DE3120572A1 - Verfahren zur befestigung eines vorgeformten loetringes an einem deckel eines behaelters - Google Patents

Verfahren zur befestigung eines vorgeformten loetringes an einem deckel eines behaelters

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DE3120572A1
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Teck Metals Ltd
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Description

_c_ PATENTANWÄLTE
Louis, Pöhlau, LohrentzfiSegeth
] Beschreibung Κ·μΙ·φΙ«ι ι, isoo Nürnberg «ι
Die Erfindung betrifft einen Verschlußdeckel für einen hermetisch dichten Behälter, insbesondere ein Verfahren zur Anbringung eines vorgefertigten Lötringes an einem Deckel oder Abschlußteil, der zur hermetischen Abdichtung des Behälters einer Halbleiteranordnung verwendet wird.
Damit eine Halbleiteranordnung wirksam arbeitet, wird sie hermetisch abgedichtet in einem Behälter untergebracht. Es sind bereits eine ganze Reihe von Mitteln angegeben worden, um eine derartige Verpackung oder Einkapselung vorzunehmen. Eine der einfachsten Möglichkeiten besteht darin, die Anordnung innerhalb eines Behälters mit offener Oberseite einzubauen, wobei die Seitenwände coplanare Kanten aufweisen, an denen ein flacher Deckel mit entsprechenden ümfangsabmessungen angelötet werden kann. Das Lötmaterial muß in einer Form und Menge vorgesehen sein, die sich schmelzen läßt, ohne daß die Gefahr besteht, daß überschüssiges Lötmaterial in den Behälter fließt und die Anordnung beschädigt. Dies kann dadurch erfolgen, daß man aus einem Stück gewünschter Dicke einen Lötring stanzt, der Außenabmessungen, die denen des flachen Deckels entsprechen, und eine ausreichende Breite aufweist, um den Kontakt mit der ebenen Oberkante des Behälters zu gewährleisten. Der vorgefertigte Lötring hat üblicherweise eine rechteckige oder kreisförmige Gestalt. Die Anordnung eines derartigen Lötringes zwischen der Behälterkante und dem Deckel mit einem anschließenden Beheizen zum Schmelzen des Lötmittels und späterem Kühlen zur Verfestigung des Lötmittels, um die Abdeckplatte mit dem Deckel zu verbinden, ist bekannt. Der derartiges Verfahren erfordert jedoch die Handhabung und Ausrichtung von drei Bauelementen, und ein rascher Zusammenbau ist schwer durchzuführen.
Ferner sind verschiedene Mittel angegeben worden, mit denen sich der endgültige Zusammenbau eines Behälters für eine Halbleiteranordnung zur Elandhabung von nur zwei Elementen reduzieren läßt.
Beim Verfahren gemäß der US-PS 35 38 597 wird eine dünne Schicht aus eutektischem Zinn-Blei-Lötmittel durch Piatieren oder galvanisches Aufbringen an einem Stück oder Blech aus KOVAR, einer Kobalt-Nickel-Eisen-Legierung, die ungefähr 17 % Kobalt und ungefähr 20 % Nickel enthalten kann, angebracht, aus dem Deckel gestanzt werden. Der Deckel wird auf dem Gehäuse angebracht, und die Anordnung wird beheizt, um das Lötmittel zu schmelzen. Das Lötmittel fließt in den Kontaktbereich und verfestigt sich, wobei der Deckel mit dem Gehäuse verbunden wird.
Beim Verfahren gemäß der US-PS 3 579 817 wird ein schmelzbarer Legierungsrand in geschmolzenem Zustand oder mit herkömmlichen Verfahren, wie z.B. Aufstreichen, Sprühen oder Sieben auf einen Schaltungsgehäusedeckel aufgebracht. Ein dielektrisches Material füllt den Innenbereich des Deckels, der nicht mit dem schmelzbaren Legierungsrand bedeckt ist. Wenn es dicker als der schmelzbare Legierungsrand ist, kann das dielektrische Material als Mittel dienen, um den Deckel mit dem offenen Rahmen der Gehäusepackung auszurichten.
