DE1564954B2 - Kompaktsockel fuer halbleiterbauelemente und verfahren zu seiner herstellung - Google Patents

Kompaktsockel fuer halbleiterbauelemente und verfahren zu seiner herstellung

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DE1564954B2 DE19661564954 DE1564954A DE1564954B2 DE 1564954 B2 DE1564954 B2 DE 1564954B2 DE 19661564954 DE19661564954 DE 19661564954 DE 1564954 A DE1564954 A DE 1564954A DE 1564954 B2 DE1564954 B2 DE 1564954B2
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Description

I 564 954
5 6
Drähte mit einem durch die gestrichelte Linie 11 glykolpolymerisats und 15 Teilen Wasser hergestellt,
dargestellten Epoxydmaterial überzogen werden. Ein geeignetes Glas ist Corning 7052. Für den Fall,
Die Mittelschicht 3 des zusammengesetzten Sockels daß die Zuführungen aus einer Nickel-Eisen-Kobaltbesteht aus einem amorphen Material, z. B. Glas, Legierung, z. B. aus KOVAR, manchmal auch als welches ein amorphes Silicat, Borat, Phosphat oder 5 F-15-Legierung bezeichnet, bestehen sollen, soll das ein anderes geeignetes Material sein kann; die Außen- Glas einen Ausdehnungskoeffizient von etwa 40 bis schichten 2 und 4 bestehen aus einem keramischen 50 · 10~7cm/cm/°C besitzen. Die obige Mischung Material. Während der Herstellung des Sockels fließt wird sorgfältig gemischt und granuliert, indem man die Glasschicht 3 in die öffnungen 10 rund um die sie durch ein 28-mesh-Sieb preßt. Andere Granudurch diese Öffnungen geführten Zuführungsdrähte io lierungsmethoden sind ebenfalls geeignet, z. B. die und versiegelt diese Zuführungsdrähte in den öffnun- Verwendung eines Sprühtrockners, von Hammergen. Es sei bemerkt, daß das Glas in den Durch- mühlen usw. Das Granulat wird dann etwa 30 MinuführungenlO nicht vollständig durch das Keramik- ten in einem Ofen bei etwa 10O0C oder so lange geplättchen hindurchgeht. Ein Biegen der Zuführungs- trocknet, bis das Material ohne Klumpenbildung frei drähte verursacht daher kein Brechen des Glases. 15 fließt.
Wenn der Sockel in einem Metallbecher einge- Die Herstellung des keramischen Materials geht
schlossen werden soll, kann eine Metallhülse, z.B. wie folgt vor sich: 50 Teile des gleichen Glaspulvers,
die in F i g. 3 dargestellte Hülse 17, rund um den wie vorstehend verwendet, werden mit 50 Teilen eines
zusammengesetzten Sockel angeordnet und damit hochschmelzenden Oxyds, z. B. Aluminiumoxyd, Zir-
durch das Glas während der Herstellung verschmolzen 20 könoxyd oder einem anderen hochschmelzenden Oxyd,
werden, wie dies bei 16 angezeigt ist. Der Sockel- gemischt Die beiden werden z. B. in einer Kugelmühle
becher 14 besitzt einen Flansch IS, welcher mit dem etwa 30 Minuten gemischt. Die keramische Mischung
Flansch 12 der Metallhülse 17 zusammenpaßt. Diese wird dann ebenso wie das Glas granuliert und ge-
beiden Flansche können dann miteinander verbunden trocknet, bis sie ohne Klumpenbildung frei fließt,
werden, z. B. durch Schweißen, so daß der Sockel 25 Nach Herstellung des keramischen Materials und
hermetisch abgeschlossen ist. Der in Fig. 2 und 3 des Glases werden Teile von beiden in eine Presse
gezeigte Sockel ergibt eine Verkleinerung der Metall- gegeben. Eine erste Schicht aus keramischem Material
oberflächen, die mit Gold plattiert werden müssen; wird mit einer Glasschicht bedeckt, worauf auf die
so brauchen z. B. bei dem in F i g. 2 dargestellten Glasschicht eine zweite Schicht aus keramischem
Sockel nur die obersten Teile 5a, 6a und Ta der 30 Material aufgebracht wird. Die Glasschicht wird etwa
Zuführungen 5, 6 und 7 plattiert zu werden, was eine zweimal so dick wie die Keramikschicht gemacht. Das
Einsparung an Goldplattierungskosten bedeutet. In geschichtete Pulvermaterial wird dann einem Druck
F i g. 3 grenzt keine oberste Seite an die Hülse 17 zwischen 35 und 1410 kg/cm2 unterworfen. Dabei
an, wie dies normalerweise bei einem Metallsockel wird das Material in die in F i g. 5 dargestellten
der Fall ist, so daß diese Fläche nicht plattiert zu 35 Scheibchen gepreßt. Die Löcher 10 werden in dem
werden braucht. Scheibchen gebildet, indem man in der Form Stifte
F i g. 4 ist ein Flußdiagramm der Hauptverfahrens- mit geeignetem Durchmesser so anordnet, daß das
stufen bei der Herstellung des zusammengesetzten Pulver um die Stifte herumgepreßt wird. Jede beliebige
Sockels. Das Rechteck α in F i g. 4 bedeutet die Anzahl von Stiften kann zur Bildung der gewünschten
Einbringung des keramischen Materials und des 40 Anzahl von Löchern in dem Scheibchen verwendet
Glases in eine Preßform. Das Rechteck b bedeutet, werden.
