DE1248813B - Federnde halbleiter-anschlusskontaktanordnung - Google Patents

Federnde halbleiter-anschlusskontaktanordnung

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Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND
DEUTSCHES
PATENTAMT
AUSLEGESCHRIFT
Int. Cl.:
HOIl
Deutsche Kl.: 21 g -11/02
Nummer: 1 248 813
Aktenzeichen: S 79235 VIII c/21 g
Anmeldetag: 28. April 1962
Auslegetag: 31. August 1967
Die Erfindung bezieht sich auf eine Halbleiteranordnung, bei der der gegen den das Halbleiterelement tragenden Gehäuseteil elektrisch isolierte Anschlußkontakt über ein nicht an der Stromführung beteiligtes Federsystem an das Halbleiterbauelement bzw. einen mit diesem zusammenwirkenden Anschlußkörper angepreßt wird, wobei ein aus mindestens einem Federkörper bestehendes mechanisches Tellerfedersystem verwendet wird.
Bei solchen Halbleiteranordnungen mit sogenanntem Druckkontakt wurden bisher entweder Blattfedern oder Tellerfedern verwendet. Blattfedern haben zwar einen ausreichenden Federweg; der optimale Anpreßdruck läßt sich jedoch damit nicht erreichen. Das ist wiederum mit Tellerfedern möglich, die sich jedoch andererseits durch einen sehr geringen Federweg auszeichnen.
Im Interesse eine rationellen und billigeren Fertigung ist man nun bestrebt, verhältnismäßig große Toleranzen zuzulassen und diese durch den Feder weg der Druckfeder auszugleichen. Dabei muß aber in jedem Fall die optimale Flächenpressung gewährleistet sein.
Das gelingt durch die Erfindung, die dadurch gekennzeichnet ist, daß sich das Tellerfedersystem nur über federnde Schenkel des Federkörpers gegen Teile des Gehäuses abstützt. Im Rahmen dieses Grundgedankens der Erfindung kann ebenfalls eine Feder von Tellerform verwendet werden. Diese muß jedoch dann für die Zwecke der Erfindung mit entsprechenden radial verlaufenden Schlitzen versehen sein, damit an ihr ein großer Durchbiegungsweg gewährleistet ist. Es kann jedoch auch ein Federkörper mit geschlossenem Umfangssystem benutzt werden, wenn dabei die Federform nicht tellerförmig bzw. pfanneniörmig, sondern nach Art einer sogenannten Sattelfeder gewährleistet ist. Das ist also ein Eederkörper, der eine durch eine Zylinderfläche bestimmte gewölbte Form, die nicht Kreiszylinderfläche zu sein braucht, besitzt, und wobei sich Randteile der geschlossenen Umfangsform dann gegen entsprechende Stellen des Stützkörpers legen. Eine solche Sattelfeder ist für die Zwecke der Erfindung sehr vorteilhaft, denn bei ihr ist für die Aufladung der Feder bzw. ihre Übernahmefähigkeit von potentieller Energie gewissermaßen ein Körper bestimmend, der etwa den !Charakter einer Ringform hat. Es ist jedoch die Durchbiegungsmöglichkeit bzw. der Federungsweg an einer solchen Sattelfeder wesentlich größer, als er an einer Tellerfeder verwirklichbar ist.
Zur näheren Erläuterung der Erfindung an Hand Federnde Halbleiter-Anschlußkontaktanordnung
Anmelder:
Siemens Aktiengesellschaft, Berlin und München, Erlangen, Werner-von-Siemens-Str. 50
Als Erfinder benannt:
Heinz Martin,
Herbert Vogt, München
eines Ausführungsbeispiels wird nunmehr auf die Figur der Zeichnung Bezug genommen.
