DE1083439C2 - Process for the production of encapsulated semiconductor devices - Google Patents

Process for the production of encapsulated semiconductor devices

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DE1083439C2 DE1958S0057041 DES0057041A DE1083439C2 DE 1083439 C2 DE1083439 C2 DE 1083439C2 DE 1958S0057041 DE1958S0057041 DE 1958S0057041 DE S0057041 A DES0057041 A DE S0057041A DE 1083439 C2 DE1083439 C2 DE 1083439C2
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Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLANDFEDERAL REPUBLIC OF GERMANY

DEUTSCHESGERMAN

PATENTAMTPATENT OFFICE

PATENTSCHRIFT 1 083PATENT 1 083

ANMELDETAG:REGISTRATION DAY:

BEKANNTMACHUNG
DER ANMELDUNG
UND AUSGABE DER
AUSLEGE S CHRIFT:NOTICE
THE REGISTRATION
AND ISSUE OF
DESIGN S CHRIFT:

AUSGABE DER
PATENTSCHRIFT:ISSUE OF
PATENT LETTERING:

kl. 21g 11/02kl. 21g 11/02

INTERNAT. KL. H 01 1 21. FEBRUAR 1958INTERNAT. KL. H 01 1 FEBRUARY 21, 1958

15. JUNI 1960 8. DEZEMBER 1960JUNE 15, 1960 DECEMBER 8, 1960

stimmt Oberein mit auslegeschri ftagrees with the interpretation

1 083 439 (S 57041 VIII c / 21 g)1 083 439 (S 57041 VIII c / 21 g)

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung gekapselter Halbleiteranordnungen, wie Flächengleichrichter mit p-n-Übergang, z. B. auf der Basis eines Halbleiters aus Silizium.The invention relates to a method for producing encapsulated semiconductor devices such as Surface rectifier with p-n junction, e.g. B. on the basis of a semiconductor made of silicon.

Für gekapselte Halbleiteranordnungen in Form von Spitzengleichrichtern ist es bekannt, sie in Glasbehälter einzuschließen, indem von einem Glasrohr ausgegangen wird, an welchem nach dem Einsetzen, dem Gegeneinanderführen und dem Halten der zusammenwirkenden Teile in der betriebsmäßigen Lage durch äußere Hilfsvorrichtungen die Zuleitungen zu den Elektroden des Gleichrichtersystems durch einen besonderen Warmverschlußprozeß an den Enden des Glasrohres in dessen Körper eingeschmolzen werden. Hierbei waren besondere Maßnahmen zu treffen, damit durch den Wärmebehandlungsprozeß keine Nachteile für die Elemente der Gleichrichteranordnung und die Gewährleistung der späteren einwandfreien Arbeitsweise der letzteren, insbesondere auch durch die entstehenden Wärmedehnungen und den anschließenden Abkühlprozeß, entstehen konnten.For encapsulated semiconductor arrangements in the form of tip rectifiers, it is known to place them in glass containers to be enclosed by starting from a glass tube on which, after insertion, to move against each other and to keep the interacting parts in the operational position through external auxiliary devices, the supply lines to the electrodes of the rectifier system through a special hot sealing process at the ends of the glass tube are melted into its body. Special measures had to be taken here so that there were no disadvantages due to the heat treatment process for the elements of the rectifier arrangement and ensuring the later flawless How the latter works, in particular due to the resulting thermal expansions and the subsequent Cooling process, could arise.

Es ist ferner bei Spitzengleichrichtern bekannt, das Gleichrichtersystem aus den einander räumlich zugeordneten Teilen in eine aushärtbare Gießharzmasse einzuschließen, die noch von einem besonderen Metallbecher umschlossen sein kann, die gegebenenfalls die Funktion eines elektrostatischen Schirmes übernehmen kann.It is also known in the case of peak rectifiers, the rectifier system from the spatially assigned Enclose parts in a hardenable cast resin compound, which is still held by a special metal cup can be enclosed, which may take on the function of an electrostatic screen can.

Bei einer solchen Anordnung ist es schwer, die Durchführungsstellen der elektrischen Zuleitungen durch die Isoliermasse dicht zu gestalten und betriebsmäßig in diesem einwandfreien Zustand zu erhalten.With such an arrangement it is difficult to find the lead-through points for the electrical leads to make it leak-proof by the insulating compound and to keep it operationally in this perfect condition.