daß das Glas und das keramische Material bei einem Nach dem Pressen des Materials hält das temporäre Druck von etwa 350 kg/cm2 unter Verformung des Bindemittel das Scheibchen so weit zusammen, daß Glas- und Keramikpulvers zu einem Scheibchen, ' es aus der Form entnommen und gehandhabt werden ähnlich dem in F i g. 5 gezeigten, gepreßt werden. 45 kann, ohne daß das pulverförmige Material ab-Durch die Einwirkung von Druck auf das Glas und bröckelt. Die gepreßten Scheibchen werden dann in das keramische Material werden diese so zusammen- einer Luftatmosphäre zum Herausbrennen des tempogepreßt, daß sie bis zum Sintern zusammenhalten. raren Bindemittels und zum Verschmelzen der Glas-Im Rechteck c wird das gepreßte Scheibchen zum partikelchen nach dem folgenden Schema gesintert: Schmelzen des Glases und zum Zusammenschmelzen 50 c ^j8 £q Minuten bei 300°C der Glas-Keramik-Mischung gesintert. Nach dem 5 bis 20 Minuten bei 6500C Sintern des Scheibchens werden in die Durchfuhrungen 5 ^5 2q Minuten bei 7500C zehn Zuführungsdrähte eingeführt (Rechteck d). Das
Scheibchen mit den darin befindlichen Zuführungs- Die Sinterungsdauer ist nicht kritisch, und eine drähten wird abermals zum Verschmelzen der Zu- 55 beliebige Zeit innerhalb des angegebenen Bereichs, führungen mit dem Glas innerhalb der Zuführungen z. B. etwa 15 Minuten, genügt zum Zusammensintern gebrannt (Block e). des Glases und zum Sintern des Glases innerhalb Im folgenden wird das zur Herstellung der Glas- der Keramikmischung, um das Scheibchen zusammen- und Keramikscheibe dienende Verfahren ausführ- zuhalten. Das Sintern macht das Glas undurchlässig, licher beschrieben: Die in dem folgenden Beispiel 60 ohne daß es dabei seine Form verliert, und die Schrumpgenannten Materialien dienen lediglich der Erläute- fung beträgt nur etwa 5 %· Andere Mischungen erf orrung. Andere, nachstehend aufgeführte Materialien dem eine höhere oder niedrigere Sintertemperatur, je können ebenfalls verwendet werden, und die Erfin- nach dem Erweichungspunkt des verwendeten Glases, dung ist nicht auf die speziell nachstehend genannten Es sei bemerkt, daß bei Verwendung anderer Glasbeschränkt. Zuerst wird eine Mischung aus Glas- 65 sorten oder anderer hochschmelzender Oxyde die pulver und einem temporären Bindemittel durch Ver- Anteile so geregelt werden müssen, daß die Keramikmischen von 100 Teilen Glaspulver mit einer Teilchen- schichten einen Erweichungspunkt besitzen, der um größe von etwa 280 mesh, 2 Teilen eines Polyäthylen- etwa 250° C höher liegt als der des Glases.
