DE3328975A1 - Verfahren zum hartverloeten zweier bauteile mit unterschiedlichen waermeleitfaehigkeiten und hartgeloetetes schaltungsflachgehaeuse - Google Patents

Verfahren zum hartverloeten zweier bauteile mit unterschiedlichen waermeleitfaehigkeiten und hartgeloetetes schaltungsflachgehaeuse

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DE3328975A1
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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Hartverlöten zweier Bauteile mit unterschiedlichen Wärmeleitfähigkeiten sowie ein hartgelötetes Schaltungsflachgehäuse für Mikroelektronikschaltungen.
Die Einkapselung von Hochleistungstransistoren und elektronischen Bauelementen, die beträchtliche Wärme erzeugen, erfordert ein Gehäuse, dessen Boden bzw. Grundplatte eine hohe Wärmeleitfähigkeit aufweist, um als Wärmeableiter wirken zu können. Zur Kapselung von integrierten Hochleistungsschaltungen finden Flachgehäuse Anwendung, bei welchen ein rechteckiger Metallrahmen gasdicht mit einer metallenen Grundplatte verbunden wird, wobei die Anschlußdrähte der integrierten Schaltung durch den rechteckigen Metallrahmen hindurchgeführt werden. Die integrierte Schaltung wird auf der Grundplatte montiert und nach Herstellung der entsprechenden Anschlußdraht-
verbindungen in dem aus der Grundplatte und dem Metallrahmen bestehenden Plachgehäuse eingedichtet. Der Metallrahmen wird im allgemeinen aus Kovar hergestellt, wobei es sich um eine für eine Glas-Metall-Verschmelzung zum isolierenden Eindichten der Anschlußdrähte geeignete Legierung mit 29 Gew.% Nickel, 17 Gew.% Kobalt und 5*1 Gew.% Eisen handelt. Eine andere derartige, für eine Glas-Metall-Verschmelzung geeignete Legierung enthält 41 % Nickel und 59 % Eisen.
In der Vergangenheit hat man einen Kovar-Rahmen gewöhnlich mit einer ebenfalls aus Kovar oder aus Molybdän bestehenden Grundplatte verbunden. Aufgrund der kürzlichen Entwicklung eines als Thermkon bezeichneten, kupferhaltigen Wolframmaterials ist es wünschenswert geworden, Thermkon als Werkstoff für die Grundplatte der Standardflachgehäuse zu verwenden. Bei Thermkon handelt es sich um eine Legierung mit 75 Gew.% Wolfram und 25 Gew.? Kupfer. Der Grund für die außerordentliche Eignung von Thermkon als Werkstoff für die Grundplatte von Flachgehäusen liegt in seiner extrem hohen Wärmeleitfähigkeit und in der Tatsache, daß sein Wärmeausdehnungskoeffizient demjenigen von Berylliumoxid entspricht, das üblicherweise als Substratwerkstoff für Hochleistungstransistoren und integrierte Schaltungen verwendet wird. Darüberhinaus weist Thermkon eine hohe Steifigkeit gegen Beschleunigungskräfte auf und ergibt daher ein außerordentlich stabiles, hermetisch abdichtbares Plachgehäuse.
