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Halbleiteranordnung
Die Erfindung bezieht sich auf einen verbesserten Aufbau von Halbleiteranordnungen, wobei das Halblei- terelement vorzugsweise auf der Basis eines Halbleiterkörpers aus oder nach Art von Germanium oder Silicium oder einerintermetallischen Verbindung hergestellt ist. Nach der Erfindung wird der Zusammenbau des Halb- leiterelementes mit einem weiteren Träger derart eingerichtet, dass zwischen dem Träger und der entspre- chenden Fläche des Halbleiterelementes nur eine gleitfähige gegenseitige Anlage bei einem gewissen gegen- seitigen Anlagedruck entsteht und an diesen gegenseitigen Anlageflächen jeweils eine Fläche aus Nickel mit einer Fläche aus Silber zusammenwirkt. Die Erfindung zieht dabei Nutzen aus der Erkenntnis. dass eine Nickel- fläche auf einer Silberfläche eine gute gleitfähige gegenseitige Anlage ergibt.
Im Rahmen der Erfindung kann dabei die Fläche aus Nickel entweder dem Halbleiterelement und die Silberoberfläche dem weiteren Träger benachbart liegen oder umgekehrt. Die Nickelfläche ebenso wie die
Silberfläche können dabei einer besonderen selbständigen Zwischenlage angehören oder sie können auf den betreffenden Körper derart aufgebracht und mit ihm verbunden sein, dass sie an diesem einen Überzug bzw. eine Auflage darstellen. Ein solcher Überzug kann z. B. galvanisch oder nach einem stromlosen chemischen Verfahren (electroless plating) aufgebracht und dann gegebenenfalls zusätzlich, wenn aus technologischen Gründen an dem betreffenden Körper zulässig, eingebrannt werden.
Im Rahmen der Erfindung kann es z. B. der Fall sein, dass an einem Halbleiterelement an sich ein
Nickelüberzug an den entsprechenden Zonen elektrischen Leitungstyps aufgebracht wird, um auf diese
Weise für eine Verlötung geeignete oberflächenstellen an dem Halbleiterelement zu schaffen. Nach der Erfindung können diese Nickelüberzüge dann unmittelbar für die Zwecke der Erfindung, also nicht für eine
Verlötung, sondern zur Bildung einer Nickelgleuttläche ausgenutzt werden, welche mit einer Gleitfläche aus Silber für die Bildung einer gleitfähigen gegenseitigen, unter Druck stehenden Anlage zusammenwirkt.
Das ist z. B. der Fall bei Halbleiterelementen, welche mit ihren dotierten Zonen durch die Eindiffusion der entsprechenden Dotierungsstoffe in den Halbleiterkörper ausgestattet werden, und wonach dann auf diese Zonen für den elektrischen Anschluss ein entsprechender Nickelüberzug z. B. nach einem solchen bereits angeführten stromlosen chemischen Verfahren (electroless plating) aufgebracht wird. Bei einem solchen Halbleiterelement liegt also dann die Nickeloberfläche bereits vor, und es wird an dem weiteren Träger, an welchem das Halbleiterelement gehalten werden soll, eine entsprechende Silberoberfläche erzeugt bzw. gegenüber dieser Fläche eine entsprechende Silbereinlage benutzt.
Für die Gewährung der guten Gleitfähigkeit kann es sich auch noch empfehlen, die entsprechenden Flächen, welche zur gegenseitigen Anlage kommen sollen bzw. mit einem Überzug aus Nickel bzw. Silber versehen werden sollen, vorher einem besonderen Läpp-Prozess zu unterwerfen, so dass dann die angegebenen Flächen bis auf die durch die Körnung des Läppmittels bestimmte Rauhtiefe geglättet sind.
