DE1079745B - Halbleiteranordnung mit einem scheibenfoermigen Grundkoerper und Verfahren zu ihrer Herstellung - Google Patents

Halbleiteranordnung mit einem scheibenfoermigen Grundkoerper und Verfahren zu ihrer Herstellung

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DE1079745B
DE1079745B DES55741A DES0055741A DE1079745B DE 1079745 B DE1079745 B DE 1079745B DE S55741 A DES55741 A DE S55741A DE S0055741 A DES0055741 A DE S0055741A DE 1079745 B DE1079745 B DE 1079745B
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DE
Germany
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parts
semiconductor
electrodes
bridge
another
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Application number
DES55741A
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English (en)
Inventor
Dipl-Phys Reimer Emeis
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Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/48Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor
    • H01L23/488Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor consisting of soldered or bonded constructions
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto

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Description

  • Halbleiteranordnung mit einem scheibenförmigen Grundkörper und Verfahren zu ihrer Herstellung Halbleiteranordnungen wie Gleichrichter, Transistoren, Fotodioden werden bereits für verschiedene Zwecke in der Elektrotechnik angewendet. Sie bestehen meistens aus einem vorzugsweise einkristallinen Halbleiterkörper aus z. B. Germanium, Silizium oder einer intermetallischen Verbindung von Elementen der III. und V. Reihe des Periodischen Systems, der mit beispielsweise einlegierten Elektroden für die jeweilige Anwendungsart versehen ist. Auf diese Elektroden müssen Anschlüsse für die Zu- und Foxtleitung der elektrischen Ströme aufgebracht werden. Dies geschieht meist durch Auflöten.
  • Die Erfindung bezieht sich auf eine Halbleiteranordnung mit einem vorzugsweise einkristallinen, scheibenförmigen Grundkörper, und darauf befindlichen, konzentrisch angeordneten einlegierten Elektroden oder Elektrodenteilen. Erfindungsgemäß. sind Anschlußteile, die zusammengehörige Elektrodenteile miteinander verbinden, in Gestalt von Brücken verschiedener Höhe vorgesehen und im Winkel gegeneinander versetzt angeordnet, beispielsweise kreuzweise zueinander angeordnet. Weiter betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Halbleiteranordnung. Die aus Blechstreifen brückenförmig gebogenen und an 'den Aufsetzstellen mit Lötmaterial versehenen Anschlußteile werden beim Erhitzungsvorgang mit Hilfe einer gewichtsbelasteten Vorrichtung selbsttätig auf den Elektroden .oder Elektrodenteilen gehalten und festgedrückt. Zweckmäßigerweise werden die Schenkelenden der brückenförmigen Anschlußteile haarnadelförmig umgebogen und auf messerartigen Ansätzen einer Haltevorrichtung festgeklemmt, mit der sie auf die Elektroden oder Elektrodenteile aufgebracht und während des Lötvorganges dort festgehalten werden. Diese Haltevorrichtung kann z. B. aus in einer Zentrierhülse in genauer Winkellage zueinander verschiebbar angeordneten und mit messerartigen Ansätzen versehenen Zentrierdornen bestehen.
  • Es ist bereits ein Verfahren zur Herstellung einer Halbleiteranordnung bekanntgeworden, bei dem ein kleinerer Körper aus einem. Verunreinigungsmaterial in einem größeren Körper aus einem Halbleitermaterial einlegiert wird, wobei der kleinere Körper durch ein Kontaktglied verformt wird, das aus einem gut wärmeleitenden Metall besteht und das durch den gleichen Erwärmungsvorgang, der- zum Einlegieren dient, mit dem kleineren Körper verbunden wird. Bei der Herstellung von Halbleiteranordnungen . mit mehreren Elektroden, wie beispielsweise Transistoren, können mehrere kleine Körper aus Verunreinigüngsmaterial gleichzeitig mit dem größeren Halbleiterkörper und den zugehörigen Kontaktgliedern verbunden werden und außerdem kann ein Leiter gleichzeitig an den Halbleiterkörper angelötet werden.
  • Weiter ist bereits ein Verfahren zur Herstellung eines Halbleitergleichrichters bekanntgeworden, bei dem ein Germaniumplättchen mit pn-Übergang auf beiden Flachseiten verzinnt und mit der einen Flachseite auf eine Metallplatte gelegt sowie auf die andere Flachseite eine aus einem Kobaltstift bestehende Stromzuführung aufgesetzt wird, worauf durch einen einzigen Erhitzungsvorgang alle Teile in einer Atmosphäre aus Formiergas (90°/o N2, 10% H2) miteinander verlötet werden.
  • Durch die vorliegende Verwendung von Anschlußteilen in Gestalt von Brücken verschiedener Höhe, die im Winkel gegeneinander versetzt angeordnet sind und zusammengehörige Elektrodenteile miteinander verbinden, werden bei Halbleiteranordnungen mit auf einem scheibenförmigen Grundkörper befindlichen, konzentrisch angeordneten einlegierten Elektroden oder Elektrodenteilen die einander widersprechenden Forderungen nach geringem Räumbedarf und guter Zugänglichkeit gleichzeitig erfüllt. Werden Anschlußleiter in üblicher Weise direkt auf die Elektroden oder Elektrodenteile aufgelötet; so führt dies infolge der geringen Abmessungen in großem Maße zu Ausschuß. Erst durch die Zwischenschaltung der besonders geformten Anschlußteile gemäß der Erfindung zwischen die eigentlichen Anschlußleiter und die Elektrode erhält man brauchbare Ergebnisse. Ein besonders genaues Aufsetzen und Auflöten der Anschluß;teile wird durch die Verwendung der beschriebenen- Vorrichtung ermöglicht.
