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DE1240994B - Housing for semiconductor devices - Google Patents

Housing for semiconductor devices

Info

Publication number
DE1240994B
DE1240994B DEL47964A DEL0047964A DE1240994B DE 1240994 B DE1240994 B DE 1240994B DE L47964 A DEL47964 A DE L47964A DE L0047964 A DEL0047964 A DE L0047964A DE 1240994 B DE1240994 B DE 1240994B
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
housing part
housing
groove
welding
edge
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DEL47964A
Other languages
German (de)
Inventor
Hans Rinoesl
Johannes Hense
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Original Assignee
Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Licentia Patent Verwaltungs GmbH filed Critical Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority to DEL47964A priority Critical patent/DE1240994B/en
Publication of DE1240994B publication Critical patent/DE1240994B/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H10W76/60—
    • H10W72/00—
    • H10W76/10—
    • H10W76/17—

Landscapes

  • Arc Welding In General (AREA)

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLANDFEDERAL REPUBLIC OF GERMANY

DEUTSCHESGERMAN

PATENTAMTPATENT OFFICE

AUSLEGESCHRIFTEDITORIAL

Int. Cl.:Int. Cl .:

HOllHell

DeutscheKl.: 21g-11/02 German class: 21g-11/02

Nummer: 1240 994Number: 1240 994

Aktenzeichen: L 47964 VIII c/21 jFile number: L 47964 VIII c / 21 j

Anmeldetag: 4. Juni 1964Filing date: June 4, 1964

Auslegetag: 24. Mai 1967Opened on: May 24, 1967

Die Erfindung bezieht sich auf ein Gehäuse für eine Halbleiteranordnung mit zwei übereinandergeschobenen und miteinander verschweißten rohrförmigen, metallischen Gehäuseteilen. Der eine metallische Gehäuseteil kann ein Gehäuseoberteil sein, der mit einem Glasteil dicht verbunden ist und aus einem für eine solche Glasverbindung geeigneten Metall oder einer geeigneten Legierung besteht. Der andere metallische Gehäuseteil kann ein Gehäuseunterteil sein, der mit einer metallischen Bodenplatte, z. B. durch Hartlötung, dicht verbunden ist und aus einem gut schweißbaren Metall bzw. einer gut schweißbaren Legierung besteht.The invention relates to a housing for a semiconductor arrangement with two stacked one on top of the other and tubular, metallic housing parts welded to one another. The one metallic Housing part can be an upper housing part which is tightly connected to a glass part and consists of a for such a glass compound consists of suitable metal or a suitable alloy. The other metallic housing part can be a lower housing part with a metallic base plate, for. B. by brazing, is tightly connected and made of a well weldable metal or a well weldable one Alloy.

Bekannte Halbleiteranordnungen, wie Halbleitergleichrichter mit einem Halbleiterkörper aus Silizium, weisen ein Gehäuse aus einem Metallrohrstück auf, das an seinem einen Ende durch einen die Halbleiterscheibe tragenden Metallboden und das an seinem anderen Ende durch die Glaseinschmelzung einer Elektrodendurchführung verschlossen ist. Es ist auch bekannt, zwei metallische Gehäuseteile rohrförmig auszubilden und die zwei Teile übereinander- bzw. teilweise ineinanderzuschieben und dann zu verschweißen. Known semiconductor arrangements, such as semiconductor rectifiers with a semiconductor body made of silicon, have a housing made of a metal tube piece, which at one end through a semiconductor wafer supporting metal base and that at its other end through the glass seal of a Electrode lead-through is closed. It is also known to have two metallic housing parts tubular form and push the two parts one above the other or partially into one another and then weld them together.

Die Herstellung eines dichten Gehäuseverschlusses durch Verschweißen von derartigen metallischen Gehäuseteilen bereitet dadurch Schwierigkeiten, daß häufig für den einen Gehäuseteil ein Metall verwendet werden soll, das sich für eine dichte und gegen die Beanspruchungen beim Betrieb der Halbleiteranordnung widerstandsfähige Metall-Glas-Verbindung eignet oder/und das durch eine spanabhebende Bearbeitung, insbesondere durch Drehen, gut verformbar ist. Solche für eine gute Metall-Glas-Verbindung geeignete oder/und gut durch Drehen bearbeitbare Metalle sind nämlich schlecht schweißbare Metalle. Ihre Verschweißung mit anderen Metallen ergibt daher — auch bei Zuhilfenahme von Schweißdraht — häufig undichte Gehäuse.The production of a tight housing closure by welding such metallic Housing parts causes difficulties in that a metal is often used for one housing part should be, which is for a dense and against the stresses during the operation of the semiconductor device Resistant metal-glass connection is suitable and / or that through a machining process, particularly by turning, is easily deformable. Such for a good metal-glass connection Metals that are suitable or / and easily machinable by turning are metals that are difficult to weld. Their welding with other metals therefore results - even with the aid of welding wire - often leaky housings.

