DE1150154B - Vorrichtung zum Einschliessen einer Halbleitervorrichtung in einem Glaskolben - Google Patents
Vorrichtung zum Einschliessen einer Halbleitervorrichtung in einem GlaskolbenInfo
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Description
DEUTSCHES
PATENTAMT
T17020 Vfflc/21g
BEKANNTMACHUNG
DER ANMELDUNG
UNDAUSGABEDER
AUSLEGESCHRIFT.· 12. JUNI 1963
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Einschließen einer Halbleitervorrichtung in
einem Glaskolben mit einem gasdicht verschließbaren Gehäuse, das die zu verbindenden Teile der Halbleitervorrichtung
während des Einschließens aufnimmt, mit Einrichtungen zur Aufrechterhaltung einer gewünschten Atmosphäre im Inneren des Gehäuses
und mit Einrichtungen, mit denen die zu verbindenden Teile zur Durchführung des Einschlusses
erhitzt werden.
Die zu verbindenden Teile der Halbleitervorrichtung sind üblicherweise ein Glaskolben und eine
Glasperle, die auf einem Zuleitungsdraht der Halbleitervorrichtung sitzt. Das Verschließen erfolgt nach
bekannten Verfahren dadurch, daß die Glasperle in das offene Ende des Glaskolbens eingeführt und mit
dessen Rand verschmolzen wird. An Stelle der Glasperle kann auch ein Glasflansch Verwendung finden.
Das Erhitzen erfolgt üblicherweise auf indirektem Wege durch Hochfrequenzinduktion. Damit die
Wärme auf die zu verschmelzenden Stellen konzentriert und möglichst von den Halbleiterteilen ferngehalten wird, ist es bekannt, einen Wärmekonzentrationsring
anzubringen, der die Einschließstelle umgibt. Dieser Wärmekonzentrationsring wird auf induktivem
Weg erhitzt und überträgt seine Wärme durch Strahlung oder Wärmeleitung auf die Ränder
des Glaskolbens und der Glasperle bzw. des Glasflansches.
Bei den bisher bekannten Vorrichtungen zum gasdichten Einschließen einer Halbleitervorrichtung in
einen Glaskolben wurden die zu verbindenden Teile an Ort und Stelle in einem gasdichten Gehäuse zusammengefügt.
Dann wurde das Gehäuse geschlossen und mit einem inerten Gas gefüllt, worauf schließlich
die Erhitzung der zu verschmelzenden Teile vorgenommen wurde. Diese Vorgänge waren mühsam und
zeitraubend; auch war die Einschließvorrichtung schlecht ausgenutzt, weil sie während des Zusammenfügens
der Halbleitervorrichtung nicht betrieben werden konnte.
Ein weiteres Problem bestand in der Anbringung des Wärmekonzentrationsringes. Bei früheren Vorrichtungen
lag der Wärmekonzentrationsring in der freien Atmosphäre. Er muß aus einem gut leitfähigen Material
bestehen, das an dem erweichten Glas nicht haften darf. Ein hierfür besonders geeignetes Material
ist Graphit. Infolge der erforderlichen hohen Arbeitstemperaturen oxydiert der Graphitring sehr rasch an
der freien Atmosphäre, so daß seine Lebensdauer sehr kurz ist und einen häufigen Ersatz erforderlich
macht.
Vorrichtung zum Einschließen einer
Halbleitervorrichtung in einem Glaskolben
Halbleitervorrichtung in einem Glaskolben
Anmelder:
Texas Instruments Incorporated,
Dallas, Tex. (V. St. A.)
Dallas, Tex. (V. St. A.)