Bei dem vorliegenden Verfahren zur Herstellung gekapselter Halbleiteranordnungen, wie Flächengleichrichter mit p-n-Übergang, werden gemäß der Erfindung die einzelnen Elemente eines Halbleiterzellensystemaufbaues in einer Hilfsform einander räumlich in ihrer entsprechenden Lage zugeordnet, dann diese einander zugeordneten Teile von einer körnigen Glasfüllung umgeben, und anschließend wird ein solcher thermischer Behandlungsprozeß an den in die Hilfsform eingeschlossenen Teilen durchgeführt, durch den zugleich der Legierungsprozeß zwischen den Teilen der Halbleiterzelle einschließlich ihrer Anschlüsse und der Sinterungsprozeß der die Kapsel der Zellenanordnung bildenden Glasmasse erfolgt.In the present method for producing encapsulated semiconductor devices, such as surface rectifiers with p-n junction, the individual elements of a semiconductor cell system structure are according to the invention in an auxiliary form spatially assigned to each other in their corresponding position, then this Associated parts are surrounded by a granular glass filling, and then such a thermal treatment process carried out on the parts included in the auxiliary mold, by the at the same time the alloying process between the parts of the semiconductor cell including its connections and the sintering process of the glass mass forming the capsule of the cell arrangement takes place.

Die Erfindung hat hierbei die Erkenntnis zur Grundlage, daß ein sehr vorteilhaftes technisches und schnell durchführbares Fertigungsverfahren für solche Halbleiteranordnungen erreicht wird, wenn unter gleich- zeitiger Ausnutzung einer notwendigen thermischen Behandlung bestimmten Temperaturwertes unmittelbar sowohl die Fertigung des eigentlichen Gleichrichterelementes als ,auch seine Kapselung durch-Verfahren zur Herstellung gekapselter HalbleiteranordnungenThe invention is based on the knowledge that a very advantageous technical and fast feasible manufacturing process for such semiconductor arrangements is achieved if under the same timely utilization of a necessary thermal treatment determined temperature value directly both the manufacture of the actual rectifier element and its encapsulation by process for the production of encapsulated semiconductor arrangements

Patentiert für: Patented for:

Siemens-SchuckertwerkeSiemens-Schuckertwerke

Aktiengesellschaft,Corporation,

Berlin und ErlangenBerlin and Erlangen

Dr.-Ing. Karl Heinz Geyer, Berlin-Spandau, ist als Erfinder genannt wordenDr.-Ing. Karl Heinz Geyer, Berlin-Spandau, has been named as the inventor

geführt werden. Eine bereits fertiggestellte Gleichrichteranordnung braucht somit für die Zwecke ihrer Kapselung nicht nochmals einer besonderen thermischen Behandlung unterworfen zu werden, die insbesondere eventuell zu Nachteilen für die Gleichrichteranordnung führen könnte. Ferner läßt die Anwendung einer zunächst körnigen Glasmasse zur Bildung der Kapselung einen kompakten Einschluß der Elemente der Gleichrichteranordnung zu, ferner erlaubt der Kapselungswerkstoff die Anwendung betriebsmäßig praktisch beliebiger Temperaturen, und schließlich gewährleistet eine Kapselung aus der angegebenen Masse,. daß einwandfrei dichte Stellen zwischen den . Zuleitungen und dem Gehäusekörper hergestellt werden können, die auch als solche beständig sind.be guided. An already completed rectifier arrangement therefore does not need another special thermal one for the purposes of their encapsulation To be subjected to treatment, which in particular may lead to disadvantages for the rectifier arrangement could lead. Furthermore, the application of an initially granular glass mass to form the Encapsulation also allows the elements of the rectifier arrangement to be enclosed in a compact manner Encapsulation material allows the use of practically any temperature during operation, and finally ensures an encapsulation from the specified mass ,. that perfectly tight spots between the. Leads and the housing body can be produced, which are also resistant as such.

Die Hilfsform kann z. B. aus Graphit bestehen. Nach dem Einsetzen der Teile in diese Hilfsform und dem Einfüllen der körnigen Glasmasse bis zu einer gewissen entsprechenden Höhe, wie sie durch die Form der zu erzeugenden späteren Kapselung bestimmt ist, kann die obere Endfläche dieser Füllung nunmehr mechanisch belastet werden, ebenso wie auch die Teile des 'eigentlichen Gleichrichterelementeaufbaues mechanisch belastet werden können. Die Belastung der Glaskörper kann z. B. unmittelbar durch einen Abschlußkörper der genannten Hilfsform erfolgen. Anschließend wird der thermische Behandlungsprozeß an den in die Hilfsform eingeschlossenen Teilen in einer Beheizungseinrichtung vorzugsweise im Vakuum oder in einer Schutzgasatmosphäre durchgeführt. The auxiliary form can, for. B. consist of graphite. After inserting the parts in this auxiliary form and the filling of the granular glass mass up to a certain corresponding height, as indicated by the The shape of the later encapsulation to be produced is determined, the upper end face of this filling are now mechanically loaded, as well as the parts of the 'actual rectifier element structure can be mechanically stressed. The load on the vitreous can, for. B. immediately through a closing body of said auxiliary form take place. Then the thermal treatment process preferably on the parts enclosed in the auxiliary mold in a heating device carried out in a vacuum or in a protective gas atmosphere.

