DE1439909A1 - Hermetisch abgedichtete Halbleiteranordnung - Google Patents

Hermetisch abgedichtete Halbleiteranordnung

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DE1439909A1 DE19601439909 DE1439909A DE1439909A1 DE 1439909 A1 DE1439909 A1 DE 1439909A1 DE 19601439909 DE19601439909 DE 19601439909 DE 1439909 A DE1439909 A DE 1439909A DE 1439909 A1 DE1439909 A1 DE 1439909A1
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Description

l/estinghouse
Electric Corporation
liast Pittsburgh
Hermetiach abgedichtete Halbleiteranordnung.
Ct1Ur diese Anmeldung wird die Priorität uns der entsprechenden UJA-T itentanmeldung aerial-ITo. 849 768 vorn 30.10. t ji39 beansprucht.)
Die vorliegende Erfindung besieht sich auf die Verbesserung von abgedichteten elektrischen Halbleiteranordrungen und Verfahren zur Herstellung von solchen.
Bei benutzten Verfahren für die Herstellung abgedichteter elektrischer Halbleiteranordnungen, welche .ein 'Jragglied, ein an diesem montiertes elektrisches 3inzelteil, eine metallische Scheibe und eine Kappe oder ein Kopfglied umfassen, war die metallische 3eheibe, welche gewöhnlich durch Stanzen oder maschinelle Bearbeitung
.hergestellt i3t, auf dem Tragglied durch ILartlötung befestigt. I ■ .
BAD ORIGINAL
- 1 - Kü/Un
βθ/828 2
avsehließend wurde die Kappe oder das Kopfglied mit dem, Geheiben- .. :iied in~dem Bestreben verschweißt, einen luftdichten Abschlifft wischen dem Gcheibenglied und dem. Kappenglied zu .erreichen." Zu-'* nützlich dazu, daß diese Herst ellung1; ein kostspieliges Verfahren"""' Ist, haben sich eine bedeutende Anzahl in dieser \,reise fertig.g-e- . . jteXlter elektrischer Anordnungen als technisch un zu Länglich. erwvi.e;- >en, am! sie fielen manchmal bereits^ während der LeisturigupriU'ü-ngen ; sufolge. von Defekten, In der GchweißverbindunK clea Kappengliedes.mit iem Scheib-englied aus*. Der Grund für diese Defekte wurde inr allge-, aeinen der metallischen Scheibe zugeöchrleben, welche,nachdem sie jreh die maschinelle Bearbeitung oder das. Stanzen hergestellt wor— Jen raren, durchgebogen oder bucklig oder nicht mehr gleichmäi3ig Ln ihren Abmessungen entlang ihreja Umfang waren. Aus diesen Unrollkommenheiteri ergab sich eine Aiifgabestellung in der Ausrichtung ler Scheiben auf dem Tragglied sowie in dem Verlöten der jcheibe riit diesem und auch in dem nachfolgenden Verschweißen des Kappen-Gliedes mit dem Tragglied.
;;s ist ein Troblem gewenen,. solche abgedichteten nalbleiteranord- -■ lungen durch" Verfahren herzustellen, "welche eine besonders-hohe. .-■ Cemperaturentv/ick'lung wührend deo" Verschwel Bens des Kopfgliedes -. :".' nit dem Tragglied vermeiden, so dak' das'elektrische Element nicht.-" lachteilig beeinflu(3t wird. . ' . ; -. -.·.'■
Daher ist es ein 2'iel der vor Liegenden Erfindung, eine zuverlässig = :ierinet:"::schi abgedichtete elektrische HalbleiteranOrd'nung:isu schaffen, Ln welcher ein 'Träger" mrs eine'm'gut leitenden. Metall, auf - welßhem .< 2in eiektrischeö Einzelteil in Form* eine«' HaIbXe it ere leiaent;es. moorv biert ist, mit einem· eingefügten eisernen''GruridmetalXPiftg ^
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wird, mit welchem ein Kopfglied verschweißt werden kann, ohne daß solche Temperaturen, die zu einer Zerstörung des elektrischen Einzelteiles führen könnten, entwickelt werden.
Ein weiteres Ziel der Erfindung ist, ein Verfahren zur Erzeugung einer hermetisch abgedichteten Halbleiteranordnung zu entwickeln, welche das gleichzeitige Verlöten des Halbleitereleinentes und eines dünnen eisernen Metallringes mit einem Tragglied aus einem gut leitenden Metall und danach das Verschweißen eines Kopfgliedes mit dem eisernen Grundmetallr.ing umfaßt, ohne daß das Halbleiterelement während der Schweißung übermäßigen Temperaturen ausgesetzt ist.
