DE102009001534B4 - Photosensitive electronic component and method for producing a housing cover - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein lichtempfindliches, elektronisches Bauelement, das ein hermetisch verschlossenes, einen Gehäusedeckel (11) aufweisendes Gehäuse (10; 11, 12, 13) aus Metall, das eine durchgehende Öffnung (14) aufweist, einen Halbleiter-Chip (20) mit einem lichtempfindlichen Bereich, der in dem Gehäuse angeordnet ist, und eine lichtdurchlässige Scheibe (40) aufweist, die derart an der Öffnung (14) angeordnet ist, dass durch die Öffnung (14) und die Scheibe (40) Licht durch das Gehäuse (10) auf den lichtempfindlichen Bereich des Halbleiter-Chips (20) fallen kann und dass die Scheibe (40) die Öffnung (14) hermetisch verschließt. An einer Oberfläche (111) des Gehäusedeckels (11) ist ein umlaufender, durch eine am Gehäusedeckel (11) angeordnete Hülse gebildeter Steg aus Metall (112) ausgebildet, mit dessen Stirnseite die lichtdurchlässige Scheibe (40) stoffschlüssig verbunden ist, wobei der Steg (112) eine Höhe h und eine Dicke t aufweist und das Verhältnis t/h kleiner oder gleich 1/5 ist und der Steg (112) mit dem Gehäusedeckel (11) einstückig ausgebildet ist.The invention relates to a light-sensitive, electronic component which has a hermetically sealed housing (10; 11, 12, 13) made of metal, which has a housing cover (11) and has a through opening (14), and a semiconductor chip (20) a photosensitive region which is arranged in the housing and has a light-transmissive disk (40) which is arranged on the opening (14) in such a way that through the opening (14) and the disk (40) light through the housing (10 ) can fall on the light-sensitive area of the semiconductor chip (20) and that the disc (40) hermetically closes the opening (14). A circumferential web made of metal (112) formed by a sleeve arranged on the housing cover (11) is formed on a surface (111) of the housing cover (11). 112) has a height h and a thickness t and the ratio t / h is less than or equal to 1/5 and the web (112) is formed in one piece with the housing cover (11).

Description

Die Erfindung betrifft ein optoelektronisches Halbleiterbauelement, insbesondere die Lichtdurchführung bei lichtzündbaren Thyristoren (light triggered thyristors, LTT).The invention relates to an optoelectronic semiconductor component, in particular the passage of light in the case of light-triggered thyristors (LTT).

Optoelektronische Bauelemente werden beispielsweise dann eingesetzt, wenn eine Potentialtrennung zwischen zwei unterschiedlichen Teilen einer elektrischen Schaltung gewünscht wird, wobei ein Teil oft Leistungselektronikkomponenten umfasst, die bei hohen Spannungen und/oder Strömen betrieben werden, und der andere Teil eine Steuerelektronik im Schwachstrombereich umfasst. Als Beispiel seien lichtzündbare Thyristoren genannt, die in Stromrichteranlagen in der Hochspannungs-Gleichstrom-Übertragungstechnik (HGÜ-Technik, high-voltage direct-current power transmission, HVDC power transmission) eingesetzt werden. In deren Gehäuse befindet sich ein lichtdurchlässiges Fenster, durch das über ein Glasfaserkabel Licht zugeführt wird. Durch das Glasfaserkabel und das Fenster kann ein Lichtimpuls einer Laserdiode zu den lichtempfindlichen Bereichen des Halbleiter-Chips geführt und so das im Chip integrierte elektronische Bauteil aktiviert werden.Optoelectronic components are used, for example, when a potential separation between two different parts of an electrical circuit is desired, wherein a part often includes power electronics components that are operated at high voltages and / or currents, and the other part includes control electronics in the low-current range. Examples which may be mentioned are light-ignitable thyristors which are used in converter installations in high-voltage direct-current transmission technology (HVDC technology, high-voltage direct-current power transmission, HVDC power transmission). In the housing there is a translucent window through which light is supplied via a fiber optic cable. Through the fiber optic cable and the window, a light pulse of a laser diode can be led to the photosensitive areas of the semiconductor chip, thus activating the integrated electronic component in the chip.

