DE1109794B - Method for installing a surface rectifier element in an airtight sealed housing - Google Patents
Method for installing a surface rectifier element in an airtight sealed housingInfo
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Description
DEUTSCHESGERMAN
PATENTAMTPATENT OFFICE
I16877Vmc/21gI16877Vmc / 21g
BEKANNTMACHUNG
DER ANMELDUNG
UNDAUSGABE DER
AUSLEGESCHRIFT: 29. JUNI 1961 NOTICE
THE REGISTRATION
AND ISSUE OF
EDITORIAL: JUNE 29, 1961
Es ist üblich, empfindliche elektrische Bauelemente zum Schutz gegen mechanische und atmosphärische Einflüsse in Gehäuse einzubauen, die in vielen Fällen luftdicht verschlossen werden. Es ist auch bekannt, Flächengleichrichterelemente, z. B. aus Silizium oder Germanium, in Gehäuse einzubauen.It is common to protect sensitive electrical components against mechanical and atmospheric To incorporate influences in the housing, which in many cases are hermetically sealed. It is also known Surface rectifier elements, e.g. B. made of silicon or germanium, to be installed in the housing.
Bei derartigen Konstruktionen nutzt man gewöhnlich den Gehäusesockel, der beispielsweise aus gut wärmeleitendem Metall (Kupfer) besteht, zum elektrischen Anschluß aus, indem das Halbleiterelement mit seiner einen Fläche auf den Sockel aufgelötet wird. Die andere noch freie Fläche wird meist durch Anlöten eines flexiblen Litzenleiters kontaktiert, dessen angelötetes Ende eine für das Anlöten geeignete Form erhalten hat. Diese Anordnung erhält dann eine Kappe, beispielsweise aus Metall oder Keramik oder einer Kombination beider Stoffe, wobei gewöhnlich die Kappe mit dem Sockel verlötet wird.In such constructions you usually use the housing base, for example from good thermally conductive metal (copper) is made for electrical connection by the semiconductor element with its one surface is soldered to the base. The other remaining free area is usually soldered on a flexible stranded conductor, the soldered end of which is suitable for soldering Received form. This arrangement then receives a cap, for example made of metal or ceramic or a combination of both materials, usually the cap is soldered to the base.
Besondere Schwierigkeiten bereitet die Herausfuhrung des flexiblen Litzenleiters aus der Kappe. In den meisten bekannten Anordnungen sind dazu mehrere Lötvorgänge notwendig. Es ist beispielsweise eine Anordnung bekannt, bei der der Litzenleiter in zwei Teile unterteilt ist. Der eine Teil befindet sich im Inneren des Gehäuses, während der andere von außen zugeführt wird. Zum Verbinden beider Teile des Litzenleiters wird ein metallisches Zwischenstück, das an seinen beiden Endungen mit Bohrungen zur Aufnahme der Litzenleiterteile versehen ist und in der Mitte einen massiven Kern besitzt, in die Kappe eingelötet. Leading the flexible stranded conductor out of the cap presents particular difficulties. In the Most of the known arrangements require several soldering operations. For example, it is one Arrangement known in which the stranded conductor is divided into two parts. One part is in the Inside the case while the other is fed from the outside. To connect both parts of the The stranded conductor is a metallic intermediate piece that has holes at both ends for receiving the stranded conductor parts is provided and has a solid core in the middle, soldered into the cap.
Ein wesentlicher Nachteil der bekannten Einbauverfahren liegt in der Anwendung häufiger Lötprozesse nach dem Einbau des an sich funktionsfertigen Halbleiterelements. Es gelangen dabei schädliche Gase und Dämpfe, beispielsweise aus dem Lötwasser und dessen Niederschlag, auf die gereinigte wirksame Halbleiteroberfläche und verursachen Störungen. A major disadvantage of the known installation methods is the use of frequent soldering processes after the installation of the ready-to-use semiconductor element. It gets harmful Gases and vapors, for example from the soldering water and its precipitate, on the cleaned effective semiconductor surface and cause disturbances.