Vor dem Aufkommen des neuen Materials Thermkon wurde, um die erforderliche hermetische Abdichtung zu erhalten, eine aus nickelbeschichtetem Berylliumoxid bestehende Grundplatte verwendet, auf welche ein aus Kovar bestehender Rahmen hartaufgelötet wurde. Jedoch sind die Kosten der Herstellung von Grundplatten aus Beryllium-
oxid nahezu untragbar. Mit dem Aufkommen von Thermkon glaubte man, nunmehr einen geeigneten Grundplattenwerkstoff gefunden zu haben. Beim Hartverlöten der Thermkon-Grundplatten mit den Kovar-Rahmen hat sich jedoch gezeigt, daß das zur Verbindung von Kovar mit Thermkon verwendete Hartlot über der Thermkon-Grundplatte wegläuft und eine schlechte Verbindung von Thermkon und Kovar ergibt. Das Weglaufen des Hartlots hat seine Ursache darin, daß die Wärmeleitfähigkeit von Thermkon viel höher als diejenige von Kovar ist, so daß beim Erwärmen das Thermkon die Hartlöttemperatur bzw. die eutektische Temperatur des Hartlots schneller als das Kovar erreicht. Die Folge davon ist, daß das Hartlot an seiner mit dem Thermkon in Berührung befindlichen Unterseite bereits viel früher als an der mit dem Kovar in Berührung befindlichen Oberseite schmilzt. Da das Hartlot also an seiner Unterseite bereits schmilzt, während an seiner Oberseite noch kein Schmelzen erfolgt, verläuft das Hartlot in unkontrollierbarer Weise über der Thermkon-Grundplatte, bevor das Kovar die Hartlöt-Arbeitstemperatur erreicht. Infolgedessen verbleibt nur noch sehr wenig Hartlotmaterial im Lötspalt, wenn das Kovar schließlich die Hartlöt-Arbeitstemperatur erreicht und eine gute Hartlötverbindung hergestellt werden kann. Dieses unkontrollierte Verlaufen des Hartlotmaterials ist sowohl im Hinblick auf das saubere Aussehen des Plachgehäuses als auch im Hinblick darauf unannehmbar, daß dadurch Substanzen aus der Grundplatte herausgelöst v/erden können, insbesondere wenn die Temperatur angehoben werden muß, um eine gute Verbindung mit dem Kovar zu erreichen.
Obwohl das Hartlöten sowohl von Kovar als auch von Thermkon mit einem bei 780 0C schmelzenden Hartlot bei dieser Temperatur ausgeführt werden kann, treten also Probleme infolge der höheren Wärmeleitfähigkeit des
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Thermkons auf. Man hat auch bereits versucht, Kovar direkt mit Thermkon hartzuverlöten, indem man die Anfangstemperatur des Kovars durch Vorerwärmung um 100 C gegenüber dem Thermkon erhöhte, in der Meinung, daß dann das Kovar schneller und insbesondere vor dem Weglaufen des schmelzenden Hartlots die Arbeitstemperatur von 780 C erreichen würde. Jedoch hat sich gezeigt, daß auch bei Verwendung einer solchen Anfangstemperaturdifferenz von 100 0C trotzdem ein unkontrollierbares Verlaufen des Hartlotmaterials über der Thermkon-Grundplatte stattfindet.
Obwohl es an sich möglich wäre, Thermkon mit Kovar unter Verwendung einer niedrigschmelzenden Hartlotlegierung zu verbinden, würde eine solche Verwendung niedrigschmelzender Hartlotlegierungen die während des weiteren Fertigungsprozesses erforderlichen Arbeitstemperaturen zur Einwirkung auf den Schaltungsbaustein stark beschränken. Beispielsweise könnte bei Anwendung einer Niedertemperatur-Hartlötung ein nachfolgender üblicher Weichlötvorgang zur Lockerung oder Zerstörung der Verbindung zwischen dem Thermkon und dem Kovar führen.
Es ist auch bemerkenswert, daß es aus den gleichen, oben erläuterten Gründen auch schwierig ist, andere für eine Glasverschmelzungseindichtung geeignete Legierungen mit Grundplatten zu verbinden, die eine hohe Wärmeleitfähigkeit besitzen.
Daher liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Hartverlöten zweier Bauteile mit unterschiedlichen Wärmeleitfähigkeiten zu finden, bei welchem mit den üblichen hohen Hartlöt-Arbeitstemperaturen eine gute Hartlotverbindung bei höchstens minimalem Verlaufen des Hartlots hergestellt werden können.
-γί- - XO-
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebene Verfahrensweise gelöst.
