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Die Erfindung bezieht sich auf eine dichte Durchführung eines oder
mehrerer elektrischer und/oder Wärmeleiter durch einen Isolierkörper.
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Beim Herstellen der metallischen Durchführungen als elektrische Verbindungen
und/oder zur Wärmeableitung von in Isolierkörpern eingebetteten -Oer eingekapselten
elektrischen Bauelementen, insbesondere Halbleiterbauelementen, wie z. B. Dioden,
Transistoren oder Thyristoren, traten bisher wegen der mangelhaften Dichte der Durchführungen
häufig Schwierigkeiten auf.
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So ist es z. B. durch die deutsche Auslegeschrift 1138 165
bekannt, Dioden oder Transistoren in einem ganz oder zuft Teil aus, lseliefäffdüßi
Mäfftlilbestehenden Gehäuse einzuschließen. Hierbei besteht zumindest ein in das
Gehäuseinnere führender, vorgefertigter Zuleitungs.draht, der gleichzeitig die Aufgabe
einer Wärmeableitung aus dem Gehäuseinneren hat, aus einem Kerft ufid einem den
Kern ünmittelbat umgebenden Mantel, dessen Materialien so gewählt sind, daß der
Kern eine Wärmeleitfähigkeit in der Größenordnung von Kupfer oder Silber aufweist.
Der Mantel wird vom Gehäusematerial gut benetzt, und die Ausdehnungskoeffizienten
von Kein und Mantel sind auf den des Gehäusematerials an der- Durchführungsstelle
abgestimmt. Ein derartiges Gehäuse erfüllt zwar die Forderung nach einer guten Wärmeableitung,
jedoch nicht die Forderung einer hinreichend guten Dichte der Durchführungen.
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Weiterhin ist es durch die deutsche Auslegeschrift 1212
639 bekannt, halbleitende Bauelemente auf einer wärmeableitenden Tragplatte
festzulöten, wobeidie Tragplatte ads Molybdän, Wolfram oder Chrom besteht und porös
ist und deten Poren einem anderen Metall gefüllt sind. Eine derartige Anordnung
ermöglicht zwar eme hinreichende Kühlung sowie eine genügende Atzbeständigkeit gegenüber
Ätzflüssigkeiten, jedoch keinen hinreichenden dichten Verschluß gegenüber äußeren
Einflüssen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für elektrische und/oder
Wärmeleiter, die in einen Isolierkörper gekapselt sind, eine Durchführung zu schaffen,
die neben einer guten Wärmeableitung auch eine hinreichend gute Dichtigkeit gegenüber
äußeren Einflüssen aufweist.
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Diese Aufgabe wird erfindunggsgemäß dadurch gelöst, daß als Leiter
ein poröser Sintermetallkörper vorgesehen ist und daß der Sintermetallkörper von
einem gleichzeitig den Isolierkörper bildenden Kunststoff umfaßt und mindestens
teilweise durchdrungen ist.
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Die Poren des Sintermetallkörpers müssen so weit gefüllt sein, daß
ein für seinen Verwendungszweck ausreichend dichter Verbundkörper entsteht. Außerdem
muß die Pöfögität- gd hernessen sein, daß eine genügende elektrische und Wärmeleitfähigkeit
gesichert ist, da bekanntlich die elektrische Leitfähigkeit und die Wärmeleitfähigkeit
mit zunehmender Porosität sinken.
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Der metallische, Kunststoff dütchdrungene Sinterkörper dient gleichzeitig
zur.S.tromdurchführung und zur Wärmeübertragung und bietet einen dichten Abschluß
der Durchfühtüüä, Eine flächenhaft6 Ausbildung des Sinterkörpers ist besonders vorteilhaft
für eine gute Wärmeübertragung.
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Zur Verbesserung ddr Wär-m-dabfuhr köntien die Sinterkörper auf der
Außenseite eine geeignete Ausbildung, z.B. Rippen, erhalten. Die Sinterinetallkörper
können z. B. aus Silber oder Kupfer bestehen.
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Bei der Anwendung der er-findungsgemäßdil dichten Durchführung zur
Herstellung elektrischer Verbindungen und/oder zut Wärmeäbleitung füf in Isolierkörper
eingebettete oder eingekapselte elektrische Bauelt,inente, insbesondciü- Hälbleiterbauelöffiente,
kann die elektrische Verbindung, zwischen den Sinterkörpern, die z. B. auch drahtförmig
ausgebildet sein können, und dem elektrischen. Bauelement durch Lötung, Schweißung
oder auch über Druckkontakte hergestellt werden. Im zuletzt genannten Fall kann
der Sinterkörper derart ausgebildet sein, daß die das Halbleiterbauelement kontaktierende
Seite vom KäftigIftoff nicht äftgefÜllt iiiid -dämitelastisch bleibt, weiter daß
Druckelemente zur Herstellung des erforderlichen Kontaktdruckes mit ihm verbunden
werden können.
