DE1266885B - Bauelement mit einer Halbleiteranordnung - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. α.:

HOIl

Deutsche Kl.: 21g-11/02

Nummer: 1266 885

Aktenzeichen: R 34101 VIII c/21 g

Anmeldetag: 19. Dezember 1962

Auslegetag: 25. April 1968

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Bauelement mit einer Halbleiteranordnung, ζ. Β. einem Transistor, die durch Zuleitungen oder Stützelemente auf einem Montagefuß gehaltert ist, welcher mit einer Metallkappe ein Gehäuse bildet, das einen Einsatz mit einer Ausnehmung enthält, deren Form der der Halbleiteranordnung bzw. dessen Zuleitungen angepaßt ist.

Es ist üblich, Halbleiteranordnungen zum Schutz gegen Feuchtigkeit mit einem Kunststoff zu überziehen und in ein Metallgehäuse einzuschließen. Um ίο eine möglichst gute Ableitung der während des Betriebes in der Halbleiteranordnung entstehenden Verlustwärme zu gewährleisten, ist es bekannt, den Zwischenraum zwischen der Anordnung und dem Gehäuse mit einem pastösen Vergußmittel auszufüllen, das z. B. aus Siliconfett bestehen kann, in dem feinteiliges Aluminiumoxyd dispergiert ist. Die Wärmeleitfähigkeit solcher Vergußmassen ist jedoch relativ niedrig.

Es ist ferner bekannt, den Zwischenraum zwischen einem Transistor und dem ihn umschließenden Gehäuse mit einem Einsatz auszufüllen, der aus einem an der Oberfläche anodisch oxydierten Aluminiumzylinder besteht, in dessen eines Ende zwei sich kreuzende, bis zur Wand des Zylinders durchgehende Schlitze eingeschnitten sind, deren Wände dann bei montierter Anordnung den Transistor umschließen. Der Hauptzweck dieser Anordnung besteht im bekannten Fall darin, elektrische Kurzschlüsse zwischen dem Transistor und der Gehäusekappe zu vermeiden, gleichzeitig wird durch einen solchen Einsatz aber auch der Wärmeübergang zwischen dem Transistor und dem Gehäuse verbessert.

In der Praxis erfordert die Herstellung solcher Einsätze aus anodisch oxydiertem Aluminium einen nicht unbeträchtlichen fertigungstechnischen Aufwand, da die Kanten der Schlitze usw. durch Nacharbeiten abgerundet werden müssen, damit bei der nachfolgenden anodischen Oxydation auch dort ein Oxydüberzug ausreichender Dicke entsteht.

Dieser Nachteil wird gemäß der Erfindung dadurch vermieden, daß der Einsatz aus einem elektrisch isolierenden und gut wärmeleitenden homogenen Werkstoff besteht und einen das Gehäuse des Bauelements im wesentlichen ausfüllenden Körper mit die Halbleiteranordnung aufnehmenden Ausnehmungen bildet.

Der Einsatz kann auch aus mehreren Stücken bestehen, vorteilhafterweise verwendet man hier zwei symmetrische, zusammenpassende Teile.

Zylinderförmige Einsätze mit einer axialen Ausnehmung, die nicht bis zu den Wänden des Zylinders Bauelement mit einer Halbleiteranordnung

Anmelder:

Radio Corporation of America,

New York, N. Y. (V. St. A.)

Vertreter:

Dr.-Ing. E. Sommerfeld, Patentanwalt,

8000 München 23, Dunantstr. 6

Als Erfinder benannt:
William Raymond Foley,
Englewood, N. J. (V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 28. Dezember 1961
(162 682)

durchgeht, lassen sich besonders einfach, z. B. durch Strangpressen, herstellen.

Ein für die Einsätze bei einem Bauelement gemäß der Erfindung besonders geeigneter Werkstoff ist Berylliumoxyd, da es elektrisch isoliert, Wärme jedoch sehr gut leitet.

Die Erfindung soll nun an Hand von nicht einschränkend auszulegenden Ausführungsbeispielen in Verbindung mit der Zeichnung näher erläutert werden, dabei bedeutet

F i g. 1 eine auseinandergezogene Darstellung einer ersten Ausführungsform eines Einsatzes gemäß der Erfindung für eine Halbleiteranordnung,

F i g. 2 eine teilweise im Schnitt gehaltene Seitenansicht der in F i g. 1 dargestellten Anordnung im montierten Zustand, aus der ersichtlich ist, wie die Teile zusammenpassen,

F i g. 3 eine perspektivische Ansicht eines Wärmeableitungskörpers gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung.

