DE1764668C2 - Gehäuseteil für Halbleiterbauelemente - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Gehäuseteil für HaIbterbauelemente aus einem dielektrischen, im wesentlichen scheibenförmigen Isolierkörper, in dessen einer oberen Grundfläche eine Vertiefung zur Aufnahme des Halbleiterkörper gebildet ist und auf der im Abstand von dieser Vertiefung mehrere erhabene und voneinander getrennte Kontaktabschnitte ausgebildet sind, wobei die Flächen der Vertiefung, der Konlaktabschnitte und der dazwischen verbliebenen Teile der genannt-n Grundfläche des Isolierkörpers mit teilweise zusammenhängenden,elektrisch leitenden Überzügen versehen sind, von denen einer die Bodenfläche der Vertiefung mit einem der Kontaktabschnitte elektrisch leitend verbindet.

Wegen ihrer baulich geringen Abmessungen sind Halbleiterbauelemente für das Montieren von elektrisehen Schaltungsanordnungen umständlich zu handhaben. Es ist dahei bekannt, Halbleiterbauelemente in keramische Gehäuseteile einzubauen, die mit elektrisch leitenden Überzügen versehen sind. Diese elektrischen Leiterschichten dienen zur elektrischen

*o Stromführung zwischen den Elektroden der Halbleiterbauelemente und den Verbindungsleitungen zu den Schaltungselementen einer Schaltungsanordnung. Die Halbleiterbauelemente in dem Gehäuseteil werden zweckmäßig mit einem Epoxyharz vergossen,

um sie vollkommen elektrisch zu isolieren und gegen Bruchgefahr zu schützen.

Ein bekanntes Gehäuseteil der vorbeschriebenen Art (USA.-Patentschrift 32 71 507) besteht aus einem flachen, quaderförmigen Keramikkörper, in dessen

eine Oberfläche eine stufenförmig gestaltete Nut eingepreßt ist. Der Raum zwischen den unteren Stufen der Nut dient dabei zur Aufnahme eines Halbleiterbauelements. Nach dem Aufbringen von Leiterschichten auf die Nutgrundfläche und die Stuferiflächen werden diese Leiterschichten dadurch unterteilt, daß von der Leiterschichtseite her senkrecht zu der vorgenannten Nut Quernuten in den Keramikkörper eingeschnitten werden. Dieses Fertigungsverfahren ist besonders für die Serienfabrikation der Gehäuseteile verhältnismäßig aufwendig.

Die vorbeschriebene Anordnung (USA.-Patentschrift 32 71 507) weist als elektrische Anschlüsse in einer Ebene liegende elektrisch leitende Flächen auf, die sich insbesondere für den Aufbau einer Schaltungsanordnung auf einer Platte in einer sogenannten gedruckten Schaltung eignen. Diese Bauart bietet deutliche Vorteile gegenüber anderen Gehäusen füi Halbleiterbauelemente, bei denen als elektrische Anschlüsse Drähte aus dem Gehäuse herausgeführt sind (USA.-Patentschrift 32 31797, französische Patentschrift: 14 49 398, USA.-Patentschrift 28 80 383, französische Patentschrift 14 27 264, USA.-Patentschrifi 30 25 437). Es ist in diesem Zusammenhang auch bekannt, die Gehäuseteile für Halbleiterbauelemente kreiszylinderförmig auszubilden und die elektrischer Anschlüsse in Form von Leitungsdrähten rings un: das Gehäuse verteilt anzuordnen (französische Patentschrift 14 49 398) bzw. ebenfalls in Verbindung mit einer zylinderförmigen Ausbildung eines Gehäuses eine teilweise Metallisierung einer Grundfläche eines isolierenden Gehäuseteils mit kreissektorförmi gen Metallisierungsflächen und zwischen den einzel nen Leiterschichten verbleibenden elektrisch isolie renden Oberflächenteilen vorzusehen, wobei dann dif Kontaktstellen rund um das Halbleiterbauelement an geordnet sind (französische Patentschrift 14 27 264) Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eil

Gehäuseteil der eingangs angegebenen Art (USA.

