DE1087707B

DE1087707B - Verfahren zur Herstellung einer Flaechengleichrichter- bzw. Flaechentransistoranordnung und Vorrichtung zur Durchfuehrung dieses Verfahrens

Info

Publication number: DE1087707B
Application number: DES53213A
Authority: DE
Inventors: August Meyer; Hans Nagorsen; Hans-Juergen Nixdorf; Heinz Vogel
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1957-04-18
Filing date: 1957-04-18
Publication date: 1960-08-25

Description

Verfahren zur Herstellung einer Flächengleichrichter-bzw. Flächentransistoranordnung und Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung einer Flächengleichrichter- bzw. Flächentransistoranordnung.
Für den Einschluß einer Halbleiteranordnung in eine Kapselung ist ein Gehäuseaufbau aus einem durch zwei Metallplatten dosenförmig abgeschlossenen niedrigen Zylinder, vorzugsweise aus Glas oder Keramik, bekanntgeworden, an welcher die Abschlußplatten als Träger des oder der Systeme dienen und weitere Kanäle oder isolierte Durchführungen enthalten können, während der Zylinderteil einen oder mehrere Stutzen aufweist. Nach einer anderen bekannten Lösung wird das Gehäuse aus zwei Schalenteilen oder einem Schalenteil und einem Deckelteil gebildet, die hermetisch miteinander zu dem Gehäuse verbundenwerden und von denen der eine schalenförmige Ge-. häuseteil wieder mehrere Stutzen für das Auspumpen und als Durchführung zum Herausführen von Anschlußleitungen des eingeschlossenen Systems aufweist, wobei die aus Glas bestehenden Durchführungsrohre zum Abschluß der Fertigung sinngemäß nach entsprechender Erwärmung zusammengequetscht werden.
Hierbei wurden also thermische Behandlungsprozesse an den Isoliermaterialkörpern temperaturmäßig hohen Erweichungspunktes der Durchführungen für deren Verformung durchgeführt, die das eingeschlossene Halbleiterelement aber gegebenenfalls nachteilig beeinflussen können, und außerdem waren die benutzten Durchführungen sehr empfindlich.
Es ist ferner eine Halbleiteranordnung mit einem kopfschraubenförmigen Gehäuseteil mit einer um einen zentralen Teil an der Schraubenkopfendfläche eingearbeiteten Rille bekannt, wobei auf dem zentralen Teil das Halbleiterelement angelötet ist, von dessen der Grundplatte gegenüberliegenden Fläche ein Anschlußleiter .durch die innere Hülse der elektrisch isolierenden Durchführung eines glockenförmigen Gehäuses herausgeführt ist, das mit einer flanschartigen Becherrandzone dicht mit dem Boden der Rille in der Endfläche des Schraubenkopfes verbunden ist. Der Zwischenraum zwischen der inneren Mantelfläche der genannten isolierenden Hülse wird .durch eine besondere Füllung dieses Raumes nach außen hermetisch dicht gestaltet.
Weiterhin ist eine Gehäuseausführung mit plattenförmigem Gehäuseteil bekannt, an welchem das Halbleitersystem befestigt ist, und mit einem zweiten Gehäuseteil, der mittels eines nach außen gerichteten Flansches einer Becherform ebenfalls an dem plattenförmigen Gehäuseteil befestigt ist. Der zweite glockenförmige Gehäuseteil besteht dabei aus einem ringförmigen und einem kegelstumpfförmigen Teil, die über einen Isolierzylinder miteinander verbunden sind. Durch den zentralen Teil .der Kegelstumpfform ist ein rohrförmiger Anschlußleiter hindurchgeführt, der sich über eine gewisse Länge frei ausladend und innerhalb des Kammerraumes der G.leichrichteranordnung erstreckt. In das untere Ende des rohrförmigen Anschlußleiters ist einerseits ein mit dem einen Pol des Gleichrichterelementes verbundener biegsamer Leiter eingeführt,- und oberhalb der Verbindungsstelle des biegsamen Leiters und des Rohres sind an diesem seitliche Austrittsöffnungen vorgesehen, damit der rohrförmige Anschlußleiter für einen Evakuierungsprozeß des das Halbleiterelement einschließenden Gehäuses benutzt werden kann, wonach dann schließlich das freie Ende dieses rohrförmigen Anschlußleiters für den dichten Abschluß zusammengequetscht wird. Bei dieser Anordnung ist also je ein besonderer Lötprozeß im Innern des Gehäuses zwischen dem rohrförmigen Anschlußleiter und dem biegsamen Leiter sowie diedem und dem einen Pol des Halbleiterelementes erforderlich, und außerdem muß noch zusätzlich eine dichte Verbindung zwischen einem sich an die kleinere Grundfläche des kegelstumpfförmigen Gehäuseteiles anschließenden zylindrischen Teil und dem rohrförmigen Anschlußleiter vorgenommen werden. Dieser bekannte Aufbau ist in der Fertigung verhältnismäßig aufwendig und kann auch zu technischen -Erschwernissen in der einwandfreien Abdichtung und Herstellung der mechanischen Verbindung bzw. der Lötstellen Anlaß geben.