7 8
Nach dem Sintern werden Zuführungsdrähte in als 0,127 mm an der Keramikoberfläche befinden, die Löcher 10 eingeführt und in eine geeignete Einr verhindert, muß. die Oberfläche der Zuführung, die spannvorrichtung aus Graphit oder einem in gleicher als Verbindungsfläche für die Halbleitervorrichtung Weise geeigneten Material gebracht. Die Einspann dient, um mindestens 0,127 mm über die Oberfläche vorrichtungen sollen ein kleines Gewicht aufnehmen S der Keramik herausragen. Bei einer genormten können, das einen Druck von etwa 0,07 kg/cm2 auf Massenproduktion zur Verbindung von Zuführungen die Oberseite des Sockels ausübt, um die Drähte angewendete Methoden erfordern, daß die Enden der nach unten zu halten und einen gewissen Druck zwi- Zuführungsdrähte das 0,25 mm dicke Halbleiterschen den Schichten auszuüben. Dabei ist Vorsicht plättchen um mindestens 0,127 mm überragen müssen, geboten, da ein zu starkes Gewicht das Glas zwischen io um einen Kurzschluß der Zuführungsdrähte mit dem den Keramikschichten an den Seiten des Scheibchens Halbleiterplättchen zu verhindern. Bei üblichen Flachherausdrückt. Es ist nur so viel Druck erforderlich, packungen ragen daher die Zuführungen weiter über daß die Zuführungen in Stellung gehalten und eine das keramische Substrat heraus, als gewünscht wird. kleine Menge Glas um die Drähte herumgepreßt wird, In Fig. 6a und 6b ist ein Glas-Keramik-Sockel wie dies bei 9 in F i g. 2 angezeigt ist. Dabei können 15 mit Ausnehmungen 23 auf gegenüberliegenden Seiten, sich die Seiten der Glasschicht des Scheibchens etwas die sich diametral gegenüberliegen, dargestellt. Durch nach außen beulen, wie dies bei 8 in F i g. 2 gezeigt die Anbringung solcher Ausnehmungen zur Monist Nach dem Einführen der Zuführungsdrähte und tierung der Halbleitervorrichtung kann die Gesamtder Anwendung des Drucks werden die Scheibchen packungshöhe auf einem Minimum gehalten werden, und die Zuführungen in einer neutralen Atmosphäre ao Die sich gegenüberliegenden Ausnehmungen erlauben bei etwa 10000C mindestens 10 Minuten gebrannt eine automatische Einsetzung der Zuführungen, da und dann immer noch in der neutralen Atmosphäre jede Seite des Glas-Keramik-Sockels ohne besondere abgekühlt. Ausrichtung der Oberflächen verwendet werden kann.
Das Verfahren zur Herstellung des in F i g. 3 Die mit einem Kopf versehene Zuführung 24 wird
dargestellten, mit einem Flansch versehenen Sockels as in eine der Ausnehmungen 23 eingesetzt, was den
ist das gleiche wie das zur Herstellung des Sockels Anschluß des Halbleiterplättchens an die Kopf-
von F i g. 2, jedoch mit der Ausnahme, daß nach fläche 25 der Zuführung innerhalb der Ausnehmung
dem zweiten Brennen des Sockels der Deckel von den 23 ermöglicht (das Halbleiterplättchen ist nicht
Graphiteinspannvorrichtungen entfernt und eine Me- gezeigt). Die Oberseite des Halbleiterplättchens befin-
tallhülse um das Glas-Keramik-Scheibchen ange- 30-det sich dann unter der Oberseite der Zuführungen 26.
