一种晶体管的封装制造技术

选极晶体管即可以选择管基电极的晶体管属于半导体器件类。利用管基与芯片绝缘而使管基可以作为任一电极或悬浮的办法已制造出了可以选择管基电极的晶体管。其主要热流通路仍然是管基。本发明专利技术有助于提高晶体管的频率性能、功率容量、可靠性与稳定性和使用上的灵活性。（*该技术在2009年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
选极晶体管，即可以选择管基电极的晶体管，属于半导体器件类。本技术可以用于制造所有晶体三极管和二极管以及其它有源和无源元器件，多子器件、达林顿器件、IC、功能块等。在半导体器件中迄今广泛采用B、F型管基，有机械强度高、气密性好、成本适中三大优点。但是这类器件也有三大缺点管基多与高电位相连，使其在电路中分布参量大、极间反馈大，影响整机的稳定性;这类晶体管的公共端引线电感大，输出、输入间反馈电容大，造成器件的频率上限低，难以应用于微波领域。用H型、P型封装方法制造的器件虽然能克服上述缺点，但它们的机械强度和气密性都很差，而且制造成本高。为了寻找一种较为完善的半导体器件，我们设计了一种可以选择管基电极的晶体管即选极晶体管。该晶体管利用绝缘性能好导热性能强的材料将芯片和管基结合在一起，通过绝缘导热层上的金属涂层可以选择任一电极与管基相连，具有安全性和灵活性。该晶体管公共端内引线可以做得尽可能短，减小了引线电感，提高了器件的频率上限。该晶体管选用了与管芯半导体材料热膨胀系数相近的绝缘导热材料，使器件的抗热疲劳性能大大提高。以双极性晶体管为例，将芯片与管基之间隔以绝缘导热层就可以分别制造出发射极与管基相联的晶体管(附图说明图1.1)，基极与管基相联的晶体管(图1，2)，集电极与管基相联的晶体管(图1，3)，也可以制造出三个电极都不与管基相联的晶体管(图1.4)。图2是各种晶体管对应的电原理图，此种晶体管热流仍由芯片下方传到管基，实现了热流通路和电流通路的分离。此绝缘材料可以预先烧结在管基上，也可以在烧结芯片的同时或之后引入。同时引入即将焊片放在管基上，在焊片上放上绝缘片，在绝缘片上再放上一层焊片，最后放上芯片，固定后放入烧结炉内一次烧成。烧结炉可以是真空烧结炉，也可以是通有保护气体的烧结炉，此保护气体通常是氢气、氮气或其混合气。所用焊料可以是PbSn、PbAgSn、AgSn、PbSnIn或AuSb、AuGa等。之后引入即将芯片先烧结在比芯片尺寸大的金属片上，再把金属片用作为绝缘材料的粘合剂粘结到管基上。对于B型管基和塑封件支架，是通过变更模具改变接壳电极的位置而达到并不改变诸电极的排列顺序，如EBC或ECB(BCE)。也可以象F型晶体管那样对调其中两个电极。例如，由原来的集电极接壳变为发射极接壳后，只是C，E两极互易而B极不变。由于E-B结耐压都较低，对于基极(或发射极)接管基的情况，相应的发射极(或基极)绝缘子可以做得比较小，例如绝缘子截面积可以减小到 1/2 - 1/3 。这样带来的好处是有利于减小热阻而扩大功率容量，也易于辨认电极，如图4所示，也可以绝缘子大小不做变动而用色点、文字等标志注明。上述方法同样适用于其它封装类型的器件。为了减小内引线电感，提高频率特性，我们设计了在管基上顶起金属台以连接公共端内引线，这样可以使公共端内引线做得尽可能短。如图5所示。其中11芯片，12绝缘片，13管基，14金属台。对于管基为基极或发射极的情况，在保证耐压的前提下，管帽可以做得尽量矮，以增加屏蔽效果，减小输出输入间反馈电容，展宽频带并提高稳定度，同时减小了器件体积，F型管帽可由原来0.0065米减到0.003米;B型管帽可由原来0.006米减到0.0028米。管帽高度减小的部分改成螺母，其固定方法采用常用的烧结法。这样便于固定散热器，如图6所示，其中21螺柱，22散热板，23螺母，24B型晶体管。其优点在于可以使B型晶体管耗散功率由1W增到5W-10W。下面是本专利技术的最佳实施例。B型封装的发射极接壳晶体管。芯片通过BeO绝缘片烧结到B型管壳上，通过BeO片上的金属化涂层将发射极与管基连接。在管基上顶起金属台，高度与芯片上表面相平或稍高用于连接公共端内引线，将发射极与金属台相连接，使公共端内引线尽可能短。BeO绝缘层与金属外壳的连接采用贴片式或钳入式。管帽高度为0.003米，管帽上烧结一个厚度为0.002米，外直径与管帽相同的螺帽。本专利技术的另一实施例为采用F型管基制作的发射极接壳的晶体管。芯片通过BeO绝缘片烧结到F型管基上，基极采用小绝缘子有利于导热和辨认电极。BeO绝缘层与金属外壳的连接采用片式或钳入式。上述绝缘材料也可用MgO、Al2O3、SiC熔铸云母或BeO、MgO、Al2O3、SiC粘合剂与Mo、Fe、Cu、Al等金属的复合层代替。对于F型管基，可以引入两片以上绝缘导热片，以制造多子器件。既有利于引入内匀流电阻，又可分散热源，扩展热流等效截面，降低结温，减小芯片与瓷片尺寸，减小应力，增加寿命，从根本上提高100W-1000W极大功率晶体管的可靠性。本文档来自技高网...

【技术保护点】
选极晶体管其特征在于：ａ，芯片与管基之间采用贴片式或钳入式加一绝缘导热材料，使得晶体管任一电极均可与管基连接或任何电极均不与管基连接［图１］。ｂ，在管基上顶起金属台高度与芯片上表面相平或稍高用于联接内引线。ｃ，管帽之上烧结一个高度为０．００２－０．００３米的螺帽。ｄ，绝缘材料预先烧结在管基上或与管芯同时烧结。

【技术特征摘要】
1.选极晶体管其特征在于a，芯片与管基之间采用贴片式或钳入式加一绝缘导热材料，使得晶体管任一电极均可与管基连接或任何电极均不与管基连接[图1]。b，在管基上顶起金属台高度与芯片上表面相平或稍高用于联接内引线。c，管帽之上烧结一个高度为0.002-0.003米的螺帽。d，绝缘材料预先烧结在管基上或与管芯同时烧结。2.根据权利要求1，绝缘材料可以是BeO、MgO、Al2O3、SiC熔铸云母、粘合剂及其与Mo、Fe、Cu、Al...

【专利技术属性】
技术研发人员：苗庆海，张兴华，王家俭，任中早，张德骏，李如尧，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：37[中国|山东]