Die vorliegende Erfindung hat ein gegenüber diesen bekannten Lösungen vereinfachtes Verfahren zur Herstellung einer Flächengleichrichter- bzw. Flächentransistoranordnung zum Gegenstand, nach welchem erfindungsgemäß das mit einem biegsamen Anschlußleiter versehene Halbleiterelement mit seiner Trägerplatte an dem Boden eines becherförmigen metallischen Gehäuses -befestigt wird, -dann eine isolierte Durchführung mit ihrem inneren hohlen metallischen Teil über den biegsamen Anschlußleiter geführt und die äußere metallische Fassung der isolierten Durchführung mit ,dem Gehäuse gasdicht verbunden wird, dann das Gehäuse evakuiert, --sowie gegebenenfalls mit Schutzgas gefüllt, und schließlich das Gehäuse nach außen gasdicht abgeschlössen wird, indem der genannte hohle metallische Teil an einer außerhalb des Isolierkörpers der Durchführung liegenden Zone, in welche hinein sich der biegsame Anschlußleiter noch erstreckt, gasdicht zusammengequetscht wird.
In der weiteren Fertigung der Anordnung kann nun dieser Evakuierungsstutzen unmittelbar an dem für den dichten Abschluß hergestellten flachen Teil abgeschnitten und dieser als elektrischer Anschluß z. B. mit einer Lötöse versehen oder zu einer solchen gestaltet werden. Es kann in vorteilhafter Weise gemäß der Erfindung jedoch auch eine solche Ausführung gewählt werden, daß im räumlichen Anschluß an diesem flachgequetschten Teil des Evakuierungsröhrchens noch ein rohrförmiger Teil vorhanden bleibt. Dieser kann dann in vorteilhafter Weise ausgenützt werden, um auf diese Weise in ihn, vorzugsweise mit Passung, einen besonderen Anschlußleiter einzuführen und entweder durch einen mechanischen Drückprozeß oder durch einen Lötprozeß zu befestigen.- Auf diese Weise kann die elektrische Anschlußstelle, an welcher beim Einbau des Gleichrichters bzw. Transistors in eine elektrische Schaltung gegebenenfalls eine Lötverbindung an. dem Anschluß vorgenommen wird, möglichst weit weg verlegt werden von. der Stelle der isolierten Durchführung, so daß insbesondere diese bei einem thermischen Prozeß, wie z. B. einer Lötung, nicht in nachteiliger Weise beansprAcht werden kann.
