Полупроводниковое устройство Советский патент 1981 года по МПК H01L23/04 

Цель достигается тем, что в полупроводниковом устройстве, содержащем 1полупроводниковую пластину, зажатую меясду анодным и катодньм электродами снабженными кольцевыми фланцами, и изоляционное кольцо, окружающее полу проводниковую пластину и части электродов и имеющее с одной стороны кольцевой фланец, соединенный с коль цевым фланцем одного из электродов и снабженный средством для их пентровки относительно друг друга, а с друг стороны соединеннее с кольцевым фла.н цем другого электрода, при этом между изоляционным кольцом и полупро водниковой пластиной расположено вып ненное из упругого гибкого изоляцион ного материала куполобразное тело, в котором установлена, по крайней мере, примыкающая к полупроводниково пластине часть одного из электродов, средство для центровки выполнено в виде трех смещенных по окружности и изоонутых вверх лапок. Кроме того, куполообразное .тело может иметь паз, через который пропущен управляющий вывод полупроводниковой ПЛЙ.СТИНЫ. Куполообразное тело со стороны изоляционного кольца снабжено выемками. На фиг. 1 изображено устройство, поперечное сечение; на фиг. 2 верхний электрод со вторым вариантом выполнение фланца, поперечное сечение; на фиг. 3 - нижний электрод с изоляционным кольцом со вторым вариантом фланца, поперечное сечение ; на фиг. 4 - куполообразное тело с выемками, вид сверху; на фиг. устройство с. модифицированным гибким изоляционным кольцом, поперечное сечение,Полупроводниковое устройство (фиг. содержит полупроводниковую пластину I, зажату между верхним катодным 2 и соответственно анодный 3 электрода ми. В катодном электроде 2 имеется центральное отверстие 4 и гибкий про водящий фланец 5 из сравнительно тон кого материала, который припаян к на ружной периферии электрода 2.Анодный электрод 3, в основном, подобен катодному электроду 2 и также имеет центральное отверстие 6, а его наруж нал поверхность соединена с гибким фланцем 7, например, пайкой. Полупроводниковая пластина I размещена в изоляционном кольце 8, выполненном, например, из керамики, внешняя поверхность которого для увеличения расстояния электрической утечки выполнена гофрированной, а его верхняя и нижняя поверхности, соответствующим образом,метализированы. Верхняя поверхность кольца 8 соединена путем пайки с фланцем 9, который имеет участок 10. Через стенку кольца 8 проходит проводящая трубка 11, наружный конец которой уплотняется проводящей заглушкой 12. Через трубку 11 проводят откачку внутренней области собранного устройства и заполнение, при необходимости, инертным газом после сборки устройства. После этого трубка может служить в качестве точки соединения управляющего вывода, который проходит снаружи кольца 8. К верхней части трубки 1 1 гфизарена или припаяна небольшая полоса 13 из покрытой никелем меди для образования сравнительно большой массы металла, которую можно, например, обеспечить ультразвуковой обработкой алюминиевого управляющего вывода устройства, который монтируется внутри собранного под давлением корпуса. Фланец 9 снабжен короткими повернутыми вверх и размещенными по окружности тремя лапками(на чертеже показаны две из них - 14 и 15). Лапкой 15 служит просто обращенный вверх участок отогнутой наружу секции 16, которая является соединительным зажимом, например, для контрольного подсоединения к верхнему электроду 2. Эти обращенные вверх три лапки служат в качестве центрирующего средства для установки плоского фланца 5 верхнего электрода 2 при монтаже электродов относительно друг друга. иаметр верхнего фланца 5 примерно равен диаметру, образованному кругом, который включает повернутые вверх лапки 14 и 15. Устройство также содержит куполообразное тело 17 вьшолненное из изоляционного, упругого и гибкого материала, например из силиконовой резины. Внутренний диаметр куполообразного тела 17 примерно равен наружному диаметру полупроводниковой пластины 1,так что последняя может быть установлена в кольцо 17 до сборки.