Derartige elektronische Leistungsbauelemente unterliegen starken Temperaturwechselbelastungen. Unterschiedliche Temperaturausdehnungskoeffizienten (coefficient of thermal expansion, CTE) verschiedener Gehäusekomponenten können dabei ein Problem darstellen. Insbesondere ist die Lichtdurchführung durch das Gehäuse, d. h. die Befestigung der Lichtdurchlässigen Scheibe, die beispielsweise aus Glas oder einer Glaskeramik (z. B. Mangan-Silikat-Glas) besteht, an dem Kupfergehäuse aufgrund der unterschiedlichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten von Kupfer (oder auch Aluminium oder entsprechenden metallischen Legierungen) und Glas problematisch und bedarf beim Entwurf des Bauelementes besonderer Berücksichtigung.Such electronic power components are subject to strong thermal cycling. Different coefficients of thermal expansion (CTE) of different housing components can be a problem here. In particular, the light passage through the housing, d. H. the attachment of the translucent pane, which consists for example of glass or a glass ceramic (eg., Manganese silicate glass), the copper housing due to the different thermal expansion coefficients of copper (or aluminum or corresponding metallic alloys) and glass problematic and needs in the design of the component special consideration.

Bei bekannten Bauteilen sind diese Verbindungen zwischen Glas und Metall komplex aufgebaut. So kann z. B. die Glasscheibe nicht direkt mit dem Kupfer verbunden (z. B. verlötet) werden, sondern es sind Ausgleichsstücke aus Keramik und/oder Metall zwischen Glas und Metallgehäuse notwendig, um die unterschiedlichen thermischen Dehnungen auszugleichen und die entstehenden mechanischen Spannungen aufzunehmen. Derartige Verbindungen sind daher aufwändig in der Herstellung, was das Endprodukt insgesamt verteuert.In known components, these connections between glass and metal are complex. So z. For example, the glass sheet may not be directly bonded (eg, soldered) to the copper, but shims made of ceramic and / or metal between the glass and metal housing are necessary to balance the different thermal strains and absorb the resulting stresses. Such compounds are therefore complicated to manufacture, which makes the end product more expensive.

Aus der DE 195 02 006 A1 ist ein lichtempfindliches elektronisches Bauteil bekannt, das ein hermetisch verschlossenes Gehäuse aus Metall, das eine durchgehende Öffnung aufweist, einen Halbleiter-Chip mit einem lichtempfindlichen Bereich, der in dem Gehäuse angeordnet ist, und eine lichtdurchlässige Scheibe aufweist, die derart an der Öffnung angeordnet ist, dass durch die Öffnung und die Scheibe Licht durch das Gehäuse auf den lichtempfindlichen Bereich des Halbeiter-Chips fallen kann und dass die Scheibe die Öffnung hermetisch verschließt. An einer Oberfläche des Gehäusedeckels ist ein im Vergleich mit den Abmessungen der Öffnung schmaler, umlaufender Steg aus Metall ausgebildet, mit dem die lichtdurchlässige Scheibe stoffschlüssig verbunden ist.From the DE 195 02 006 A1 For example, there is known a photosensitive electronic component comprising a hermetically sealed metal housing having a through opening, a semiconductor chip having a photosensitive area disposed in the housing, and a translucent disk disposed at the opening in that light can pass through the housing through the opening and the disk onto the photosensitive area of the semiconductor chip and that the disk hermetically seals the opening. On a surface of the housing cover is formed in comparison with the dimensions of the opening narrow, circumferential web made of metal, with which the translucent disk is materially connected.

Ebenso zeigt die DE 100 26 651 C1 ein lichtempfindliches elektronisches Bauteil, das ein hermetisch verschlossenes, einen Gehäusedeckel aufweisendes Gehäuse aus Metall, das eine durchgehende Öffnung aufweist, einen Halbleiter-Chip mit einem lichtempfindlichen Bereich, der in dem Gehäuse angeordnet ist, und eine lichtdurchlässige Scheibe aufweist, die derart an der Öffnung angeordnet ist, dass durch die Öffnung und die Scheibe Licht durch das Gehäuse auf den lichtempfindlichen Bereich des Halbeiter-Chips fallen kann und dass die Scheibe die Öffnung hermetisch verschließt. An einer Oberfläche des Gehäusedeckels ist ein im Vergleich mit den Abmessungen der Öffnung schmaler, umlaufender, durch eine am Gehäusedeckel angeordnete dünnwandige Hülse gebildeter Steg aus Metall ausgebildet, mit dessen Stirnseite die lichtdurchlässige Scheibe stoffschlüssig verbunden ist.Likewise shows the DE 100 26 651 C1 a photosensitive electronic component comprising a hermetically sealed housing of metal having a through opening, a semiconductor chip having a photosensitive area disposed in the housing, and a translucent disk so disposed on the opening arranged that light can pass through the housing through the opening and the disc on the photosensitive region of the semiconductor chip and that the disc hermetically seals the opening. On a surface of the housing cover is formed in comparison with the dimensions of the opening narrow, circumferential, formed by a housing cover arranged on the thin-walled sleeve formed metal web, with the end face of the translucent disk is firmly bonded.

