DE1288199B

DE1288199B - Widerstandsschweissverfahren fuer Halbleiterbauelement-Gehaeuse

Info

Publication number: DE1288199B
Application number: DES59353A
Authority: DE
Inventors: Faskerty; Dipl-Ing Gabor
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 1958-08-08
Filing date: 1958-08-08
Publication date: 1969-01-30
Also published as: CH373486A; GB904427A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Widerstandsschweißverfahren für Halbleiterbauelemente zum vakuumdichten Verbinden einer dünnwandigen ringförmigen Gehäusekappe, deren Rand sich auch außen erweitert, mit einer Grundplatte.
Beim Widerstandsschweißen wird bekanntlich die große joulesche Wärme, die durch den hohen Übergangswiderstand der zu verbindenden Teile an der Berührungsstelle entsteht, dazu benutzt, die beiden Teile auf ihre Schmelztemperatur zu erhitzen. Ein derartiges Widerstandsschweißverfahren ist beispielsweise aus dem Buch »Resistance Welding« von S t a n 1 e y, 1950, insbesondere S. 215 und 221, bekanntgeworden.
Es ist weiterhin beispielsweise aus der belgischen Patentschrift 541667 und dem Buch »Transistor Technology«, Vol 1, 1958, Kapitel 19, S.389 bis 399, bekanntgeworden, Gehäuseteile von Halbleiterbauelementen durch Widerstandsschweißen miteinander zu verbinden. Dabei handelt es sich jedoch um das Verschweißen von relativ großflächigen Teilen.
Werden zwei flächenhaft ausgebildete Teile durch das sogenannte Stumpfschweißverfahren miteinander verbunden, so werden dabei hohe Anforderungen an die Güte der Oberflächen, an denen sich die zu verbindenden Teile berühren, gestellt. Diese müssen vor allem möglichst ebene Flächen sein, da sonst der Kontakt schlecht ist und Lunkerbildung auftritt, so daß keine gute Schweißnaht erzielbar ist. Insbesondere für die Massenfertigung von Halbleiterbauelementen ergäbe sich daraus der Nachteil, daß die relativ kleinen Gehäuseteile eigens für den Verschweißvorgang gesondert behandelt werden müßten, was zu einem erheblichen Aufwand führen würde.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein für das Verschweißen von Halbleitergehäuseteilen einfaches Verfahren anzugeben.
Diese Aufgabe wird bei einem Widerstandsschweißverfahren der eingangs genannten Art gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß der äußere Rand der ringförmigen Gehäusekappe mit einer Kante der Grundplatte damit verschweißt wird.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird also erreicht, daß sich die zu verschweißenden Teile, d. h. die Gehäusekappe und die Grundplatte anfänglich längs einer Kante berühren, so daß die sich aus einer flächenhaften Berührung ergebenden Nachteile vermieden werden.
Eine nähere Erläuterung der Erfindung wird durch die folgende Beschreibung von Ausführungsbeispielen an Hand der Figuren gegeben.
In F i g. 1 sind die beiden stromzuführenden Elektroden 1 (Schweißboden) und 2 (Schweißstempel) dargestellt. Die Elektrode 1 weist dabei eine der Form des Gehäuserandes angepaßte, also z. B. konische Erweiterung 8 auf, auf der der Rand des Gehäuses 4 aufliegt und der somit das Gehäuse festhält. Damit ist eine besonders einfache Ausführung der Schweißelektrode 1 möglich, da sich eine Einspannvorrichtung (Zange), um das Gehäuse festzuhalten, erübrigt. Die Oberflächenbeschaffenheit des Gehäuserandes 11 spielt wegen der zunächst linienförmigen Berührungsfläche zwischen Grundplatte und Gehäuserand keine Rolle. Die Elektrode 2 ist beweglich, so daß durch sie während des Stromstoßes ein Druck auf die Grundplatte 3 ausgeübt werden kann. Die aufgeschmolzene Kante 9 verbreitert sich durch den auf die Grundplatte 3 ausgeübten Druck und damit wird eine großflächige Schweißnaht erreicht.