Eine Schweißung zweier metallischer Gehäuseteile, durch die die Halbleiteranordnung in das Gehäuse eingeschlossen wird, ist auch deshalb schwierig, weil leicht durch die Erhitzung entstehender Metalldampf in das Gehäuseinnere sich ausbreiten und auf der Halbleiterscheibe, also auch auf einem Teil der Oberfläche des Halbleiterkörpers, in dem ein pn-übergang an die Oberfläche tritt, sich niederschlagen kann.A weld of two metallic housing parts through which the semiconductor device is inserted into the housing is also difficult because metal vapor is easily generated by heating into the interior of the housing and on the semiconductor wafer, i.e. also on part of the surface of the semiconductor body, in which a pn junction comes to the surface, can be deposited.

Durch die Erfindung können diese Nachteile vermieden und weitere Vorteile erreicht werden.With the invention, these disadvantages can be avoided and further advantages can be achieved.

Die Erfindung besteht darin, daß bei dem eingangs erwähnten Gehäuse der eine Gehäuseteil in der Nähe der Verschweißungsstelle auf seiner Außenseite, Gehäuse für HalbleiteranordnungenThe invention consists in that, in the case of the housing mentioned at the beginning, one housing part is in the vicinity the welding point on its outside, housing for semiconductor assemblies

Anmelder:Applicant:

Licentia Patent-Verwaltungs-G. m. b. H.,
Frankfurt/M., Theodor-Stern-Kai 1Licentia Patent-Verwaltungs-G. mb H.,
Frankfurt / M., Theodor-Stern-Kai 1

Als Erfinder benannt:
Hans Rinösl,Named as inventor:
Hans Rinösl,

Johannes Hense, WarsteinJohannes Hense, Warstein

längs seines Umfangs und parallel zu seinem Rand eine Rille aufweist, daß der andere Gehäuseteil aus zwei Abschnitten besteht, von denen der von der Verschweißungsstelle abgewandte den gleichen Außendurchmesser wie der erste Gehäuseteil und der andere, der Verschweißungsstelle benachbart liegende Abschnitt einen dem Innendurchmesser des ersten Gehäuseteils angepaßten Außendurchmesser aufweist, so daß der erste Gehäuseteil auf dem dadurch gebildeten stufenförmigen Absatz aufsitzen kann, und daß an dem ersten Abschnitt des zweiten Gehäuseteils nahe dem stufenförmigen Absatz, längs seines Umfangs und parallel zu dem stufenförmigen Absatz eine Rille vorgesehen ist, deren Abstand von dem stufenförmigen Absatz größer ist als der Abstand der in dem ersten Gehäuseteil vorgesehenen Rille von dem mit dem zweiten Gehäuseteil verschweißten Ende des ersten Gehäuseteils.along its circumference and parallel to its edge has a groove that the other housing part from consists of two sections, of which the one facing away from the weld point is the same Outer diameter like the first housing part and the other one, which is adjacent to the welding point Section has an outer diameter adapted to the inner diameter of the first housing part, so that the first housing part can sit on the step-shaped shoulder formed thereby, and that on the first section of the second housing part near the step-shaped shoulder, longitudinally its circumference and parallel to the step-shaped shoulder is provided a groove whose distance from the step-shaped shoulder is greater than the distance provided in the first housing part Groove from the end of the first housing part welded to the second housing part.

Zweckmäßig besteht der erste metallische Gehäuseteil aus Automatenstahl und der zweite metallische Gehäuseteil aus Flußstahl.The first metallic housing part expediently consists of free-cutting steel and the second metallic one Housing part made of mild steel.

Mit dem ersten metallischen Gehäuseteil ist vorzugsweise ein ringförmiger Glasteil für die Elektrodendurchführung verbunden, wobei die Elektrodendurchführung ein in einen mit dem ringförmigen Glasteil verbundenen Metallring eingesetzter Elektrodenbolzen ist.The first metallic housing part is preferably an annular glass part for the electrode leadthrough connected, wherein the electrode leadthrough is an electrode bolt inserted into a metal ring connected to the annular glass part is.

