DE1912045A1 - Halterungsanordnung fuer ein Halbleiterbauelement - Google Patents

Halterungsanordnung fuer ein Halbleiterbauelement

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DE1912045A1 DE19691912045 DE1912045A DE1912045A1 DE 1912045 A1 DE1912045 A1 DE 1912045A1 DE 19691912045 DE19691912045 DE 19691912045 DE 1912045 A DE1912045 A DE 1912045A DE 1912045 A1 DE1912045 A1 DE 1912045A1
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Description

6734-69/fcö/s
RCA 60 005
Convention Datei
March 13, 1968
Radio Corporation of America, New York, N. Y., V.St.A.
Haiterungsanordnung für ein Halbleiterbauelement
Die Erfindung betrifft eine Halterungsanordnung für ein Halbleiterbauelement.
Für viele Schaltungsanwendungen ist es erforderlich, daß Transistoren mit Frequenzen im Gigahertzbereich betrieben werden. Bei solchen hohen Frequenzen werden gewöhnliche .Transistorkapselungen oder -gehäuseanordnungen unbrauchbar. Metallbecher, Metallträger und andere Teile, die bei herkömmlichen Transistorkapselungen zum Haltern des Transistors oder zum Herstellen der elektrischen Anschlüsse verwendet werden, führen Induktivitäten und Kapazitäten sowie Verluste ein, welche die Stabilität und Leistung der betreffenden Schaltung beeinträchtigen und den Schaltungsbetrieb erheblich störende Resonanzfrequenzen erzeugen.
Bs wurden verschiedene Versuche unternommen,, Transistorkapselungen zu schaffen? die in Band- oder- Streifenleitungsschaltungen bei sehr hohen und ultrahohen Frequenzen verwendbar sind. Bei einigen dieser Kapselungen hat man flache Bandleitunken verwendet, um die parasitären Induktivitäten zu verringern,* jedoch sinC diese Kapselungen im allgemeinen nicht hermetisch dicht, so daß die darin gekapselten Bauelemente durch atmosphärische Einflüsse Schaden leides. In Fälle»» ve eine Iierwetische Abdichtung erforderlich ist, hat man daher fttr die Zuleitungen dieser Anordnungen die üblichen
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Rundleiter verwendet, durch die jedoch wiederum störende Induktivitäten eingeführt werden. Ein weiterer Nachteil der bisherigen üransistorkapselungen für VHF- und UHF-Schaltungen ist ihre Zerbrechlichkeit.
Der Erfindung liegt,die Aufgabe zugrunde, eine die Nachteile bisheriger Kapselungen vermeidende Halterungsanordnung für ein Halbleiterbauelement zu schaffen. Die zur Lösung dieser Aufgabe erfindungsgemäß vorgesehene Halterungsanordnung für ein Halbleiterbauelement enthält einen isolierenden Träger für das Bauelement mit einer Oberfläche, mit der eine erste, bandförmige Elektrode des Bauelements verbunden ist. Ein an der Trägeroberfläche befestigtes Keramikteil hat eine Öffnung zum Aufnehmen des Bauelements. An der Oberseite des Keramikteils sind zwei weitere Elektrodenzuleitungen des Bauelements befestigt, und ein Leitungsweg verlauf t von einer dieser Zuleitungen durch das Keramikteil nach einer der Elektroden des Bauelements. Die Öffnung des Keramikteils ist mit einer Kappe abgedichtet.
In den Zeichnungen zeigenί
Figur 1 eine auseinandergezogene Darstellung der verschiedenen Teile einer Halterungsanordnung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ;
Figur 2 eine perspektivische Darstellung der Hai terungs anordnung im zusammengebauten Zustand;
Figur 3 einen Schnitt entläng der Linie 3-3 in Figur 2; Figur 4 eine Bodenansicht der Scheibe 28 in Figur 1;
Figur 5 eine auseinandergezogene Darstellung der Teile einer Haiterungs anordnung gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung; und
Figur 6 eine Bodenansicht der Scheibe 96 in Figur 5·
Wie in Figur 1 gezeigt, kann die erfindungsgesäße Trans is torhalt erungsanordnung auf einem metallischen Montagebolzen 2 mit einem Gewindeschaftteil 4 und einem Plattformteil 6 montiert werden. Dieses Montageteil stellt kein, erfindungswesentliches Merkmal dar und ist hier nur dargesteilt, um zu zeigen, wie man die Hai terungs anordnung montieren kann.