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein durch licht aktivierbares elektronisches Bauelement zur Verfügung zu stellen, das eine möglichst einfach herzustellende, vakuumdichte Lichtdurchführung aufweist. Es ist eine weitere Aufgabe der Erfindung ein entsprechendes Herstellungsverfahren anzugeben.It is an object of the present invention to provide a light-activatable electronic component which has a vacuum-tight light feedthrough which is as simple as possible to produce. It is a further object of the invention to provide a corresponding manufacturing method.

Die oben genannten Aufgaben werden durch das elektronische Bauteil gemäß Anspruch 1 und durch das Herstellungsverfahren gemäß Anspruch 7 gelöst. Unterschiedliche Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.The above objects are achieved by the electronic component according to claim 1 and by the manufacturing method according to claim 7. Different developments of the invention are the subject of the dependent claims.

Im Folgenden wird als ein Beispiel der Erfindung ein durch Licht aktivierbares elektronisches Bauelement offenbart. Das Bauelement weist auf: ein hermetisch verschlossenes, einen Gehäusedeckel aufweisendes Gehäuse aus Metall, das eine durchgehende Öffnung aufweist; einen Halbleiter-Chip mit einem lichtempfindlichen Bereich, der in dem Gehäuse angeordnet ist; eine lichtdurchlässige Scheibe, die derart an der Öffnung angeordnet ist, dass durch die Öffnung und die Scheibe Licht durch das Gehäuse auf den lichtempfindlichen Bereich des Halbleiter-Chips fallen kann und dass die Scheibe die Öffnung hermetisch verschließt. An einer Oberfläche des Gehäusedeckels ist ein umlaufender, durch eine am Gehäusedeckel angeordnete Hülse gebildeter Steg aus Metall ausgebildet, mit dessen Stirnseite die lichtdurchlässige Scheibe stoffschlüssig verbunden ist, wobei der Steg eine Höhe h und eine Dicke t aufweist und das Verhältnis t/h kleiner oder gleich 1/5 ist und der Steg mit dem Gehäusedeckel einstückig ausgebildet ist.Hereinafter, as an example of the invention, a photoactivatable electronic device is disclosed. The component comprises: a hermetically sealed, a housing cover having housing made of metal, which has a through hole; a semiconductor chip having a photosensitive region disposed in the housing; a translucent disk disposed on the aperture such that light may pass through the housing and onto the photosensitive region of the semiconductor chip through the aperture and the disk and that the disk hermetically seals the aperture. On a surface of the housing cover is a circumferential, arranged by a sleeve on the housing cover formed web made of metal, with the end face of the translucent disc is integrally connected, wherein the web has a height h and a thickness t and the ratio t / h is less than or equal to 1/5 and the web is integrally formed with the housing cover.

Die folgenden Figuren und die weitere Beschreibung sollen helfen, die Erfindung besser zu verstehen. Die Elemente in den Figuren sind nicht unbedingt als Einschränkung zu verstehen, vielmehr wird Wert darauf gelegt, das Prinzip der Erfindung darzustellen. In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen korrespondierende Teile.The following figures and the further description are intended to help to better understand the invention. The elements in the figures are not necessarily to be construed as limiting, rather value is placed to represent the principle of the invention. In the figures, like reference numerals designate corresponding parts.

1 zeigt eine perspektivische Ansicht eines lichtzündbaren Thyristors mit einer Lichtzuführung über einen Lichtwellenleiter; 1 shows a perspective view of a light-ignitable thyristor with a light supply via an optical waveguide;

2 zeigt als Schnittansicht in vergrößerter Darstellung die Lichtdurchführung durch das Thyristorgehäuse mit einer Glas- oder Glaskeramikscheibe, die auf einem dünnen Steg des Gehäuses befestigt ist; 2 shows as a sectional view in an enlarged view of the light passage through the thyristor housing with a glass or glass ceramic disc which is mounted on a thin web of the housing;

3 zeigt in einer weiteren Schnittansicht die Glasscheibe der Lichtdurchführung aus 2. 3 shows in a further sectional view of the glass of the light passage 2 ,