In dieser bezeichnet 1 den becherförmigen Gehäuseteil, der an der Außenfläche seines Bodenteiles nach innen durchgewölbt ist und an der Außenmantelfläche des dem Boden benachbart liegenden Teiles 3 der Becherform mit Längsrillen 4 versehen ist. Auf diese Weise kann der Becherkörper 1 in die Aussparung eines Trägers eingepreßt werden, wobei sich entweder die Ränder 4 in den Rand dieser Aussparung eingraben oder aber bei diesem Einpressen in den Träger derart verformt werden, daß sich eine gegenseitige Verpressungsverbindung ergibt. Die Außenfläche des Bodens 2 der Becherform ist bereits nach innen mit einer konkaven Form 5 gestaltet. Wenn eine äußere mechanische Einwirkung auf den becherförmigen Körper 1 an dem Teil 3 bei der Verpressung stattfindet, hat daher der Bodenteil 2 nur das Bestreben, sich nach oben durchzuwölben. Am Boden dieser Becherform 2 ist ein Sockelteil 6 vorgesehen. Auf diesem Sockelteil 6 ist das Halbleiterelement 7 getragen, wobei es sich vorzugsweise über eine duktile Zwischenplatte 8, z. B. aus Silber, an die obere Fläche des Sockelteiles 6 legt. Auf der oberen Kontaktfläche des Halbleiterelements 7 liegt eine duktile Hilfsplatte 8 a, die gegebenenfalls unmittelbar mit einem Anschlußkörper 9 durch Plattierung verbunden sein kann. Dieser Körper 9 hat an seiner oberen Fläche eine Aussparung 10. Auf die obere Fläche von 8 ist ein Gegenkontakt 11 mit einem plattenförmigen Teil 12 aufgesetzt, wobei der Durchmesser des Schaftes des Kontaktes 11 um einen gewissen Betrag kleiner bemessen ist, als der Durchmesser der Aussparung 10 im Körper 9 beträgt. Dieser massive Anschlußkontakt 11 ist durch die innere Hülse 13 der elektrisch isolierenden Durchführung herausgeführt. Zwischen dem Endteil dieser Hülse 13 und der Außenfläche des Kontaktes 11 ist noch eine
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besondere gasdichte Verbindungsstelle geschaffen. für die Zwecke der Erfindung in vorteilhafter Weise Das kann dadurch erfolgen, daß das Ende der eine relativ große Durchbiegung und erlaubt anderer-Hülse 13 auf der Mantelfläche von 11 durch Zu- seits in ihr eine entsprechende ausreichende potensammendrücken der Hülse 13 festgespannt wird oder tielle Energie aufzuspeichern, damit der erwünschte eine Verlötung mittels eines Lotes 14 zwischen bei- 5 gegenseitige Anpreßdruck an den Kontaktflächen den Körpern stattfindet oder von beiden Maßnahmen z. B. zwischen 11 bzw. 12 und 9 sowie dem Halbgleichzeitig Gebrauch gemacht wird. An die Stelle des leiterelement 7 und gegebenenfalls gleichzeitig zusätz-Lotes 14 könnte gegebenenfalls auch eine geeignete Hch zwischen der Hilfsträgerplatte 8 und der oberen Klebverbindungsmasse treten. Die innere Hülse 13 Fläche des Sockelteiles 6 gewährleistet ist, wenn an gehört, wie bereits angeführt, der elektrisch isolie- io dieser Stelle ebenfalls nur ein gleitfähiger Druckkonrenden Durchführung an. Diese ist, obwohl sie auch takt und keine Verlötung benutzt ist.
mit einem keramischen Isolierkörper gewählt wer- Ein in dieser Weise ausgebildeter Teil 21 ergibt, den könnte, in diesem Fall als eine Druckglasdurch- abgesehen von der bereits geschilderten vorteilhafführung ausgeführt. Der Isolierkörper bzw. Glaskör- ten technischen Wirkung auch noch besondere Vorzer der elektrisch isolierenden Durchführung ist mit 15 teile bei der Montage einer solchen Anordnung. Es 15 bezeichnet. Der äußere Metallring dieser Druck- können nämlich alle Teile, welche innerhalb des glasdurchführung ist mit 16 bezeichnet. Bekannter- Hohlraumes von 21 liegen, bereits in diesen Hohlmaßen weist eine elektrisch isolierende Druckglas- raum eingeschichtet werden, wenn der Isolierkörper durchführung die Eigenart auf, daß durch die Art 21 mit seiner Aussparung zuerst in einer nach oben ihrer Fertigung und die Bemessung der Ausdeh- 20 gerichteten Stellung bei der Montage benutzt wird, nungskoeffizienten der an ihrem Aufbau beteiligten Man geht also erfindungsgemäß z. B. für die Stücke unter Berücksichtigung der bei der Herstel- Zwecke dieser Montage derart vor, daß die isolierte lung benutzten Temperaturwerte beim Abkühlen ein Durchführung bzw. Druckglasdurchführung mit solcher Schrumpfungsprozess der Teile stattfindet, einem äußeren Ring 16 auf eine Unterlage aufgesetzt daß dabei der Glaskörper 15 unter eine solche 25 wird, die mit einer entsprechenden Aussparung verDruckspannung gesetzt wird, daß bei den betriebs- sehen ist, so daß in diese die innere metallische mäßig an der elektrisch isolierenden Durchführung Hülse 13 eintauchen kann. Dann wird der Isolierkörauftretenden Temperaturen niemals in dem Glas- per 21, in den bei nach oben offener Becherform der körper 15 irgendwelche Zugspannungen auftreten Kontakt 11, das Anschlußkontaktstück 9 und das