DE1302062B - Verfahren zum Herstellen eines guten Waermeuebergangs von einem Halbleiterbauelement zur Innenwand seines Gehaeuses - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines guten Wärmeüberganges von einem Halbleiterbauelement zur Innenwand seines Gehäuses, dessen Halbleiterkörper auf eine Trägerplatte aufgebracht wird.

Eine solche Trägerplatte hat neben der mechanischen Stabilisierung des Systems vor allem bei Leistungstransistoren die Aufgabe, die im Betrieb im Halbleiterkörper entwickelte Wärme aufzunehmen und nach außen abzuleiten. Die Trägerplatte hat somit auch die Funktion eines Wärmeleitungsträgers. Wird die im Betrieb auftretende Wärme vom Halbleiterkörper über die Trägerplatte zur Gehäusewand abgeleitet, so spricht man bekanntlich von einer Basiskühlung.

Eine solche Basiskühlung wird im allgemeinen dadurch verstärkt, daß mit der Trägerplatte unmittelbar ein sogenannter Kühlzylinder verbunden ist, der z. B. an die Trägerplatte angeschweißt ist. Die effektive Kühlung hängt jedoch im wesentlichen davon so ab, inwieweit Luft infolge von Fertigungstoleranzen zwischen dem unmittelbar mit dem Halbleiterkörper verbundenen Wärmeleitungsträger und der inneren Gehäusewand verbleibt. Eine genaue Anpassung des Innendurchmessers der Gehäusekapsel an die Abmessungen des Wärmeleitungsträgers, der aus der Trägerplatte allein oder aus dieser plus Kühlzylinder bestehen kann, ist nämlich in der Praxis nicht oder nur schwer möglich. Dies gilt vor allem dann, wenn die Gehäusekapsel aus Glas besteht. Die weniger gute Wärmeleitfähigkeit von Luft führt dann dazu, daß bei vorhandenem Luftspalt nicht die maximale Verlustleistung erzielt werden kann, und bedingt außerdem, daß infolge der von Fall zu Fall verschiedenen Toleranzen erhebliche Exemplarstreuungen auftreten.

Zur Erzielung einer maximalen Verlustleistung und einer möglichst geringen Streuung unter den einzelnen Exemplaren wird nach der Erfindung die Trägerplatte mit Hilfe eines um ihre Kanten gelegten Streifens aus plastisch verformbarem und gut wärmeleitendem Material in das Gehäuse derart eingedrückt, daß die Oberflächen der Trägerplatte und des Halbleiterkörpers parallel zur Gehäuseachse liegen.

Bei einer bekannten Anordnung wird der Halbleiterkörper durch einen becherförmigen Körper kontaktiert, der an der Innenwand des Gehäuses anliegt. Bei einer anderen bekannten Anordnung stehen die Elektroden mit einem die Verlustwärme abführenden Körper in Kontakt, und zwar lediglich unter Druck. Der für die Wärmeabfuhr bestimmte Körper ist dabei an der Fläche, die an der Elektrode anliegt, mit einem durch Löten oder Schweißen angebrachten Überzug aus einem schmiegsamen, metallischen Werkstoff versehen. Schließlich ist eine Halbleiteranordnung bekannt, bei der die Basiselektrode so ausgebildet ist, daß sie über einen ausgedehnten Bereich an der Innenfläche des Gehäuses anliegt.

Die obengenannten bekannten Anordnungen befassen sich entweder nur mit einer Kühlung der Halbleiterelektroden oder mit einer Kühlung des Halbleiterkörpers, bei der entsprechend geformte und daher relativ kostspielige Kühlkörper erforderlich sind, die sich für eine Massenfertigung kaum eignen. Die Erfindung löst dagegen das Problem einer guten Basiskühlung, ohne daß dazu ein besonders geformter Kühlkörper erforderlich ist. Als Kühlkörper kann vielmehr eine gewöhnliche Trägerplatte Verwendung finden.

Der Streifen, der nach der Erfindung um die Kanten der Trägerplatte gelegt wird, kann beispielsweise aus Indium bestehen. Der obere Rand des Gehäuses wird vorzugsweise aufgebördelt, damit das Einführen der Trägerplatte erleichtert wird.

Das Einbringen der Trägerplatte mit dem Halbleiterkörper und dem Streifen in das Gehäuse erfolgt nach der Erfindung vorzugsweise so, daß der Streifen mit seiner Schmalseite auf die Öffnung des Gehäuses gelegt und auf den Streifen die Trägerplatte gelegt wird. Anschließend wird der Streifen zusammen mit der Trägerplatte derart in das Gehäuse gedrückt, daß sich der Streifen mit seiner Schmalseite um die Trägerplatte legt.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung wird das Halbleiterbauelement nach der Einkapselung auf eine Temperatur über dem Schmelzpunkt bzw. Erweichungspunkt des plastisch verformbaren Materials erwärmt. Dadurch wird der Wärmeübergang zwischen der Trägerplatte und der Gehäusewand noch verbessert.

Die Erfindung wird im folgenden an einem Ausführungsbeispiel erläutert.

Als Material für den um die Kanten der Trägerplatte gelegten Streifen wird im Ausführungsbeispiel Indium verwendet. Ein solcher Indiumstreifen wird nach der Erfindung zwischen die Trägerplatte und die Gehäusewand gebracht. Das Einbringen des Indiumstreifens zwischen Trägerplatte und Gehäusewand erfolgt nach der F i g. 1 beispielsweise dadurch, daß der Streifen 1 mit seiner Schmalseite auf die Öffnung des Gehäuses 2 gelegt und auf den Streifen die Trägerplatte 3 gebracht wird. Anschließend wird der Streifen 1 zusammen mit der Trägerplatte 3 derart in das Gehäuse 2 gedrückt, daß sich der Streifen mit seiner Schmalseite gemäß F i g. 2 um die Trägerplatte 3 legt.

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Herstellen eines guten Wärmeüberganges von einem Halbleiterbauelement zur Innenwand seines Gehäuses, dessen Halbleiterkörper auf eine Trägerplatte aufgebracht wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägerplatte mit Hilfe eines um ihre Kanten gelegten Streifens aus plastisch verformbarem und gut wärmeleitendem Material in das Gehäuse derart eingedrückt wird, daß die Oberfläche der Trägerplatte und des Halbleiterkörpers parallel zur Gehäuseachse liegen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Streifen aus Indium besteht.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der obere Rand des Gehäuses aufgebördelt wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Streifen mit seiner Schmalseite auf die Öffnung des Gehäuses gelegt und auf den Streifen die Trägerplatte gebracht wird und daß dann der Streifen zusammen mit der Trägerplatte derart in das Gehäuse gedrückt wird, daß sich der Streifen mit seiner Schmalseite um die Trägerplatte legt.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1

bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Halbleiterbauelement nach der Einkapselung auf eine Temperatur über dem Schmelzpunkt bzw. Erweichungspunkt des plastisch verformbaren Materials erwärmt wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen