DE1092134B - Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung eines Gehaeuses fuer eine elektrische Halbleitervorrichtung - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Gehäuses für eine elektrische Halbleitervorrichtung, wie ζ .B. einen Flächengleichrichter oder einen Flächentransistor, mit einem Aufbau, bei welchem über eine zapfenförmige Ausladung an einem die Halbleitervorrichtung tragenden ersten grundplattenförmigen Teil ein weiterer hohlkörperförmiger Teil, dessen innere Mantelfläche an die äußere Mantelfläche der genannten zapfenförmigen Ausladung angepaßt ist, aufgeschoben und mittels einer elektrischen Warzenschweißung mit dem grundplattenförmigen Teil verschweißt ist.

Bei einer bekannten Anordnung dieser Art besteht der eine Teil des Gehäuses aus einem sich in der Achsrichtung des Gehäuses erstreckenden Hohlkörper, der an seinem einen Ende mit einem bogenförmigen Querschnitt in den Flanschteil übergeht und in seinem Hohlraum den Isolierkörper mit den Zuleitungen zu dem an zwei derselben frei getragenen Halbleiterkörper aufnimmt. Der über den zapfenförmigen Teil dieses Gehäuses aufgeschobene weitere Gehäuseteil ist dabei becherförmig mit einem von dem Rand der Becherform über ein Bogenstück radial nach außen ausladenden Flansch versehen, der an seiner dem Flansch des anderen Gehäuseteiles zugewandten Fläche mit einer ringförmigen Erhöhung versehen ist. Der zwischen den Flanschen beider Gehäuseteile durchgeführte Schweißvorgang geht dann über die angeführte ringförmige Erhöhung nach Art einer elektrischen Warzenschweißung vor sich. Ein solches Gehäuse bedingt durch die radial ausladenden Flanschteile einen anteilig relativ großen Raumbedarf senkrecht zu seiner Achsrichtung und weist somit keine einfache äußere geometrische Form an seiner Mantelfläche auf. Es ist auch keine eindeutige Gewähr und Übersicht gegeben, wie die Verschweißung zwischen den Flanschflächen der Gehäuseteile fortschreitet, damit eine hochwertige Abdichtung des Gehäuses erreicht wird. Schließlich liegt die durch den Schweißvorgang thermisch beanspruchte Stelle des einen Gehäuseteiles nahe dem für die isolierte Durchführung der Zuleitungen in ihm vorgesehenen Isolierkörper, so daß einer thermischen Beanspruchung desselben vorgebeugt werden muß.

Nach einer anderen bekannten Lösung ist der aus Stahl bestehende Grundplattenteil mit einem Flanschteil von spitzdachförmigem Querschnitt und mit Kanälen für die elektrisch ungeschützte und elektrisch isolierte, jedoch dichte Hindurchführung der Zuleitungen zu der Halbleiteranordnung versehen, welche zwischen dem Ende der einen gestreckten Zuleitung und dem Ende der anderen Zuleitung, welches sich an einem parallel zur Achse des Gehäuses in Richtung auf die erste Zuleitung zurückgebogenen Verfahren und Vorrichtung

zur Herstellung eines Gehäuses

für eine elektrische Halbleitervorrichtung

Anmelder:

Siemens-Schuckertwerke

Aktienges ells chaf t,

Berlin und Erlangen,

Erlangen, Werner-von-Siemens-Str. 50

Hans-Jürgen Nixdorf, Berlin-Lankwitz,
ist als Erfinder genannt worden

Teil der zweiten Zuleitung befindet, frei getragen ist. Der becherförmige zweite Gehäuseteil hat einen von seinem Rand nach außen ausladenden Flanschteil, der mit seiner der Dachformspitze an dem Flansch des anderen Gehäuseteiles zugeordneten Fläche mit jener verschweißt ist. Auch bei dieser bekannten Anordnung entsteht wieder ein Gehäuse mit seitlich von der Mantelfläche einfacher geometrischer Grundform ausladendem Flanschteil, und die isolierte Durchführung der Zuleitungen liegt wieder an dem einen Grundplattenteil benachbart der Verschweißungsstelle. Schließlich ist auch nicht zu übersehen, in welcher Weise von der Spitze der Dachform der ringförmigen Erhebung der Verschweißungsprozeß jeweils nach innen bzw. nach außen in radialer Richtung fortschreitet.

