DE1218620B - Application of electrical resistance soldering to the vacuum-tight sealing of a semiconductor arrangement - Google Patents
Application of electrical resistance soldering to the vacuum-tight sealing of a semiconductor arrangementInfo
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Description
Anwendung des elektrischen Widerstandslötens auf das vakuumdichte Verschließen einer Halbleiteranordnung Gemäß der Erfindung wird eine Anwendung des elektrischen Widerstandslötens auf das vakuumdichte Verschließen eines aus einer Grundplatte und einer Kappe bestehenden Gehäuses einer Halbleiteranordnung unter Zuhilfenahme eines Ringes aus Lötmetall vorgeschlagen, wobei die Gehäusekappe eine sich nach außen kegelförmig erweiternde öffnung aufweist, innerhalb der die Grundplatte die Gehäuseinnenwand über den ganzen Umfang linienförmig berührt, so daß außerhalb des durch die Grundplatte und die Gehäusekappe gebildeten Hohlraums ein ringförmiger Spalt zur Aufnahme des Ringes aus Lötmetall gebildet ist.Application of electrical resistance soldering to the vacuum tight Closing a semiconductor device According to the invention, an application of the electrical resistance soldering to the vacuum-tight closing of one of a Base plate and a cap existing housing under a semiconductor device Proposed with the aid of a ring made of solder, the housing cap being a has outwardly conically widening opening, within which the base plate the inner wall of the housing touches linearly over the entire circumference, so that outside of the cavity formed by the base plate and the housing cap is an annular one Gap for receiving the ring is formed from solder.
Die bisher bekannten Metallgehäuse für Halbleiteranordnungen sind in der Regel durch Verschweißen der Gehäusekappe mit der Grundplatte, z. B. auch durch ein Kaltschweißverfahren, miteinander vakuumdicht verbunden. Es ist auch bekannt, das Gehäuse durch ein sogenanntes Bördelverfahren zu verschließen. Bei diesem Verfahren wird der Rand der Gehäusekappe zusammen mit einem Ring aus weichem Metall in eine Nut der Grundplatte eingesetzt und durch Umbördeln des Randes der Grundplatte unter Anwendung eines gewissen Drucks eine vakuumdichte Verbindung zwischen Gehäusekappe und Grundplatte hergestellt.The previously known metal housings for semiconductor devices are usually by welding the housing cap to the base plate, e.g. Belly by a cold welding process, connected to one another in a vacuum-tight manner. It is also known to close the housing using a so-called crimping process. In this procedure the edge of the housing cap is combined with a ring made of soft metal into one Inserted groove of the base plate and by flanging the edge of the base plate under Application of a certain pressure creates a vacuum-tight connection between the housing cap and base plate made.
Das Heißschweißen ist besonders wegen der notwendigen hohen, für die Halbleiteranordnung schädlichen Temperaturen und der beim Schweißen entstehenden Dämpfe, die zu einer Verunreinigung,der Halbleiteroberfläche führen, ungünstig. Auch das Kaltschweißen ist vor allem wegen des notwendigen hohen Drucks und der starken Verformung der Gehäuseteile nicht immer günstig. Mit dem Bördelverfahren können Gehäuse mit sehr kleinen Abmessungen nicht mehr verschlossen werden.The heat welding is special because of the high required for the Semiconductor arrangement harmful temperatures and the resulting during welding Vapors that lead to contamination of the semiconductor surface, unfavorable. Cold welding is also mainly because of the high pressure required and the severe deformation of the housing parts is not always favorable. With the flanging process housings with very small dimensions can no longer be closed.
Weiter ist ein Verfahren zum Einlöten von Böden oder Deckeln im Gehäuse, insbesondere für elektrische Kondensatoren bekanntgeworden, bei dem die Kanten der Gehäusewand und des Deckels nach innen herumgezogen werden und die Lötung außen an der von beiden herumgezogenen Kanten gebildeten Hohlkehle erfolgt. Eine Beschränkung der Erhitzung beim Löten auf die Verbindungsstelle ist dabei jedoch nur möglich, wenn nur die zu verbindenden Stellen durch besondere Heizmittel erhitzt werden und die übrigen Teile des Gehäuses auf einer relativ niedrigen Temperatur gehalten werden.Next is a method for soldering bases or covers in the housing, has become known in particular for electrical capacitors, in which the edges of the Housing wall and cover are pulled inwards and the soldering outside takes place at the fillet formed by the two drawn edges. One limitation the heating during soldering on the connection point is only possible, if only the points to be connected are heated by special heating means and the remaining parts of the housing are kept at a relatively low temperature.
