CZ285634B6 - Ochranné pouzdro z elektricky izolujícího materiálu pro polovodičovou součástku - Google Patents

Abstract

Ochranné pouzdro (51) sestává z tvarového horního dílu (10) a tvarového dolního dílu (20), mezi nimiž je uspořádána polovodičová součástka (40), přičemž ve tvarovém horním dílu (10) je upraveno vybrání (11), v němž leží část horní strany polovodičové součástky (40) s připojovacími poli (41) a připojovacími dráty (42), jakož i kontaktní místa mezi připojovacími dráty (42) a připojovacími tvarovými kusy (30).ŕ

Description

Oblast techniky

Vynález se týká ochranného pouzdra z elektricky izolujícího materiálu pro polovodičovou součástku umístěnou na nosiči, která je opatřena připojovacími poli, která jsou připojovacími dráty spojena s připojovacími tvarovými kusy, přičemž ochranné pouzdro obklopuje polovodičovou součástku a připojovací kusy a stabilně pevně přidržuje nosič polovodičové součástky, a přičemž části připojovacích tvarových kusů vyčnívají z ochranného pouzdra.

Dosavadní stav techniky

Je známé upevňování polovodičových součástek na nosiči, přičemž polovodičová součástka se zaleje kapalnou plastickou hmotou. Přípojky na polovodičové součástce jsou obvykle spojeny tenkými dráty s připojovacími nožičkami, které vyčnívají z ochranného pouzdra polovodičové součástky. Při zalévání polovodičové součástky zalévací hmotou působí na polovodičovou součástku mechanické síly, působící rovněž na vodivé dráhy, dráty a oxidy, které tak mohou poškodit. Kromě toho není zalitím plastickou hmotou dosaženo úplného utěsnění proti vlivům okolního prostředí. Dále je známé zakrývání polovodičové součástky vrstvou gelu, která chrání polovodičovou součástku před působením mechanických sil a vlivů okolního prostředí. Při zalévání polovodičové součástky zakryté vrstvou gelu plastickou hmotou je možné, že gel se stříkáním plastické hmoty z polovodičové součástky posune, a proto ztratí svůj účinek.

Podstata vynálezu

Výše uvedené nedostatky odstraňuje ochranné pouzdro z elektricky izolujícího materiálu pro polovodičovou součástku umístěnou na nosiči, která je opatřena připojovacími poli, která jsou připojovacími dráty spojena s připojovacími tvarovými kusy, přičemž ochranné pouzdro obklopuje polovodičovou součástku a připojovací tvarové kusy a stabilně pevně přidržuje nosič polovodičové součástky, a přičemž části připojovacích tvarových kusů vyčnívají z ochranného pouzdra, podle vynálezu, jehož podstatou je, že ochranné pouzdro sestává z tvarového horního dílu a tvarového dolního dílu, mezi nimiž je uspořádána polovodičová součástka, a že ve tvarovém horním dílu je upraveno vybrání, v němž leží část horní strany polovodičové součástky s připojovacími poli a připojovacími dráty, jakož i kontaktní místa mezi připojovacími dráty a připojovacími tvarovými kusy.

Výhodou ochranného pouzdra podle vynálezu je, že při jeho sestavení s polovodičovou součástkou nepůsobí na polovodičovou součástku a zejména na připojovací dráty žádné vnější mechanické síly, které je tudíž nemohou poškodit.

Výhodná provedení a vylepšení ochranného pouzdra popsaného v hlavním patentovém nároku jsou uvedena ve vedlejších patentových nárocích.