In der US-PS 3 648 3 57 ist ein Verfahren zum hermeti-3" sehen Abdichten oder Verschließen von Flachpackungsbehältern angegeben, die KOVAR-Behälter und Deckel aufweisen, die beide an ihren dichtenden Oberflächen mit Gold platiert sind. Dabei werden relativ dicke Goldschichten mit 6,35 bis 10,16 ,um (250 bis 400 microinches oder 0,25 bis 0,4 mil) verwendet. Außerdem werden diese Schichten jeweils bei einer Temperatur oberhalb des eutektischen Punktes teilweise in einen eutektischen
• *» β >
-7-
^ Gold-Zinn-Lötmittelvorformling aufgelöst, um eine Vorverzinnung der Oberflächen vorzunehmen. Die vorverzinnten Oberflächen werden dann zusairatiengebracht und zur Abdichtung des Behälters verschmolzen. 5
In der US-PS 3 946 190, die auf die US-PS 3 874 549 bzw. die US-PS 3 823 468 zurückgeht, ist ein Verfahren zur Herstellung eines hermetisch abdichtenden Deckels angegeben, bei dem ein vorgeformter Lötring auf den Deckel aufgebracht und bei Punkten im Abstand voneinander an den Deckel angeschmolzen, wobei das Anschmelzen durch Punktschweißen erfolgt. Die Deckung oder Anpassung des vorgeformten Lötringes an den Umfang des Deckels kann mit einer Einfassung innerhalb eines flächen Hohl-
'5 raumes eines nicht-leitenden gehalterten Elementes vorgenommen werden. Dabei geht es in der US-PS 3 87 4 um einen hermetisch abdichtenden Deckel, bei dem der Lötring bei einer Vielzahl von Punkten im Abstand voneinander an das Abdeckelement angeschmolzen ist.
In der US-PS 3 937 388 ist ein Verfahren beschrieben, bei dem ein Paar von Elementen miteinander verbunden wird, um eine Verpackung oder ein Gehäuse zu bilden. Dabei wird ein schmelzbares Dichtungsmittel auf einen ^ Bereich von einem der Elemente aufgebracht, das eine der Elemente auf einen ersten Kühlkörper und das andere Element auf die Oberseite des ersten Elementes aufgesetzt. Dann werden beide Elemente der Wärme ausgesetzt, um das Dichtungsmittel zu schmelzen und dafür zu sorgen,
daß es zwischen die Elemente fließt, um eine dichte Einschmelzung zu bilden. Ein zweiter Kühlkörper wird am zweiten Element angebracht, um die Wärme von den Elementen abzuführen, während die. Wärme auf das Dichtungsmittel aufgebracht wird. Es wird Druck ausgeübt
und die Beheizung unterbrochen. Mit den beiden Kühlkörpern wird sowohl während als auch nach der Abschaltung der Beheizung die Wärme abgeführt.
ßen des Behälters in einem Vorgang ermöglicht, der nur die Ausrichtung oder Ausfluchtung von zwei Bauelementen erfordert, nämlich der Deckelanordnung und der ebenen Oberkante der Behälter-Seitenwände. Im wesentlichen beruht das erfindungsgemäße Verfahren darauf, daß ein vorgeformter Lötring an einem Deckel angebracht wird, wobei die Oberfläche des vorgeformten Lötringes, der mit dem Deckel in Eingriff kommt, zum Schmelzen gebracht wird, während die gegenüberliegende Oberfläche in einem festen Zustand gehalten wird, und wobei bei der Verfestigung des geschmolzenen Teiles des vorgeformten Lötringes ein wesentlicher Teil dieser Fläche mit dem Deckel verbunden wird.