Ziel der Erfindung ist die Entwicklung eines Verfahrens für die Herstellung eines Gehäuses der angegebenen Art für Halbleiteranordnungen, welches nach seiner Fertigstellung durch Verschweißung seiner Gehäuseteile an seiner Außenmantelfläche unmittelbar eine maßhaltige einfache geometrische Form aufweist, so daß es auch ungeachtet der angebrachten Verschweißungsstelle maßhaltig in eine andere vorgegebene Bauform eingesetzt werden kann. Gleichzeitig ist eine solche xAxt der Verschweißung beider Gehäuseteile angestrebt, daß diese einen ganz bestimmten eindeutigen Verlauf in dem Entstehen der Schweißnaht nimmt.

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dem Verfahren gemäß der Erfindung wird gerichtet, daß sie sich an allen Stellen an den hohl-

zur Erreichung dieser vorteilhaften technischen Wir- körperförmigen Gehäuseteil außen gut anlegen

kungen von den beiden Teilen — grundplattenförmiger können.

die Halbleitervorrichtung tragender Gehäuseteil mit Gleichzeitig kann die Vorrichtung derart gestaltet

der zapfenförmigen Ausladung und hohlkörperför- 5 sein, daß bei Erweichung des Randes des hohlkörper-

miger Gehäuseteil — jeder schon vor dem Ver- förmigen Gehäuseteiles während des Schweißprozesses

schweißen mindestens mit je einer zweier Hilfs- der in Richtung der Wand dieses Gehäuseteiles sich

formen einer Vorrichtung zusammengebracht, welche vorwärts bewegende grundplattenförmige Gehäuseteil

durch ihr Zusammenwirken den Ablauf des Schweiß- in eine Aussparung absinkt, die in ihrer lichten Weite

Vorganges in dem Fortschreiten der Entstehung der io gleich den Außenabmessungen des grundplatten-

Schweißnaht und die dabei entstehenden äußeren Ab- förmigen Gehäuseteiles und des hohlkörperförmigen

messungen des Gehäuses mit einer eindeutigen Maß- Gehäuseteiles ist. Auf diese Weise sind die möglichen

haltigkeit dadurch bestimmen, daß bei der Erweichung Abmessungen, die an der Schweißstelle entstehen

des freien Randes des hohlkörperförmigen Teiles der können, immer eindeutig nach außen begrenzt. Um

grundplattenförmige Teil in die dem hohlkörper- 15 eine gute gegenseitige Orientierung zwischen der

förmigen Teil zugeordnete Hilfsform eingeführt wird. zweiten Schweißelektrode und dem grundplatten-