Zvlášť výhodné je, když se ochranné pouzdro vyplní výplňovým materiálem, protože tím je polovodičová součástka spolehlivě a trvale chráněna před vlivy okolního prostředí. Dále je výhodné, když se každý tvarový díl vytvoří tak, že nosič polovodičové součástky je pomocí výstupků fixován ve své poloze, takže není zapotřebí provádět žádné manuální polohování. Fixování tvarových dílů pomocí navzájem odpovídajících aretačních elementů poskytuje výhodu v tom, že i tvarové díly jsou vůči sobě automaticky polohově fixovány, aniž by bylo zapotřebí provádět manuálně jejich vyrovnání. Prohloubení v jednom zobou tvarových dílů, v nichž leží části připojovacích tvarových kusů s kontaktními místy pro připojovací dráty, poskytují tu

-1 CZ 285634 B6 výhodu, že zaručují i fixování polohy připojovacích tvarových kusů. Stabilizační elementy na jednom z obou tvarových dílů, které procházejí otvory v připojovacích tvarových kusech a zasahují na výstupní straně do příslušných prohloubení na druhém tvarovém dílu, slouží k výhodné stabilizaci připojovacích tvarových kusů, protože tyto připojovací tvarové kusy musí při manipulaci s hotově smontovanými polovodičovými součástkami odolávat zvlášť vysokým mechanickým zatížením.

Spojení tvarových dílů s nosičem polovodičové součástky pomocí lepidla slouží s výhodou ke zjednodušení a usnadnění výroby ochranného pouzdra. Zvýšená drsnost povrchu na místech, na nichž jsou tvarové díly spojeny pomocí lepidla s nosičem polovodičové součástky, má tu výhodu, že lepicí spojení mezi tvarovými díly a nosičem polovodičové součástky se zlepší. Vytvoření jednoho z tvarových dílů s plochým nástavcem, který je uspořádán pod nosičem polovodičové součástky, představuje výhodné provedení izolační vrstvy pod nosičem polovodičové součástky, protože již nemusí být mezi sousedními stěnami a nosičem polovodičové součástky uspořádán žádný izolační díl. Ochranné pouzdro podle vynálezu může být s výhodou vytvořeno tak, že do něj může být integrován další nosič s další polovodičovou součástkou, a vybrání, které je vytvořeno jako průchozí otvor, umožňuje přenos optických signálů mezi polovodičovými součástkami vytvořenými jako součástky komunikující optoelektronicky. Vytvoření vybrání jako průchozí otvor může být dále s výhodou využito pro připojení světlovodu, přičemž toto připojení je proveditelné snadno a levně. Spojení nosiče polovodičové součástky s dalšími nosiči polovodičových součástek pomocí nástavců s výhodou umožňuje provádění výroby ve velkém měřítku tím, že nosiče polovodičové součástky jsou zpracovávány ve formě pásů. Kromě toho dojde ke vzájemnému mechanickému stabilizování nosičů polovodičových součástek mezi sebou.

Přehled obrázků na výkresech

Vynález bude dále blíže objasněn na příkladech provedení podle přiložených výkresů, na nichž obr. 1 znázorňuje v perspektivním pohledu v rozloženém stavu ochranné pouzdro pro polovodičovou součástku, obr. 2a až 2d tvarový horní díl vpůdoiysu, podélném řezu, pohledu zespoda a v bokorysu částečně v řezu, obr. 3 a až 3 d tvarový dolní díl v nárysu, půdorysu, pohledu zdola a bokorysu částečně v řezu, obr. 4 v perspektivním pohledu v rozloženém stavu ochranné pouzdro jako optoelektronický vazební člen, obr. 5 v perspektivním pohledu, částečně v řezu, ochranné pouzdro s připojeným světlovodem, a obr. 6 v perspektivním pohledu nosič polovodičové součástky s připojovacími tvarovými kusy.

Příklady provedení vynálezu

Na obr. 1 je znázorněn plochý nosič 34, na němž je připájena rovněž plochá polovodičová součástka 40. Polovodičová součástka 40 je na svém povrchu na okraji opatřena několika připojovacími poli 41, z nichž je znázorněno pouze jedno. Nosič 34 je dále na svých stranách opatřen dvěma nástavci 37. Tři podélné připojovací tvarové kusy 30 jsou vždy na svém jednom konci opatřeny rozšířenou hlavovou částí 36 a na svém druhém konci zužující se patní částí 31, na níž jsou připojovací tvarové kusy 30 navzájem spolu spojeny patním můstkem 32. Další

-2CZ 285634 B6 spojení mezi připojovacími tvarovými kusy 30 je vytvořeno vloženými můstky 33, které spojují připojovací tvarové kusy 30 mezi hlavovými částmi 36 a patními částmi 3L Z připojovacího pole 41 vede připojovací drát 42 k hlavové části 36 jednoho připojovacího tvarového kusu 30, k němuž je připojen v kontaktním místě 43. Prostřední připojovací tvarový kus 30 je na hlavové 5 části 36 zahnut směrem dolů a galvanicky spojen s nosičem 34 polovodičové součástky 40.