bracht wird. Nach Anbringung der Metallhülse wird Bei Herstellung eines üblichen Metall-Glas-Sockels
der Deckel wieder aufgesetzt und das Gewicht auf- 27 für integrierte Schaltungen, wie er in F i g. 7a
gelegt. Diesmal wird das Gewicht jedoch verdoppelt, und 7 b dargestellt ist, müssen die Zuführungen 28
so daß es z. B. einen Druck von etwa 0,14 kg/cm* auf genau durch Stanzen oder Ätzen eines Zuf ührungs-
die Oberseite des Scheibchens ausübt. Die Kombi- 35 rahmens gebildet werden, damit die einzelnen Zu-
nation aus Scheibchen und Hülse wird dann in der führungen in den engen öffnungen des Metallge-
neutralen Atmosphäre bei den gleichen Temperaturen häuscs 29 genau ausgerichtet werden können. Infolge
und während der gleichen Zeit wie zuvor wieder der zur Herstellung des Rahmens erforderlichen
gebrannt. Durch Verdoppelung des Gewichts wird Genauigkeit kommen die Zuführungen 28 sehr teuer,
auf die Glasschicht zwischen den beiden Keramik- 40 Außerdem müssen viele Sockel infolge Kurzschluß
schichten ein Extradruck ausgeübt, welcher das Glas zwischen den Zuführungen 28 und dem Metallgehäuse
an die Hülse 17 anpreßt, wie dies in F i g. 3 darge- 29 und wegen Nachlassen der hermetisch dichten
stellt ist, so daß das Glas die Hülse bei 16 berührt. Verbindung zwischen den Zuführungen und dem
Das Glas schmilzt an die Hülse, an und hält diese Glas und dem Metall verworfen werden,
dadurch in Stellung und bildet damit eine hermetische 45 Die beiden vorstehend erwähnten Gründe für die
Abdichtung. verhältnismäßig hohen Kosten eines Metall-GIas-
Nach Befestigung der Hülse an dem Scheibchen kann Sockels für integrierte Schaltungen entfallen bei Ver- darauf auf die gleiche Weise wie in Fig. 2 eine wendungdesin Fig. 8a dargestellten Glas-Keramik-Halbleitervorrichtung montiert werden. Der in F i g. 3 Sockels30. Die in Fig. 7a gezeigten teuren Zugezeigte Becher 14 wird dann über den Sockel 50 führungen entfallen. Einzelne Zuführungen 31 können gestülpt, und die Flansche 12 und 15 werden auf in einem Glas-Keramik-Sockel verwendet werden, beliebige Weise, z. B. durch Schweißen, miteinander denn die Keramik 32, welche ein elektrischer Isolator verbunden. ist, bringt die Zuführungen selbst in Stellung. Die
Die Tabelle zählt spezifische Materialien auf, welche Zuführungen 31 können unter weiterer Kostenein-
in den zusammengesetzten Sockeln verwendet werden 55 sparung gegenüber dem von Hand in Stellung ge-
können. Dumet ist eine Kupferplattierungslegie- brachten, die Zuführungen 28 enthaltenden (nicht
rung F-15, und die Legierung Nr. 52 ist eine Nickel- dargestellten) Rahmen (s. Fig. 7a) automatisch
Eisen-Chrom-Legierung. Das Corningglas Nr. 7052 eingeführt und in Stellung gebracht werden,
ist ein Borsilikatglas, und das Glas Nr. 9010 ist ein Bei dem in Fig. 8a gezeigten Glas-Keramik-
Soda:Kalk-Glas. 60 Sockel sind die Zuführungen 31 rund, im Gegensatz
Zur Herabsetzung der Kosten des Glas-Keramik- zu den rechtwinkligen Zuführungen, wie sie für die Sockels wird die plattierte Fläche der Zuführungen üblichen Metall-Glas-Sockel für integrierte Schaltunauf einem Minimum gehalten, indem man nur die gen verwendet werden (s. Fig. 7a). Da sie rund sind, Teile der Zuführungen selektiv plattiert, die nach der können die Zuführungen 31 unter Herabsetzung ihrer Einkapselung einen Teil der aktiven Vorrichtung 65 Kosten als genormte Zuführungsdrähte gekauft werbilden. Infolge der Bildung von Blasen an der Ober- den. Die Zuführungen 31 stehen an den Seiten des fläche der Keramik während der Plattierung, weiche Sockels 30 heraus, verlaufen jedoch senkrecht durch die Platlicrung kleiner Metallflächen, die sich näher den Sockel 30, um auch die Glasschichl 33 unter
ίο
Bildung der erforderlichen hermetischen Abdichtung von Glas zu Metall zu durchlaufen. Die Zuführungen 31a stehen am Boden des Sockels 30 so weit heraus, daß spätere Drahtanschlüsse an die Zuführungen 31a an die Oberseite der Vorrichtung (s. Fig. 8b, 8c und 8d), die sich auf dem Boden 34 des Sockels 30 befindet, gemacht werden können. Der Sockel 30 ist an den Stellen 35, wo die Zuführungen 31 α austreten, zur mechanischen Unterstützung der Zuführungen 31a verdickt.