Man kann diese Nachteile bis zu einem gewissen Grad vermeiden, indem man die Gehäuseteile durch die bekannte Kaltschweißung verbindet. Es ist auch bekannt, eine Gehäusekappe in eine mit einem flüssigen Lötmittel gefüllte passende Ringnut eines Sockels einzusetzen. Durch diese Anordnung wird zwar verhindert, daß ein Flußmittel, das zur anschließenden Verbesserung der äußeren Lötnaht verwendet wird, in das Innere des Gehäuses eindringt; die beim eigentlichen Lötvorgang auftretenden Lötdämpfe gelangen jedoch ungehindert in das Gehäuse. In keinem Fall ist eine der bekannten Maßnahmen geeignet, die beim Verlöten des eigentlichen Halbleiterelements mit dem Verfahren zum EinbauOne can avoid these disadvantages to a certain extent by having the housing parts through the well-known cold welding connects. It is also known to convert a housing cap into one with a liquid Use solder-filled matching ring groove of a socket. This arrangement prevents that a flux, which is used to subsequently improve the outer solder seam, penetrates the interior of the housing; the soldering fumes that occur during the actual soldering process arrive but unhindered into the housing. In no case is one of the known measures suitable for Soldering the actual semiconductor element using the installation method
eines Flächengleichrichterelementsa surface rectifier element
in ein luftdicht verschlossenes Gehäusein an airtight housing
Anmelder:
Intermetall Gesellschaft für MetallurgieApplicant:
Intermetall Society for Metallurgy
und Elektronik m.b.H.,
Freiburg (Breisgau), Hans-Bunte-Str. 19and Electronics mbH,
Freiburg (Breisgau), Hans-Bunte-Str. 19th
Dr. H. Hinrichs, Buchenbach bei Freiburg (Breisgau), Dr. W. Martin und Willy Gersbach,Dr. H. Hinrichs, Buchenbach near Freiburg (Breisgau), Dr. W. Martin and Willy Gersbach,
Freiburg (Breisgau),
sind als Erfinder genannt wordenFreiburg (Breisgau),
have been named as inventors
Sockel entstehenden Lötdämpfe unschädlich zu machen.To render the soldering fumes harmless from the socket.
Die Erfindung vermeidet die Nachteile der bekannten Verfahren und Maßnahmen und gibt ein Verfahren an, bei dem ein Flächengleichrichterelement in ein luftdicht verschlossenes Gehäuse eingebaut wird, das im wesentlichen aus einem mit einer Bohrung zur Aufnahme des Gleichrichterelements versehenen Metallblock besteht, mit dessen Boden die eine Oberfläche des Gleichrichterelements elektrisch leitend verbunden ist, während der andere elektrische An-Schluß mittels einer mit der anderen Oberfläche des Gleichrichterelements verbundenen, über eine Durchführung in das Gehäuse gelangenden Anschlußlitze hergestellt wird und bei dem alle zum Aufbau des Flächengleichrichterelements notwendigen HeißlÖtungen vor der letzten Ätzung und zeitlich und räumlich getrennt vom Einbau der Anordnung in das Gehäuse durchgeführt werden. Das Verfahren zeichnet sich erfindungsgemäß dadurch aus, daß bei der zur Verbindung des Flächengleichrichterelements mit dem Boden des Metallblocks notwendigen Heißlötung nach der letzten Ätzung und nach dem Einbau in das Gehäuse durch geeignete Formgebung der zu verlötenden Bauteile schädliche Lötwasserdämpfe während des Lötvorganges von der wirksamen Halbleiteroberfläche ferngehalten werden und daß weitere zum luftdichten Abschluß des Gehäuses notwendige Heißlötungen erst nach einer genügend guten AbdichtungThe invention avoids the disadvantages of the known methods and measures and provides a method in which a surface rectifier element is installed in an airtight sealed housing, which essentially consists of a one provided with a bore for receiving the rectifier element There is a metal block, with the bottom of which one surface of the rectifier element is electrically conductive is connected, while the other electrical connection by means of one with the other surface of the Rectifier element connected, reaching through a bushing in the housing pigtail is produced and in which all the hot soldering necessary for the construction of the surface rectifier element before the last etching and temporally and spatially separated from the installation of the arrangement in the housing be performed. The method is characterized according to the invention characterized in that in the connection of the surface rectifier element with the The bottom of the metal block requires hot soldering after the last etch and after installation in the housing by suitable shaping of the components to be soldered, harmful soldering water vapors during of the soldering process are kept away from the effective semiconductor surface and that further to airtight Completion of the housing necessary hot soldering only after a sufficiently good seal
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der zu verlötenden Stellen durch die an sich bekannte Anwendung hoher Preßdrücke vorgenommen werden.the points to be soldered are made by the known application of high pressures.
