DE1439909B2 - Gehaeuse fuer ein halbleiterbauelement - Google Patents

Gehaeuse fuer ein halbleiterbauelement

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Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Gehäuse für ein Halbleiterbauelement mit einem Halbleiterelement, das auf dem zentralen Teil einer massiven metallischen, gut wärme- und stromleitenden Grundplatte angeordnet ist, und bei dem der Flansch einer glockenförmigen, aus schweißfähigem Material bestehenden Gehäusekappe mit einem massiven Flanschteil der Grundplatte durch Warmverschweißen verbunden ist.
Eine solche Anordnung ist z. B. aus der französisehen Patentschrift 1165 234 bekanntgeworden. Bei der Herstellung des Gehäuses wird zunächst die massive Grundplatte mit einem flachen, ringförmigen Kragen verschweißt. Dann wird das Halbleiterelement auf die Grundplatte gesetzt und mit dieser verbunden. Beim letzten Schritt wird der äußere Umfang des Kragens mit dem rohrförmigen Teil der Gehäusekappe verschweißt. Der Abstand vom äußeren Umfang des Kragens bis zum Halbleiterelement ist so groß, daß die beim Schweißen entstehende Wärme das Halbleiterelement nicht nachteilig beeinflußt.
Dieses Gehäuse ist jedoch relativ umständlich zu fertigen, da der untere Teil der glockenförmigen Gehäusekappe aus zwei Teilen zusammengesetzt werden muß.
Es ist weiterhin bekannt, die glockenförmige Gehäusekappe mit dem Flanschteil der Grundplatte durch Kaltverschweißen zu verbinden. Dies bedingt jedoch wegen der hohen aufzuwendenden Drucke aufwendige Fertigungseinrichtungen.
Bei einem durch elektrisches Widerstandsschweißen verschlossenem Gehäuse ist es bereits bekanntgeworden, das Halbleiterelement auf einem sockelartigen Teil einer durch die Grundplatte hindurchführenden Zuführungselektrode zu montieren. Auch dadurch wird die beim Zusammenschweißen von Grundplatte und glockenförmiger Gehäusekappe entstehende Wärme vom Halbleiterelement ferngehalten. Eine einwandfreie Abführung der im Betrieb entstehenden Verlustwärme ist bei einem solchen Halbleiterbauelement insbesondere dann, wenn es für hohe Leistung ausgelegt ist, jedoch nicht möglich.
Der vorliegenden Anmeldung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Warmverschweißen der glockenförmigen Gehäusekappe mit der Grundplatte auch dann zu ermöglichen, wenn das Halbleiterelement bereits auf der Grundplatte montiert ist. Dabei soll eine übermäßige Erhitzung des Halbleiterelementes vermieden werden.
Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß der massive Flanschteil der Grundplatte von deren zentralen Teil durch eine auf der dem Halbleiterelement zugewandten Seite der Grundplatte in axialer Richtung tief eingearbeitete kreisringförmige Rinne abgesetzt ist.
Es ist zwar schon bekannt, bei einem Gehäuse für Halbleiterbauelemente, Entladungsröhren od. dgl. in der massiven Grundplatte eine kreisringförmige Rinne einzuarbeiten. Diese Rinne dient in diesem Fall jedoch nur dazu, die beim Kaltpreßschweißen von Gehäusekappe und Grundplatte auftretenden mechanischen Kräfte vom zentralen Teil der Grundplatte fernzuhalten.
In weiterer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Gehäuses für ein Halbleiterbauelement weist der Flanschteil der Grundplatte vorteilhafterweise eine ringförmige Nut auf, in der eine ringförmige, über die Oberfläche des Flanschteiles ragende verschweißungsfähige Einlage durch Lötung, vorzugsweise Hartlötung, befestigt ist. Diese Einlage kann in eine einen dreieckigen Querschnitt aufweisende Nut des Flanschteiles eingelötet sein und an ihrem über die Oberfläche des Flanschteiles ragenden Teil kreisförmigen Querschnitt aufweisen. Die Einlage kann jedoch auch in eine Nut mit rechteckigem Querschnitt eingelötet sein, während sie an ihrem über die Oberfläche des Flanschteiles ragenden Teil wiederum kreisförmigen Querschnitt hat. Vorzugsweise kann der Flanschteil der Grundplatte am äußeren Rand der Rinne einen Ring aufweisen, der sich bis in den Hohlraum der Gehäusekappe erstreckt.
Die Erfindung wird an Hand einiger Ausführungsbeispiele in Verbindung mit den F i g. 1 bis 3 näher erläutert. Es zeigt
Fig. 1 einen vertikalen Schnitt durch ein Halbleiterbauelement mit einem Gehäuse gemäß der Erfindung,
Fig. 2 einen Schnitt der linken Seite der Fig. 1 im vergrößerten Maßstab und
Fig. 3 den Schnitt durch eine andere Ausführungsform gemäß der Erfindung.
Nach Fig. 1 umfaßt ein abgedichtetes elektrisches Halbleiterbauelement 10 eine Grundplatte 12 aus einem Metall, welches aus der Gruppe Kupfer, Kupfergrundlegierungen, Silber, Silberlegierungen, Aluminium und Aluminiumlegierungen ausgewählt ist. Kupfer und Messing haben sich als besonders zufriedenstellend für diese Zwecke erwiesen. Die Grundplatte 12 weist einen zentralen, oben flächig gestalteten Teil 14 auf, an welchem ein Halbleiterelement 16 derart aufgelötet werden kann, daß der elektrische Strom diesem zugeleitet wird und auch die Stromwärme zur Grundplatte abgeführt wird. Das Halbleiterelement wird bei übermäßiger Erwärmung nachteilig beeinflußt. Der zentrale Teil 14 ist begrenzt durch den sich in der Umfangsrichtung erstreckenden Flanschteil 18, wobei die obere Fläche eine in seinem oberen Umfang angeordnete kreisringförmige Nut 20 aufweist, und dieser Flansch von dem zentralen Teil 14 durch eine kreisringförmige Rinne 22 getrennt ist. Auf der entgegengesetzten Oberfläche der Grundplatte kann als elektrischer Anschlußkontakt und wärmeabführendes Glied ein Bolzen 24 befestigt werden, der die Grundplatte mit einem elektrischen Leiter und Kühlkörper verbindet. Wie in Fig. 1 gezeigt ist, ist der Bolzenteil mit einem Gewinde versehen, um auf diese Weise ein geeignetes Mittel für die Befestigung zu schaffen. Es können jedoch augenscheinlich auch andere dem Fachmann geläufige Methoden der Befestigung benutzt werden.
Wie in Fig. 2 im einzelnen gezeigt, ist in der kreisringförmigen Nut 20 eine eiserne kreisringförmige Einlage 26 vorgesehen, die mit der Grundplatte bei 28 verlötet ist, um auf diese Weise eine hermetische Verbindung zwischen beiden Teilen zu schaffen.
Die Einlage 26 und das Halbleiterelement 16 werden gemeinsam an der Grundplatte angelötet. Die verwendeten Lote sind vorzugsweise Hartlote, wie z. B. Silbergrundlote, z. B. diejenigen, die in den USA.-Patentschriften 2 763 822 und 2 801375 beschrieben sind. Nachdem die Einlage und das Halbleiterelement festgelötet sind, wird eine metallische Gehäusekappe 30, die einen isolierenden Abschnitt
32 mit einem hindurchführenden elektrischen Leiter 34 und einen zylindrischen Teil 36 mit einem Flansch 38 umfaßt, derart angeordnet, daß der Flansch 38 in Kontakt mit der oberen Oberfläche der Einlage 26 kommt.
Der Flansch 38 wird dann elektrisch mit der Einlage verschweißt. Zufolge dem vollen Kontakt über die Einlage und der kleinen Querschnittsfläche des Kontaktes wird nur eine sehr geringe Hitze während des Schweißprozesses entwickelt, so daß die Temperatur des Halbleiterelementes nicht auf einen Wert ansteigt, bei welchem es verschlechtert werden würde.
Die Einlage 26 kann tunlich und sparsam durch scheibenartiges Abschneiden von Abschnitten geeigneter Breite von einem Stahlrohr hergestellt werden.
In Fig. 3 ist eine Einlage 126 dargestellt, die durch maschinelles Abschneiden von einem Rohr hergestellt werden kann. Im Flanschteil 18 ist eine Nut 116 mit rechteckigem Querschnitt maschinell eingearbeitet. Die Einlage 126 ist aus einem dünnwandigen Stahlrohr maschinell hergestellt und paßt in die Nut 116. Die Einlage 126 umfaßt einen flachen Bodenteil 130, vertikale Seitenwände 132 und 134 und ein abgerundetes oberes Ende 136. Ein Hartlot oder eine Lötlegierung 128 wird in die Nut 116 gebracht, um die Einlage 126 dort festzulöten. Danach wird der Flansch 38 der Gehäusekappe mit dem oberen Ende 136 verschweißt. Das obere Ende der Einlage kann auch zugespitzt oder von dreieckigem Querschnitt sein.

