Корпус преимущественно для полупроводниковых приборов Советский патент 1985 года по МПК H01L23/02 

2.Корпус по п. 1, отличающийся тем, что поверхность герметизирующей прокладки, установленной на фланце крышки, прилежащая к поверхности прокладки из материала с деформационной памятью, выполнена с выступом.

3.Корпус по п. 1, отличающийся тем, что в прокладке из материала с деформационной памятью, установленной на фланце крыщки, выполнены пазы, а на ее наружной образующей поверхности выполнены выборки.

4.Корпус по п. 1, отличающийся тем, что одна из прокладок, установленных на буртике основания, выполнена из материала с деформационной памятью при отрицательных температурах, а другая прокладка, установленная на буртике основания, и прокладка, расположенная на фланце крыщки, выполнены из материала с деформационной памятью при положительных температурах.

5.Корпус по п. 1, отличающийся тем, что герметизирующая прокладка выполнена из стали.

1. КОРПУС ПРЕИМУЩЕСТВЕННО ДЛЯ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ПРИБОРОВ, содержащий основание, крышку с фланцем и прокладку, выполненную из материала с деформационной памятью, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности герметизации во всем температурном диапазоне работы прибора, корпус снабжен дополнительными герметизирующей прокладкой и прокладками, выполненными из материала с деформационной памятью, а основание выполнено с кольцевым пазом для размещения фланца крышки и буртиком, причем герметизирунрщая прокладка расположена на фланце крышки корпуса, а дополнительные прокладки из материала с деформационной памятью установлены на буртике основания, при этом часть поверхности прокладки, выполненной из материала с деформационной памятью и расположенной на фланце крышки, прилежащая к поверхности герметизирующей прокладки, выполнена под углом к оси корпуса. (Л 15 а Од 4ib

Изобретение относится к электротехнике, в частности к конструкции полупроводниковых приборов, и может найти щирокое применение в электротехнической и электронной промыщленностях.

Цель изобретения - повыщение надежности герметизации во всем температурном диапазоне работы прибора.

На фиг. 1 изображен корпус полупроводникового прибора по первому варианту; на фиг. 2 - то же, по второму варианту; на фиг. 3 - то же, по третьему варианту; на фиг. 4 - конструкция верхнего кольца первого и третьего вариантов; на фиг. 5 - конструкция нижнего кольца первого варианта; на фиг. 6 - узел I на фиг., 2 верхнего и нижнего колец второго варианта; на фиг. 7 - одна из деталей термоизолятора, частичное изображение.

Корпус полупроводникового прибора по первому варианту содержит основание, которое является электродом 1. Электрод 1 выполнен, например, из меди и содержит резьбовой штырь 2. Корпус также содержит крышку 3 со стеклоизолятором, в который впаяна трубка 4 и кольцеобразный держатель 5, последний состоит из набора прокладок 6, 7, 8 и 9. На крышке 3 со стороны ее сопряжения с электродом 1 выполнен вспомогательный фиксирующий элемент крепления в виде фланца с перетяжкой 10. В основании (электроде 1) выполнен кольцевой паз 11, шириной равной разности наибольщего наружного и наименьшего внутреннего диаметров перетяжки 10. Кольцевой паз 11 с одной стороны (наружной) ограничен кольцевым буртиком 12, а с внутренней - возвышающейся - площадкой 13, на которой размещается полупроводниковая структура 14 с выводом 15, проходящим через трубку 4 крышки 3.

На наименьщий наружный диаметр перетяжки 10 крышки 3 насажена прокладка 7, а на наибольший внутренний диаметр перетяжки крышки 3 - прокладка 8, которая совместно с перетяжкой 10 располагаются в кольцевом пазу 11 электрода 1.

Прокладка 9 кольцеобразного держателя 5 имеет кольцевую проточку 16, насажена на кольцевой буртик 12 электрода 1 через термоизолятор 17, состоящий из двух деталей в виде цилиндров 18 и 19, имеющих реборду 20. При насадке прокладки 9 через термоизолятор 17 на упомянутый кольцевой буртик 12 обрзуется кольцевая полость, в которой находится прокладка 6, насаженная на тот же кольцевой буртик 12, т. е. прокладка 6 находится в кольцевом пазу 16 прокладки 9 и отделена от него термоизолятором 17 (его деталью - цилиндром 18). Термоизолятор 17 также отделяет прокладку 9 и от электрода 1 своим цилиидром 19. Стенки цилиндров 18 и 19 термоизолятора 17, обрамляющие соответственно наружный диаметр кольцевого буртика 12 и наружный диаметр прокладки 6, разрезаны по окружности на сегменты, 21, 22, которые имеют возможность упруго деформироваться в радиальном направлении к центру корпуса в момент редукции размеров при пониженной температуре прокладки 9. Прокладка 6, находясь в кольцевом пазу 16 (в образовавщейся кольцевой полости) прокладки 9, удерживается им также в момент редукции его размеров при пониженной температуре.

