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

один из изолированных выводов ножки, конец которого расплющен и находится на стекле изолятора в месте выборки. В случае необ­ ходимости кристалл может быть электрически изолирован от флан­ ца с сохранением хорошего теплового контакта. Для этого между кристаллом и фланцем помещают прокладку из бериллиевой кера­ мики «Брокерит-9», являющейся хорошим проводником тепла.

Баллон 3 представляет собой полый цилиндр из стали Ст. 10 или никеля. Ножка и баллон плотно сопрягаются по цилиндрической поверхности, что защищает р-п-переход от выплесков при электроконтактной сварке и улучшает теплоотвод от фланца ножки к бал­ лону. Наличие строгой цилиндрической формы баллона позволяет в необходимых случаях увеличивать теплоотвод за счет помещения прибора цилиндрической частью баллона в специальный радиатор.

Корпус данной конструкции предназначен для большинства ма­ ломощных транзисторов: ГТ322, ГТ109, ГТ310, ГТ309, ГТ108, ГТ111, КТ306, КТ312, П47, П418 и др. При наличии специального тепло­ отвода мощность приборов в таких корпусах можно повысить до 1 вт. Предельная частота приборов достигает 1,5 Ггц.

По конструкции, применяемым материалам и технологии изго­

Эти корпусы предназначены для тиристоров, оптоэлектронных приборов и транзисторов с рабочей частотой до 1 Ггц. В таких кор­ пусах выпускаются транзисторы и тиристоры ГТ308, ГТ311, ГТ315,

П401—П403, П416, КУЮ1, КУЮЗ, П309 и др.

На рис. 11.17 представлена конструкция корпуса 4—1д для тран­ зисторов средней мощности, герметизируемых холодной сваркой. Фланец ножки 1 имеет массивную часть для металлостеклянного спая с выводами. Буртик фланца для снятия напряжений при гер­ метизации холодной сваркой выступает над основанием и соединен с ним участком значительно меньшей толщины, чем основание. Вместе с тем увеличенная толщина основания фланца позволяет увеличить протяженность спая стеклобус 2 с гибкими выводами 3 ножки. Два вывода 3 ножки являются изолированными, а один — базовым 4. Баллон 5 изготавливают из ленты стали 10 или никеля методом холодной штамповки.

Для создания согласованного спая выводов с фланцем ножки используют стеклобусу из стекла С49-2, а фланец и выводы — из сплава 29НК. Базовый вывод может быть изготовлен из никеля.

На рис. 11.18 дана конструкция корпуса 4—2, предназначенная для приборов с мощностью рассеяния 10—15 вт, с герметизацией холодной сваркой и с монтажом на теплоотводящий радиатор. Необходимый механический контакт обеспечивается за счет сталь­ ного фланца, у которого имеются три отверстия для крепления к теплоотводящему радиатору винтами и который надевают на кор­ пус со стороны баллона 11.

Чтобы создать нормальный тепловой режим работы приборов, фланец 1 ножки корпуса изготавливают из рафинированной или

328

бескислородной меди. Для соединения фланца ножки с выводами 3 применяют предварительно изготовленные узлы типа проходного изолятора, представляющие собой металлостеклянный спай коваровой втулки 2, стеклобусы 4 из стекла С49-2 и вывода 3 из коваровой проволоки. Такое сочетание материалов обеспечивает получе­ ние ненапряженного металлостеклянного спая. В зависимости от метода соединения узлов проходных изоляторов с фланцем ножки конструкцию втулки 2 можно менять.

Рис. 11.17. Конструкция корпуса для транзисторов средней мощности

На рис. 11.18 показана конструкция ножки с присоединением втулки 2 к нижнему фланцу 1 электроконтактной сваркой через промежуточное кольцо 6 из никеля для облегчения сварки. В этом случае используют тонкостенную штампованную втулку из листо­ вого ковара, которую помещают с зазором в соответствующее от­ верстие фланца ножки. Для обеспечения жесткости и механической прочности соединения выводов с фланцем зазор между узлом вы­ вода и фланцем заполняют эпоксидным компаундом 5. Базовый вывод 12 изготавливают из никеля и припаивают к ножке одновре­ менно с никелевыми кольцами 6 припоем ПСр-72 в конвейерной печи. Нижнюю часть выводов для удобства присоединения выпол­ няют в виде медного плетеного жгута 15, соединенного с жесткими выводами ножки через никелевую трубку стыковой сваркой.

Существует также метод соединения узла вывода с фланцем пайкой с помощью припоя ПСр-72. В этом случае для предохране­ ния спая металла со стеклом от деформации втулку 2 изготавли­ вают толстостенной. Впаивание узла изолятора припоем ПСр-72

329

в медный фланец 1 производят в конвейерной печи одновременно с базовым выводом 12.

Соединение контакта кристалла с выводом осуществляют также с помощью медной плетенки 8, используя никелевую или коваровую сплющенную трубку 9 в качестве промежуточного элемента. Перед герметизацией холодной сваркой кристалл с р-л-переходом 10 покрывают лаком или компаундом 7. Для изоляции токоведу­ щих выводов ножки от резистора или теплоотводящей платы на них надевают трубку 14 из полихлорвинила.

Рис. 11.18. Конструкция корпуса для транзисторов с мощностью рас­ сеяния 10— 15 вт

Для высоковольтных приборов применяют конструкции с вин­ том и выводами кверху. Корпус такой конструкции кроме гибких выводов может иметь прямые жесткие выводы типа «крючок» или лепестковые наконечники. Для удобства электрического монтажа в аппаратуре'концы выводов облуживают припоем олово-висмут или ПОС-61. Такие конструкции используют для производства по­ лупроводниковых приборов П210, П213, П215, П217, ГТ701, Д238 и др.

