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Halbleiterbauelement und Vorrichtung für die Herstellung eines solchen
Halbleiterbauelementes
Die Erfindung bezieht sich auf den verbesserten Aufbau eines elektrischen Halbleiterbauelementes, bei welchem an dem Gehäuse für den Einschluss des elektrischen Halbleiterelementes ein becherförmiger
Gehäuseteil über eine Randzone mit einem zweiten Gehäuseteil durch eine elektrische Widerstands- schweissung verbunden ist, und auf eine Vorrichtung, um ein solches Halbleiterbauelement herzustel- len.
Ziel der Erfindung ist die Schaffung eines solchen Aufbaues für das Gehäuse des Halbleiterbauele- mentes, dass die elektrische Widerstandsschweissung an den miteinander zu verbindenden Stellen der Gehäuseteile sich in möglichst einwandfreier und auf einfache Weise durchführen lässt, jedoch für diese Aufgabenstellung nicht zu einem besonderen gesteigerten Raumbedarf im Aufbau des Halbleiterbauelementes zwingt.
Diese Aufgabe lässt sich lösen, indem erfindungsgemäss der Mantelteil des becherförmigen Gehäuses zur Bildung einer über der Verschweissungsrandzone liegenden Aufsetzfläche für die Schweisselektrode während des Schweissvorganges auf einem bestimmten Teil seiner Länge benachbart dieser Aufsetzfläche in seiner Dicke in Richtung auf die Achse des Gehäuses zu gegenüber seiner Dicke auf der übrigen Länge herabgesetzt ist.
Vielfach wird für die elektrische Widerstandsverschweissung eine sogenannte Warzenverschweissung benutzt, und auch diese Massnahme lässt sich in Verbindung mit dem Erfindungsgegenstand in sehr vorteilhafter Weise verwirklichen, indem mindestens einer der zu verschweissenden Gehäuseteile unterhalb bzw. gegenüber der zu verschweissenden Randzone des andern Gehäuseteiles Warzen bzw. Erhebungen aufweist, über welche er zur Einleitung des Verschweissungsvorganges mit der Randzone des ändern Gehäuseteiles für den Ablauf einer Warzenverschweissung in Berührung gebracht wird.
Der erfindungsgemässe Aufbau des Halbleiterelementes ermöglicht es dabei, die Warzen an einer geeigneten Stelle der zu verbindenden bzw. gegenüber der Fläche der mit dieser Fläche zu verschweissenden Fläche des andern Gehäuseteiles anzuordnen, so dass also der Widerstandsverschweissungsvorgang an einer vorbestimmten Stelle über beide miteinander zu verschweissenden Stellen eingeleitet werden kann.
Die Erfindung lässt sich insbesondere dann vorteilhaft anwenden, wenn an dem becherförmigen Gehäuseteil für die Herausführung des elektrischen Anschlussleiters des eingeschlossenen Halbleiterbauelementes bzw. ein mit diesem zu verbindendes Anschlussstück eine sogenannte Druckglasdurchführung zur Anwendung gelangt.
Hiebei ist unter einer elektrischen Druckglasdurchführung eine solche zu verstehen, bei welcher zwischen einem metallischen Innenleiter und einem Aussenleiter ein Glaskörper benutzt wird, der beim Übergang aus dem schmelzflüssigen Zustand in den Erstarrungszustand durch einen ihn umschlie- ssenden ringförmigen Teil unter eine solche Druckspannung gesetzt wird, dass bei den betriebsmässig an der Anordnung auftretenden Temperaturen in dem Glaskörper doch stets Druckspannungen bestehen bleiben und niemals Zugspannungen auftreten können, denn diese würden in dem Glaskörper gegebenenfalls zu einer Rissebildung und damit zum Undichtwerden des Gehäuseteiles führen über denjenigen Wandteil, der aus dem Glaskörper hergestellt ist. Es wird nämlich durch den erfindungsgemässen Aufbau an derjenigen Stelle, wo auf den.
Druckglaskörper der Druck auszuüben ist, durch die Ausbildung des becherförmigen
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Gehäuseteiles eine anteilig läge der Gesamtlänge des becherförmigen Gehäuseteiles mit einem solchen Querschnitt, einseitig bezogen auf die Längsachse des Gehäuseteiles, gewonnen, dass dieser Mantelteil des becherförmigen Gehäuses einen sehr stabilen Druckring bildet, der durch seine weitere werkstoffmässige
Auslegung hinsichtlich seinerschrumpfeigenschaften den Glaskörper beim Übergang in seinen Erstarrungszustand unter die erwünschte Druckspannung setzen lässt.
