Патент на изобретение №2161347
|
||||||||||||||||||||||||||
(54) МОЩНАЯ ГИБРИДНАЯ ИНТЕГРАЛЬНАЯ СХЕМА
(57) Реферат: Использование: полупроводниковая микроэлектроника. Сущность изобретения: гибридная интегральная схема содержит металлизированную с двух сторон диэлектрическую плату с топологическим рисунком металлизации на лицевой стороне и по меньшей мере с одной монтажной площадкой, расположенной в углублении на лицевой стороне платы на теплоотводе. Кристалл бескорпусного электронного прибора расположен и закреплен на монтажной площадке таким образом, что лицевая поверхность кристалла находится в одной плоскости с топологическим рисунком металлизации. Теплоотвод представляет собой систему глухих отверстий, выполненных в дне углубления и заполненных теплопроводящим материалом. Остаточная толщина дна глухих отверстий равна 1 – 999 мкм. Промежутки между кристаллом и боковыми стенками углубления заполнены по меньшей мере частично теплопроводящим связующим материалом. Обратная сторона платы соединена с теплопроводящим основанием. Техническим результатом изобретения является улучшение теплоотвода от кристалла. 5 з.п.ф-лы, 5 ил. Изобретение относится к электронной технике, а более точно касается мощной гибридной интегральной схемы, и может быть использовано при конструировании мощных гибридных интегральных схем и корпусов мощных полупроводниковых приборов. Известна гибридная интегральная схема (US, A, 4737235), содержащая диэлектрическую плату с топологическим рисунком металлизации и выемками, в которых с помощью связующего вещества закреплены полупроводниковые кристаллы, причем поверхности кристаллов с контактными площадками лежат в одной плоскости с поверхностью платы, а контактные площадки кристаллов электрически соединены с топологическим рисунком металлизации. Данная конструкция характеризуется малой площадью теплопереноса от кристалла к плате, а значит, и недостаточной теплорассеивающей способностью. Известна гибридная интегральная схема (ЕР, A, 0334397), содержащая металлизированную с двух сторон диэлектрическую плату с топологическим рисунком металлизации на лицевой стороне и по меньшей мере с одной монтажной площадкой, расположенной в углублении на лицевой поверхности платы на теплоотводе, представляющем собой систему отверстий в дне углубления, заполненных теплопроводящим материалом. Обратной стороной плата соединена с теплопроводящим основанием, кристалл бескорпусного электронного прибора расположен и закреплен на монтажной площадке в углублении таким образом, что лицевая поверхность кристалла находится на одной плоскости с топологическим рисунком металлизации. В данной конструкции невозможно использовать широкий круг полупроводниковых приборов. В основу настоящего изобретения положена задача создания мощной гибридной интегральной схемы с таким выполнением теплоотвода, которое обеспечивало бы улучшение теплоотвода от кристалла. Поставленная задача решается тем, что в мощной гибридной интегральной схеме, содержащей металлизированную с двух сторон диэлектрическую плату с топологическим рисунком металлизации на лицевой стороне и по меньшей мере с одной монтажной площадкой, расположенной в углублении на лицевой стороне платы на теплоотводе, представляющем собой систему отверстий в дне углубления, заполненных теплопроводящим материалом, обратной стороной плата соединена с теплопроводящим основанием, кристалл бескорпусного электронного прибора расположен и закреплен на монтажной площадке в углублении таким образом, что лицевая поверхность кристалла находится в одной плоскости с топологическим рисунком металлизации, согласно изобретению отверстия теплоотвода в дне углубления выполнены глухими, причем остаточная толщина дна глухих отверстий равна 1-999 мкм, а промежутки между кристаллом и боковыми стенками углубления по меньшей мере частично заполнены теплопроводящим связующим материалом. Размещение теплопроводящих элементов в системе глухих отверстий платы, выполненных в монтажной площадке и заполненных теплопроводящим связующим материалом, позволяет одновременно расширить область применения за счет возможности реализации схем с включением, например, биполярного транзистора по схеме с общим эмиттером или общей базой и возможности использования зазора между металлизацией в углублении и экранной металлизацией в качестве конденсатора, встроенного в объем платы за счет электрической изоляции кристалла при сохранении теплоотвода от кристалла. Заполнение по меньшей мере частично промежутков между кристаллом и боковыми стенками углубления теплопроводящим связующим материалом увеличивает площадь теплообъема и тем самым улучшает отвод тепла от кристалла. Ограничение остаточной толщины дна глухих отверстий снизу обусловлено необходимостью иметь изоляцию кристалла от экранной заземляющей металлизации, а сверху – минимальным эффектом увеличения площади теплопередачи, а значит и улучшения теплопередачи. Выполнение на обратной стороне платы между глухими отверстиями в дне углубления встречных глухих отверстий, заполненных теплопроводящим материалом, увеличивает площадь теплопередачи, а значит, и теплосъем от кристалла. Остаточная