На горизонтальных кольцевых поверхностях (поверхностях перпендикулярных к образующей) прокладок 7 и 8 выполнены пазы 23, между которыми на внутреннем диаметре прокладки 7 и на наружном и на внутреннем диаметрах прокладки 8 выполнены выборки 24. Пазы 23 выполнены на горизонтальных кольцевых поверхностях по радиусу; например по длине менее одной четвертой окружности. Пазы 23 служат для разгрузки (предотвращения увеличения размера) во время деформации и термообработки в прокладке 7 его наружного диаметра. Прокладки 6, 7 и 8 выполнены из материала, обладающего деформационной памятью при положительных температурах (от О до -|-130°С), например из титаноникелевого сплава. Прокладки 9 выполнены из того же материала, обладающего деформационной памятью при отрицательных температурах (от О до -60°С). Прокладки 6, 7 8 и 9 изготавливают по известной технологии.

Конструкция корпуса полупроводникового прибора по второму варианту, изображенная на фиг. 2, отличается от конструкции корпуса прибора, изображенной на фиг. 1, тем, что на крыщке 25 со стороны ее сопряжения с электродом 1 выполнен вспомогательный фиксирующий элемент крепления в виде L-образного фланца 26. На наружный диаметр крыщки 25 насаживаются прокладки 27 и 28, которые совместно с фланцем 26 располагаются в кольцевом пазу 11 электрода 1. Прокладка 27, имеющая пазы и углубления на внутреннем диаметре, выполнена с наклонной плоскостью 29, угол наклона которой увеличивается к центру корпуса. Наклонная плоскость 29 прокладки 27 опирается и взаимодействует со сферической поверхностью 30 прокладки 28, лежащей на фланце 26 крыщки 25. Прокладка 27, расположенная в кольцевом пазу 11 электрода 1, выполнена из того же материала, что и прокладка 6, насаженная на кольцевой буртик 12, а именно, из материала, обладающего деформационной «памятью при положительных температурах. Прокладка 28, расположенная в том же пазу 11 электрода 1, лежащая на фланце 26 крыщки 25, выполнена из стали.

Преимущественной особенностью конструкции корпуса прибора второго варианта по сравнению с конструкцией корпуса прибора первого варианта заключается в том, что она дает возможность надежно герметизировать корпус прибора, в котором крыщка выполнена с фланцем, используя при этом радиальное перемещение верхнего кольца, насаженного на крышку и расположенного в кольцевой канавке электрода.

Конструкция корпуса полупроводникового прибора по третьему варианту, изображенная на .фиг. 3, отличается от конструкций корпусов первого и второго вариантов тем, что на крыщке 31 со стороны ее сопряжения с электродом отсутствуют вспомогательные фиксирующие элементы крепления. На наружный диаметр крыщки 31 так же насажены прокладки 32 и 33 кольцеобразного держателя 5, которые так же расположены в кольцевом пазу 11 электрода 1. Прокладка 32, расположенная в кольцевом пазу 11 электрода 1, по форме и конструкции такая же, как и прокладка 7, и изготовлена из материала, обладающего деформационной памятью, например из титаноникелевого сплава. Прокладка 33, лежащая на дне кольцевого паза 11 электрода 1, выполнена разрезной из пружинной стали и на наружном своем диаметре имеет за, остренные кромки 34, взаимодействующие с металлом основания кольцевого буртика 12 электрода 1, начиная с момента сборки корпуса. В кольцевом пазу Il электрода 1 выполнен дополнительный кольцевой паз 35, в котором находится торец крыщки 31, т. е.

0 дополнительный кольцевой паз 35 служит для прохода торца крыщки в момент сборки корпуса прибора.

Преимущественной особенностью конструкции корпуса прибора третьего варианта по сравнению с конструкциями корпусов

5 приборов по первому и второму вариантам заключается в том, что она дает возможность предварительно осуществить сборку крышки с электродом, а затем осуществить конечную герметизацию (самогерметиза0 цию) корпуса прибора (перфорированной прокладкой и прокладкой, расположенной на наружном диаметре кольцевого буртика электрода) при определенной температуре.

Сборку корпуса полупроводникового прибора по первому варианту (фиг. 1) осуществляют следующим образом.