Durch einen solchen neuartigen Aufbau wird erreicht, dass eine elektrische Verschweissung mit dem andern Gehäuseteil in derjenigen Fläche vorgenommen werden kann, welche durch die Projektion des Gehäuseteiles in seiner Achsrichtung bestimmt ist. Es kann also erstens einmal eine Verringerung des Durchmessers unter raumformmässigen Gesichtspunkten erreicht werden, ohne dass die Güte des Schweissorganges dadurch nachteilig beeinflusst wird, und zweitens wird eine verringerte Länge der gegenseitigen Verschweissungsnaht der beiden Gehäuseteile des Halbleiterbauelementes erreicht, was, bezogen auf den Ablauf des elektrischen Schweissvorganges bedeutet, dass die während des Schweissvorganges aufzuwendende elektrische Leistung herabgesetzt werden kann.
Eine geringere auf die Gehäuseteile übertragene elektrische Schweissleistung bedeutet aber auch eine an den beiden Gehäuseteilen geringere erzeugte Joule'sche Wärme, was zur Vermeidung bzw. Vorbeugung einer nachteiligen Beeinflussung des von dem einen Gehäuseteil getragenen Halbleiterelementes von Wichtigkeit sein kann.
Um eine geeignete Schweissvorrichtung für die Herstellung eines solchen Halbleiterbauelementes zu schaffen, wird zweckmässig die eine der Schweisselektroden aus mehreren Ringsektoren aufgebaut von solcher Bemessung und Formgebung, dass. sie den becherförmigen Gehäuseteil umgreifen und nachihrementsprechenden gegenseitigen Zusammenführen dann auf den anzuschweissenden Flansch des Gehäuseteiles aufgesetzt und an diesem angepresst werden können.
Es kann sich als zweckmässig erweisen, an der elektrischen Schweissvorrichtung dabei nicht unmittelbar auf die einzelnen Sektoren die notwendige Druckkraft beim elektrischen Schweissvorgang auszuüben, sondern vielmehr zwischen diesen Sektorenteilen und einem weiteren Teil der elektrischen Schweissvorrichtung ein Zwischenstück bzw. einen Zwischenteil zu benutzen, welcher zunächst gleichzeitig die Funktion erfüllt, dass er die einzelnen Ringsektoren der einen
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nach seinem oberen Ende zu eine Aussparung 10a für die Befestigung eines äusseren elektrischen Anschlussleiters.
Dieser Litzenleiter 14 ist an beiden Enden zunächst vorzugsweise mit einer um ihn herum gepressten Hülse 15 bzw. 16 versehen, die z. B. durch einen Rollprozess unter Verdichtung des Litzenleiters praktisch zu einem in seinem Querschnitt einheitlichen Körper aufgebracht wird, über welche er dann an dem zweiten Pol des Halbleiterelementes 5 bzw. in der Aussparung 13. des Körpers 10 befestigt ist. Zwischen 10 und 16 kann hiebei auch eine Verpressung und gegebenenfalls zusätzlich eine Verlötung oder Verschweissung benutzt sein.
Der metallische Mantelkörper 7 weist zur Bildung des äusseren Druckringes der elektrisch isolierenden Durchführung 6 zunächst einen Teil grösserer Dicke 17 auf. Unterhalb dieses als Druckring der elektrisch isolierenden Durchführung benutzten Teiles ist der Mantelkörper 7 in seinem Durchmesser in Richtung auf seine Achse zu verringert, so dass sich ein Teil 18 geringerer Dicke ergibt, von welchem am unteren Ende dann radial ein flanschartiger Teil 18a ausladet. Dieser flanschartige Teil 18 liegt in der Darstellung unterhalb der Projektion des Teiles 17, so dass also durch die besondere, dargestellte grundsätzliche Bauform der Raum gewonnen ist, in welchem der Flanschteil 18a an seiner oberen Fläche eine Aufsetzfläche für eine Elektrode der elektrischen Widerstandsverschweissungseinrichtung liefert.
An seiner äusseren Fläche ist der Flanschteil 18a unmittelbar mit einem oder mehreren Warzenteilen in Form eines Ringes oder mehrerer konzentrischer Ringe nach Art von 19 versehen, damit die elektrische Widerstandsverschweissung des Gehäuseteiles 6 mit dem Gehäuseteil l nach. Art einer Warzenverschwei- ssung durchgeführt werden kann. Für diese Warzenverschweissung ist der Grundplattenteil 1 an seiner obe- ren Randzone noch mit einem hart angelöteten Ring 20 aus gut verschweissungsfähigem Material, wie z. B.