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An Hand der in der Zeichnung dargestellten Ausführüngsheispiele wpTde7ii
tift-zelheiten der Etfindung näher erläutert. Es zeigen, F i g. 1, 2 und
# den Aufbau der Durchführung gemäß der Erfindung fÜt eift öddr zwei Durchführungen,
F i g. 4, 5 und 6 Anwendungen der erfindungsgemäßen Durchführung.
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In F i g. 1 ist der prinzipielle Aufbau der erfindungsgemäßen
Durchführung schematisch dargestellt. Mit 11 ist der poröse Sintermetallkörper
und mit 12 der Isolierkörper aus Kunststoff bezeichnet. Zur Dichtung des Sintermetallkörpers
11 wie auch zur gleichzeitigen Herstellung des mit dem Sinterkörper fest
verbundenen Isolierkörpers 12 aus Kunststoff wird ein in plastischer oder flüssiger
Form verarbeitbarer
Kunststoff verwendet. Mit diesem wird der Sinterkörper
offen oder in einer geschlossenen Form bei geeigneter Temperatur, eventuell unter
Anwendung eines vom Atmosphärendruck abweichenden Druckes, vergossen bzw. umpreßt.
Hierbei werden die Poren des Sintermetallkörpers 11 mit dem Kunststoff zumindest
teilweise gefüllt. Dabei entsteht ein den Sintermetallkörper umfassender Isolierkörper.
Nach Verfestiaen des Kunststoffes eraibt sich eine feste und dichte Verbindung zwischen
dem Isolierkörper 12 aus Kunststoff und der vom Kunststoff umschlossenen Durchführung
aus dem kunststoffgefüllten Sintermetallkörper 11.
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In F i y. 2 ist in schematischer Darstellung gezeigt, C C C
wie
die erfindungsmäße Durchführung für einzelne Bauelemente mit zwei oder mehr Anschlüssen
aus-,aeführt sein kann. Mit 21 sind zwei voneinander ae-C trennte Sintermetallkörper
bezeichnet, die in dem aus Kunststoff bestehenden Isolierkörper 22 eingebettet und
zumindest teilweise von dessen Material durchdrungen sind.
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In F i g. 3 ist eine Ausführungsforrn der erfindungsgemäßen
Durchführung schematisch dargestellt, die sich insbesondere für Durchführun-en bei
Halbleiterelementen, die nicht in Druckkontakttechnik, sondern mit Lötkontaktierung
ausgeführt sind, eignet. Bei dieser Ausführung sind die porösen Sintermetallkörper
31 in Kunststoff 32 eingepreßt. Der Kunststoff 32
dringt seitlich
in die Poren der Sintermetallkörper 31 ein und bildet dort eine feste und
dichte Verbindung. Zur Aufbringung des Halbleiterkörpers durch Lötunc, wird der
Sintermetallkörper mit dünnen Zinn- oder Bleischichten33 versehen. Diese
e
Schichten können gleichzeitig dazu benutzt werden, die noch offenen Poren
des Sinterkörpers zu dichten. e
Diese Ausführungsform der erfindung gemäßen
es
Durchführung hat den Vorteil, daß beim Umpreßvorcrang mit Kunststoff keine
besondere Sorafalt darauf verwendet zu werden braucht, daß eine Füllung der Poren
der Sintermetallkörper mit Sicherheit bis zum völligen Dichtschließen erfolgt. Bei
der nachfolgenden Verzinnung, oder Verbleiung ist dies sehr einfach und sicher zu
erreichen.
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In F i g. 4 ist schematisch dargestellt, wie ein Halbleiterbauelement
zum Einkapseln zwischen zwei Durchführungen gemäß F i g. 1 gebracht werden
kann. Mit 41 und 44 sind zwei Sintermetallkörper, mit 42 und 45 Isolierkörper und
mit 43 das Halbleiterbauelement bezeichnet. Die Isolierkörper 42 und 45 sind an
den Stellen 46 durch Verkleben oder Verschweißen an den Rändern dicht aeschlossen.
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In den F i g. 5 und 6 ist eine besonders einfache Ausführung
für die Einbettung eines Halbleiterbauelementes unter Verwendung der erfindungscremäßen
Durchführuna daraestellt.
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In F i g. 5 sind mit 51 zwei Sintermetallkörper, mit
52 der Isolierkörper aus Kunststoff und mit 53 das Halbleiterbauelement
bezeichnet. Iii F i g. 6 sind mit 61 Leiter aus porösen Sinterdrähten,
mit 62 der Isolierkörper und mit 63 das Halbleiterbauelement bezeichnet.
In einer solchen Kapselung können auch mehrere Halbleiterbauelemente zusammengefaßt
werden. Befinden sich mehrere dieser Elemente einseitig auf gemeinsamem Potential,
so ist durch Aufbau der Elemente auf einer gemeinsamen Sinterscheibe eine. vorteilhafte
thermische Kopplung mögüch.