Nachdem die Halbleitervorrichtung mit dem Boden 34 des Sockels 30 verbunden ist und die Anschlußdrähte 36 an der Spitze der Zuführungen 31a und der Oberfläche der Vorrichtung 37 angebracht sind, kann der Sockel 30 mittels eines Metalldeckels 38 verschlossen werden, wie dies in F i g. 8 b dargestellt ist Der Metalldeckel kann mittels eines bei niedriger Temperatur schmelzenden Glases 39 an den Sockel 30 unter Bildung einer hermetischen Abdichtung angeschmolzen werden.
In F i g. 8 c ist eine billige Packung dargestellt, für welche zur Einkapselung des Glas-Keramik-Sockels 13 ein Epoxydfüller 40 oder ein anderer ähnlicher Kunststoff verwendet wird. Obwohl der mit dem Epoxydharz gefüllte Sockel 30 nicht so hermetisch dicht ist wie die in F i g. 8 b gezeigte Packung, gibt das Epoxydharz 40 doch für die meisten technischen Anwendungszwecke einen ausreichenden Schutz.
Eine andere Einkapselungsmethode unter Verwendung eines bei niedriger Temperatur schmelzenden abdichtenden Glases ist in F i g. 8 d dargestellt. Mittels des Glases 42 wird ein Deckel 41 aus keramischem Material an den Sockel 30 angeschmolzen. Bei Anwendung dieser Methode sind die einzigen leitenden Teile der Packung die aktive Vorrichtung selbst und die Zuführungen 31; diese Methode findet Anwendung bei hohen Packungsdichten, wobei Kurz-Schlußprobleme auftreten.
Außer den dargestellten Einkapselungsmethoden kann auch an den Sockel mittels Glas oder durch Löten ein Metallkranz angeschmolzen werden. An diesen Metallkranz wird dann ein Metalldeckel ent-
iö weder angelötet oder angeschweißt. Der Glas-Keramik-Sockel eignet sich sehr gut für alle dem Fachmann bekannten, üblichen Einkapselungsmethoden.
Die Erfindung kann weitgehende Abänderungen erfahren, ohne daß dadurch ihr Rahmen verlassen wird-
Keramikschicht Glasschicht Flansch Zuführungs
drähte		 Sinter-
temperatur		 Schmelz
temperatur		 Ungefährer
Ausdehnungskoeffizient
40% Al2O3
60% Nr. 7052
60% SiO2
40% Nr. 7052		 Corning 7052
Corning 9010		 Kovar (F-15-Le-
gierung)
1010-Stahl		 Kovar
Dumet		 750°C in
Luft
650°C in
Luft		 10000C
in N2
900° C
in Nj1 		46 · 10-7cm/cm/°C
90 · 10-7cm/cm/°C
Typische Zusammensetzung
von Kovar-Abdichtungsgläsern
Typische Zusammensetzung
von Dumet- oder Legierung-Nr. 52-Abdichtungsgläsern
SiO2 64% 2O
BaO3 20% N2O
Al2O3 7% Ki2O
BaO 3%
Ungefährer Ausdehnungskoeffizient
46 · 10-7cm/cm/°C
1. Soda-Kalk-Glas
SiO2
Na2O
MgO
Al8O3
74%
16%
5%
4%
1%
2. Bleiglas
SiO2 ...
PbO ...
Na2O ..
K2O ..
Al2O3...
Ungefährer Ausdehnungskoeffizient 90 · 10~7 cm/cm/ 0C
64%
21%
8%
6%
1%
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (15)

Patentansprüche:
1. Kompaktsockel für Halbleiterbauelemente mit einem Grundteil und einer Abdeckung für den Grundteil, der aus mehreren abwechselnden Schichten aus Glas und Keramik besteht, wobei die äußeren Schichten, die die oberste und unterste Schicht bilden, aus Keramik sind und mehrere Leiterdrähte zum Anschluß eines Halbleiterbauelements vollständig durch die abwechselnden Schichten hindurchgeführt sind, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verwendung einer von beiden äußeren Keramikschichten als die oberste Schicht in jeder äußeren Keramikschicht des Grundteils zur Anbringung eines Halbleiterbauelements ein vertiefter Bereich vorhanden ist und daß einer der Leiterdrähte mit einem nagelkopfartigen Ende zur Anbringung eines Halbleiterbauelements in der Vertiefung innerhalb der obersten vertieften Keramikschicht angeordnet ist.