Nach einem vorteilhaften Verfahren zur Herstellung eines gemäß der Erfindung ausgebildeten Gehäuses für eine Halbleiteranordnung wird zum Verschweißen der beiden Metallteilränder zwischen den beiden Rillen ein Argonarc-Schweißbrenner mit einer Wolfram-Thorium-Elektrode verwendet. Die Rillen in den beiden metallischen Gehäuseteilen werden vorzugsweise eingedreht.According to an advantageous method for producing one designed according to the invention Housing for a semiconductor device is used to weld the two metal part edges between An argon arc welding torch with a tungsten-thorium electrode was used for the two grooves. the Grooves in the two metallic housing parts are preferably screwed in.

An Hand der Figur wird ein Gehäuse gemäß einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel der ErfindungWith reference to the figure, a housing according to an advantageous embodiment of the invention

709 587/427709 587/427

Claims (5)

und auch die vorteilhafte Herstellung eines solchen Gehäuses des weiteren erläutert. In der Figur ist in zum Teil schematischer Darstellung ein Silizium-Halbleitergleichrichter im Schnitt gezeichnet. Der eine, erste metallische Gehäuseteil ist ein rohrförmiger Gehäuseoberteil 1 aus Automatenstahl. Nahe an dem Rand an seinem einen Ende weist der Metallteil 1 auf der Rohraußenseite, längs des Rohrumfanges, parallel zu dem Rohrrand eine Rille 2 auf. ίο Der andere, zweite metallische Gehäuseteil ist ein rohrförmiger Gehäuseunterteil 3 aus Flußstahl. Er weist einen ersten, sich bis zu seinem einen Ende hin erstreckenden Teil, den Teil 4, und einen zweiten, sich an Teil 4 anschließenden und sich bis zu seinem anderen Ende hin erstreckenden Teil, den Teil 5, auf. Der Teil 4 des Gehäuseunterteils 3 hat den gleichen Außendurchmesser wie der Gehäuseoberteil 1, der Teil 5 des Gehäuseunterteils 3 hat einen Außendurchmesser, der kleiner ist als der Außendurchmesser des Teiles 4. Der Außendurchmesser des Teiles 5 ist außerdem kleiner als der Innendurchmesser des Gehäuseoberteils 1, jedoch angenähert gleich dem Innendurchmesser des Gehäuseoberteils 1. In dem Teil 4 weist der Gehäuseunterteil 3 nahe dem stufenförmigen Absatz zwischen Teil 4 und 5 auf der Rohraußenseite, längs des Rohrumfanges, parallel zu dem Absatzrand eine Eindrehung, nämlich die Rille 6 in einem solchen Abstand von dem Absatzrand 7 auf, daß die Breite des Randes des Gehäuseunterteils 3 zwischen Rille 6 und Absatzrand 7 gleich der Breite oder größer als die Breite des Randes des Gehäuseoberteils 1 zwischen Rille 2 und rillennahem Rohrende ist. Das der Rille 2 abgewandte Ende des rohrförmigen Gehäuseoberteils 1 ist mit einem eingeschmolzenen Glasring 8 dicht verbunden, der seinerseits mit einem Metallring 9 dicht verbunden ist, in den ein Elektrodenbolzen 10 eingesetzt ist. Eine Anschlußleiterlitze 11 mit großem Leitungsquerschnitt verbindet den einen Pol der Halbleiteranordnung, der von der auf der einen Scheibenfläche der Siliziumscheibe 12 mittels einer Zwischenschicht angeschmolzenen Molybdänscheibe 13 gebildet wird, mit dem Elektrodenbolzen 10. Die Siliziumscheibe 12 ist auf ihrer anderen Scheibenfläche mittels einer Zwischenschicht mit einer zweiten Molybdänscheibe 14 verbunden, die auf dem Gehäuseboden 15, z. B. einer massiven Kupferplatte, durch Lötung befestigt ist. Der Gehäuseboden 15 ist mit dem Teil 4 des rohrförmigen Gehäuseunterteils 3 durch Hartlötung dicht verbunden. Die Verwendung von Automatenstahl für den Gehäuseoberteil 1 ermöglicht eine dichte Glasverbindung und eine gute Bearbeitbarkeit durch spanabhebende Verformung, insbesondere durch Drehen. Besonders wegen des Phosphorgehaltes zeigt Automatenstahl jedoch eine schlechte Schweißbarkeit. Für den Gehäuseunterteil 3 wird ein gut schweißbares Metall, insbesondere Flußstahl, verwendet . Gehäuseoberteil 1 und Gehäuseunterteil 3 sind durch Verschweißen der beiden Ränder zwischen den Rillen 2 und 6 miteinander verbunden. Die Schweißung kann nach dem Argonarc-Verfahren, insbesondere unter Verwendung einer Hochfrequenzzündung, vorgenommen werden. In der Figur sind die Düse 16 eines Argonarc-Schweißbrenners und die Wolfram- Thorium-Elektrode 17 zur Ausführung der Verschweißung der Gehäuseteile 1 und 3 gezeichnet. Die Ausbildung eines Gehäuses für eine Halbleiteranordnung gemäß der Erfindung ermöglicht eine dichte und auch in anderer Hinsicht vorteilhafte Schweißung. Durch die Bemessung des Abstandes