SU1725256A1

SU1725256A1 - Integrated circuit

Info

Publication number: SU1725256A1
Application number: SU904809366A
Authority: SU
Inventors: Яков Михайлович Беккер; Валерий Вячеславович Волков; Владимир Михайлович Маслов; Павел Сергеевич Приходько; Валерий Владимирович Шлыков
Original assignee: Ленинградское научно-производственное объединение "Красная заря"
Priority date: 1990-04-04
Filing date: 1990-04-04
Publication date: 1992-04-07

Abstract

Изобретение относитс к вычислительной технике и может быть использовано дл создани термостойких интегральных схем пам ти и программируемой логики, используемых в электронно-вычислительной аппаратуре и аппаратуре средств св зи. Цель изобретени - повышение термостойкости микросхемы пам ти. Поставленна цель достигаетс тем, что она содержит поглощающий слой 6 эмали, расположенный на внутренней поверхности крышки 5 корпуса 1. В результате теплоперенос от полупроводникового кристалла 4 осуществл етс не только через основание корпуса 1, а также и через крышку 5 корпуса 1. 1 ил.The invention relates to computing and can be used to create heat-resistant integrated memory circuits and programmable logic used in electronic and communications equipment. The purpose of the invention is to increase the thermal stability of the memory chip. This goal is achieved in that it contains an absorbing enamel layer 6 located on the inner surface of the cover 5 of the housing 1. As a result, heat transfer from the semiconductor crystal 4 occurs not only through the base of the housing 1, but also through the cover 5 of the housing 1. 1 sludge.

Description

Изобретение относитс к вычислительной технике и может быть использовано дл создани интегральных схем (ИС) пам ти, примен емых в электронно-вычислительной аппаратуре и аппаратуре средств св зи. The invention relates to computing and can be used to create integrated circuits (ICs) of memory used in electronic and communications equipment.

Известны микросхемы пам ти, которые состо т из основани корпуса с контактными выводами. С помощью эвтектики на основании корпуса закреплен полупроводниковый кристалл, защищенный сверху крышкой корпуса.Memory chips are known which consist of a housing base with contact leads. Using a eutectic, a semiconductor crystal is fixed on the base of the case, protected from above by a case cover.

Недостатками такой микросхемы пам ти вл етс то, что при ее функционировании теплоотвод осуществл етс только через основание корпуса. Металлокерами- ческие корпуса, используемые дл герметизации микросхемы, имеют основание, выполненное из керамики, теплопроводность которой невелика. Поэтому выдел ема при работе теплота концентрируетс в полупроводниковом кристалле, что вызывает его разогрев. Это приводит к изменению электрических параметров и отказам в работе интегральных схем, т.е. снижает надежность работы микросхем пам ти в процессе их функционировани .The disadvantages of such a microcircuit are the fact that, during its operation, heat removal takes place only through the base of the case. Metal-ceramic enclosures used to seal the microcircuit have a base made of ceramic, the thermal conductivity of which is low. Therefore, the heat released during operation is concentrated in a semiconductor crystal, which causes it to heat up. This leads to a change in electrical parameters and failures in the operation of integrated circuits, i.e. reduces the reliability of the memory chips in the process of their operation.

Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемой вл етс микросхема пам ти, содержаща керамическое основание корпуса с контактными выводами, слой эвтектики, расположенный на основании, на котором закреплены полупроводниковый кристалл, крышку корпуса, закрывающую полупроводниковый кристалл.The closest in technical essence to the present invention is a memory microcircuit comprising a ceramic base of the body with contact leads, a eutectic layer located on the base on which a semiconductor chip is fixed, a body cover covering the semiconductor chip.

Недостатками такой микросхемы пам - ти вл етс следующее.The disadvantages of such a memory chip are the following.