Die Hai terungs anordnung weist gemäß einer Ausfülirungsförm der Erfindung ein Keramik träger teil 8 in Form einer flachen Scheibe auf, die einen Ausschnitt zum lagerichtigen Orientieren haben kann. Me Scheibe 8 ist auf
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ihrer gesamten Unterflache mit einem Hetallbel&g 9 versehens um sie mit der Oberseite des Plattforniteils δ des Montagebolsens verschmelzen zu können (Figur 3). Auf der Oberfläche 10 der Scheibe befindet sich ein erster, in eier Scheibenmitte angeordneter metallisierter Teil 12 mit einem zungenartigen Teil 14/und einem verbreiterten Basisteil 16. Auf dem verbreiterten Teil 16 kann ein Transistor montiert werden, während, der zungenartige Ansatz 14 als Teil des Stromweges nach einer Elektrodensuleitung dient. Auf der Oberfläche 10 befindet sich außerdem ein zweiter metallisierter Teil 18 rund u» den ümfang3r«nd.
Sodann ist ein Bnitterzuleitungsteil £0 vorgesehen, der einen erweiterten Kittel teil 22 mit einer Rundöffnung 24 aufweist. Vom Mittelteil 22 stelle» zwei radiale Fitigel teile 26 und 26' von ausgeflachter» bandartiger Form ' vor. Die Bmitterjcaleituag 20 ist mit dem metallisierten Teil des Trägers 8 so verfichmelzbar, daß die lange Achse der Flügel 26 und 26' rechtwinklig zur längen Achse des ZtmgenteilS 14 äes Trftgerß 8 verläuft. Die öffnung 24 ist so bemessenj d*ß die ^leitung des metallisierten Teil 12 der Scheibe nicht berührt*
Sodann ist e£&© asreite Keroeilcscheibe 28 vorgesehen, die etwas dicker als die Bnittereuleituag 20 unfi s© beaiessesi ist8 daß sie .is Paßsitz in die Initter zul ei tungsöff nung 14 paßt» Auf «der Oberseite der. Scheibe 28 befinden sich ein erster metftl-lisierter Teil 30 und ein getrenntes1 gleiter metallisier ter Teil 32. In dem vom metallisierten Teil 30 bedeckten Teil ist die Scheibe 28 von einem kleinen Loch 34 durchsetzt. In dem vom metallisierten Teil 32 bedeckten Teil äer Scheibe befindet sich eine größere Rechtecköffnung 36, die so bemessen ist, daß bei montierter Scheibe 28 ein an den metallisierten Teil 16 des Trägers 8 angrenzender Teil des metallisierten Bereichs 18 freiliegt (Figur 3),
in Figur 4 gezeigt, hat die Bodenfläche der Scheibe 28 an ihrem ümfangsrand eisen metallisierten Teil 38 sowie einen das Loch 34 umgebenden kleineren metallisierten Bereich 40. Mittels des metallisierten Teils 38 kann die Scheibe abdichtend mit dem Keramiktrager 8 verschmolzen werden, während der metallisierte Bereich 40 den elektrischen Kontakt mit dem zungenförmigen metallisierten. Teil 14 auf der Oberseite des Trägers 8 herstellt.
Ferner ist ein bandartiges Kollelctorzuleitungsteil 42 mit einem
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Schaftteil 44 und einem erweiterten Endteil 46 vorgesehen. Die Unterfläche des Endteils 46 ist mit dem metallisierten Teil 30 der Scheibe 28 hartverlötbar. Die Kollektorzuleitung 42 hat außerdem ein Loch 48, das sich mit dem Loch 34 in der Scheibe 28 decken sollte. Durch die Löcher 48 und 34 in der Kollektorzuleitung 42 bzw. der Keramikscheibe 28 ist ein Metallstift 50 zum elektrischen Anschluß an den metallisierten Zungenteil 14 auf der Oberseite des Keramikträgers 8 durchführbar (Figur 3).
Weiter ist eine Basiszuleitung 52 von ebenfalls bandförmiger Ausbildung mit einem Schaftteil 54 und einem erweiterten Endteil 56 vorgesehen. Das Endteil 56 hat eine Rechtecköffnung 58. Die Bodenfläche des Endteils 56 ist mit dem metallisierten Teil 32 der Scheibe 28 abdichtend so verschmelzbar, daß die Öffnung 58 sich mit der öffnung 36 in der Scheibe deckt. ""■-.-
Die öffnung 36 in der Scheibe 28 und die Öffnung 58 in der Basisleitung 52 bilden einen Schacht, der den abzukapselnden Transistor aufnimmt. Nachdem der Transistor in der Haiterungsanordnung montiert ist, wird die obere Schacht öffnung abgedichtet, und zwar mittels eines dünnen, metallischen Rechteckrähmchens 60, das auf den Rand der öffnung 58 in der Basiszuleitung 52 paßt, und eines Kappenteils 62, das die öffnung 58 abdeckt und auf dieser durch Hartlöten abdichtend befestigt wird.
