DE1188728B

DE1188728B - Halbleiteranordnung

Info

Publication number: DE1188728B
Application number: DEB67219A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Phys Gotthold Zielasek
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1962-05-12
Filing date: 1962-05-12
Publication date: 1965-03-11
Also published as: GB1037272A

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:

HOIl

Deutsche Kl.: 21g-11/02

B 67219 VIII c/21g
12. Mai 1962
11. März 1965

Die Erfindung bezieht sich auf eine Halbleiteranordnung mit einem Halbleiterkörper, einem metallischen, zur Aufnahme des Halbleiterkörpers dienenden Gehäuse und einem das Gehäuse luftdicht verschließenden, aus einer Metallscheibe bestehenden Deckel, durch den eine mit dem Halbleiterkörper verbundene Anschlußleitung gegen das Gehäuse mittels einer sie umgebenden Isoliermanschette isoliert hindurchgeführt ist.

Es sind bereits Anordnungen dieser Art bekanntgeworden, bei welchen die aus Litzendraht bestehende Anschlußleitung durch ein aus einer Eisen-Nickel-Kobalt-Legierung hergestelltes dünnes Röhrchen gezogen ist. Das Röhrchen befindet sich in einer pillen- oder tropfenförmigen Glasflußmasse, welche das Röhrchen an der Durchtrittszone durch einen metallischen Abschlußdeckel des Gehäuses umgibt, welcher mindestens am Randbereich der Durchtrittsbohrung mit einer sich mit der Glasmasse verbindenden Silberoder Nickelschicht versehen ist. Da das Röhrchen ao außerdem mit dem Litzendraht verlötet werden muß, ist die bekannte Anordnung aufwendig und daher teuer in ihrer Herstellung.

Es sind auch bereits aus Gießharz hergestellte Gehäuseverschlüsse bekanntgeworden, bei welchen «5 das Gießharz zwischen dem Gehäuserand und der Anschlußleitung derart angeordnet ist, daß der so gebildete Anschlußstopfen gleichzeitig zur mechanischen Befestigung der an ihrem inneren Ende mit dem Halbleiterkörper verlöteten Anschlußleitung dient.

Gießharz ist in der Verarbeitung besonders einfach und billig. Es besitzt jedoch einen großen thermischen Ausdehnungskoeffizienten. Aus Gießharz hergestellte Verschlüsse weisen deshalb nach mehrmaligen starken Temperaturwechseln, wie sie während des Betriebes von Halbleitern auftreten, einen radialen Schwund auf. Dieser Schwund entsteht folgendermaßen: der Gießharzverschluß kann sich während der Temperatursteigerung gegen das als starr zu betrachtende Metallgehäuse nicht ausdehnen. Das Material fließt seitlich weg. Beim Abkühlen des Halbleiters zieht sich der Gießharzverschluß zusammen. Sind die dabei im Gießharzverschluß auftretenden Radialkräfte so groß, daß sie die Haftung zwischen Gießharz und Metallgehäuse sprengen, so bildet sich zwischen Verschluß und Metallgehäuse ein Spalt. Dann ist der beabsichtigte Schutz des Halbleiterkörpers vor atmosphärischen Einflüssen nicht mehr gewährleistet.

Der Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, unter Verwendung von Gießharz solche Verschlüsse her-Halbleiteranordnung

Anmelder:

Robert Bosch G. m. b. H.,

Stuttgart 1, Breitscheidstr. 4

Als Erfinder benannt:
Dipl.-Phys. Gotthold Zielasek,
Stuttgart-Botnang

zustellen, bei denen auch nach beliebig häufigen Temperaturwechseln innerhalb des beim Betrieb von Halbleitern auftretenden Temperaturbereichs ein Schutz des Halbleiterkörpers vor atmosphärischen Einflüssen sichergestellt ist.

Dies läßt sich bei einer Halbleiteranordnung der eingangs beschriebenen Art dadurch erreichen, daß erfindungsgemäß die Isoliermanschette aus Gießharz besteht und mit ihrer Umfangsfläche am Deckel anliegt und eine Wandstärke aufweist, die kleiner als die Manschettenlänge, jedoch nicht größer als 5 mm ist.

Diese Gießharzmanschette hat einen sehr viel kleineren Außendurchmesser als die bekannten Gießharzverschlüsse. Sie weist daher unter gleichen Betriebsbedingungen ein wesentlich kleineres Schwundmaß auf. Beträgt die Manschettenwandstärke nicht mehr als 5 mm, so bleibt der während des Betriebs infolge der Temperaturwechsel auftretende Spalt vernachlässigbar schmal. Die maximale Manschettenwandstärke ist nur durch die Forderung festgelegt, daß die Isolierung für die zwischen Anschlußleitung und Metalldeckel liegende elektrische Spannung ausreichen muß.

In der Zeichnung sind als Ausführungsbeispiele der Erfindung zwei Halbleiteranordnungen im Schnitt dargestellt.

