NL8200158A

NL8200158A - Werkwijze voor het vervaardigen van een hermetisch afgesloten houder en werkwijze voor het hermetisch afsluiten van een deksel.

Info

Publication number: NL8200158A
Application number: NL8200158A
Authority: NL
Original assignee: Semi Alloys Inc
Priority date: 1982-01-15
Filing date: 1982-01-15
Publication date: 1982-05-03

Description

P & C , * '- r

« , W 5475-4 Ned.M/EvF

Werkwijze voor het vervaardigen van een hermetisch afgesloten houder en werkwijze voor het hermetisch afsluiten van een deksel.

De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het vervaardigen van een hermetisch afgesloten houder bevattende een lichaam met een holte daarin en een deksel gemaakt doordat de soldeerring door middel van plaatselijke verhitting op een aantal afzonderlijke punten 5 met het deksel verbonden wordt.

Het is de gewoonte geworden om een half-geleidinginrichting die, zoals bekend is zeer kleine afmetingen bezit, hermetisch af te sluiten in de holte van een metallisch of keramisch lichaam teneinde de inrichting te beschermen tegen nadelige atmosferische invloeden, 10 in het bijzonder vocht, en ter verschaffing van mechanische bescherming.

Aan de mate van dichtheid worden hierbij zeer hoge eisen gesteld. In het· geval van een keramisch lichaam wordt een metalen ring gewoonlijk ingebed in of versmolten in het lichaam, dat de de half-geleiderinrichting bevattende holte omgeeft.

15 Uit het Amerikaanse octrooischrift 3.648.357 is reeds een werkwijze van de genoemde soort bekend geworden, waarbij daarenboven de dekplaateenheid zodanig vervaardigd wordt, dat op het vergulde deksel een uit nikkel-kobalt-ijzer-legering een voorgevormde soldeermiddelring uit een eutectisch goud-tin-lood soldeer opgelegd wordt. Met behulp 20 van deze soldeerring wordt de rand van het deksel voorvertind, d.w.z. hij wordt over' zijn totale omtrek tot smelten gebracht en aan het deksel vastgesoldeerd. Evenzo wordt een tweede gelijke soldeermiddelring over zijn totale omtrek ter voorvertinning met de rand van het halfgeleider-bouwelementhuis verbonden, waarvan de bodem wedèrom uit de nikkel-kobalt- \ 25 ijzer-legering bestaat, die aan zijwanden uit glas aangesmolten is, welke boven in een rechthoekig raam uit de hiervoor genoemde legering eindigen.

Het Amerikaanse octrooischrift 3.648.357 verstrekt geen bijzonderheden, op welke wij ze de soldeermiddelringen met het deksel en de huisrand verbonden worden. Zij schrijft echter voor dat de goudlaag van de huis-30 rand en het deksel tenminste in de bereiken, waarin de verbinding tussen het deksel en het huis met behulp van de beide soldeermiddelringen vervaardigd wordt, naar verhouding dik dienen te zijn.

Doordat bij de uit het Amerikaanse octrooischrift 3.648.357 bekend geworden werkwijze eerst zowel op het deksel alsook op het huis 35 telkens een soldeermiddelring uit een goud-tin-lood soldeer opgesmolten · moet worden en ook het vlak aan het deksel resp. aan het huis, waarop de soldeermiddelringen moeten worden opgebracht, met een relatief dikke 8200158 i r \ i - 2 - goudlaag bedekt moeten zijn, betekent de bekende werkwijze aanzienlijk hoge kosten voor materiaal. De uitvinding stelt zich tot taak de materiaalkosten bij een dergelijke werkwijze te verminderen en het proces bij het afsluiten van het huis van het halfgeleiderbouwelement te ver-5 eenvoudigen. Dit probleem wordt volgens de uitvinding zodanig opgelost, dat het deksel samengesteld wordt waarbij de ring daaraan bevestigd wordt aan het lichaam, terwijl de ring in kontakt is met het lichaam, dat de holte omgeeft; en het samenstel verhit wordt tot een temperatuur die voldoende is om de ring aan het deksel en het lichaam te versmelten.