Es würde aber auch im Rahmen der Erfindung liegen, wenn nicht nur eine gegenseitige gleitfähige Anlage zwischen dem Halbleiterelement und dem weiteren Trägerkörper benutzt wird, an welcher eine Nickeloberfläche mit einer Silberoberf1äche zusammenwirkt, sondern wenn mehrere solche gleitfähigen gegenseitigen Anlagen in einer Reihenschaltung benutzt werden. So könnte beispielsweise auf der Halbleiterelemente-bzw. der Halbleiteroberfläche eine entsprechende Nickelschicht vorgesehen sein und eine zweite Nickelschicht auf dem weiteren Träger vorgesehen sein und zwischen diesen beiden Nickelflächen mindestens eine Einlage aus Silber benutzt werden, oder es können sinngemäss umgekehrt Silberflächen mit
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einer Nickelzwischenlage benutzt werden.
Ferner könnten aufeinanderfolgend und abwechselnd Zwischen- lagen aus je einem der beiden Werkstoffe oder aus je einer Schichtung dieser beiden Werkstoffe benutzt werden.
Zur näheren Erläuterung der Erfindung an Hand eines Ausführungsbeispieles wird nunmehr auf die
Figur der Zeichnung Bezug genommen, wobei sich gegebenenfalls noch weitere technisch vorteilhafte in
Verbindung mit der grundsätzlichen Erfindung benutzbare technische Einzelmerkmale ergeben werden.
Es bezeichnet l ein becherförmiges Gehäuse, z. B. aus Kupfer, welches zunächst, bevor die Halblei- teranordnung zusammengebaut ist, einen nur zylindrischen Randteil 2 aufweist, wie er links an der Figur dargestellt ist. Dieser becherförmige Körper ist an seiner äusseren Mantelfläche mit einer Riffelung bzw.
Rändelung 3 versehen, damit dieser Gehäusekörper in eine Aussparung irgendeines weiteren Trägers ein- gepresst werden kann. Dieser Gehäuseteil 3 weist einen Sockelteil 4 auf, der gegebenenfalls besonders plan geschliffen bzw. geläpptsein kann. Um diesen herum ist ein Isoliermaterialring 5, z. B. aus Kera- mik, Glimmer oder Polytetrafluoräthylen (Teflon) vorgesehen. Auf dem Sockelteil 4 liegt eine Zwischen- lage 6 aus Silber. Auf dieser Silberplatte 6 liegt das bereits fertiggestellte Halbleitergleichrichterelement
7. Dieses besteht z. B. aus einer Halbleiterplatte aus Silicium, in welche von beiden Oberflächen aus für die Erzeugung der dotierten Zonen entsprechende Stoffe zur Eindiffusion gebracht worden sind. Auf diese
Oberflächen ist dann z.
B. nach dem stromlosen chemischen Verfahren (electroless plating) zur Bildung von entsprechenden Anschlusskontaktflächen je eine Nickelschicht aufgebracht worden. Das Halbleiter- element 7 liegt also mit seiner unteren Fläche über eine an ihm vorhandene Nickelschicht auf der Silber- platte 6. Auf der oberen Fläche des Halbleiterelementes 7 bzw. dessen Nickelschicht liegt wieder eine
Silberplatte 8. Auf diese Silberplatte 8 wirkt mit Druck die untere Fläche eines massiven Anschlusskon- taktes 9. Dieser ist z. B. durch einen Pressschmiedevorgang aus Kupfer hergestellt mit einem Schaftteil 9a und einem pilzdachförmigen Teil 9b, wobei an der Aussenfläche der Pilzform ein quaderförmiger Teil aufgesetzterscheint, der über eine gegebenenfalls besonders plan geschliffene Endfläche in der angegebenen Weise mit der Silberplatte 8 zusammengeführt ist.
Der Teil 9c ist ein Randteil, der bei dem Pressvorgang erzeugt worden ist, aber bei dem Aufbau nicht störend ist. Die dem Schaft zugewendete Fläche der Pilzdachform 9d kann plan geschliffen sein. Auf ihr sitzt ein Isolierkörper 10. Dieser weist einen Absatz 11 auf. Auf diesem sitzen drei in ihrer Wirkung in Reihenschaltung arbeitende Tellerfedern 12 - 14, die sich an ihrem inneren bzw. äusseren Rand gegeneinander abstützen. An der Anordnung ist ferner zum Abschluss des Kammerraumes und für die isolierte Hindurchführung des Schaftes des starren Anschlusskon- taktes 9 eineDruckglasdurchführung vorhanden, weicheaus einem äusseren Ringteil 15, dem Glasisolierkör- per 16 und dem inneren Hülsenkörper 17 besteht.