Es soll jetzt beschrieben werden, wie ein Transistor innerhdb der HaI-terungs- oder Kapselungsanordnung montiert werden kann.
Ein Transistor 64 (Figur 3) wird in der Mitte auf den metallisierten Teil 16 des Trägers 8 aufgesetzt und mit seinem Kollektor 66 daran angelötet!. Auf der Oberseite des Transistors befinden sich der Emitter 68 und die Basis 70. Der Emitter 68 wird mit einem Draht 72 an den am nächsten befindlichen Teil des metallisierten Bereichs 18 des Keramikträgers 8 angeschlossen. Die Basis 70 wird mit einem Draht 74 an den am nächsten befindlichen Teil des metallisierten Bereichs 32 auf der Oberseite der Keramikscheibe 28angeschlos sen. ' .
Wie man in Figur 3 sieht, verläuft der Stromweg vom Kollektor 66 durch den metallisierten Zungenteil 14, den Stift 50 und die Teile 46 und 44. der Kollektorzuleitung 42.
Figur 5 zeigt eine etwas andere Ausführungsform der erfindungsgemäßen
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Halterungsanordnung. Die Halterungs- und Kapselungsanordnung ist auf einem Metallbolzen 76 mit einem Gewindeschaftteil 78 und einem Plattformteil 80, auf dessen Oberseite sich ein zweiter, absatzförmiger Plattformteil 82 befindet, montierbar. Der absatzförraige Plattformteil 82 dient dazu, die Spannungsdurchbrucheigenschaften des Bauelements sowie die mechanische Festigkeit der Kapselung zu verbessern.
Auf der Oberseite des Plattformteils 82 ist ein Keramikträger 84 mit ungefähr den gleichen Abmessungen wie die Metallplattform 80 montiert. Sowohl die Metallplattform 80 als auch das Trägerteil 84 haben allgemein runde Form mit jedoch beiderseits weggeschnittenen Randteilen.
Auf der Oberseite des Trägerteils 84 befinden sich metallisierte Teile 86 und 88, die dem gleichen Zweck dienen wie die entsprechenden metallisierten Teile der oben-beschriebenen Ausführungsform nach Figur 1. Mit dem metallisierten Randteil 88 des Trägerteils 84 ist die Bodenfläche des Mittelteils einer Emitterzuleitung 90 mit einem Mittelteil 92 und Flügelteilen 94 und 94' abdichtend verschmolzen. Bei dieser Ausführungsform reicht der Randteil des Mittelteils 92 weiter nach innen gegen die Mitie der öffnung 93, so daß der Emitterzuleitungsdraht des Transistors dort befestigt werden kann, während bei der Ausführungsform nach Figur 1 der Emitterzuleitungsdraht mit einem metallisierten Teil des Trägers verbunden ist.
Auf der Oberseite des Teils 92 der Emitterzuleitung 90 ist eine Keramik scheibe 96 mit ihrer Unterfläche angeordnet. Bei dieser Ausführungsform ruht die Keramikscheibe auf der Oberseite der Emitterzuleitung, statt daß sie in die Öffnung dieser Zuleitung wie bei der Ausführungsform nach Figur 1 eingesetzt ist. Wie in Figur 6 gezeigt, befindet sich auf der ünterflache der Scheibe 96 ein metallisierter Randteil 98, der vom restlichen Teil der Scheibenoberfläche etwas hochsteht, um das Verschmelzen des metallisierten Teils. 98 mit der Emitterzuleitung zu erleichtern. ·
Auf der Oberseite der Scheibe 96 (Figur 5) befinden sich metallisierte Bereiche 100 und 102. Der vom metallisierten Bereich 100 bedeckte Teil der Scheibe 96 ist von einem kleinen Loch IO4 durchsetzt, während der von der metallisierten Schicht 102 bedeckte Teil der Scheibe 96 eine rechteckige Emitteröffnung 106 aufweist.
Bei dieser Ausführungsform wird «ine elektrische Verbindung durch di·
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Keramikscheibe 96 mittels einer sehr kleinen C-förmigen Federklammer 108 hergestellt, die in das Loch 104 so eingedrückt wird, daß sie unten heraussteht und mit dem metallisierten Bereich 86 des Trägerteils Xontakt gibt. Das obere Ende der Feder 108 steht etwas über die Oberfläche der Scheibe 96 vor, so daß beim Verschmelzen der Kollektorzuleitung 109 mit dem metallisier ten Bereich 100 die Feder 108mit diesem elektrischen Kontakt gibt. Beim Verschmelzen der Kollektor zuleitung 109 mit der Scheibe 96 wird auch die Basiszuleitung 110 mit dem metallisierten Bereich 102 der Scheibe 96 verschmolzen.