10 In een voorkeursuitvoeringsvorm van de werkwijze volgens de uitvinding wordt deze zodanig uitgevoerd, dat een tweede geleidende ring versmolten wordt aan het lichaam, dat de holte omgeeft, en waarbij het deksel en de daaraan bevestigde ring wordt samengesteld aan het lichaam, waarbij de geleidende ringen ten opzichte van elkaar uitgericht zijn.

15 In een tweede variant van de werkwijze volgens de uitvinding i wordt zo te werk gegaan, dat de deksel en de daaraan bevestigde ring rechtstreeks worden samengesteld aan het lichaam, waarbij de dekselring de holte omgeeft.

De uitvinding heeft eveneens betrekking op een werkwijze voor 20 het hermetisch afsluiten van een deksel op· een-huis van; een " “ : : halfgeleiderbouwelement,'-waarbij. . . · · . . . . -· een voorgevormde soldeerring, waarvan de omtrek met die van het deksel overeenkomt, op dit deksel gelegd en door een smeltverbinding daarop bevestigd wordt en waarbij de soldeerring door plaatselijke verhitting tot 25 aan de smelttemperatuur op eeh aantal verspreid gelegen punten met het deksel verbonden wordt. Deze werkwijze heeft tot kenmerk, dat de slechts op een'aantal verspreid gelegen punten aan het deksel bevestigde soldeerring zich na zijn uitgericht aanliggen op de rand van het huis eerst bij eeh verhitting tot de smelttemperatuur volledig met het 30 deksel alsook met het huis verbindt.

Doordat de soldeermiddelring slechts puntsgewijs met het huis-deksel verbonden is, kan hij bij het smeltproces, waarbij het huis door verbinding met de dekplaat hermetisch afgesloten wordt, deze verbinding zowel ten opzichte van de dekplaat alsook ten opzichte van het 35 huis alleen tot stand brengen, zodat slechts nog een soldeermiddelring benodigd is. Anderzijds vervalt ook de noodzaak een zodanig uiterst dunne en gemakkelijk breekbare soldeermiddelring tussen dekplaat en huis afzonderlijk in te brengen, hetgeen wegens de configuratie van de _______— —-_ 8200158 I Γ j - 3 - ring in de praktijk nauwelijks mogelijk is.

Tijdens het afsluitingsproces bereikt de ring zijn smelttem-peratuur wegens zijn kleinerè massa en zijn geringere thermische traagheid veel eerder dan de dekplaat en het huis op dezelfde temperatuur 5 komen, zodat de smeltverbinding dankzij de uitvinding sneller en bij veel lagere temperaturen van de dekplaat en het huis tot stand komt. Hierdoor wordt de bij hogere temperaturen intredende gasvorming in de de halfgeleider opnemende holle ruimte in de houder en een hierdoor ontstane nadelige inwerking op de halfgeleider zelf vermeden. Wanneer 10 de soldeermiddelring met de dekplaat over zijn gehele vlak verbonden zou zijn, zou hij wegens zijn geringe sterkte ën zijn hoge warmte-geleidingsvermogen zijn smelttemperatuur eerst gelijktijdig met de dekplaat bereiken, d.w.z.' de temperatuur der dekplaat en het huis zouden eveneens tot aan de smelttemperatuur van de ring zelf stijgen. De werkwijze 15 volgens de uitvinding vergemakkelijkt tenslotte ook de automatisering der voor het samenvoegen van de afzonderlijke delen noodzakelijke arbeidsprocessen.

De uitvinding zal hieronder aan de hand van de figuren der bijgaande tekening nader worden toegelicht.

20 Figuur 1 is een blokdiagram van een inrichting voor het ver vaardigen van een hermetisch afgesloten houder in overeenstemming met de werkwijze volgens de uitvinding; ' figuur 2 geeft een aanzicht in perspectief van een inrichting voor het bevestigen van een voorgevormde soldeerring aan een deksel voor 25 de houder in overëehstemming met de uitvinding; en figuur 3 toont een opengewerkt aanzicht in perspectief van een hermetisch afgesloten half-geleiderinrichting vervaardigd in overeenstemming met de werkwijze volgens de uitvinding.

Onder verwijzing thans naar 1de tekening worden in figuur 1 30 schematisch drie hoofdstappen weergegeven bij de vervaardiging van een hermetisch afgesloten houder in overeenstemming met de uitvinding.

