11.09.2010

Корпуса для полупроводниковых приборов металлостеклянные и металлокерамические

  
Металлокерамические корпусаКорпуса интегральных схем и полупроводниковых приборов защищают элементы и компоненты от влияния внешней среды, обеспечивают необходимые электрические связи между кристаллом и выводами, служат теплоотводом. Именно корпус в значительной степени определяет надежность микросхемы и степень интеграции, зависящую во многом от числа выводов. Наряду с общепринятой отечественной классификацией корпусов, регламентируемой ГОСТом 17467 «Микросхемы интегральные. Основные размеры» корпуса можно подразделить по материалу, из которого они изготовлены: металлостеклянные корпуса, в основе конструкции которых лежит металлическое основание с изоляцией выводов стеклом и металлокерамические корпуса с керамическим основанием, в котором электрические связи внутри корпуса обеспечивают проводники из воженной металлической пасты. Последний класс корпусов позволяет отводить большую мощность. Подробнее рассмотрим марки стекол, применяемые в качестве изоляторов в металлостеклянных корпусах.
 


Металлокерамические корпуса для полупроводниковых приборовМЕТАЛЛОСТЕКЛЯННЫЕ КОРПУСА
 
Стекла – неорганические аморфные вещества – представляют собой сложные системы различных окислов. Кроме стеклообразующих окислов, каждый из которых способен сам по себе в чистом виде образовывать стекло (SiO2, B2O3), в состав стекол входят и другие окислы: щелочные (Na2O, K2O ), щелочноземельные (CaO, BaO), а также окислы металлов (PbO, Al2O3) и др. Основу большинства стекол составляет SiO2 . Такие стекла называются силикатными и широко используются в металлостеклянных корпусах в качестве изоляторов (табл.1,2). Следует учитывать, что помимо высоких диэлектрических характеристик стекла, применяемые в качестве изолятора в металлостеклянных корпусах, должны иметь согласованный с материалом, из которого изготавливаются выводы и фланец, температурный коэффициент линейного расширения (ТКЛР) (табл.3). В противном случае при изменении температуры может произойти растрескивание стекла, что приведет к нарушению герметичности в месте ввода выводов в основание корпуса. По значению коэффициента линейного расширения и, следовательно, по возможности спаивания с соответствующими металлами электровакуумные стекла разделяют на следующие основные группы: кварцевая (ТКЛР = 6–10×10-7 град-1), вольфрамовая (37–40×10-7 град-1), молибденовая (47–50×107 град-1), титановая (72–75×10-7 град-1), платинитовая (84–92×10-7 град-1) и железная (110–120×10-7 град-1).  Учитывая то, что наиболее часто в качестве материала для выводов и фланцев металлостеклянных корпусов используют ковар, имеющий значение ТКЛР (45–52×10-7 град-1), то наиболее подходящая група стекла – молибденовая.
 

Таблица 1. Химический состав электровакуумных стекол молибденовой группы, выпускаемых отечественной промышленностью  
 
Марка стекла
Массовое содержание оксидов в стекле, %
Другие оксиды, %
 SiO2 B2O3 Al2O3 Na2O K2O CaO
С47-1
17,2
17,2
2,5
6,8
-
ZnO, 5,0
С48-1
66,5
23,0
3,0
3,7
3,8
С48-2
66,3
20,9
3,5
3,0
5,0
Li2O, 0,2
С48-3
54,0
18,5
13,5
ZnO 6,0; BaO 8,0
С49-1
67,5
20,3
3,5
8,7
С49-2
68,2
19,0
3,5
4,8
4,5
С50-1
25,0
30,0
20,0
BaO, 25,0
С50-2
7,0
35,0
23,0
6,3
PbO, 14,5; MgO,14,2
С52-1
68,7
19,0
3,5
4,4
4,4
С52-2
63,3
18,0
8,0
3,4
3,6
Li2O, 0,7; BaO, 3,0
 
Таблица 2. Химический состав и значение ТКЛР стекол молибденовой группы, используемых зарубежными фирмами

