Полупроводниковый прибор

(с ТЕЛЬСТ К АВТОРСКОМ нныи институт И. Х. Исхаков60-11465,(57) Из ониковой эрукциямПрибор пполупроворетения яохлажден ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР 4423938/2112.05.8823.04,91. Бюл.(56) Заявка Японии Мкл. Н 01 1. 23/28, 23.0Патент США34830.1 2,69. УПРОВОД НИКОВЫ" ПРИБОР бретение относится к полупроводлектронике, в частности к конст- полупроводниковых устройств. редназначен для отвода тепла от дниковых приборов. Целью изобвляется повышение эффективности ия полупроводникового прибора. 90,1644258 А 1 Цель достигается тем, что в диэлектрическую жидкость 4, которая заполняет корпус 1 полупроводникового прибора, добавлен алмазный порошок 5. На поверхность кристалла полупроводника 3 нанесен слой клея 6, в который добавлен алмазный порошок в соотношении не менее 6000. На поверхности клея 6 сформирован монослой алмазного порошка. Внутренняя поверхность основания корпуса 1, за исключением кристалла и выводов, покрыта материалом, смачиваемость которого меньше смачиваемости внутренней поверхности крышки 2 и поверхности монослоя алмазного порошка, причем поверхность материала, контактирующая с жидкостью 4, наклонена в сторону кристалла 3 и имеет шероховатость меньше, чем внутренняя поверхность крышки 2 и поверхность монослоя алмазного порошка. 1 з. п. ф-лы, 2 ил.Формула изобретения 40 45 50 55 зИзобретение относится к полупроводниковой электронике, в частности к конструкциям полупроводниковых приборов, например интегральных схем в корпусах.Цель изобретения - повышение эффективности процесса охлаждения.На, фиг. 1 представлен полупроводниковый прибор, общий вид; на фиг. 2 - узел 1 на фиг. 1.Полупроводниковый прибор содержит герметичный корпус 1, закрытый крышкой 2, на дне корпуса 1 расположен кристалл 3, полость между корпусом 1 и крышкой 2 заполнена диэлектрической полупроводниковой жидкостью 4 с добавкой алмазного порошка 5. На поверхность 6 кристалла 3 нанесен слой клея 6 с добавлением алмазного порошка 5. На поверхности клея 6 сформирован монослой 7 алмазного порошка 5. Внутренняя поверхность 8 основания корпуса 1, кроме кристалла 3 и его выводов 9, закрыта вкладышем 10 со скосами 11, который выполнен из материала, смачиваемость которого диэлектрической жидкостью 4 ниже смачиваемости диэлектрической жидкостью 4 поверхности монослоя 7 и внутренней поверхности крышки 2, на внутреннюю поверхность которой нанесен слой теплопроводного материала.Полупроводниковый прибор работает следующим образом.После заполнения корпуса 1 диэлектрической жидкостью 4 с алмазным порошком 5 происходит постепенное оседание алмазного порошка на все внутренние поверхности корпуса 1 и крышки 2. Поскольку смачиваемость диэлектрической жидкостью 4 лучше для крышки 2 и монослоя 7 алмазного порошка 5 на поверхности кристалла 3, алмазный порошок 5 в большем количестве оседает либо на поверхность монослоя 7, либо на крышку 2, и в меньшем количестве на поверхность вкладыша 10. При подаче на кристалл 3 мощности часть выделяемого тепла распространяется на корпус 1, другая часть через слой клея 6 с алмазным порошком 5 и через монослой 7 попадает в диэлектрическую жидкость 4 с порошком 5 и затем на крышку 2. Под действием сил конвенции диэлектрической жидкости 4 или при сильных механических или вибрационных воздействиях часть алмазного порошка 5 отрывается от внутренней поверхности корпуса 1 и переходит во взвешенное состояние. После снятия воздействия или отключения мощности кристалла 3 происходит постепенное осаждение порошка 5, большая часть которого опять осядет на крышку 2 или на поверхность монослоя 7. В результате уменьшается внутреннее тепловое сопротивление, а следовательно, и перегрев кристалла 3.