ßei einem solchen Aufbau des Gehäuses kann eine förmigen Gehäuseteil, auf welchen diese Elektrode unerwünschte Verformung an einem der Gehäuseteile aufgesetzt wird, zu erreichen, ist diese Elektrode an nicht auftreten und auch kein unbestimmtes Fort- ihrem diesen Grundplattenkörper zugewandten Ende schreiten in der Entstehung der Schweißnaht statt- 20 mit einer Aussparung versehen, welche einer an der finden, was für die Güte und die Einsatz- bzw. Ein- Außenseite des grundplattenkörperförmigen Gehäusebaumöglichkeit einer solchen Halbleitervorrichtung teiles vorgesehenen zapfenartigen Erhöhung entvon 1>eachtlicher Bedeutung ist. Der zweite Gehäuse- spricht. Dieser Zapfen kann mit einer Bohrung verteil kann sich mit einer ebenen Ringfläche auf die sehen sein, in welcher später eine elektrische AnGrundplatte aufsetzen, wobei sich bereits eine Passung 25 Schlußleitung befestigt werden kann, so daß er für zwischen dem Innenumfang dieser Ringfläche und dem zwei Funktionen nutzbar gemacht ist.
Übergang der Zapfenform in die Fläche der Grund- Damit mit der Vollendung des Schweißprozesses platte ergibt. Er kann jedoch an dieser freien Rand- auch unmittelbar gewährleistet ist, daß keine Fremdfläche gemäß einer zweckmäßigen Weiterbildung der- gase mehr in den von dem Gehäuse umschlossenen art konisch gestaltet sein, daß der freie Rand eine 30 Raum eintreten können, kann dieses unmittelbar in solche verjüngte Querschnittsform aufweist, deren der Schweißvorrichtung abgeschlossen werden, indem Spitze an der inneren Mantelfläche des Hohlkörpers es an der Zuleitungsstelle des Spülgases dicht verliegt. Werden die beiden Gehäuseteile miteinander schweißt wird. Die Elektroden für diese Verschweiverschweißt, nachdem der rohrförmige Körper auf ßung können unmittelbar in dem Isolierkörper der den Zapfen an dem Grundplattenteil aufgeschoben 35 Vorrichtung verstellt werden, in welchen der hohlworden ist, so setzt sich der hohlförmige Körper mit körperförmige Teil eingesetzt ist. Die Elektroden seiner zugespitzten Randform auf deren Grundflächen- arbeiten dabei in der Weise, daß sie zunächst ein mekörper unmittelbar benachbart der äußeren Mantel- chanisches Abquetschen des Zuleitungsrohres und anfläche der Zapfenform auf. Bei dem anschließenden schließend eine Verschweißung desselben durchführen, elektrischen Verschweißungsprozeß erweicht dieser 40 Zur näheren Erläuterung der Durchführung des zugespitzte Rand, und durch das gegenseitige An- Verfahrens gemäß der Erfindung und einer zweckdrücken der beiden Körper legt sich dieses Material mäßig in Verbindung mit diesem benutzten Vorrichdes hohlkörperförmigen Gehäuseteiles immer mehr tung wird nunmehr auf die Figur der Zeichnung Bevon innen nach außen fortschreitend gegen die Fläche zug genommen.

des Grundplattenkörpers und geht mit dieser eine in 45 In dieser bezeichnet 1 den hohlkörperförmigen bzw.

vorbestimmter Weise in ihrer Dicke fortschreitende becherförmigen Gehäuseteil. In dessen Bodenfläche ist

Verschweißungsstelle ein. mittels eines Glasverschmelzungskörpers 2 der zweite

Für die Durchführung des Verschweißungs- Metallkörper 15 einer elektrisch isolierenden Durchprozesses wird vorzugsweise eine Vorrichtung be- führung befestigt. Dieser Gehäuseteil 1 ist in der Vornutzt, an welcher der hohlkörperförmige Gehäuseteil 50 richtung für die Verschweißung in die Aussparung 3 in eine solche Aussparung eingesetzt werden kann, eines Körpers 4 aus Isoliermaterial eingesetzt, so daß daß nach Auf setzen des anderen grundplattenförmigen er mit seiner äußeren Bodenfläche auf dem Absatz 4a Gehäuseteiles vor und während der Verschweißung aufsitzt und mit dem inneren rohrförmigen Metalleine Durchspülung des später von den beiden Gehäuse- teil 15 der isolierten elektrischen Durchführung in teilen umschlossenen Kammerraumes mittels eines 55 eine Aussparung 4 & des Isolierteiles 4 der Schweiß-Schutzgases, wie z. B. Stickstoff, stattfinden kann. vorrichtung eintauscht. Mit 5 ist die eine den Ge-Für die Zwecke der Durchspülung kann unmittelbar häuseteil 1 an seiner äußeren Mantelfläche umschlieder innere Metallteil der isolierten Durchführung be- ßende zangenförmige Schweißelektrode bezeichnet, nutzt werden, wenn dieser nach Art eines Röhrchens Auf den oberen Rand des Gehäuseteiles 1 ist der ausgebildet ist, indem es z. B. für die Durchspülung 60 grundplattenförmige zweite Gehäuseteil 6 aufgesetzt, des Gehäuses als Einlauf dient. Zu diesem Zweck ist von dessen in der Darstellung unteren Fläche ein diese Vorrichtung derart eingerichtet, daß sie mit zapfenförmiger Teil 7 ausladet. An dessen Endfläche einem entsprechenden Schutzgas für diese Spülung ist die nicht besonders im einzelnen dargestellte beschickt werden kann. Die eine Schweißelektrode ist Halbleiteranordnung 8, z. B. ein Siliziumflächendabei vorzugsweise derart ausgebildet, daß sie den 65 gleichrichter, angeordnet. Von der freien Endfläche hohlkörperförmigen Gehäuseteil an seiner äußeren der Halbleiteranordnung ragt ein Anschlußdraht 9 bis Mantelfläche umschließt. Hierfür sind diejenigen in den bereits genannten rohrförmigen Körper 15 der Teile dieser Schweißelektrode, welche mit der äußeren isolierten Durchführung. Wie aus der Darstellung zu Mantelfläche des hohlkörperförmigen Gehäuseteiles in entnehmen ist, ist der obere freie Rand des metalli-Kontakt kommen, zweckmäßig derart nachgiebig ein- 7° sehen Hohlkörpers 1 derart zugespitzt, daß die Spitze

