DE1010647B

DE1010647B - Gehaeuse fuer ein elektrisch unsymmetrisch leitendes System vom Kristalltyp

Info

Publication number: DE1010647B
Application number: DEL0020547A
Authority: DE
Inventors: Dr Phil Enno Arends
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1951-11-13
Filing date: 1954-12-02
Publication date: 1957-06-19
Also published as: DE896392C

Description

Gehäuse für ein elektrisch unsymmetrisch leitendes System vom Kristalltyp Die Herstellung von Dioden, steuerbaren Gleichrichtern, Transistoren, auch Spitzenkontakttransistoren, erfordert eine Reihe von Maßnahmen, die vielfach schwer durchzuführen sind, wenn das System dabei gleichzeitig in einem dichten Gehäuse untergebracht werden soll. Zur bestmöglichen Herstellung sollte das System zunächst einmal frei zugänglich sein, was indessen bei den bisher durchweg anzutreffenden röhrenförmigen Gehäusen mit von beiden Seiten an- oder eingelöteten Elektroden nicht zutrifft. Bei Systemen mit Spitzenkontakten bereitet das Einstellen der Spitzen auf der Kristalloberfläche, insbesondere wenn bestimmte Kristallstellen bevorzugt werden sollen oder mehrere Spitzen nebeneinander in bestimmter Lage angeordnet sind oder wenn sehr duktile oder leicht verbiegbare Drähte für die Spitzen verwendet werden sollen, wesentliche technologische Schwierigkeiten. Weiterhin darf das so aufgebaute System während des weiteren Einbaues in das Gehäuse weder in mechanischer noch in thermischer Hinsicht ungünstig beeinflußt werden. Schließlich soll oft zur Verbesserung der mechanischen Stabilität des oder der Kontakte eine mechanische Festlegung der Punktkontakte nach einer eventuellen elektrischen Formierbearbeitung unter Anwendung von Lacken, Wachsen od. dgl. erfolgen, die jedoch nur in sehr geringer Menge als kleine Tröpfchen verwendet werden dürfen, sei es wegen der Trocknungsbedingungen, der Schrumpfeigenschaften oder wegen des Wunsches, mehrere Schutzschichten übereinanderlegen zu können. Auch diese Forderung ist nur bei freier Zugänglichkeit des Systems zu erfüllen. Abschließend ist es jedoch zur Erhaltung der Arbeitsfähigkeit des Systems erforderlich, dieses von schädigenden Einflüssen seiner Umgebung, beispielsweise der Luftfeuchtigkeit, auszuschließen. Die Auswahl eines geeigneten Gehäuses muß also sehr sorgfältig getroffen werden. Das Hauptpatent 896 392 bezieht sich auf ein Gehäuse für ein elektrisch unsymmetrisch leitendes System vom Kristalltyp, insbesondere für Dioden oder steuerbare Gleichrichter, das aus zwei Teilen besteht, die derart zusammengefaßt sind, daß sie ein quaderförmiges oder zylinderförmiges Ganzes bilden.
Gemäß der Erfindung unterscheidet sich das Gehäuse von den seither, bekannten dadurch, daß das System auf einen die Lage des Halbleiterkörpers der Elektroden und der Zuleitungen zueinander bestimmenden Trägerkörper aufgebaut ist, und daß der Trägerkörper zwei das System zwischen sich einschließende profilbestimmende Flächen aufweist, die den freien Querschnitt eines zylindrischen über den Trägerkörper geschobenen Hohlkörpers an zwei Stellen ganz oder zum größten Teil ausfüllen. Der Vorteil dieses Gehäuses ist darin zu sehen, daß das System während seines Aufbaues auf dem Träger leicht zugänglich ist, daß weiterhin durch das Einschieben des Regelkörpers in den zylindrischen Hohlkörper keinerlei mechanische und thermische Beanspruchung eintritt, und daß schließlich die Fugen zwischen den das Gehäuse darstellenden Körper einen Kleinstwert aufweist. Die kleine Fugenlänge erschwert das Eindringen beispielsweise von Wasserdampf oder Verschmutzung in das Gehäuse ganz wesentlich und erleichtert den hermetischen Verschluß des Gehäuses, weil lediglich die kurze Fugenlänge geschlossen werden muß. Die Abmessungen der erfindungsgemäßen Anordnung können dabei leicht so gewählt werden, daß die zu verlötenden Enden genügend weit von dem wärmeempfindlichen System entfernt sind, ohne das Gehäuse ungewöhnlich zu vergrößern.
