Микросхема Советский патент 1992 года по МПК G11C11/40 

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для создания интегральных схем (ИС) памяти, применяемых в электронно-вычислительной аппаратуре и аппаратуре средств связи.

Известны микросхемы памяти, которые состоят из основания корпуса с контактными выводами. С помощью эвтектики на основании корпуса закреплен полупроводниковый кристалл, защищенный сверху крышкой корпуса.

Недостатками такой микросхемы памяти является то, что при ее функционировании теплоотвод осуществляется только через основание корпуса. Металлокерами- ческие корпуса, используемые для герметизации микросхемы, имеют основание, выполненное из керамики, теплопроводность которой невелика. Поэтому выделяемая при работе теплота концентрируется в полупроводниковом кристалле, что вызывает его разогрев. Это приводит к изменению электрических параметров и отказам в работе интегральных схем, т.е. снижает надежность работы микросхем памяти в процессе их функционирования.

Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемой является микросхема памяти, содержащая керамическое основание корпуса с контактными выводами, слой эвтектики, расположенный на основании, на котором закреплены полупроводниковый кристалл, крышку корпуса, закрывающую полупроводниковый кристалл.

Недостатками такой микросхемы памя- ти является следующее.

Низкая теплопроводность керамического основания и большого пути для теплового потока (слой полупроводникового кристалла, слой эвтектики - межсоединение кристалла и основания, слой керамического основания) оказывает большое тепловое сопротивление. Удаление тепла через крышку корпуса оказывается незначительным из-за большой отражательной способности внут- ренней поверхности крышки корпуса. Внутренняя поверхность крышки светлая, гладкая. Уменьшение шероховатости поверхности непосредственно ведет к снижению ее степени черноты. Поскольку степень черноты металлической крышки в инфракрасной области спектра очень низкая, то соответственно низка ее поглощательная способность. Удаление тепла от поверхности основания корпуса путем конвенции также затруднено, так как микросхема памяти крепится на основании платы, тепловой контакт с которой плохой, что снижает теплопередачу к плате.

Таким образом, в процессе функционирования такой микросхемы выделяемая теплота концентрируется между полупроводниковым кристаллом и крышкой корпуса, что вызывает дальнейший разогрев кристалла и приводит к снижению надежности.

Цель изобретения - повышение термостойкости микросхемы.

Поставленная цель достигается тем, что в микросхеме памяти, содержащей керамическое основание корпуса, контактные выводы, закрепленные в керамическом основании корпуса, полупроводниковый кристалл, слой эвтектики, расположенный на поверхности керамического основания корпуса, полупроводниковый кристалл, расположенный на слое эвтектики, крышку корпуса, прикрепленную к керамическому основанию корпуса по его периметру над полупроводниковым кристаллом, внутренняя поверхность крышки содержит поглощающий слой эмали.

На чертеже представлена микросхема памяти.

В микросхеме памяти на основании 1 корпуса с контактными выводами 2 с помощью эвтектики 3 закреплен полупроводниковый кристалл 4. Сверху кристалл 4 защищен крышкой 5 корпуса. Внутренняя поверхность крышки 5 покрыта слоем 6, поглощающим тепловое излучение, например эмалью АК 545 (черной).

Сущность работы предлагаемой микросхемы памяти заключается в следующем.

Поскольку разогрев микросхемы происходит в пределах до 120° С, то излучение поверхности полупроводникового кристалла относится к инфракрасным областям спектра и составляет основную часть рассеиваемой энергии.

Таким образом, теплообмен между источником теплового потока (кристаллом) и стоком теплового излучения - крышки корпуса описывается законом Стефана - Боль- цмана:

Кэ 7Т4,

где РЭ - энергетическая светимость абсолютно черного тела;

7- постоянная;

Т - температура в шкале Кельвина.

Полная энергетическая яркость полупроводникового кристалла при невысоких температурах, когда основная часть излучаемой энергии приходится на инфракрасную область спектра, т.е. тепловое излучение, рассчитывается по формуле

о v лТ.б / ВТ ч КЭ К/ЭТ ,().

см стер

где К - численный коэффициент;

р- удельное сопротивление материала крышки;

Т - температура в шкале Кельвина.

Поток лучистой энергии, испускаемый поверхностью полупроводникового кристалла при заданной температуре, распространяется во всем полусферическом пространстве над поверхностью. В данном случае черным телом является кристалл кремния и, как известно, самым эффективным источником теплового излучения со степенью черноты 0,9-0,76, а степень черноты покрытия эмалью типа АК 545 составляет 0.96-0,90.

Поэтому в предлагаемой конструкции микросхемы памяти перенос энергии происходит путем совместного действия поглощения теплового излучения внутренней поверхностью крышки, тёплопереносом к ее наружной поверхности и рассеиванием в окружающую среду, а также теплопроводностью через основание корпуса.

Преимущество предлагаемой микросхемы памяти заключается в том, что тепло- перенос осуществляется не только через

основание корпуса, а также через крышку корпуса. Причем повышение эффективности переноса теплового излучения достигается покрытием внутренней поверхности крышки корпуса слоем, поглощающим лучистую энергию. В результате улучшенного теплоотвода повышается термостойкость микросхемы памяти и надежность ее функционирования.

Ф о р м у л а и з о б р ет е н и я Микросхема, содержащая керамическое основание корпуса, контактные выводы, закрепленные в керамическом основании корпуса, слой эвтектики, расположенный на поверхности керамического основания корпуса, полупроводниковый кристалл, расположенный на слое эвтектики, крышку корпуса, прикрепленную к керамическому основанию корпуса по его периметру над полупроводниковым кристаллом, отличающаяся тем, что, с целью повышения термостойкости микросхемы, она содержит поглощающий слой эмали, расположенный на внутренней поверхности крышки корпуса.

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для создания термостойких интегральных схем памяти и программируемой логики, используемых в электронно-вычислительной аппаратуре и аппаратуре средств связи. Цель изобретения - повышение термостойкости микросхемы памяти. Поставленная цель достигается тем, что она содержит поглощающий слой 6 эмали, расположенный на внутренней поверхности крышки 5 корпуса 1. В результате теплоперенос от полупроводникового кристалла 4 осуществляется не только через основание корпуса 1, а также и через крышку 5 корпуса 1. 1 ил.