der Ouerschnittsform an der Übergangsstelle zwischen dem Körper 6 und dem Teil 7 aufsetzt. Der metallische Grundkörper 6 ist an seiner außen liegenden Fläche noch mit einem zapfenförmigen Körper 10 versehen, welcher beim Aufschieben der zweiten Schweißelektrode 11 in eine an dieser vorgesehenen Aussparung 12 eintaucht. In dem Isolierkörper 4 ist noch eine Zuleitung 13 für die Einführung eines Schutzgases, wie z. B. Stickstoff, vorgesehen. Bevor der Verschweißungsprozeß eingeleitet wird, wird durch das Rohr 13 Stickstoff hindurchgeschickt, so daß dieser durch das Rohr 15 in den Raum, der später durch die beiden Gehäuseteile 1 und 6 eingeschlossen wird, eintritt und ihn von anderen Gasen freispült sowie auch während des Verschweißungsprozesses dafür sorgt, daß keine unerwünschten Fremdgase in den Kammerraum gelangen können. Wird der Verschweißungsprozeß durchgeführt, so erweicht das freie randförmige Ende des Gehäuseteiles 1 und das Material des Gehäuserandes von 1 legt sich, wie bereits in der vorausgehenden Beschreibung geschildert, immer mehr von der Übergangsstelle zwischen 6 und 7 ausgehend fortschreitend gegen die untere Fläche des Grundplattenkörpers 6, wobei der äußere Rand der Grundplatte 6 schließlich in den Hohlraum 14 der zangenförmigen Schweißelektrode 5 eintaucht und durch deren innere Mantelfläche in ihrer Verformung nach außen begrenzt wird. Die Zangenform der Schweißelektrode 5 ist in der Darstellung nicht besonders angedeutet.

In dem Isoliermaterialkörper 4 sind ferner noch die beiden relativ zu diesem verstellbaren Schweißelektroden 16 und 17 vorgesehen. Diese befinden sich in einer solchen Lage in bezug auf das Rohr 15, daß sie nach Abschluß des Schweißvorganges zwischen den beiden Gehäuseteilen durch Gegeneinanderbewegen als Vorrichtung zum gasdichten Abquetschen des Rohres 16 benutzt werden können. Da die beiden Elektrodenkörper 16 und 17 gleichzeitig Schweißelektroden sind, so kann durch deren Anspannunglegen, nachdem der mechanische Quetschungsprozeß des Rohres 17 vollendet ist, unmittelbar eine entsprechende dichte elektrische Verschweißung der gegenseitigen Berührungsstellen der inneren Wände des Rohres 15 durchgeführt werden. Der elektrische Anschluß an den Schweiß- *5 stellen 16 und 17 ist der Einfachheit halber in der Zeichnung nicht besonders angedeutet.