Demgemäß wird, um das Hartverlöten des einen Werkstoffs mit niedriger Wärmeleitfähigkeit mit dem anderen Werkstoff mit hoher Wärmeleitfähigkeit zu ermöglichen, eine Zwischenschicht aus einem Material verwendet, dessen Wärmeleitfähigkeit höher als diejenige des einen Werkstoffs mit niedriger Wärmeleitfähigkeit ist. Diese Zwischenschicht wird zwischen die beiden miteinander hart zu verlötenden Teile gelegt, so daß das Hartlot zwischen dem Werkstoff mit der hohen Wärmeleitfähigkeit und der Zwischenschicht vollständig im wesentlichen gleichzeitig schmilzt. Für die Anwendung bei der Fertigung von Flachgehäusen, bei welchen das Bauteil mit hoher Wärmeleitfähigkeit eine Grundplatte aus Thermkon und das Bauteil mit der niedrigen Wärmeleitfähigkeit ein Rahmen aus Kovar ist, wird ein Kupferring mit gleicher Grundrißforn wie der Rahmen als Zwischenschicht zwischen den Rahmen und die.Grundplatte gelegt. Zwischen den Kovar-Rahmen und den Kupferring wird ein üblicher vorgeformter Hartlotring eingelegt, und ein ähnlicher vorgeformter Hartlotring wird auch zwischen den Kupferring und die Thermkon-Grundplatte eingelegt. Die so gebildete Sandwich-Anordnung x^ird sodann einem einzigen Wärmebehandlungsschritt unterzogen, bei welchem die Sandwich-Anordnung auf eine Temperatur oberhalb der Schmelztemperatur beider Hartlotringe erwärmt wird. Dabei handelt es sich um eine verhältnismäßig hohe Temperatur von beispielsweise 780 0C für ein bei dieser Temperatur schmelzendes vorgeformtes Hartlot. Das geschmolzene Hartlot wird dabei durch Kapillarwirkung in dem Spalt zwischen dem Zwischenschichtring und der Thermkon-Grundplatte gehalten. Die hartgelötete Sandwich-Anordnung wird sodann unter die Schmelztemperatur des Hartlots abgekühlt. Die Kapillarwirkung kommt zum Tragen, da das gesamte Hartlot fast genau gleichzeitig
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auf die Schmelztemperatur erwärmt wird. Dadurch wird verhindert, daß das Hartlot an seiner Oberseite noch unterhalb der HartlotSchmelztemperatur bleibt, während es bereits an seiner Unterseite, die auf der Thermkon-Grundplatte aufliegt, schmilzt und fließt. Auf diese Weise wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ein Verlaufen des Hartlotmaterials verhindert.
Bei einer alternativen Ausfuhrungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird der Kupferring zunächst nur mit dem aus Kovar bestehenden Rahmen hartverlötet, wobei auch hier wiederum ein vorgeformter Hartlotring und eine Arbeitstemperatur von beispielsweise 780 0C Anwendung finden. Nach dem Hartverlöten des Kupferringes mit dem Kovar-Rahmen wird diese zusammengesetzte Anordnung bei gleicher oder niedrigerer Arbeitstemperatur auf die Thermkon-Grundplatte hartaufgelötet, und zwar wiederum unter Verwendung eines vorgeformten Hartlots. Bei beiden Ausführungsformen des Verfahrens können der Kupferring und die Thermkon-Grundplatte vorher mit Nickel überzogen werden, wenn ein Silberhartlot verwendet wird.
Kupfer eignet sich als Zwischenschichtwerkstoff, da es leicht mit Kovar hartverlötet werden kann und weil seine Wärmeleitfähigkeit derjenigen von Thermkon entspricht oder diese sogar übersteigt, so daß es die Hartlöt-Arbeitstemperatur entweder schon vor dem Thermkon oder gleichzeitig damit erreicht. Während des Hartlötvorgangs schmilzt das Hartlot gleichmäßig auf das Kupfer und auf das Thermkon auf und wird durch Kapillarwirkung im Lotspalt gehalten. Diese Kapillarwirkung stellt sich aber nur ein, weil beim Schmelzen des Hartlots sofort eine Haftung am Kupfer stattfindet. Ohne diese sofortige Haftung am Kupfer würde das geschmolzene Hartlot nicht im Lötspalt gehalten werden, sondern seitwärts herauslaufen. Wenn das Kupfer
die Hartlöt-Arbeitstemperatur zuerst erreicht, tritt ein gewisses Verlaufen des Hartlots auf dem Kupfer auf, das aber nicht kritisch ist, da wegen der verhältnismäßig kleinen Querschnittsabmessungen des Kupferringes nur sehr wenig Hartlot aus der Nahtlinie herauslaufen kann. Dies bedeutet, daß die hergestellte Kupfer-Thermkon-Hartlötnaht eine sehr zuverlässige Hartlötverbindung bildet, da in nur sehr geringem Maße ein Verlaufen des Hartlots aus dem Lötspalt heraus auftritt.