Наружный диаметр 58 стенки кольца 17 выбран немного боль шим,чем внутренний диаметр кЬльца 8, тем чтобы можно было с силой устанав ливать кольцо 17 в кольцо 8, В основании кольца 17 вьшолнен паз 18, чер который может проходить управляющий вывод 19. Кроме того, по наружной поверхности кольца 17 - имеются канав (фиг. 4), облегчающие сжатие кольца .при монтаже полупроводниковой пластины между электродами. Канавки на кольце 17 также позволяют устранять неравномерности в размерах устройств обеспечивая зазор для кольца при повьшенных температурах без создания вертикальной деформации и обеспечивая условия для равномерного виутрен него давлени газа в устройстве при всех температурах. Во время сборки устройства сначал в кольцо 17 устанавливается полупроводниковая пластина 1. Внутренний диаметр отверстия в кольце 17 имеет такой контур для установки верхнего электрода 2, чтобы последний мог необходимым образом зацепляться с верхней поверхностью пластины 1. Зат пластину 1 и кольцо 17 вдавливают в Изолирующее кольцо 8 до тех пор, пок нижняя поверхность пластины 1 не придет в хороший контакт с верхней поверхностью электрода 3. Тогда плас тина безопасно удерживается внутри чаши, образованной нижним электродом 3, окружающим изоляционным кольцом 8 и нижним фланцем 7. При этом благодаря упругости гибкого кольца 17 устраняется опаность повреждения пластины 1 вследствие сотрясений и ударов во время сборки. Управляющий вывод 19, который является очень хрупким элементом, может быть припая к проводящей трубке 11 с помощью полосы 13 на кольце 8, т.е. соединение управляющего вывода пластины с управляющим выводом корпуса осуществлено после того, как элементы, которые должны быть соединены, надлежащим образом и окончательно сведены вместе. Зат.ем верхний электрод устанавливается в положение, некоторое он направлен по центру с помощью отверс тия в теле 17, при этом электроды 2 и 3 автоматически центрируются относительно друг друга посадкой фланца 5 в обращенные вверх лапки 14 и 15 Фланца, припаянного к кольцу 8,и. при необходимос1и, поворотно регулируются в отверстии кольца 17. Затем для закрепления друг.с другом и создания уплотнения зацепляющиеся лапки 14, 15 и кромки фланца 5 и секции 16 соединяются соответствующей контактной сваркой. Во время закрывания устройства верхним электродом устранена опасность повреждения полупроводниковой пластины I и хрупкого управляющего вывода 19. После сварки полупроводниковая пластина I прочно ус ганавливается в требуемом месте относительно поверхностей обоих электродов независимо от смещения последних под действием сжатия или растяжения. Это предупреждает случайное движение или вращение пластины 1 относительно электродов 2 и 3 и кольца а, которые могут вызывать случайную поломку управляющего вывода 19 или другое соответствующее повреждение. Фланец 5 может быть выполнен в виде сравнительно плоского металлического элемента. При необходимости, фланец 5 может иметь форму, изображенную на фиг. 2. К верхнему электро ду 2 Сфиг. 2)прикреплен в качестве фланца 5 тонкий, обращенный вниз, тарельчатый элемент с изогнутостью 20 ближе к точке, где он крепится с верхним электродом 2. Эта конфигурация придает большую гибкость фланцу по сравнению с фланцем 5(фиг. 1). Область 21 фланца все еще сравнительно плоская и лежит в дискоообразной плоскости, так что он может быть установлен заподлицо с фланцем 9 кольца 8. На фиг. 3 показан другой,вариант конструкции фланца 9 кольца 8. Флане 9 снабжен глубоким тарельчатым изгибом 22, который сообщает этому ланцу большую упругость по сравнению с фланцем 9(фиг. 1). При желании юбая конструкция фланцев(фиг. 2 и 3)может