Экспериментальная проверка предлагаемого прибора проводилась с применением микросхемы типа 198 НТ 1 В в металло-керамическом корпусе. ИС 198 НТВ представ 5 10 15 20 25 30 35 ляет собой матрицу п-р-п-транзисторов, расположенных в одном кристалле. Один из транзисторов использовался в качестве датчика температуры и подключался к вольтметру В 7-27 А, в котором предусмотрен режим измерения температуры. Другие транзисторы ИС использовались как нагревательные элементы. В качестве заполняющей диэлектрической жидкости использовалась кремнийорганическая жидкость ПМС, которая является структурным аналогом жидкости ДС. В диэлектрическую жидкость добавлялся алмазный порошок с размерами частиц 1 - 2 мкм в количестве 80 Я, тот же порошок использовался в качестве заполнителя клеевого слоя на поверхности кристалла, а также для формирования моно- слоя 7 на поверхности клея. Для этого использовался клей ПАК, В качестве материала с плохой смачиваемостью диэлектрической жидкостью, из которого выполнен вкладыш, использовался фотопласт.Как показали экспериментальные исследования по краевому углу смачивания фото- пластимеет угол смачивания порядка 9 - 8 для ПМС, краевые углы для крышки, покрытой припоем ПОС, и для монослоя алмазного порошка лежат в пределах 1 - 2, т. е. фотопластимеет меньшую смачиваемость для жидкости ПМС.Предлагаемый прибор позволяет увеличить эффективность охлаждения, что приводит к увеличению надежности полупроводниковых приборов. При этом не требуется большого количества дорогостоящего алмазного порошка, не требуется также коренной переделки стандартного корпуса прибора, что расширяет область применения предлагаемого прибора. 1. Полупроводниковый прибор, содержащий корпус из теплопроводного материала с выводами, в котором на его основании закреплен полупроводниковый кристалл, электрически соединенный с выводами корпуса, и крышку из теплопроводного материала, установленную на боковых стенках корпуса и герметично соединенную с ним с образованием полости между ними, которая заполнена диэлектрической жидкостью с порошком теплопроводного материала, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности процесса охлаждения, корпус снабжен вкладышем со скосами, размещенным на основании корпуса между полупроводниковым кристаллом и боковыми стенками корпуса с обеспечением контакта с их внутренними поверхностями и ориентированным скосами в сторону полупроводникового кристалла с обеспечением контакта поверхностей скосов с диэлектрической жидкостью, на внешнюю поверхность полупроводникового кристалла последовательно нанесены1644258 чем шероховатость внутренней поверхности крышки и внешней поверхности монослоя алмазного порошка, полупроводникового кристалла. 2. Прибор по п, 1, отличающийся тем, что в качестве диэлектрической жидкости использована кремнийорганическая жидкость ПМС, в качестве клея - клей ПАК 1, в качестве материала вкладыша - фото- пласт, в качестве теплопроводного материала слоя внутренней поверхности крышки - припой ПОС, а в качестве алмазного порошка - алмазный порошок с размерами частиц 1 - 2 мкм. Составител ехред А. Кравч ираж 375Редактор Н.Заказ 1245 пица ВНИИПИ ГосудПроизводстве рственного комитета по изобре 13035, Москва, Ж - 35, Рау о-издательский комбинат Пат 5слой клея с алмазным порошком, процентное содержание. которого составляет не менее 60 о, и монослой частиц алмазного порошка соответственно, а на внутреннюю поверхность крышки - слой теплопроводного ма 5 териала, причем в качестве порошка тепло- проводного материала использован алмазный порошок, а вкладыш корпуса выполнен из материала, угол смачивания диэлектрической жидкостью которого больше угла смачивания диэлектрической жидкостью 10 слоя теплопроводного материала внутренней поверхности крышки и внешней поверхности монослоя алмазного порошка с шероховатостью поверхностей его скосов меньшем,А. Поповак Корректор О. КравцоваПодписноеениям и открытиям при ГКНТ ССшская наб., д. 4/5ент, г. Ужгород, ул. Гагарина, 10