³ ί ⁴

Patentschrift 3271507) für HalBleiterbauelemente einem anderen dielektrischen Material. Beispiels-

ter Aufrechterhaltung seiner bisherigen Vorzüge weise kann Berylliumoxyd verwendet werden, we .η

eiter zu verbessern und ζ. B. in fertigungstechnischer eine bessere Wärmeableitung erforderlich ist. Bei

ersieht dadurch zu vereinfachen, d?3 das Einschnei- einer Reihe von Anwendungen sind Kunststoffe zu-

Sn von Nuten od. dgl. zur Unterteilung von Leiter- 5 friedenstellend. Der Körper 30 ist derart gepreßt daß

flächen eingespart werden kann. Ferner sollen das mittig eine kreisförmige Vertiefung 32 in der ^Ob^r-

r häuseteil und die Leiterflächen derart ausgebildet seile oder oberen Grundfläche 34 entsteht. Am auße-

d die Leiterflächen so aufgebracht sein, daß ohne ren Rand des Körpers 30 befinden sich im ^Abs^tan£

^Un«tändliche Maßnahmen gewährleistet ist, daß sich voneinander drei erhöhte Kontaktabschnitte 36, 38

-her di- elektrisch isolierenden Bereiche zwischen io und 40. Jeder dieser Kontaktabschnitte hat eine nng-

ü η einzelnen Überzügen keine Leiterbrücken bilden sektorförmige obere Oberfläche, während die dazwi-

den emzein ε schenliegenden äußeren Seitenflächen 42, 44 und 46

Ge£enstand der Erfindung ist hierzu ein Gehäuse- des Isolierkörpers 30 vorzugsweise geradlinig be-

» ;i für Halbleiterbauelemente aus einem dielektri- grenzt sind. Der Kontaktabschnitt 36 bildet den Kolben im wesentlichen scheibenförmigen Isolierkör- i,-> lektorkontakt und ist in Umfangsrichtung ζ B. etwa

r in dessen einer oberen Grundfläche eine Vertie- doppelt so lang wie die Abschnitte 38 und 40. Uiese

fi no zur Aufnahme des Halbleiterkörpers gebildet ist Ausbildung läßt sofort die Orientierung der Kontakte

4 auf" der im Abstand von dieser Vertiefung erkennen, wenn das Gehäuse umgedreht wird.

Phrere erhabene und voneinander getrennte Kon- Der Isolierkörper 30 wird nach seiner Formung iwahschnitte ausgebildet sind, wobei die Flächen 20 nach bekannten Methoden zu einem festen kerarm-

SrVertiefung, der Kontaktabschnitte und der dazwi- sehen Körper gebrannt. Alternativ kann er auch im

Sen verbliebenen Teile der genannten Grundfläche rohen Zustand nach den im folgenden beschriebenen

** Isolierkörpers mit teilweise zusammenhängenden, Regeln metallisiert und danach gebrannt werden.

Sc isch leitenden Überzügen versehen sind, von Die Abmessungen des Isolierkörpers 30 sind im deneneiner die Bodenfläche der Vertiefung mit einem 25 allgemeinen sehr klein; zur Veranschauhchung sind

Tr Kontaktabschnitte elektrisch leitend verbindet, ds Beispiel die Abmessungen eines typischen Ge-

JScESSS!ί gekennzeichnet ist, daß die Verti-- häuseteils der in Fig. 1 dargestellten Art nach-

fung zentral in der einen Grundfläche des Isolierkör- stehend aufgeführt:

oers angeordnet und von den erhabenen Kontakt- .,,

Abschnitten ringförmig umgeben ist und daß die zwi- 30 Gesamtdurchmesser 3,35 mm

sehen der Vertiefung und den Kontaktabschnitten Gesamthöhe 1,5-mm

verbliebene Grundfläche lediglich teilweise von den Mittige Vertiefung 1.52 · 0,203 mm

Überzügen bedeckt ist, so daß deren nichtbedeckte Basis-und Emitterabschnitte.. 1,02-0,305 mm

