DE1275690B - Gehaeuse fuer Halbleiterbauelemente - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. CL:

Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:

HOIl

Deutsche Kl.: 21g-11/02

P 12 75 690,0-33 (T 19070)

1. Oktober 1960

22. August 1968

Die Erfindung betrifft ein Gehäuse für Halbleiterbauelemente, wie Transistoren oder Dioden, welches aus einer quaderförmig ausgebildeten, metallischen Gehäusekappe besteht, die auf einen Gehäusesockel aufgesetzt ist. Die Erfindung besteht bei einem solchen Gehäuse darin, daß die Gehäusekappe aus einem massiven Metallblock mit feiner zylindrischen Bohrung besteht und ein zylindrischer Gehäusesockel mit Flansch an der Gehäusekappe anliegt.

Es ist bereits eine quaderförmige Metallkappe bekannt, jedoch nur in Verbindung mit einem quaderförmigen Metallsockel, wobei die Metallkappe lediglich der Form des Gehäusesockels angepaßt ist. Im Gegensatz dazu ist es bei Gehäusesockeln mit kreisförmigem Querschnitt üblich, dem zylindrischen Gehäusesockel angepaßte zylindrische Gehäusekappen zu verwenden.

Weiterhin ist es bekannt, mehrere Halbleiterbauelemente in einem schachteiförmigen Gehäuse unterzubringen, welches quaderförmig ist und aus zwei Hälften besteht.

Eine quaderförmige Ausbildung von Metallgehäusen ist in Verbindung mit zylinderförmigen Gehäusesockeln neu und vor allem auch der der Erfindung zugrunde liegende Gedanke, die Mantelfläche des Gehäuses zur Kühlung heranzuziehen, indem zumindest eine Mantelfläche flächenhaft, beispielsweise auf ein Chassis, aufgebracht wird. Zur Abführung der im Betriebszustand entwickelten Wärme wurde bisher lediglich die Stirnfläche des Gehäuses ausgenutzt.

Die Erfindung hat weiterhin den Vorteil, daß das Gehäuse äußerst stabil ausgebildet werden kann und eine gute Wärmeableitung garantiert. Abgesehen von der mit dem Metallgehäuse nach der Erfindung verbundenen Erhöhung der Verlustleistung weisen die Metallgehäuse nach der Erfindung auch nicht den Nachteil bekannter Anordnungen auf, daß die Gehäusekappen beim Aufpressen auf einen Gehäusefuß leicht nachgeben und infolgedessen an der Verbindungsstelle zwischen Gehäusekappe und Gehäusefuß sich ausweiten bzw. auseinanderklappen, so daß eine Dichtung zwischen Gehäusekappe und Gehäusefuß nur an ganz wenigen und schmalen Stellen zustandekommt. Dieser Nachteil wird durch die quaderförmige Ausbildung des Metallgehäuses und durch entsprechend starke Ausbildung der Gehäusewand erfindungsgemäß vermieden.

In manchen Fällen ist es zweckmäßig, die in der Gehäusewand befindliche Bohrung, die zur Befestigung des Gehäuses auf einem Chassis dient, mit einem Gewinde zu versehen und damit als Gewindebohrung auszuführen. Ist die Bohrung bzw. der in die Gehäuse für Halbleiterbauelemente

Anmelder:
Telefunken

Patentverwertungsgesellschaft m. b. H.,
7900 Ulm, Elisabethenstr. 3

Als Erfinder benannt:

Karl Neuber, 7900 Ulm-Wiblingen

Gehäusewand eingebrachte Schlitz durchgehend, so kann eine Schraube durch die Bohrung bzw. durch den Schlitz gesteckt und mit einem Chassis verbunden werden.
Die Verlustleistung der in dem Metallgehäuse

ao untergebrachten Halbleiteranordnung kann noch durch einen in das Gehäuseinnere eingebrachten Füllstoff verbessert werden. Es empfiehlt sich, einen solchen Füllstoff zu verwenden, der gleichzeitig die Eigenschaft hat, stabilisierend auf die Halbleiterober-

a5 flächen zu wirken. Als Füllstoff eignet sich beispielsweise Siliconöl mit Zinkoxyd.