Die Merkmale und Vorteile der Erfindung werden im folgenden an Hand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert:The features and advantages of the invention are shown below with reference to one in the drawing Embodiment explained in more detail:
Fig. 1 zeigt die Gesamtanordnung im Querschnitt;Fig. 1 shows the overall arrangement in cross section;
Fig. 2 zeigt einen vergrößerten Ausschnitt aus der Gesamtanordnung im Querschnitt, an Hand dessen die einzige nach dem Ätzvorgang ausgeführte Heißlötung erläutert werden soll.Fig. 2 shows an enlarged detail of the overall arrangement in cross section, on the basis of this the only hot soldering performed after the etching process is to be explained.
Das Gehäuse 1 besteht aus einem Metallblock, beispielsweise aus Kupfer oder Messing, dessen unterer Teil als Schraubgewinde und dessen oberer Teil als Sechskantkopf ausgebildet ist. In der Längsachse weist der Metallblock eine Bohrung auf, die zur Aufnahme des Halbleiterelements dient. In den Boden der Bohrung ist eine Ringnut 2 eingelassen. Am Kopf des Gehäuses befindet sich ein schmaler, überstehender Metallrand 3. Die Anschlußlitze 4 wird durch eine Metallkeramik- oder Metallglasdurchführung 5 nach außen geführt.The housing 1 consists of a metal block, for example made of copper or brass, the lower Part is designed as a screw thread and the upper part of which is designed as a hexagonal head. In the longitudinal axis the metal block has a bore which is used to receive the semiconductor element. In the ground an annular groove 2 is let into the bore. At the head of the housing there is a narrow, protruding one Metal edge 3. The pigtail 4 is fed through a metal-ceramic or metal-glass lead-through 5 outwards.
Vor dem Einbau wird zunächst der Halbleiterkörper 6 aus Silizium oder Germanium zwischen die beiden Metallköpfe 7 und 8 eingelötet. Danach wird die Anordnung in einem geeigneten Ätzmittel geätzt. Die Anschlußlitze 4 wird mit einem Ende in den Topf 8 eingeführt und durch einen hohen auf die seitlichen Topfwände wirkenden Preßdruck mit diesem verbunden. Es ist auch möglich, die Anschlußlitze in dem Topf 8 zu verlöten. In diesem Falle muß dann die Ätzung nach dem Einlöten der Litze durchgeführt werden. Anschließend wird die aus den beiden Topfen 7 und 8, dem Halbleiterkörper 6 und der Anschlußlitze 4 bestehende Anordnung in die Bohrung des Gehäuses 1 eingeführt. Der Metalltopf 7 ist so bemessen, daß sein Rand in die im Boden der Bohrung eingelassene Ringnut paßt. Der Boden des Topfes 7 bzw. der Boden des durch die Ringnut gebildeten Zylinders 9 werden zuvor mit einem Lötmittel versehen, so daß nach Einsetzen der Halbleiteranordnung durch Erhitzen eine elektrisch gut leitende Lötverbindung an der Stelle 9 zwischen der Halbleiteranordnung und dem Gehäuse hergestellt wird. Durch Verwendung des Topfes 7 in Verbindung mit der Ringnut 2 ist gewährleistet, daß schädliche Lötwasserdämpfe während des Verlötens der Anordnung mit dem Gehäuseboden nicht auf die geätzte Sperrschicht des Halbleiterkörpers gelangen.Before installation, the semiconductor body 6 made of silicon or germanium is first placed between the both metal heads 7 and 8 soldered in. The arrangement is then etched in a suitable etchant. The pigtail 4 is inserted with one end into the pot 8 and a high one on the side Pot walls acting pressure connected with this. It is also possible to use the pigtail in to solder the pot 8. In this case, the etching must then be carried out after the braid has been soldered in will. Then from the two pots 7 and 8, the semiconductor body 6 and the pigtail 4 existing arrangement introduced into the bore of the housing 1. The metal pot 7 is dimensioned so that its edge fits into the ring groove let