DE1295087B

DE1295087B - Housing for a semiconductor component, in particular a semiconductor stack diode

Info

Publication number: DE1295087B
Application number: DEP30880A
Authority: DE
Inventors: Nijhuis Herman Cornelis; Losch Fritz; Koehlitz Rolf
Original assignee: Philips Patentverwaltung GmbH
Current assignee: Philips Intellectual Property and Standards GmbH
Priority date: 1962-12-29
Filing date: 1962-12-29
Publication date: 1969-05-14

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Gehäuse für ein Halbleiterbauelement, insbesondere Halbleiter-Stapeldiode, bestehend aus einer Keramikhülse, deren Stirnseiten unter Verwendung eines Zwischenringes mit metallischen Deckplatten hermetisch verlötet sind.The invention relates to a housing for a semiconductor component, in particular semiconductor stacked diode, consisting of a ceramic sleeve, the end faces of which hermetically soldered to metallic cover plates using an intermediate ring are.

Es sind solche Gehäuse bekannt, bei denen auf die beiden Endflächen der Keramikhülse Metallplatten vakuumdicht aufgelötet sind. Die Metallplatten bestehen dabei vorzugsweise aus einem Material, dessen Ausdehnungskoeffizient dem Ausdehnungskoeffizienten der Keramik angepaßt ist. Es hat sich jedoch herausgestellt, daß derartige Gehäuse nur sehr schwer vakaumdicht hergestellt werden können, da unter anderem die beim Verlöten des Gehäuses auftretende Erwärmung über die damit verbundene Ausdehnung des in der Hülse eingeschlossenen Gases zu Undichtigkeiten in der Lotnaht führt. Um eine Hart-oder Weichlötung als letzten Arbeitsgang, bei dem das Gehäuse vakuumdicht verschlossen wird, zu vermeiden, ist es möglich, auf die keramische Hülse an Stelle der zweiten Abdeckplatte eine flache Ringscheibe zu löten, die aus an die Keramik angepaßtem Material besteht und deren Außendurchmesser größer als der der Keramik ist. An diesem Ring kann dann die zweite Abdeckplatte vaktiumdicht durch Elektroschweißung befestigt werden.Such housings are known in which on the two end faces metal plates are soldered vacuum-tight to the ceramic sleeve. The metal plates are made preferably made of a material whose coefficient of expansion corresponds to the coefficient of expansion is adapted to the ceramic. However, it has been found that such housing It is very difficult to produce vacuum tight, since, among other things, the Soldering of the housing, which occurs due to the associated expansion of the gas trapped in the sleeve leads to leaks in the solder seam. To a hard or soft soldering as the last work step in which the housing is vacuum-tight To avoid being sealed, it is possible to put on the ceramic sleeve in place the second cover plate to solder a flat washer that is off to the ceramic adapted material and whose outer diameter is greater than that of the ceramic is. The second cover plate can then be sealed on this ring by electric welding be attached.

Bei dieser Konstruktion wirken sich jedoch die durch die Elektroschweißung auftretenden Biegemomente, die durch den Ring auf die Keramik übertragen werden, nachteilig aus. Dadurch hervorgerufene Zugbeanspruchungen führten leicht zu Rissen in der Kennaik. Um diese Biegemomente abzuschwächen und somit ein Undichtwerden des Gehäuses zu vermeiden, könnte eine Ringscheibe mit einem durchgezogenen Kragen verwendet werden.In this construction, however, the effects of the electric welding act occurring bending moments that are transmitted through the ring to the ceramic, disadvantageous. The tensile stresses caused thereby easily led to cracks in the Kennaik. To weaken these bending moments and thus a leak To avoid the housing, a washer with a solid collar could be used be used.

Beim Verschließen des Gehäuses könnte dann zunächst der durchgezogene Kragen an die Keramikhülse angelötet und anschließend daran die zweite Metallscheibe mit dem äußeren Scheibenrand elektrisch verschweißt werden. Die bekannte Zug- und Schwerkraftbelastung durch den Schweißvorgang fällt durch diese flexible Ausbildung der Verbindung weitgehend weg. Die Ringscheibe mit dem durchgezogenen Kragen ist jedoch schwer herstellbar und erfordert insbesondere die Verwendung von aufwendigen Spezialwerkzeugen.When closing the housing, the solid one could then first The collar is soldered to the ceramic sleeve and then the second metal disc be electrically welded to the outer edge of the pane. The well-known train and Gravity loading caused by the welding process is eliminated by this flexible design the connection largely gone. The washer with the solid collar is however difficult to manufacture and in particular requires the use of complex Special tools.

Weiter war es an sich bekannt, Gehäuse für Halbleiterbauelemente mit einer Kerinaikhülse an einer Seite mit einer elastischen Deckplatte zu verschließen, die jedoch mit dem äußeren Umfang der Keramikhülse verlötet und anschließend keiner weiteren Bearbeitung (Löten, Schweißen usw.) mehr unterworfen wird.It was also known per se to have housing for semiconductor components to close a Kerinaik sleeve on one side with an elastic cover plate, but soldered to the outer circumference of the ceramic sleeve and then none further processing (soldering, welding, etc.) is subjected to more.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die genannten Nachteile der bekannten Gehäuse zu vermeiden.The invention is based on the stated disadvantages the known housing to avoid.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß wenigstens eine Deckplatte bzw. Grundplatte an eine durch Kröpfen in sich federnd ausgebildete Zwischenringscheibe, die mit einer an die Stirnfläche der Keramikhülse angelöteten Metallscheibe vakuumdicht verbunden ist, am äußeren Rand bzw. so weit von der Lötverbindung zwischen der Scheibe und der Ringscheibe entfernt angeschweißt ist, daß nur ein unbeachtlicher Betrag der von der Ringscheibe beim Verschweißen aufgenommenen Wärme die Lötverbindung erreicht.This object is achieved in that at least one cover plate or base plate to an intermediate ring disc which is resiliently formed by crimping, vacuum-tight with a metal disk soldered to the end face of the ceramic sleeve is connected, at the outer edge or so far from the soldered connection between the disc and the washer is welded away that only an insignificant amount the heat absorbed by the washer during welding, the soldered connection achieved.

