DE1043515B

DE1043515B - Method for producing a semiconductor arrangement accommodated in a vacuum-tight sealed housing filled with potting compound

Info

Publication number: DE1043515B
Application number: DES35588A
Authority: DE
Inventors: Dr Franz Kerkhoff; Dr Heinz Henker
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 1953-10-01
Filing date: 1953-10-01
Publication date: 1958-11-13

Description

Verfahren zur Herstellung einer in einem mit Vergußmasse ausgefüllten, vakuumdicht abgeschlossenen Gehäuse untergebrachten Halbleiteranordnung Um eine Halbleiteranordnung gegen Feuchtigkeit zu schützen, sind eine Reihe von technischen Maßnahmen bekannt. So sind z. B. Halbleitergleichrichteranordnungen in der Literatur beschrieben, die in einem aus mehreren Teilen zusammengeschmolzenen Glasgehäuse angeordnet sind, in dessen Boden und Deckel die elektrischen Zuleitungen zum Halbleiterkristall und zur Spitzkontaktelektrode eingeschmolzen sind. Derartige Anordnungen bieten einen guten Feuchtigkeitsschutz; sie sind jedoch nicht empfehlenswert, wenn beim Betrieb der Halbleiteranordnung in größerem Umfange Wärme entwickelt wird, da die Wärme zu langsam abgeführt wird.Process for the production of a filled with potting compound, Vacuum-tight sealed housing housed semiconductor arrangement To a To protect semiconductor devices against moisture are a number of technical Measures known. So are z. B. Semiconductor rectifier arrangements in the literature described in a glass case fused together from several parts are arranged, in the bottom and cover of the electrical leads to the semiconductor crystal and fused to the pointed contact electrode. Offer such arrangements good moisture protection; however, they are not recommended if at Operation of the semiconductor device is developed to a greater extent, since the Heat is dissipated too slowly.

Eine andere bekannte Anordnung besteht aus einer kappenförmigen Glashülse, durch die die Zuleitung zu der an dem Halbleiterkristall der Anordnung angelegten Spitzkontaktelektrode eingeschmolzen hindurchgeführt ist und der Halbleiterkristall von einem metallischen, das offene Ende der Glashülse verschließenden und gleichzeitig die zweite Elektrode bildenden metallischen Verschluß getragen wird.Another known arrangement consists of a cap-shaped glass sleeve, through which the lead to the applied to the semiconductor crystal of the arrangement Pointed contact electrode is melted and passed through the semiconductor crystal of a metallic one that closes the open end of the glass sleeve and at the same time the metallic shutter forming the second electrode is carried.

Bei anderen bekannten Anordnungen ist das Halbleitersystem in einem Gehäuse untergebracht, welches mit einer Vergußmasse ausgefüllt ist. Die Vergußmasse dient hauptsächlich dazu, die Elektrode bzw. die Elektroden auf der Halbleiteroberfläche teils zu fixieren, teils - falls sie durch anderweitige Mittel bereits fixiert sind - gegen mechanische Verschiebungen zu schützen und die Fixierung zu sichern. Außerdem dient die Vergußmasse dazu, Feuchtigkeits-und atmosphärische Einflüsse herabzumindern oder zu beseitigen. Es ist üblich, die Vergußmasse durch eine seitliche Öffnung des Gehäuses einzubringen. Eine bekannte Anordnung dieser Art besteht aus einem zylindrischen, rohrförmigen Gehäuse aus Isolierstoff, das an beiden Enden mit einem Schraubverschluß abgeschlossen ist. Der eine der beiden als elektrische Zuleitung dienenden Verschlüsse trägt die auf den Halbleiterkristall aufgesetzte Spitzkontaktelektrode, der andere den Halbleiterkristall. Das Gehäuse ist über eine seitlich angebrachte Öffnung mit Vergußmasse gefüllt. Bei einer anderen bekannten Anordnung dieser Art wird das Halbleitersystem durch die elektrischen Zuleitungsdrähte, die durch den ein kappenförmiges Metallgehäuse abschließenden Glasfuß geführt sind, im Innern .des Gehäuses gehaltert. Das Gehäuse ist ebenfalls durch eine seitliche Öffnung, beispielsweise mit Araldit, als Vergußmasse gefüllt. Dabei war es üblich, die zur Zuführung der Vergußmasse dienende Öffnung entweder unverschlossen zu lassen oder durch einen verhältnismäßig losen @@erschluß, z. B. durch Lack oder eine übergeschobene Kunststoffhülse abzudecken, da man annahm, daß die Vergußmasse einen ausreichenden Schutz gewährleiste. Es ist aber bereits in der Literatur festgestellt worden, daß nur ein hermetisch versiegeltes Gehäuse einen wirklich sicheren Schutz der Halbleiteranordnung zu bieten imstande ist.In other known arrangements, the semiconductor system is in one Housing housed, which is filled with a potting compound. The potting compound mainly serves to place the electrode or electrodes on the semiconductor surface partly to be fixed, partly - if they are already fixed by other means - to protect against mechanical displacement and to secure the fixation. aside from that the sealing compound serves to reduce moisture and atmospheric influences or eliminate. It is common for the potting compound to pass through a side opening of the housing. A known arrangement of this type consists of one cylindrical, tubular housing made of insulating material, which at both ends with a Screw cap is complete. One of the two as an electrical lead used closures carries the pointed contact electrode placed on the semiconductor crystal, the other the semiconductor crystal. The housing is attached via a side Opening filled with potting compound. In another known arrangement of this type the semiconductor system is controlled by the electrical lead wires that run through the a cap-shaped metal housing closing glass base are guided inside .of the housing supported. The housing is also accessible through a side opening, for example with araldite, filled as a potting compound. It was customary to use the Feeding the potting compound serving opening either to leave unlocked or through a relatively loose @@ closure, e.g. B. by varnish or a pushed over To cover plastic sleeve, since it was assumed that the potting compound had a sufficient Guarantee protection. But it has already been established in the literature that only a hermetically sealed housing provides really reliable protection for the semiconductor device is able to offer.