толщина диэлектрика между глухими отверстиями равна 1-500 мкм. Ограничение остаточной толщины диэлектрика между глухими отверстиями снизу определяется необходимостью электрической изоляции кристалла от экранной заземляющей металлизации, сверху – минимальным эффектом улучшения теплопередачи от кристалла к теплопроводящему основанию. Выполнение системы глухих отверстий в виде решетки увеличивает поверхность теплового контакта, а значит, улучшает теплоотвод от кристалла. Выполнение на лицевой поверхности платы вдоль периметра углубления глухих прорезей, заполненных теплопроводящим материалом, увеличивает площадь теплового контакта и тем самым улучшает теплоотвод от кристалла. Выполнение углубления, глухих отверстий и глухих прорезей металлизированными облегчает заполнение их теплопроводящим материалом за счет улучшения смачиваемости и тем самым способствует улучшению теплового контакта. В дальнейшем настоящее изобретение поясняется описанием конкретных примеров его выполнения и прилагаемыми чертежами, на которых: фиг. 1 изображает разрез мощной гибридной интегральной схемы; фиг. 2 – разрез гибридной схемы с глухими отверстиями с обратной стороны платы; фиг. 3 а, b – разрез и вид сверху платы мощной гибридной интегральной схемы с системой глухих отверстий в дне, выполненных в виде решетки; фиг. 4 – разрез мощной гибридной интегральной схемы с дополнительными глухими отверстиями на боковой поверхности углубления и системой глухих отверстий на обратной стороне платы в виде решетки; фиг. 5 – вид сверху мощной гибридной интегральной схемы с глухими прорезями по периметру углубления. Мощная гибридная интегральная схема согласно изобретению содержит металлизированную с двух сторон диэлектрическую плату 1 (фиг. 1), например, поликоровую с топологическим рисунком 2 металлизации на лицевой стороне платы 1. Состав металлизации: Ti (100 Ом/мм2) – Pd (0,2 мкм) – Au (3 мкм) или Cr (100 Ом/мм2) – Cu (1 мкм) – Cu (гальванически осажденная, 3 мкм) – Ni (0,6 мкм) – Au (3 мкм). Плата 1 имеет одну монтажную площадку 3, расположенную в углублении 4 размером 0,6х0,55х0,33 мм на теплоотводе 5, представляющем собой систему глухих отверстий 6 платы 1, например, диаметром 0,1 мм с шагом 0,2 мм. Площадок 3 может быть множество. Теплопроводящее основание 7, например, из сплава МД-50 с покрытием Ni (0,6 мкм) – Au (3 мкм) скреплено, например, припоем с металлизацией 8 обратной стороны платы 1. Кристаллы 9 бескорпусных электронных приборов, например кристаллы транзисторов типа 3П603Б-5 размером 0,5х0,45х0,3 мм, закреплены теплопроводящим связующим материалом 10, например припоем (Au-Si) эвтектического состава, на монтажной площадке 3 и на боковой поверхности 11 углубления 4 и электрически соединены с рисунком 2 металлизации с помощью, например, золотой проволоки 12 диаметром 30 мкм. Теплопроводящий связующий материал 10 заполняет глухие отверстия 6 и по меньшей мере частично промежутки между кристаллом 9 и боковыми стенками углубления 4. Остаточная толщина дна глухих отверстий 6 выбрана равной 100 мкм. На обратной стороне платы 1 (фиг. 2) между глухими отверстиями 6 в дне углубления 4 выполнены встречные глухие отверстия 13, например, диаметром 50 мкм, заполненные теплопроводящим материалом 10, например припоем (Au-Si). Остаточная толщина диэлектрика между глухими отверстиями 13 равна 50 мкм. Система глухих отверстий 6 (фиг. 3 а, b) в дне углубления 4 может быть выполнена в виде решетки, например, с толщиной канавок 0,1 мм и шагом 0,2 мм. Глухие отверстия 14 (фиг. 4) могут быть выполнены дополнительно на боковой поверхности углубления 4. Система глухих отверстий 15 может быть выполнена на обратной стороне платы 1 в виде решетки с шириной канавки 50 мкм и шагом 0,25 мм. На лицевой поверхности платы 1 вдоль периметра углубления 4 выполнены глухие прорези 16 (фиг. 5), например, размером 0,05х0,5х0,3 мм, заполненные теплопроводящим материалом 10. Углубления 4, глухие отверстия 6, 13, 14, 15 и прорези 16 могут быть металлизированы. Структура металлизации, например, Pd – Ni (0,2 мкм) – Au (3 мкм). Схема согласно изобретению работает следующим образом. При работе транзистора выделяется теплота, которая рассеивается через систему рассеивания тепла, изготовленную в остаточной толщине дна углубления 4 (фиг. 1), и через боковые стенки углубления 4, что способствует более эффективному рассеиванию тепла и повышает надежность работы транзистора. Использование патентуемой мощной гибридной интегральной схемы позволяет осуществлять электрическую изоляцию кристалла 9 электронного прибора при условии сохранения или даже увеличения теплорассеивания от кристалла 9 через плату 1 и теплопроводящее основание 7. Хотя при описании изобретения приведен ряд конкретных примеров, понятно, что возможны некоторые изменения и усовершенствования, которые следуют из подробного описания и которые, тем не менее, не выходят за пределы существа и объема изобретения. Формула изобретения
РИСУНКИ
MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе
Дата прекращения действия патента: 11.10.2004
Извещение опубликовано: 27.12.2005 БИ: 36/2005
|
||||||||||||||||||||||||||
