專利名稱：超薄型管殼的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于大功率半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于大功率雙端器件封裝的超薄型管殼。
背景技術(shù)：
目前，在大功率半導(dǎo)體制造領(lǐng)域，半導(dǎo)體器件的封裝技術(shù)越來越受到重視。一種新型的超大功率半導(dǎo)體開關(guān)器件RSD (Reversely Switch-on Dynistor)是二十世紀八十年代俄羅斯科學家發(fā)明的，該器件的最大特點是能夠在極高的di/dt情況下開關(guān)超大脈沖功率(峰值功率可達數(shù)百兆瓦)，可廣泛用于人工模擬核聚變、電磁武器、超大功率脈沖電源、 靜電除塵、水純化等方面。自RSD開關(guān)出現(xiàn)后，其封裝管殼一直采用ZTSOdt管殼，這種管殼主要由上蓋、上鉬片、上銀片、定位環(huán)和底座組成，管殼的上蓋和底座底部由高電導(dǎo)率的無氧銅制作，底座的側(cè)壁是高絕緣的陶瓷材料，這種管殼絕緣強度高、散熱良好，可滿足器件長時間工作在高功率狀態(tài)下，且易于RSD開關(guān)的串并聯(lián)使用，對于尚處于實驗應(yīng)用階段的 RSD開關(guān)完全能滿足需要。然而隨著RSD開關(guān)應(yīng)用的日益成熟和廣泛，這種管殼逐漸曝露出許多不便，采用這種管殼封裝的RSD開關(guān)，單只厚度約30mm，重量1. 5kg左右，這樣的厚度和重量在RSD開關(guān)串并聯(lián)使用時，導(dǎo)致了開關(guān)堆層的高度和重量十分龐大，限制了 RSD開關(guān)在許多工程系統(tǒng)中的應(yīng)用。例如，在某些超大功率系統(tǒng)中需要串并聯(lián)數(shù)十只RSD開關(guān)，若按30只開關(guān)串聯(lián)使用計算，開關(guān)串聯(lián)堆層的高度將達到0. 9m,重量45kg，這樣的高度和重量是系統(tǒng)無法接受的。根據(jù)檢索發(fā)現(xiàn)，在專利申請?zhí)枮?00920086846. 6中涉及的一種超薄型封裝半導(dǎo)體整流器件中，其結(jié)構(gòu)包括平板型管殼、半導(dǎo)體整流芯片、陰極和陽極金屬電極壓塊，它是在現(xiàn)有平板式封裝的半導(dǎo)體整流器件的基礎(chǔ)上，將陰極和陽極金屬電極壓塊的厚度分別設(shè)計為不大于3mm，管殼厚度不大于9mm，管殼為陶瓷或環(huán)氧樹脂密封管殼，這種超薄型封裝形式相對于常規(guī)的封裝，具有極低熱阻的封裝半導(dǎo)體整流器件。這種結(jié)構(gòu)與傳統(tǒng)封裝 ZTSOdt型管殼相比，尺寸上有很大減小，重量減輕不少，但是半導(dǎo)體整流芯片與陰極和陽極金屬電極壓塊直接接觸，容易產(chǎn)生因芯片受熱膨脹不匹配而產(chǎn)生剪切力，使之受力不均，減小使用壽命。

實用新型內(nèi)容本實用新型要解決的技術(shù)問題是提供一種用于超大功率半導(dǎo)體開關(guān)器件的封裝， 且設(shè)計厚度薄、重量輕的超薄型管殼。為解決上述技術(shù)問題，本實用新型所采取的技術(shù)方案是一種超薄型管殼，包括上蓋、定位件、底座，其特征在于還包括圓形的厚銀片，所述上蓋包括外環(huán)片和圓盤形的無氧銅盤，所述外環(huán)片與無氧銅盤的邊緣連接；所述底座包括環(huán)形金屬片、圓筒形的外殼、圓環(huán)形的邊沿和底塊，所述底塊為中部帶有凸起的圓形結(jié)構(gòu)，所述邊沿固定于外殼的頂端，所述環(huán)形金屬片的一端上表面與外殼焊接，其另一端嵌套并固定于底塊的側(cè)壁下部，所述厚銀片置于底塊的凸起上，所述定 位件為圓環(huán)形的定位環(huán)，所述定位環(huán)底部帶有向內(nèi)凸起的檐層狀圓環(huán)，定位環(huán)的外壁與所述外殼內(nèi)壁嵌套配合，所述檐層狀圓環(huán)的內(nèi)側(cè)與底塊的側(cè)壁上部接觸，所述外環(huán)片與邊沿密封焊接。所述外環(huán)片、環(huán)形金屬片和邊沿的材質(zhì)為可伐金屬，所述外環(huán)片與無氧銅盤邊緣密封焊接固定，兩者表面有鍍鎳層。可伐金屬也稱鐵鎳鈷合金，因為該合金具有良好的低溫組織穩(wěn)定性及可塑性，容易焊接，因此可以使本實用新型的密封性更好。