DE1764668C2 - Gehäuseteil für Halbleiterbauelemente - Google Patents
Gehäuseteil für HalbleiterbauelementeInfo
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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 Abstan£
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)
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.
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