Es ist bemerkenswert, daß das eben beschriebene erfindungsgemäße Verfahren ebensogut bei einer Anzahl weiterer, für Glasverschmelzungseindichtungen geeigneten Legierungen anwendbar ist, die niedrige und sogar noch unter derjenigen von Kovar liegende Wärmeleitfähigkeiten haben.
Obwohl die Wärmeleitfähigkeit des Zwischenschichtmaterials vorzugsweise gleich oder größer als diejenige des Werkstoffs mit der hohen Wärmeleitfähigkeit ist, können gegenüber dem Stand der Technik wesentlich bessere Arbeitsergebnisse auch dann erzielt werden, wenn die Wärmeleitfähigkeit des Zwischenschichtmaterials. zwischen den Wärmeleitfähigkeiten der beiden miteinander hart zu verlötenden Bauteile liegt, sofern sie nur deutlich höher als diejenige des Werkstoffs mit der niedrigen Wärmeleitfähigkeit ist.
Obwohl mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens gute Ergebnisse im Hinblick auf eine Verhinderung unkontrollierten Verlaufens des Hartlots erreicht werden, wird gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung nahe dem Innenrand der herzustellenden Hartlötnaht zwischen Rahmen und Grundplatte eine Rinne in der Grundplatte hergestellt, die als Hartlotbarriere dient und verhindert, daß etwa doch
unkontrolliert verlaufende kleine Mengen geschmolzenen Hartlots auf die Grundplatte laufen können.
Die Verwendung eines Zwischenschichtringes mit dem Rahmen entsprechender Grundrißform ermöglicht die einwandfreie Hartlötverbindung zweier Werkstoffe, die sich bisher nicht einwandfrei hartverlöten lassen.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ;\rird auch das Problem des unkontrollierten Verlaufens des Hartlotwerkstoffs über dem Bauteil mit der höheren Wärmeleitfähigkeit gelöst. Bei zweistufiger Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, bei welcher im ersten Verfahrensschritt die Zwischenschicht mit dem Bauteil mit der niedrigen Warmeleitfähigkeit hartverlötet wird, ist während dieses ersten Verfahrensschrittes das als Wärmeableiter wirkende Bauteil mit hoher Wärmeleitfähigkeit nicht vorhanden, worin ein^e weitere Erklärung für den Erfolg des erfindungsgemäßen Verfahrens zu suchen ist. Bei diesem ersten Verfahr^nsschritt ist es auch nicht kritisch, vrenn etwas HartIotmaterial über dem Kupfer verläuft. Daher kann diese Kupfer-Kovar-Hartverlötung auch bei Temperaturen oberhalb von 78O ° erfolgen.- Trotzdem brauchen natürlich keine hohen Temperaturen angewendet zu werden, da das als Wärmeableiter wirkende Thermkon, das an sich eine hohe Arbeitstemperatur verlangt, während dieses ersten Verfahrensschrittes nicht vorhanden ist. Eine kritischere Temperatursteuerung ist bei der Verbindung mit dem Thermkon erforderlieh, um ein Verlaufen des Hartlots zu vermeiden. Wegen der Verwendung des Zwischenschichtringes kann aber die Temperatur während des zweiten Verfahrensschrittes, bei welchem der Zwischenschichtring mit dem Thermkon hartverlötet wird, ohne Rücksichtnahme auf die vorhergegangene Hartverlötung mit dem Kovar gesteuert werden. Als Ergebnis
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* Λ if.
erhält man eine erhebliche Verringerung des unkontrollierten Verlaufens von Hartlot, d.h. der Hartlötvorgang kann wegen der Unabhängigkeit der Arbeitsbedingungen während der beiden Einzelhartlötungen aufgrund des Zwischenschichtringes besser beherrscht werden.