Ein weiterer Vorteil dieses Verfahrens ist, daß an der Berührungsfläche vorzugsweise das Material der Grundplatte aufschmilzt, während das Material des Gehäuses 4 an der Berührungsfläche mit der Grundplatte nur an einer sehr dünnen Oberflächenschicht zum Schmelzen kommt, so daß die Stärke des Gehäuserandes viel kleiner gewählt werden kann als beim Stumpfschweißverfahren.
Besonders durch die wegfallende Oberflächenbearbeitung der zu verbindenden Teile und die einfache Ausbildung der Schweißelektrode 1 wird der Kostenaufwand für dieses Verfahren gegenüber dem bekannten Stumpfschweißverfahren verringert. Durch die breite Schweißnaht wird weiter ein mit großer Sicherheit vakuumdichter Verschluß erzielt.
Als Material für das Gehäuse und/oder den Verschlußteil (Grundplatte) kann z. B. Eisen verwendet werden. Außerdem kann in der Grundplatte 3, wie in F i g. 2 dargestellt, eine Glasperle 5 mit Durchführungen 6 und 7, die z. B. die elektrischen Zuführungen für ein vakuumdicht zu verschließendes Bauelement bilden, vor dem Schweißverfahren angebracht werden. In der Grundplatte 3 können auch mehrere insbesondere drei Glasperlen angebracht werden, von denen jede eine elektrische Durchführung enthält, z. B. Emitter-, Kollektor- und Basiszuführung für einen Transistor. Die Gehäusekappe 4 kann dabei, wie oben erwähnt, sehr dünnwandig ausgeführt sein. 10 ist die großflächige Schweißnaht.
In F i g. 3 und 3 a sind zwei weitere Ausführungsformen eines Gehäuses, das nach dem Verfahren gemäß der Erfindung vakuumdicht verschlossen ist, dargestellt. Dabei weist die Grundplatte 3 eine stufenförmige Querschnittsverminderung auf und ist dicker ausgeführt als in F i g. 2. Das hat den Vorteil, daß keine Verunreinigungen durch die Schweißperle (z. B. geschmolzene Metallteile) in die das Bauelement umgebende Vakuum- oder Schutzgasatmosphäre gelangen können. Außerdem besteht bei einer dünneren Grundplatte 3, wenn sie z. B. mehrere Glasperlen enthält, die sich dann entsprechend nahe an der Schweißstelle befinden, die Gefahr der Haarrißbildung in diesen Glasperlen durch die beim Schweißen entwickelte Wärme. Diese Wärme kann auch dem Bauelement schaden und man müßte ohne die Querschnittsverminderung der Grundplatte 3 die Gehäusekappe 4 sehr hoch machen, um das Bauelement möglichst weit von der Wärmequelle entfernt anbringen zu können.
Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren kann also z. B. ein vakuumdichtes Gehäuse für eine Halbleitervorrichtung hergestellt werden, bei dem das dünnwandige, insbesondere aus Eisen bestehende Gehäuse einen sich nach außen verbreiternden, vorzugsweise konischen Rand hat, der mit der Kante des vorzugsweise aus Eisen bestehenden Verschlußteils dicht verschmolzen ist. Dabei ist es günstig, wenn die das Verschlußteil bildende Grundplatte eine Querschnittsverminderung aufweist.

Claims

Patentansprüche: 1. Widerstandsschweißverfahren für Halbleiterbauelemente zum vakuumdichten Verbinden einer dünnwandigen ringförmigen Gehäusekappe, deren Rand sich nach außen erweitert, mit einer Grundplatte, dadurch gekennzeichnet, daß der äußere Rand der ringförmigen Gehäusekappe (4) mit einer Kante der Grundplatte (3) dicht verschweißt wird.
2. Widerstandsschweißverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß am Rand der Grundplatte (3) eine in deren Achsrichtung verlaufende Nut angebracht wird, in der die Gehäusekappe (4) geführt wird.