Genauer gesagt erfordert das erfindungsgemäße Verfahren die Anordnung des vorgeformten Lötringes auf einer flachen Oberfläche eines Materials, mit dem sich das Lötmittel nicht verbindet. Die flache Oberfläche wird auf einer Temperatur unterhalb der Schmelztemperatur des Lötmittels gehalten. Die Abdeckung oder der Deckel wird auf der Oberseite des Lötringes in Ausrichtung mit seinem Umfang angeordnet. Es wird Wärme in ausreichendem Maße aufgebracht, entweder durch Vorheizen des Deckels vor der Ausrichtung oder durch Beheizung nach der Anordnung, um die Temperatur der oberen Oberfläche des Lötringes über den Schmelzpunkt zu erhöhen, während die flache Oberfläche auf einer Temperatur bleibt, die gewährleistet, daß die untere Oberfläche des Lötringes unterhalb seines Schmelzpunktes gehalten wird. Das Lötmittel an der oberen Oberfläche schmilzt und fließt in verbindenden Kontakt mit aneinander angrenzenden Teilen des Deckels, während das Lötmittel an der unteren Oberfläche in festem Zustand bleibt. Man läßt den geschmolzenen Teil des Lötringes sich verfestigen, und
' eine Abdeckungsanordnung mit einem Lötring mit flacher freiliegender Fläche wird von der flachen Oberfläche entfernt.
Die Anbringung von Lötmittel an einem Deckel vor dem Anlöten des Deckels an den Behälter vermeidet Probleme der Ausrichtung von drei separaten Komponenten, d.h. Deckel, vorgeformtem Lötring und Behälter, während des Verschließens des Behälters. Bekannte Verfahren, die
·" ein Zweikomponentensystem verwenden, umfassen das Piatieren des gesamten Deckels mit Lötmittel und eine Einwirkung auf das Lötmittel, damit es in Kontaktbereiche fließt, Aufbringen von geschmolzenem Lötmittel auf Deckelränder, die durch die zentrale Anordnung von
'5 dielektrischem Material definiert sind, und das Vorverzinnen von Deckel und Behälterkanten mit Lötmittel. Bei diesen Verfahren besteht die Tendenz, überschüssige Mengen an Lötmittel zu verwenden, was es mit sich bringt, daß die Gefahr der Verunreinigung der Halbleiteranord-
*v nungen sowie unnötige Kosten mit sich bringt, insbesondere dann, wenn das Lötmittel eine eutektische Gold-Zinn-Legierung ist.
Beim vollständigen Schmelzen des Lötringes sorgt die 95
Oberflächenspannung dafür, daß das Lötmittel einen Hügel bildet. Eine solche Abdeckungs- oder Deckelanordnung läßt sich schwer präzise auf einem Behälter anordnen, da bei der Deckelanordnung die Tendenz zum Kippen besteht, wenn die gebogene Lötmittelfläche mit der
Behälterkante in Kontakt gebracht wird. Daraus ergibt sich, daß Fehler beim hermetischen Abdichten auftreten. Das erfindungsgemäße Verfahren sorgt für ein ausgedehnteres Anhaften des Lötmittels als das Punktschweißen bei einer Vielzahl von Punkten. Ein unvollständiges
Schmelzen über die Dicke des Lötringes schafft eine Deckelanordnung mit einer im wesentlichen flachen Lötmittelfläche, die sich leichter in vollständigen Kontakt mit der Behälterkante bringen läßt.
.:λ\.:"·*..:.!.:" O λ. 3120572 -ιοί Die Erfindung wird nachstehend anhand der Beschreibung von Ausführungsbeispielen und unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung näher erläutert. Die Zeichnung zeigt in:
Figur 1 eine perspektivische Darstellung zur Erläuterung der Anordnung eines vorgeformten Lötringes auf einer flachen Oberfläche eines Kühlblockes sowie eines beheizten Deckels, der zur Anbringung auf dem Lötring bereit ist;
Figur 2 eine perspektivische Darstellung zur Erläuterung der Anordnung eines vorgeformten Lötringes auf einer flachen Oberfläche eines Kühlblockes, eines unbeheizten Deckels in ausgerichteter
Position darauf sowie einer Heizmasse, die für die Anordnung auf der Oberseite des Deckels fertig ist; und in
Figur 3 eine perspektivische Darstellung einer umgekehrten Deckelanordnung, bei der der Lötring mit dem Deckel verbunden ist.