Tvarový horní díl 10 se nasadí na toto uspořádání tak, že výstupky 13, které jsou na něm upraveny, zachytí ze stran nosič 34 a současně se část polovodičové součástky 40 s připojovacím polem 41, připojovacím drátem 42 a oblastí hlavové části 36 s kontaktem pro připojovací drát 42 vloží do střechovitého vybrání 11 v horním tvarovém dílu 10. Nosič 34 vyčnívá z horního 10 tvarového dílu 10 a dolního tvarového dílu 20 částí, na níž jsou upraveny nástavce 37.

Dolní tvarový díl 20 se nasadí na toto uspořádání zespoda, přičemž aretační elementy 21 ve tvaru pyramidy se vloží do odpovídajících aretačních elementů 12 rovněž tvaru pyramidy ve tvarovém horním dílu 10 a dále hlavové části 36 připojovacích tvarových kusů 30 se umístí do prohloubení 15 22 ve tvarovém dolním dílu 20. Prohloubení 22 mají tvar přizpůsobený tvaru hlavových částí 36, čímž je zaručeno přidržování v bočním směru.

Pomocí prohloubení 22 a aretačních elementů 21, 12 a rovněž výstupků 13 je jednoznačně definována poloha jednotlivých elementů u hotově smontovaného ochranného pouzdra 51, 20 obsahujícího uvnitř polovodičovou součástku 40. Pro trvalé polohové fixování se při montáži spojí dotykové plochy tvarových dílů 10, 20, nosiče 34 a připojovacích tvarových kusů 30 navzájem pomocí lepidla. Protože připojovací pole 41, připojovací drát 42 a hlavová část 36 připojovacího tvarového kusu 30 leží ve vybrání 11 tvarového horního dílu 10, nejsou tyto součásti ani při montáži ani potom vystaveny působení mechanických sil. Pro zabránění 25 škodlivého působení okolního prostředí, jako je například vznik koroze vlivem vlhkosti, poškození částicemi nečistot, působení leptacích plynů, kapalin atd., na polovodičovou součástku 40 je možno před, a u provedení vybrání 11 jako průchozího otvoru otevřeného směrem ven, i po montáži tvarových dílů JO, 20 zakrýt polovodičovou součástku 40 výplňovým materiálem.

K tomu účelu je vhodný například gel. U vybrání 11 ve formě průchozího otvoru otevřeného 30 směrem ven se po naplnění nasadí na toto vybrání 11 víko, které tak vybrání 11 uzavře. Víko může být provedeno z plastické hmoty nebo keramického materiálu a může se na tvarový horní díl 10 přilepit. Vytvrzení výplňového materiálu, jakož i lepidla, se může provádět účinkem tepla. Za tímto účelem je výhodné provádět ohřev ve dvou stupních: V prvním stupni se provede s výhodou po dobu dvou minut ohřev ochranného pouzdra 51 na teplotu 20 °C.