Bei dem ersten Ausführungsbeispiel des Bauelementes nach der Erfindung ist die Anordnung, die mit der verbesserten Wärmeableiteinrichtung im Sinn der Erfindung versehen ist, ein legierter Flächentransistor. Wie aus Fig. 1 und 2 ersichtlich ist, umfaßt die Halterung für diesen Transistor einen Mon-

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Claims (1)

1. 3 4

   tagefuß 10, der aus einem Metallring 11 besteht, wel- Das Gehäuse 23 kann beispielsweise ein topfförmicher einen Isolatorkörper 12 umgibt. Der Isolator- ger Bauteil sein, der nur am einen Ende offen ist. Er körper 12 ist scheibenförmig und kann beispielsweise kann aus Nickel, Kupfer, Molybdän, Stahl, Nickelaus Glas bestehen, er nimmt eine Anzahl von Leitern Kobalt-Eisen-Legierungen u. dgl. bestehen. Wenn die auf, die voneinander isoliert sind und aus beiden 5 Anordnung montiert ist, ruht der Wärmeableitungs-Seiten der Isolatorscheibe 12 herausstehen. Bei die- körper 21 auf dem Ring 11, wie F i g. 2 zeigt, und sem Beispiel sind drei Leitungen 13,14,15 als Zu- umschließt die wärmeerzeugende Anordnung, also in leitungen für den Transistor vorgesehen. Der Tran- diesem Beispiel einen legierten Flächentransistor. Das sistor enthält einen Körper aus einem halbleitenden Metallgehäuse 23 paßt über den Wärmeableitungs-Kristall, wie Germanium, Silicium, einer Germanium- io körper 21, und sein offenes Ende umschließt den Silicium-Legierung, Galliumarsenid u. dgl., der an Ring 11 des Montagefußes 10. Es ist zweckmäßig, einem aus Metall bestehenden Basisanschluß 16 be- den engen Zwischenraum, der zwischen der elektronifestigt ist. Der Basisanschluß 16 kann aus Nickel, sehen Einrichtung und der Ausnehmung des Wärme-Molybdän oder Nickel-Kobalt-Eisen-Legierungen be- ableitungskörpers 21 verbleibt, mit der obenerwähnstehen und ist mit dem einen Ende der Leitung 14 15 ten Vergußmasse zu füllen, so daß die Wärme von durch Löten oder Punktschweißen verbunden. Auf der Halbleiteranordnung auf den Körper 21 durch die eine Seite der Halbleiterscheibe 17 ist eine Elek- Wärmeleitung und nicht durch Strahlung übertragen trodenpille 18 auflegiert, die mit der Scheibe einen wird. Die Gehäusekappe 23 kann leicht mit dem gleichrichtenden Kontakt bildet. Eine entsprechende Ring 11 dicht verbunden werden, beispielsweise durch gleichrichtende Elektrode, die in der Zeichnung nicht ao Punktschweißen oder durch einen Preßsitz,
   sichtbar ist, ist auf die andere Hauptfläche der Bauelemente der beschriebenen Art zeigen eine Scheibe 17 auflegiert. Der obere Teil 19 der Leitung bessere Wärmeableitung als entsprechende Einheiten, 15 ist beispielsweise durch Löten mit der einen Elek- bei denen der Zwischenraum zwischen der Wärme trodenpille 18 verbunden und dient als deren elektri- entwickelnden elektronischen Einrichtung und dem scher Anschluß. Der obere Teil 20 der Leitung 13 ist in 25 Gehäuse nur mit einem Vergußmittel ausgefüllt ist. entsprechender Weise mit der in der Zeichnung nicht Dieselben Wirkungen werden praktisch auch dann sichtbaren anderen gleichrichtenden Elektrode ver- erhalten, wenn der wärmeleitende Körper aus zwei bunden. oder mehr Teilen hergestellt wird. Bei dem in F i g. 3