1 zeigt in teilweise aufgebrochener und vereinfachter Darstellung perspektivisch ein Beispiel eines lichtzündbaren (Leistungs-)Thyristors (LTT, light triggerable thyristor). Der Thyristor umfasst ein Gehäuse 10 mit einem metallischen Gehäusedeckel 11 und einem metallischen Gehäuseboden 12, die durch eine Isolierwandung 13 (z. B. eine Aluminiumoxid-Keramik) getrennt und somit voneinander elektrische isoliert sind. Der Gehäusedeckel 11 und der Gehäuseboden 12 sind beispielsweise aus Kupfer hergestellt, wobei die Oberfläche vernickelt ist. Sowohl der Gehäusedeckel 11 als auch der Gehäuseboden 12 sind jeweils als ein metallisches Kontaktstück ausgebildet und dienen auch zur elektrischen Kontaktierung des Thyristors. Der Gehäusedeckel 11 ist somit gleichzeitig die Kathode des Thyristors und der Gehäuseboden 12 die Anode. Das eigentliche Leistungshalbleiterbauelement 20, d. h. der Halbleiter-Chip ist zwischen den gegenüberliegenden Oberflächen 110 und 120 des Gehäusedeckels 11 bzw. des Gehäusebodens 12 eingeklemmt. 1 shows a partially broken and simplified representation in perspective an example of a light-ignitable (power) thyristor (LTT, light triggerable thyristor). The thyristor comprises a housing 10 with a metallic housing cover 11 and a metallic housing bottom 12 passing through an insulating wall 13 (For example, an alumina ceramic) separated and thus isolated from each other electrical. The housing cover 11 and the case back 12 are made of copper, for example, with the surface being nickel plated. Both the housing cover 11 as well as the caseback 12 are each formed as a metallic contact piece and also serve for electrical contacting of the thyristor. The housing cover 11 is thus at the same time the cathode of the thyristor and the housing bottom 12 the anode. The actual power semiconductor component 20 ie, the semiconductor chip is between the opposite surfaces 110 and 120 of the housing cover 11 or the housing bottom 12 trapped.

Zum Zünden des Leistungshalbleiterbauelements 20 weist der Gehäusedeckel 11 eine Bohrung 14 auf, an deren (in 3 nicht ersichtlich) dem Leistungshalbleiterbauelement 24 zugewandten Ende eine Scheibe (vgl. 4, Bezugszeichen 40) aus Glas oder Glaskeramik (z. B. Aluminiumoxid-Saphir) angeordnet ist. Durch eine in den Gehäusedeckel 11 eingebrachte Nut und durch die Bohrung 14 ist ein Lichtwellenleiter 30 bis zu der Scheibe 40 geführt. Das aus dem Lichtwellenleiter 30 austretende Licht gelangt so durch die Scheibe 40 in das Innere des Gehäuses 10 und trifft dort auf die lichtempfindlichen Bereiche des Leistungshalbleiterbauelements 20. Durch Senden eines Lichtimpulses über den Lichtwellenleiter 30 wird auf diese Art und Weise der lichtzündbare Thyristor aktiviert.For igniting the power semiconductor component 20 has the housing cover 11 a hole 14 on, on whose (in 3 not apparent) the power semiconductor device 24 facing the end of a disc (see. 4 , Reference number 40 ) made of glass or glass ceramic (eg alumina-sapphire) is arranged. Through one in the housing cover 11 introduced groove and through the hole 14 is an optical fiber 30 up to the disc 40 guided. That from the optical fiber 30 Exiting light passes through the glass 40 in the interior of the case 10 and there meets the photosensitive areas of the power semiconductor device 20 , By sending a light pulse over the fiber optic cable 30 In this way the light-ignitable thyristor is activated.

Um das Leistungshalbleiterbauelement 20 vor Korrosion und anderen unerwünschten Umwelteinflüssen zu schützen, soll die Verbindung zwischen der Glasscheibe 40 und dem Gehäusedeckel 11 vakuumdicht sein, so dass die im Gehäuseinneren befindlichen Komponenten, insbesondere das Leistungshalbleiterbauelement 20 hermetisch verschlossen (hermetically sealed) ist.To the power semiconductor device 20 To protect against corrosion and other undesirable environmental influences, the connection between the glass pane 40 and the housing cover 11 be vacuum-tight, so that the components located inside the housing, in particular the power semiconductor component 20 hermetically sealed.

Beispielsweise kann die Glasscheibe (40) am Gehäusedeckel angelötet sein, um die Bohrung 14 vakuumdicht zu verschließen.For example, the glass pane ( 40 ) are soldered to the housing cover to the bore 14 close vacuum-tight.