Ve druhém stupni následuje ohřev na 150 °C po dobu dvou hodin. Tímto stupňovitým vytvrzením se zamezí tomu, že výplňový materiál a lepidlo se při polymerování promíchají. Nosič 34 polovodičové součástky 40 vyčnívá velkou plošnou částí z ochranného pouzdra 51 ven a slouží proto k ochlazování polovodičové součástky polovodičové součástky 40. Za tím účelem je 40 výhodné provést nosič 34 z tepelně vodivého materiálu, jako je měď nebo hliník. Tím, že se v přesahující plošné Části nosiče 34 provede díra, slouží nosič 34 rovněž jako upevňovací příruba, jejíž dírou potom prochází šroub, který se zašroubuje do závitu uspořádaného pod ní. Připojovací tvarové kusy 30 slouží jako kontakty polovodičové součástky 40 a mohou být provedeny rovněž z mědi nebo stříbra. Jako materiály na tvarové díly 10, 20 je možno s výhodou 45 použít teplem vytvrditelné plastické hmoty neboli termosety a rovněž termoplastické hmoty neboli termoplasty. Na místech, v nichž jsou tvarové díly 10, 20 slepeny s nosičem 34, mají tvarové díly 10, 20 větší drsnost povrchu. Tím je umožněno lepší přilnutí lepidla a tím i tvarových dílů 10, 20 a nosiče 34 k sobě navzájem. Tvarové díly 10, 20 mohou být vyráběny připojeny k sobě ve formě pásu, v němž mezi jednotlivými za sebou následujícími tvarovými díly 50 10. 20 při jejich výrobě zůstávají tenké spojovací můstky.

Zlomení těchto tenkých spojovacích můstků, které rovněž slouží jako místa určená ke zlomení, je možno provádět při montáži jak manuálně, tak i strojově. Pro elektrickou izolaci jednotlivých připojovacích tvarových kusů 30 vůči sobě je proto nutno provést jak oddělení patního můstku

-3CZ 285634 B6

32, tak i oddělení vložených můstků 33, například lisováním po provedené montáži ochranného pouzdra 5L Nástavce 37, sloužící jako spojovací můstky, je možno pro jednotlivé použití sousedních nosičů 34 rovněž od sebe oddělit. Rovněž je možno při použití několika polovodičových součástek 40 ponechat nástavce 37 jako mechanické stabilizátory a vyrovnávače potenciálů mezi několika nosiči 34, čímž vznikne spojená skupina polovodičových součástek 40. Ochranné pouzdro 51 je zvlášť vhodné pro výkonové tranzistory.

Na obr. 2a, 2b, 2c a 2d je znázorněn tvarový horní díl 10 ve výhodném provedení ve čtyřech pohledech. Tvarový horní díl 10 ve tvaru kvádru je na své homí ploše opatřen vybráním 11 ve formě komínovité průchozí díry. Vlevo a vpravo od vybrání 11 je uspořádán vždy jeden výstupek 13 tvaru písmene L. Na volném konci dlouhého ramena výstupků 13 tvaru písmene L je tvarový homí díl 10 opatřen osazením, v němž je vždy vlevo a vpravo uspořádán jeden aretační element 12 tvaru pyramidy ve formě prohloubení.

Vybráním 11 je možno po sestavení tvarových dílů 10, 20 s nosičem 34 polovodičové součástky 40 a připojovacími tvarovými kusy 30 zavádět výplňový materiál. Výstupky 13 tvaru písmene L slouží k fixování polohy nosiče 34. Jako nosič 34 slouží obvykle chladicí těleso, které se již používá u známých standardních ochranných pouzder. Do aretačních elementů 12 zasahují u sestaveného ochranného pouzdra 51 aretační elementy 21 tvarového dolního dílu 20.

Obr. 3a, 3b, 3c a 3d znázorňují tvarový dolní díl 20 ve výhodném provedení ve čtyřech pohledech. Tvarový dolní díl 20 je plastovým dílem ve tvaru kvádru, který je opatřen prohloubeními 22, přizpůsobenými tvaru hlavových částí 36 připojovacích tvarových kusů 36. Vlevo a vpravo od prohloubení 22 vyčnívají aretační elementy 21 ve formě pyramidových stupňů z tvarového dolního dílu 20.

Při sestavení ochranného pouzdra 51 se vloží hlavové části 36 připojovacích tvarových kusů 30 do prohloubení 22, čímž jsou fixovány ve své poloze. Po přilepení nosiče 34 na tvarový dolní díl 20 je možno s výhodou provést spojení připojovacích polí 41 na polovodičové součástce 40 s hlavovými částmi 36 připojovacích tvarových kusů 30 pomocí připojovacích drátů 42. Po úplném připojení pomocí připojovacích drátů 42 se tvarový homí díl 10 podle obr. 2a až 2d nasadí na hotově zapojené uspořádání.