Eisen bzw. Stahl, versehen. Um beim Zusammenführen von 6 und 1 unmittelbar eine gegenseitige lage- mässige Zuordnung der beiden Teile zu erreichen, ist um den Sockelteil 3 herum noch ein Ringkörper 21 aus Isoliermaterial, z. B. Keramik, vorgesehen.
Die beiden Pfeile 22 und 23 deuten die Stellen bzw. die
Richtungen an, an welchen die Schweisselektroden der elektrischen Widerstandsschweisseinrichtung aufgesetzt bzw. in welchen Richtungen sie dann für die Erzeugung der Verschweissungsstelle gegeneinanderge- führt werden.
Der Aufbau des becherartigen Gehäuseteiles 6 kann auch derart sein, dass der Flansch 18a des Gehäuseteiles 6 nur im wesentlichen unterhalb der Projektion von 17 liegt, obwohl er natürlich auch vollständig unter dieser liegen kann, wobei die räumliche radiale Ausdehnung von 18a auch noch geringer als diejenige von 17 sein kann.
In dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2, in welcher die bereits in Fig. l vorhandenen gleichartigen Teile wieder mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind, ist veranschaulicht, wie für die Durchführung der Warzenverschweissung der oder die benutzten Ringkörper statt wie gemäss der Bezeichnung 19 nach Fig. l an dem Flansch 18a an dem zur Verschweissung bestimmten Gegenkörper am Grundplattenteil in Form z. B. eines Ringes 22 an einem Ring 23 aus verschweissungsfähigem Material vorgesehen werden kann bzw. können.
Als Schweisselektrode wird erfindungsgemäss in Verbindung mit einem Gehäuseteil vorzugsweise ein mit dem Gehäuseteil 6 bzw. dessen Flansch 18a zusammenwirkender Schweisselektrodenkörper benutzt, der in seiner Umfangsrichtung aus einer Anzahl von Ringsektoren besteht, also zwei oder mehr solchen Ringsektoren bestehen kann. Ein entsprechendes Ausführungsbeispiel veranschaulichen die Fig. 3-5 der Zeichnung.
Die Fig. 3 und 4 zeigen in zwei einander entsprechenden Rissen, wobei die Fig. 4 ein Schnitt gemäss dem Linienzug A-B nach Fig. 3 ist, das System der einen Schweisselektrode. Sie besteht aus zwei Ringsektoren 24 bzw. 25 mit je einem Zentriwinkel von etwa 1800, welche an dem einen Ende mit je einer solchen anteiligen Aussparung 26 bzw. 27 versehen sind, dass diese Elektrodenteile einen solchen Gehäuseteil nach Art von 6 umgreifend zusammengeführt werden können.
Nachdem das erfolgt ist, wird über die zusammengeführten Schaftteile 28 bzw. 29 der Ringelektrodenteile 24 bzw. 25 ein gemeinsamer weiterer Elektrodenkörperteil 30 aufgeschoben, der an seinem Schaftteil 32 eine zylinderförmige Aussparung 31, welche den äusseren Abmessungen von 28 und 29 angepasst ist, sowie einen Teil grösseren Durchmessers 30a aufweist, welcher mit dem Gegenkörper in der elektrischen Schweissvorrichtung zusammenwirkt.
Die Fig. 5 zeigt, wie das den becherförmigen Gehäuseteil 6 umgreifende Schweisselektrodenaggregat bereits mit seinem unteren Rand auf der oberen Fläche des Flansches 18a und dieser mit seinem Warzenring 19 auf dem Ring 20 von 1 für die Verschweissung aufsitzt.
Die Elektrodenkörperteile 24 bzw. 25 sind zweckmässig an denjenigen Stellen, über welche sie in ra- dialer Richtung mit der äusseren Mantelfläche des Gehäuseteiles 6 in Berührung kommen würden, mit einer
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Isoliermaterialauflage 33 bzw. 34 versehen, damit auf jeden Fall der elektrische Schweissstrom bevorzugt seinen Weg über die miteinander zu verschweissenden Flächen von 6 bzw. 18 und 20 nimmt.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Halbleiterbauelement mit einem becherförmigen Gehäuseteil, der über eine Randzone mit einem zweiten Gehäuseteil durch elektrische Widerstandsschweissung verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Mantelteil des becherförmigen Gehäuses zur Bildung einer über der Verschweissungsrandzone liegenden Aufsetzfläche für die Schweisselektrode während des Schweissvorganges auf einem bestimmten Teil seiner Länge benachbart dieser Aufsetzfläche in seiner Dicke in Richtung auf die Achse des Gehäuses zu gegen- über seiner Dicke auf der übrigen Länge herabgesetzt ist.