DE1614761A1 - Verfahren zur Herstellung eines geerdeten Kapselbodens fuer Halbleiterelemente - Google Patents

Verfahren zur Herstellung eines geerdeten Kapselbodens fuer Halbleiterelemente

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DE1614761A1 DE19671614761 DE1614761A DE1614761A1 DE 1614761 A1 DE1614761 A1 DE 1614761A1 DE 19671614761 DE19671614761 DE 19671614761 DE 1614761 A DE1614761 A DE 1614761A DE 1614761 A1 DE1614761 A1 DE 1614761A1
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Description

Unser Zeionen: T 606
Verfahren zur Herstellung eines .geerdeten Kapselbodens für
Halbleiterelemente
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines geerdeten hutförmigen Kapselbodens für Halbleiterelemente, und im besonderen ein Verfahren gum Befestigen eines Zuführungsdr antes in der öffnung auf der Unterseite des hutförmigen Kapselbodens, während gleichzeitig■dieser 2uführungsdraht und weitere Ziuführungsdreihte in einem der- Abdichtung dienenden Glas innerhalb der öffnung des hutförmigen Kapselbodens befestigt werden.
Jj's/me
Bei
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Bei der Herstellung von hutförmigen Kapselböden für Halbleitereinrichtungen oder dergleichen ist es oft wünschenswert, daß einer der Zuführungsdrähte mit dem hutförmigen Kapselboden verbunden ist, während die anderen Zuführungsdrähte in Glas oder Keramik vakuumdicht eingeschmolzen sind, um diese vom Kapselboden zu isolieren. Auf diese Weise kann der Kapselboden geerdet werden, oder er dient zusammen mit dem an ihm befestigten Zuführungsdraht als Anschluß für das Halbleiterelement, wenn dieses direkt auf dem Kapselboden montiert ist. Da der Kapselboden als Wärmeableitung für das Halbleiterelement dienen kann, werden eine große Anzahl von i'ransistoren und anderen Halbleiterelementen direkt mit dem Kapselboden verbunden, wodurch erforderlich wird, daß der Kapselboden und ein daran befestigter Draht als Zuführungsdraht Verwendung findet.
Das Befestigen des Zuführungsdrahtes am Kapselboden umfaßt gewöhnlich einen oder mehrere Arbeitsschritte zusätzlich zu den für die Herstellung des Kapselbodens erforderlichen Arbeitsschritten, Der Zuführungsdraht muß in irgendeiner Weise an der Innenseite des Kapselbodens befestigt werden und parallel zu den übrigen mit dem auf dem Kapselboden montierten Halbleiterelement verbundenen Zuführungsdrähten nach urrcen verlaufen.
Es iat ein Ziel der Erfindung ein Verfahren zu schaffen, mit dem ein Zuführungsdraht an dem Kapselboden für Halbleiter-
BAD ORIGINAL
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elemente
elemente befestigt wird.
Ein weiteres Ziel der Erfindung ist ein Verfahren zum Befestigen eines Zuführungsdrahtes an der Unterseite des Kapselbodens für ein Halbleiterelement, während gleichzeitig eine Glasisolätion in den Kapselboden eingeschmolzen wird. " -
Ein Merkmal der Erfindung besteht in dem Anlöten eines Zuführungsdrahtes in der öffnung an der Unterseite eines hutförmigen Kapselbodens zur Montage von Halbleiterelementen, wobei ein Legierungsmaterial verwendet wird, das auf ein Ende des Zuführungsdrahtes aufgebracht ist.
Ein die Ziele und Merkmale der Erfindung näher beschreibendes Ausführungsbeispiel ist in der Zeichnung dargestellt, in welcher gleiche Bezugszeichen jeweils gleiche üJeile bezeichnen; es zeigen:
Fig. 1 eine Methode zum Aufbringen eines Hartlotmaterials auf das Ende eines Zuführungsdrahtes in dem der Zuführungsdraht und eine Kugel des Hartlotmaterials in einen Ofen gebracht werden, um das Material auf dem einen Ende des Zuführungsdrahtes zu befestigen;
Fig. 2 ein als Träger für ein Halbleiterelement dien&nder hutförmiger Kapselboden, in dem mehrere Zuführungs
drähte. 009822/0631
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drähte und ein vorgeformtes Stück eines Isolationsmaterials angeordnet ist, und der in einer Graphitunterlage in einem der Anordnung vor dem Verbinden der Teile entsprechenden Zustand liegt $
Fig. 3 einen Querschnitt durch einen fertiggestellten Kapselboden für einen Transistor,' bei dem ein Zuführungsdraht an der Unterseite des Kapselbodens angelötet ist und zwei weitere Zuführungsdrähte vom Isolationsmaterial, das in die öffnung des hutfö'rmigen 'Kapselbodens eingeschmolzen ist, in richtiger Lage festgehalten werden.
