DE1771872C3

DE1771872C3 - Verfahren zur Herstellung eines Behälters für ein Halbleiterbauelement mit einer zylinderförmigen Metallbüchse, deren eines Ende durch ein linsenförmiges Glasfenster abgeschlossen ist

Info

Publication number: DE1771872C3
Application number: DE19681771872
Authority: DE
Inventors: Christopher Robert Bartley Hampshire; Scholes Geoffrey William Chandlers Ford Eastleigh Hants; Coombes (Großbritannien)
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1967-07-25
Filing date: 1968-07-23
Publication date: 1976-07-15

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren /ur Herstellung eines Behälters für ein Halbleiterbauelement mit einer zylinderförmigen Metallbüchse, deren eines Ende durch ein linsenförmiges Glasfenster abgeschlossen ist.

Derartige Behälter werden meistens bei Halbleiterphotoelemenlen, beispielsweise Pholodioden und Phototransistoren, verwendet, wobei in einer späteren Herstellungsstufe derartige Behälter auf einem sogenannten Boden befestigt werden, auf dem der wirksame Halbleiterkörper angeordnet ist. Diese Behälter werden im allgemeinen als l.insenbüchsen bezeichnet.

Bei der Herstellung einer Linsenbüchsc gibt es zwei wichtige Anforderungen:

1. daß das Glas eine gute hermetische Verbindung mit dem Ende der Büchse bildet und

2. daß die äußere Oberfläche des Glases keine Unregelmäßigkeiten aufweist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zur hermetischen Verbindung zwischen Glas und Metall und zur Herstellung einer regelmäßigen au- *° ßeren Linsenoberfläche eine Glasmenge in die einseitig offene, /ylinderförmige Metallbüchse eingebracht und in einer Preßform erhitzt wird, wobei an einem Finde zwischen dem Glas und der Innenwand der Büchse eine hermetische Verbindung entsteht und das Glas an die- ⁶S sem Ende der Büchse zu einem linsenförmigen Fenster ausgebildet wird, dessen Form der Außenoberfläche durch die Preßform bestimmt wird, daß danach die An-872

Ordnung Büchse-Glasfenster der Preßform entnommen und auf eine Temperatur erhitzt wird, die über dem Erweichungspunkt jedoch unter dem Arbeitspunkt des Glases liegt, wodurch die Außetioberfläche des Glasfensters thermisch poliert wird

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß bei diesem Verfahren Unregelmäßigkeiten in der Außenoberfläche des Glasfcnsiers nahezu vermieden werden, während eine geeignete hermetische Verbindung zwischen dem Glas und der Innenwand der Büchse nach wie vor gewährleistet ist.

Diese Vorteile sind von besonderer Bedeutung für die Herstellung von Halbleilcr-Photoelementen.

In einer Ausführungsform wird das Glasfenster als Linse mit einer konvexen Außcnobcrflächc geformt.

Die Glasmenge, die /u Beginn des Prozesses in der Büchse angeordnet wird, kann aus einem vorgeformten Glaskörper bestehen. Während der Erhitzung in der Preßform kann ein entfernbares Gewicht auf dem glä semen Vorformling vorhanden sein, das das geschmolzene Glas in die Preßform drückt und zugleich die InnenoberfläLhe des Glasfensicrs bestimmt.

Unter dem Erweichungspunkt von Glas ist eine Temperatur zu verstehen, bei der die Viskosität des Glases etwa 10^7b Poises betrügt, der Arbeitspunkt von Glas ist die Temperatur, bei der die Viskosität des Glases K)¹ Poises beträgt.

Die Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung wird im folgenden an Hand der Zeichnung näher beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 einen Schnitt durch eine Metallbüchse mit einem in der Preßform angeordneten gläsernen Vorformling.

F i g. 2 einen Schnitt durch die Metallbüchse in der Preßform nach Bildung eines Fensters aus dem gläsernen Vorformling,

Fig. 3 die Metallbüchse mit dem Glasfensier nach einer weiteren Wärmebehandlung.

F i g. 1 zeigt in teilweiser Darstellung eine Preßform aus Graphit mit einer Basis 1 und einem Körper 2, von denen mehrere gleichzeitig betrieben werden können. Die Basis I enthält eine Anzahl Hohlräume, die je eine konkave Formoberfläche i aufweisen, und der Körper 2 enthält eine Anzahl Öffnungen 4. die über den Hohlräumen und in einer Linie mit denselben liegen. In jeder öffnung 4 ist eine einseitig offene, /ylinderförmige Büchse 5 angeordnet, die aus einer Niekel-Eiscn-Kobalt-Legicrung besteht. Die Büchse 5 hat einen einwärts gerichteten Flansch 6 am untersten Ende, das auf ein'T Fläche der Basis 1 der Preßform ruht, die an den Umfang der Formoberfläche Ϊ angrenzt. Das andere Ende der Büchse hat einen auswärts gerichteten Flansch 7, wobei die Büchse und der Flansch 7 in diesem Fall derart konstruiert und bemessen sind, daß sie mit einem Boden eines Halbleiterbauelements verschmolzen werden können.