Ist der Halbleiterkörper der in dem Metallgehäuse untergebrachten Halbleiteranordnung auf eine Trägerplatte aufgebracht, so kann die Verlustleistung des gesamten Systems dadurch verbessert werden, daß die Trägerplatte in die Innenbohrung des Gehäuses mit gelindem Druck eingepreßt wird. Die Trägerplatte soll dabei derart an die Gehäusewand angepreßt werden, daß zwischen den Kanten der Trägerplatte und der Gehäusewand möglichst kein Luftspalt verbleibt. Da Fertigungstoleranzen im allgemeinen sowohl bezüglich des Durchmessers der Innenbohrung des Gehäuses als auch bei den Trägerplatten nicht zu vermeiden sind, empfiehlt es sich, etwaige Abweichungen zwischen den Abmessungen der Trägerplatte und der Innenbohrung des Gehäuses dadurch auszugleichen, daß vor dem Einbringen der Trägerplatte mit dem darauf befestigten Halbleitersystem in das Gehäuse ein Streifen aus duktilem Material, beispielsweise Indium, über die Kanten der Trägerplatte derart gelegt wird, daß dieser Streifen aus duktilem Material nach dem Einführen der Trägerplatte in die Gehäusebohrung zwischen die Kanten der Trägerplatte und der Gehäusewand zu liegen kommt.

Die maximale Verlustleistung kann auch dadurch erhöht werden, daß bei Verwendung einer Träger-

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Ieitungsdrähten 12 in Verbindung gebracht sind. Da es sich bei dem Gehäuse der F i g. 1 um ein Metallgehäuse handelt, sind die Zuleitungsdrähte durch den Gehäusesockel isoliert hindurchgeführt.

Die F i g. 2 zeigt das Gehäuse der F i g. 1 in einer anderen Perspektive, aus der die quaderförmige Ausbildung der Gehäusekappe gemäß der Erfindung ersichtlich ist. Wie in Fig. 1 sind auch in Fig. 2 Gehäusesockel 4 und Gehäusekappe 1 voneinander

einer Weiterbildung der Erfindung besteht auch die Möglichkeit, die Bohrung mit einem Gewinde zu versehen.

In der Ausführungsform der F i g. 3 ist zusätzlich noch ein Kühlzylinder 13 in Gestalt einer Kühlspirale vorgesehen, die auf die Trägerplatte 7 aufgebracht ist. Diese Kühlspirale 13 hat die Aufgabe, die Verlustleistung des Systems durch erhöhte Wärmeablei-

platte über diese ein Kühlzylinder, beispielsweise in Form einer Kühlspirale, gestülpt wird.

Das Metallgehäuse kann durch Aufpressen der Gehäusekappe auf einen Gehäusefuß verschlossen werden, der im Falle eines kreisförmigen Querschnittes der Innenbohrung der Gehäusekappe zylinderförmig ausgebildet ist und am unteren Ende einen Flansch aufweist.

Der wesentliche Vorteil der Erfindung besteht
darin, daß bei einer quaderförmigen Ausbildung des io noch getrennt. Metallgehäuses gemäß der Erfindung hinreichend Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist die

thermische Kontaktflächen in Gestalt der Mantel- Gehäusekappe 1 der F i g. 3 an Stelle einer Bohrung flächen des Quaders zur Verfügung stehen. Diese mit einem durchgehenden Schlitz 3 versehen, der Ausführungsform ist vor allem dann vorzuziehen, ebenfalls zur Befestigung des Gehäuses auf einem wenn neben einer flächenhaften Verbindung mit dem 15 Chassis dient. Bei sämtlichen Ausführungsformen ist Chassis gleichzeitig flächenhafte Verbindungen mit die Wandstärke derart bemessen, daß beim Aufpreseinem anderen, vorzugsweise ebenfalls quaderförmig sen der Gehäusekappe 1 auf den Gehäusesockel 4 ausgebildeten Halbleitergehäuse angestrebt werden. ein Ausweiten des Gehäuses praktisch unmöglich ist. Dies ist beispielsweise bei Transistoren der Fall, die Die Befestigung des Gehäuses kann sowohl bei Verim Gegentakt arbeiten und möglichst gleichen Tem- so Wendung einer Bohrung als auch eines Schlitzes mit peraturgang aufweisen sollen. Ist der eine Transistor Hilfe einer Schraube vorgenommen werden. Gemäß mit seinem vierkantförmig ausgebildeten Gehäuse
mit der einen Mantelfläche beispielsweise auf das
Chassis aufgeschraubt, so kann der zweite Transistor
unmittelbar daneben oder unmittelbar darüber in 35
flächenhafter Verbindung mit dem Gehäuse des
ersten Transistors angebracht werden. Werden die
beiden im Gegentakt arbeitenden Transistoren unmittelbar übereinander angeordnet, so genügt bereits

eine Schraube, um beide Transistoren mit dem 30 rung zu verbessern. Chassis zu verbinden. Die Erfindung kommt auch Bei der Ausführungsform, der Fig. 4 ist an Stelle