Es hat sich bewährt, die profilbestimmenden Flächen des Trägerkörpers und den freien Querschnitt des Hohlkörpers kreisförmig oder rechteckig, vorzugsweise aber quadratisch auszubilden. Der Trägerkörper wirkt dann vergleichsweise wie ein Kolben in dem durch den Hohlkörper gebildeten Zylinder. Diese Form hat den Vorteil leichter Herstellbarkeit und großer Handlichkeit. Dabei können die beiden Körper derart ausgebildet werden, daß die profilbestimmenden Flächen des Trägerkörpers zugleich die Stirnflächen des Hohlkörpers bilden. Die Länge des Hohlkörpers. ist also gleich dem Abstand der äußeren Begrenzungen der profilbestimmenden Flächen des Trägerkörpers.
Zur Erzielung eines hermetischen, d. h. gasdichten Abschlusses des Systems empfiehlt es sich, mindestens die Fugen zwischen dem Hohlkörper und den profilbestimmenden Flächen des Hohlkörpers zu verlöten. Da die Fugenlänge sehr klein ist, wird zum Verlöten nur eine sehr kurze Zeit benötigt und damit eine ungünstige thermische Beeinflussung des Systems während des Lötvorganges praktisch ausgeschaltet.
Der in dem Hohlkörper verbleibende Raum wird mit Vorteil mit einem isolierenden Material, beispielsweise mit Wachs oder wachsähnlichem Material, vorzugsweise von öl- oder pastenförmiger Konsistenz ausgeführt. Dies ergibt eine bessere Wirkung als das vollständige Ausgießen des Hohlkörpers mit Gießharz, weil wegen der unterschiedlichen Temperaturkoeffizienten des verwendeten Keramiks und des Gießharzes das System mechanischen Beanspruchungen ausgesetzt ist. Die Verwendung derartiger Materialien hat auch einen wesentlichen Vorteil gegenüber der ebenfalls häufigen Ausführungsform, bei der der verbleibende Raum in dem Gehäuse leer bleibt. Es wird nämlich dadurch verhindert, daß Verunreinigungen innerhalb des Gehäuses während des Lötprozesses oder unter dem Einfluß der Betriebstemperatur verdampfen und sich auf dem Kristall niederschlagen. Zugleich bietet sich ein weiterer Schutz gegen eventuell eindringende Feuchtigkeit. Schließlich wirkt die Füllung stark im Sinne einer Verbesserung der Wärmeabfuhr vom System.
Die Figuren zeigen in zum Teil schematischer Darstellung zwei Ausführungsformen von Gehäusen gemäß der Lehre der Erfindung.
In Fig. 1 ist mit 1 der Trägerkörper bezeichnet, dessen obere Fläche 2 eben ist, während die untere Fläche 3 den Ausschnitt eines Zylindermantels bildet. Nach beiden Seiten ist der Trägerkörper durch die kreisförmigen profilbestimmenden Flächen 4 und 5 begrenzt, durch die die Zuleitungen 6 und 7 vakuumdicht verlötet oder verschmolzen eingeführt sind. Die Zuleitung 7 führt zu einem Halbleiterkristall 8, der beispielsweise mittels einer eingebrannten Lotschicht auf dem aus Keramik bestehenden Träger befestigt ist. Die Zuleitung 6 führt dagegen zu einem Spitzenkontakt 9, der mit dem Halbleiterkörper 8 in elektrisch leitender Verbindung steht. Ist das ganze System in dieser Form fertig aufgebaut, so wird es in eine zylinderförmige Röhre 10 eingeschoben, deren Länge so abgestimmt ist, daß der Trägerkörper sie gerade ausfüllt. Der Verschluß