DE2028821A1 - Gehäuse fur eine Halbleitervor richtung - Google Patents

Gehäuse fur eine Halbleitervor richtung

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DE2028821A1 DE19702028821 DE2028821A DE2028821A1 DE 2028821 A1 DE2028821 A1 DE 2028821A1 DE 19702028821 DE19702028821 DE 19702028821 DE 2028821 A DE2028821 A DE 2028821A DE 2028821 A1 DE2028821 A1 DE 2028821A1
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sleeve
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Hitachi Ltd
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Description

Patentanwälte Dlpl.-Ing. R. B E E T Z sen. Dip!-Ing. K. LAMPRECHT
Dr.-Ing. R1BEETZJr. 8 München 22, SUlntdorfttr. 10
88 11.6.1970
HITACHI / LTD., T ο k i ο (Japan)
Gehäuse für eine Halbleitervorrichtung
Die Erfindung bezieht sich auf ein Gehäuse für eine Halbleitervorrichtung, insbesondere zur Verwendung bei einer integrierten Halbleiterschaltung mit hoher Ausgangeleistungo
Obwohl es bei einer Vorrichtung mit integrierter Halbleiterschaltung praktiziert wurde, einen Halbleiterkörper in einer keramischen Hülle vorwiegend aus Aluminiumoxyd anzuordnen, ist die Abstrahlung der im Halbleiterkörper erzeugten Hitze aufgrund der schlechten Wärmeleitfähigkeit des Keramikwerketoffee selbst nicht gut. Daher ist entsprechend einem bekannten Hüllenaufbau i« Tall einer integrierten Halbleiterschaltung aur Verwendung mit hoher Ausgangsleistung ein Teil in der jKeramikhülle, an de» die : Halbleiterwaffei befestigt wird, durchbohrt, und ein Me- : tallaapfen aus x. B· Kupfer «it guter Leitfähigkeit wird
8i-(pos. 2i 823)Tp-r (7) 009882/1443
BAD ORIGINAL
da eingefügt and fsetgelogto Iss eiaer a®l@iaoia -jedochg da Icöramiaehsa Material taad Ma tall WärnieaissdeliMiagskoaffizi®!a^©a
befestigt SiBd9 Fofaier um£$ ljmd©E3 di© Toil© zusammenpassen und dor IseirosiiosBKä) Uorkstsoff aiii; Festigkcsit cfairch themssiscSiio s3jp>©iMiua]nig vQS'fQE'Hi'fe cjAjrdljj ΐ7© durch ein Miß is diesos analTteitf taad θi©lh gims zwischen dem keraaaiaeSissa Uerksfeoff wrad d©ii Metall ©s'glb Beim Versuch dey V©s*ojoidiasi^ solcher Mosäteilo uäirdl oäsn© Metallaohiehtj z· Bo aus einer iS@baltIogi©inia dem keraaiieüli®n Werkstoff mnü dom Metall QlQ ein© soleJae Yerforsanang eingefügt, doch dia Yerformuag nand Zerstörung der keramischen Hülles die durch das raangelnd® thermische Ziasaaaiaenpasseai auftreten» laeseia si<sla so jmielat völlig vermaiden«
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde9 ein ksraii*
solle». Geliäma© zu schaffenf das eine lisng asiififeist und geeignet ist» di© Verfformaiag Tand rums des keramischen Materials infolge der tltenisehen AusdehnungsunterschiedQ zu urerraeideiio
Gegenstand der Erfindung$ mit der disco Aufgabe gc löst wirdj ist ein Gehäuse für eine insbesondere zur Verwendung bei eines* integriertem leiterschaltung, gekennzeichnet durchs
ein Gefäß aus keramischem Material- mit einer
ein Wärmeabatrahltail ma metall!acheoa Material mit einem vorragenden TeIl9 der.in äia fftßes hineinragt und «inen J.b»t«n4 το« QmtBM
eine Hüls® aus
lichen dem gleichen Ausdehnungskoeffizienten wie dem de· Gefäßes, die an einem Ende einen hermetisch an der Bodenfläche des Gefäßes haftenden Rand aufweist, wobei sich das Wärmeabstrahlteil durch die Hülse erstreckt und hermetisch an der Hülse haftet?
einen Halbleiterkörper, der mit der Oberseite des vorragenden Teils des Wärmeabstrahlteils verbunden ist ι und
einen am Gefäß angebrachten Deckel zur Bildung eines den Halbleiterkörper zwischen dem Deckel und dem Gefäß einschließenden Raumes.
Nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung werden das keramische Material und das metallische Material zur Wärmeabstrahlung mit einem gegenseitigen Zwischenraum angeordnet und mittels einer Metal!hülse mit einem zylindrischen Vorsprung verbunden«
Die Merkmale und Vorteile der Erfindung werden anhand der in der Zeichnung veranschaulichten Ausführungsbeispiele näher erläutert; darin zeigent
Fig. 1 einen vollständigen Längsschnitt zur Erläuterung des wesentlichen Aufbaues eines Gehäuses gemäß einem AusfUhrungsbeispiel der Erfindung}
Fig. 2 und 3 Längsschnitte von Hauptteilen von Gehäusen zur Erläuterung weiterer Aueführungsbeispiele der Erfindung.
009882/1U3
Zunächst soll ein Ausführungsbeisplel der Erfindung anhand der Fig. 1 erläutert werden! Mit 1 ist ein keramisches Gefäß bezeichnet» das der Hauptbestandteil des Gehäuaes ist, mit 2 ist eine Öffnung, z. B« eine kreisförmige Öffnung bezeichnet, die in der Mitte des Bodens des Keramikgefäßes gebohrt ist, mit 3 ist ein WHrmeabstrahlteil bezeichnet, das lose lii die kreisförmige Öffnung 2
eingefUgt ist und einen zylindrischen Vorsprung 4 aufweist, mit 5 ist eine Metallhülse bezeichnet, die ©ng in Berührung mit dem Boden des Keramikgefaßes 1 und dem Abstrahlteil 3 ist und einen hohlen zylindrischen Vorsprung 6 aufweist, um den Raum, in welchem ein Halbleiterkörper einzukapseln ist, dicht abzuschließen, mit 7 ißt ein
Schraubenteil bezeichnet, das unter dem Abstrahlte!! 3
vorgesehen ist, mit 8 ist ein Halbleiterkörper bezeichnet, der auf der Endfläche dee zylindrischen Vorsprung® k befestigt ist, mit 9 ist eine äußere Zuführung bezeichnet» mit 10 ist ein Anschlußdraht aus Aluminium oder Gold zur Verbindung einer Halbleiterelektrode mit der äußeren Zuführung bezeichnet, mit 11 1st eine Glasechicht bezeichnet, und mit 12 1st ein Deckel aus ze B« keramischem Werkstoff bezeichnet, der eng an der Glasechicht 11 angebracht ist, um die obere Öffnung des Keramikgehäuses abzudichten«
Das keramische Gefäß 1 und der keramische Deckel 12 bestehen aus keramischem Werkstoff, dessen Hauptbestandteil Aluminiumoxyd, Al O. ist. Das Abstrahlteil 3 besteht aus hochwärmeleitfählgem Material wie Kupfer oder einer
hauptsächlich aus Kupfer bestehenden Legierung· Die Metallhülse 5 besteht aus einem Metall, z. B. Koval (Warenzeichen für eine Legierung aus Fe-Co-Ni) und hat den gleichen oder einen ähnlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten wie den des Keramikgefäßes 1. Die Schicht 13 ist eine Molybdän und
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Mangan enthaltende metallisierte Schicht« die nach bekannten Drucktechniken auf dem Boden dea Keramikgefäßes 1 angebracht ist» Die Schicht 14 ist eine Metallschicht, z. B. eine plattierte Metallschicht aus Nickel oder Kupfer, die Z0 B. durch Elektroplattieren auf die metallisierte Schicht 13 aufgebracht ist. Die Schicht 15 ist eine Silberlötschicht, die an der Flattierschicht haftet. So ist die Metallhülse 5 mit der Bodenfläche des Keramikgefäßes 1 über diese Schichten 13, i4 und 15 verbunden« Die Kupfer- bzw· Nickelschicht 14 wird benutzt, um eine gute Haftung der Lötschicht 15 zu erhalten, da es schwierig ist, die Molybdän-Manganschicht 13 direkt alt der Metallhülse 5 zu verlöten·
Ein Teil des zylindrischen Vorsprung» 6 der Metallhülse 5 und das Abstrahlten 3 sind über ein· Lötsohlcht 16 aus z. B. Goldlötmittel verbunden. Der Halbleiterkörper 8 ist mit dem Abstrahlteil 3 über eine Gold-Silizium-Butektikumschicht oder ein· Silberfoliensohioht 17 verbunden. Die Verbindung zwischen dem Boden des Keramikgefäß·· 1 und der Metallhüls· j$ kann direkt vorgenommen wurden, indem man z« B. ein Glas mit «inem niedrigen Schmelzpunkt verwendet·
Bei einem solchen Aufbau passen das Xeramikgefftfi 1 und die Metallhüls· 5 thermisch zueinander» da sie den gleichen oder nahezu gleichen Wärmeausdehnungskoeffieien.. ton aufweisen. Vas die MetallhUlse 5 und das Abstrahlteil 3 betrifft, so ist, obwohl sie aufgrund ihrer verschiedenen Wärmeausdehnungskoeffizienten thermisch nicht zueinander passen, die Wärmespannung im hohlen zylindrischen Vorsprung 6 der Metallhülse 5 konzentriert· Der zy-
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lindrische Vorsprung k des Ab strahl teils und das Keramikgefäß 1 haben einen ringförmigen Raum 2 zwischen einander und können sich so in diesem Ramm bewegen,, so daß kein
Einfluß der thermischen Spannung auf* da« Keramikgefäß 1
auftritt, und daher besteht keine Gefahr der Rißbildung
und des Absohälens usw.