Bei der gemäß der Erfindung vorgeschlagenen Anwendung des elektrischen Widerstandslötens wird demgegenüber die Erhitzung durch Ausbildung der Gehäuseteile auf die Verbindungsstelle beschränkt und damit eine den geringen geometrischen Abmessungen von Halbleiteranordnungen Rechnung tragende und fertigungstechnisch einfach durchzuführende Anwendung des elektrischen Widerstandslötens auf das vakuumdichte Verschließen eines aus einer Grundplatte und einer Kappe bestehenden Gehäuses angegeben.In the proposed according to the invention application of the electrical Resistance soldering, on the other hand, is the heating through the formation of the housing parts limited to the connection point and thus one of the small geometric dimensions of semiconductor arrangements that are easy to carry out in terms of production technology Application of electrical resistance soldering to the vacuum-tight sealing of a specified housing consisting of a base plate and a cap.
Die zu verbindenden Teile des Gehäuses sind so ausgebildet, daß die Grundplatte in einer kegelförmigen Ausweitung der Kappe gehalten wird, wenn die Kappe mit der Öffnung nach oben liegt und die Grundplatte hineingelegt wird. Die Grundplatte kann als zylindrische Scheibe oder als Kegelstumpf ausgebildet sein, so daß sich zwischen Gehäusekappe und Grundplatte ein Spalt bildet, der außerhalb des durch Grundplatte und Gehäusekappe gebildeten Hohlraumes, in dem die Halbleiteranordnung befestigt ist, liegt. In diesen Spalt wird ein Ring aus Lötmetall eingelegt und durch Erwärmen werden die beiden Gehäuseteile dicht miteinander verlötet.The parts of the housing to be connected are designed so that the Base plate is held in a conical expansion of the cap when the Cap with the opening facing up and the base plate is placed in it. the Base plate can be designed as a cylindrical disc or as a truncated cone, so that a gap is formed between the housing cap and the base plate, the outside of the cavity formed by the base plate and the housing cap, in which the semiconductor device is attached, lies. A ring made of solder is inserted into this gap and by heating the two housing parts are soldered together tightly.
Es können so auch Teile, die aus verschiedenen Metallen, z. B. aus Eisen- und Nichteisenmetallen bestehen, auf einfache Weise verbunden werden.It can also parts made of different metals, such. B. off Ferrous and non-ferrous metals exist, can be connected in a simple way.
Die Erfindung wird im folgenden an Hand eines bevorzugten Ausführungsbeispieles näher erläutert. In der Figur ist die beispielsweise .aus Eisen bestehende Gehäusekappe 1 so ausgebildet, daß sie einen sich nach außen kegelförmig erweiternden Rand aufweist, in den die kegelförmig abgeschrägte Grundplatte 2, die aus Kupfer bestehen kann, eingelegt wird. Die Berührungsfläche zwischen Gehäusewand und Grundplatte ist beim vorliegenden Ausführungsbeispiel linienförmig ausgebildet, also sehr klein. Dies hat besonders dann, wenn die für den Lötvorgang notwendige Erwärmung der Gehäuseteile durch direkten Stromdurchgang wie beim elektrischen Schweißvorgang erfolgt, den Vorteil, daß der übergangswiderstand an dieser Berührungsstelle besonders groß ist und damit die Erwärmung an dieser Stelle bereits zum Erreichen der Löttemperatur ausreicht, wenn sich die übrigen Gehäuseteile noch auf relativ niedrigen Temperaturen befinden. Dadurch kann eine schädliche Erwärmung der im Gehäuse angebrachten Halbleiteranordnung während des Lötvorgangs vermieden werden. In den Spalt 5 zwischen Gehäusekappe und Grundplatte, der im vorliegenden Ausführungsbeispiel die Form eines nach unten spitz zulaufenden Grabens aufweist, wird der Lötring 3, der die Grundplatte 2 umgibt, eingelegt. Der Lötring kann z. B. aus einer Zinn-Blei-Legierung mit Flußmittelseele bestehen. Nun wird, z. B. mittels einer analog einer elektrischen Schweißvorrichtung ausgebildeten .Lötvorrichtung, deren Elektroden der Form der Gehäusekappe und der Grundplatte entsprechend ausgebildet sind, der Lötring zum Schmelzen gebracht und beide Gehäuseteile dicht verlötet.The invention is described below on the basis of a preferred exemplary embodiment explained in more detail. The figure shows the housing cap, which is made of iron, for example 1 designed so that it has an outwardly conically widening edge, in which the tapered base plate 2, which can be made of copper, is inserted. The contact area between the housing wall and the base plate is at present embodiment is linear, so very small. this has especially when the heating of the housing parts necessary for the soldering process by direct current passage as in the electric welding process takes place, the advantage that the contact resistance at this point of contact is particularly good is large and thus the heating at this point already to reach the soldering temperature is sufficient if the other parts of the housing are still at relatively low temperatures are located. This can cause harmful heating of the semiconductor arrangement fitted in the housing can be avoided during the soldering process. In the gap 5 between the housing cap and Base plate, which in the present embodiment has the shape of a pointed downward has tapering trench, the soldering ring 3, which surrounds the base plate 2, inserted. The soldering ring can, for. B. made of a tin-lead alloy with a flux core exist. Now, z. B. by means of an analogue to an electric welding device trained .Lötvorrichtung, the electrodes of the shape of the housing cap and the Base plate are designed accordingly, the solder ring melted and both housing parts are soldered tight.