Zur Erreichung der vorstehend angegebenen Ziele ist an einer elektrischen Halbleiteranordnung mit hermetisch gekapseltem Halbleiterelement erfindungsgemäß das Halbleiterelement von einem .zentralen Anbauteil der Grundplatte getragen. Dieser Anbauteil ist -von dem ihn umschließenden Umfangs- bzw. Flanschteil der Grundplatte durch eine in diese in axialer Richtung eingearbeitete Rinne bis zu einer gewissen Tiefe getrennt, und diese Grundplatte ist an ihrem-Flansch-
teil eines weiteren glockenförmigen Gehäuseteiles verschweißt, wel-
vorzugsweise
ches/einen isolierenden Teil besitzt, durch welchen der elektrische Anschlußleiter zum zweiten Pol des Halbleiterelementes hindurchgeführt ist«,·
Zur näheren Erläuterung der Erfindung an Hand einiger Ausführungs— beispiele wird nunmehr auf die Figuren der Zeichnung Bezug genommen, und es werden sich im Verlaufe dieser Erläuterungen noch weitere vorteilhafte technische Einzelmerkmale, welche in Verbindung mit der grundsätzlichen Erfindung benutzt werden können, ergeben.
*) mit .einem seitlich
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ΊΑ39909
Figur 1 ist eine vertikale Schnittdarstellung einer abgedichteten elektrischen Halbleiteranordnung.
Figur 2 ist eine im vergrößerten Maßstab gegenüber Figur 1 dargestellte teilweise üchnittansicht, welche die Einzelheiten eines Teiles entsprechend der linken Seite der Figur 1 zeigt, welches dem kreisförmigen Ringglied benachbart ist.=
Figur 3 ist eine stark vergrößerte teilweise Schnittansicht eines abgewandelten kreisförmigen Ringgliedaufbaues.
Erfindungsgemäß.wird zur Erreichung der-im Vorausgehenden dargelegten Ziele eine hermetisch abgedichtete elektrische Halbleiteranordnung geschaffen., welche ein thermisch gut leitendes Tragglied aus einem Metall besitzt, welches aus der Gruppe, die Kupfer, Kupfergrundlegierungen, Silber, Silbergrund.legierungen und Aluminium und Aluminiumgrundlegierungen enthält, ausgewählt ist'.. Das Tragglied besitzt einen in der Umfangsrichtung verlaufenden Flansch mit einer kreisförmigen Rinne, "die an seinem oberen Umfang anbeordnet ist, und einem flächig gestalteten, zentral angeordneten Anbauteil, mit welchem ein elektrisches Einzelteil verlötet werden
r' -
kann« Der in der Umfangsrichtung verlaufende Flansch und der zentrale Teil sind durch einen kreisförmigen Kanal getrennt« Ein kreisförmiges Ringglied ist In die kreisförmige Hut des angeflanschten > Teiles- des Traggliedes eingesetzt und in dieser hermetisch dicht derart angeordnet, daß es nur eine geringe Ausladung über die obere Fläche des Flanschteiles hat. Danach wird ein Kopfglied* welches einen sich seitlich erstreckenden Flansch und einen isolierenden Abschnitt aufweist, an der unteren Fläche des seitlich aus-
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ladenden Flansches mit dem kreisförmigen Ring an der oberen Oberfläche seiner Ausladung verschweißt, um auf diese V/eise einen hermetischen Abschluß zwischen dem Kopfglied und dem Tragglied zum Einschluß des elektrischen Einzelteiles zu schaffen. Der während des Schweißens entwickelte \7ärmebetrag ist ungenügend , das elektrische Einzelteil zu verschlechtern.