Vertreter: Dipl.-Ing. E. Prinz
und Dr. rer. nat. G. Hauser, Patentanwälte,
München-Pasing, Bodenseestr. 3 a
Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 31. Juli 1958 (Nr. 752 307)
V. St. v. Amerika vom 31. Juli 1958 (Nr. 752 307)
William Herbert Ross, Dallas, Tex. (V. St. A.),
ist als Erfinder genannt worden
ist als Erfinder genannt worden
Aufgabe der Erfindung ist demgegenüber die Schaffung einer Vorrichtung der eingangs angegebenen
Art, die ein schnelleres und leichteres Einschließen der Halbleitervorrichtungen unter besserer Aus^
nützung der Heizvorrichtungen ermöglicht, wobei zugleich eine lange Lebensdauer des Wärmekonzentrationsringes
gewährleistet ist.
Nach der Erfindung wird dies erreicht durch wenigstens zwei Halter, von denen jeder die Teile
einer Halbleitervorrichtung vor dem Einschließen in der richtigen Lage zusammenhält und einen in der
Nähe der Verbindungsstelle liegenden Wärmekonzentrationsring trägt, einen Träger für die Halter,
eine Vorrichtung, die den Träger in verschiedene Stellungen bewegt, in denen jeweils einer der Halter
vor dem Gehäuse liegt, eine Einrichtung, die den vor dem Gehäuse liegenden Halter in das Gehäuse bewegt
und dieses gasdicht verschließt, eine Vorrichtung zum Einführen eines inerten, unter Druck
stehenden Gases in das Gehäuse, und durch eine vom Gehäuse getragene Heizvorrichtung, die so angeordnet
ist, daß sie in der Nähe des Halters und des
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davon getragenen Wärmekonzentrationsringes liegt,
wenn der Halter in das Gehäuse eingeführt ist.
Bei der Vorrichtung nach der Erfindung werden die Teile der Halbleitervorrichtung außerhalb der
Heizeinrichtung jeweils in einem der Halter zusammengefügt. Dieser Halter ist leicht zugänglich, so daß
das Zusammenfügen leichter und schneller als im Innern des gasdichten Gehäuses möglich ist. Da der
Halter auch den Wärmekonzentrationsring trägt,
Joch SO befestigt ist. Von der einen Seite des Jochs 50 steht eine Rolle 52 ab, die zwischen zwei senkrechten
Führungsschienen 54 und 56 läuft. Auf diese Weise ist die Kolbenstange 48 bei ihrer senkrechten
5 Bewegung dauernd geführt. Zur Steuerung der Schubvorrichtungen 22 und 46 kann ein (nicht gezeigtes)
Pedal oder eine elektrische Anordnung verwendet werden.
In dem Schlitten 18 sind Schubstangen 58, die mit
kann die richtige Lage dieses Ringes in bezug auf die io der Unterseite der Halter 20 und 20' verschraubt
Verbindungsstelle kontrolliert und gegebenenfalls sind, hin- und herbeweglich gelagert. Die Schubstanjustiert
werden. Dann wird der Halter in das Gehäuse gen weisen am unteren Ende einen Kopf 60 auf, der
eingeführt, das dadurch gasdicht geschlossen wird. mit dem Joch 50 zum Eingriff kommen kann, so daß
Der Wärmekonzentrationsring liegt nun im Innern die Schubvorrichtung 46 die Schubstange senkrecht
der vom Gehäuse getragenen Heizvorrichtung, und 15 nach oben und dann wieder in die Ausgangsstellung
das Erhitzen und Verschmelzen der Teile kann ein- nach unten bewegen kann.
wandfrei erfolgen. Dabei befindet sich der Wärme- Der auf dem Sockel 10 angebrachte senkrechte
konzentrationsring in der im Gehäuse herrschenden Ständer 38 weist am oberen Ende einen Querbalken
inerten Atmosphäre, so daß er gegen Oxydation ge- 62 auf, an dem ein Gehäuse 64 aufgehängt ist. Dieses
schützt ist; seine Lebensdauer beträgt daher ein Viel- 20 Gehäuse nimmt die Diodenhalter 20 während des
faches der Lebensdauer von Wärmekonzentrations- Einschließvorganges auf und wirkt als Widerlager
ringen, die in freier Atmosphäre erhitzt werden. zur Aufnahme des von der Schubvorrichtung 46 aus-
Während des Erhitzungs- und Einschließvorgangs geübten Stoßes.