des Systems wird mit Vorteil so ausgeführt, daß die die äußere Form der profilbestimmenden Flächen aufweisenden Zylindermäntel 11 und 12 sowie entsprechende gestrichelt angedeutete Bereiche 13 in dem Röhrchen 10 bei Keramikkörpern, beispielsweise unter Verwendung von durch Einbrennen gewonnener Metallisierungen, mit Lötsubstanz versehen sind. Es gelingt dann leicht, die sich bildenden Fugen hermetisch abzuschließen. Es ist ersichtlich, daß alle Forderungen, die an ein brauchbares Gehäuse gestellt werden müssen, durch das erfindungsgemäße Gehäuse in vollem Umfange erfüllt sind.
In Fig. 2 ist der Trägerkörper 14 mit quadratischem Querschnitt ausgebildet und auf ihm ein Spitzentransistor 15 in ähnlicher Weise aufgebracht worden wie die Diode nach Fig. 1. Entsprechend der Form der profilbestimmenden Flächen besteht der Hohlkörper 16 aus einem Zylinder mit rechteckigem Querschnitt. Der hermetische Verschluß des Gehäuses kann auch auf die Art vorgenommen werden, daß die in Fig. 2 mit 17 und 18 bezeichneten Flächen mit Lötsubstanz versehen werden und beim Lötvorgang die Fuge zwischen den beiden Körpern abschließen. Dabei ist zu beachten, daß durch das Lotmaterial kein Kurzschluß zwischen den Zuleitungen 19 und 20 entsteht. Bei Dioden wird sich diese Rücksichtnahme im allgemeinen erübrigen, da eine der Flächen 17 gewöhnlich nur von jeweils einer Zuleitung durchsetzt wird. Es ist indessen auch möglich, alle Zuleitungen durch eine der Flächen 4 bzw. 17 hindurchzuführen. Der übrige Teil des Gehäuses kann dann erforderlichenfalls einem Kühlmittel ausgesetzt werden.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Gehäuse für ein elektrisch unsymmetrisch leitendes System vom Kristalltyp, insbesondere für Dioden oder steuerbare Gleichrichter, das aus zwei Teilen besteht, die derart zusammengefaßt sind, daß sie ein quarderförmiges oder zylinderförmiges Ganzes bilden, nach Patent 896 392, dadurch gekennzeichnet, daß das System auf einen die Lage des Halbleiterkörpers, der Elektroden und der Zuleitungen zueinander bestimmenden Trägerkörper aufgebaut ist, und daß der Trägerkörper zwei das System zwischen sich einschließende profilbestimmende Flächen aufweist, die den freien Querschnitt eines zylindrischen über den Trägerkörper geschobenen Hohlkörpers an zwei Stellen ganz oder zum größten Teil ausfüllen.
2. Gehäuse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die profilbestimmenden Flächen des Trägerkörpers und der freie Querschnitt des Hohlkörpers kreisförmigen oder rechteckigen, vorzugsweise quadratischen Querschnitt haben.
3. Gehäuse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die profilbestimmenden Flächen des Trägerkörpers zugleich die Stirnflächen des Hohlkörpers bilden.
4. Gehäuse nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens die Fugen zwischen dem Hohlkörper und den profilbestimmenden Flächen des Trägerkörpers verlötet sind.
5. Gehäuse nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß der in dem Hohlkörper verbleibende Raum mit einem isolierenden Material, beispielsweise Wachs oder wachsähnlichem Material, vorzugsweise von öl- oder pastenförmiger Konsistenz, ausgefüllt ist.
6. Gehäuse nach Anspruch 4 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß der Trägerkörper und der Hohlkörper aus Keramik bestehen und an den Lötstellen mit eingebrannten Metallflächen versehen sind. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 896 392; französische Patentschrift Nr. 1 020 049; USA.-Patentschrift Nr. 2 538 593.