Claims (6)

Patentansprüche:
1. Gehäuse für ein Halbleiterbauelement mit einem Halbleiterelement, das auf dem zentralen Teil einer massiven metallischen, gut wärme- und stromleitenden Grundplatte angeordnet ist, und bei dem der Flansch einer glockenförmigen, aus schweißfähigem Material bestehenden Gehäusekappe mit einem massiven Flanschteil der Grundplatte durch Warmverschweißen verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß der massive Flanschteil (18) der Grundplatte (12) von deren zentralen Teil (14) durch eine auf der dem Halbleiterelement (16) zugewandten Seite der Grundplatte in axialer Richtung tief eingearbeitete kreisringförmige Rinne (22) abgesetzt ist.
2. Gehäuse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Flanschteil (18) der Grundplatte (12) eine ringförmige Nut (20) aufweist, in der eine ringförmige über die Oberfläche des Flanschteiles (18) ragende verschweißungsfähige Einlage (26,126) durch Lötung befestigt ist.
3. Gehäuse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die verschweißungsfähige Einlage (26,126) in der ringförmigen Nut (20) des Flanschteils (18) durch Hartlötung befestigt ist.
4. Gehäuse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die verschweißungsfähige Einlage (26) in eine einen dreieckigen Querschnitt aufweisende Nut (20) des Flanschteiles (18) eingelötet ist und an ihrem über die Oberfläche des Flanschteiles (18) ragenden Teil kreisförmigen Querschnitt hat.
5. Gehäuse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die verschweißungsfähige Einlage (126) in eine Nut (116) mit rechteckigem Querschnitt eingelötet ist und an ihrem über die Oberfläche des Flanschteiles (18) ragenden Teil kreisförmigen Querschnitt hat.
6. Gehäuse nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß der Flanschteil (18) der Grundplatte (12) am äußeren Rand der Rinne (22) einen Ring aufweist, der sich bis in den Hohlraum der Gehäusekappe (30) erstreckt.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
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