Die Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen beispielsweise näher beschrieben. In den Zeichnungen zeigt:
·
Fig. 1 in isometrischer Darstellung ein
Standard-Flachgehäuse für Mikroelektronikschaltungen,
. Fig. 2 in isometrischer Schnittdar
stellung einen Ausschnitt eines Teils eines nach der Erfindung hergestellten Flachgehäuses mit Verwendung eines Zwischenringes zwischen Rahmen und Grundplatte
und mit einer als Hartlotfließsperre dienenden Rinne,
Fig. 3 ■ im Querschnitt eine auseinandergezogene Darstellung des Rahmens,
eines vorgeformten Hartlotrings und des Zwischenrings vor dem HartlotVorgang,
Fig. H im Querschnitt die Anordnung nach
Fig. 3 nach dem Hartverlöten,
Fig. 5 in auseinandergezogener Schnitt
darstellung die vorgelötete An-Ordnung nach Fig. 4, einen vor
geformten Hartlötring und die
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Grundplatte vor dem Hartverlöten, und
Fig. 6 in isometrischer Darstellung das
fertige Flachgehäuse vor dem
abschließenden Galvanisieren.
Wie in Fig. 1 dargestellt ist, besteht ein Flachgehäuse 10 grundsätzlich aus einem Rahmen 12 und einer Grundplatte lA, wobei die von der Grundplatte nach oben ragenden Wände 16 des Rahmens 12 mit Glasdurchführungen zur Durchführung von Anschlußdrähten 20 in das Flachgehäuseinnere versehen sind. Das dargestellte Flachgehäuse ist mit einem Goldüberzug 22 versehen, der aufgebracht wird, bevor die Anschlußdrähte 20 in üblicher Weise in den Rahmen eingesetzt werden.
Fig. 2 zeigt die erfindungsgemäße Ausbildung eines Standardflachgehäuses mit einem zwischen dem Rahmen 12 und der Grundplatte 14 eingesetzten Zwischenring 26. Der Zwischenring 26 hat die gleiche Grundrißform wie der Rahmen und bei einem konkreten Ausführungsbeispiel eine Dicke von beispielsweise 0,4 mm. Der aus Kovar bestehende Rahmen hat bei diesem Ausführungsbeispiel eine Dicke von 3>4 mm. Zwischen den Rahmen 12 und den Zwischenring 26 ist in Ringform mit dem Rahmen und dem Zwischenring entsprechender Grundrißform vorgeformtes Hartlot 28 eingelegt. Dieses vorgeformte'Hartlot kann aus 72 % Silber und 28 % Kupfer bestehen, eine eutektische bzw. Schrnelztemperatur von 780 C und eine Dicke von 0,08 mm aufweisen. Zwischen dem Zwischenring 26 und der Grundplatte 14 ist ebenfalls vorgeformtes Hartlot 30, wiederum mit dem Rahmen 12 entsprechender Grundrißform, eingelegt. Dieses letztere vorgeformte Hartlot kann identisch mit dem Hartlot 28 oder aber speziell auf die Eigenschaften
des Zwischenrings und der Grundplatte abgestimmt sein. Beim angegebenen Ausführungsbeispiel hat die aus Thermkon bestehende Grundplatte eine Dicke von 1,5 mm. Vorzugsweise ist die Grundplatte 14 mit einer ringförmigen Nut bzw. Rinne 32 versehen, die gerade etwas einwärts des Innenumfangs 34 des Rahmens mit Zwischenring angeordnet ist.
Zum Hartverlöten des Gehäuses nach Fig. 2 wird die aus den einzelnen Teilen bestehende zusammengesetzte Anordnung in einen Ofen eingesetzt, der beispielsweise auf eine Temperatur von 900 C eingestellt ist, um das Werkstück auf eine Arbeitstemperatur von 780 C zu erwärmen. Bei dem Ofen kann es sich um einen Dreizonen-Ofen' handeln, dessen Förderbandgeschwindigkeit auf 25 cm/min eingestellt wird. Die gesamte Arbeitsdauer beträgt dann etwa 6 min. Im Ofen wird durch Zufuhr von Stickstoff mit einem Durchsatz von 50 l/min in allen Zonen eine inerte Atmosphäre aufrechterhalten. Nach dem Durchlauf der Sandwich-Anordnung durch den Ofen wird diese auf eine unter dem Schmelzpunkt der Hartlote liegende Temperatur abgekühlt.
