DE1239020B - Verfahren zum Herstellen einer Halbleiteranordnung mit Zufuehrungsleitungen, die mitdem Gehaeuse dicht verschmolzen sind - Google Patents

Description

DEUTSCHES WTTWt- PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

DeutscheKl.: 21g-11/02

Nummer: 1239 020

Aktenzeichen: C 25746 VIII c/21 £

1 239 020 Anmeldetag: 15.Dezember 1961

Auslegetag: 20. April 1967

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen einer Halbleiteranordnung, bei dem eine Mehrzahl von Zuführungsleitungen mit einem Gehäuseteil abdichtend verschmolzen werden, dann ein Halbleiterelement mit den Zuführungsleitungen verbunden und schließlich das Gehäuseteil mit einem Gegenstück zu einem dichten Gehäuse vereinigt wird.

Bei der Herstellung von Halbleiteranordnungen ist es bekannt, die Leitungen vor dem Anbringen des Halbleiterelementes vakuumdicht in einen Sinterkörper einzusetzen. Die Zuleitungen werden hierbei in den Sockel eingeschmolzen. Nachdem dann das Halbleiterelement mit den Zuleitungen verbunden ist, wird anschließend der Sockel mit den eingebetteten Leitungen und dem angeschlossenen Halbleiterelement mit der becherförmigen Metallhülse hermetisch abgeschlossen.

Für diesen hermetischen Abschluß gibt es die Möglichkeit, entweder beide Teile ohne Anwendung von Wärme miteinander zu verkleben oder die beiden Teile unter Anwendung von Wärme miteinander zu verlöten.

Im ersteren Fall wird aber zur Vermeidung einer zu starken Erwärmung des Halbleiterelementes eine Abdichtung bei niedrigen Temperaturen vorgenommen. DieseAbdichtungenbei niedrigen Temperaturen sind jedoch unbefriedigend und erreichen nicht die Qualität von Abdichtungen, wie sie durch Verschmelzen oder Verlöten erzeugt werden können. Im zweiten Fall werden die beiden Teile zwar unter Anwendung von Wärme miteinander verlötet, es stellen sich jedoch entscheidende Nachteile ein, die erfindungsgemäß nun vermieden werden sollen.

Eine starke Erwärmung des Halbleiterelementes muß nämlich bekanntlich unbedingt vermieden werden. Bei der Herstellung nach dem bekannten Verfahren ist diese Forderung bei Anwendung von Wärme jedoch nicht zu verwirklichen. Der keramische Sockel der bekannten Halbleitereinrichtung ist von einem Metallmantel umgeben, und die Ebene, auf die die Wärme zur Einwirkung kommt, befindet sich unmittelbar oberhalb des keramischen Sockels. Infolge der außerordentlich guten Wärmeleitfähigkeit des Metallmantels wird die Wärmeenergie durch die gesamte Kontaktfläche Metallmantel — Keramiksockel auf letzteren übertragen und somit auf die Leitungen selbst. Es handelt sich aber um eine außerordentlich große übertragene Wärmemenge, da nur eine äußerst dünne Schicht an wärmeisolierendem keramischem Material zwischen Metallmantel liegt. Die ohne weiteres durch den Metallbund des Sockels tretende Wärme verteilt sich also gleichmäßig auch über die Verfahren zum Herstellen einer
Halbleiteranordnung mit Zuführungsleitungen,
die mit dem Gehäuse dicht verschmolzen sind

Anmelder:

Corning Glass Works, Corning, N. Y. (V. St. A.) Vertreter:

Dipl.-Ing. R. H. Bahr und Dipl.-Phys. Ε. Betzier, Patentanwälte, Herne, Freiligrathstr. 19

Als Erfinder benannt:
William Charles Smith,
Corning, N. Y. (V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 15. Dezember 1960
(76046)

Zuleitungsdrähte und führt zu einer Schädigung oder Zerstörung der Halbleiterelemente.

Diese Nachteile werden bei einem Verfahren der eingangs genannten Art erfindungsgemäß nunmehr dadurch vermieden, daß zur Bildung eines schalenförmigen Gehäuseteils mit im Abstand vom Schalenrand eingeschmolzenen Zuführungsleitungen feinkörniges, keramisches Material in der vorgesehenen Form um die Zuführungsleitungen gepreßt und dann dicht gebrannt wird und daß nach dem Verbinden des Halbleiterelementes mit den Zuführungsleitungen der Schalenrand mit einem auf die Schale aufgesetzten Deckel verschmolzen wird.

Vorzugsweise werden die Zuführungsleitungen in der Nähe des Schalenbodens angeordnet.

Von besonderem Vorteil ist es, die Zuführungsleitungen im Schalenboden anzuordnen.

Erfindungsgemäß können also die Leitungen vor dem Anbringen des Halbleiterelementes an demselben im Gehäuse abgedichtet werden. Durch die erfindungsgemäße Maßnahme ergeben sich Halbleiteranordnungen geringer Größe, bei denen die Gefahr einer Beschädigung des Kristalls durch Wärme praktisch ausgeschlossen ist.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird an Hand der Zeichnunaen leichter verständlich, welche die erfindungsgemäßen Stufen zur Herstellung eines Transistors wiedergeben. Es zeigt

709 550/256

Claims (3)