dann vorteilhaft zur Anwendung, wenn in einer der Kühlspirale 13 ein Streifen 14 auf die Träger-Schaltung Stabilisierungsdioden vorgesehen sind, platte allseitig aufgebracht, der die Aufgabe hat, den denen die Aufgabe zukommt, einen Transistor ther- Übergang zwischen der in das Gehäuse eingebrachten misch zu stabilisieren. Es besteht natürlich auch die 35 Trägerplatte 7 und der Wand der Gehäusekappe 1 Möglichkeit, bei Verwendung von mehreren quader- zu verbessern. Die Verbesserung der Wärmeableitung förmig ausgebildeten Metallgehäusen die einzelnen kommt dadurch zustande, daß durch den beispiels-Gehäuse aneinanderzureihen oder paketförmig zu- weise aus Indium bestehenden Streifen 14 Toleranzen sammenzupacken, so daß zwischen sämtlichen Ge- zwischen den Abmessungen der Trägerplatte und hausen und somit auch zwischen den einzelnen Halb- 40 dem Durchmesser der Innenbohrung ausgeglichen leitersystemen ein inniger Wärmekontakt und somit werden.

gleicher Temperaturgang gewährleistet sind. Die F i g. 5 schließlich zeigt das bereits gekapselte

Die Erfindung soll an Hand der F i g. 1 bis 6 näher Gehäuse, bei dem die Gehäusekappe 1 auf den Geerläutert werden. Im Ausführungsbeispiel der F i g. 1 häusesockel 4 aufgebracht ist. Zur Herstellung der in ist die Gehäusekappe 1 im Schnitt dargestellt. Wie 45 den Fig. 1 bis 5 gezeigten Gehäuseanordnungen diese Schnittdarstellung zeigt, ist die Gehäusekappe 1 eignet sich beispielsweise oberflächenverzinntes mit zwei Bohrungen 2 und 3 versehen, und zwar Kupfer.

dient die Innenbohrung 2 zur Aufnahme des Halb- Wie bereits ausgeführt, besteht der Vorteil der

leitersystems, während die in die Gehäusewand ein- Erfindung vor allem darin, daß bei quaderförmiger gebrachte Bohrung 3 für eine Befestigung des Ge- 50 Ausbildung des Halbleitergehäuses mehrere HaIbhäuses auf einer flächenhaften Unterlage, beispiels- leiterelemente, beispielsweise Transistoren, gleichweise einem Chassis, gedacht ist. Es ist selbstver- zeitig nebeneinander oder übereinander derart anständlich, daß beide Bohrungen einander nicht geordnet werden können, daß eine flächenhafte Verdurchdringen dürfen und voneinander in einem bindung zwischen den Mantelflächen der einzelnen bestimmten Abstand anzubringen sind. Der Gehäuse- 55 Gehäuse zustandekommt. Eine solche Anordnung abschluß kommt bei dieser Ausführungsform dadurch mehrerer Exzemplare 1 auf einem Chassis 15 ist in zustande, daß der Gehäusesockel 4 mit dem darauf
befestigten Halbleitersystem in die Gehäuse-Innenbohrung 2 eingebracht wird, wobei die flanschartige
Erweiterung 5 mit der Unterkante 6 der Gehäuse- 60
kappe 1 zum Anschlag gebracht wird. Das Halbleitersystem selbst besteht aus der Trägerplatte 7 und aus
dem in die Trägerplatte eingebrachten Halbleiterkörper 8 mit den Emitter- und Kollektorelektroden 9
und 10. Die Legierungselektroden des Halbleiter- 65
systems sind im Ausführungsbeispiel der F i g. 1
durch die Elektrodenzuleitungen 11 kontaktiert, die
mit den durch den Gehäusesockel geführten Zu-

F i g. 6 dargestellt.

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Gehäuse für Halbleiterbauelemente wie Transistoren oder Dioden, welches aus einer quaderförmig ausgebildeten, metallischen Gehäusekappe besteht, die auf einen Gehäusesockel aufgesetzt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Gehäusekappe aus einem massiven Metallblock mit einer zylindrischen Bohrung besteht und ein zylindrischer Gehäusesockel mit Flansch an der Gehäusekappe anliegt.

2. Gehäuse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in die Gehäusewand eine Bohrung eingebracht ist, die zur Befestigung des Gehäuses auf einer flächenhaften Unterlage, beispielsweise einem Chassis, dient.

3. Gehäuse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrung in der Gehäusewand senkrecht zur Längsrichtung der Gehäuseöffnung verläuft.

4. Gehäuse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse aus Kupfer oder Aluminium besteht.

5. Gehäuse nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Kupfergehäuse verzinnt ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:

Deutsche Patentschrift Nr. 896 392;

deutsche Auslegeschriften Nr. 1041599, 1051413;

deutsche Auslegeschrift L12801 VIII c/21g kanntgemacht am 26.7.1956); deutsche Gebrauchsmuster Nr. 1807 989, 510.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

809 597/355 8.68 © Bundesdruckerei Berlin