Kovar hat eine Wärmeleitfähigkeit von 0,1 cal/(cm s C), während Kupfer eine Wärmeleitfähigkeit von 0,9 cal/(cm s 0C) \ und Thermkon eine Wärmeleitfähigkeit von 0,6 cal/(cm s 0C) hat. Man sieht also, daß die Wärmeleitfähigkeit von Kupfer j nicht nur gleich derjenigen von Thermkon ist, sondern '■
diese übersteigt, so daß der Zwischenring und die Grundplatte im wesentlichen gleichzeitig die gleiche Temperatur erreichen. Wie schon oben erwähnt, ist es nicht kritisch, daß das Kupfer die Arbeitstemperatur von 780 0C schon geringfügig vor dem Thermkon erreicht, weil das Verlaufen des Hartlots auf dem Kupferring nicht kritisch ist. Wegen der Verwendung des Zwischenrings, der eine höhere Wär-me-
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leitfähigkeit als der Rahmen hat, schmilzt das vorgeformte Hartlot 30 etwa gleichzeitig an seiner Oberseite 1IO und seiner Unterseite 42, so daß, wenn das Hartlot zu fließen beginnt, es durch Kapillarwirkung im Lötspalt gehalten wird. Dies steht im Gegensatz zu der herkömmlichen Methode der direkten Verbindung eines Rahmens mit niedriger Wärmeleitfähigkeit mit der Grundplatte, wobei das Hartlot an seiner Oberseite erst beträchtlich später als an seiner Unterseite zu schmelzen beginnt. Dies hat bei dem herkömmlichen Verfahren, wie schon erwähnt, zur Folge, daß das Hartlot in unannehmbarer Weise verläuft und sich über der Grundplatte ausbreitet.
Die ringförmige Rinne 32 dient als Hartlotfließsperre, um etwa doch verlaufende kleine Hartlotmengen von einem Verlaufen und Ausbreiten über dem Hauptteil der Grundplattenoberseite zurückzuhalten. Jedoch kann die Rinne 32 bei Anwendung einer sorgfältigen Temperatursteuerung des Hartlötvorgangs auch weggelassen werden.
Gemäß den Fig. 3 bis 5 kann auch ein zweistufiges Verfahren zum Hartverlöten des Flachgehäuses Anwendung finden, bei welchem der Rahmen 12, das vorgeformte Hartlot 28 und der Zwischenring 26 zunächst gemäß Fig. 3 sandwichartig zusammengefügt und in einem ersten Verfahrensschritt zu dem in Fig. 4 dargestellten Zwischenprodukt 50 hartverlötet werden. Bei diesem zweistufigen Verfahren wird die Ofentemperatur auf 780 0C gehalten, wobei der gleiche, oben erwähnte Ofen verwendet werden kann. Die Durchlaufgeschwindigkeit beträgt wiederum 25 cm/min und zur Herstellung einer inerten Atmosphäre in allen Ofenzonen erfolgt wiederum ein Stickstoffdurchsatz von 50 l/min.
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Gemäß Pig. 5 wird dann das Zwischenprodukt 50 mit dem vorgeformten Hartlot 30 und der Grundplatte lh sandwichartig zusammengefügt. Sodann werden diese satt aneinander anliegenden Teile in einem zweiten Verfahrensschritt unter den gleichen Arbeitsbedingungen wie zuvor hartverlötet.
Zur Verbesserung der Zuverlässigkeit der Verbindung zwischen den einzelnen Komponenten ist es oftmals wünschenswert, den Zwischenring und die Grundplatte mit einem Nickelüberzug zu versehen, der üblicherweise eine Dicke von etwa 0,005 mm hat. Wie sich gezeigt hat, ist es aber nicht notwendig, den Kupferzwischenring zu galvanisieren. Wie aus der eingangs angegebenen Materialzusammensetzung hervorgeht, enthält Kovar eine nicht unbeträchtliche Menge Nickel, die zu einer guten Verbindung zwischen einem nickelbeschichteten Zwischenring und dem Kovar beiträgt.