In 3fj,gur 1 der Zeichnung ist das Verfahren zum Aufbringen des Hartlotmaterials auf das eine Ende des Zuführungsdrahtes veranschaulicht. Ein Draht 1 und ein Ball 2 des Hartlotmaterials ist in einer geeigneten, nicht dargestellten Halterung derart angebracht, daß der Ball 2 in Kontakt mit dem Draht 1 steht. Die Halterung mit dem Draht und dem Hartlotmaterial wird darauf in die öffnung 6 des Ofens 4- gestellt, der mittels einer elektrischen Spule 5 geheizt wird. Der Ofen wird auf eine Temperatur von ungefähr 100O0C. gebracht, um das Hartlotmaterial an den Draht anzuschmelzen. Der Draht mit dem am einen Ende befindlichen Hartlotmaterial ist mit J bezeichnet. Das Hartlotmaterial kann auch mit einer anderen zweckdienlichen Einrichtung am Draht angebracht werden; z.B. kann das Hartlotmaterial auf das Ende des Drahtes aufplatiert oder
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galvanisch
galvanisch, aufgebracht werden.
Der Draht und das Hartlotmaterial können aus jedem "beliebigen , geeigneten Material bestehen, z.B. kann der Draht eine Eisennickel-Kobalt-Legierung sein, die allgemein mit dem Warennamen Kovar bezeichnet wird. Das Hartlotmaterial kann aus irgendeiner geeigneten Hartlotlegierung bestehen, z.B. aus einer Silberlegierung mit 90% Silber und 10% Kupfer, oder aus reinem Silber. Bei einigen Anwendungsfällen kann es wünschenswert sein, daß der Draht mit Nickel platiert ist, um eine bessere Verbindung des Hartlotmaterials mit dem Draht zu gewährleisten.
In J1Ig. 2 ist eine Graphitunterlage 14 gezeigt, in der ein hutförmiger Kapselboden 11 gelagert ist. Der Kapselboden liegt auf dem Boden der Graphitunterlage 14, wobei ein Flansch 11; des Kapselbodens auf einem Absatz 14a aufliegt. Ein vorgeformter Glasteil 10 ist innerhalb des Kapselbodens angeord- net und weist öffnungen 28 und 29 auf, die mit öffnungen 19; und 20 im Kapselboden fluchten. Zwei Zuführungsdrähte 16 und 15 erstrecken sich durch die öffnungen 28 und 29 in dem vorgeformten Glasteil 10, sowie durch öffnungen 19 und 20 im Kapselboden in die Öffnungen 17 und 18 der Unterlage. Der Zuführungsdraht 1 mit dem daran befestigten Hartlotmaterial ist in eine öffnung 30 in dem vorgeformten Glasteil eingesetzt und so angeordnet, daß er an der Oberfläche 21 des ;
ORiQSNAl. EMSFEOTED
' . hutförmigen
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hutförmigen iCapselbodens anliegt. Der Kapselboden mit den drei Zuführungsdrähten und dem vorgeformten Glasteil in der richtigen Lage ist damit fertig, um in einen Ofen, wie er in Figur 1 dargestellt ist, eingesetzt zu werden, um das Hart lotmaterial des Zuführungsdrahtes an den Kapselboden bei 21 sowie das Glas an die Zuführungsdrahte und die Innenseite des Kapselbodens anzuschmelzen. Der gesamte Aufbau innerhalb des Einsatzes wird in den Ofen gestellt und auf ungefähr 10000C erhitzt.
In Figur 3 ist ein Querschnitt durch einen fertiggestellten Kapselboden gezeigt, nachdem das Glas eingeschmolzen ist. Das Glas ist an die Innenseite des Kapselbodens und an die Zuführungsdrähte angeschmolzen und verläuft mit einer geringen Menge infolge der Kapillarwirkung bei 25 an den Zuführungsdrähten entlang nach unten. Der Zuführungs draht 1 ist auf der Innenseite des Kapselbodens mit dem Hartlotmaterial 2 angelötet und bewirkt dadurch einen guten elektrischen Kontakt. Die Zuführungsdrähte 15 und 16 werden in der richtigen Lage und isoliert vom Kapselboden durch das Glas 10 gehalten.
Das obere Niveau des Glases 10 ist in Figur 3 mit 26 bezeichnet. Dieses Niveau ist festgelegt, um das Glas daran zu hin- , dern sich übet den Flansch 12 auszudehnen. Wenn dies der Fall wäre, würde das Glas möglicherweise während der nachfolgenden
Arbeiten 009822/0631
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Arbeiten zum Abdichten der Kapsel brechen. Häufig verläuft auch eine nicht dargestellte Aussparung über dem Glas entlang dem inneren Umfang des hutförmigen Kapselbodens, um zu verhindern, daß Glas sich auf den Flansch ausbreitet. Eine solche Aussparung ist im am 6. Juli 1965 herausgegebenen U.S. Patent 3 193 44-3 beschrieben.
Im praktischen Pail sind die drei Zuführungsdrähte und der Kapselboden goldplatiert„ Die Goldplatierung des Hartlotmaterials verhindert eine Oxydation der Hartlotlegierung. Die Kapselböden für Halbleiterelemente werden gewöhnlich mit Gold oder sogar mit Nickel platiert, bevor die Elemente auf diesen montiert werden, da diese Materialien nicht mit den verschiedenen bei der Herstellung der Halbleiterelemente verwendeten Ätz- und Reinigungslösungen reagieren.
Das Glasmaterial kann ein zum vakuumdichten Abdichten geeignetes Glas sein, jedoch wird vorzugsweise ein Glas verwendet, das einen thermischen Ausdehnungskoeffizienten hat, der ähnlich dem Ausdehnungskoeffizienten des für den Kapselboden verwendeten Haaerials ist. Ein Glas, das allgemein verwendet wird und einen zur Nickeleisen-Kobalt-Legierung passenden Ausdehnungskoeffizienten hat, ist ein Borsilikatglas, das unter der Bezeichnung "Corning Nr. 7052" bekannt ist. Jedoch · können auch andere geeignete Gläser verwendet werden.
Patentansprüche 009822/0631