der Rillen 2 und 6 von dem rillennahen Rohrende des Gehäuseteils 3 und der Tiefe der Rillen 2 und 6 kann die Breite der zu verschweißenden Ränder bestimmt und damit ein günstiges kleines Schmelzbad sowie eine günstige Einstellung der Anteile in der Zusammensetzung des Schmelzbades in einfacher Weise erreicht werden. Die beiden Rillen 2 und 6 ermöglichen außerdem bei der Schweißung einen ruhigen Lauf des Schweißlichtbogens längs des Umfangs der beiden Gehäuseteile 1 und 3. Der enge und abgewinkelte Spalt 18 zwischen den zu verschweißenden Gehäuseteilen 1 und 3 des gemäß der Erfindung ausgebildeten Gehäuses ist dadurch von Vorteil, daß ein Eindringen von Metalldampf beim Schweißen ins Gehäuseinnere und eine Beeinträchtigung der Eigenschaften der Halbleiteranordnung oder ein Unbrauchbarwerden der Halbleiteranordnung durch sich auf der Siliziumscheibe niederschlagenden Metalldampf vermieden wird. Patentansprüche:and also explains the advantageous production of such a housing further. In the figure, a silicon semiconductor rectifier is drawn in section in a partially schematic representation. One, first metallic housing part is a tubular upper housing part 1 made of free-cutting steel. Close to the edge at its one end, the metal part 1 has a groove 2 on the outside of the pipe, along the pipe circumference, parallel to the pipe edge. ίο The other, second metallic housing part is a tubular lower housing part 3 made of mild steel. It has a first part extending to its one end, part 4, and a second part, adjoining part 4 and extending to its other end, part 5. The part 4 of the lower housing part 3 has the same outer diameter as the upper housing part 1, the part 5 of the lower housing part 3 has an outer diameter which is smaller than the outer diameter of the part 4. The outer diameter of the part 5 is also smaller than the inner diameter of the upper housing part 1, but approximately equal to the inner diameter of the upper housing part 1. In part 4, the lower housing part 3 has a recess near the stepped shoulder between parts 4 and 5 on the outside of the pipe, along the pipe circumference, parallel to the shoulder edge, namely the groove 6 at such a distance of the shoulder edge 7 that the width of the edge of the lower housing part 3 between groove 6 and shoulder edge 7 is equal to or greater than the width of the edge of the upper housing part 1 between groove 2 and the pipe end near the groove. The end of the tubular upper housing part 1 facing away from the groove 2 is tightly connected to a fused glass ring 8, which in turn is tightly connected to a metal ring 9 into which an electrode bolt 10 is inserted. A lead wire 11 with a large conductor cross-section connects one pole of the semiconductor arrangement, which is formed by the molybdenum disk 13 melted on one disk surface of the silicon disk 12 by means of an intermediate layer, with the electrode bolt 10. The silicon disk 12 is on its other disk surface with an intermediate layer second molybdenum disk 14 connected, which on the housing bottom 15, z. B. a solid copper plate, is attached by soldering. The housing base 15 is tightly connected to the part 4 of the tubular lower housing part 3 by brazing. The use of free-cutting steel for the upper housing part 1 enables a tight glass connection and good machinability through metal-cutting deformation, in particular through turning. However, due to the phosphorus content in particular, free-cutting steel shows poor weldability. A readily weldable metal, in particular mild steel, is used for the lower housing part 3. Upper housing part 1 and lower housing part 3 are connected to one another by welding the two edges between grooves 2 and 6. The welding can be carried out according to the Argonarc process, in particular using high-frequency ignition. In the figure, the nozzle 16 of an argon arc welding torch and the tungsten-thorium electrode 17 for carrying out the welding of the housing parts 1 and 3 are shown. The formation of a housing for a semiconductor arrangement according to the invention enables a tight weld which is also advantageous in other respects. By measuring the distance between the grooves 2 and 6 from the pipe end of the housing part 3 close to the grooves and the depth of the grooves 2 and 6, the width of the edges to be welded can be determined and thus a favorable small weld pool and a favorable setting of the proportions in the