На площадку 13 электрода 1 крепят полупроводниковую структуру 14 с выводом 15. Затем в кольцевой паз 11 электрода Ь помещают охлажденное до температуры близ0кой к температуре жидкого азота нижнюю перфорированную прокладку 8 кольцеобразного держателя 5. После этого крыщку 3 перетяжкой 10 помещают в кольцевой паз 11 электрода 1, в образовавшийся кольцевой зазор между наружным диаметром прокладки 8 и внутренней стенкой буртика 12, ограничивающего кольцевой паз 11. При установке крышки 3 в кольцевой паз 11 электрода 1 вывод 15 полупроводниковой структуры 14 проходит через трубку 4, впаянную

0 в стеклоизолятор крыщки 3, а прокладка 8 своим наружным диаметром насаживается на наибольщий внутренний диаметр перетяжки 10. Затем на наименьший наружный диаметр перетяжки 10 крыщки 3 насаживают охлажденную до температуры близкой к

5 температуре жидкого азота прокладку 7, одновременно устанавливая ее в кольцевой паз 11 электрода 1. Затем на наружный диаметр кольцевого буртика 12 насаживают вместе с термоизолятором 17 прокладку 9, нагретую до температуры выше нормальной. После чего прокладку 6, охлажденную до температуры близкой к температуре жидкого азота, также насаживают на наружный диаметр кольцевого буртика 12, который располагается в кольцевой проточке 16 кольца 9.

5 После установки охлажденных прокладок 6, 7 и 8 кольцеобразного держателя 5 в соответствующие посадочные места они нагре, ваются до температуры окружающей среды выше 0°С (до комнатной температуры) и увеличиваются в объеме, восстанавливают свои размеры до термообработки холодом, обжимая тем самым соответствующий диаметр элемента с усилием, равным 680- 700 кгс/см. При нагревании указанных прокладок до температуры окружающей среды (+25°С и выше) в прокладке 8 увеличивается наружный и внутренний диаметры, один из которых - наружный - действует на наибольший внутренний диаметр перетяжки 10 крышки 3, прижимая ее наибольший наружный диаметр к внутренней стенке буртика 12 у основания, а внутренний - обжимает наружный диаметр выступающей площадки 13. В прокладке 7 увеличивается одновременно его внутренний диаметр, действующий на наименьший диаметр перетяжки 10 крыщки 3, прижимая ее наименьший внутренний диаметр (перетяжки) к наружному диаметру той же возвышающейся площадки 13. Одновременно уменьшается и диаметр прокладки 6, которая обжимает наружный диаметр кольцевого буртика 12. В результате чего кольцевой буртик прижимается к наибольшему наружному диаметру перетяжки 10 крышки 3, а верхней частью к наружному диаметру прокладки 7, расположенной в кольцевом пазу 11 электрода 1. Прокладки 7 и 8, расположенные в кольцевом пазу 11 электрода 1, действуют на соответствующие посадочные диаметры перетяжки 10 крыщки 3 во взаимно противоположных направлениях, а прокладка 6, обжимая верхнюю часть буртика 12, не дает ему возможности деформироваться в сторону от центра корпуса при действии на него усилий прокладок 7 и 8. Таким образом, обеспечивается надежная герметизация (самогерметизация) крышки 3 с электродом 1. Надежная герметизация корпуса прибора обеспечивается и тогдё, когда прибор находится в рабочем режиме, т. е. когда прибор работает в электронной схеме и его рабочая температура - 125±130°С. После герметизации крышки 3 с электродом производят сборку и герметизацию вывода известным способом, . например пайкой. В случае если полупроводниковый прибор используется в различном технологическом оборудовании и вместе с ним находится на хранении или во время транспортировки при температуре окружающей среды ниже нормальной (до -60°С), то герметизация корпуса также обеспечивается за счет прокладки 9, насаженной через термоизолятор 17 на наружный диаметр кольцевого буртика 12. При температуре ниже нормальной прокладка 9 уменьшается в диаметре, обжимая тем самым через упруго деформирующийся термоизолятор 17 наружный диаметр кольцевого буртика 12, в результате чего кольцевой буртик также упруго деформируется и с необходимым усилием герметизации г рижимается к наибольшему наружному диаметру перетяжки 10 и к наружному диаметру прокладки 7. Во время герметизации корпуса при температуре ниже нормальной прокладка 9 через сегменты 22 термоцилиндра 18 термоизолятора 17 удерживает прокладку 6 от смещения. Разборку корпуса (разгерметизацию) в случае обнаружения брака по электрическим параметрам полупроводнковой структуры прибора осуществляют следующим образом. Отпаивают эелементы вывода. Монтажным инструментом охлаждают, например, до температуры близкой температуре жидкого азота прокладку 6. При указанной температуре прокладка уменьшается в объеме, после чего ее демонтируют. Затем демонтируют вместе с термоизолятором 17 прокладку 9. После чего корпус прибора охлаждают до такой же температуры как и прокладку 6. При этом прокладки 7 и 8 уменьшаются в объеме, т. е. уменьщаются их соответствующие сопрягаемые диаметры, и крышку 3 совместно с прокладкой 7 извлекают из кольцевого паза 11 электрода 1. После чего извлекают из кольцевого паза 11 кольцо 8. Отпаивают полупроводниковую структуру 14 от площадки 13 электрода 1. Затем элементы корпуса проходят соответствующую обработку-очистку с возможностью их повторного применения. Сборку корпуса полупроводникового прибора по второму варианту, изображенному на фиг. 2, осуществляют аналогично сборке корпуса по первому варианту, за исключением того, что в кольцевой паз 11 электрода 1 помещают фланец 26 крыщкн 25с ранее расположенной на фланце 26 прокладкой 28. После чего на наружный диаметр крышки 25 насаживают прокладку 27 с пазами и выборками на внутреннем диаметре, одновременно устанавливая ее в кольцевой паз 11 электрода 1 . При нагревании до температуры окружающей среды в прокладке 27 увеличивается ее внутренний диаметр, который действуя на наружный диаметр крышки 25 прижимает ее внутренний диаметр к наружному диаметру возвышающейся площадки 13. Одновременно при увеличении внутреннего диаметра прокладки 27 наклонная плоскость 29 так же перемещается к центру корпуса и действует на сферическую поверхность 30 прокладки 28, прижимая его совместно с фланцем 26к основанию кольцевого паза 11 электрода 1. Одновременно также уменьшается н диаметр прокладки 6, которая обжимает верхнюю часть наружного диаметра кольцевого буртика 12, в результате чего кольцевой буртик 12 прижимается к наружному диаметру прокладки 28 и к наружному диаметру прокладки 27. Таким образом, герметизация крышки 25 с основанием 1 осуществляется прокладкой 6 в радиальном направлении, а прокладкой 27 в радиальном и осевом направлениях через прокладку 28, установленную на фланце 26 крышки 25.