Claims (6)

16U761 Patentansprüche
1. Verfahren zum Aufbauen eines Kapselbodens bei dem eine Vielzahl von durch den Kapselboden sich erstreckenden Zuführung s draht an. in der öffnung eines hutförmigen Kapselbodens plaziert werden, wobei einer der Zuführungsdrähte am einen die Oberfläche der Innenseite des Kapselbodens berührenden · Ende mit einem Hartlotmaterial überzogen ist, und bei dem ein in der Innenseite des Kapselbodens angeordnetes, isolierendes Material die Zuführungsdrähte umgibt, dadurch gekennzeichnet, daß durch Erhitzen des Kapselbodens das isolierende Material an die Zuführungsdrähte angeschmolzen und das eine Ende des mit dem Hartlotmaterial überzogenen Zuführungsdrahtes mit dem Kapselboden verbunden wird und eine elektrische Verbindung mit dem Kapselboden bewirkt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß die Zufuhrungsdrähte und der hutförmige Kapselboden mit Gold platiert werden.
3· Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch g e k e η ί zeichnet, daß durch Erhitzen des hurförmigen Kapsel-
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bodens auf eine Temperatur von ungefähr 10000O das isolierende Material verschmolzen und der mit Hartlot überzogene Zuführungsdraht mit dem hutformigen Kapselboden verbunden wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn ze i ohne t, daß als Hartlotmaterial eine Silberlegierung und zur Herstellung des Zuführungsdrahtes eine Elsennickel-Kobalt-Legierung verwendet wird.
5. "Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch g e k e η η ζ e i c h η e t, daß das Hartlotmaterial auf den Zuführungsdraht durch Elatieren aufgebracht
6. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3» dadurch g e k e η η ζ e i c h- η e t, daß für das isolierende Material und für den hutformigen Kapselboden Materialien mit dem gleichen Ausdehnungskoeffizienten verwendet werden.
7- Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 "bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß für das isolierende Material Glas verwendet wird.
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