DE1665969B1

DE1665969B1 - Dichte Durchfuehrung eines oder mehrerer elektrischer und/oder Waermeleiter durch einen Isolierkoerper

Info

Publication number: DE1665969B1
Application number: DE19671665969D
Authority: DE
Inventors: Manfred Dipl-Ing Tschermak
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1967-06-15
Filing date: 1967-06-15
Publication date: 1972-01-20

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine dichte Durchführung eines oder mehrerer elektrischer und/oder Wärmeleiter durch einen Isolierkörper.
Beim Herstellen der metallischen Durchführungen als elektrische Verbindungen und/oder zur Wärmeableitung von in Isolierkörpern eingebetteten -Oer eingekapselten elektrischen Bauelementen, insbesondere Halbleiterbauelementen, wie z. B. Dioden, Transistoren oder Thyristoren, traten bisher wegen der mangelhaften Dichte der Durchführungen häufig Schwierigkeiten auf.
So ist es z. B. durch die deutsche Auslegeschrift 1138 165 bekannt, Dioden oder Transistoren in einem ganz oder zuft Teil aus, lseliefäffdüßi Mäfftlilbestehenden Gehäuse einzuschließen. Hierbei besteht zumindest ein in das Gehäuseinnere führender, vorgefertigter Zuleitungs.draht, der gleichzeitig die Aufgabe einer Wärmeableitung aus dem Gehäuseinneren hat, aus einem Kerft ufid einem den Kern ünmittelbat umgebenden Mantel, dessen Materialien so gewählt sind, daß der Kern eine Wärmeleitfähigkeit in der Größenordnung von Kupfer oder Silber aufweist. Der Mantel wird vom Gehäusematerial gut benetzt, und die Ausdehnungskoeffizienten von Kein und Mantel sind auf den des Gehäusematerials an der- Durchführungsstelle abgestimmt. Ein derartiges Gehäuse erfüllt zwar die Forderung nach einer guten Wärmeableitung, jedoch nicht die Forderung einer hinreichend guten Dichte der Durchführungen.
Weiterhin ist es durch die deutsche Auslegeschrift 1212 639 bekannt, halbleitende Bauelemente auf einer wärmeableitenden Tragplatte festzulöten, wobeidie Tragplatte ads Molybdän, Wolfram oder Chrom besteht und porös ist und deten Poren einem anderen Metall gefüllt sind. Eine derartige Anordnung ermöglicht zwar eme hinreichende Kühlung sowie eine genügende Atzbeständigkeit gegenüber Ätzflüssigkeiten, jedoch keinen hinreichenden dichten Verschluß gegenüber äußeren Einflüssen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für elektrische und/oder Wärmeleiter, die in einen Isolierkörper gekapselt sind, eine Durchführung zu schaffen, die neben einer guten Wärmeableitung auch eine hinreichend gute Dichtigkeit gegenüber äußeren Einflüssen aufweist.
Diese Aufgabe wird erfindunggsgemäß dadurch gelöst, daß als Leiter ein poröser Sintermetallkörper vorgesehen ist und daß der Sintermetallkörper von einem gleichzeitig den Isolierkörper bildenden Kunststoff umfaßt und mindestens teilweise durchdrungen ist.
Die Poren des Sintermetallkörpers müssen so weit gefüllt sein, daß ein für seinen Verwendungszweck ausreichend dichter Verbundkörper entsteht. Außerdem muß die Pöfögität- gd hernessen sein, daß eine genügende elektrische und Wärmeleitfähigkeit gesichert ist, da bekanntlich die elektrische Leitfähigkeit und die Wärmeleitfähigkeit mit zunehmender Porosität sinken.
Der metallische, Kunststoff dütchdrungene Sinterkörper dient gleichzeitig zur.S.tromdurchführung und zur Wärmeübertragung und bietet einen dichten Abschluß der Durchfühtüüä, Eine flächenhaft6 Ausbildung des Sinterkörpers ist besonders vorteilhaft für eine gute Wärmeübertragung.
Zur Verbesserung ddr Wär-m-dabfuhr köntien die Sinterkörper auf der Außenseite eine geeignete Ausbildung, z.B. Rippen, erhalten. Die Sinterinetallkörper können z. B. aus Silber oder Kupfer bestehen.
Bei der Anwendung der er-findungsgemäßdil dichten Durchführung zur Herstellung elektrischer Verbindungen und/oder zut Wärmeäbleitung füf in Isolierkörper eingebettete oder eingekapselte elektrische Bauelt,inente, insbesondciü- Hälbleiterbauelöffiente, kann die elektrische Verbindung, zwischen den Sinterkörpern, die z. B. auch drahtförmig ausgebildet sein können, und dem elektrischen. Bauelement durch Lötung, Schweißung oder auch über Druckkontakte hergestellt werden. Im zuletzt genannten Fall kann der Sinterkörper derart ausgebildet sein, daß die das Halbleiterbauelement kontaktierende Seite vom KäftigIftoff nicht äftgefÜllt iiiid -dämitelastisch bleibt, weiter daß Druckelemente zur Herstellung des erforderlichen Kontaktdruckes mit ihm verbunden werden können.
An Hand der in der Zeichnung dargestellten Ausführüngsheispiele wpTde7ii tift-zelheiten der Etfindung näher erläutert. Es zeigen, F i g. 1, 2 und # den Aufbau der Durchführung gemäß der Erfindung fÜt eift öddr zwei Durchführungen, F i g. 4, 5 und 6 Anwendungen der erfindungsgemäßen Durchführung.
In F i g. 1 ist der prinzipielle Aufbau der erfindungsgemäßen Durchführung schematisch dargestellt. Mit 11 ist der poröse Sintermetallkörper und mit 12 der Isolierkörper aus Kunststoff bezeichnet. Zur Dichtung des Sintermetallkörpers 11 wie auch zur gleichzeitigen Herstellung des mit dem Sinterkörper fest verbundenen Isolierkörpers 12 aus Kunststoff wird ein in plastischer oder flüssiger Form verarbeitbarer Kunststoff verwendet. Mit diesem wird der Sinterkörper offen oder in einer geschlossenen Form bei geeigneter Temperatur, eventuell unter Anwendung eines vom Atmosphärendruck abweichenden Druckes, vergossen bzw. umpreßt. Hierbei werden die Poren des Sintermetallkörpers 11 mit dem Kunststoff zumindest teilweise gefüllt. Dabei entsteht ein den Sintermetallkörper umfassender Isolierkörper. Nach Verfestiaen des Kunststoffes eraibt sich eine feste und dichte Verbindung zwischen dem Isolierkörper 12 aus Kunststoff und der vom Kunststoff umschlossenen Durchführung aus dem kunststoffgefüllten Sintermetallkörper 11.
In F i y. 2 ist in schematischer Darstellung gezeigt, C C C wie die erfindungsmäße Durchführung für einzelne Bauelemente mit zwei oder mehr Anschlüssen aus-,aeführt sein kann. Mit 21 sind zwei voneinander ae-C trennte Sintermetallkörper bezeichnet, die in dem aus Kunststoff bestehenden Isolierkörper 22 eingebettet und zumindest teilweise von dessen Material durchdrungen sind.
In F i g. 3 ist eine Ausführungsforrn der erfindungsgemäßen Durchführung schematisch dargestellt, die sich insbesondere für Durchführun-en bei Halbleiterelementen, die nicht in Druckkontakttechnik, sondern mit Lötkontaktierung ausgeführt sind, eignet. Bei dieser Ausführung sind die porösen Sintermetallkörper 31 in Kunststoff 32 eingepreßt. Der Kunststoff 32 dringt seitlich in die Poren der Sintermetallkörper 31 ein und bildet dort eine feste und dichte Verbindung. Zur Aufbringung des Halbleiterkörpers durch Lötunc, wird der Sintermetallkörper mit dünnen Zinn- oder Bleischichten33 versehen. Diese e Schichten können gleichzeitig dazu benutzt werden, die noch offenen Poren des Sinterkörpers zu dichten. e Diese Ausführungsform der erfindung gemäßen es Durchführung hat den Vorteil, daß beim Umpreßvorcrang mit Kunststoff keine besondere Sorafalt darauf verwendet zu werden braucht, daß eine Füllung der Poren der Sintermetallkörper mit Sicherheit bis zum völligen Dichtschließen erfolgt. Bei der nachfolgenden Verzinnung, oder Verbleiung ist dies sehr einfach und sicher zu erreichen.
In F i g. 4 ist schematisch dargestellt, wie ein Halbleiterbauelement zum Einkapseln zwischen zwei Durchführungen gemäß F i g. 1 gebracht werden kann. Mit 41 und 44 sind zwei Sintermetallkörper, mit 42 und 45 Isolierkörper und mit 43 das Halbleiterbauelement bezeichnet. Die Isolierkörper 42 und 45 sind an den Stellen 46 durch Verkleben oder Verschweißen an den Rändern dicht aeschlossen.
In den F i g. 5 und 6 ist eine besonders einfache Ausführung für die Einbettung eines Halbleiterbauelementes unter Verwendung der erfindungscremäßen Durchführuna daraestellt.
In F i g. 5 sind mit 51 zwei Sintermetallkörper, mit 52 der Isolierkörper aus Kunststoff und mit 53 das Halbleiterbauelement bezeichnet. Iii F i g. 6 sind mit 61 Leiter aus porösen Sinterdrähten, mit 62 der Isolierkörper und mit 63 das Halbleiterbauelement bezeichnet. In einer solchen Kapselung können auch mehrere Halbleiterbauelemente zusammengefaßt werden. Befinden sich mehrere dieser Elemente einseitig auf gemeinsamem Potential, so ist durch Aufbau der Elemente auf einer gemeinsamen Sinterscheibe eine. vorteilhafte thermische Kopplung mögüch.