Figur 1 zeigt eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens, bei dem ein vorgeformter Lötring 10 auf einer flachen Oberfläche 12 eines Kühlblockes 14 aus einem Material angeordnet ist, mit dem sich das Lötmittel nicht verbindet, z.B. Aluminium, Keramik oder Graphit. Der Behälterdeckel 16, der beheizt worden ist, z.B. auf einem nicht dargestellten Block, der ähnlich dem Block 14 ist, ist fertig für seine Anordnung auf der Oberseite des Lötringes 10, wobei seine Umfangskanten mit denen des Ringes ausgerichtet sind. Der Kühlblock 14 wird auf einer Temperatur gehalten, welche die untere Fläche 18 des Lötringes *" 10 unterhalb des Schmelzpunktes des Lötmittels hält. Der Deckel 16 ist auf eine Temperatur vorgeheizt, die ausreichend oberhalb des Schmelzpunktes des Lötmittels liegt, um in Kontakt mit dem Lötring 10 für ein Schmel-
zen eines wesentlichen Teiles der oberen Fläche 20 zu sorgen. Das geschmolzene Lötmittel fließt in Verbindungskontakt mit aneinandergrenzenden Teilen des Deckels 16.
5
Bei der Kühlung und Verfestigung des Lötmittels wird die Deckelanordnung 22 gemäß Figur 3, welche den Deckel 16 und den verbundenen Lötring 10 umfaßt, vom Kühlblock 14 entfernt. Bei einem Ausführungsbeispiel war der Lötring 10 aus einem 5o,8 ,um (2 mil) dicken Blech aus einer eutektischen Gold-Zinn-Legierung gestanzt, die einen Schmelzpunkt von 28O°C besitzt. Ein Aluminium-Kühlblock 14 wurde auf einer Temperatur unterhalb von 200°C gehalten, und der Deckel 16, der eine mit Gold platierte Kobalt-Nickel-Eisen-Legierung (KOVAR) und eine Dicke von 254 ,um (10 mil) aufwies, wurde auf eine Temperatur von ungefähr 35O°C aufgeheizt. Der yorgeformte Lötring 10 wurde auf die glatte flache Oberfläche 12 des Kühlblockes 14 gesetzt und der vorgeheizte Deckel 16 auf dem Lötring 10 angeordnet, wobei die entsprechenden Kanten ausgerichtet waren. Innerhalb von wenigen Sekunden schmolz im wesentlichen die gesamte obere Oberfläche des Lötringes, und die geschmolzene Legierung floß in wirksamen Verzinnungskontakt mit aneinandergrenzenden Teilen des mit Gold platierten Deckels. Obwohl der Lötring nur 50,8 ,um (2 mil) dick war, trat im wesentlichen kein Schmelzen der unteren Fläche 18 ein, und es bestand keine Tendenz des Lötmittels, am Kühlblock 14
anzuhaften, als die Deckelanordnung 22 entfernt wurde. 30
Bei einem anderen Ausführungsbeispiel wurde der Kühlblock 14 auf Raumtemperatur gehalten, während die anderen Betriebsbedingungen die gleichen wie oben waren. Ungefähr 25 % der Oberfläche 20 des Lötringes verband sich mit dem Behälterdeckel 16. Der Prozentsatz oder der Anteil der Länge des Lötringes, der sich mit dem Deckel verbindet, ist visuell sichtbar und kann unter-
' sucht werden, indem man einen spitzen Gegenstand zwischen das Lötmittel und den Deckel drückt. Eine wirksame Anbringung, um den Deckel und das Lötmittel zusammenzuhalten, bis die Anordnung bei einem späteren Vorgang an einem Behälter befestigt wird, wird dadurch erreicht, daß man nur einen kleinen Anteil von 2 % der Länge des Ringes mit dem Deckel verbindet. Dabei wird im wesentlichen für mehr verbundene Oberfläche gesorgt als beim Schmelzen dos Lötrlnges an einer vernünftigen Anzahl "Ό von Punkten im Abstand voneinander, wie es beim Verfahren gemäß der US-PS 3 874 549 der Fall ist. Nahezu die gesamte Länge des Ringes kann verbunden werden, ohne daß dies Ursache dafür ist, daß sich die Form des Ringes ändert und eine Oberflächenspannungs-Aufwerfung bildet oder daß das Lötmittel aus dem Bereich wegfließt, der mit der Behälterkante auszurichten oder auszufluchten ist.