  • Die einzelnen Lötvorgänge werden zweckmäßigerweise in einem Arbeitsgang -durchgeführt. Entsprechend den verschiedenen Materialien der Elektroden und Anschlüsse können auch verschiedene Lote Verwendung finden. So können z. B. bei einem Transistor die Anschlüsse der Basiselektrode aus Aluminium-Silizium an dieser mit reinem Zinn bei einer Temperatur von 240° C angelötet werden und die Anschlüsse des Emitters aus Gold-Antimon an diesem mit einem Gold-Antimon-Blei-Lot bei einer Temperatur von 190° C. Das gesämteHalbleiterelement kann mit der Unterseite, die aus einem auflegierten Gold-Antimon-Scheibchen bestehen und den Kollektor darstellen kann, auf den mit. normalem Lötzinn überzogenen Boden des Gehäuseunterteiles der Halbleiteranordnung gelegt und bei 180° C aufgelötet werden. Es würde also eine einmalige Erhitzung im Ofen bis auf 240° C genügen. Diese Temperatur liegt also weit unter der für den Legierungsprozeß erforderlichen Temperatur. Gegebenenfalls kann auf die Unterseite des Halbleiterelementes vordem Anlöten noch ein vergoldetes Molybdänscheibchen auflegiert werden.
  • Die Ausführung der Lötung erfolgt zweckmäßigerweise unter Luftabschluß. Dies kann beispielsweise im Vakuum, unter Schutzgas wie Argon, Stickstoff, oder unter flüssigem Kolophonium geschehen. In den Fig.1 bis 3 ist in vergrößertem Maßstab ein Ausführungsbeispiel der Vorrichtung dargestellt, in der Fig.4 ein Halbleiterelement und in Fig.5 ein mit Hilfe der Vorrichtung hergestellter gekapselter Transistor. Zum Anschluß von nebeneinanderliegenden, abwechselnd zu verschiedenen Elektroden gehörenden Kontaktstreifen finden zweckmäßigerweise U-förmig gebogene Anschlußstücke Verwendung, die aus Drähten oder Blechstreifen hergestellt werden können. Sie werden mit den Enden ihrer Schenkel an zwei zu einer Elektrode gehörenden Kontaktstreifen bzw. an verschiedenen Stellen auf dem Umfang eines Ringstreifens unter Umgehung der dazwischenliegenden Kontaktstreifen anderer Elketroden so angelötet, daß formsteife Brücken entstehen.
  • Im Beispiel der Fig. 4 und 5 ist angenommen, daß auf der Oberseite des Halbleiterelementes die Basiselektrode 14 und der Emitter 15 angeordnet sind. Die Basiselektrode 14 besteht aus einer inneren Scheibe und einem äußeren Ring, zwischen denen sich der Emitterring befindet. Die Brücken 4 und 5 können also mit unterschiedlicher Länge ihrer Schenkel kreuzweise zueinander angeordnet sein. Ihre Stege haben dann verschiedenen Abstand von der Oberseite des Halbleiterelementes und berühren einander nicht. Die Brücke 5 für die Basis wird dann zweckmäßig nicht U-förmig, sondern kammförmig mit drei Schenkeln ausgeführt, deren innerer auf die Basisscheibe und deren äußere auf den Basisring aufgesetzt werden. Zum Zentrieren dient die Vorrichtung nach den Fig. 1 bis 3. Auf die messerartigen Vorsprünge 3 des Zentrierdornes 2 nach Fig. 1 wird die U-förmige Brücke 4 für den Emitterring mit den zweckmäßigerweise haarnadelartig umgebogenen Schenkeln aufgeklemmt. Dasselbe geschieht mit der dreischenkligen Brücke 5, die auf ähnliche messerartige Vorsprünge 6 des hohlen Zentrierdornes 7 der Fig. 2 aufgesetzt wird. Der Zentrierdorn 2 hat einen Stift 8 und der Hohldorn 7 einen Schlitz 9, wodurch der Dorn 2 in dem Hohldorn 7 derart geführt wird, daß die Brücken 4 und 5 senkrecht zueinander stehen. Die Dorne werden dann in die Führungshülse 10 der Fig. 3 geschoben, in der das Gehäuseunterteil 12 der Halbleiteranordnung mit der darin befindlichen Halbleiterscheibe 13 mittels drei am Umfang gleichmäßig verteilten Klemmschrauben 11 genau zentrisch gehaltert werden kann. Im Beispiel ist die Brücke 4 mit längeren Schenkeln als die Brücke 5 ausgestattet, so daß keine Berührung der Stege stattfinden kann.
  • Das Halbleiterelement kann z. B. in einer Ausdrehung des bereits verzinnten Gehäusebodens gelagert und mit verflüssigtem und wieder erstarrtem Kolophonium festgeklebt und mit einer dünnen Kolophoniumschicht überdeckt werden. Wenn dann das Ganze im elektrischen Ofen auf 240° C erhitzt wird, so tritt die Verlötung an sämtlichen Anschlußstellen, die vorher mit Lötmaterial versehen sind, auf einmal ein. Die Kontaktbrücken werden dabei nach Flüssigwerden der Kolophoniumschicht durch das Gewicht der Zentrierdorne auf ihre Unterlage, die Kontaktringe des Halbleiterelementes, gedrückt und das Halbleiterelement selbst auf den Gehäuseboden.
  • Nach dem Erkalten können an die Kontaktbrücken bewegliche Zuleitungen in üblicher Weise mittels Lötkolben angelötet werden. Sie werden durch einen Gehäusedeckel isoliert hindurchgeführt, der nachträglich auf das Gehäuseunterteil ebenfalls mittels Lötkolben aufgelötet wird. Nachträglich kann das Gehäuse evakuiert oder mit Schutzgas gefüllt werden mittels eines an geeigneter Stelle angebrachten Stutzens, der zum Schluß ebenfalls dicht zugelötet wird.
  • Für größere Ströme werden zweckmäßigerweise Anschlußteile aus Blech gestanzt, die die Form eines großen Y oder eines Kreuzes mit drei bzw. vier gegeneinander versetzten Schenkeln haben. Je zwei von ihnen mit verschieden langen Schenkeln sind auf konzentrischen Elektroden um 60 bzw. 45° gegeneinander versetzt anzulöten. Zum Zurechtbiegen der Blechstreifen können Senkvorrichtungen verwendet werden mit stumpfen Messern, die in Schlitze eines Unterteiles gesenkt werden.