In de eenheid 10 wordt een voorgevormde afdichtingsring 14 (soldeerring) bevestigd aan het deksel 13, zoals hierna beschreven zal worden. In de eenheid 11 wordt de dekselringeenheid 13,14 samengesteld met het lichaam 35 en in eenheid 12, welke een sinteroven kan zijn, wordt de temperatuur van het samenstel zo ver' opgevoerd, dat de afdichtingsring gesmolten wordt aan het deksel 13 en aan het lichaam, waarmede de hermetische afsluiting voltooid is.

8200158 - 4 - ; r

Onder verwijzing naar figuur 2 wordt daarin weergegeven een inrichting, die geschikt is voor het uitvoeren van de werkwijze in eenheid 10 van figuur 1. In deze figuur wordt een plat deksel 13 met een daarop geplaatste door warmte smeltbare geleidende ring 14 aangebracht in een 5 ondiepe holte 15 van een niet-geleidend ondersteuningsorgaan 16, waarbij de holte afmetingen bezit, die slechts een weinig groter zijn dan die van het deksel 13 en de ring 14 teneinde een betrouwbare uitrichting te verkrijgen tussen de ring 14 en de omtrek van het deksel 13. Het deksel 10 13 kan bijvoorbeeld een kobalt-nikkel-ijzerlegering zijn, die in de handel verkrijgbaar is onder het handelsmerk "KOVAR", welke een dikte heeft in de orde van 0,25 mm, terwijl de ring 14 bijvoorbeeld een legering is uit een goud-tineutecticum met een dikte in de orde van 0,05 mm met dezelfde uitwendige afmetingen als die van het deksel 13. In de tekening zijn 15 de dikteafmetingen van de elementen 13 en 14 sterk vergroot ter wille van de duidelijkheid. De uitdrukking "ring" zoals hierin gebruikt omvat tevens een gesloten lus van geleidend materiaal van elke willekeurige vormgeving overeenkomend met de omtrek van het deksel, gewoonlijk rond of rechthoekig.

20 De samenstellende inrichting van figuur 2 bevat voorts een aantal paren op afstand gelegen elektroden 17, 18 en 19, 20, waarbij elektrode 20 aan het gezicht onttrokken is. De elektroden 17-20 zijn verschuifbaar ondersteund in houders 21-24, en worden omlaaggedrukt door omsloten veren 25-28, welke onder aan een bedieningsplaat 29 gehangen 25 zijn. De plaat 29 is verbonden met een bedieningscilinder 30 van elk willekeurig type zodat, wanneer deze zich in de normale stand bevindt en naar beneden toe ingerdrukt wordt, de elektroden 17-20 verend in in-grijping komen met de afdichtingsring 14 met nagenoeg gelijke drukken.

Een afzonderlijke stroompuls wordt vervolgens geleid tussen elk paar 30 elektroden. In het bijzonder wordt een stroompuls uit een bron 31 aangelegd tussen elektroden 17 en 18, waarbij de bron 31 wordt bekrachtigd uit een spanningsbron met klemmen 32 via een schakelaar 33. Op soortgelijke wijze wordt een stroompuls geleid tussen de elektroden 19 en 20 uit een stroompulsbron 34, die bekrachtigd wordt uit aansluitklemmen 35 35 via een schakelaar 36. Het is eveneens mogelijk het puntlassen uit te voeren door gebruik te maken van een krachtbron, waarbij de stroom wordt geleid door de paren elektroden, zoals hierboven aangegeven.

Bij de werking van de inrichting van figuur 2, nadat het deksel 13 en de afdichtingsring 14 zijn aangebracht in de holte 15 zoals weergegeven, wordt het orgaan 29 ingedrukt door de bedienings- 8200158

Λ J

J —. - - 5 - cilinder 30 zodat de elektroden 17-20 verend in ingrijping komen met de afdichtingsring 14 in de punten 37-40. Op deze' wijze' vloeit stroom van de ene elektrode van een paar via het deksel 13 en de afdichtingsring 14 naar de andere elektrode. In werkelijkheid wordt de stroombaan verdeeld 5 tussen de afdichtingsring en het deksel, maar voldoende stroom vloeit door het punt, waar de elektrode in aanraking is met de afdichtingsring onder vorming van een puntlas tussen de ring en het deksel zoals aangegeven is. Indien alle elektroden zouden worden bevestigd aan een enkele krachtbron, zou de stroom zich verdelen tussen de verschillende 10 elektroden in evenredigheid met de verschillende weerstandsbanen, waarbij sommige elektroden meer stroom vervoeren dan andere zodat bepaalde elek- · troden niet een betrouwbare puntlas vormen.