После герметизации крышки 25 с электродом 1 производят герметизацию вывода прибора аналогично первому варианту.

Разборку корпуса и подготовку годных элементов для повторного применения осуществляют аналогично первому варианту. Сборку элементов корпуса полупроводникового прибора по третьему варианту, изображенному на фиг. 3, осуществляют аналогично первому варианту за исключением того, что вначале в кольцевой паз И электрода 1 помеща1рт нижнюю прокладку 33 из пружиной стали. После чего в кольцевой паз II помещают крышку 31, предварительно установив ее торцом на прокладку 33. Затем, прилагая осевое усилие к крыщке 31, ее торец взаимодействует с прокладкой 33, разжимая ее, и крышка перемещается вниз в дополнительную кольцевую канавку 35. При разжатии прокладки 33 ее заостренные кромки 34 взаимодействуют у основания с внутренней кольцевой поверхностью буртика 12, предварительно удерживая крышку 31 в кольцевом пазу 11. Затем на наружный диаметр крыщки 31 насаживают охлажденную прокладку 32, одновременно устанавливая

ее в кольцевой паз 11 электрода 1, а прокладку 6 и прокладку 9 с термоизолятором 17 насаживают на наружный диаметр кольцевого буртика 12, как описано в первом варианте.

Установленные прокладки 6 и 32, нагреваясь до температуры окружающей среды, герметизируют крышку 31 с электродом 1 аналогично первому варианту. После герметизации крышки 31 с электродом 1 произ0водят герметизацию вывода прибора.

Разборку корпуса прибора по третьему варианту осуществляют так же как описано в первом варианте, но для извлечения крышки 31 из кольцевого паза 11 электрода 1 к ней прикладывают осевое усилие,

5 обратное по направлению тому, которое было приложено при герметизации. При этом прокладка 33 сжимается, ее острые кромки перестают взаимодействовать с внутренней стенкой кольцевого буртика 12 и после чего ее извлекают из кольцевого паза 11.

0

Подготовку годных элементов корпуса полупроводникового прибора для повторного применения осуществляют так же. Как описано в первом варианте.

Корпуса полупроводникового прибора, изготовленные по первому, второму и третьему вариантам, выполняют одни и те же функции и служат одной и той же цели.

ФигЛ

Фиг. 5

25

Ю 20/ 27 /