2. Kompaktsockel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vertiefung in der obersten Schicht der Vertiefung in der untersten Schicht diametral gegenüberliegt.
3. Kompaktsockel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den aus Keramik bestehenden Schichten eine Schicht aus Glas liegt, die die beiden Keramikschichten zusammenhält und die Leiterdrähte hermetisch abdichtet und an ihrer Stelle hält.
4. Kompaktsockel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiterdrähte durch Löcher in den Glas- und Keramikschichten ragen und von einem sich in die Löcher erstreckenden Anteil der Glasschicht festgehalten und hermetisch abgedichtet werden.
5. Kompaktsockel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der sich in die Löcher erstreckende Anteil der Glasschicht nicht über die jeweiligen Außenflächen der Keramikschichten hinausragt, so daß sich die Leiterdrähte verbiegen können, ohne abzubrechen oder das Glas in den Löchern zu zerbrechen.
6. Kompaktsockel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Grundteil weiterhin erne Metallhülse hat, die einen Teil der Glas- und Keramikschichten umschließt, wobei die Metallhülse mit der Glasschicht verbunden ist.
7. Kompaktsockel nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallhülse an ihrem Umfang einen nach außen abstehenden Flansch besitzt, mit dem ein Flansch einer becherförmigen Abdeckung zum hermetischen Abdichten des Sockels in Verbindung steht.
8. Kompaktsockel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Leiterdraht mit einem nagelkopf förmigen Ende in der Vertiefung angeordnet ist
9. Verfahren zur Herstellung eines Kompaktsockels nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß abwechselnd Schichten aus granuliertem Glas und granuliertem Keramikmaterial, in das ein temporäres Bindemittel eingegeben ist, in eine Form gefüllt werden, wobei die Form an deren Ober- und Unterplatte vorstehende Abschnitte und abstehende Stifte derart hat, daß beim Zusammenpressen der Schichten aus den granulierten Materialien zur Bildung des Kompaktsockels Vertiefungen in der obersten und untersten Keramikschicht und Löcher durch alle Schichten gebildet werden, daß die Schichten zum Verschmelzen des Glasgranulats in sich und mit dem Keramikgranulat erwärmt werden, daß Leiterdrähte, von denen einer an einem Ende ein nagelkopfartiges Ende hat, in die Löcher durch die Glas- und Keramikschicht derart geschoben werden, daß das nagelkopfartige Ende des einen der Leiterdrähte in der Vertiefung der obersten Schicht liegt, und daß der zusammengesetzte Körper zum Verschmelzen des Glases mit den Leitungsdrähten erwärmt wird.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß man zur Herstellung des Materials für die Schicht aus granuliertem Glas ein Glaspulver mit einem temporären Bindemittel mischt und die Mischung granuliert und daß man zur Herstellung des Materials für die keramischen Schichten eine Mischung aus Glaspulver und einem hochschmelzenden Oxyd herstellt und diese Mischung granuliert.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 und 10, dadurch gekennzeichnet, daß man die Schicht aus granuliertem Glas durch Vermischen eines Glaspulvers mit einem Bindemittel und Wasser im Verhältnis von 100 Teilen Glas zu 2 Teilen Bindemittel und 15 Teilen Wasser und Granulierung dieser Glasmischung auf eine Teilchengröße von etwa 28 mesh herstellt, daß man das granulierte keramische Material aus 50 Teilen Glaspulver und 50 Teilen hochschmelzendem Oxyd mit Teilchengrößen von etwa 280 mesh bildet, die Mischung aus dem keramischen Material und das Glaspulver so in eine Form einbringt, daß die erste und die letzte Schicht aus dem keramischen Material bestehen, daß man die abwechselnden Materialschichten unter einem Druck zwischen 35 und 350 kg/cm2 unter Bildung eines zusammengesetzten Körpers mit abwechselnden Schichten aus Glas und keramischem Material und mit durch die Schichten verlaufenden Löchern preßt, daß man die Zuführungsdrähte in die Löcher einführt und den zusammengesetzten Körper in einer Luftatmosphäre etwa 5 bis 20 Minuten bei etwa 3000C, dann etwa 5 bis 20 Minuten bei etwa 6500C und dann etwa 5 bis 20 Minuten bei etwa 750°C brennt.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß man um den zusammengesetzten Körper eine mit einem Flansch versehene Metallhülse anbringt, auf den Körper einen Druck von etwa 0,14 kg/cm2 ausübt, um die Drähte in Stellung zu halten und einen Druck auf die Schichten des Körpers auszuüben, und daß man mindestens 10 Minuten zum Anschmelzen des Glases der Glasschicht an die mit einem Flansch versehene Metallhülse in einer neutralen Atmosphäre bei etwa 10000C sintert.
