ком паунда, соответствующие габаритам боковой поверхности корпуса полупро водникового прибора, выполнены мень ше поперечных размеров полости для установки арматуры на величину ЛХ, которая определяется из соотношения Ах к(1-е 5), где пг - масса компаунда; S - площадь открытой поверхности области для заливки герметизирующего компаунда; ot - численный коэффициент, зависящий от материала компаунда;К - численный коэффициент, характеризующий линейное расширение, компаунда при полимеризации. На фиг, 1 показан готовый полупроводниковый прибор; на фиг. 2 герметизация прототипа; на фиг. 3 герметизация предлагаемой конструкции кассеты; на фиг. 4 - модель для исследования эффекта неравномерного затвердевания заливочного компаунда; на фиг. 5 - экспериментальная зависимость величины упругого смещения от массы заливочного компаУнда m и- величины открытой поверхности S ячейки для заливки} на фиг, 6 - результаты контроля величины брака.. , . Пример. Предлагаемая кассета опробована для создания пластмассового корпуса диода типа КД212. Полупроводниковый прибор содержит металлический теплоотвод 1, пластмассовый корпус 2 и выводы 3. Герметизация указанного прибора в текущем производстве осуществляется в кассетах, показанных схематично на фиг. 2с|. На фиг, 2 5 показан корпус текущего прибора непосредственно после затвердевания ко паунда. Stio-r корпус имеет выпуклый верх и затеки компаунда на металлический теплоотвод. Для получения заданных размеров выпуклую часть шлифуют, а затеки удаляют механической чисткой. В результате данной.чистки образуете параметрический брак, связанный с треском кристаллической структуры Прибора. Анализ причины затекания компаунда на металлический теплоотвод показал, что процесс затвердевания компаунда в объеме, ячейки происходит неравномерно. Быстрее всего затвердевает открытая поверхность компаунда, в результате чего образуется .замкнутая область, в которой возникает гадростатическое давление, вытесняющеееще жидкий компаунд в объеме в щели, в том .числе в Щели между наружной поверхностью.элементом прибора и стенкой кассеты. Эффект неравномерного -затвердевания заливочного компаунда иссле- ; дован на модели (фиг. 4). Модель содержит металлический цилиндр корпуса 1 для заливки,втулку 2 из материала эластичной кассеты, металлическую крышку 3 с отверстием (рспользуют набор крышек с различньлми сечениями отверстий ), заливочный материал 4 (компаунд ЭКМ J, датчик 5, регистрирующий смещение поверхности раздела заливочный компаунд эластичный Компаунд и измеритель б смещения. Под действием гидростатического давления граница раздела компаундов смещается. В процессе затвердевания контролируют максимальное смещение границы раздела ЛХд. Одновременно контролируют массу и открытую поверхность заливочного

компаунда. Массу определяют взве- , шиванйем, а открытую поверхность для заливки контролируют по сечению используемой крышки 3 модели. Материал эластичной кассеты представляет собой термостойкий компаунд КТЗ-1, основой, которого является каучук СКТН с наполнителем и отвердителем. На фиг. 5 показана зависимость смещения йК от величины trys. Для корпуса прибора КД212 величина т/S 1,85 г/см («п 0,37г/ S 0,2 , что по графику фиг. 5 соответствует лХо 0,12 мм.

Для устранения затекания выполнена ячейка в виде Т-образной фигуры, гдеее широкая часть соответствует размерам теплоотвода, а узкая часть пре цназначена для заливки компаунда (фиг. 3 о и Б). Изготовлено Несколько кассет, ячейки которых имеют различные размеры орласти для заливки и Одинаковые размеры облас ти для размещения теплоотвода. После заливки и последующего затвердевания кс 1паунда в указанных кассетах приборы контролируют по внешнему виду. Браком считают прибор, у которого компаунд затекал на теплоот.вод или размеры пластмассового кор-j пуса были меньше контрольных размеров. Результаты контроля приведены на фиг. 6 в виде зависимости величины брака Х%) от величины отношения разницы размеров указанных областей ячейки кассеты К к изменению размеров пластмассового корпуса прибора относительно поверхности элемента

0 арматуры прибора.дХог т.е. от величины a)t/dXj,. Из фиг. /6 видно, что наилучшие результаты получены при значении аХ/лХо « 1. Увеличение брака при лХ/лХд 1 связано с отклоsнением размера пластмассового корпуса от контрольного. При ЛХ /йЛрОг разница размеров указанных областей ячейки равна величине упругого смещения эластичного материала кассеты, возникшего при неравномерности за0твердевания компаунда в ячейке.

Использование предлагаемой кассеты в серийном производстве позволят получать приборы с меньшим браком по внешнему виду и параметрам, свя5занным с треском кристаллической структуры прибора.

3

2

Фиг. 2

ЭЛАСТИЧНАЯ КАССЕТА ДЛЯ ГЕР МЕТИЗАЦИИ ПОЛУПРОВОДНИКОИЛХ ПРИБОРО содержащая основание с ячейкой для размещения арматуры полупроводникового прибора и герметизирующего компаунда, отличают а я с я тем, что, с целью- повышения точности изготовления корпусов полупровод никовых приборов с испольэовани.ем компаундов с положительным коэффициентом обьемного расширения при . f полимеризации, ячейка выполнена в виде двух соединенных между собой полостей, предназначенных для размещения арматуры полупроводникового прибора и герметизирующего компаунда причем поперечные размеры полости для размещения герметизирующего компаунда, соответствующие габаритам боковой поверхности корпуса полупроводникового прибора, выполнены меньше поперечных размеров полости для установки арматуры на величину ЛИ , которая определяется из соотношения /iXcKil-e /), где m - масса компаунда; 5 - площадь открытой поверхности области для заливки герметизирующего компаундаf oL - численный коэффициент, зависящий от материала компаунда К - численный коэффициент, харак теризующий линейное-расширение компаунда при ттолимериза ции.

а

Г

Фи.3

(Риг.

(Puf.f