F i g. 1 eine Draufsicht auf ein Bodenglied, das zur Herstellung eines Transistors gemäß der vorliegenden Erfindung Verwendung findet und die eingedichteten Leitungen aufweist, Fig. 2 einen Schnitt im wesentlichen längs der Linie 2-2 der Fig. 1, F i g. 3 eine Draufsicht auf das Bodenglied nach F i g. 1 nach dem Einsetzen des Kristalls, F i g. 4 einen Schnitt im wesentlichen längs der Linie 4-4 der F i g. 3 nach Aufsetzen eines keramischen Deckels auf das Bodenglied, F i g. 5 einen senkrechten Schnitt durch eine abgeänderte Ausführungsform eines gemäß der Erfindung hergestellten Transistors. Gemäß der vorliegenden Erfindung wird zuerst ein schalenförmiges Bodenglied 10 mit einer Vielzahl hermetisch eingedichteter Leitungen 11 hergestellt, wie man aus den F i g. 1 und 2 erkennt. Obwohl diese Kombination aus Bodenglied und Leitungen nach den verschiedensten bekannten Verfahren hergestellt werden kann, hat sich herausgestellt, daß man es am besten dadurch formt, daß man feingemahlenes oder gepulvertes keramisches Material in die gewünschte Form um die Leitungsanschlüsse preßt und den fertigen Gegenstand brennt, um gleichzeitig das Material in eine einzige Masse zu verformen und die Leitungen einzudichten. Nunmehr wird ein Verschweißglas oder ein anderes geeignetes Keramikmaterial mit einem Schmelzpunkt, der niedriger als derjenige des Keramikmaterials des Bodengliedes 10 liegt, auf den oberen Rand des Bodengliedes 10 aufgebracht und zum Verschmelzen dieses Verschweißglases mit dem Bodenglied Wärme aufgebracht. Anschließend wird der Kristall 12 an den Leitungsanschlüssen 11 durch Schweißen, Löten oder in anderer geeigneter Weise befestigt, wie es in den F i g. 3 und 4 angedeutet ist. Die Leitungsverlängerungen 13 dienen zur Herstellung eines Kontaktes an genau bestimmten gewünschten Stellen, sind jedoch im Zusammenhang mit der Erfindung unwesentlich. Jetzt wird der keramische Deckel 14 auf das Bodenglied aufgesetzt und mit ihm abgedichtet. Obwohl die endgültige Abdichtung zwischen dem Bodenglied 10 und dem Deckel 14 durch örtliche Wärmeaufbringung längs der Berührungslinie zwischen den beiden Teilen nach verschiedenen bekannten Verfahren durchgeführt werden kann, ist es jedoch vorteilhafter, ein elektrisches Lichtbogenabdichtverfahren zu verwenden, wie es beispielsweise in der USA.-Patentschrift 2 306 054 beschrieben ist. Bei der Herstellung von Halbleitervorrichtungen mit keramischen Gehäusen war es bis jetzt üblich, die Abdichtung zwischen den Leitungen und dem Gehäuse nach dem Befestigen des Kristalls an den Leitungen vorzunehmen, so daß eine Wärmeleitung aus dem Bereich der Abdichtung über die Leitungen bis zum Kristall möglich war. Ein Vorteil des vorliegenden Verfahrens besteht darin, daß der Kristall erst dann an den Leitungen befestigt wird, wenn sie im Gehäuse eingedichtet sind. Die einzige Wärme, die nach dem Einsetzen des Kristalls aufgebracht wird, wird in einem von den metallischen Leitungen entfernten Bereich aufgebracht. Der Kristall und die Leitungen befinden sich in der Nähe oder am Boden des Bodengliedes des Gehäuses, so daß sie so weit wie praktisch möglich von dem Bereich der letzten Wärmeaufbringung entfernt sind. ίο Man kann nach dem erfindungsgemäßen Verfahren Transistoren herstellen, deren Außendurchmesser unter 4 mm und deren Höhe unter 1,5 mm liegt. Ein Vorteil der in den F i g. 1 bis 4 wiedergegebenen Halbleiter besteht in ihrer extrem kleinen Dicke, die den Einbau in gedruckte Schaltungen ermöglicht. Wenn jedoch eine so extrem geringe Dicke nicht erforderlich ist, dann können diese Vorrichtungen die im Schnitt in F i g. 5 wiedergegebene Endform aufweisen. Dort treten die Leitungen 15 aus der Bodenfläche des Bodengliedes 16 aus. Hier ergibt sich ein Vorteil aus dem noch größeren Abstand zwischen den Leitungen und dem Bereich der endgültigen Abdichtung als bei der Ausführungsform nach den F i g. 1 bis 4. Selbstverständlich kann man Halbleitervorrichtungen nach dem erfindungsgemäßen Verfahren mit den verschiedensten Formen herstellen, die lediglich von dem beabsichtigten Verwendungszweck abhängen. Patentansprüche:

1. Verfahren zum Herstellen einer Halbleiteranordnung, bei dem eine Mehrzahl von Zuführungsleitungen mit einem Gehäuseteil abdichtend verschmolzen werden, dann ein Halbleiterelement mit den Zuführungsleitungen verbunden und schließlich das Gehäuseteil mit einem Gegenstück zu einem dichten Gehäuse vereinigt wird, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bildung eines schalenförmigen Gehäuseteils (10) mit im Abstand vom Schalenrand eingeschmolzenen Zuführungsleitungen (11) feinkörniges, keramisches Material in der vorgesehenen Form um die Zuführungsleitungen gepreßt und dann dicht gebrannt wird und daß nach dem Verbinden des Halbleiterelementes mit den Zuführungsleitungen der Schalenrand mit einem auf die Schale aufgesetzten Deckel (14) verschmolzen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuführungsleitungen in der Nähe des Schalenbodens angeordnet werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuführungsleitungen in dem Schalenboden angeordnet werden.

In Betracht gezogene Druckschriften:

Deutsche Auslegeschrift Nr. 1 085 262;
schweizerische Patentschrift Nr. 320 932.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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