Способ получения теплоотвода для полупроводниковых приборов Советский патент 1981 года по МПК H01L23/34 

Изобретение относится к получению твердотельного элемента, рассеивающего тепловую энергию, выделяющуюся при работе полупроводникового j прибора, и может быть использовано в электронике для размещения на нем полупроводниковых приборов, например ЛПД, диодов Ганна инжекционных лазеров и др.

Известна конструкция, в которой алмазная частица используется для теплоотвода состоящего из металлического основания с высокой теплопроводностью,.и сферической частицы S алмаза типа П а или синтетического алмаза с подобной теплопроводностью. Алмазная частица округляется, затем усекается шлифовкой и полировкой и помещается в медное тело горячим 20 прессованием или при точном высверливании выемки i.

Недостатками данного способа являются сложные операции создания сферы и усечения, шлифовки и поли- 25 ровки для получения плоскости.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является способ, включающий размещение кристалла алмаза в металлическом основании, зО

а именно внедрение кубического кристалла алмаза методом прессования 2.

Недостатками данного способа являются необходимость использования ajtMa3OB .только строго кубической формы, возможность создания механических дефектов кристаллов вплоть до разрушения, а также возможность получения деформации медного основания при запрессовке кристалла.

Цель изббретения - повышение эффективности теплоотвода и иск.точение механических дефектов.

Указанная цель достигается тем, что согласноспособу получения Теплоотвода для полупроводниковых приборов, включающему размещение кристалла алмаза в металлическом основании, перед размещением кристалла а.пмаза в металлическом основании в последнем выполняют,углубление и заполняют его расплавом материала, теплопроводность которого выше теплопроводности основания, например расплавом серебра.

Пример. В медном основании, например, диаметром 3 мм по центру высверливается отверстие диаметром 1,5 мм, глубиной 1,5 мм, и далее .фреЗОЙ конус от сверла в медном основании убирается, т.е. образуется цилиндрическое углубление диаметром 1,5 мм и глубиной 1,5 мм. В него помещается навеска серебра, подобран ная экспериментально по весу. Медное основание с навеской помещается в вакуумную камеру. В вакууме не ниже 10 Торр навеска серебра вплавляется в отверстие медного основания. Кристалл алмаза с наибольшим геометрическим размером не более 1,5 мм подвергается химической очистке и металлизации со всех сторон катодным распылением в среде аргона хромом или титаном толщиной 200-300 А, а затем никелем 800-1000 А, Металлизированный кристалл алмаза помещается в мениск, образованный от вплавления серебра в медное основание, и данная конструкция нагревается в среде аргона. Нагрев можно вести до значительного размягчения серебра,и при незначительном давлении утопить металлизированный кристалл алмаза в медное основание или нагреть до температуры плавления серебра , но не более 980 С, и при незначительном нажатии дать возможность системе охладиться в среде аргона. Аргон предотвращает окисление медного основания и металлов, используемых для металлизации, и способствует получению качественного теплового контакта между алмазом и медным основанием. Серебро по теплопроводности превосходит медь и отлично смачивает все используемые металлы. При удачно подобранной навеске серебра, которая зависит от размера кристалла, медное основание с утопленным металлизированньпл кристаллом алмаза гальванически покрывается золотом толщиной 1 мкм. Если, имеется избыток серебра,тс лосле вплавления необходимо произвести перед гал

ваническим покрытием золотом шлифовку, полировку и очистку поверхности

Предлагаемый способ позволяет получать теплоотвод при использовании монокристалла алмаза любой формы. При этом в результате заполнени углубления в медном основании расплавом серебра и вдавливании алмаза в это углубление обеспечивается хороший тепловой контакт алмаза с медным основанием. Кроме того, вдавливание монокристалла алмаза производится при столь небольшом усилии, что исключает разрушение хрупких кристаллов в процессе изготовле ния теплоотвода.

Формула изобретения

1.Способ получения теплоотвода для полупроводниковых приборов, вклчающий размещение кристалла алмаза

в металлическом основании, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности теплоотвода и исключения механических дефектов, перед размещением кристалла алмаза в металлическом основании в последнем выполняют углубление и заполняют его расплавом материала, теплопроводность которого выше теплопроводности основания.

2.Способ по п.1,от л ич а ю щ и и с я тем, что- углубление в металлическом основании заполняют расплавом серебра.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Патент США № 3.828.848, кл. 165-80, опублик. 1974.

2.Расселл, Томсон. Алмазные теплоотводы для ЛИД, утопленные в медные основания. - ТИИЭР, № 8

т. 60, 1972 (прототип).