Claims

Patentansprüche: 1. Dichte Durchführung eines oder mehrerer elektrischer und/oder Wärmeleiter durch einen Isolierkörper, dadurch gekennzeichnet, daß als Leiter ein poröser Sintermetallkörper (11, 21, 31, 41, 51, 61) vorgesehen ist und daß der Sintermetallkörper (11, 21, 31, 41, 51, 61) von einem gleichzeitig den Isolierkörper (12, 22, 32, 42, 52, 62) bildenden Kunststoff umfaßt und mindestens 2. Dichte teilweise Durchführung durchdrungen nach Anspruch ist. - 1, dadurch geke=eichnet, daß die Außenflächen des Sintermetallkörpers (11, 21, 31, 41, 51, 61) mit Rippen versehen sind. 3. Dichte Durchführung nach Anspruch 1, da7 durchgekennzeichnet, daß der Sintermetallkörp6r (61) drahtförmig ausgebildet ist; 4. Dichte Durchführung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Sintermetallkörper (11, -21, 31, 41, 51, 61) aus Silber, Kupfer oder Aluminium besteht. 5. Anwendung der dichten Durchführung nach einem der Ansprüche 1 bis 4 zur Herstellung elektrischer Verbindungen und/oder zur Wärineableitung für in Isolierkörper eingebettete oder eingekapselte elektrische Bauelemente, insbesondere Halbleiterbauelemente.