composition of the weld pool can be achieved in a simple manner. The two grooves 2 and 6 also allow the welding arc to run smoothly along the circumference of the two housing parts 1 and 3 during welding. The narrow and angled gap 18 between the housing parts 1 and 3 of the housing designed according to the invention is therefore advantageous that penetration of metal vapor into the interior of the housing during welding and impairment of the properties of the semiconductor arrangement or the semiconductor arrangement becoming unusable due to metal vapor precipitating on the silicon wafer is avoided. Patent claims: 1. Gehäuse für eine Halbleiteranordnung mit zwei übereinandergeschobenen und miteinander verschweißten rohrförmigen, metallischen Gehäuseteilen, dadurch gekennzeichnet, daß der eine Gehäuseteil in der Nähe der Verschweißungsstelle auf seiner Außenseite, längs seines Umfangs und parallel zu seinem Rand eine Rille aufweist, daß der andere Gehäuseteil aus zwei Abschnitten besteht, von denen der von der Verschweißungsstelle abgewandte den gleichen Außendurchmesser wie der erste Gehäuseteil und der andere, der Verschweißungsstelle benachbart liegende Abschnitt einen dem Innendurchmesser des ersten Gehäuseteils angepaßten Außendurchmesser aufweist, so daß der erste Gehäuseteil auf dem dadurch gebildeten stufenförmigen Absatz aufsitzen kann, und daß an dem ersten Abschnitt des zweiten Gehäuseteils nahe dem stufenförmigen Absatz, längs seines Umfangs und parallel zu dem stufenförmigen Absatz eine Rille vorgesehen ist, deren Abstand von dem stufenförmigen Absatz größer ist als der Abstand der in dem ersten Gehäuseteil vorgesehenen Rille von dem mit dem zweiten Gehäuseteil verschweißten Ende des ersten Gehäuseteils.1. Housing for a semiconductor arrangement with two pushed together and with one another welded tubular, metallic housing parts, characterized in that one housing part is in the vicinity of the welding point on its outside, along its circumference and parallel to its edge has a groove that the other housing part from consists of two sections, of which the one facing away from the weld point is the same Outside diameter as the first housing part and the other, adjacent to the weld Lying section has an outer diameter adapted to the inner diameter of the first housing part has so that the first housing part on the step-shaped shoulder formed thereby can sit, and that on the first portion of the second housing part near the step-shaped paragraph, along its circumference and parallel to the step-shaped paragraph a Groove is provided whose distance from the step-shaped shoulder is greater than the distance the groove provided in the first housing part from the one welded to the second housing part End of the first housing part. 2. Gehäuse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste metallische Gehäuseteil aus Automatenstahl besteht.2. Housing according to claim 1, characterized in that the first metallic housing part consists of free cutting steel. 3. Gehäuse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite metallische Gehäuseteil aus Flußstahl besteht.3. Housing according to claim 1, characterized in that the second metallic housing part consists of mild steel. 4. Gehäuse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein ringförmiger Glasteil für eine Elektrodendurchführung mit dem ersten metallischen Gehäuseteil verbunden ist und daß die Elektrodendurchführung ein in einen mit dem ringförmigen Glasteil verbundenen Metallring eingesetzter Elektrodenbolzen ist.4. Housing according to claim 1 or 2, characterized in that an annular glass part for an electrode leadthrough is connected to the first metallic housing part and that the electrode leadthrough into a metal ring connected to the ring-shaped glass part inserted electrode stud is. 5. Verfahren zur Herstellung eines Gehäuses nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zum Verschweißen der beiden5. A method for producing a housing according to any one of claims 1 to 4, characterized in that that for welding the two
DEL47964A 1964-06-04 1964-06-04 Housing for semiconductor devices Withdrawn DE1240994B (en)

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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB956054A (en) * 1960-10-26 1964-04-22 Asea Ab Semi-conductor device with a gas-tight casing

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