Das Problem, welches eine derartige Glas-Metall-Verbindung mit sich bringt, wird deutlich, wenn das Gehäuse 10 einer Temperaturwechselbelastung ausgesetzt wird. Bei Leistungselektronikbauteilen liegen diese Temperaturwechselbelastungen je nach Verwendung bei über 100 Grad Celsius Temperaturdifferenz, z. B. bei rund 160 Grad Celsius. Der thermische Ausdehnungskoeffizient liegt bei Glas je nach Typ zwischen 0.5 ppm/°C und 10 ppm/°C, der von den meisten Metallen jedoch deutlich über 15 ppm/°C (Kupfer: 17 ppm/°C, Aluminium: 24 ppm/°C, Stahl: 13 ppm/°C, etc). Daraus folgt, dass die Grenzschicht zwischen Glas und Metall (z. B. das Lot) die durch die unterschiedlichen thermischen Ausdehnungen von Glas und Metall verursachten mechanischen Spannungen aufnehmen muss. Was dazu führt, dass sich die Glasscheibe nach einigen Temperaturzyklen ablöst. Im Falle einer Lötverbindung wird die Lotschicht durch die Temperaturwechselbelastungen mit einer Scher-/Biegebelastung beansprucht, was nach einer bestimmten Anzahl von Zyklen zum Ermüdungsbruch führen kann. So können z. B. Sprünge in der Glasscheibe oder undichte Stellen in der Verbindungsschicht (z. B. der Lotschicht) entstehen.The problem associated with such a glass-to-metal connection becomes apparent when the housing 10 is exposed to a thermal cycling. For power electronics components, these thermal cycling depending on the use at over 100 degrees Celsius temperature difference, z. B. at around 160 degrees Celsius. Depending on the type, the thermal expansion coefficient for glass is between 0.5 ppm / ° C and 10 ppm / ° C, but for most metals it is well above 15 ppm / ° C (copper: 17 ppm / ° C, aluminum: 24 ppm / ° C, steel: 13 ppm / ° C, etc). It follows that the boundary layer between glass and metal (eg the solder) has to absorb the mechanical stresses caused by the different thermal expansions of glass and metal. This causes the glass to peel off after a few temperature cycles. In the case of a solder joint, the solder layer is stressed by the thermal cycling stress with a shear / bending load, which can lead to fatigue failure after a certain number of cycles. So z. As cracks in the glass or leaks in the connecting layer (eg., The solder layer) arise.

Um das oben erläuterte Problem zu lösen, können beispielsweise zwischen die Glasscheibe (40) und das Metallgehäuse (11) ein oder mehrere Ausgleichsstücke z. B. aus Keramik angeordnet werden. Eine derartige Konstruktion mit mehreren Ausgleichsstücken (beschrieben z. B. in der Druckschrift DE 103 52 670 A1 ) ist verhältnismäßig aufwändig. Eine direkte Verbindung der Glasscheibe mit einem metallischen Gehäuseteil wäre zwar einfacher, konnte aber bisher aufgrund der oben beschriebenen Problematik nicht realisiert werden.To solve the above-mentioned problem, for example, between the glass pane ( 40 ) and the metal housing ( 11 ) One or more compensating pieces z. B. be arranged from ceramic. Such a construction with several shims (described for example in the document DE 103 52 670 A1 ) is relatively expensive. Although a direct connection of the glass pane with a metallic housing part would be simpler, it could not be realized hitherto because of the problem described above.

2 illustriert ein Beispiel der Erfindung, bei dem zwischen Glas und Metall keine weiteren Bauteile, insbesondere keine Keramik-Ausgleichsstücke, notwendig sind, um die Unterschiede in den thermischen Ausdehnungskoeffizienten von Glas und Metall auszugleichen. Die 2 ist ein vergrößerter Ausschnitt einer Schnittdarstellung eines vertikalen Schnittes durch die vertikale Mittelachse des oberen Gehäusedeckels 11 des Gehäuses 10 aus der 1. In der Mitte ist die Öffnung 14 (z. B. Bohrung) zu sehen, in die der Lichtwellenleiter 30 teilweise eingeführt werden kann und durch die Licht ins Gehäuseinnere zu den lichtempfindlichen Bereichen des Halbleiter-Chips 20 gelangen kann. In der Bohrung 14 kann ein Absatz 15 vorgesehen sein, an dem sich die Bohrung 14 nach innen hin verjüngt. Der Abschlag kann so z. B. als Anschlag für den Lichtwellenleiter 30 dienen. 2 illustrates an example of the invention in which between glass and metal no other components, in particular no ceramic shims, are necessary to compensate for the differences in the thermal expansion coefficients of glass and metal. The 2 is an enlarged section of a sectional view of a vertical section through the vertical center axis of the upper housing cover 11 of the housing 10 from the 1 , In the middle is the opening 14 (For example, bore) to see in which the optical fiber 30 can be partially introduced and by the light into the housing interior to the photosensitive areas of the semiconductor chip 20 can get. In the hole 14 can be a paragraph 15 be provided, where the bore 14 tapered inwards. The tee can be such. B. as a stop for the optical waveguide 30 serve.