können, da diese zu einer Rissebildung und damit 30 Halbleiterelement mit seinen beiderseitigen duktilen zum Undichtwerden der elektrisch isolierenden Hilfsplatten 8 bzw. 8 α eingesetzt worden ist, nachDurchführung führen würden. Nach der Zeichnung dem die Feder 23 auf den Ring 16 aufgelegt worden ist der äußere Ring 16 dieser elektrisch isolierenden ist, mit dem Kontakt 11 in den Hülsenteil 13 und mit Durchführung auf einen Absatz 17 der Becherform dem Teil kleineren Durchmessers 22 des Isolierköraufgesetzt. Die Becherform umgibt jedoch außerdem 35 pers 21 in die zentrale Aussparung 24 und 23 eingedie Mantelfläche dieses Ringes 16 mit einem Teil 18, führt. Nunmehr bildet der Isolierkörper 21 bereits der zunächst die gestrichelt dargestellte Form hat und einen Lehrenkörper, auf welchen der Becher 1 mit der in der in ausgezogenen Linien dargestellten Auf- seiner dem Boden benachbarten lichten Weite und bauform bereits nach innen durch einen Rollprozeß mit seinem Teil 18 auf den äußeren Umfang des oder einen Bördelprozeß umgelegt worden ist, so 40 Ringes 16 aufgeschoben werden kann. Nachdem dadaß er sich gegen einen Absatz 19 von 16 legt und bei der Ring 16 auf den Absatz 17 an 1 aufgesetzt damit den Ring 16 auf den Absatz 17 festspannt. hat, wird, nachdem ein entsprechendes Gegenlager Zusätzlich ist an der Übergangsstelle zwischen 16 auf die Fläche 1 α von 1 aufgebracht worden ist, der und 18 noch ein besondere Dichtungsmasse 20 bzw. Randteil von 18 um den Ring 16 an dessen Abein Lot aufgebracht worden. 45 satz 19 angepreßt, wodurch ein Festspannen von 1 Im inneren Aufbau sitzt auf der oberen Fläche und 16 an dem Absatz 17 von 1 stattfindet. Bei des Teiles 12 des Kontaktes 11 ein Isolierkörper 21, diesem Vorgang des Festspannens wird gleichzeitig der eine Becherform besitzt, mit welcher er das Halb- der Federkörper 23 unter entsprechende Vorspan leiterelement und den Anschlußkontaktteil 9 sowie nung gesetzt und dadurch eine entsprechende gute den Teil 12 des oberen Anschlußkontaktes des Halb- 50 gegenseitige Anlage zwischen 21, 12, 9 und 7 sowie leiterelementes umgibt. Er weist außerdem in seinem zwischen 8 a und dem Sockelteil von 6 geschaffen, Bodenteil eine Aussparung auf, durch welche der falls nicht bereits eine Lötverbindung zwischen 8 a Kontakteil 11 hindurchgeführt ist. Dieser Isolierkör- und 6 vorher erzeugt worden war. Nunmehr wird per 21 bildet also betriebsmäßig einen das Halbleiter- der Spalt zwischen 13 und 21 noch gasdicht abgeelement umschließenden Isolierkörper. An seiner in 55 schlossen, in dem eine Füllmasse 14 aus Lot, einem der Figur oberen Fläche bzw. der Außenfläche des Kleber oder einem anderen geeigneten Material einBodens ist der Isolierkörper 21 mit einem abgesetz- gebracht wird, wobei aber bereits vorher eine entten Teil 22 versehen, so daß er auf diese Weise ein sprechende gegenseitige Verpressung zwischen 13 zentrales Lager für das Aufsetzen einer Sattelfeder 23 und 11 vorgenommen sein kann,
mit ihrer zentralen Aussparung 24 bildet, wobei diese 60 Wie bereits im allgemeinen Teil der Beschreibung Sattelfeder in einer Draufsicht von oben auf eine angedeutet, braucht für die äußeren Abstützpunkte Darstellung der Halbleiteranordnung nach der Figur, der Feder, welche für den gegenseitigen Anpreßdruck also z. B. im wesentlichen parallel zur Schnittebene der nur gleitfähig aneinanderliegenden Kontaktflä- bzw. Bildebene liegende Seitenkanten haben würde. chen sorgt, nicht der äußere Ring der isolierten Diese Sattelfeder 23 stützt sich mit ihren beiden 65 Durchführung benutzt zu werden, sondern es kann Außenschenkeln 25 bzw. 26 gegen die untere Fläche die Abstützung der Feder vielmehr auch unmittelbar des äußeren Druckringes 16 der Druckglasdurch- an demjenigen Gehäuseteil der Halbleiteranordnung führung ab. Eine solche Sattelfeder gewährleistet also erfolgen, welcher das Halbleiterelement trägt und
mit welchem die scheibenförmige elektrisch isolierende Durchführung mechanisch vereinigt ist. Hierfür kann an der inneren Mantelfläche dieses Gehäuseteiles des Halbleiterbauelementes unterhalb des Absatzes, auf welchem die isolierende Durchführung festgespannt wird, ein nach innen ausladender Randteil vorgesehen sein, gegen dessen dem Boden des Gehäuses bzw. dem Halbleiterelement zugewandte Fläche sich das Federsystem außen abstützt. Dieser Randteil kann mit dem Gehäuse unmittelbar als Einheit hergestellt sein und in diesem Fall in seinem Umfang z. B. zwei Aussparungen aufweisen, durch welche das Federsystem mit seinem äußeren Umfang eingeführt werden kann. Nach diesem Einführen wird es um seine Achse gedreht, so daß es dann der Innenmantelfläche des Randteiles bzw. Ringteiles gegenüberliegt und eine bajonettartige Verbindung mit diesem eingegangen ist.