Wie bei der Ausführungsform nach Figur 1 wird die Oberseite der Rechtecköffnung 111 in der Basiszuleitung mittels eines metallischen Rähmchens 112 und einer Metallkappe 114 abgeschlossen. *
Bei beiden hier beschriebenen Ausführungsformen können die Emitter- und Basiszuleitungen untereinander vertauscht werden.
Das erforderliche Metallisieren der verschiedenen Bereiche der Keramikscheiben kann durch Aufsprühen einer Molybdän-Manganlösung durch eine Maske erfolgen, derart, daß zuerst eine dünne Molybdän-Manganmetallschicht, die am Keramikmaterial gut haftet, aufgebracht und diese Grundmetallschicht dann mit Silber plattiert wird. Die Keramikscheiben können aus Berylloxyd oder Aluminium oxyd gefertigt sein. Das Metallisieren der Keramikscheiben kann auch durch Aufplatieren von Silber auf Wolfram erfolgen.
Zum Montieren des Keramik trägers auf dem Metallbolzen kann man zuerst die Oberseite des Bolzens nickelplattieren und dann den auf der Unterseite Metallisierten Keramik träger ait der Nickelplattierung hartverlöten.
Die erfindungs gemäß en Bauelementkapselungen bieten u.a. folgende Vorteile«
(a) Niedrige Montagekosten, indem nur eine Lötform oder -schablone, nämlich das Bähmchen 60 bzw. 112 benötigt wird, während die zu verlötenden Keramikteile in den Verlötungsbereichen Metallbeschichtungen haben;
(b) hohes Leistungsverarbeitungsv ermögen;
(c) mechanische Robustheit; und
(d) gute hermetische Abdichtung trotz Verwendung bandförmiger Zuleitungen.
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Claims (5)

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    Patentansprüche
    M.) Halterungsanordnung für ein Halbleiterbauelement mit mehreren Elektroden, gekennzeichnet durch ein isolierendes Trägerteil (8, 84) zum Tragen des Bauelements mit einer Hauptfläche mit zwei getrennten metallischen Bereichen (12, 18; 86, 88) zum Anschließen von Elektroden des Bauelements ; ein mit einem dieser metallischen Bereiche abdichtend verschmolzenes bandartiges Zuleitungsteil (20; 90) mit einer einen Teil der Oberfläche des Trägerteils freilegenden Öffnung (24; 93)5 ein innerhalb dieser Öffnung angeordnetes, mit seiner Unterfläche am Trägerteil befestigtes Keramikteil (28; 96), das dicker ist als das Zuleitungsteil und eine Öffnung (36; 106) zum Aufnehmen des Bauelements sowie auf seiner Oberfläche zwei getrennte leitende Bereiche (30, 32; 100, 102) aufweist; an jeden dieser Bereiche angeschlossene Bauelementelektrodenteile (42, 52; 109, 110); ein das genannte Keramikteil durchsetzendes Leiterteil (50; 108),das eines der letztgenannten Elektrodenteile mit einem der metallischen Bereiche des Trägerteils verbindet; und ein die Öffnung des Keramikteils abdichtend verschließendes lappenteil(62 ; 114)·
  2. 2. Halterungsanordnung nach Anspruch 1 für ein Halbleiterbauelement mit mindestens drei Elektroden, dadurchgekennzeichnet, daß mit der Oberfläche des isolierenden Trägerteils das bandartige Zuleitungsteil verschmolzen ist; daß das Keramikteil an der genannten Oberfläche be- . festigt ist und eine Öffnung zum Aufnehmen des Bauelements aufweist; und daß an der Oberfläche des Keramikteils Zuleitungen für weitere zwei Bauelementelektroden getrennt angeschlossen sind.
  3. 3. Haiterungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Trägerteil eine Keramikscheibe ist und auf seiner Oberfläche einen metallisierten Bereich aufweist, von dem ein Teil an eine Elektrode des Bauelements anschließbar ist und ein anderer-Teil als Teil des Leitungsweges dient*
  4. 4. Haiterungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das bandartige Zuleitungsteil zwei vom Trägerteil in entgegengesetzten Richtungen nach außen stehende Flügel (26, 26' ; 94, 94') aufweist.
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  5. 5. Halterungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich auf der Oberfläche des leramikteils zwei getrennte metallisierte Bereiche befinden, die je mit einer der beiden letztgenannten Zuleitungen verbindbar sind.
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