Ein zylindcrförmigcr Vorformling 8 aus Glas mit einem der Büchse 5 gleichen Ausdehnungskoeffizienten wird in die Büchse 5 eingebracht. Dieser Vorformling 8 hat einen Durchmesser, der etwas kleiner ist als die lichte Weise der Büchse 5. Vor dem Einbringen des gläsernen Vorformlings 8 in die Büchse 5, die zuvor eine Stunde hing bei einer Temperatur von 1 IOO"C in einem Stickstoff-Wasserstoff-^ 2,5"/O)-GcIiIiSCh entfettet und entkohlt worden ist, wird der gläserne Vorformling 8 in einer Fluorwasserstcffsäurelösung (25%) geätzt. Ein

aus Graphit bestehendes zylinderförmiges Gewicht 9 mit einem Durchmesser, der etwas kleiner ist als der der Büchse 5. wird in die Büchse gestellt und liegt auf dem gläsernen Vorformling 8 auf. wie in F i g. 1 dargestellt.

Eine mit einer Vielzahl solcher Anordnungen ausgestattete Preßform durchläuft in etwa 80 Minuten in einem unter Stickstoff gehaltenen Ofen drei Heiz/onen mit Temperaturen von 8b0. 960 bzw. 1030"C. wobei sie in jeder Zone 15 bis 20 Minuten gehalten wird. Schließlieh gelangt sie in eine kalte Zone. Während dieser Wärmebehandlung schmilzt der gläserne Vorformling und fließt unter dem durch das Gewicht 9 auf das geschmolzene Glas ausgeübten Druck in den Hohlraum in der Basis 1 der Preßform. Nach dem Abkühlen der Preßform samt Inhalt erhärtet das Glas, wodurch eine hermetische Verbindung des entstandenen Glasfensters in Form einer Linse mit der an den Flansch 6 grenzenden Innenwand der Büchse entstehi. wobei sich der Glaskörper unter dem Flansch 6 erstreckt und eine konvexe Außenoberfläche 11 aufweist, die der Oberfläche des Hohlraums 3 entspricht.

Die auf diese Weise gebildete Linsenbüchse 5 weist an der konvexen Außenoberfläche 11 des Fensters 10 viele Unregelmäßigkeiten auf, wie in F i g. 2 dargestellt ist. Zu ihrer Beseitigung wird die Linsenbüchsc 5 mit dem Fenster 10 der Preßform entnommen, von ihrer Oberfläche werden der Graphit und andere Verunreinigungen dadurch entfernt, daß 10 Minuten lang in Melhylflüssigkeiten getrommelt und danach in Fluorwasserstoffsäure (25%) geätzt wird, wobei diese letzte Behandlung in einem Ultraschallbad durchgeführt wird. Danach werden mehrere Linsenbüchsen 5 mit nach oben gerichteten Glasfenstern 10 in eine andere Form gestellt, die im einem Ofen unter Wasserstoff^ 12,5%)-Stickstoffatmosphäre etwa 9 Minuten lang bei 850"C erhitzt werden. Dabei fließt nur die Oberfläche des Glases, so daß das Fenster 10 sein Profil behält und nur eine thermische Polierung der Außenoberfläche 11 des Glasfensters 10 erfolgt, während die hermetische Verbindung zwischen dem Glas und der Innenwand der Büchse 5 durch eine nachfolgende Kühlung erhalten bleibt. Die Metallbüchse 5 der Linsenbüchsc wird galvanisch mit einer 2 bis 3 um starken Nickclschicht bedeckt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche: 17

1. Verfahren zur Herstellung eines Behälters fur ein Halbleiterbauelement mit einer zylinderförmigen Metallbüchse, deren eines Ende durch ein linsenförmiges Glasfcnsier abgeschlossen ist. d a durch gekennzeichnet, daß zur hermetischen Verbindung zwischen Glas und Metall und zur Herstellung einer regelmäßigen äußeren Linsenoberfläche eine Glasmenge in die einseitig offene zylinderförmige Metallbüchse eingebracht und in einer Preßform erhitzt wird, wobei an einem Ende zwischen dem Glas und der Innenwand der Cüchsc eine hennetische Verbindung entsteht und das Glas an diesem Ende der Büchse zu einem linsenförmigen Fenster ausgebildet wird, dessen Form der Außenoberfläche durch die Preßform bestimmt wird, daß danach die Anordnung Büchse-Glasfenster der Preßform entnommen und auf eine Tcmpe- ^M ratur erhitzt wird, die über dem Erweichungspunkt, jedoch unter dem Arbeitspunkt des Glases liegt, wodurch die Außenoberfläche des Glasfensters thermisch poliert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein linsenförmiges Glasfenster mit einer konvexen Außenoberfläche geformt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß als Glasmenge ein gläserner Vorformling verwendet wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß während der Erhitzung in der Preßform ein Gewicht auf den gläsernen Vorformling einwirkt und das geschmolzene Glas in die Preßform drückt, deren Innenobertläche die Form des Glasfensters bestimmt.