所述底塊材質(zhì)為無氧銅，其表面設(shè)有鍍鎳層，所述底塊的底面設(shè)置有用于開關(guān)串聯(lián)的定位槽。所述外殼為高絕緣的陶瓷環(huán)。所述鍍鎳層厚度為5-7 μ m。在上述的特征結(jié)構(gòu)中，無氧銅盤設(shè)置為圓盤形結(jié)構(gòu)，其中部向下凹陷且用于開關(guān)串聯(lián)定位的凹槽，與傳統(tǒng)封裝管殼相比，這種大面積的定位凹槽可將開關(guān)串聯(lián)使用時所需承受的巨大壓力分散到整個管芯的熱沉上，避免了傳統(tǒng)封裝管殼中凹孔定位法因為定位針過長而導(dǎo)致管芯受力不均。在定位環(huán)底部所設(shè)置的向內(nèi)凸起的檐層狀圓環(huán)，其厚度為1mm， 與傳統(tǒng)封裝管芯的管殼定位環(huán)相比，這種有檐層結(jié)構(gòu)的定位環(huán)不再局限于定位管芯的功能，它還能更有效地消除管芯熱沉和管殼底座之間的高壓放電。本實用新型和傳統(tǒng)管殼不同之處還有，使用時，將管芯的正極端向下倒置放置，使管殼的上蓋底面直接和管芯負極的熱沉面接觸，所以本實用新型的設(shè)計厚度很小，重量減輕。另外，將管芯倒置封裝后，管芯正極表面和管殼底部的無氧銅接觸，為了消除管殼底座對管芯表面因熱膨脹不匹配產(chǎn)生的剪切力，在管芯和底座之間加裝了一層延展性和導(dǎo)電性優(yōu)良的厚銀片。采用上述技術(shù)方案所產(chǎn)生的有益效果在于①本實用新型對上蓋、定位件和底座的結(jié)構(gòu)進行了設(shè)計改進，改變了原來的配合方式，在不改變其性能的情況下，使整體結(jié)構(gòu)體積減小，重量減輕；②本實用新型封裝時使管芯正極向下倒置封裝，管芯正極表面和管殼底部的無氧銅接觸厚銀片，消除了因熱膨脹產(chǎn)生的剪切力，延長其使用壽命。
以下結(jié)合附圖和具體實施方式
對本實用新型作進一步詳細的說明。

圖1是本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是上蓋的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是定位環(huán)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是底座的結(jié)構(gòu)示意圖；其中，1、環(huán)形金屬片，2、外殼，3、邊沿，4、外環(huán)片，5、無氧銅盤，6、厚銀片，7、底塊， 8、管芯，9、定位環(huán)。
具體實施方式
根據(jù)附圖1可知，本實用新型具體涉及一種超薄型管殼，包括上蓋、定位件、底座， 其特征在于還包括圓形的厚銀片6，所述上蓋包括外環(huán)片4和圓盤形的無氧銅盤5，所述外環(huán)片4與無氧銅盤5的邊緣連接；所述底座包括環(huán)形金屬片1、圓筒形的外殼2、圓環(huán)形的邊沿3和底塊7，所述底塊7為中部帶有凸起的圓形結(jié)構(gòu)，所述邊沿3固定于外殼2的頂端，所述環(huán)形金屬片1的一端上表面與外殼2焊接，其另一端嵌套并固定于底塊7的側(cè)壁下部，所述厚銀片6置于底塊7的凸起上，所述定位件為圓環(huán)形的定位環(huán)9，所述定位環(huán)9底部帶有向內(nèi)凸起的檐層狀圓環(huán)，定位環(huán)9的外壁與所述外殼2內(nèi)壁嵌套配合，所述檐層狀圓環(huán)的內(nèi)側(cè)與底塊7的側(cè)壁上部接觸，所述外環(huán)片4與邊沿3密封焊接。根據(jù)附圖2、附圖3和附圖4可知，本實用新型的上蓋有無氧銅盤5和外環(huán)片4組成，兩者緊密焊接在一起，表面電鍍有鎳金屬層，電鍍厚度一般為5-7 μ m,上蓋的整體厚度為0. 5mm,上表面的定位凹槽，設(shè)置在無氧銅盤5上，槽深1. 5mm,直徑Φ 78mm，其中心與無氧銅盤同心；定位環(huán)9 一般由聚四氟乙烯制作，其外徑79mm，內(nèi)徑75mm，高度5mm，在定位環(huán)9 的一端設(shè)計了一個向內(nèi)凸起的檐層狀圓環(huán)，檐層狀圓環(huán)的高度和寬度均為1mm，這種檐層可消除管芯8熱沉和管殼底座之間高壓放電。