Dieser Körper 17 hat ein gewisses Spiel gegenüber der äusseren Mantelfläche des Schaftes 9a des Kontaktes 9, damit auf diese Weise mindestens ein Kapillarspalt 18 entsteht, in welchen ein schmelzflüssiges Lot eingebracht und dann vorzugsweise selbsttätig in diesen Spalt hineingesaugt wird. Rechts in der Figur ist zu erkennen, wie der Randteil 2 des Gehäuses 1 an seinem Ende bereits nach innen umgebördelt ist, so dass er auf diese Weise auf die obere Endfläche 15a des Ringes 15 der Druckglasdurchführung wirkt und damit die untere Fläche 15b dieses Ringes auf dem Absatz la des Gehäuses 1 festspannt. Zwischen der freien Fläche 1b des umgebördelten Randes 2 von 1 und dem frei nach aussen liegenden Mantelteil 15c von 15 wird zusätzlich eine Dichtlötung mittels des Lotes 19 vorgenommen.
Diese Lötung und die Verlötung zwischen 17 und 9 mittels des Lotes 20 können auch im Verlauf eines einzigen Arbeitsprozesses durchgeführt werden.
Wie aus der Figur der Zeichnung zu entnehmen ist, ist die äussere Bodenfläche 20 des Behälters 1 nachinnendurchgewölbt gestaltet. Eine solche Aufbauform der Fassung bzw. der Grundplatte einer Halbleiteranordnung kann sich nämlich dann als zweckmässig erweisen, wenn, wie es bereits angeführt worden ist, die äussere Mantelfläche des Gehäuseteiles unmittelbar dazu benutzt wird, die Halbleiteranordnung mit Presssitz in die Aussparung eines Träger einzubringen. Bei der Entstehung dieses Presssitzes ergibt sich dann sinngemäss eine mechanische Beanspruchung der'Fassung. Hat nun die Bodenplatte eine solche Durchwölbung, dann wird diese mechanische Beanspruchung der Fassung der Halbleiteranordnung dazu führen, dass diese Bodenplatte das Bestreben hat, sich weiter nach innen durchzuwölben.
Eine solche Durchwölbungerfolgtdannaberin vorteilhafter weise im Sinne einer Steigerung der Spannung der Tellerfedern 12 - 15. Würde sich nämlich bei der mechanischen Beanspruchung die Bodenplatte nach aussen durchwölben, so würde das zu einer solchen Verformung an der Fassung Anlass geben können, bei der in nachteiliger Weise eine teilweise Entlastung der Federn 12 - 14 von der in ihnen gespeicherten Energie stattfinden könnte, insbesondere wenn der gesamte Federweg relativ gering ist, so dass dann nicht mehr derjenige Anpressdruck zwischen den Nickel-und Silberflächen vorhanden sein würde, der als Mindestwert
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als erwünscht angesehen wird.
Entstehen bei den verschiedenen Temperatul werten, die die Halbleiteranordnung bei ihrem betriebs- mässigen Einsatz annimmt, an den benachbarten Flächen von Halbleiterelement und Gehäuseteil 1 bzw.
Kontakt 9 verschiedene thermische Dehnungen, so können sich diese nicht in einer nachteiligen Bean- spruchung des Halbleiterelementes über die gegenseitigen Anlageflächen auswirken, da an diesen nur eine gegenseitige gleitfähige Verbindung besteht.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Halbleiteranordnung, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens an derjenigen Fläche, wo das
Halbleiterelement einem weiteren Körper aus einem werkstoff anderer thermischer Dehnung benachbart liegt, nur eine-unter Druck stehende gegenseitige gleitfähige Anlage benutzt ist, an welcher eine Nickel- fläche mit einer Silberfläche zusammenwirkt.