befindet sich der zweite Halter außerhalb des Ge- Das Gehäuse 64 ist mit dem darin eingeführten
häuses; er kann inzwischen mit den Teilen einer 35 Halter 20 in Fig. 2 genauer dargestellt. Es besteht
weiteren Halbleitervorrichtung bestückt werden. So- aus einer Bodenverschlußplatte 66 und einem oberen
bald das Einschließen einer Halbleitervorrichtung Gehäuseabschnitt 68. Die Bodenverschlußplatte 66
beendet ist, wird sie mit ihrem Halter aus dem Ge- ist mit einer Anzahl von Schraubenlöchern 70 verhäuse
herausgezogen; dann kann sofort der andere sehen, mit denen das Gehäuse 64 an dem oberen
Halter in das Gehäuse eingeführt werden. Somit kön- 30 Querbalken 62 durch eine Anzahl von Gewindebolzen
nen das Gehäuse und die Erhitzungseinrichtung ohne 72 befestigt ist. Unmittelbar oberhalb der Bodenver-Unterbrechung
betrieben werden. schlußplatte 66 ist eine Hochfrequenzspule 74 ange-
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der ordnet, die aus Kupfer oder einem anderen Leiter-Zeichnung
dargestellt. Darin zeigt material besteht und die Form einer U-förmigen
Fig. 1 eine teilweise Seitenansicht der Vorrichtung, 35 Schleife hat. Mit der Spule ist ein Kühlrohr 76 zur
teilweise im Schnitt, Wasserkühlung der Spule verbunden. Der obere Ab-Fig. 2 einen Schnitt durch das Gehäuse bei einge- schnitt 68 des Gehäuses 64 enthält eine verbreiterte
führtem Halter und Mittelkammer 78, die mit zwei seitlichen Öffnungen Fig. 3 einen Schnitt nach Linie 3-3 von Fig. 1. 80 und 82 in Verbindung steht. Diese Öffnungen
In der folgenden Beschreibung wird das Einschlie- 40 sind mit Gewindeanschlüssen versehen, in denen
ßen einer Halbleiterspitzendiode erläutert, doch ist geeignete Rohrleitungen befestigt werden können,
ausdrücklich zu bemerken, daß die Vorrichtung auch Die Kammer 78 führt nach oben zu einer weiteren
zum Einschließen von Transistoren oder anderen Kammer 84, die ein senkrecht auf und ab beweg-Halbleitervorrichtungen
verwendet werden kann. liches Gewicht 86 enthält. Diese Kammer ist durch
Die in der Zeichnung dargestellte Vorrichtung 45 einen Gewindepfropfen 88 verschlossen.
weist einen Sockel 10 auf, der beispielsweise ein auf Der Halter 20 besteht aus zwei trennbaren Teilen
weist einen Sockel 10 auf, der beispielsweise ein auf Der Halter 20 besteht aus zwei trennbaren Teilen
Laufrädern beweglicher Ständer ist. Der Sockel 10 21 und 23. Das Teil 21 verjüngt sich nach unten
trägt einen Rahmen 12, der mit Gleitbahnen 14 und konisch und sitzt in einer entsprechend geformten
16 (Fig. 3) ausgestattet ist, die darin eine Führung Fassung des unteren Teils 23. Das untere Teil 23
bilden. In den Gleitbahnen 14 und 16 ist ein Schlitten 50 enthält eine zylindrische Fassung 25 zur Aufnahme
18 gleitbar gelagert. Der Schlitten 18 trägt zwei der Teile der einzuschließenden Diode. Am oberen
gleiche Diodenhalter 20 und 20'. Auf dem Sockel 10 Ende der Fassung 25 ist der Wärmekonzentrationsring
ist eine druckmittelbewegte Schubvorrichtung 22 be- 90 aus Graphit so angebracht, daß seine Innenfläche
festigt, deren Kolbenstange 24 über ein Verbindungs- etwa in Verlängerung der Innenfläche der Fassung
glied 26 an einem vom Schlitten 18 nach unten 55 25 liegt.