into the bottom of the hole. The bottom of the pot 7 or the bottom of the cylinder 9 formed by the annular groove are previously provided with a solder, so that after inserting the semiconductor arrangement by heating an electrically good conductive soldered connection is made at the point 9 between the semiconductor device and the housing. By Using the pot 7 in conjunction with the annular groove 2 ensures that harmful soldering water vapors do not touch the etched barrier layer during soldering of the assembly to the bottom of the housing of the semiconductor body arrive.
Nach dem Einsetzen des Halbleiterelements muß das Gehäuse luftdicht bzw. vakuumdicht verschlossen werden. Zu diesem Zweck wird die Anschlußlitze 4 durch die Kupferhülse 10 der Metallkeramik- bzw. Metallglasdurchführung gezogen. Der Innendurchmesser der außen und innen verzinnten Kupferhülse ist so bemessen, daß die ebenfalls aus verzinnten Kupferdrähten bestehende Anschlußlitze mit gutem Sitz durchgeführt werden kann.After the semiconductor element has been inserted, the housing must be sealed airtight or vacuum-tight will. For this purpose, the pigtail 4 is inserted through the copper sleeve 10 of the metal ceramic or Pulled metal glass bushing. The inside diameter of the outside and inside tinned copper sleeve is dimensioned so that the pigtail, which is also made of tinned copper wires, has a good Seat can be carried out.
Die Durchführung 5 ist so geformt, daß sie mit ihrem unteren Teil in die Bohrung des Gehäuses 1 paßt und mit zwei seitlichen Flanschen auf den Rändern der Bohrung aufliegt. Vor dem Einsetzen der Durchführung wird auf den Rand der Bohrung ein flacher Dichtungsring 11, beispielsweise aus Zinn oder einer Blei-Silber-Legierung, gelegt. Dieser befindet sich nach dem Einsetzen der Dichtung zwischen dem Gehäuserand und den Flanschen der Dichtung. Durch Umbördeln und anschließendes Flachquetschen des Metallrandes 3 unter hohem Druck beginnt das weiche Material des Ringes zu fließen, so daß eine luftdichte Verbindung der Durchführung mit dem Metallgehäuse erzielt wird. Sollten bei Halbleiteranordnungen sehr hoher Leistung die geometrischen Abmessungen so groß werden, daß aus Sicherheitsgründen zusätzlich eine Verlötung des Randes 3 mit der Durchführung 5 erwünscht ist, so kann dieser Lötvorgang ohne Gefahr für die wirksame Halbleiteranordnung durchgeführt werden. Die durch den Preß-Vorgang erzielte Dichtung verhindert auf jeden Fall das Eindringen von schädlichen Lötwasserdämpfen in das Innere des Gehäuses. Bei normalen Flächengleichrichteranordnungen ist eine derartige zusätzliche Lötung aber nicht notwendig.The bushing 5 is shaped so that its lower part enters the bore of the housing 1 fits and rests on the edges of the hole with two side flanges. Before inserting the Implementation is a flat sealing ring 11, for example made of tin or on the edge of the bore a lead-silver alloy. After inserting the seal, this is located between the Edge of the housing and the flanges of the seal. By flanging and then squeezing the Metal edge 3 under high pressure, the soft material of the ring begins to flow, so that a airtight connection of the implementation is achieved with the metal housing. Should be with semiconductor arrangements very high performance the geometric dimensions are so large that for safety reasons In addition, a soldering of the edge 3 to the implementation 5 is desired, this soldering process can can be carried out without endangering the effective semiconductor device. The through the pressing process The seal obtained prevents harmful soldering water vapors from penetrating into the the inside of the case. In normal surface rectifier arrangements, such an additional But soldering is not necessary.