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung eines Gehäuses für eine elektrische Halbleitervorrichtung, z. B. für einen Flächengleichrichter oder Flächentransistor, bei dem über eine zapfenförmige Ausladung an einem die Halbleitervorrichtung tragenden ersten grundplattenförmigen Teil ein weiterer hohlkörperförmiger Teil, dessen innere Mantelfläche an die äußere Mantelfläche der zapfenförmigen Ausladung angepaßt ist, aufgeschoben und mittels einer elektrischen Warzenschweißung mit dem grundplattenförmigen Teil verschweißt ist, da durch gekennzeichnet, daß von beiden Teilen jeder schon vor dem Verschweißen mindestens mit je einer zweier Hilfsformen einer Vorrichtung zusammengebracht wird, welche durch ihr Zusammenwirken den Ablauf des Schweißvorganges in dem Fortschreiten der Entstehung der Schweißnaht und die dabei entstehenden äußeren Abmessungen des Gehäuses mit einer eindeutigen Maßhaltigkeit dadurch bestimmen, daß bei der Erweichung des freien Randes des hohlkörperförmigen Teiles der grundplattenförmige Teil in die dem hohlkörperförmigen Teil zugeordnete Hilfsform eingeführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein grundplattenförmiger Teil verwendet wird, dessen zapfenförmige Ausladung entweder unmittelbar an ihrer Stirnfläche oder über einen weiteren an dieser getragenen zapfenförmigen Teil kleineren Durchmessers die Halbleitervorrichtung trägt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein hohlkörperförmiger Teil benutzt wird, bei dem eine elektrisch isolierte Durchführung an dem der Verschweißungsnahtstelle abgewandten Ende vorgesehen ist.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein hohlkörperförmiger Teil benutzt wird, der an seinem freien Rand mit einer derart zugespitzten Form hergestellt ist, daß das zugespitzte Ende sich an seiner inneren Mantelfläche befindet und an der Übergangsstelle zwischen der Grundplatte und deren zapfenförmigen Ausladung aufsitzt.

5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch eine aus Isoliermaterial bestehende Hilfsform, in welche der hohlkörperförmige Gehäuseteil eingesetzt werden kann, eine zangenförmige Schweißelektrode zum Umschließen dieses Gehäuseteiles an seiner äußeren Mantelfläche, eine zweite Schweißelektrode, welche nach der räumlichen Vereinigung der beiden Gehäuseteile während des Schweißprozesses an der Außenfläche des Grundplattengehäuseteiles aufgesetzt werden kann, und durch eine zusätzliche Schweißeinrichtung an der Vorrichtung, durch welche der hohlkörperförmige Gehäuseteil nach Abschluß des Verschweißungsprozesses zwischen den Gehäuseteilen an einer Zuleitungsstelle für einen Schutzgasspülungsstrom des hohlkörperförmigen Gehäuseteiles gasdicht abgeschlossen werden kann.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch eine Aussparung, in welche ein die Zuleitung für den Schutzgasspülungsstrom bildender, rohrförmiger, innerer Metallteil an einer isolierten Durchführung des hohlkörperförmigen Gehäuseteiles eingeführt werden kann, und welche an eine Spülgaszuleitung derart angeschlossen ist, daß der genannte rohrförmige Teil der isolierten Durchführung des hohlkörperförmigen Gehäuseteiles als Einlauf für die Schutzgasspülung vor und während des Verschweißungsprozesses benutzt werden kann.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die in dem Isolierkörper vorgesehene Einrichtung zum dichten Verschweißen des rohrförmigen inneren Metallteiles der isolierten Durchführung aus zwei Elektroden besteht, welche der genannten Aussparung für den rohrförmigen Teil der isolierten Durchführung derart räumlich zu beiden Seiten zugeordnet sind, daß für den dichten Abschluß des Gehäuses an der Spülleitung die beiden Schweißelektroden zunächst als eine Abquetschvorrichtung für den rohrförmigen Teil benutzt werden können, wonach sie dann unter Spannung als elektrische Schweißelektroden für die gegenseitige Verschweißung der Beruh-

7 8

rungsflächen an der inneren Mantelfläche des ab- In Betracht gezogene Druckschriften:

gequetschten Rohres dienen. B ridge rs, Scaff und Shive, »Transistor Tech-

j Vorrichfung racli Anspruch 5, dadurch gr ii%, PnA, !far IiSJ₁ ffl, UI₁ ί Μ

kennzeichnet, daß die zweite Schweißelektrode an bis 393;

ihrem Ende einen gegenseitigen Eingriff mit dem 5 »Electronics Industries«, Bd. 17 (1958), H. 3,

grundplattenförmigen Teil eingehen kann. S. 62 bis 65.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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