Claims (7)

  1. PATENTANSPRÜCHE: 1. Halbleiteranordnung mit einem vorzugsweise einkristallinen, scheibenförmigen Grundkörper und darauf befindlichen, konzentrisch angeordneten, einlegierten Elektroden oder Elektrodenteilen, dadurch gekennzeichnet, daß Anschlußteile, die zusammengehörige Elektrodenteile miteinander verbinden, in Gestalt von Brücken verschiedener Höhe vorgesehen und im Winkel gegeneinander versetzt angeordnet sind.
  2. 2. Halbleiteranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die brückenförmigen Anschlußteile kreuzweise zueinander angeordnet sind.
  3. 3. Halbleiteranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlußteile aus Blechstreifen bestehen.
  4. 4. Verfahren zur Herstellung einer Halbleiteranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die aus Blechstreifen brückenförmig gebogenen und an den Aufsetzstellen mit Lötmaterial versehenen Anschlußteile beim Erhitzungsvorgang mit Hilfe einer gewichtsbelasteten Vorrichtung selbsttätig auf den Elektroden oder Elektrodenteilen gehalten und festgedrückt werden.
  5. 5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Halbleiterkörper vor dem Lötvorgang mit einer bei erhöhter Temperatur flüssigen Isolierschicht, insbesondere Kolophonium, bedeckt wird.
  6. 6. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schenkelenden der brückenförmigen Anschlußteile haarnadelförmig umgebogen und auf messerartigen Ansätzen einer Haltevorrichtung festgeklemmt werden, mit der sie auf die Elektroden. oder Elektrodenteile aufgebracht und während des Lötvorganges dort festgehalten werden.
  7. 7. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß in einer Zentrierhülse mit messerartigen Ansätzen versehene Zentrierdorne in genauer Winkellage zueinander verschiebbar angeordnet sind. In Betracht gezogene Druckschriften: Britische Patentschriften Nr. 783 511, 753 135.
DES55741A 1957-11-02 1957-11-02 Halbleiteranordnung mit einem scheibenfoermigen Grundkoerper und Verfahren zu ihrer Herstellung Pending DE1079745B (de)

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DES55741A DE1079745B (de) 1957-11-02 1957-11-02 Halbleiteranordnung mit einem scheibenfoermigen Grundkoerper und Verfahren zu ihrer Herstellung
CH6550558A CH365453A (de) 1957-11-02 1958-10-28 Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung der elektrischen Anschlüsse von Halbleiteranordnungen

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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB753135A (en) * 1953-08-28 1956-07-18 Standard Telephones Cables Ltd Improvements in or relating to dry rectifiers
GB783511A (en) * 1952-12-31 1957-09-25 Rca Corp Semi-conductor devices

Patent Citations (2)

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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GB753135A (en) * 1953-08-28 1956-07-18 Standard Telephones Cables Ltd Improvements in or relating to dry rectifiers

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