На рис. 11.19 представлена конструкция корпуса 4—За для ВЧ и СВЧ транзисторов и тиристоров с тремя изолированными выво­ дами кверху. Корпус герметизируют электроконтактной сваркой, он предназначен для приборов с мощностью рассеяния до 50 вт и ча­ стотой до 400 Мгц. Корпус состоит из медного кристаллодержателя с резьбовым хвостовиком и шестигранником 1, к верхнему тор-

330

цу которого припаивают никелевое кольцо 2 с рельефом под электроконтактную сварку и прокладку 3 из бериллиевой керамики, и баллона. Прокладка 3 служит для монтажа кристалла 4 с р-п-пе­ реходами и жестких никелевых выводов 5 в виде «гвоздиков». На верхней поверхности керамической прокладки 3 имеется молибде­ но-марганцевая металлизация в виде трех изолированных друг от друга участков определенного рисунка, которые служат основани­ ем для контактов эмиттера, коллектора и базы. На каждом из этих участков серебром припаивают никелевые выводы 5 шляпками вниз. Нижняя поверхность керамической прокладки имеет сплош­ ную металлизацию для припайки на медный кристаллодержатель 1.

Рис. 11.19. Конструкция корпуса для ВЧ и СВЧ транзисторов и тиристоров

При сборке корпуса на один из участков металлизации напаивают кристалл с р-п-переходами со стороны базы. Соединение коллек­ торного и эмиттерного контактов с двумя другими -участками ме­ таллизации производят с помощью золотой проволоки 6 термокомп­ рессионной сваркой. Для напайки кристалла эвтектикой золотокремний и для термокомпрессионной сварки выводов 6 с металли­ зированными участками все металлические и металлизированные поверхности кристаллодержателя в сборе гальванически покрыва­ ют слоем золота с подслоем никеля. Прокладка из бериллиевой керамики 3 изолирует кристалл от кристаллодержателя электри­ чески и обеспечивает хороший тепловой контакт.

Корпус данной конструкции выполняют на основе охватываю­ щего цилиндрического металло-керамического спая; он представля­ ет собой никелевый баллон 7 с втулкой 8 из керамики 22ХС или КВф-iy и с тремя никелевыми трубками 9. Баллон 7 изготавлива­ ют штамповкой никелевой ленты. Для форстеритовой керамики КВФ-IV разработана солевая металлизация с последующей сошлифовкой металлизирующего покрытия с торцевых поверхностей кера­ мической втулки. При использовании солевой металлизации проще и дешевле металлизация отверстий, особенно малого диаметра

331

- (как в данной конструкции). Наружный конец тонкостенных никелевых трубок перед сборкой и пайкой корпуса завальцовывают. Во время пайки корпуса завальцованные концы никелевых тру­ бок одновременно герметизируют припоем ПСр-72. При сборке кристаллодержателя с баллоном никелевые выводы, припаянные к керамической прокладке кристаллодержателя, входят в отвер­ стия никелевых трубок баллона. После окончательной герметиза­ ции корпуса никелевые трубки с выводами держателя пережима­ ются для обеспечения надежного электрического контакта.

При использовании корпуса данной конструкции для низкоча­ стотных транзисторов электрической изоляции кристалла от кор­

и коллектора от корпуса используют прокладки из высокоглинозе­ мистой или форстеритовой керамики, которые значительно дешев­ ле бериллиевой. При использовании баллона 7 из ковара и коваровых трубок 9 в качестве изолятора может быть применено стек­ ло, что упрощает и удешевляет производство. Корпусы такой кон­ струкции удобны для монтажа на теплоотводящие шасси и платы с помощью торцевого ключа. В этом корпусе выпускают приборы КТ904 и др.

Корпус 4—36 используют для мощных низкочастотных и высо­ кочастотных транзисторов с рабочей мощностью до 200 вт (см.

табл. 11.7).

На рис. 11.20 представлена конструкция корпуса 4—4а, предна­ значенная для тиристоров средней мощности, герметизируемая хо­ лодной сваркой. Корпус состоит из медного кристаллодержателя / с шестигранником размером 14 мм под ключ и резьбовым хвосто­ виком и баллона. Для герметизации холодной сваркой кристаллодержатель имеет фланец, выступающий над шестигранником. Кри­ сталл с р-п-переходами 2 напаивают на кристаллодержатель непос­ редственно или через компенсирующую прокладку из молибдена 3\ при этом молибденовую прокладку припаивают к кристаллодержа­ телю припоем ПСр-72.

Корпус выполняют в виде металлостеклянного спая баллона 4, стеклотаблетки 5 и коваровых трубок б и 7. Баллон 4 изготавлива­ ют холодной штамповкой из листового ковара толщиной 0,4 мм. Стеклотаблетку из стекла С49-2 производят методом прессования или горячего литья под давлением с последующим спеканием по известной порошковой технологии. Для улучшения смачивания ме­ талла стеклом при изготовлении баллона в стеклотаблетку можно добавлять окислы кобальта, марганца, хрома и некоторых других металлов. Трубки из ковара б и 7 с наружными диаметрами 1,5 и 2 мм обеспечивают электрическое соединение с внешними выво­ дами различных областей полупроводникового кристалла. Кристал­ лодержатель изготавливают из медного прутка последовательной объемной штамповкой. Поскольку при штамповке происходят значи­ тельные объемные деформации материала с потерей пластичности,

332

'