Низка теплопроводность керамического основани и большого пути дл теплового потока (слой полупроводникового кристалла, слой эвтектики - межсоединение кристалла и основани , слой керамического основани ) оказывает большое тепловое сопротивление . Удаление тепла через крышку корпуса оказываетс незначительным из-за большой отражательной способности внут- ренней поверхности крышки корпуса. Внутренн поверхность крышки светла , гладка . Уменьшение шероховатости поверхности непосредственно ведет к снижению ее степени черноты. Поскольку степень черноты металлической крышки в инфракрасной области спектра очень низка , то соответственно низка ее поглощательна способность. Удаление тепла от поверхности основани корпуса путем конвенции также затруднено, так как микросхема пам ти крепитс на основании платы, тепловой контакт с которой плохой, что снижает теплопередачу к плате.The low thermal conductivity of the ceramic base and the large path for heat flow (the semiconductor crystal layer, the eutectic layer — the crystal and base interconnect, the ceramic base layer) exerts a large thermal resistance. Heat removal through the housing cover is negligible due to the high reflectivity of the inner surface of the housing cover. The inner surface of the lid is light and smooth. Reducing the surface roughness directly leads to a decrease in its degree of blackness. Since the degree of blackness of the metal cover in the infrared region of the spectrum is very low, its absorption capacity is correspondingly low. The removal of heat from the base surface of the case by convention is also difficult, since the memory chip is fixed on the base of the board, the thermal contact with which is poor, which reduces the heat transfer to the board.

Таким образом, в процессе функционировани такой микросхемы выдел ема теплота концентрируетс между полупроводниковым кристаллом и крышкой корпуса , что вызывает дальнейший разогрев кристалла и приводит к снижению надежности .Thus, during the operation of such a chip, the heat generated is concentrated between the semiconductor chip and the housing cover, which causes further heating of the chip and leads to a decrease in reliability.

Цель изобретени - повышение термостойкости микросхемы.The purpose of the invention is to increase the thermal stability of the microcircuit.

Поставленна цель достигаетс тем, что в микросхеме пам ти, содержащей керамическое основание корпуса, контактные выводы , закрепленные в керамическом основании корпуса, полупроводниковый кристалл, слой эвтектики, расположенный на поверхности керамического основани корпуса, полупроводниковый кристалл, расположенный на слое эвтектики, крышку корпуса , прикрепленную к керамическому основанию корпуса по его периметру над полупроводниковым кристаллом, внутренн поверхность крышки содержит поглощающий слой эмали.The goal is achieved by the fact that in a microcircuit of a memory containing a ceramic base of the body, contact leads fixed in the ceramic base of the body, a semiconductor crystal, a eutectic layer located on the surface of the ceramic base of the body, a semiconductor crystal located on the eutectic layer, the body cap attached to the ceramic base of the case along its perimeter above the semiconductor crystal, the inner surface of the cover contains an absorbing layer of enamel.

На чертеже представлена микросхема пам ти.The drawing shows a memory chip.

В микросхеме пам ти на основании 1 корпуса с контактными выводами 2 с помощью эвтектики 3 закреплен полупроводниковый кристалл 4. Сверху кристалл 4 защищен крышкой 5 корпуса. Внутренн поверхность крышки 5 покрыта слоем 6, поглощающим тепловое излучение, например эмалью АК 545 (черной).A semiconductor crystal 4 is fixed in the memory chip on the base 1 of the housing with the contact leads 2 by means of the eutectic 3. The top crystal 4 is protected by the cover 5 of the housing. The inner surface of the lid 5 is covered with a layer 6 that absorbs thermal radiation, for example, enamel AK 545 (black).

Сущность работы предлагаемой микросхемы пам ти заключаетс в следующем.The essence of the operation of the proposed memory chip is as follows.

Поскольку разогрев микросхемы происходит в пределах до 120° С, то излучение поверхности полупроводникового кристалла относитс к инфракрасным област м спектра и составл ет основную часть рассеиваемой энергии.Since the heating of the microcircuit takes place in the range of up to 120 ° C, the radiation of the surface of a semiconductor crystal belongs to the infrared spectral region and constitutes the main part of the dissipated energy.

Таким образом, теплообмен между источником теплового потока (кристаллом) и стоком теплового излучени - крышки корпуса описываетс законом Стефана - Боль- цмана:Thus, the heat exchange between the heat source (crystal) and the heat radiation sink — the housing covers is described by the Stefan – Boltzmann law:

Кэ 7Т4,Ke 7T4,

где РЭ - энергетическа светимость абсолютно черного тела;where RE is the energy luminosity of an absolutely black body;

7- посто нна ;7- constant;

Т - температура в шкале Кельвина.T is the temperature in the Kelvin scale.