Die Erfindung befaßt sich mit einem Verfahren zur Herstellung einer in einem mittels Vergußmasse ausgefüllten, vakuumdicht verschlossenen Gehäuse untergebrachten Halbleiteranordnung, bei der einerseits eine übermäßige Erwärmung der Halbleiteranordnung während des Betriebes durch gute Wärmeabfuhr vermieden, andererseits auch ein guter Feuchtigkeitsschutz gewährleistet ist. Gemäß der Erfindung wird das an einem Ende mit einer eine Öffnung aufweisenden, den Halbleiterkristall tragenden Elektrode verschlossene metallische Gehäuse durch diese Öffnung mit Vergußmasse gefüllt und danach die Öffnung unter Anwendung von Kühlmitteln, die die Umgebung der Lötstelle kühlen, vakuumdicht verlötet oder verschweißt.The invention is concerned with a method of making a housed in a vacuum-tight sealed housing filled with potting compound Semiconductor arrangement in which, on the one hand, excessive heating of the semiconductor arrangement Avoided during operation by good heat dissipation, on the other hand also a good one Moisture protection is guaranteed. According to the invention this will be done at one end with an electrode having an opening and carrying the semiconductor crystal sealed metallic housing filled with potting compound through this opening and afterwards the opening using coolants that surrounds the solder joint cool, vacuum-tight soldered or welded.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung wird der Verschluß der Öffnung mittels einer Scheibe, vorzugsweise Metallscheibe, vorgenommen, deren Rand mit dem Rande des Gehäuses vakuumdicht verlötet oder verschweißt wird.According to a further development of the invention, the closure of the opening by means of a disc, preferably metal disc, made, the edge of which with the The edge of the housing is soldered or welded vacuum-tight.

In der Zeichnung ist als Beispiel eine nach dem Verfahren gemäß der Erfindung hergestellte Transistoranordnung dargestellt.In the drawing, as an example, one according to the method according to FIG Invention produced transistor arrangement shown.

Das als Gehäuse dienende Metallgefäß 1, vorzugsweise in Gestalt eines Röhrchens. ist an dem einen Ende mit einem Metallstopfen 2 verschlossen, der eine Öffnung 3 aufweist. An diesem Metallstopfen 2 ist der Halbleiterkristall 4 des Transistors aus Germanium oder einem anderen geeigneten Halbeitermaterial aufgereizt. Der Metallstopfen 2 dient also als Träger für den Halbleiterkristall und gleichzeitig als Basiselektrode. Auf den Halbleiterkristall 4 sind zwei Spitzenelektroden 5 und 6 aufgesetzt, die durch Zuführungsdräute 7 und ö getragen werden. Diese Zuführungsdrähte 7 und 8 sind durch eine das andere Ende des Gehäuses 1 verschließende Glasaufschmelzung bzw. Glaseinschmelzung, beispielsweise in Gestalt eines Ouetschfußes 9, der auf das Metallröhrchen 1 aufgeschmolzen ist, geführt. 11 bedeutet die Zuführung zur Basiselektrode 2.Serving as a housing metal vessel 1, preferably in the form of a Tube. is closed at one end with a metal plug 2, the one Has opening 3. The semiconductor crystal 4 of the transistor is on this metal plug 2 from germanium or another suitable semiconductor material. The metal plug 2 thus serves as a carrier for the semiconductor crystal and at the same time as a base electrode. On the semiconductor crystal 4 are two tip electrodes 5 and 6 put on, which are carried by feed rods 7 and ö. These lead wires 7 and 8 are through a glass seal that closes the other end of the housing 1 or glass seal, for example in the form of a Ouetsch foot 9, which on the metal tube 1 is melted, out. 11 means the feed to Base electrode 2.