底座由環(huán)形金屬片1、外殼2、邊沿3和底塊7 組成，邊沿3的材質(zhì)為可伐金屬，環(huán)形金屬片1和底塊7為無氧銅，底塊7的厚度5mm，直徑 Φ 73mm，其外表面鍍鎳，在底塊7的底面中心處設(shè)置了用于開關(guān)串聯(lián)的定位槽。外殼2的材質(zhì)為高絕緣的陶瓷杯，陶瓷環(huán)高度6. 5mm，外徑Φ 90mm，內(nèi)徑Φ 80mm。本實用新型在封裝管芯8時，首先將厚銀片6平鋪到底座的底塊7上，然后依次放入定位環(huán)9和管芯8，使兩者緊貼，最后用焊接方式將上蓋和底座密封焊接在一起，即可完成管芯3的封裝。根據(jù)以上所述本實用新型各零部件的尺寸以及封裝方式可知，本實用新型所提出的結(jié)構(gòu)厚度約為9-10mm，重量為0. 4kg，與封裝同種型號管芯8的傳統(tǒng)封裝管殼相比，厚度縮小了 66%左右，重量減輕了 73%左右(傳統(tǒng)ZTSOdt型封裝管殼的厚度約30mm，重量1. 3kg 左右)。
權(quán)利要求1.一種超薄型管殼，包括上蓋、定位件、底座，其特征在于還包括圓形的厚銀片(6)， 所述上蓋包括外環(huán)片(4)和圓盤形的無氧銅盤(5)，所述外環(huán)片(4)與無氧銅盤(5)的邊緣連接；所述底座包括環(huán)形金屬片(1)、圓筒形的外殼(2)、圓環(huán)形的邊沿(3)和底塊(7)，所述底塊(7)為中部帶有凸起的圓形結(jié)構(gòu)，所述邊沿(3)固定于外殼(2)的頂端，所述環(huán)形金屬片(1)的一端上表面與外殼(2)焊接，其另一端嵌套并固定于底塊(7)的側(cè)壁下部，所述厚銀片(6)置于底塊(7)的凸起上，所述定位件為圓環(huán)形的定位環(huán)(9)，所述定位環(huán)(9)底部帶有向內(nèi)凸起的檐層狀圓環(huán)，定位環(huán)(9)的外壁與所述外殼(2)內(nèi)壁嵌套配合，所述檐層狀圓環(huán)的內(nèi)側(cè)與底塊(7)的側(cè)壁上部接觸，所述外環(huán)片(4)與邊沿(3)密封焊接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超薄型管殼，其特征在于所述外環(huán)片(4)、環(huán)形金屬片(1)和邊沿(3 )的材質(zhì)為可伐金屬，所述外環(huán)片(4 )與無氧銅盤(5 )邊緣密封焊接固定，兩者表面有鍍鎳層。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的超薄型管殼，其特征在于所述底塊(7)材質(zhì)為無氧銅，其表面設(shè)有鍍鎳層，所述底塊(7)的底面設(shè)置有用于開關(guān)串聯(lián)的定位槽。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的超薄型管殼，其特征在于所述外殼(2)為高絕緣的陶瓷環(huán)。
5.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的超薄型管殼，其特征在于所述鍍鎳層厚度為5-7μ m。
專利摘要本實用新型公開了一種超薄型管殼，包括上蓋、定位件、底座和圓形的厚銀片，上蓋包括外環(huán)片和圓盤形的無氧銅盤，外環(huán)片與無氧銅盤的邊緣連接，底座包括環(huán)形金屬片、圓筒形的外殼、圓環(huán)形的邊沿和底塊，邊沿固定于外殼的頂端，環(huán)形金屬片的一端上表面與外殼焊接，其另一端嵌套并固定于底塊的側(cè)壁下部，厚銀片置于底塊的凸起上，定位件為圓環(huán)形的定位環(huán)，定位環(huán)底部帶有向內(nèi)凸起的檐層狀圓環(huán)，定位環(huán)的外壁與外殼內(nèi)壁嵌套配合，檐層狀圓環(huán)的內(nèi)側(cè)與底塊的側(cè)壁上部接觸，外環(huán)片與邊沿密封焊接。本實用新型在原來的基礎(chǔ)上對零件結(jié)構(gòu)和裝配方式進行了改進設(shè)計，與封裝同種型號管芯的傳統(tǒng)管殼相比，厚度縮小了66%左右，重量減輕了73%左右。
文檔編號H01L23/04GK202003974SQ20102066070
公開日2011年10月5日 申請日期2010年12月15日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月15日
發(fā)明者劉忠山, 劉英坤, 史姝嵐, 尹啟堂, 崔占東, 楊勇 申請人:中國電子科技集團公司第十三研究所