Teile elektrisch isolierende Bereiche zwischen den _Kollektorabschnitt 1,78 · 0,305 mm

einreinen Überzügen bilden. 35

Durch die gekennzeichnete Ausbildung werden die Abstand zwischen diesen Ab-

angestrebten Vorteile in vollem Umfang erreicht, schnitten, mindestens i,52mm

und die Ausbildung ermöglicht es, die elektrisch _ft *

SE», diAuf die Gnmdfläche aufgelegt wird. inJ ^ 3 ^gestell« M»£ D,. Ma*£ «mn.«

3Ξςβ, EfSSBS :

form gemäß F i g. 1 geeignete Metallmaske 55 Wenn ^ JJaske 48 ^e in _Isolierkörpern

Fig. 4 eine andere Ausfuhrungsform der Erfm- öffnungen fu eine_[ große ^_6n ^ _uber

dung in perspektivischer Ansicht, ^_n Κή-rner 30 eeleet ist wird eine Metallisierlösung

stellung sehr geeignete Metallmaske, Fig 7 eine Ausführungsform der Erfindung mit i Massenkontaktfläche für den Emitter eines

nen,

der ·der

abgedeckten Oberflächen. ^ _{f die} Seitenflächen

_FT;8die Ausführungsform nach F i, 1 bei An- *₅ dies bringung auf einem Gewindebolzen tntt das

34 bis zum Kopf der Kontakt-

abschnitte (bei dem Gehäuse mit den vorstehend an- Herstellung, Einbau und Verwendung dieses Gegegebenen Abmessungen etwa 0,3 mm). häuseteils bzw. der elektronischen Baueinheit kön-Nach Trocknung des Metallisierüberzugs können nen im wesentlichen in der gleichen Weise erfolgen, ein oder mehrere weitere Überzüge aufgebracht wer- wie das vorstehend in Verbindung mit der Ausfühden. Es können herkömmliche, in einem geeigneten 5 rungsform gemäß F i g. 1 beschrieben wurde. Lösungsmittel suspendierte Metallisiermassen, z. B. Die F i g. 4 und 5 veranschaulichen eine Ausfüh-Molybdän-Titan-Pulver, verwendet werden. rungsform, die sich besonders gut für eine hermetische Da das Metallisiermaterial gewöhnlich mittels Abdichtung des halbleitenden Bauclements eignet. einer Düse oder anderen Zerstäubungseinrichtung, Der Körper 80 hat eine zylindrische Mantelfläche die über den unter der Maske befindlichen Isolier- io und weist in seiner Oberseite 84 eine kreisförmige körpern angeordnet ist, aufgesprüht wird, kann ge- Verliefung 82 sowie drei erhöhte Kontaktabschnitte gebenenfalls auf die nichtabgedeckten senkrechten 86, 88 und 90 auf, die direkt aus der Oberseite 84 Flächen weniger Metallisiermaterial gelangen als auf hervorragen. Bezüglich der Bereiche, die metallisiert die waagerechten Flächen. Diesem Effekt kann da- und elektroplattiert werden, gilt im wesentlichen das durch entgegengewirkt werden, daß diese Ober- 15 gleiche wie bei der Ausführungsform nach Fig. 1. flächen eine Neigung aufweisen, wie das in Fig. 2 Die Fig. 5 veranschaulicht das Gehäuseteil der angedeutet ist. Die Betriebseigenschaften und die Fig. 4 nach Einbringung eines Halbleiterbauelements Kosten der Gehäuseteile werden hierdurch in keiner und Verschluß mit beispielsweise einem glasierten Weise nachteilig beeinflußt. keramischen Deckel 92, der eine vollständig herme-

Nach dem Metallisieren wird die Maske 48 ent- ao tische Abdichtung herbeiführt.

fernt, und die Körper werden getrocknet und in her- In F i g. 6 ist eine aus dünnem Material gestanzte

kömmlicher Weise gebrannt, um das Lösungsmittel Maske dargestellt, die in einer Rütteleinrichtung

auszutreiben und das Metallisiermaterial fest mit der od. dgl. automatisch in die einzelnen Isolierkörper,