Bei der Durchführung des. vorliegenden Verfahrens kann auch vorteilhaft eine inrichtung für die Evakuierung benutzt werden, die sich durch eine besonders einfache Vorrichtung. für den Anschluß des Evakuierungsstutzens an .die Pumpeinrichtung auszeichnet. Ihr Wesen besteht an der Pumpleitung in einer Einlaufdüse mit einem Flanschteil am freien Ende, der mit einem Dichtungsbelag versehen ist, in welchen das Ende des Evakuierungsröhrchens sich beim Aufsetzen leicht eindrücken kann, wobei aber" zentral aus der Einlaufdüse heraus sich noch ein Röhrchen durch den Dichtungsbelag hindurch bis in den Evakuierungsrohrstutzendes Gleichrichters bzw. Transistorelementes hinein erstreckt, so daß bei dem Andrücken des Evakuierungsröhrchens mit seinem Ende gegen diese besondere Dichtungsscheibederen Werkstoff sich nicht nach innen zu ausdehnen und- dadurch die Absaugöffnung an dem Evakuierunsstutzen des Flächengleichrichter- bzw. -transistorelementes verlegen kann. Dieses Röhrchen kann auch unmittelbar an dem Einlauf düsenkörper, mit diesem ein Stück bildend, als ein von der Flanschfläche- ausläriender Körper erzeug L sein. Beispielsweise Ausführungen für die Anwendung der Erfindung veranschaulichen die Figuren der Zeichnung.
In Fig. 1 bezeichnet 1 das becherförmige metallische Gehäuse, in welches das Flächengleichrichterelement 2 eingeschlossen ist. 3 bezeichnet den Isolierkörper der Durchführung des Gehäuses, der z. B. aus einer Glasverschmelzung -bestehen kann und eine äußere metallische Fassung 3 a sowie eine innere metallische Fassung 4 aufweist. Die metallische Fassung 3 a ist an einer Sitzfläche mit dem Gehäuse 1 verlötet. Die innere metallische Fassung 4 ist zugleich als Rohrstutzen ausgebildet, damit durch ihn hindurch der Innenraum 5 des.Gehäuses evakuiert bzw. mit Schutzgas gefüllt werden kann. Den einen äußeren elektrischen Anschluß des Gleichrichterelementes 2 bildet unmittelbar das Gehäuse 1, auf dessen Boden das Halbleiterelement 2, z. B. aus Silizium oder Germanium mit pn-Übergang, mit seiner unteren Elektrode über eine Trägerplatte, z. B. aus Molybdän, befestigt, z. B. verlötet, ist. Für die Bildung des zweiten Anschlusses dient ein verdrillter Leiter 6, der an seinem unteren Ende mit der oberen Elektrode des Gleichrichterelementes 2 verlötet ist und sich über eine bestimmte Länge innerhalb des Evakuierungsröhrchens 4 erstreckt. 12 bezeichnet die Pumpleitung, welche zur Evakuierungspumpe führt. In dem unteren Ende dieser Pumpleitung ist eine Einlaufdüse 7 angeordnet. In :dieser sitzt ein Röhrchen 8, welches sich mit seinem freien Ende ein Stück bis in den Innenraum des Evakuierungsröhrchens 4 erstreckt. Das Ende des Einlaufdüsenkörpers 7 ist in Form eines Flansches 7a ausgebildet. Auf .dessen unterer Fläche ist ein Dichtungskörper 9 aus nachgiebigem Material, wie z. B. Gummi, aufgelegt. Sobald der Evakuierungsvorgang beendet ist und gegebenenfalls eine Füllung des Raumes 5 des Gleichrichtergehäuses mit einem inerten Gas, z. B. Stickstoff, stattgefunden hat, wird, wie es in Fig. 2 veranschaulicht ist, der Evakuierungsrahrstutzen 4 über eine Strecke a seiner außerhalb des Isolierkörpers 3 der Durchführung und des Gehäuses des Gleichrichters liegenden Länge flachgequetscht, so daß der Innenraum 5 des Gehäuses 1 gasdicht nach außen abgeschlossen wird. Gleichzeitig wird dabei der elektrische Anschlußleiter 6 in dem metallischen Rohrstutzen 4 für -die Herstellung der elektrisch leitenden Verbindung zwischen den beiden Teilen festgespannt, denn das Rohr 4 bildet am fertigen Gleichrichter den verlängerten Anschlußleiter des eingeschlossenen Halbleiterelementes. Bei oder nach dem Abquetschprozeß des Röhrchens 4 kann an dieser flachgedrückten Stelle zur mechanischen Stabilisierung ihrer Dichtungswirkung ein Schweißvorgang, z. B. durch elektrische Widerstandsschweißung, oder auch ein entsprechend kurzzeitiger Lötvorgang erfolgen. Für diesen Lötprozeß kann das Evakuierungsröhrchen 4 an seiner inneren Mantelfläche mit einem entsprechenden Lötmetallbelag versehen sein, und bei dem Abquetschprozeß wird eine entsprechende Erwärmung der flachgedrückten. Stelle vorgenommen, so daß der Lötvorgang stattfindet. Gegebenenfalls kann auch ein an das Abquetschen des Röhrchens anschließen-der Lötprozeß durchgeführt werden, der sich auf eine Verlötung .des Endes des flachgedrückten Teiles des Röhrchens beschränkt, was z. B. durch einen Tauchprozeß des Röhrchens stattfinden kann.