Die Metallhülse 5 alt einem kohlen zylindrischen Vorsprung 6, der die thermische Spannung zwischen dem Keramikgefäß 1 und dem Abstrahlteil 3 absorbiert9 kann auch
in anderen Formen als its Äiiefühnisngabeispiel nach Fig. 1
dargestellt ist, auegebildet werctaa» Sie kann mit dem Abstrahlteil 3 in der Welea wirbundera werden 9 daß das Ende
18 des hohlen zylindrischen Vorspruags 6 weiter nach außen gebogen ist» wie Fig. 2 sgeigt» ©€ΐ©κ> in der WeiseB daß das End« 19 nach innen g«bogen ist«, wie Fig* 3
Es braucht nistit. ®rwähnt xu w»TU@np dmß auoh der Boden das Abstrahlfeile 3 ist im<i©rer Weise ausgebildet werden kann, um an einer gedmsektea Platt« festlagt»«« zu sei dl« von der in Figo 1 bis 3 dargestellten Weise mit einer Schraube 7 und einer ¥®rtoindurigiStmirit®r
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Claims (1)

  1. Patentanspruch·
    Gehäuse für eine Halbleitervorrichtung, insbesondere zur Verwendung bei einer integrierten Halbleiter» schaltung, gekennzeichnet durchs
    ein Gefäß (i) aus keramischem Material mit einer Öffnung (2)|
    ein VUrmeabstrahlteil (3) aus metallischem Material mit einem vorragenden Teil (*»), der in die Öffnung des Gefäßes hineinragt und einen Abstand vom Gefite hat}
    eine Hülse (5) aus metallischem Material mit im wesentlichen dem gleichen Ausdehnungskoeffizienten wie dem des Gefäßes, die an einem Ende einen hermetisch an der Bodenfläch· des Gefäßes haftenden Rand aufweist, wobei sich das Wärmeabstrahlteil durch die HUlse erstreckt und hermetisch an der Hülse haftet}
    einen Halbleiterkörper (8), der mit der Oberseite des vorragenden Teils des Värmeabstrahlteils verbunden istj und
    einen am Gefäß angebrachten Deckel (i2) zur Bildung eines den Halbleiterkörper zwischen dem Deckel und dem Gefäß einschließenden Raumes·
    2. Gehäuse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (5) am anderen Ende einen hermetisch am Värmeabstrahl teil (3) haftenden Rand (Vorsprung 6) aufweist.
    3. Gehäuse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
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    daß das Wärmeabstrahlteil (3) einen Rand hats dessen Oberfläche sich im wesentlichen parallel zur Bodenseite des Gefäßes (1) erstrecktt wobei der Rand der Hülse (5) am oberen Ende hermetisch an der Fläche des Randes des Värmeabstrahlteils haftet.
    h. Gehäuse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß" das Gefäß (1) im wesentlichen aus Aluminiumoxyd besteht, während die Hülse (5) im wesentlichen aus einer Legierung von Lisen, Kobalt und Nickel besteht.
    5. Gehäuse nach Anspruch ks dadurch gekennzeichnet,, daß die Hülse (5) über eine dreifache Schicht aus einer metallisierten Schicht (13) aus Molybdän und Mangan, die auf der Bodenschicht des Gefäßes (1) ausgebildet istfl einer mittleren Schicht (lh) aus der Gruppe Nickel und Kupfer, die auf der metallisierten Schicht angebracht ist, und einer Lötschicht (15)? die zwischen der mittleren Schicht und dem Rand der Hülse angebracht ists hermetisch am Gefäß (i) haftet.
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