Die Halbleiteranordnung nach Fig. 1 enthält eine am Innenboden eines Kupferbechers 10 festgelötete, einen pn-übergang enthaltende Siliziumscheibe 11, die zwischen zwei Molybdänscheiben 12 und 13 sitzt. Auf der Oberseite der Molybdänscheibe 13 ist ein Kupferstift 14, der als Anschlußleitung dient, angelötet. Die frei bleibende Oberfläche der Teile 11 bis 13 ist mit einer Lackschutzschicht 15 überzogen. Der zwischen den beschriebenen Teilen der HaIb-

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leiteranordnung und der Wand des Bechers 10 verbleibende Hohlraum ist bis zur Höhe einer in der Becherwand vorgesehenen Eindrehung 19 mit Silikongießmasse 16 ausgegossen. Die Eindrehung dient als Auflage für einen Kupferdeckel 17, der eine zentrale Durchführungsöffnung für den Kupferstift 14 hat. In dem Ringspalt zwischen dem Kupferstift 14 und der nicht näher bezeichneten Durchführungsöffnung ist eine den Kupferstift 14 eng umschließende Isoliermanschette 18 vorgesehen, die aus Gießharz hergestellt ist. Die Wandstärke der Manschette 18 beträgt etwa die Hälfte ihrer Länge. Nach dem Erhärten der Gießharzmanschette wird der Kupferdeckel 17 mit dem Gehäuse 10 verlötet.

Im Gegensatz zum Ausführungsbeispiel nach Fig. !.weist die in Fig. 2 dargestellte Halbleiteranordnung zwischen ihrer Isoliermanschette 20 und der Anschlußleitung 21 ein Metallröhrchen 22 auf, das mit der Anschlußleitung verlötet ist. Diese Anordnung bietet den Vorteil, daß zunächst der Kupfer- ao deckel 17 mit dem Metallröhrchen 22 durch Eingießen der Manschette 20 in einem gesonderten Arbeitsgang verbunden werden kann. Nach dem Einsetzen des Deckels in das Gehäuse 10 wird dann das Metallröhrchen 22 mit der durch das Röhrchen hindurchgeführten Anschlußleitung so verlötet, daß ein luftdichter Abschluß des Gehäuses entsteht, wenn der Rand des Deckels 17 mit der Gehäusewand beispielsweise durch Verstemmen oder Verlöten fest verbunden ist.

Bei beiden Ausführungsbeispielen ist die Wandstärke der Isoliermanschette kleiner als ihre Länge. Damit verringert sich die Möglichkeit, daß das Gießharz in der eingangs geschilderten Art seitlich wegfließt. Vorzugsweise soll das Verhältnis von Wandstärke zu Länge der Manschette 0,1 bis 0,5 betragen.

Eine weitere Verbesserung der Dichtigkeit der Gießharzmanschette läßt sich dadurch erreichen, daß der Halbleiter samt der eingegossenen Gießharzmanschette mehreren, bis zur zulässigen Betriebstemperatur reichenden Temperaturwechseln unterworfen wird und daß hierbei entstehende Risse in der Manschette mit Gießharz vergossen werden. Um die Haftfähigkeit der Manschette an den angrenzenden Metallflächen zu erhöhen, werden diese vor dem Einfüllen des flüssigen Gießharzes durch Sandstrahlen aufgerauht oder durch einen chemischen Ätzprozeß von einer etwa vorhandenen Oxydhaut befreit und aufgerauht.

Claims

Patentansprüche:

1. Halbleiteranordnung mit einem Halbleiterkörper, einem metallischen, zur Aufnahme des Halbleiterkörpers dienenden Gehäuse und einem das Gehäuse luftdicht verschließenden, aus einer Metallscheibe bestehenden Deckel, durch den eine mit dem Halbleiterkörper verbundene Anschlußleitung gegen das Gehäuse mittels einer sie umgebenden Isoliermanschette isoliert hindurchgeführt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Isoliermanschette (18) aus Gießharz besteht und mit ihrer Umfangsfläche am Deckel anliegt und eine Wandstärke aufweist, die kleiner als die Manschettenlänge, jedoch nicht größer als 5 mm ist.

2. Halbleiteranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis von Wandstärke zu Länge der Manschette 0,1 bis 0,5 beträgt.

3. Halbleiteranordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Gießharzmanschette und der Anschlußleitung ein mit dieser verlötetes Metallröhrchen (22) vorgesehen ist.

4. Verfahren zum Herstellen einer Halbleiteranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Halbleiterkörper samt der eingegossenen Gießharzmanschette mehreren bis zur zulässigen Betriebstemperatur reichenden Temperaturwechseln unterworfen wird und daß hierbei entstehende Risse in der Manschette mit Gießharz vergossen werden.

5. Verfahren zum Herstellen einer Halbleiteranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die mit Gießharz zu benetzenden Metallflächen vor dem Einfüllen des flüssigen Gießharzes durch Sandstrahlen aufgerauht werden.

6. Verfahren zum Herstellen einer Halbleiteranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die mit Gießharz zu benetzenden Metallflächen vor dem Einfüllen des flüssigen Gießharzes durch einen chemischen Ätzprozeß von einer etwa vorhandenen Oxydhaut befreit und aufgerauht werden.

In Betracht gezogene Druckschriften:
USA.-Patentschrift Nr. 2 921 244.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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