Elin Kühlblock, auf dem ein Lötring mit einer eutekti-
sehen GoId-Zinn-Legierung angeordnet ist, kann auf einer beliebigen Temperatur gehalten v/erden, die niedriger ist als der Schmelzpunkt der Legierung von 280 C. Dabei wird eine Temperatur unterhalb 200 C bevorzugt. Die mit Gold platierte Kobalt-Nickel-Eisen-Legierung oder KOVAR muß auf mindestens 315 C aufgeheizt werden, um eine Verbindung zu erhalten. Eine Beschädigung der Goldplatierung wird vermieden, wenn der Deckel nicht über eine Temperatur von 550 C aufgeheizt wird. Somit
ist ein Temperaturbereich zwischen 315°C und 550 C
kritisch für mit Gold platierte KOVAR-Deckel. Eine höhere Temperatur gibt mehr Handhabungszeit, während eine niedrigere Temperatur Nachteile vermeidet, die aus einer übermäßigen Beheizung resultieren können. Bei einer bevorzugten Ausführungsform wird der Deckel
16 auf einen Block gesetzt, der auf einer Temperatur zwischen 315° und 55O°C gehalten wird. Der Deckel wird dann aufgenommen und auf einen Lötring 10 ge-
setzt, der sich auf dem Kühlblock 14 befindet. Eine mechanische Ausrichtung von Deckel und Ring wird während der Anbringung vorgenommen. Eine Lötringbreite von 0,5 bis 1,0 mm erweist sich als geeignet.
Figur 2 zeigt eine andere Ausführungsform der Erfindung, bei der ein vorgeformter Lötring 10 auf eine flache Oberfläche 12 des Kühlblockes 14 gesetzt und der Deckel 16 auf die Oberseite des Lötringes 10 gebracht wird, wobei die entsprechenden Kanten ausgerichtet oder ausgefluchtet werden. Man sorgt dafür, daß der Lötring 10 und der Deckel 16, die sich zu Beginn auf Umgebungsoder Raumtemperatur befinden, die Temperatur des Kühlblockes annehmen, der auf einer Temperatur gehalten wird, die ausreichend unterhalb des Schmelzpunktes des Lötmittels liegt, um die untere Fläche 18 des Lötringes unterhalb des Schmelzpunktes des Lötmittels zu halten, wenn geeignete Wärme auf den Deckel 16 aufgebracht wird, um einen wesentlichen Teil der oberen Fläche 20 des Lötringes zu schmelzen. Der Deckel 16 kann in beliebiger geeigneter Weise beheizt werden, z.B. kann ein Heizblock 24 auf den Deckel 16 abgesenkt werden, wie oben beschrieben, fließt geschmolzenes Lötmittel an der oberen Oberfläche 20 des Lötringes 10 in Verbindungskontakt mit aneinandergrenzenden Teilen des Deckels 16, um bei der Abkühlung eine Deckelanordnung 22 zu bilden. Bei einem Beispiel dieser Ausführungsform wurde ein Lötring 10 aus einer eutektischen Gold-Zinn-Legierung, der zu Beginn auf Raumtemperatur war, auf einem Aluminium-
Kühlblock 14 angeordnet, der auf einer Temperatur von ungefähr 100 C gehalten wurde, und es wurde ein mit Gold platierter KOVAR-Deckel 16, ebenfalls auf Raumtemperatur, auf dem Lötring 10 angeordnet, wobei ihre entsprechenden Kanten ausgerichtet bzw. ausgefluchtet
*" waren. Der Heizblock 24, der auf eine Temperatur von 350 C bis 45O°C vorgeheizt war, wurde auf den Deckel 16 abgesenkt. Innerhalb von wenigen Sekunden schmolz ein wesentlicher Teil der oberen Fläche 20 des
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Lötringes 10 und floß in Verbindungskontakt mit aneinandergrenzonden Teilen des mit Gold platierten KOVAR-Üeckels 16. Die untere Fläche 18 blieb in festem Zustand. Beim Übergang von ausreichender Wärme vom Heizblock 24, um die Grenzflächentemperaturen unter den Schmelzpunkt des Lötmittels zu bringen, wurden der Heizblock 24 und die Deckelanordnung 22 vom Kühlblock 14 entfernt. Ungefähr 60 % der Oberfläche 20 des Lötringes 10 verband sich mit dem Behälterdeckel 16.