13. Sockel nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß man die Glas- und Keramikschichten zum Teil mit einer Metallhülse umgibt und diese mit einem Teil der Glasschicht versiegelt.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 und 13, dadurch gekennzeichnet, daß man die Glasschicht zur Verbindung der Hülse mit dieser
3 4
Schicht und unter Bildung einer hermetischen bei einer Anbringung des Halbleiterbauelements
Abdichtung an die Metallhülse anschmilzt. innerhalb der Vertiefung an dem Leiterdraht mit dem
Nagelkopfende die obere Fläche des Halbleiterbau-
! ' elementes in der Ebene der obersten Keramikschicht
', 5 liegt, wodurch der Grundteil für die verschiedensten
! Leiteranschlußtechniken geeignet ist.
j Die Erfindung betrifft Kompaktsockel für Halbleiter- Verschiedene Merkmale der Erfindung werden aus
' bauelemente mit einem Grundteil und einer Abdeckung der folgenden detaillierten Beschreibung in Verbin-
; für den Grundteil, der aus mehreren abwechselnden dung mit der Zeichnung ersichtlich, in welcher gleiche
ι Schichten aus Glas und Keramik besteht, wobei die io Bezugszeichen in allen Figuren gleiche Teile be-
! äußeren Schichten, die die oberste und unterste Schicht zeichnen. In der Zeichnung ist
bilden, aus Keramik sind und mehrere Leiterdrähte F i g. 1 eine schaubildliche Darstellung eines erfin-
'■ zum Anschluß eines Halbleiterbauelements vollständig dungsgemäßen Glas-Keramik-Sockels mit davon aus-
: durch die abwechselnden Schichten hindurchgeführt gehenden Zuführungen,
sind.
15 F i g. 2 eine Querschnittsansicht durch den Sockel ι Ein derartiger Kompaktsockel ist aus der öster- von Fig. 1 entlang der Linie2-2 unter Hinzufügung reichischen Patentschrift 229 365 bekannt, bei dem einer darauf montierten Halbleitervorrichtung, die j auf eine Keramikplatte ein Metallplättchen aufgelegt von einem mit gestrichelten Linien dargestellten ist, aus dem die einzelnen Zuleitungsdrähte gebildet Epoxydmaterial umschlossen ist,
werden. Das Metallplättchen ist in einem Glasbinder 20 F i g. 3 eine zweite Ausführungsform der Erfindung eingebettet, der eine sehr dichte Verbindung mit einem mit einer metallischen Hülse mit Flanschteilen und (k Keramikring bildet, der als Außenwand des Sockels mit einem in gestrichelten Linien dargestellten, die am Rand der Keramikplatte aufgesetzt ist. In dem Oberseite des Sockels umschließenden Becher,
Raum innerhalb des Ringes befindet sich das Halb- F i g. 4 ein Flußdiagramm des Grundverfahrens leiterplättchen, das vom Sockel getragen ist. Der 25 zur Herstellung des in Fig. 1 dargestellten Sockels, Aufbau dieses Sockels ist sehr kompliziert, und er Fig. 5 eine schaubildliche Darstellung eines erfineignet sich nicht für eine wirtschaftliche Massen- dungsgemäß erhaltenen Glas-Keramik-Plättchens,
fertigung. Außerdem ergibt er eine beträchtliche Ge- Fig. 6a eine Draufsicht auf eine dritte Ausfühsamthöhe des Bauteils mit nicht unerheblichem Ge- rungsform der Erfindung, bestehend aus einem Glaswicht. Daneben müssen die Metallteile mit einer 30 Keramik-Sockel mit ausgesparten Teilen,
Schicht aus einem Edelmetall, z. B. Gold, zur Ver- Fig. 6b eine Schnittansicht des Glas-Keramikhinderung einer Verunreinigung des Halbleiters über- Sockels von F i g. 6a entlang der Linie A-A,
zogen werden. F i g. 7 a eine Draufsicht auf einen üblichen Metall-
Die Aufgabe der Erfindung ist es nunmehr, einen Glas-Sockel für eine integrierte Schaltung,
