Файл: Курносов, А. И. Технология производства полупроводниковых приборов учеб. пособие.pdf

Тепловые потери, обусловленные конвекцией воздуха, зависят от температуры поверхности радиатора, его длины по вертикали, положения в пространстве, плотности воздуха, обдува.

При чисто конвекционном теплообмене мощность отводимого теплового потока

где а к — постоянная теплообмена, зависящая от положения ра­ диаторной пластины и разности температур пластины

иокружающей среды;

Тр — температура радиатора.

Для горизонтальной пластины в случае теплоотдачи вверх

ак — 2,5 • Ю-МТ’р - Т'окр)0-25;

в случае теплоотдачи вниз

При работе на больших высотах, когда давление воздуха мень­ ше атмосферного, конвекционный тепловой поток уменьшается. На очень больших высотах почти весь тепловой поток рассеивается излучением.

Для приборов повышенной мощности применяют принудитель­ ное охлаждение либо путем усиленного воздушного обдува, либо используя корпусы и радиаторы с каналами для циркуляции воды.

Иногда приборы помещают в перемешиваемое масло, что улуч­ шает условия теплоотвода в 5—6 раз.

Для расчетов тепловых режимов полупроводниковых приборов часто применяют эквивалентные тепловые схемы (рис. 11.1).

При стационарных условиях мощность теплового потока Рп, генерируемого в р-я-переходе, проходит через внутреннее тепловое

306

Внутреннее тепловое сопротивление R r n от р-п-перехода до ос­ нования кристаллодержателя может быть принято постоянным. Внешнее тепловое сопротивление RT0Кр от кристаллодержателя до окружающей среды изменяется и может быть представлено в виде параллельной цепи из постоянного теплового сопротивления вдоль

прибора Ятп и теплового сопротивления теплоотводящего радиа­ тора RTp:

Тепловые постоянные р-п-перехода и корпуса вычисляют анало­ гично постоянным времени заряда емкостей:

•г„ Ск/?:окр

Мощность теплового потока

Если прибор работает без радиатора, то RTp и Rt okp увеличи­ ваются, что ведет при той же величине рассеиваемой мощности

кувеличению перегрева /?-я-перехода.

§11.2. Корпусы диодов общего назначения

Под диодами общего назначения понимают выпрямительные и импульсные диоды, варикапы, стабилитроны и ряд специальных типов диодов (генераторы шума, диоды с накоплением заряда и ДР-)- Несмотря на большое различие в электрических характери­ стиках и в сфере применения этих приборов, при их производстве можно использовать типовые конструкции корпусов.

Для данного класса приборов используют несколько десятков Различных конструкций корпусов, различных по методам получе­ ния спая и способам монтажа приборов в аппаратуре. Рассмотрим конструктивные особенности и электрические характеристики основ­ ных видов этих корпусов.

лом) и держателя с контактной пружиной. Кристаллодержатель выполнен на основе спая трубки 1 из стекла С88-1 с платинитовой

307

проволокой 2. Для обеспечения точной геометрической формы спая

иуменьшения возможности перегрева при получении спая трубки

свыводом на платинитовый вывод предварительно напаивают бусу 3 из стекла С88-1. На выступающий внутрь баллона платиннтовый вывод с помощью низкотемпературного припоя 4 (250—300°С) напаивают кристалл проводника 5. Для окончатель­ ной герметизации корпуса прибора используют второй вывод с бусой, на который предварительно приварена игла 6 из сплава МВ 50 или контактная пружина.

/г з

Конструкция 1—16 отличается от конструкции 1 —1а несколько большими габаритными размерами (см. табл. 11.2).

Для изготовления корпуса 1—1в (рис. 11.2,6) используют труб­ ку из стекла С93-1 или С87-1 и платинитовую проволоку.

Типовой технологический процесс изготовления стеклянных кор­ пусов следующий: получение исходных деталей с необходимыми геометрическими размерами; промывка и химическая обработка стеклянных деталей; окисление платинита перед спаиванием со

308

стеклом; получение спаев вывод—буса и вывод—трубка (держа­ тель с бусой и кристаллодержатель с трубкой); напайка кри­ сталла на вывод (кристаллодержатель с трубкой); приварка про­ волоки к выводу с бусой (держатель с бусой) и формовка кон­ тактной пружины; окончательная заварка прибора с одновремен­ ным обеспечением необходимых электрических характеристик р-п-перехода.

В стеклянной конструкции корпусов 1—la, 1—16, 1—1в основ­ ным является спай платинитовых выводов со стеклом, что обес­ печивает герметичность всей конструкции прибора.

Платинитовая проволока представляет собой ферроникелевый сердечник, покрытый медной рубашкой, поверхность которой окис­ лена до закиси меди. Общее содержание меди в рубашке для получения надежного спая со стеклом без трещин и механических напряжений должно быть в пределах 24—28% веса. Поскольку состояние закиси меди является определяющим' при спаивании платинитового вывода со стеклом, то платинитовая проволока не должна иметь механических' повреждений по всей поверхности спая.

В процессе подготовки к спаиванию платинитовую проволоку на специальном полуавтомате нарезают на части необходимой длины с одновременной рихтовкой. Перед спаиванием ее окисляют

вмуфельной печи при температуре 800°С в течение 15 мин. Стек­ лянные трубки и бусы получают путем разрезания стеклозаготовок на отрезки необходимой длины на станке проволочной резки или алмазным диском. После резки стеклянные детали промывают

вацетоне и травят в плавиковой кислоте. Промывку стеклянных деталей после травления проводят в ультразвуковой ванне горя­ чей водой. Если на стеклянных деталях имеются металлические частицы, то их удаляют травлением в азотной кислоте. Спаивание платинитовой проволоки с бусой осуществляют в муфельной печи или на многопозиционномкарусельном станке с радиационным нагревом. Спай вывода с трубкой получают также на карусельном станке с радиационным нагревом. Для спая платинита со стеклом можно использовать станки с газовыми горелками. Окончательную герметизацию прибора производят с помощью пайки стеклянной бусы и стеклянного баллона.

Рассмотренные стеклянные конструкции являются малогабарит­ ными, простыми в изготовлении и дешевыми. К недостаткам этих

конструкций относятся: значительные остаточные напряжения в стекле, появляющиеся во время окончательной герметизации при охлаждении корпуса со стороны кристалла, и невозможность про­ ведения отжига с целью снятия этих напряжений (температура от­ жига 350—380°С); недостаточная механическая прочность спая и возможность его повреждения при гибке выводов в процессе монтажа. Имеются другие типы стеклянных корпусов, отличаю­ щиеся размерами деталей.

В стеклянных корпусах выпускают импульсные диоды МД-3,. ГД507А, КД503А-Б и др.

30»