ragenden Ansatz 28 angelenkt ist. Mittels der Schub- Als Beispiel ist angenommen, daß die einzuschlie-
vorrichtung 22 kann der Schlitten 18 in eine waage- ßende Diode einen rohrförmigen, am einen Ende
rechte Hin- und Herbewegung versetzt werden. An offenen Glaskolben hat, an dessen geschlossenem
jedem Ende des Schlittens 18 ist ein einstellbarer Ende der Halbleiterkörper angebracht und mit einem
Anschlag 30 bzw. 32 angebracht, der mit Puffer- 60 nach außen ragenden Anschlußdraht verbunden ist.
stäben 34 und 36 zusammenwirkt, die hin- und her- Der andere Anschlußdraht ist mit der Nadel der
beweglich in einem auf dem Sockel 10 befestigten Ständer 38 gelagert sind. Die Pufferstäbe 34 und 36
sind durch Federn 42 bzw. 44 belastet, die eine Pufferwirkung beim Anhalten des Schlittens 18 an 65
jedem Ende seiner Bewegung ergeben.
Der Sockel 10 trägt eine weitere druckmittelbewegte Schubvorrichtung 46, an deren Kolbenstange 48 ein
Spitzendiode verbunden und trägt eine Glasperle, die mit dem offenen Ende des Kolbens verschmolzen
wird.
Beim Zusammensetzen der Diode befindet sich der Halter 20 außerhalb des Gehäuses 64, und der obere
Teil 21 ist zunächst abgenommen. Dann wird der Glaskolben 27 mit dem nach unten ragenden An-
Claims (3)
1. Vorrichtung zum Einschließen einer Halbleitervorrichtung in einem Glaskolben mit einem
gasdicht verschließbaren Gehäuse, das die zu verbindenden Teile der Halbleitervorrichtung während
des Einschließens aufnimmt, mit Einrichtungen zur Aufrechterhaltung einer gewünschten
Atmosphäre im Inneren des Gehäuses und mit Einrichtungen, mit denen die zu verbindenden
Teile zur Durchführung des Einschlusses erhitzt werden, gekennzeichnet durch wenigstens zwei
Halter, von denen jeder die Teile einer Halbleitervorrichtung vor dem Einschließen in der richtigen
Lage zusammenhalt und einen in der Nähe der Verbindungsstelle liegenden Wärmekonzentrationsring
trägt, einen Träger für die Halter, eine Vorrichtung, die den Träger in verschiedene
Stellungen bewegt, in denen jeweils einer der Halter vor dem Gehäuse liegt, eine Einrichtung,
die den vor dem Gehäuse liegenden Halter in das Gehäuse bewegt und dieses gasdicht verschließt,
eine Vorrichtung zum Einführen eines inerten, unter Druck stehenden Gases in das Gehäuse,
und durch eine vom Gehäuse getragene Heizvorrichtung, die so angeordnet ist, daß sie in
der Nähe des Halters und des davon getragenen Wärmekonzentrationsringes liegt, wenn der Halter
in das Gehäuse eingeführt ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger durch eine druckmittelbewegte
Schubvorrichtung in waagerechter Richtung verschiebbar ist, damit jeweils einer der
Halter vor das Gehäuse gebracht wird, und daß
der vor dem Gehäuse liegende Halter in senkrechter
Richtung von dem Trägerin das Gehäuse beweglich ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch eine weitere druckmittelbewegte Schubvorrichtung,
dessen Kolbenstange am Ende ein
offenes Joch trägt, das mit dem von dem Gehäuse liegenden Halter zum Eingriff kommt.
In Betracht gezogene Druckschriften: USA.-Patentschriften Nr. 2736 847, 2779 134;
britische Patentschriften Nr. 721201, 753 135.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
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