Unterlage zu verbinden, z. B. bei Brenntemperaturen etwa gemäß F i g. 1 oder 8, eingeführt werden kann

von 1400 bis 1550° C in feuchtem Wasserstoff, wo- 25 und infolge ihrer einfachen Herstellung und geringen

bei letzterer eine Oxydation des Überzugs verhindert. Kosten nur einmal verwendet wird. Die Maske 96

Die Herstellung des Gehäuseteils wird durch Auf- nach F i g. 6 ist ein genaues Ebenbild des elektrisch

bringen jeweils zusammenhängender Metallüberzüge isolierenden Bereichs, der auf der Oberseite des Ge-

auf die metallisierten Bereiche abgeschlossen. Auch häuseteils gebildet werden soll. Die schlüssellochför-

hierfür können herkömmliche Arbeitsmethoden und 30 mige Ausnehmung 98 stimmt in ihrer Form mit der

Materialien Anwendung finden, beispielsweise Trom- mittigen Vertiefung, dem Kollektorkontaktabschnitt

melgalvanisierung mit Aufbringung einer Goldschicht und dem dazwischenliegenden metallisierten Teil der

von etwa 5 μΐη auf eine Grundschicht aus Nickel. Oberseite des Isolierkörpers überein. Zwei weitere

Für das Einlegen und Befestigen des Halbleiter- Ausnehmungen 100 bzw. 102 entsprechen in ihrer

bauelements, das Herstellen leitender Verbindungen 35 Form den Basis- bzw. Emitterkontaktabschnitten und

zu den Basis- und Emitterkontaktabschnitten, das einem Teil der jeweils angrenzenden Oberseite des

Vergießen mit Epoxyharz od. dgl. und den Einbau Isolierkörpers. Das Stanzen braucht nicht besonders

des Gehäuseteils können im wesentlichen die gleichen maßhaltig zu erfolgen.

Maßnahmen wie bei anderen »Flip-Gehäusen« her- Bei vielen Anwendungen ist es erwünscht, daß einer angezogen werden, wobei die Gehäuse gemäß der Er- 4° der Anschlüsse eine Masseverbindung ermöglicht, findung gut für eine Handhabung in automatischen Eine hierfür besonders geeignete Ausführungsform Einrichtungen geeignet sind. ist in der F i g. 7 dargestellt. Ein Isolierkörper 104 von In der F i g. 2 ist ein Gehäuseteil dargestellt, dessen zylindrischer Form ist mit einer quadratischen oder keramischer Körper 60 in seiner Oberseite mit einer rechteckigen Vertiefung 106 versehen, die mittig in in der Mitte befindlichen kreisförmigen Vertiefung 62 45 seiner Oberseite 108 angebracht ist. Ein erhöhter versehen ist, die für leichtere und gleichmäßigere Kollektorkontaktabschnitt 110 befindet sich auf der Metallisierung eine schräg geneigte Seitenwand 64 einen Seite, und ein durchgehender leitender Überzug aufweist. Vier Kontaktabschnitte 66, 68, 70 und 72 erstreckt sich von der nach oben gekehrten Fläche befinden sich in Abständen rund um den Umfang dieses Kontaktabschnittes bis zu dem Boden der Verdes Körpers 60, wobei ihre nach oben zeigenden 50 tiefung 106 über die dazwischen befindlichen Ober-Oberflächen über der Oberseite 74 des Körpers 60 flächenbereiche. Ein erhöhter Basiskontaktabschniti liegen; die dazwischen befindlichen Wände sind eben- 112 liegt dem Kontaktabschnitt 110 diametral gegenfalls zur Erzielung einer guten Metallisierung ab- über, und ein durchgehender leitender Überzug isl geböscht. Die oberen Flächen der Kontaktabschnitte auf die nach oben und nach innen gekehrten Oberhaben eine etwa kreisringsektorförmige Gestalt, und 55 flächen dieses Kontaktabschnitts und einen Teil dei die dazwischen befindlichen Seiten des Körpers 60 angrenzenden Oberseite 108 aufgebracht. Weiter sine sind geradlinig begrenzt. Ein Kontaktabschnitt 66 ist zwei Emitterkontakte 114 und 116 für Masse wesentlich größer als die anderen. Ein erster zusam- anschlüsse vorhanden; diese befinden sich jedoch in menhängender leitender Überzug (Metallisiermaterial Gegensatz zu den vorbeschriebenen Ausführungsfor plus Plattierong) überdeckt den Boden und die Sei- 60 men nicht auf erhöhten Kontaktabschnitten; vielmeh tenwände 64 der mittigen Vertiefung, die nach oben sind zusammenhängende leitende Überzüge auf Teil· seilende und die nach innen gekehrte abgehöschte der Oberseite 108, der Seiten des Körpers 104 un< Oberfläche des Kontaktabschnitts 66 und den tfazwi- heiuöi bis auf alz unteic"üödeniiachc dksss Kt>»per schen befindlichen Abschnitt der Oberseite 74. Wei- aufgebracht. Das Halbleiterbauelement wird an iere zusammenhängende teilende übei^üge U-ueJicen s§ iJoCi.« dt. Vertiefung IS5 befestigt und eins IsiUnd jeweils die nach oben und die nach innen gekehrten Verbindung vom Basisbereich zu dem angrenzende! Oberflächen der anderen Kontaktabschnitte und nur leitenden Überzug neben dem Abschnitt 112 hei einen Teil der jeweils angrenzenden Oberseite 74, gestellt. Dann wird ein Metallstreifen od. dgl. übe