Vor dem Zusammensetzen der Sandwich-Anordnung wird der Rahmen gebohrt und mit den mittels Glasdurchführungen 18 eingesetzten Anschlußdrähten 20 versehen, so daß nach dem Abkühlen das fertige, in Fig. 6 dargestellte Plachgehäuse vorliegt. Das in Fig. 6 dargestellte fertige Flachgehäuse kann zur Verhinderung einer Verunreinigung oder Oxidation mit einem Goldüberzug versehen werden, der jedoch nur auf das Flachgehäuse an sich und die Anschlußdrähte, nicht aber auf die Glasdurchführungen aufgebracht wird.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren, unabhängig davon, ob dieses in einem Arbeitsgang oder zweistufig durchgeführt wird, verhindert die Verwendung des Zwischenrings ein unkontrolliertes Verlaufen des Hartlots und daher auch unerwünschte Lösungsvorgänge, kosmetische
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Fehler und unzuverlässige Verbindungen. Das erfindungsgemäße Hartlötverfahren ergibt daher zuverlässige Hartlötverbindungen und eine gute hermetische Abdichtung sowie ein einwandfreies Aussehen.
Allgemein ausgedrückt, ermöglicht die Verwendung eines Zwischenschichtmaterials, dessen Wärmeleitfähigkeit mindestens höher als diejenige des Bauteils mit der niedrigeren Wärmeleitfähigkeit ist, ein Hartverlöten zweier Bauteile aus Werkstoffen mit unterschiedlichen Wärmeleitfähigkeiten ohne wesentliches Verlaufen des Hartlots.
ORIGSNAL INSPECTED
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Claims (1)

  1. Patentansprüche
    1. Verfahren zum Hartverlöten zweier Bauteile mit unterschiedlichen Wärmeleitfähigkeiten, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen die beiden Bauteile (12, 14) eine Zwischenschicht (26), die eine höhere Wärmeleitfähigkeit als das Bauteil (12) mit der niedrigeren Wärmeleitfähigkeit hat, zwischengelegt und mit den • beiden Bauteilen hartverlötet wird.
    2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmeleitfähigkeit der Zwischenschicht (26) gleich wie oder höher als diejenige des Bauteils (I1J) mit der höheren Wärmeleitfähigkeit ist.
    3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Hartverlöten der beiden Bauteile (12, 14) mit der Zwischenschicht (26) mit Hilfe einer jeweils zuvor sandwichartig zwischengelegten Hartlotschicht (28, 30) erfolgt.
    4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Sandwich-Anordnung der Bauteile (12, 14) mit der Zwischenschicht (26) und den Hartlotschichten (28, 30) auf eine Temperatur erwärmt wird, die gleich der höchsten Hartlot-Schmelztemperatur ist, und daß die Anordnung nach dem Hartlötvorgang unter die niedrigste Schmelztemperatur der beiden Hartlotschichten abgekühlt wird.
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    5. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in einem ersten Verfahrensschritt das eine Bauteil (12) mit der niedrigeren Wärmeleitfähigkeit, eine Hartlotschicht (28) und die Zwischenschicht (26) sandwichartig zusammengesetzt und durch Erwärmen auf eine Temperatur, bei welcher die Hartlotschicht schmilzt, miteinander hartverlötet werden, wonach das so hergestellte Zwischenprodukt auf eine unter der HartlotSchmelztemperatur liegende Temperatur abgekühlt wird, und daß in einem zweiten Verfahrensschritt dieses Zwischenprodukt (50), eine weitere Hartlotschicht (30) und das andere Bauteil (14) mit der· höheren Wärmeleitfähigkeit sandwichartig zusammengesetzt und durch Erwärmen auf eine Temperatur, bei welcher die weitere Hartlotschicht schmilzt, miteinander hartverlötet werden und sodann das fertige Produkt auf eine unter die Hartlotschmelztemperatur liegende Temperatur abgekühlt wird.
    6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß beide Verfahrensschritte mit der gleichen Arbeitstemperatur durchgeführt werden.
    7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß für das eine Bauteil (12) mit der niedrigeren Wärmeleitfähigkeit eine für eine Glas-Metall-Verschmelzung geeignete Legierung verwendet wird.
    8. Verfahren" nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß für das Bauteil (14) mit der höheren Wärmeleitfähigkeit ein Wolfram und Kupfer enthaltender Werkstoff verwendet wird.