Марка стекла
Фирма изготовитель (страна)
Массовое содержание оксидов в стекле, %
Другие оксиды, % (ТКЛР, 10-7, °С-1)
 SiO2 B2O Al2O3  Na2O K2 CaO 
7050
Corning Glass (США)
67,3
24,6
1,7
4,6
1,0
-
MgO, 0,2 (46)
750.01
«Сонрель», (Франция)
66,3
24,7
1,6
6,8
-
-
PbO, 0,4 (43,6)
1147
(Германия)
63,4
12,0
4,0
7,5
-
-
ZnO, 12,0 (50)
634h
Osram, (Германия)
74,9
8,1
5,8
6,0
-
1,3
BaO, 3,3 (49)
MoKa
(Чехия)
75,0
10,0
5,0
7,0
1,5
1,5
(50)
 

Таблица 3. Свойства электровакуумных стекол молибденовой группы
 
Марка стекла tg δ, 10-4 в зависимости от температуры (0С)
ε в зависимости от температуры (0С)
ТКЛР 10-7/0С
при 106 Гц при 1010 Гц при 106 Гц при 1010 Гц
20 200 300 20 200 300 20 200 300 20 200 300
С47-1
45
250
800
90
100
112
5,6
6,0
6,6
5,0
5,15
5,34
47,0
С48-1
22
66
270
65
74
83
5,4
5,5
5,8
4,9
4,95
5,0
48,0
С48-2
48,0
С48-3
12
17,5
28
72
72
73
6,95
7,08
7,18
6,78
6,79
6,84
48,0
С49-1
49,0
С49-2
30
100
310
90
108
123
5,7
5,9
5,9
5,2
5,25
5,38
49,0
С50-1
8
12
30
30
30
6,0
6,1
6,1
5,9
5,48
6,0
50,0
С50-2
50,0
С51-1
56
51,0
С51-2
40
86
7,5
7,0
51,0
С52-1
52,0
С52-2
52,0
 

МЕТАЛЛОКЕРАМИЧЕСКИЕ КОРПУСА ЗАО "ТЕСТПРИБОР"
Металлокерамические корпусаС 2010 года компания ЗАО «ТЕСТПРИБОР» проводит разработку и осваивает корпуса для приборов специального назначения. Компанией уже созданы и серийно освоены в производстве 23 типов металлокерамических корпусов для микросхем и 14 металлокерамических и металлостеклянных корпусов для полупроводниковых приборов, как для поверхностного монтажа (SMD), так и штыревого типа. Наибольший интерес представляют серия металлокерамических корпусов SMD и серия металлостеклянных корпусов ТО.
Для полупроводниковых приборов разработаны и освоены в серийном производстве серии металлокерамических корпусов SMD-3, SMD-2, SMD-1, SMD-0,5, SMD-0,2 (Рис.1). Корпуса изготавливаются по технологии высокотемпературных керамических модулей с использованием алюмооксидной (высокоглиноземистой корундовой) керамики с содержанием оксида алюминия 90–92%. При изготовлении теплоотвода и токопроводящих частей корпуса используется сплав меди и вольфрама, все металлические и металлизированные части основания имеют финишное золотое покрытие. Благодаря этому выполняются повышенные требования по герметичности и температурным характеристикам корпусов (табл.4).
 

Таблица 4. Основные характеристики SMD корпусов
 
Параметр
Тип корпуса (габариты, мм)
SMD-0,2 (8,05x5,50)
SMD-0,5 (10,16x7,52)
SMD-1 (15,88x11,43)
SMD-2 (17,55x13,40)
SMD-3 (30,90x19,80)
MBSS0507-N3 (7,00x5,00)
Максимальная высота корпуса, мм
2,8
3,35
3,81
2,13
Размер монтажного окна, мм
3,00x3,28
4,20х5,1–0
8,40х8,2–0
9,94х9,74
20,17х16,11
5,40х3,00
Глубина монтажного колодца, мм
0,5
1,0
Расстояние от монтажной площадки до внутренней поверхности крышки, мм
2,0
2,58
2,6
3,1
Размер контактных площадок, мм
1,24х0,79
0,95х1,00
1,70х1,90
2,20х2,20
3,60х3,50
1,00х3,00
Размер внешних выводных площадок, мм
2,07х2,07
3,05х2,42
4,00х3,55
3,74х3,74
5,00х5,15
5,00х3,70