Fach Figur 1 umfaßt eine abgedichtete elektrische Halbleiteranordnung 10 erfindungsgemäß ein thermisches Kontakt- und Tragglied 12 aus einem Metall, welches aus der Gruppe ausgewählt ist, die Kupfer, Kupfergrundlegierungen, Silber, Silberlegierungen, Aluminium und Aluminiumlegierungen enthält. Kupfer und Messing haben sich als besonders zufriedenstellend für diese -Zwecke erwiesen, Das Tragglied. 12 weist einen zentral sich erstreckenden, oben flächig gestalteten Anbauteil 14 auf, an welchem eine elektrische Komponente 16 in Form eines Halbleiterelementes derart eingelötet werden kann, daß der elektrische Strom diesem zugeleitet wird und auch die Stromwärme zum Tragglied abgeführt wird. Die elektrische-Komponente wird bei einer Erwärmung auf eine Temperatur über ein vorbestimmtes Mveau nachteilig beeinflußt. Der Anbauteil 14 ist begrenzt durch den sich in der Umfangsrichtung erstreckenden Flansch. 18, wobei die obere Oberfläche des Flansches eine in seinem oberen Umfang angeordnete kreisförmige Rinne- 20 hat und dieser Flansc-h von dem Anbauteil 14 durch einen kreisförmigen Kanal 22 getrennt ■ist. Auf der entgegengesetzten Oberfläche des Traggliedes kann als elektrischer Anschlußkontakt und wärmeabführendes Glied ein Bolzen 24 befestigt werden, um das Tragglied mit einem elektrischen Leiter und Kühlkörper zu verbinden. Wie in Figur 1 gezeigt ist,
-'5
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Lst der Bolzenteil mit Gewinde versehen, um auf diese Weise ein geeignetes Mittel für die Befestigung zu schaffen. Es können je- , loch augenscheinlich auch andere dem Fachmann geläufige Methoden ler Befestigung benutzt werden.· . .'.-_■ . -.:-
Vie in Figur 2 mehr im einzelnen gezeigt r ist ein eiserner kreisförmiger Grundring-26, der aus zwei halbrunden Teilen oder e.iner iöhrenform oder durch andere Tnittel hergestellt wurde,, in di.e ■: ... . creisförmige Rinne 20 des in der. Umfangsriehtung verlaufenden.:- ..-"._. Flansches des Traggliedes eingefügt und mit diesem bei;-ΐ'.0-:-vffrJbö—:■■'". :et, um auf die-se l.reise eine hermetische Verbindung zwischen-.bei-. len zu schaffen. Der Ring 24 hat nur eine relativ beschränkte Aus-Ladung, oberhalb der Planschoberfläche. "
3as Ririgglied 26 und^ das elektrische Einzelteil 16 werden gemein- . schaft lieh an dem Tragglied angelötet. Die verwendeter. Lote sind vorzugsweise Hartlote, wie z.B. ßilhergrundlote, z.B. diejenigen·, lie in den amerikanischen Patentschriften 2 763 821"* und 2 801 375 Deschrieben sind.' Nachdem dtis Ringglied und das elektrische Einzel· :eil an ihren ^teilen festgelötet sind, wird ein metallisches iop.fglied 3-0:, weiches-einen isolierenden Abs'chnitt 32 mit einem ',-.-■ lindurchge.führten- elektrischen Leiter 34 und ein e-le-ktrisehe-s -.■-..>. Ilockenglied 36 mit- einem- seitlich-- horizontal ausladenden--'Flansch:.-; 38 umfaßt -,.. derart angeordnet, .daß der .Flansch 38 in Kontakt mit r::> ler oberen Oberfläche - des Ringes 26 ist, um. auf .diese /.Weise, eiiie'u.-lermetioch abgedichtete Kammer zu schaffen. ' :·-· ' ,·.:<<·■■· ! „ , . ■
)er. Flansch ■ 38 wird dann einem· ^sehy/eißenden elektrfsc-hen Otrom ■'■ ·■ feK,, um;·ahn. auf di-e-s.e 'Welse mi-t:: äem vfcr.,ei.sildehenformigen·: v-
Ψ ■ ·
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Ring"26 zu verschweißen. Zufolge der.beiden - dem vollen Kontakt über den gesamten Ring und der kleinen Querschnitt3flache des . Kontaktes - v/ird nur eine sehr geringe Hitze während des Schweiß— Prozesses entwickelt, so daß die Temperatur dec elektrischen Einzelteiles nicht auf einen Wert ansteigt, b.ei welchem es verschlechtert werden würde.
■f
Das kreisflächenförmige Glied, wie 2b nach der vorliegenden Erfindung, kann tunlich und sparsam durch scheibenartiges Abschneiden von Abschnitten geeigneter Breite von einem Stahlrohr hergestellt werden.'
In Figur 3 ist ein Ring gegenüber dem in Figur 2 gezeigten von abweichender Gestalt dargestellt, welcher durch maschinelles Abschneiden von einem Rohr hergestellt werden kann. In dem Flansch 18 ist eine rechteckige kanalförmige Rinne 116 maschinell eingearbeitet. Ein Ringabschnitt 126 von einem Durchmesser, daß er in d.en Kanal 116 paßt, ist aus einem dünnwandigen Stahlrohr maschinell hergestellt. Der Abschnitt 1'26 umfaßt einen flachen Bodenteil 130, vertikale Seitenwände 132 und 134 und ein ausladendes abgerundetes oberes Ende 13'6. Ein Hartlot oder eine Lötlegierung 128 wird in den Kanal 116 gebracht, um den Abschnitt 126 dort festzulöten. Danach wird der Flansch 38 mit der Ausladung 136 verschweißt. Es ist zu verstehen, daß das ausladende obere Ende zugespitzt oder von. dreieckförmigem Querschnitt sein kann, wenn es sich als erwünscht erweisen sollte.