Fig.3 veranschaulicht eine Ausführung, nach welcher ein Reststück des Rohrstutzens 4 auf der Strecke .des flachgedrückten Teiles abgetrennt worden ist und dieser an dem Gleichrichtergehäuse verbleibende Rohrstutzen unmittelbar als elektrischer Anschluß mit einer Lötöse 10 versehen wurde.
Die Fig. 4 veranschaulicht eine andere Ausführung. Nach dieser verbleibt im Anschluß an den flachgedrückten Teil 4 a des Evakuierröhrchens 4 noch ein rohrförmiger Teil 4 b. In diesen ist ein besonderer An -schlußdraht 11 eingelötet oder mechanisch durch einen Drückprozeß befestigt.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Verfahren zur Herstellung einer Flächengleichrichter- bzw. Flächentransistoranordnung, dadurch ,gekennzeichnet, .daß das mit einem biegsamen Anschlußleiter versehene Halbleiterelement mit seiner Trägerplatte an dem Boden eines becherförmigen metallischen Gehäuses befestigt wird, dann eine isolierte Durchführung mit ihrem inneren hohlen Teil über den biegsamen Anschlußleiter geführt und die äußere metallische Fassung der isolierten Durchführung mit dem Gehäuse gasdicht verbunden wird, dann das Gehäuse evakuiert, sowie gegebenenfalls mit Schutzgas gefüllt, und schließlich das Gehäuse nach außen gasdicht abgeschlossen wird, indem der genannte hohle metallische Teil an einer außerhalb des Isolierkörpers der Durchführung liegenden Zone, in welche hinein sich der biegsame Anschlußleiter noch erstreckt, gasdicht zusammengequetscht wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur mechanischen Stabilisierung der gasdichten Quetschstelle gleichzeitig mit oder anschließend an den Prozeß des Zusammenquetschens eine Verschweißung oder eine entsprechend kurzzeitige Verlötung zwischen den gegenüberliegenden Wänden des Rohres vorgenommen wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der zusammengequetschteTeil unmittelbar für die Vornahme eines elektrischen Anschlusses ausgebildet wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Anschluß an den zusammengequetschten Teil noch ein Restteil des rohrförmigen Teiles des Evakuierungsstutzens beibehalten wird, in welchem ein besondererAnschlußleiter befestigt werden kann.
5. Vorrichtung zur Durchführung des Evakuierungs- bzw. Schutzgasfüllungsprozesses bei einer nach dem Verfahren gemäß Anspruch 1 hergestellten Anordnung, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlußstutzen der Pump- bzw. Fülleinrichtung mit einer Einlauf düse versehen ist, die an ihrem freien Ende flanschartig gestaltet ist und einen nachgiebigen Dichtungsbelag trägt, an welchen das Ende des Evakuierungsröhrchens der Halbleiteranordnung angedrückt werden kann, und daß die Einlaufdüse gleichzeitig mit einem Röhrchenansatz versehen ist, welcher sich durch den Dichtungsbelag hindurch bis in den Innenraum des Evakuierungsröhrchens erstreckt. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsches Gebrauchsmuster Nr. 1696 409; französische Patentschrift Nr. 1119 805; »Electronicsa, Bd.28 (1955), April-Heft, S. 146 bis 149.