Das Ende der Bohrung 14 auf der Gehäuseinnenseite ist als schmaler umlaufender Steg 112 ausgebildet. Der umlaufende Steg 112 ist einstückig mit dem Gehäusedeckel 11 ausgebildet. Folglich besteht der umlaufende Steg 112 aus demselben Material wie der Gehäusedeckel 11, d. h. aus einem Metall, z. B. aus Kupfer oder aus einer Kupferlegierung. Der um die Bohrung 14 umlaufende Steg 112 kann auf der der Gehäuseinnenseite zugewandten Seite des Deckels 11 an dessen Hauptfläche 110 oder auch an einer von der Hauptfläche 110 zurückgesetzten Oberfläche 111 angeordnet sein. Die letztgenannte Variante ist in 2 dargestellt.The end of the hole 14 on the inside of the case is a narrow circumferential web 112 educated. The surrounding jetty 112 is integral with the housing cover 11 educated. Consequently, there is the circumferential ridge 112 made of the same material as the housing cover 11 , ie made of a metal, for. B. of copper or a copper alloy. The one around the hole 14 circumferential jetty 112 can on the inside of the housing facing side of the lid 11 on the main surface 110 or at one of the main surface 110 recessed surface 111 be arranged. The latter variant is in 2 shown.

An einer Stirnseite des umlaufenden Steges 112 ist die Glasscheibe 40 angeordnet. Die Glasscheibe 40 ist derart stoffschlüssig mit der Stirnseite des Steges 112 verbunden, dass die Bohrung 14 hermetisch, d. h. vakuumdicht, abgedichtet wird. Beispielsweise kann die Glasscheibe 40 an der Stirnseite des Steges 112 angelötet sein, wobei, um die Lötbarkeit der Glasscheibe zu erhöhen, die Glasscheibe 40 zumindest an jenen Stellen, die später die Stirnseite des Steges 112 berühren, mit einer Metallschicht versehen werden kann (z. B. durch Aufdampfen). Es bestehen jedoch auch andere Möglichkeiten, die Glasscheibe 40 direkt mit dem metallischen Steg 112 zu verbinden.At one end face of the circumferential bridge 112 is the glass pane 40 arranged. The glass pane 40 is so cohesively with the end face of the web 112 connected to that hole 14 hermetically, ie vacuum-tight, sealed. For example, the glass pane 40 at the front of the bridge 112 soldered to, in order to increase the solderability of the glass, the glass sheet 40 at least in those places that later the front of the bridge 112 can be provided with a metal layer (eg by vapor deposition). However, there are other options, the glass 40 directly with the metallic bridge 112 connect to.

Da die Bauform des Gehäuses meist zylindrisch ist, kann der Deckel 11 sehr einfach als Drehteil mit Hilfe einer Drehmaschine (zumindest teilweise) automatisiert hergestellt werden. Die Bohrung 14 verläuft in diesem Fall genau durch die Rotationsachse des Gehäusedeckels 11 und die Aussparung 114 in der Hauptfläche 110 des Gehäusedeckels 11 wird, z. B. mit einem Drehmeißel, kreisringförmig konzentrisch um die Bohrung 14 herum ausgeformt, so dass am gehäuseinnenseitigen Ende der Bohrung 14 diese lediglich durch den schmalen umlaufenden Steg 112 begrenzt wird. Die Stirnseite des Steges 112 ist in diesem Fall ebenfalls kreisringförmig. Die Stirnseite des Steges 112 kann von der Hauptfläche 110 des Deckels 11 zurückgesetzt sein, wie in 2 dargestellt. Alternativ zur Materialbearbeitung durch Drehen ist auch Fräsen möglich.Since the design of the housing is usually cylindrical, the lid can 11 be very easily produced as a turned part using a lathe (at least partially) automatically. The hole 14 runs in this case exactly through the axis of rotation of the housing cover 11 and the recess 114 in the main area 110 of the housing cover 11 is, for. B. with a turning tool, concentric annularly around the bore 14 formed around, so that at the housing-side end of the bore 14 this only by the narrow circumferential web 112 is limited. The front of the bridge 112 is also circular in this case. The front of the bridge 112 can from the main surface 110 of the lid 11 be reset, as in 2 shown. As an alternative to material processing by turning, milling is also possible.