Die innere Mantelfläche des Gehäuseteiles des Halbleiterbauelementes kann jedoch auch mit einer ao Aussparung versehen sein, in welche unter gleichzeitigem Zusammenspannen des Federsystems ein Sprengring eingeführt werden kann, welcher dann das Widerlager bzw. Abstützlager für die äußeren Enden der federnden Schenkel des Federsystems bildet.

Claims (9)

Patentansprüche: 30
1. Halbleiteranordnung, bei der der gegen den das Halbleiterelement tragenden Gehäuseteil elektrisch isolierte Anschlußkontakt über ein nicht an der Stromführung beteiligtes Federsystem an das Halbleiterbauelement bzw. einen mit diesem zusammenwirkenden Anschlußkörper angepreßt wird, wobei ein aus mindestens einem Federkörper bestehendes mechanisches Tellerfedersystem verwendet wird, dadurch gekennzeichnet, daß sich das Tellerfedersystem nur über federnde Schenkel des Federkörpers gegen Teile des Gehäuses abstützt.
2. Halbleiteranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Glockenfeder bzw. tellerartige Feder benutzt ist, die jedoch in ihrer Mantelfläche mit radial verlaufenden Schlitzen versehen ist.
3. Halbleiteranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein ringförmiger Federkörper benutzt ist, welcher durch eine konkave Durchwölbung nach Art einer Sat telfeder ausgebildet ist.
4. Halbleiteranordnung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Feder mittelbar auf den anzupressenden Kontakt über ein auf den Schaft des anzupressenden Kontaktes aufgeschobenes elektrisches Isolierstück wirkt, welches an seiner der Feder zugewandten Fläche für die Bildung eines Sitzes ausgebildet ist, an welchem die Feder mit einer Aussparung in eine ortsbestimmte Lage gebracht werden kann.
5. Halbleiteranordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Isolierkörper an seinem dem Federsystem abgewandten Ende becherförmig gestaltet ist, mit dieser Becherform das Halbleiterelement und dessen Anschlußkontakte vorzugsweise lagebegrenzend umschließt und mit der inneren Mantelfläche des Gehäuseteiles des Halbleiterbauelementes vorzugsweise als Zentrierungskörper zusammenwirkt.
6. Halbleiteranordnung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die einerseits mittelbar oder unmittelbar auf den an das Halbleiterelement anzupressenden Kontakt wirkende Feder sich andererseits an dem metallischen Außenring der elektrisch isolierenden Durchführung abstützt.
7. Halbleiteranordnung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die einerseits mittelbar oder unmittelbar auf den an das Halbleiterelement anzupressenden Kontakt wirkende Feder sich andererseits an Ausladungen der inneren Mantelfläche des Gehäuseteiles des Halbleiterbauelementes abstützt.
8. Halbleiteranordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausladungen mit dem Halbleitergehäuse als Einheit hergestellt sind.
9. Halbleiteranordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausladungen durch einen Sprengring gebildet werden, welcher unter gleichzeitigem Zusammendrücken des Federkraftspeichers in eine, an der inneren Mantelfläche des Gehäuseteiles für ihn als Sitz vorgesehene Aussparung eingeführt ist.
In Betracht gezogene Druckschriften:
USA.-Patentschrift Nr. 2 956 214;
deutsche Auslegeschrift Nr. 1170 550;
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
709 639/412 8. 67 ® Bundesdruckerei Berlin
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