DE1035782B - Verfahren zur Befestigung von Halbleiteranordnungen auf einem gut waermeleitenden Traeger - Google Patents

Verfahren zur Befestigung von Halbleiteranordnungen auf einem gut waermeleitenden Traeger

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Description

DEUTSCHES
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Befestigung von Halbleiteranordnungen auf einem gut wärmeleitenden Träger. Bei diesem Verfahren wird in einfacher Weise ein gut wärmeleitender Kontakt zwischen dem beispielsweise aus Germanium bestehenden Halbleiterkörper und dem Träger des Systems erreicht.
Bei der Herstellung von Halbleiteranordnungen für höhere Leistungen liegt die Aufgabe vor, die im Betrieb erzeugte Wärme aus dem Halbleiterkörper abzuführen. Hierzu ist bereits vorgeschlagen worden, einen guten thermischen Kontakt mit dem Systemträger, z. B. mit der Chassisplatte eines Funkempfängers, herzustellen. Die Befestigung des Halbleiterkörpers auf einer vorzugsweise aus Kupfer bestehenden Platte erfolgt dabei durch Löten. Beim Löten schlagen sich aber Verunreinigungen auf dem Kristall nieder, wodurch seine auch von einer sauberen Oberfläche abhängigen elektrischen Eigenschaften nachteilig beeinflußt werden. Wenn man aber nach dem Löten die Oberfläche des Halbleiterkristalles durch Ätzen reinigen will, so ergibt sich die Schwierigkeit, daß die Trägerplatte einwandfrei abgedeckt und gegen Säureangriff geschützt werden muß, damit keine schädlichen Metallionen in die Ätzflüssigkeit und auf die Oberfläche des Halbleiterkristalles gelangen. Bisher ist dies in befriedigender Weise nicht gelungen.
Die geschilderten Nachteile werden bei dem vorliegenden Verfahren zur Befestigung von Halbleiteranordnungen auf einem gut wärmeleitenden, beispielsweise aus Kupfer bestehenden Träger gemäß der Erfindung dadurch vermieden, daß zwischen dem zur Befestigung der Halbleiteranordnung dienenden Teil und dem Träger eine Temperaturdifferenz erzeugt wird und danach beide Teile in der Weise miteinander in Verbindung gebracht werden, daß der die höhere Temperatur aufweisende Teil den anderen mindestens teilweise umgibt und bei eintretendem Temperaturgleichgewicht auf ihn aufschrumpft.
Das Verfahren wird nachstehend an Hand der Zeichnung noch näher erläutert.
Der als Beispiel für eine Anwendung der Erfindung gewählte Transistor der Fig. 1 weist einen Halbleiterkörper 1 aus η-leitendem Germanium auf mit einem Emitter 4, einem Kollektor 6 und einem ringförmigen Basiskontakt 5. Der Kollektor 6 besteht aus einer Indiumschicht, an ihr ist durch Löten ein vergoldeter Molybdänteil 2 befestigt. Molybdän hat einen Wärmeausdehnungskoeffizienten, der etwa gleich dem des Germaniumkörpers 1 ist. Das Anlöten des vergoldeten Molybdänteiles 2 und das nachfolgende Ätzen bereiten keinerlei Schwierigkeiten. In dem Kupferblock 3 ist eine Bohrung mit dem Durchmesser D angebracht, der Verfahren zur Befestigung
von Halbleiteranordnungen
auf einem gut wärmeleitenden Träger
Anmelder:
Philips Patentverwaltung G.m.b.H.,
Hamburg 1, Mönckebergstr. 7
Dr. Helmut Franz Alois te Gude, Hamburg-Lokstedt,
ist als Erfinder genannt worden
etwas kleiner ist als der Durchmesser .S des Molybdänteiles 2. Der Teil 2 wird in die Bohrung eingesetzt, nachdem entweder der Block 3 erhitzt oder die Halbleiteranordnung mit dem Molybdänteil 2, z. B. mit flüssiger Luft, gekühlt worden ist. Man kann naturgemäß beide Maßnahmen gleichzeitig anwenden. Erfahrungsgemäß ist die Behandlung von Halbleitern in flüssiger Luft eher förderlich als nachteilig.
Sobald sich das Temperaturgleichgewicht zwischen den miteinander verbundenen Teilen eingestellt hat, sitzt der Teil 2 unter starkem Druck in dem Kupferblock 3 fest.
Um zu erreichen, daß die Berührungsfläche zwischen dem Molybdänteil 2 und dem Kupferblock 3. möglichst groß ist, empfiehlt es sich, dem Teil 2 eine von der Zylinderform abweichende Gestalt zu geben. Wie die Fig. 2 erkennen läßt, kann der Molybdänteil 2 beispielsweise so gestaltet sein, daß sein Querschnitt gemäß Fig. 2 a sternförmig od. dgl. ist. Es hat sich gezeigt, daß es zweckmäßig ist, vor dem Einsetzen des Molybdänteiles in die Bohrung der Platte 3 zwischen beiden Teilen 2 und 3 eine Temperaturdifferenz von etwa 1500C zu erzeugen. Der Wärmeausdehnungskoeffizient von Kupfer ist
aCu = 16,5
von Molybdän
αΜο = 5,3 · 10-«/°C .
Der Unterschied beträgt also
Ja=I1I-IO- -V
mm C
Wenn angenommen wird, daß der Durchmesser 6" des Molybdänteiles S — 3,005 mm und der Durch-
809 580/430
ΔΊ =
150Χ.
messer D der Bohrung der Platte 3 D =-3,000 mm ist, erhält man als Temperaturdifferenz
S —D 5 · 10~3
D- Aa = '3"-"1,T-UF5'

Claims (5)

Patentansprüche·.
1. Verfahren zur Befestigung von Halbleiteranordnungen auf einem gut wärmeleitenden, beispielsweise aus Kupfer bestehenden Träger, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem zur Befestigung der Halbleiteranordnung dienenden Teil (2) und dem Träger (3) eine Temperaturdifferenz erzeugt wird und danach beide Teile in der Weise miteinander in Verbindung gebracht werden, daß der die höhere Temperatur aufweisende Teil den anderen mindestens teilweise umgibt und bei eintretendem Temperaturgleichgewicht auf ihn aufschrumpft, ao
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zunächst an dem beispielsweise aus
Germanium bestehenden Halbleiterkristall (1) ein vergoldetes Molybdänstück (2) durch Löten befestigt wird, worauf nach erfolgter Ätzung das Molybdänstück (2) in eine Bohrung der als Träger dienenden, gegenüber dem Molybdänstück (2) auf höherer Temperatur befindlichen Platte (3) eingesetzt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Halbleiteranordnung mit dem Molybdänteil (2) vor dem Einsetzen in die Bohrung der Trägerplatte (3) in flüssige Luft getaucht wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Einsetzen des Molybdänteiles (2) in die Bohrung des Trägers (3) zwischen den zu verbindenden Körpern (2, 3) durch Erhitzen und/oder Abkühlen eine Temperaturdifferenz von etwa 15O0C erzeugt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß ein vergoldetes Molybdänstück (2) mit sternförmig oder ähnlich gestaltetem Querschnitt verwendet wird.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
© 809 580/430 7.58
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