быть использована одна с друой или взаимодействующими с фланцаи 5 и 9 (фиг,, 1). Гибкое изоляционное кольцо 17 ожет быть модифицировано для испольования в соединении с кремниевой олупроводниковой пластиной I с есиммметричной конфигурацией катоа и периферийными усилительными лектродами. Для этой цели центральое отверстие в кольце 17 будет иметь несимметричный контур, соответствующий несимметричной конфигурации катодного контакта и верхнего электрода 2, предназначенного контактировать с катодным контактом полупроводниковой пластины. Кольцо 17 имеет выемки 23 по его периферии обеспечивающие плотиую пригонку кол ца по внутреннему диаметру керамического изоляционного кольца 8(фиг. Возможны варианты вьшолнения уст ройств а (фиг. 5), в которых нижняя часть устройства идентична такому же узлу в варианте, представленном на фиг. 1. Однако фланец 9 .кольца 8 для повьшения его упругости имеет видоизменную конфигурацию и перед окончательной сборкой устройства к фланцу 9 крепится управляющий вывод 19. Верхний электрод 2 имеет также измененную конфигурацию фланца 5, содержащего верхнюю часть 24, нижнюю - 25, которые отделены друг от друга керамическимдиском 26. Керамический диск .26 должен изолировать нижний фланец 9, который соединен с управляющим выводом 19, от верхнего катодного электрода 2. Когда нижняя часть 25 фланца сое диняется с фланцем 9, между радиальными внутренними областями фланцев формируется открытый зазор, так что площадь сцепления, по которой управляющий вывод 19 соединяется с нижним фланцем 9, является спокойной. Кроме того, изогнутая форма фланца 9 улучшает его гибкость, обеспечивая таким образом лучшее аксиальное перемещение электродов 2 и 3 под действием сил сжатия.Модифи цированная фланцевая конфигурация, показанная на фиг. 5, может быть введена в варианты изображения, показанных на фиг. 1. Устройство, пок зонное на фиг. 5, может включать ко фйгурацинр полупроводниковой пластин и установленного кольца, приведенно на фиг. 1. Упрощение монтажа и повышение на дежности в устройстве, достигается благодаря возможности установки полупроводниковой пластины без ее повреждения, а такде без возможности повреждения хрупкого управляющего электрода. Формула изобретения .1 . Полупроводниковое устройство, содержащее полупроводниковую пластину, зажатую между анодным и катодным электРОдами, снабженными кольцевыми фланцами, и изоляционное кольцо, окру-, жающёе полупроводниковую пластину и части электродов и имеющее с одной стороны кольцевой фланец, соединенный с кольцевым фланцем одного из электродов и снабженный средством для их центровки относительно друг друга, а с другой стороны соединенное с кольцевым фланцем другого электрода, при этом между изоляционным кольцом и полупроводниковой пластиной расположено выполненное из упругого гибкого изоляционного материала куполообразное тело, в котором установлена, по крайней мере, примыкающая к полугфоводниковой пластине часть одного из электродов, о т л ича.ющееся тем, что, с целью упрощения монтажа и повышения на- . дежности, средство для центровки выполнено в виде трех смещенных по окружности и изогнутых вверх лапок, 2. Полупроводниковое устройство по п. 1, в изоляционном кольце которого выполнен управляющий вывод корпуса, соединенный с управляющим выводом полупроводниковой пластины, отличающееся тем, что куполообразное тело имеет паз, через который пропущен управляющий вывод полупроводниковой пластины. 3. Полупроводниковое устройство по п. 1-2, отличающееся тем, что куполообразное тело со стороны изоляционного кольца снабжено выемками Источники информации, принятые во внимание при экспертизе ,1. Патент США № 34§9095, кл. 174-52, опублик. 1968. 2. Патент США № 3599057, кл. 317-234, опублик. 1971(прототип). 16 15 // // г 4 f0

I ,

го

Риг 2

/J / X

EZZZZ

, ITML-y

Г

/

J

иг.З

/7