Wenn die untere Fläche 18 des Lötringes 20 unterhalb des Schemlzpunktes der Lötmittellegierung gehalten wird, so gewährleistet dies eine Beibehaltung der Gestalt des Ringes während der Anbringung oder Befestigung am Deckel. Das geschmolzene Lötmittel fließt nicht seitlich über'die Grenzen des vorgeformten Ringes hinaus, was die Gefahr der Verunreinigung einer Halbleiteranordnung mit sich brächte, die innerhalb des Behälters eingeschlossen ist, an dem der Deckel angebracht wird. Die Fläche des Verbindungskontaktes zwischen dem Lötring und dem Deckel ist wesentlich größer als die Fläche von Verbindungskontakt, die in geeigneter Weise durch Punktschweißen bei einer Vielzahl von Punkten erhalten wird. Dabei ist keine komplizierte Ausrüstung erforderlich, und man erhält bei geringen Kosten rasch Verbindungen von Lötmittel mit Behälterdeckeln.
Obwohl sich die vorstehende Beschreibung im wesentlichen auf die Anbringung und Befestigung von Lötmittel aus eutektischen Gold-Zinn-Legierungen an mit Gold platierten KOVAR-Deckeln bezieht, läßt sich das gleiche Verfahren bei der Anbringung oder Befestigung von anderen Lötmitteln an anderen Deckelmaterialien einsetzen. Der Lötring wird auf einem Block angeordnet, der auf einer Temperatur unterhalb des Schmelzpunktes des Ringes gehalten wird, während der Deckel auf eine Temperatur aufgeheizt wird, die ausreichend hoch ist, um eine Ver-
bindung zu erhalten, und dennoch niedrig genug, um unerwünschte Temperatureffekte zu vermeiden, wie z.B. eine Beschädigung der Platierung auf dem Deckel. Zur Anbringung oder Befestigung eines Lötringes aus einer Blei-Indium-Silber^Legierung, die ungefähr 5 % Indium und ungefähr 2,5 % Silber sowie einen Schmelzpunkt von ungefähr 305 C aufweist, an einem mit Gold platierten KOVAR-Deckel sollte der Deckel auf mindestens 3 5O°C und nicht über 550 C aufgeheizt werden. Ein nichtplatierter KOVAR'-Deckel kann ohne Schaden auf 6000C aufgeheizt werden.
Deckel aus einer Kobalt-Nickel-Eisen-Legierung (KOVAR) werden im wesentlichen verwendet, weil die Legierung einen niedrigen Ausdehnungskoeffizienten besitzt. Eine Ei sen '-Nicke 1-Legierung, die ungefähr 42 % Nickel enthält und als "Legierung 42" bekannt ist und entweder nichtplatiert oder mit Gold oder Nickel platiert ist, stellt ebenfalls ein geeignetes Deckelmaterial dar.
Eine eutektische Pb-Sn-Legierung mit einem Schmelzpunkt 183°C ist auch ein geeignetes Lötmaterial. In jedem Falle wird der vorgeformte Lötring auf einem Block aus nicht-haftendem Material angeordnet, der auf einerTemperatur unterhalb des Schmelzpunktes des Lötmittels gehalten wird, während der Deckel auf eine Temperatur aufgeheizt wird, die oberhalb des Schmelzpunktes des Lötmittels liegt, und zwar in ausreichendem Maße, um eine Verbindung zu schaffen, die bei der Verpackung und dem Versand von Deckelanordnungen wirksam bleibt,
um eine spätere Benutzung beim Verschließen von Behältern zu ermöglichen, welche Halbleiteranordnungen enthalten.
