DE1114252B - Verfahren und Vorrichtung zum hermetischen Abdichten einer eine Halbleiteranordnung enthaltenden Metallkapsel - Google Patents

Description

DEUTSCHES

PATENTAMT

S62762Vfflc/21g

ANMELDETAG: 24. A P R I L 1959

BEKANNTMACHUNG
DER ANMELDUNG
UNDAUSGABEDEH
AUSLEGESCHRIFT: 28. SEPTEMBER 1961

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum hermetischen Abdichten einer eine Halbleiteranordnung enthaltenden Metallkapsel, die aus Metallteilen mit ringförmigen, sich berührenden Randteilstücken besteht, mittels Kaltpreßschweißung.

Hermetisch abgeschlossene Gleichrichter und Transistoren bestehen aus einer Metallkapsel, die ein Stück Halbleitermaterial enthält und die notwendigen Verbindungen zu dem Halbleiterstück ergibt, die so herzustellen sind, daß das Halbleiterstück nicht über eine bestimmte Temperatur erwärmt wird, da Halbleitermaterial sehr empfindlich gegen Wärme ist.

Der Endarbeitsgang des Abdichtens der Kapsel besteht gewöhnlich darin, daß der Rand einer mit einem Flansch versehenen Metallkappe an den Rand einer Metallscheibe angeschweißt wird, wobei die Kappe und die Scheibe zusammen die Kapsel bilden. Für diesen Arbeitsgang ist das Widerstandsschweißen verwendet worden, jedoch kann eine Beschädigung des Kapselinneren leicht auftreten bei Anwendung der ao Widerstandsschweißung, und die Erwärmung der ■ Kapsel ist unvermeidbar.

Ein Kaltpreßschweißen kann nur angewandt werden, wenn die verwendeten Metalle für dieses Verfahren geeignet sind und wenn die Oberflächen der Verbindungsstellen unmittelbar vor der Anwendung des Druckes entsprechend gereinigt werden. Außerdem können verhältnismäßig wenige Metalle in zufriedenstellender Weise nach diesem Verfahren verschweißt werden.

Es ist bekannt, daß die Anwendung von Ultraschallschwingungen auf das Metall, während der Druck für die Kaltschweißung ausgeübt wird, dazu beiträgt, Oxydfilme zu zerstören, die zwischen den zu verschweißenden Flächen beim Kaltverschweißen auftreten können.

Zweck der Erfindung ist die Schaffung eines Verfahrens, bei dem sämtliche Teilchen durch die Rotationsbewegung auf einer geschlossenen Bahn mit bestimmtem mittlerem Bahndurchmesser in Schwingbewegung versetzt werden, wodurch eine besonders gute Dichtung entlang dieser Bahn von innen nach außen und gleichzeitig eine Zerstörung der Oxydschicht erreicht wird.

Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren wird dies dadurch erreicht, daß die ringförmigen Randteilstücke beim Zusammenpressen gegeneinander um ihre gemeinsame Achse in Ultraschallschwingungen versetzt werden.

Eine Vorrichtung zur Ausübung dieses Verfahrens besteht erfindungsgemäß aus einer Presse mit einer Grundplatte, auf welcher ein Teil einer zweiteiligen Verfahren und Vorrichtung

zum hermetischen Abdichten

einer eine Halbleiteranordnung enthaltenden

Metallkapsel

Anmelder:
Siemens Edison Swan Limited, London

Vertreter: Dipl.-Ing. E. Schubert, Patentanwalt,
Siegen, Oranienstr. 14

Beanspruchte Priorität:
Großbritannien vom 24. April 1958 (Nr. 13 054/58)

Norman Joseph Crocker, Enfield, Middlesex

(Großbritannien),
ist als Erfinder genannt worden

Form zur Aufnahme der Kapselteile und ein Ultraschalloszillator angebracht sind, und daß der Ultraschalloszillator einen mit einem der Kapselteile verbundenen Schwingungsteil aufweist, um diesem Kapselteil tangentiale Ultraschwingungen zu erteilen.

Um die Erfindung leichter verständlich zu machen, wird auf die Zeichnungen im Zusammenhang mit der nachfolgenden Beschreibung Bezug genommen. Von den Zeichnungen zeigt

Fig. 1 eine senkrechte Schnittansicht einer Vorrichtung, die zur Ausführung der Erfindung verwendet werden kann, und

Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie II-II der Fig. 1.