Полна энергетическа ркость полупроводникового кристалла при невысоких температурах, когда основна часть излучаемой энергии приходитс на инфракрасную область спектра, т.е. тепловое излучение, рассчитываетс по формулеThe full energy of the semiconductor crystal at low temperatures, when the main part of the radiated energy is in the infrared region of the spectrum, i.e. thermal radiation calculated by the formula

о v лТ.б / ВТ ч КЭ К/ЭТ ,().about v lt.b / VT h KE K / ET, ().

см стерsee erased

где К - численный коэффициент;where K is a numerical coefficient;

р- удельное сопротивление материала крышки;p is the resistivity of the material of the cover;

Поток лучистой энергии, испускаемый поверхностью полупроводникового кристалла при заданной температуре, распростран етс во всем полусферическом пространстве над поверхностью. В данном случае черным телом вл етс кристалл кремни и, как известно, самым эффективным источником теплового излучени со степенью черноты 0,9-0,76, а степень черноты покрыти эмалью типа АК 545 составл ет 0.96-0,90.The flux of radiant energy emitted from the surface of a semiconductor crystal at a given temperature spreads throughout the hemispherical space above the surface. In this case, the black body is a silicon crystal and, as is known, the most efficient source of thermal radiation with a degree of blackness of 0.9-0.76, and the degree of blackness of enamel coating type AK 545 is 0.96-0.90.

Поэтому в предлагаемой конструкции микросхемы пам ти перенос энергии происходит путем совместного действи поглощени теплового излучени внутренней поверхностью крышки, тёплопереносом к ее наружной поверхности и рассеиванием в окружающую среду, а также теплопроводностью через основание корпуса.Therefore, in the proposed design of the memory chip, energy transfer occurs by the combined action of the absorption of thermal radiation by the inner surface of the cover, heat transfer to its outer surface and dissipation into the environment, as well as heat conduction through the base of the case.

Преимущество предлагаемой микросхемы пам ти заключаетс в том, что тепло- перенос осуществл етс не только черезThe advantage of the proposed memory chip is that the heat transfer is carried out not only through

основание корпуса, а также через крышку корпуса. Причем повышение эффективности переноса теплового излучени достигаетс покрытием внутренней поверхности крышки корпуса слоем, поглощающим лучистую энергию. В результате улучшенного теплоотвода повышаетс термостойкость микросхемы пам ти и надежность ее функционировани .the base of the case, as well as through the case cover. Moreover, an increase in the efficiency of heat radiation transfer is achieved by coating the inner surface of the housing cover with a layer that absorbs radiant energy. As a result of the improved heat dissipation, the thermal stability of the memory chip and the reliability of its operation are improved.

Ф о р м у л а и з о б р ет е н и Микросхема, содержаща керамическое основание корпуса, контактные выводы , закрепленные в керамическом основании корпуса, слой эвтектики, расположенный на поверхности керамического основани корпуса, полупроводниковый кристалл, расположенный на слое эвтектики , крышку корпуса, прикрепленную к керамическому основанию корпуса по его периметру над полупроводниковым кристаллом , отличающа с тем, что, с целью повышени термостойкости микросхемы , она содержит поглощающий слой эмали, расположенный на внутренней поверхности крышки корпуса.Photographic and microcircuit containing the ceramic base of the body, contact leads fixed in the ceramic base of the body, a eutectic layer located on the surface of the ceramic base of the body, a semiconductor crystal located on the eutectic layer, a housing cover attached to the ceramic base of the housing around its perimeter above the semiconductor crystal, characterized in that, in order to improve the thermal stability of the microcircuit, it contains an enamel absorbing layer located on the inside it surface of the housing cover.

Claims

Claim

A microcircuit containing a ceramic base of the housing, contact leads fixed to the ceramic base of the housing, a eutectic layer located on the surface of the ceramic base of the housing, a semiconductor crystal located on the eutectic layer, a housing cover attached to the ceramic base of the housing along its perimeter above the semiconductor crystal, characterized the fact that, in order to increase the heat resistance of the microcircuit, it contains an absorbing layer of enamel located on the inner surface of the housing cover.