Damit werden die Vorteile erzielt, daß kaum Zug-und Schwerkräfte in der Lötverhindung auftreten und die Hülse vakuumdicht fest verschlossen ist. Dieser gute Verschluß wird dadurch begünstigt, daß die Keramik mit dem Metall zunächst durch eine großflächige Metall-Keramikverbindung verbunden ist, die ohne Mühe ausreichend vakuumdicht hergestellt werden kann, während der Endverschluß der Hülle durch das zum Verschließen an sich vorteilhafte Elektroschweißen erreicht wird. Die zum Verschluß benötigten Einzelteile sind leicht herstellbar.This has the advantage that hardly any tensile and gravitational forces in the solder connection occur and the sleeve is vacuum-tight. This Good closure is favored by the fact that the ceramic first contacts the metal is connected by a large-area metal-ceramic connection, which is sufficient without any effort can be made vacuum-tight, while the end closure of the envelope by the for closing advantageous electric welding is achieved. The one for closure required items are easy to manufacture.

Die Erfindung wird an Hand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Das Mittelstück 1 der in der Figur dargestellten Hülle für ein Halbleiterbauelement besteht aus einer keramischen Hülse. Auf die obere Stirnfläche der Hülse ist eine aus einer Eisen-Nickel-Kobaltlegierung bestehende Metallscheibe 3 aufgelötet. An die untere Stirnfläche der Hülse 1 ist zunächst ein aus einer Eisen-Nickel-Kobaltlegierung bestehender Ring 5 angelötet, der wiederum durch, Verlöten mit einer Ringscheibe 7 verbunden ist; in der Nähe der Verbindungsstelle mit der Scheibe 5 ist die Ringscheibe 7 etwas verkröpft, wodurch sie nachgiebig geworden ist und die Ebene der Schweißung nicht in -der der Lötung liegt. Nahe der Außenkante 9 befindet sich schließlich die Verschweißu#e## mit einer metallischen Grundplatte 13, die das nicht näher zu erläuternde Halbleiterbauelement 15- -trägt. Die ringfönnige Verschweißung 11 ist derart weit von der Lötverbindung zwischen der Scheibe.5,und der Ringscheibe 7 entfernt angeordnet, daß nur' 'eimiunbedeutender, für die Lötverbindungen unbeachtlicher Betrag der beim Schweißen von der Ringscheibe 7 aufgenommenen Wärme die Lötverbindungen erreicht. Der größte Teil wird auf dem Weg von der Verschweißung zur Lötverbindung von der Ringscheibe 7 abgegeben. Der Durchmesser der ringförmigen Verschweißung 11 und damit der Außendurchmesser der Ringscheibe 7 ist, um dieses Ziel sicher zu erreichen, größer als der Hülsenaußendurchmesser. Damit wird gleichzeitig auch das Anlegen der Schweißelektroden erleichtert.The invention is explained in more detail with reference to the embodiment shown in the drawing. The center piece 1 of the sleeve for a semiconductor component shown in the figure consists of a ceramic sleeve. A metal disk 3 consisting of an iron-nickel-cobalt alloy is soldered onto the upper end face of the sleeve. A ring 5 consisting of an iron-nickel-cobalt alloy is initially soldered to the lower end face of the sleeve 1 , which ring is in turn connected to an annular disk 7 by soldering; In the vicinity of the connection point with the disk 5 , the annular disk 7 is somewhat cranked, as a result of which it has become flexible and the plane of the weld does not lie in the soldering area. Finally, near the outer edge 9, there is the weld with a metallic base plate 13, which carries the semiconductor component 15 , which is not to be explained in more detail. The ring-shaped weld 11 is so far away from the soldered connection between the washer 5 and the washer 7 that only an insignificant amount of heat absorbed by the washer 7 during welding reaches the soldered connections. The largest part is released by the annular disk 7 on the way from the weld to the soldered connection. The diameter of the annular weld 11, and thus the outer diameter of the annular disk 7, is greater than the outer diameter of the sleeve in order to reliably achieve this goal. This also facilitates the application of the welding electrodes.

Eine derartige aus einfachen Teilen aufgebaute Hülle mit einem elastisch ausgebildeten Verschluß läßt sich mit geringem Aufwand vakuumdicht herstellen.Such a shell constructed from simple parts with an elastic trained closure can be made vacuum-tight with little effort.

Claims

Patent claim: d a d u r e in the housing for a semiconductor component, in particular semiconductor stack diode consisting of a ceramic sleeve, the end faces are soldered sealed by using an intermediate ring with metallic cover plates h, that at least one cover plate or base plate (13) to an intermediate ring disc (7) which is resiliently formed by crimping and which is connected in a vacuum-tight manner to a metal disc (5) soldered to the end face of the ceramic sleeve (1) , at the outer edge or so far from the soldered connection between the disc (5) and the annular disk (7) is welded away so that only an insignificant amount of the heat absorbed by the annular disk (7) during welding reaches the soldered joint.