Na obr. 4 je znázorněno v perspektivním pohledu v rozloženém stavu další provedení ochranného pouzdra 51.. Tvarový dolní díl 20 je navíc oproti tvarovému dolnímu dílu 20, znázorněnému na obr. 3a až 3 d, opatřen v prohloubeních 22 kolíkovými stabilizačními elementy 23. Kromě toho je na tvarovém dolním dílu 20 ve směru k nosiči 34 určenému pro smontování vytvořen plochý nástavec 24, který bude umístěn pod nosičem 34. Připojovací tvarové kusy 30 jsou na svých hlavových částech 36 opatřeny otvory 35 korespondujícími se stabilizačními elementy 23. Tvarový homí díl 10 je pro vložení stabilizačních elementů 23 vyčnívajících z otvorů 35 opatřen odpovídajícími prohloubeními 14. Tvarový homí díl 10 je vytvořen tak, že nyní může být jak z dolní strany, tak i z homí strany upevněna na tvarovém horním dílu 10 vždy jedna konstrukční skupina sestávající z nosiče 34, polovodičové součástky 40, připojovacích tvarových kusů 30 a tvarového dolního dílu 20. Vybrání 11 je zde provedeno jako obdélníkový průchozí otvor.

Plochý nástavec 24 tvoří elektrickou izolaci mezi nosičem 34 a povrchem sousední stěny, na níž se upevní hotově smontovaná součástka.

Jedna z polovodičových součástek 40 je u tohoto uspořádání provedena jako polovodičová součástka 40 vysílající světlo, zatímco druhá polovodičová součástka 40 je polovodičovou součástkou 40 citlivou na světlo. Výměna optických signálů mezi oběma polovodičovými součástkami 40 se provádí vybráním 11 ve formě průchozí díry. Tímto způsobem je snadno proveditelný optoelektronický vazební člen. Toto ochranné pouzdro 51 je rovněž vhodné pro

-4CZ 285634 B6 připojení na trhu dostupných optoelektronických součástek, jako jsou například diody LEDS. Vybrání 11 je potom s výhodou přizpůsobeno vnějšímu obrysu součástek, určených k připojení.

Na obr. 5 je v perspektivním pohledu znázorněno ochranné pouzdro 51, které je připojeno na světlovod 50. Vybrání 11 je za tím účelem provedeno rovněž jako průchozí díra, aby světelné vlny vedené světlovodem 50 mohly vystupovat z tohoto světlovodu 50 a mohly být přiváděny do polovodičové součástky 40 vytvořené jako optické čidlo. Polovodičová součástka 40 může být rovněž vytvořena jako fotosnímač, a proto může být celé uspořádání použito jako vstupní připojovací místo.

Na obr. 6 je v perspektivním pohledu znázorněno další provedení nosiče 34 polovodičové součástky 40. Číslování jednotlivých součástí z obr. 1 je ponecháno. Znázorněný nosič 34 se liší od provedení podle obr. 1 pouze tím, že nástavce 37 nejsou uspořádány bočně, nýbrž na čelní straně nosiče 34 odvrácené od připojovacích tvarových kusů 30 a nosič 34 je na této své čelní straně připevněn pomocí nástavců 37 na dalším nosiči 38, který je proveden ve formě děrovaného plechu.

U tohoto provedení je možno provést oddělení nosiče 34 od dalšího nosiče 38 zlomením nástavců 37. Tím se provádí výroba součástí, které nevyžadují žádné chlazení nebo montáž. Výroba se potom může provádět ve formě pásu tvořeného nepřerušovaným dlouhým dalším nosičem 38. na němž je upevněno několik nosičů 34.