Es besteht dann die Möglichkeit, das Innere des Gehäuses, in dem sich das Halbleiterelement befindet, durch die Kupferhülse 10 zu evakuieren und gegebenenfalls mit einem Schutzgas zu füllen. Nach Beendigung dieser Vorgänge wird die Kupferhülse 10 anThere is then the possibility of the inside of the housing in which the semiconductor element is located, to evacuate through the copper sleeve 10 and, if necessary, to fill with a protective gas. After completion the copper sleeve 10 is connected to these processes
»ο der Stelle 12 unter hohem Druck zusammengepreßt. Das Material der Anschlußlitze sowie der Hülse beginnt dabei zu fließen, so daß durch den Vorgang, der auch als Kaltpreßschweißen bekannt ist, eine luftdichte Verbindung zwischen Litzenleiter und Hülse hergestellt wird.»Ο the point 12 pressed together under high pressure. The material of the pigtail and the sleeve begins to flow, so that by the process that also known as cold pressure welding, an airtight connection between the stranded conductor and the sleeve will be produced.
Der Vorteil des vorliegenden Verfahrens für den Einbau von Flächengleichrichterelementen in luftdicht verschlossene Gehäuse besteht darin, daß eine Verunreinigung der wirksamen Oberfläche des HaIbleiterelements durch für den Einbau notwendige Maßnahmen weitgehend vermieden wird. Die Verunreinigungen werden bei zahlreichen bekannten Verfahren, vor allem durch die mit dem Einbau verbundenen Heißlötvorgänge verursacht. Bei dem vorliegenden Verfahren wird nach der letzten Ätzung des Halbleiterelements nur ein Heißlötvorgang zum Verbinden des Halbleiterelements mit dem Gehäuse benötigt. Dabei ist durch die Formgebung der zu verlötenden Teile dafür gesorgt, daß keine schädlichen Dämpfe des Lötwassers auf die Halbleiteroberfläche gelangen können. Bei allen anschließend durchgeführten Verfahrensschritten zum Einbau und zum Verschluß des Gehäuses werden keine Heißlötungen mehr benötigt, bevor die Halbleiteranordnung wirksam abgeschlossen ist.The advantage of the present method for the installation of surface rectifier elements in airtight sealed housing is that a contamination of the effective surface of the semiconductor element is largely avoided by the measures required for installation. The impurities are used in numerous known processes, especially those associated with installation Causes hot soldering. In the present method, after the last etching of the semiconductor element only a hot soldering process is required to connect the semiconductor element to the housing. The shape of the parts to be soldered ensures that there are no harmful vapors of the soldering water can get onto the semiconductor surface. For all subsequent procedural steps no more hot soldering is required for installing and closing the housing, before the semiconductor device is effectively completed.
Claims (8)
Deutsche Auslegeschriften Nr. 1 039 645,
589;
französische Patentschrift Nr. 1119 805.Considered publications:
German Auslegeschrift No. 1 039 645,
589;
French patent specification No. 1119 805.
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Citations (3)
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- 1959-08-22 DE DEI16877A patent/DE1109794B/en active Pending
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1960
- 1960-04-21 GB GB1403660A patent/GB883289A/en not_active Expired
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Also Published As
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| GB883289A (en) | 1961-11-29 |
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