das Halbleiterbauelement zu den Emitterkontakten 114 und 116 geführt und damit verbunden. Die Masseverbindung erfolgt zur Unterseite des Körpers 104 beim Einbau der fertigen (vergossenen oder mit einem Deckel abgedichteten) Anordnung.

Die erläuterten Gehäuseteile werden im allgemeinen in gegenüber der dargestellten Position umgekehrter Lage montiert. Dies ist aber nicht zwingend. Die Ausführungsform nach F i g. 7 kann beispielsweise in aufrechter Stellung auf einem mit Masse verbundenen Streifen angebracht werden. Bei manchen Anwendungen wird die Anbringung auf einem Stift oder Gewindebolzen bevorzugt; eine geeignete Ausführungsform ist in der Fig. 8 dargestellt. Sie zeigt ein Gehäuseteil 1.18 entsprechend der Form nach F i g. 1, das auf einem Gewindestift 120 aus Kupfer od. dgl. befestigt ist. Da bei derartigen Anordnungen meistens die Wärmeverteilung berücksichtigt werden muß, wird als Material für das Gehäuseteil 118 vorzugsweise Berylliumoxyd verwendet. Die Unterseite des Gehäuseteils¹ ist zur Verbindung mit dem Stift 120 metallisiert und plattiert. Wenn eine Masseverbindung eines Kontaktabschnitts zu dem Stift 120 erwünscht ist, kann der leitende Überzug über die nach außen gekehrte Oberfläche des entsprechenden Kontaktabschnitts gezogen werden, oder es wird ein Gehäuseteil ähnlich dem der F i g. 7 verwendet.

Die Gehämeteile nach der Erfindung eignen sich besonders für die Massenfertigung. Fernseh-, Rundfunk- und Nachrichtenübeiinittlungseinrichtungen sind typische Anwendungsbeispiele. Für die einfache Herstellung und die geringen Kosten der Gehäuseteile sind insbesondere die nachstehenden Gesichtspunkte maßgeblich: Die Gehäuseteile werden sogleich zu ihrer endgültigen Gestalt gepreßt, so daß Verformungsprobleme bei der Weiterverarbeitung entfallen. Infolge ihrer Abmessungen und vereinfachten Ausbildung brauchen die Maßtoleranzen

ίο nicht besonders eng zu sein, die Markierung ist ein sehr einfacher Vorgang und die Plattierungszeiten sind kurz. Schleif-, Nutungs- und Schneidbehandlungen werden völlig vermieden. Die Eignung der Gehäuseteile zur Verarbeitung in automatischen Einrichtungen vereinfacht die Herstellung, die Bestükkung und den Einbau.