Wie aus den Zeichnungen hervorgeht, stellen sie eine hydraulische Presse dar mit einer Grundplatte 1 und Säulen 2 auf der Grundplatte, die ein Querhaupt 3 tragen, auf dem der hydraulische Zylinder 4 ruht. Der Zylinder 4 ist mit einer Kolbenstange 5 versehen, die in der üblichen Weise durch den hydraulischen Druck gehoben und gesenkt werden kann. In der Grundplatte 1 befindet sich eine Vertiefung 6, die den unteren Teil 7 einer zweiteiligen Form oder Vorrichtung aufnimmt, in die der zugehörige Teil der Metallkapsel 8 einer Halbleitereinrichtung eingesetzt werden kann. Der Oberteil 9 der Form ist so eingerichtet, daß er abnehmbar an dem unteren Ende der Kolbenstange 5 befestigt ist. Der Teil 7 der Form ist mit einer Ringnut 10 versehen zur Aufnahme und

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Zentrierung des Ringflansches an dem unteren Teil 12 der Kapsel8 der Vorrichtung. Der Formunterteil 7 kann mit einem Loch 13 versehen sein, das das Füllrohr 14 aufnimmt, das sich an der Kapsel befindet. Der Formoberteil 9 ist mit einem ringförmigen Ansatz 15 versehen, der sich auf die Oberseite des Randes des Kapseloberteiles legt, so daß, wenn die Kolbenstange 5 unter Druck gesetzt wird, die zueinander gehörenden Flansche der Kapselteile zusammengepreßt werden.

Der Formunterteil 7 ist mit Hilfe eines tangentialen Verbindungsstückes mit dem schwingenden Teil eines Ultraschalloszillators 17 verbunden, der, wenn er unter Strom gesetzt wird, den Formunterteil 7 in Umfangsrichtung mit Ultraschallfrequenz zum Schwingen bringt. Der Oszillator 17 ist an der Grundplatte 1 angebracht, und das Verbindungsstück 16 befindet sich in einem Schlitz 18 der Grundplatte 1.

Wenn die Teile der Kapsel in die Form, und zwar in der in Fig. 1 dargestellten Lage, eingesetzt worden sind, so wird die Kolbenstange 5 gesenkt, damit ein Druck zwischen den Teilen 7, 8 der Form entsteht, wodurch die Ringflansche der Kapsel von der Halbleitereinrichtung zusammengepreßt werden, wobei der Oszillator 17 eingeschaltet wird, so daß die dem Formunterteil 7 erteilten Schwingungen zwischen die Teile der Kapsel weitergeleitet werden. Das leichte Vibrieren, das auf diese Weise in den Teilen der Kapsel erzeugt wird, genügt, um jeglichen Oxydfilm zu zerstören, der sich auf den zu verschweißenden Oberflächen bilden könnte, vorausgesetzt, daß zuvor eine Reinigung dieser Flächen durch Entfetten durchgeführt worden ist. Die Teile der Kapsel werden allein durch Druck zusammengeschweißt, der auf sie durch die Presse ausgeübt wird, unterstützt durch die Ultraschallschwingungen, die der Form erteilt werden. Es ist keine Erwärmung der Kapselteile erforderlich, wodurch ein merklicher Anstieg der Temperatur des Halbleitermaterials in der Vorrichtung vermieden wird.

Claims (2)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Verfahren zum hermetischen Abdichten einer eine Halbleiteranordnung enthaltenden Metallkapsel, die aus Metallteilen mit ringförmigen, sich berührenden Randteilstücken besteht, mittels Kaltpreßschweißung, dadurch gekennzeichnet, daß die ringförmigen Randteilstücke beim Zusammenpressen gegeneinander um ihre gemeinsame Achse in Ultraschallschwingungen versetzt werden.

2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus einer Presse mit einer Grundplatte besteht, auf welcher ein Teil einer zweiteiligen Form zur Aufnahme der Kapselteile und ein Ultraschalloszillator angebracht sind, und daß der Ultraschalloszillator einen mit einem der Kapselteile verbundenen Schwingungsteil aufweist, um diesem Kapselteil tangentiale Ultraschwingungen zu erteilen.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 932 336;
USA.-Patentschrift Nr. 2 810 873;
britische Patentschrift Nr. 775121.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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