Die Anordnung -wird nun durch die Öffnung 3 mit Vergußmasse gefüllt. Das Gehäuse kann dabei ganz oder teilweise ausgefüllt werden. Die Vergußmasse kann unter Umständen aus verschiedenartigen Vergußmassen zusammengesetzt sein, von denen ein Teil eine plastische Masse ist, die sich um die Elektrodenanordnung herumlegt, während der Rest des Gehäuses ganz oder teilweise mit einer ausliärtbaren Kunststoffmasse ausgefüllt wird. Dadurch, daß um die Elektroden lierurn eine plastische Isoliermasse verbleibt, wird vermieden, daß die aushärtbare Isoliermasse auf Grund von Temperaturschwankungen mechanisch zu arbeiten beginnt und dabei unerwünschten mechanischen Druck auf die Elektroden und den Halbleiterkristall ausübt.The arrangement is now filled with potting compound through the opening 3. The housing can be completely or partially filled. The potting compound can may be composed of different types of casting compounds, of which one part is a plastic mass that wraps around the electrode assembly, while the rest of the housing is completely or partially covered with a curable plastic compound is filled out. The fact that around the electrodes there is a plastic insulating compound remains, it is avoided that the curable insulating compound due to temperature fluctuations mechanically begins to work, putting unwanted mechanical pressure on the Electrodes and the semiconductor crystal exercises.

Nachdem das Gehäuse mit Vergußmasse gefüllt ist, wird ein Metalldeckel 10 auf den Stopfen 2 aufgesetzt und am Rande in das Röhrchen 1 eingelötet. Während des Auflötens der Scheibe 10 wird das Röhrchen 1 von außen durch einen Luftstrom oder durch gekühlte Kupferbacken gekühlt, und zwar besonders in der Umgebung der Lötstelle. Die Scheibe ist außerdem geprägt oder geätzt oder dergleichen und dient gleichzeitig zur Kennzeichnung des Gegenstandes.After the housing has been filled with potting compound, a metal cover 10 is placed on the stopper 2 and soldered into the tube 1 at the edge. While the disk 10 is being soldered on, the tube 1 is cooled from the outside by a stream of air or by cooled copper jaws, specifically in the vicinity of the soldering point. The disk is also embossed or etched or the like and at the same time serves to identify the object.

Durch die Kühlung wird verhindert, daß sich während des Warmverschlusses der Öffnung 3 die Halbleiteranordnung auf Temperaturen erwärmen kann, bei denen die elektrischen Eigenschaften des Halb-Leiters und der Elektrodenanordnung beeinträchtigt werden können, da die von der Verschlußstelle zum Halbleiter fließende Wärme gering gehalten wird. Andererseits ist während des Betriebes der Anordnung für eine gute Ableitung der entwickelten Wärme gesorgt.The cooling prevents that during the warm closure the opening 3 can heat the semiconductor device to temperatures at which the electrical properties of the semi-conductor and the electrode arrangement are impaired can be, since the heat flowing from the sealing point to the semiconductor is low is held. On the other hand, during the operation of the arrangement for good Dissipation of the developed heat is ensured.

Die Erfindung ist nicht auf das Ausführungsbeispiel beschränkt. So kann der Glasfuß 9 durch einen Kunststoffteil ersetzt sein, der in das Röhrchen 1 eingeschoben ist und der außen mit einer der Platte 10 entsprechenden Verschlußplatte verlötet oder verschweißt ist.The invention is not restricted to the exemplary embodiment. So the glass base 9 can be replaced by a plastic part that is inserted into the tube 1 is inserted and the outside with one of the plate 10 corresponding closure plate is soldered or welded.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Method for producing one in one with potting compound filled, vacuum-tight sealed housing accommodated semiconductor arrangement, characterized in that the one end with an opening (3) having, the electrode (2) which carries the semiconductor crystal (4) is closed by a metallic housing (1) through the opening (3) filled with potting compound and then the opening (3) below Use of coolants that cool the area around the solder joint, soldered in a vacuum-tight manner or is welded.

2. The method according to claim 1, characterized in that the closure of the opening (3) by means of a disc, preferably metal disc (10), is carried out, the edge of which is soldered or welded vacuum-tight to your edge of the housing (1). Documents considered: German Patent No. 605 675; Swiss Patent No. 256 718; U.S. Patent Nos. 2,572,801, 2,626,985; Belgian Patent Nos. 502 229, 507 187, 511009; II. C. Torrey and CA Whitmer, "Crystal Rectifiers," New York, 1948, p. 372.