Es ist klar, daß die Gehäuseteile gemäß der Erfindung auch an vorgeformten Bandleiterteilen angebracht und mit einem Deckel verschlossen werden

ao können, wobei beispielsweise niedrig schmelzendes Natriumboratglas als Dichtungsmittel verwendet werden kann. Wenngleich es einfacher ist, die gesamten Oberflächenbereiche der zentralen Vertiefung, d. h. sowohl den Boden als auch die Seitenwände, zu

ί5 metallisieren, kann gegebenenfalls auch eine kompliziertere Maske verwendet und nur der Boden und der Abschnitt der Seitenwandung, der zu dem Kollektorkontakt führt, mit einem Überzug versehen werden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

409426/359

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Gehäuseteil für Halbleiterbauelemente aus einem dielektrischen, im wesentlichen scheibenförmigen Isolierkörper, in dessen einer oberen Grundfläche eine Vertiefung zur Aufnahme des Halbleiterkörpers gebildet ist und auf der im Abstand von dieser Vertiefung mehrere erhabene und voneinander getrennte Kontaktabschnitte ausgebildet sind, wobei die Flächen der Vertiefung, der Kontaktabschnitte und der dazwischen verbliebenen Teile der genannten Grundfläche des Isolierkörpers mit teilweise zusammenhängenden, elektrisch leitenden Überzügen versehen sind, von denen einer die Bodenfläche der Vertiefung mit einem der Kontaktabschnitte elektrisch leitend verbindet, dadurch gekennzeichnet, daß die Vertiefung (z. B. 32) zentral in der einen Grundfläche (z. B. 34) des Isolierkörpers (z. B. 30) angeordnet und von den erhabenen Kontaktabschnitten (z. B. 36, 38, 40) ringförmig umgeben ist und daß die zwischen der Vertiefung (z. B. 32) und den Kontaktabschnitten (z. B. 36, 38, 40) verbliebene Grundfläche (z. B. 34) lediglich teilweise von den Überzügen bedeckt ist, so daß deren nichtbedeckte Teile elektrisch isolierende Bereiche zwischen den einzelnen Überzügen bilden.

2. Gehäuseteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß einer der Kontaktabschnitte (z. B. 36) wesentlich größer als die übrigen Kontaktabschnitte (z. B. 38, 40) ist.

3. Gehäuseteil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktabschnitte (z. B. 36, 38, 40) am Außenrand des Isolierkörpers (z. B. 30) angeordnet sind und sich der Höhe nach von der unterer Grundfläche des Isolierkörpers bis über dessen obere Grundfläche (z. B. 34) hinaus erstrecken.

4. Gehäuseteil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Mitte des Gehäuseteils weisenden Flächen der Kontaktabschnitte (z. B. 66, 68, 70, 72) abgeböscht sind.

5. Gehäuseteil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktabschnitte (z. B. 36, 38, 40) eine gekrümmte oder kreisringsektorförmige Grundrißfläche aufweisen.

6. Gehäuseteil nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß einer der zusammenhängenden, elektrisch leitenden Überzüge (z. B. 114) die untere Grundfläche, einen Teil der Mantelfläche und einen Teil der oberen Grundfläche (z. B. 108) des Isolierkörpers (z. B. 104) bedeckt und auf der oberen Grundfläche im Abstand von den anderen Überzügen endet.

7. Gehäuseteil na;h einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß sich der elektrisch leitende Überzug eines der Kontaktabschnitte über dessen Außenseite bis auf die untere Grundfläche des Isolierkörpers erstreckt.

8. Gehäuseteil nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Isolierkörper (z. B. 30) aus einer Aluminiumoxyd- oder Berylliumoxydkeramik besteht.