Der Steg 112, d. h. dessen Wandstärke t, ist im Vergleich mit dem Durchmesser der Bohrung verhältnismäßig schmal. Um eine robuste und temperaturwechselbeständige Verbindung zwischen der Glasscheibe 40 und dem metallischen Gehäusedeckel 11 zu gewährleisten, sollen die mechanischen Spannungen in der Grenzschicht (z. B. der Lotschicht und/oder der Metallisierung) zwischen Glasscheibe 40 und Steg 112 bei einer vorgegebenen maximalen Temperaturbelastung ΔT des Gehäuses 11 einen maximalen Spannungswert σMAX nicht überschreiten. Dieser maximale Spannungswert σMAX kann z. B. gleich der 0,2%-Dehngrenze (σMAX = RP,0.2) gewählt werden, so dass es in der Grenzschicht zu keinen plastischen Verformungen kommt, d. h. im Falle einer Lötverbindung, dass die Scher- und Biegebeanspruchungen in der Lotschicht (und/oder in der Metallisierung) im elastischen Bereich liegen.The jetty 112 , ie its wall thickness t, is relatively narrow in comparison with the diameter of the bore. For a robust and temperature-resistant connection between the glass pane 40 and the metallic housing cover 11 To ensure the mechanical stresses in the boundary layer (eg the solder layer and / or the metallization) between glass pane 40 and footbridge 112 at a given maximum temperature load .DELTA.T of the housing 11 do not exceed a maximum voltage value σ MAX . This maximum voltage value σ MAX can be z. B. equal to the 0.2% proof stress (σ MAX = R P, 0.2 ) are selected so that it comes in the boundary layer to no plastic deformation, ie in the case of a solder joint that the shear and bending stresses in the solder layer ( and / or in the metallization) in the elastic range.

Es hat sich gezeigt, dass obiges Kriterium erfüllt ist, wenn bei Stegen mit einer Höhe h von größer oder gleich 2 mm die Wandstärke t kleiner ist als 0,25 mm, z. B. kleiner oder gleich 0,20 mm.It has been shown that the above criterion is met if, for webs with a height h of greater than or equal to 2 mm, the wall thickness t is less than 0.25 mm, z. B. less than or equal to 0.20 mm.

Gemäß der vorliegenden Erfindung ist das Verhältnis zwischen Wandstärke t und der Höhe h des (hier kreisringförmigen) Steges 112 kleiner oder gleich 1/5, z. B. kleiner oder gleich 1/10. Nach unten ist die Wandstärke nur durch die Bedingung begrenzt, dass der Steg eine ausreichende mechanische Stabilität aufweist, d. h. der Steg 112 nicht knickt. Die Abmessungen des Steges 112 und der Glasscheibe 40 sind in der Schnittansicht aus 3 noch genauer dargestellt.According to the present invention, the ratio between the wall thickness t and the height h of the (here annular) web 112 less than or equal to 1/5, z. B. less than or equal to 1/10. Down the wall thickness is limited only by the condition that the web has sufficient mechanical stability, ie the web 112 not kinks. The dimensions of the bridge 112 and the glass pane 40 are off in the sectional view 3 shown in more detail.

Claims (7)