PATENTOVÉ NÁROKY

Claims (12)

1. Ochranné pouzdro z elektricky izolujícího materiálu pro polovodičovou součástku umístěnou na nosiči, která je opatřena připojovacími poli, která jsou připojovacími dráty spojena s připojovacími tvarovými kusy, přičemž ochranné pouzdro obklopuje polovodičovou součástku a připojovací tvarové kusy a stabilně pevně přidržuje nosič polovodičové součástky, a přičemž části připojovacích tvarových kusů vyčnívají z ochranného pouzdra, vyznačující se tím, že sestává z tvarového horního dílu (10) a tvarového dolního dílu (20), mezi nimiž je uspořádána polovodičová součástka (40), a že ve tvarovém horním dílu (10) je upraveno vybrání (11), v němž leží část homí strany polovodičové součástky (40) s připojovacími poli (41) a připojovacími dráty (42), jakož i kontaktní místa (43) mezi připojovacími dráty (42) a připojovacími tvarovými kusy (30).

2. Ochranné pouzdro podle nároku 1, vyznačující se tím, že vybrání (11) je vyplněno výplňovým materiálem.

3. Ochranné pouzdro podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že tvarový homí díl (10) nebo tvarový dolní díl (20) je opatřen výstupkem (13) pro fixování nosiče (34) v jeho poloze.

4. Ochranné pouzdro podle jednoho z nároků laž3, vyznačující se tím, že tvarový homí díl (10) a tvarový dolní díl (20) jsou opatřeny navzájem odpovídajícími a v sestaveném stavu do sebe zasahujícími aretačními elementy (12, 21).

5. Ochranné pouzdro podle jednoho z nároků 1 až 4, vyznačující se tím, že tvarový homí díl (10) nebo tvarový dolní díl (20) je opatřen prohloubeními (22), v nichž jsou

-5 CZ 285634 B6 umístěny alespoň oblasti připojovacích tvarových kusů (30) s kontaktními místy (43) pro připojovací dráty (42), pro fixování v jejich poloze.

6. Ochranné pouzdro podle jednoho z nároků 1 až 5, vyznačující se tím, že tvarový horní díl (10) nebo tvarový dolní díl (20) je opatřen stabilizačními elementy (23), které procházejí v oblasti kontaktních míst (43) pro připojovací dráty (42) otvory (35) upravenými v připojovacích tvarových kusech (30) a na výstupní straně zasahují do odpovídajících prohloubení (14) v tvarovém dílu (10, 20).

7. Ochranné pouzdro podle jednoho z nároků laž 6, vyznačující se tím, že tvarové díly (10, 20) jsou s nosičem (34) spojeny pomocí lepidla.

8. Ochranné pouzdro podle nároku 7, vyznačující se tím, že tvarové díly (10, 20) jsou v oblasti míst, v nichž jsou tvarové díly (10, 20) pomocí lepidla spojeny s nosičem (34), opatřeny povrchem s větší drsností.

9. Ochranné pouzdro podle jednoho z nároků laž8, vyznačující se tím, že tvarový dolní díl (20) nebo tvarový horní díl (10) je opatřen plochým nástavcem (24), uspořádaným pod nosičem (34).

10. Ochranné pouzdro podle jednoho z nároků laž9, vyznačující se tím, že tvarový horní díl (10) je vytvořen pro uložení dalšího nosiče (34) s další polovodičovou součástkou (40), a že vybrání (11) je vytvořeno jako průchozí díra, pro přenos optických signálů mezi polovodičovými součástkami (40) vytvořenými jako optoelektronicky komunikující součástky.

11. Ochranné pouzdro podle jednoho z nároků 1 až 9, vyznačující se tím, že vybrání (11) je vytvořeno jako průchozí díra, kterou jsou vyměnitelné optické signály mezi polovodičovou součástkou (40) vytvořenou jako optoelektronická součástka asvětlovodem (50) připojeným na ochranné pouzdro (51).

12. Ochranné pouzdro podle jednoho z nároků 1 až 11, vyznačující se tím, že nosič (34) je pomocí nástavců (37) spojen s alespoň jedním dalším nosičem (38).