    9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß für die Zwischenschicht (26) Kupfer verwendet wird.
    10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Bauteil (12) mit der niedrigeren Wärmeleitfähigkeit aus einem Nickel, Kobalt und Eisen enthaltenden Werkstoff, die Zwischenschicht' (26) aus mit Nickel überzogenem Kupfer, und das Bauteil (I1O mit der höheren Wärmeleitfähigkeit aus einem Wolfram und Kupfer enthaltenden, mit Nickel überzogenen Werkstoff besteht.
    11. Verfahren zur Herstellung eines hartgelöteten Flachgehäuses für Mikroelektronikschaltungen, dadurch gekennzeichnet, daß eine Sandwich-Anordnung, bestehend aus einem Rahmen (12) aus einem Nickel-Kobalt-Eisen-Werkstoff, einem entsprechenden Zwischenschichtring (26) aus Kupfer, und einer Grundplatte (I1I) aus einem Wolfram-Kupfer-Werkstoff, miteinander hartverlötet wird.
    12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Rahmen (12) und den Zwischenschichtring (26] und zwischen diesen und die Grundplatte (I1I) jeweils eine Hartlotschicht (28, 30) eingelegt wird, die so hergestellte Sandwich-Anordnung sauf den Schmelzpunkt des höherschmelzenden Hartlots erwärmt und nach beendetem Hartlötvorgang auf eine unter dem Schmelzpunkt des niedrigerschmelzenden Hartlots liegende Temperatur abgekühlt wird.
    13. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß in einem ersten Verfahrensschritt der Rahmen (12), eine erste Hartlotschicht (28) und der Zwischenschichtring (26) sandwichartig zusammengefügt und durch Erwärmung auf den Schmelzpunkt der Hartlotschicht miteinander hartverlötet werden, sodann das so erhaltene Zwischenprodukt unter den Hartlotschmelzpunkt abgekühlt, unter Zwischenlegung einer zweiten Hartlotschicht (30) sandwichartig mit der Grundplatte (I1I) zusammengefügt und durch Erwärmung auf
    die Schmelztemperatur der zweiten Hartlotschicht hartverlötet und das fertige Produkt schließlich unter die Schmelztemperatur der zweiten Hartlotschicht abgekühlt wird.
    I1J. Hartgelötetes Plachgehäuse für Mikroelektronikschaltungen, bestehend aus einem Rahmen (12), aus einem Nickel-Kobalt-Eisen-Werkstoff, einem entsprechenden Zwischenschichtring (26) aus Kupfer und einer Grundplatte (I1I) aus einem Wolf ram-Kupfer-Werkstoff,, die miteinander hartverlötet sind.
    15. Plachgehäuse nach Anspruch I1J, dadurch gekennzeichnet, daß der Rahmen (12), der Zwischenschichtring (26) und die Grundplatte (I1J) unter Zwischenlegung jeweils einer Hartlotschicht (28, 30) miteinander hartverlötet sind.
    16. Flachgehäuse nach Anspruch Ik oder 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Zwischenschichtring (26) und die Grundplatte (I1J) mit einem Nickelüberzug versehen sind.
    17* Flachgehäuse nach einem der Ansprüche I1J bis l6, dadurch gekennzeichnet, daß die Grundplatte (I1O eine entlang des Innenumfangs des Rahmens (12) verlaufende ringförmige Rinne (32) aufweist, die als Hartlotfließsperre dient.
    18. Hartgelötetes Plachgehäuse für Mikroelektronikschaltungen, bestehend aus einem Rahmen (12) mit bestimmter Wärmeleitfähigkeit, einem Zwischenschichtring (26) mit demgegenüber höherer Wärmeleitfähigkeit und dem Rahmen entsprechendem Grundriß, und einer Grundplatte (14) mit gegenüber dem Rahmen ebenfalls höherer Wärmeleitfähigkeit, die mittels jeweils dazwischen eingebrachtem s Hartlot (28, 30) miteinander hartverlötet sind.
    . 5-
    19· Flachgehäuse nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß 'die Grundplatte (1*0 eine entlang des Rahmeninnerandes verlaufende ringförmige Rinne (32) aufweist, die als Hartlotfließsperre dient.
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