Die zum Löten benötigte Leistung ist wesentlich kleiner als die zum Schweißen benötigte, da der Lotschmelzpunkt sehr niedrig liegt, so daß die Löttemperatur zwischen 250 und 300° C gewählt werden kann, gegenüber einer beim Schweißen notwendigen Temperatur von 1300° C. Der schwächere Wärmestoß belastet die Glaseinschmelzungen der Durchführungen, die in der Gehäusegrundplatte angebracht, in der Figur jedoch nicht dargestellt sind, viel weniger. Außerdem ist die Zeit- und Leistungseinstellung beim Lötvorgang infolge der geringen Löttemperatur weniger kritisch.The power required for soldering is much smaller than that for Welding needed because the solder melting point is very low, so the soldering temperature between 250 and 300 ° C can be selected, compared to the one required for welding Temperature of 1300 ° C. The weaker thermal shock stresses the glass seals of the bushings, which are mounted in the housing base plate, in the figure, however are not shown, much less. Also is the time and power setting less critical during the soldering process due to the low soldering temperature.
Bestehen Kappe und Grundplatte aus einem NE-Metall` mit geringem elektrischem Widerstand, so können diese auch mit Elektroden, die den Gehäuseteilen entsprechend geformte Stahlaufsätze tragen, erwärmt werden.The cap and base plate are made of a non-ferrous metal with little electrical power Resistance, this can also be done with electrodes corresponding to the housing parts wear shaped steel attachments, be heated.
Die -Anwendung des elektrischen Widerstandslötens nach der Erfindung bietet die Möglichkeit, Teile aus verschiedenen Werkstoffen, z. B. Eisen mit Kupfer auf einfache Weise zu verbinden. Gefordert wird nur die Weichlötfähigkeit der Stoffe bzw. der Oberfläche dieser Stoffe. Es lassen sich auch noch Gehäuseteile verlöten, die infolge ihrer kleinen Abmessungen nicht mehr nach dem Bördelverfahren verschlossen werden können. Außerdem können alle mit dem Lötverfahren verschlossenen Gehäuse galvanisch nachbehandelt werden, da keine engen Verschlußfugen vorhanden sind und sich daher Elektrolytreste leicht durch gebräuchliche Spülungen entfernen lassen. Es ergibt sich auch noch der weitere Vorteil, daß keine Verformung der Grundplatte mehr auftritt. Außeidem besitzen, Kappe und Bodenplatte sehr einfache und daher in der Massenfertigung leicht herstellbare Formen.The application of electrical resistance soldering according to the invention offers the possibility of parts made of different materials, e.g. B. iron with copper easy to connect. Only the soft solderability of the materials is required or the surface of these substances. Housing parts can also be soldered, which, due to their small dimensions, are no longer closed by the crimping process can be. In addition, all housings sealed using the soldering process can be used be galvanically treated as there are no tight sealing joints and electrolyte residues can therefore be easily removed by common rinsing. There is also the further advantage that there is no deformation of the base plate occurs more. In addition, the cap and base plate are very simple and therefore very simple Molds that are easy to manufacture in mass production.
Claims (5)
Priority Applications (1)
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| DES77897A DE1218620B (en) | 1962-02-05 | 1962-02-05 | Application of electrical resistance soldering to the vacuum-tight sealing of a semiconductor arrangement |
Applications Claiming Priority (1)
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Citations (2)
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| GB707801A (en) * | 1951-02-22 | 1954-04-21 | Didier Werke Ag | Improvements relating to settings of vertical chambers |
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1962
- 1962-02-05 DE DES77897A patent/DE1218620B/en active Pending
Patent Citations (2)
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