   Die Anordnung zur Ableitung der im Transistor dargestellten zweiten Ausführungsbeispiel eines Einentwickelten Verlustwärme besteht bei dieser Aus- 30 satzes für ein Bauelement gemäß der Erfindung beführungsform aus einem zusammenhängenden Kör- steht der Wärmeableitungseinsatz aus zwei halbzylinper 21 aus einem gut wärmeleitenden Werkstoff, wel- derförmigen Körpern 31, 33, die aus einem elektrisch eher einen hohlen Mittelteil 22 besitzt. Der hohle isolierenden, thermisch jedoch verhältnismäßig gut Mittelteil 22 besteht bei diesem Beispiel aus min- leitenden Werkstoff bestehen, wie Berylliumoxyd, destens zwei sich schneidenden Schlitzen 24, 25, die 35 Der Körper 31 ist mit einer an der Oberfläche vervorzugsweise in einer Richtung durch den Körper 21 laufenden Nut 35 und einem senkrecht zu dieser in verlaufen. Die sich schneidenden Schlitze, die die den Körper reichenden Schlitz 32 versehen. Der Kör-Ausnehmung 22 bilden, stehen bei diesem Beispiel per 33 weist in entsprechender Weise einen Schlitz 34 etwa senkrecht aufeinander. Größe und Form der und eine quer zu diesem verlaufende Nut oder Ver-Mittelöffnung 22 sind nicht kritisch, die Mittelöff- 40 tiefung 37 in der Oberfläche auf. Die Körper können nung22 soll sich lediglich möglichst eng an die eine durch anodische Oxydation hergestellte Oxydspezielle Form der Halbleiteranordnung (in diesem schicht 36 tragen und aus Metall bestehen. Wenn die Fall dem legierten Flächentransistor) und seinen Zu- Körper 31, 33 richtig zusammengesetzt werden, fluchleitungen anpassen, um eine möglichst gute Wärme- ten die Schlitze 32, 34, und die Nuten 35, 37 bilden ableitung zu gewährleisten. Es ist leicht einzusehen, 45 einen den ersten Schlitz kreuzenden zweiten Schlitz, daß sich der gut wärmeleitende Körper 21 leicht auf Die beiden Teile 31, 33 dieses Beispiels passen zudie montierte Halbleiteranordnung stecken läßt, da sammen um eine Verlustwärme entwickelnde elekder Basisanschluß 17 und die Halbleiterscheibe 18 so- ironische Einrichtung, wie den beim ersten Beispiel wie der obere Teil der Leitung 14 in den einen Schlitz erwähnten Transistor, und leiten die Verlustwärme der Ausnehmung 22 und die Anschlußleitungen 19, 5° von der elektronischen Einrichtung zu einem Gehäuse 20 sowie die oberen Teile der Leitungen 13,15 in oder Kolben ab.

   den anderen Schlitz passen. Die äußere Form des gut Durch den beschriebenen Aufbau wird auch die

   wämeleitenden Körpers 21 paßt sich vorzugsweise thermische Zeitkonstante der Halbleiteranordnung

   weitgehend dem Inneren des kappenförmigen metalli- verringert, dies ist besonders bei Halbleiteranordnun-

   schen Gehäuses 23 an, das zur Kapselung der An- 55 gen vorteilhaft, die als Schalter betrieben werden. Die

   Ordnung verwendet wird. thermische Zeitkonstante ist diejenige Zeit, die eine

   Der Wärmeableitungskörper 21 soll elektrisch nicht Flächenhalbleiteranordnung benötigt, um ein Tempeleiten, da sonst die Gefahr besteht, daß die An- raturgleichgewicht anzunehmen, nach dem der Anschlüsse der umgebenen elektronischen Einrichtung Ordnung elektrische Leistung zugeführt wurde,
   kurzgeschlossen werden. Hieraus ergeben sich ge- 60 Dj_e beschriebenen Ausführungsbeispiele können wisse Schwierigkeiten, da gut wärmeleitende Werk- selbstverständlich in der verschiedensten Weise abstoffe im allgemeinen auch Elektrizität gut leiten, gewandelt werden, ohne den Rahmen der Erfindung während elektrische Isolatoren normalerweise zu überschreiten,
   schlechte Wärmeleiter sind. Eine Ausnahme von die- .. ,
   ser Regel ist Berylliumoxyd, das elektrisch isoliert, 6_S i'atentansprucne:
   wie die meisten Oxyde, Wärme jedoch fast so gut 1. Bauelement mit einer Halbleiteranordnung, leitet wie Aluminium oder Messing. Der Körper 21 z. B. einem Transistor, die durch Zuleitungen oder kann daher aus Berylliumoxyd bestehen. Stützelemente auf einem Montagefuß gehaltert ist,

   welcher mit einer Metallkappe ein Gehäuse bildet, das einen Einsatz mit einer Ausnehmung enthält, deren Form der der Halbleiteranordnung bzw. ihren Zuleitungen angepaßt ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Einsatz aus einem elektrisch isolierenden und gut wärmeleitenden homogenen Werkstoff besteht und einen das Gehäuse des Bauelementes im wesentlichen ausfüllenden Körper mit die Halbleiteranordnung aufnehmenden Ausnehmungen bildet.

   2. Bauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere Form des Einsatzes der Form der Innenwand der Metallkappe angepaßt ist.

   IO

   3. Bauelement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Einsatz aus mehreren Stücken besteht (F i g. 3).

   4. Bauelement nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Einsatz aus Berylliumoxyd besteht.

   5. Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Einsatz zylinderförmig ist und eine von Stirnfläche zu Stirnfläche durchgehende axial verlaufende Ausnehmung aufweist.

   In Betracht gezogene Druckschriften:
   Britische Patentschrift Nr. 881 646.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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