L eerseite

Claims (13)

MTINTANWAUTS Loult, Pöhlau, Lohrentz £ Seaeth 21o87/ba Cominco Ltd. 200 Granville Street Vancouver, Canada Verfahren zur Befestigung eines vorgeformten Lötringes an einem Deckel eines Behälters Patentansprüche
1. Verfahren zur Befestigung eines vorgeformten Lötringes an einem Deckel eines Behälters, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte:
Anordnen des Lötringes auf einer flachen Oberfläche eines Kühlblockes, der aus einem Material besteht, mit dem sich das Lötmittel nicht verbindet, Anordnen des Deckels auf der Oberseite des Lötringes in Ausrichtung mit den entsprechenden Umfangskanten, Aufheizen des Deckels auf eine Temperatur oberhalb des Schmelzpunktes des Lötmittels, während der Kühlblock auf einer Temperatur unterhalb des Schmelzpunktes des Lötmittels gehalten wird, wobei ein wesentlieher Teil der oberen Fläche des Lötringes schmilzt, während der Kühlblock die Temperatur der unteren Fläche des Lötringes unterhalb des Schmelzpunktes des Lötmittels hält, und wobei das Lötmittel in Verbindungskontakt mit aneinander grenzenden Teilen des Deckels fließt,
und Kühlen des Lötringes zur Verfestigung des geschmolzenen Lötmittels, um eine Deckelanordnung zu bilden, welche den Deckel mit dem daran befestigten Lötring umfaßt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Deckel auf eine Temperatur oberhalb des Schmelzpunktes des Lötmittels vorgeheizt und dann auf die Oberseite des Lötringes gesetzt wird, um einen
'Ο wesentlichen Teil der oberen Fläche des Lötringes zu schmelzen, und daß das geschmolzene Lötmittel verfestigt wird, wenn die Temperatur des Deckels auf den Schmelzpunkt des Lötmittels abfällt, um den Lötring
mit dem Deckel zu verbinden.
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3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Deckel auf Umgebungstemperatur verwendet wird, der auf die Oberseite des Lötringes gesetzt wird, und daß anschließend eine Beheizung des Deckels
v erfolgt, um den Deckel auf eine Temperatur oberhalb des Schmelzpunktes des Lötmittels aufzuheizen, wobei das Lötmittel an seiner oberen Fläche schmilzt, und daß man das geschmolzene Lötmittel sich verfestigen läßt, wenn die Beheizung von dem Deckel entfernt wird
und die Temperatur des Deckels auf den Schmelzpunkt dos Lötmittels abfällt, um eine Verbindung des Lötringes mit dem Deckel zu bilden.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß ein Deckel auf Umgebungstemperatur verwendet wird, der auf die Oberseite des Lötringes aufgesetzt wird, daß eine Beheizung des Deckels erfolgt, um den Deckel auf eine Temperatur oberhalb des Schmelzpunktes
des Lötmittels aufzuheizen, wobei das Lötmittel an 35
seiner oberen Fläche schmilzt und daß man eine Verfestigung des geschmolzenen Lötmittels eintreten läßt, wenn die überschüssige Wärme der Beheizung sich
verteilt und die Temperatur des Deckels auf den Schmelzpunkt des Lötmittels abfällt.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet/ daß ein Lötring aus einer Gold-Zinn-Legierung mit einem Schmelzpunkt von 28O°C und ein Deckel aus einer mit Gold platierten Kobalt-Nickel-Eisen-Legierung verwendet werden.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Lötring aus einer Gold-Zinn-Legierung mit einem Schmelzpunkt von 280 C und ein Deckel aus einer mit Gold platierten Kobalt-Nickel-Eisen-Legierung verwendet werden, daß der Kühlblock auf einer Temperatur zwischen Umgebungstemperatur und einer Temperatur unterhalb von 28O°C gehalten wird, und daß der Deckel auf eine Temperatur zwischen 315 C und 550 C aufgeheizt wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Lötring aus einer Blei-Indium-Silber-Legierung, die ungefähr 5 % Indium und ungefähr 2,5 % Silber enthält und einen Schmelzpunkt von ungefähr. 3O5°C besitzt, sowie ein Deckel aus einer mit Gold platierten Kobalt-Nickel-Eisen-Legierung verwendet werden.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Lötring aus einer Blei-Indium-Silber-Legierung, die ungefähr 5 % Indium und ungefähr 2,5 % Silber enthält und einen Schmelzpunkt von ungefähr 3O5°C besitzt, sowie ein Deckel aus einer mit Gold platierten Kobalt-Nickel-Eisen-Legierung verwendet werden, daß der Kühlblock auf einer Temperatur zwischen