Kompaktsockel für Halbleiterbauelemente zu schaf- 35 Fig. 7b eine Schnittansicht durch den Metall-
fen, der einfach aufgebaut und für eine Massenpro- Glas-Sockel für eine integrierte Schaltung von Fig. 7 a
duktion geeignet ist, dessen Höhe und dessen Gewicht entlang der Linie B-B,
gering sind und bei dem eine Goldplattierung entfällt. Fig. 8 a eine schaubildliche Darstellung, teilweise
Die Lösung dieser Aufgabe besteht darin, daß zur im Schnitt, einer vierten Ausführungsform der Erfin-
Verwendung einer von beiden äußeren Keramik- 40 dung, welche einen Glas-Keramik-Sockel für eine
schichten als die oberste Schicht in jeder äußeren integrierte Schaltung zeigt,
Keramikschicht des Grundteils zur Anbringung eines Fig. 8 b bis 8 d Schnittansichten des Glas-Keramik-Halbleiterbauelements ein vertief ter Bereich vorhanden Sockels von Fig. 8 a, wobei verschiedene Einkapist und daß einer der Leiterdrähte mit einem nagel- selungsmethoden zur Anwendung kamen,
kopfartigen Ende zur Anbringung eines Halbleiter- 45 In F i g. 1 der Zeichnung ist ein Zusammenbauelements in der Vertiefung innerhalb der obersten gesetzter Sockel dargestellt, der aus einer Glasschicht 3 vertieften Keramikschicht angeordnet ist. besteht, die zwischen zwei Keramikschichten 2 und 4 Durch die Erfindung ist in vorteilhafter Weise er- angeordnet und damit verschmolzen ist. Durch die reicht, daß keine Metallplättchen zur Bildung der Glas- und Keramikschichten sind die Zuführungen 5, Zuleitungsdrähte mehr vorhanden sind und damit auch 5° 6 und 7 hindurchgeführt und damit versiegelt. Jede deren Plattierung mit Gold entfällt. Dafür sind von der Zuführungen 5, 6 und 7 besitzt einen runden, dem Glas, das ein inertes Material darstellt, umschlos- flachen Teil 5 a bzw. 6 a bzw. Ta, welcher mit der sene Leiterdrähte verwendet. Das Halbleiterbauele- Zuführung ein Ganzes bildet. Diese flachen Teile ment ist direkt auf einem Leiterende innerhalb einer helfen dazu, die Zuführungsdrähte in Stellung zu Vertiefung der äußeren Keramikschicht angebracht. 55 halten, und schaffen Montierungsflächen^und/oder Dadurch bleibt auch die Gesamthöhe des zusammen- Anschlußstellen für eine auf dem Sockel montierte gesetzten Bauteiles gering. Die Vertiefungen in den Vorrichtung.
Keramikschichten bedeuten auch eine nicht unerheb- F i g. 2 ist in ihrem unteren Teil eine Schnittliche, in vielen Fällen äußerst vorteilhafte Gewichts- ansieht, entlang der Schnittlinie 2-2 von F i g. 1, ersparnis. 60 und zeigt einen Querschnitt durch das Keramik-Glas-Die Anordnung der Vertiefungen auf beiden äußeren Plättchen und die durch Öffnungen 10 in dem zusam-Keramikschichten, d. h. in der obersten und in der mengesetzten Plättchen hindurchgeführten Zuführununtersten Schicht, ermöglicht erst die Herstellung des gen. Außerdem ist eine auf der Zuführung 6 montierte Grundteils mit Techniken der Massenproduktion. Halbleitervorrichtung dargestellt, wobei Zonen dieser Durch die gleiche Ausbildung des Grundteils auf 65 Vorrichtung an die Zuführungsdrähte 5 und 7 bei beiden Seiten kann immer eine beliebige der beiden 5a bzw. Ta angeschlossen sind. Zum Anschließen der Seiten die obere Seite werden. Weiterhin ist es durch Vorrichtung an der Oberseite des Sockels können die die Erfindung in vorteilhafter Weise möglich, daß Halbleitervorrichtung und die daran angeschlossenen
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