Nadat de afdichtingsring 14 bevestigd is aan het deksel 13 zoals zojuist beschreven, wordt lucht toegelaten door een leiding 41 15 en een kanaal 42 via het ondersteuningsorgaan 16 naar de onderzijde van het deksel 13 teneinde het deksel van de holte 15 te blazen bijvoorbeeld in een ontvangstgoot van een automatisch samenstellend apparaat.

In figuur 3 is de werkwijze geïllustreerd voor het bevestigen van de deksel-afdichtingsringeenheid 13-14, vervaardigd zoals beschreven, 20 aan een houder 43 met een holte 44, waarin een half-geleiderinrichting 45 is aangebracht. Zoals aangegeven wordt de houder 43 gedragen door een vergroot ondersteuningsorgaan 46, dat kan zijn van keramisch materiaal en eindpennen 47, 48 draagt, welke afgedicht zijn in de keramische ondersteuning 46 en eindigen in de uitlopers naar de halfgeleider-25 inrichting 45. De houder 43 kan of van keramisch materiaal öf metallisch zijn; indien hij van keramisch materiaal is wordt een geleidende ring 49 gesmolten aan de houder 43, die geplaatst is voor het omgeven van de holte 44.

Het in figuur 3 weergegeven samenstel met het deksel 13 op 30 zijn plaats wordt vervolgens geleid door een geschikte bandoven, zoals de eenheid 12 van figuur 1,'voor het versmelten van de afdichtingsring 14 teneinde de halfgeleiderinrichting 45 hermetisch af te sluiten in de holte 44.

35 8200158

Claims

1. Werkwijze voor het vervaardigen van een hermetisch afgesloten houder bevattende een lichaam met een holte daarin en een deksel gemaakt doordat de soldeerring door middel van plaatselijke verhitting op een aantal afzonderlijke punten met het deksel verbonden wordt, met het 5 kenmerk, dat het deksel samengesteld wordt waarbij de ring daaraan bevestigd wordt aan het lichaam, terwijl de ring in kontakt is met het lichaam, dat de holte omgeeft; en het samenstel verhit wordt tot een . temperatuur die voldoende is om de ring aan het deksel en het lichaam te versmelten.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, waarbij het lichaam van keramisch materiaal is, met het kenmerk, dat een tweede geleidende ring versmolten wordt aan het lichaam, dat de holte omgeeft, en waarbij het deksel en de daaraan bevestigde ring wordt samengesteld aan het lichaam, waarbij de geleidende ringen ten opzichte van elkaar uitgericht zijn.

3. Werkwijze volgens conclusie 1, waarbij het lichaam metallisch is, met het kenmerk, dat de deksel (13) en de daaraan bevestigde ring (14) rechtstreeks worden samengesteld aan het lichaam (43), waarbij de dekselring (14) de holte omgeeft.

4. Werkwijze voor het hermetisch afsluiten van een deksel op een 20 huis van een halfgeleiderbouwelement volgens conclusie 17 waarbij een voorgevormde soldeerring, waarvan de omtrek met die van het deksel overeenkomt, op dit deksel gelegd en door een smeltverbinding daarop bevestigd wordt en waarbij de soldeerring door plaatselijke verhitting tot aan de smelttemperatuur op een aantal verspreid gelegen punten met 25 het deksel verbonden wordt, met het kenmerk, dat de slechts op een aantal verspreid gelegen punten aan het deksel bevestigde soldeerring zich na zijn uitgericht aanliggen op de rand van het huis eerst bij een verhitting tot de smelttemperatuur volledig met het deksel alsook met het huis verbindt.

5. Werkwijze volgens conclusie 4, met het kenmerk, dat een verdere soldeerring met een huis uit keramisch materiaal versmolten wordt en dat de dekseleenheid op het huis zodanig opgebracht wordt, dat de soldeer-ringen op één lijn liggen.

6. Werkwijze volgens conclusie 4, met het kenmerk, dat de 35 soldeerring van de dekseleenheid rechtstreeks met een metallisch huis samengevoegd wordt. 8200158