-Da gewisse Abänderungen in der Durchführung des obigen Verfahrens und in dem Erzeugnis, welches die Erfindung verkörpert, vorgenommen'
— 7 —
*».·.«■ , BAD ORIGlNAC
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werden können, ohne von dem Grundgedanken der Erfindung abzuweichen, sollen die Beschreibung und die Zeichnungen nur zur Veranschaulichung der Erfin-dung dienen und keine Beschränkung ergeben.
3 Figuren
9 Ansprüche
— 0 *·
BAD ORIGINAL
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Claims (9)

  1. 60/8^82
    Patentansprüche
    /i·) Elektrische Halbleiteranordnung mit hermetisch gekapseltem Halbleiterelement, dadurch gekennzeichnet, daß das Halbleiterelement von einem zentralen Anbauteil der Grundplatte getragen · iat, dieser Anbauteil von dem ihn umschließenden Umfangs- bzw. Plan3chteil der Grundplatte durch eine in diese in axialer Richtung eingearbeitete Rinne bis zu einer gewissen Tiefe getrennt ist und diese Grundplatte an ihrem Flanschteil mit einem seitlich ausladenden Flanschteil eine3 weiteren glockenförmigen Gehausetdles verschweißt ist, welches einen -isolierenden Teil besitzt, durch welchen der elektrische Anschlußleiter zum zweiten Pol des Halbleiterelementes hindurchgeführt ist.
  2. 2. Elektrische Halbleiteranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in die Oberfläche des Planschteiles der Grundplatte, welche dem Planschteil des glockenförmigen Gehäuseteiles benachbart liegt, eine ringförmige Nut eingearbeitet und in dieser durch Lötung, vorzugsweise durch Hartlötung eine ringförmige, über die Oberfläche des Flansches der Grundplatte ausladende verschweißungsfähige Einlage befestigt ist.
  3. 3. Elektrische Halbleiteranordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlage in eine dreieckförmige Rinne des
    em
    Flansches der Grundplatte eingelötet ist und an ihr_über die Oberfläche dee Flansches der Grundplatte ausladenden Teil kreisfläch enförmigen Querschnitt besitzt.
    - 9 009813/036·
    ■ 60/82 β 2 .
    • ' · - WE 32 .016
  4. 4. Elefctrisehe Ilälblelteranordnung nach Anspruch 2, daduroh . gekennzeichnet, daß die- Einlage in eine Rinne mit rechteckförmigem Querschnitt eingelötet ist und an ihrem über die Oberfläche des Flansches der Grundplatte ausladenden Teil einen Endteil von. kreisflächenförmigem· Querschnitt besitzt. '
  5. 5. Elektrische. Halbleiteranordnung nach Anspruch 2 und den Ansprüchen 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Küilage durch Abschneiden eines hinges entsprechender geeigneter Breite von einem rohrförmigen Ausgangskörper hergestellt ist.
  6. 6. Elektrische Halbleiteranordnung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet ,"* daß der Flanschteil der Grundplatte, welcher dem Flanschteil des glockenförmigen Gehäuset-eiles gegenüber liegt, an seinem Inneren Rand einen in Achsrichtung des Glockenteiles und der Grundplatte ausladenden kranzförmigen Teil besitzt, der sieh bis in den Hohlraum des glockenförmigen Kappenkörpers erstreckt. - ' ~
  7. 7. Elektrische Halbleiteranordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die innere Mantelfläche des PCranzteiles und die äußere Mantelfläche derjenigen Rinne, welche.den Flanschteil von dem zentralen, das Halbleiterteil tragenden Anbauteil der Grundplatte trennt, kontinuierlich ineinander übergehen.
  8. 8. Elektrische Halbleiteranordnung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch 'gekennzeichnet, daß der Grundplattenteil an seiner Außenmantelfläche gegenüber dem Inneren zentralen Anbauteil mit einer Einrichtung zur Befestigung der Grundplatte an. einem weiteren Träger mit elektrischem Anschluß- und Wärmeablel- r\
    tungskörper versehen ist.
    60/828 2--
    WE 32 016
  9. 9. Elektrische Halbleiteranordnung nach Anspruch.8, dadurch £e- , kennzeichnet, daß der Grundplattenteil außen einen mit -Gewinde versehenen Trag- bzw. Befestigungsbolzen nesitzt.
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CH400367A (de) 1965-10-15

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