Umgebungstemperatur und einer Temperatur unterhalb von 200°C gehalten wird, und daß der Deckel auf eine Temperatur zwischen 350 C und 55O°C aufgeheizt wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Lötring aus einer Blei-Indium-Silber-Legierung, die ungefähr 5 % Indium und ungefähr 2,5 % Silber enthält und einen Schmelzpunkt "von ungefähr 305 C besitzt, sowie ein Deckel aus einer nicht-platierten Kobalt-Nickel-Eisen-Legierung verwendet werden.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Lötring aus einer Blei-Indium-Silber-Legierung, die ungefähr 5 % Indium und ungefähr 2,5 % Silber enthält und einen Schmelzpunkt von ungefähr 305 C besitzt, sowie ein Deckel aus einer nicht-platierten Kolbalt-Nickel-Eisen-Legierung verwendet werden, daß der Kühlblock auf einer Temperatur zwischen Umgebungstemperatur und einer Temperatur unterhalb von 200°C gehalten wird, und daß der Deckel auf eine Temperatur zwischen 35O°C und 600 C aufgeheizt wird.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Deckel aus einer nicht-platierten Eisen-Nickel-Legierung verwendet wird.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Deckel aus einer mit Gold platierten Eisen-Nickel-Legierung verwendet wird.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Deckel aus einer mit Nickel platierten Eisen-Nickel-Legierung verwendet wird.
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Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS58151037A (ja) * 1982-03-02 1983-09-08 Mitsubishi Metal Corp 半導体装置用ｐｂ合金ろう材
US4557411A (en) * 1983-10-26 1985-12-10 At&T Information Systems Interconnected solder pads and the method of soldering
FR2556132B1 (fr) * 1983-12-01 1987-05-07 Ceraver Procede d'assemblage d'un boitier d'un composant semi-conducteur
GB8719498D0 (en) * 1987-08-18 1987-11-18 Ferranti Plc Seals
US5036584A (en) * 1989-06-13 1991-08-06 Texas Instruments Incorporated Method of manufacture of copper cored enclosures for hybrid circuits
US5043139A (en) * 1990-10-09 1991-08-27 Eastman Kodak Company Amalgam preform, method of forming the preform and method of bonding therewith
US5600102A (en) * 1996-02-27 1997-02-04 Indium Corporation Of America Solder preform wrappable around a printed circuit card edge
US6390353B1 (en) * 1998-01-06 2002-05-21 Williams Advanced Materials, Inc. Integral solder and plated sealing cover and method of making the same
JP4522752B2 (ja) * 2004-06-10 2010-08-11 三菱電機株式会社 半田付けによる端子接合方法
EP2390037A1 (de) * 2009-06-15 2011-11-30 Schneider Electric Industries SAS Verfahren zum Zusammenbau durch reaktives Löten und Vakuumlampe, die nach diesem Verfahren zusammengebaut wurde
JP6167494B2 (ja) * 2012-09-26 2017-07-26 セイコーエプソン株式会社 電子デバイス用容器の製造方法、電子デバイスの製造方法、電子デバイス、電子機器及び移動体機器
CN115401285B (zh) * 2022-07-28 2024-06-07 成都飞机工业（集团）有限责任公司 一种电缆焊锡环自动加热设备及使用方法

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR1166952A (fr) * 1957-02-21 1958-11-18 Fr Des Fers Emailles Soc Presse à braser à cadence rapide
US3451836A (en) * 1966-09-12 1969-06-24 Engelhard Ind Inc Method of continuously bonding a narrow solder stripe on metal strip material
US3538597A (en) * 1967-07-13 1970-11-10 Us Navy Flatpack lid and method
US3648357A (en) * 1969-07-31 1972-03-14 Gen Dynamics Corp Method for sealing microelectronic device packages
US3937388A (en) * 1971-09-15 1976-02-10 The Johns Hopkins University Method for sealing packages
US3943620A (en) * 1974-03-04 1976-03-16 Corning Glass Works Method of forming a hermetic enclosure
US3985283A (en) * 1974-08-01 1976-10-12 United Aircraft Products, Inc. Method of joining braze alloy to a parent metal part
US4020987A (en) * 1975-09-22 1977-05-03 Norman Hascoe Solder preform for use in hermetically sealing a container

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