Lichtempfindliches, elektronisches Bauelement, das aufweist: ein hermetisch verschlossenes, einen Gehäusedeckel (11) aufweisendes Gehäuse (10; 11, 12, 13) aus Metall, das eine durchgehende Öffnung (14) aufweist; einen Halbleiter-Chip (20) mit einem lichtempfindlichen Bereich, der in dem Gehäuse angeordnet ist; eine lichtdurchlässige Scheibe (40), die derart an der Öffnung (14) angeordnet ist, dass durch die Öffnung (14) und die Scheibe (40) Licht durch das Gehäuse (10) auf den lichtempfindlichen Bereich des Halbleiter-Chips (20) fallen kann und dass die Scheibe (40) die Öffnung (14) hermetisch verschließt; wobei an einer Oberfläche (111) des Gehäusedeckels (11) ein umlaufender, durch eine am Gehäusedeckel (11) angeordnete Hülse gebildeter Steg aus Metall (112) ausgebildet ist, mit dessen Stirnseite die lichtdurchlässige Scheibe (40) stoffschlüssig verbunden ist, wobei der Steg (112) eine Höhe h und eine Dicke t aufweist und das Verhältnis t/h kleiner oder gleich 1/5 ist und der Steg (112) mit dem Gehäusedeckel (11) einstückig ausgebildet ist.Photosensitive electronic component comprising: a hermetically sealed, a housing cover ( 11 ) housing ( 10 ; 11 . 12 . 13 ) made of metal, which has a through opening ( 14 ) having; a semiconductor chip ( 20 ) having a photosensitive area disposed in the housing; a translucent pane ( 40 ), which at the opening ( 14 ) is arranged through the opening ( 14 ) and the disc ( 40 ) Light through the housing ( 10 ) on the photosensitive area of the semiconductor chip ( 20 ) and that the disc ( 40 ) the opening ( 14 ) hermetically seals; being on a surface ( 111 ) of the housing cover ( 11 ) a circumferential, by a on the housing cover ( 11 ) arranged sleeve formed web of metal ( 112 ) is formed, with the end face of the translucent disc ( 40 ) is cohesively connected, the bridge ( 112 ) has a height h and a thickness t and the ratio t / h is less than or equal to 1/5 and the web ( 112 ) with the housing cover ( 11 ) is integrally formed. Das Bauelement gemäß Anspruch 1, wobei der Steg (112) kreisförmig ausgebildet ist.The device according to claim 1, wherein the web ( 112 ) is circular. Das Bauelement gemäß Anspruch 1, wobei das Verhältnis t/h kleiner oder gleich 1/10 ist.The device according to claim 1, wherein the ratio t / h is less than or equal to 1/10. Das Bauelement gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Höhe h des Steges größer oder gleich 2 mm und die Dicke t eines Steges kleiner oder gleich 0,25 mm ist.The device according to one of the preceding claims, wherein the height h of the web is greater than or equal to 2 mm and the thickness t of a web is less than or equal to 0.25 mm. Das Bauelement gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Steg (112) an einer der Gehäuseinnenseite zugewandten Oberfläche (110) des Gehäusedeckels (11) angeordnet ist.The component according to one of the preceding claims, wherein the web ( 112 ) on one of the inside of the housing facing surface ( 110 ) of the housing cover ( 11 ) is arranged. Das Bauelement gemäß Anspruch 5, wobei der Steg (112) an einer von der Oberfläche (110) des Gehäusedeckels (11) zurückgesetzten Fläche (111) angeordnet ist.The component according to claim 5, wherein the web ( 112 ) at one of the surface ( 110 ) of the housing cover ( 11 ) recessed surface ( 111 ) is arranged. Verfahren zur Herstellung eines Gehäusedeckels (11) für ein Gehäuse eines in dem Gehäuse aufgenommenen Halbleiter-Chips (20) mit einem lichtempfindlichen Bereich, das Folgendes umfasst: Bereitstellen eines Gehäusedeckel-Rohlings (11); Bohren oder Fräsen einer Öffnung (14) durch den Gehäusedeckel (11); Bereitstellen einer lichtdurchlässigen Scheibe (40); wobei das Verfahren ferner aufweist: Drehen oder Fräsen einer Aussparung in eine Oberfläche (110) des Gehäusedeckels (11) um das Ende der Öffnung (14), so dass ein umlaufender, durch eine am Gehäusedeckel (11) angeordnete Hülse gebildeter, mit dem Gehäusedeckel (11) einstückig ausgebildeter Steg (112) am Ende der Öffnung (14) entsteht und der Steg (112) eine Höhe h und eine Dicke t aufweist und das Verhältnis t/h kleiner oder gleich 1/5 ist; Stoffschlüssiges Verbinden der Scheibe (40) mit einer Stirnseite des umlaufenden Steges (112) derart, dass die Scheibe (40) die Öffnung (14) hermetisch verschließt.Method for producing a housing cover ( 11 ) for a housing of a semiconductor chip accommodated in the housing ( 20 ) having a photosensitive area, comprising: providing a housing cover blank ( 11 ); Drilling or milling an opening ( 14 ) through the housing cover ( 11 ); Providing a translucent pane ( 40 ); the method further comprising: turning or milling a recess into a surface ( 110 ) of the housing cover ( 11 ) around the end of the opening ( 14 ), so that a circumferential, by a on the housing cover ( 11 ) arranged sleeve, with the housing cover ( 11 ) integrally formed web ( 112 ) at the end of the opening ( 14 ) and the bridge ( 112 ) has a height h and a thickness t and the ratio t / h is less than or equal to 1/5; Cohesive connection of the disc ( 40 ) with an end face of the circumferential web ( 112 ) such that the disc ( 40 ) the opening ( 14 ) hermetically seals.
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