Um unerwünschte mechanische Spannungen zwischen der Kapsel und den elektrischen Zuleitungen zu dem Halbleiterelement auszuschließen, welche zu derTo avoid undesirable mechanical stresses between the capsule and the electrical supply lines to exclude the semiconductor element, which leads to the

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Entstehung von Undichtigkeiten Anlaß geben können, kann es sich als zweckmäßig erweisen, die Werkstoffe der Zuleitungen in ihren Wärmeausdehnungskoeffizienten in Anpassung an denjenigen des Sinterglaskörpers zu wählen. So können die elektrischen Anschlußleitungen bzw. «Anschlußkörper z. B. aus Molybdän oder einer Eisen- Nickel -Kobalt- Legierung hergestellt werden. Handelt es sich um dünnere Drähte, welche als Anschlußleitungen für das Halbleiterelement benutzt werden, so kann beispielsweise ein sogenannter Kupfermanteldraht benützt werden. Dieser Kupfermanteldraht hat gewöhnlich einen Kern aus einer Eisen-Nickel-Legierung und einen Außenmantel, der aus Kupfer besteht. Das Kernmaterial genügt dann unter rein mechanischen Gesichtspunkten der Bedingung, daß der Körper des Anschlußdrahtes dem Ausdehnungskoeffizienten der Glasmasse angepaßt ist, während der Kupfermantelüberzug die Aufgabe erfüllt, daß er, abgesehen von der guten elektrischen Leitfähigkeit, die er hat, gleichzeitig ermöglicht, an seiner Oberfläche leicht eine dünne Oxydschicht zu bilden, welche bekanntermaßen die Herstellung einer dichten Verbindung zwischen einem Metallkörper und einem Glaskörper fördert.Occurrence of leaks can give rise to, it can prove to be expedient to use the materials of the supply lines in their coefficient of thermal expansion in adaptation to that of the sintered glass body to choose. So the electrical connection lines or «connection body z. B. made of molybdenum or an iron-nickel-cobalt alloy. Is it thinner Wires which are used as connecting lines for the semiconductor element, for example a so-called copper clad wire can be used. This copper clad wire usually has a core made of an iron-nickel alloy and an outer jacket made of copper. The core material is sufficient then, from a purely mechanical point of view, the condition that the body of the connecting wire the expansion coefficient of the glass mass is adapted, while the copper jacket coating the task fulfills that, apart from the good electrical conductivity that it has, it simultaneously enables easily to form a thin oxide layer on its surface, which is known to produce a promotes tight connection between a metal body and a glass body.

Um irgendwelche unmittelbaren Einwirkungen der Glaskapsel auf den Gleichrichtersystemaufbau bei der Durchführung des thermischen Prozesses auszuschließen, kann es sich als zweckmäßig erweisen, den Halbleiterelementesystemaufbau derart in eine besondere Schutzhülse, z. B. aus keramischem Material, einzuschließen, daß die Glasmasse bei der Durchführung 'des Sinterungsprozesses keinen Zutritt insbesondere z. B. zu dem bzw. einem p-n-Übergang an dem Halbleiterelement findet. Die Anwendung keramischen Materials für eine solche Hülse ist günstig, weil Keramik und Glas in den Werten ihrer Ausdehungskoeffizienten leicht einander angepaßt werden können, so daß auf diese Weise wieder dem Auftreten irgendwelcher unerwünschter mechanischer Spannungen in dem System vorgebeugt werden kann, die sich gegebenenfalls bereits bei dem Erstarren der Teile nach dem thermischen Prozeß bzw. gegebenenfalls auch betriebsmäßig noch nachteilig auswirken können.In order to avoid any direct effects of the glass capsule on the rectifier system structure in the To exclude execution of the thermal process, it may prove to be useful to Semiconductor element system structure in such a way in a special protective sleeve, for. B. made of ceramic material, to include that the glass mass during the implementation of 'the sintering process in particular no access z. B. to the or a p-n junction on the semiconductor element. Applying ceramic Material for such a sleeve is favorable, because ceramic and glass in the values of their coefficients of expansion can easily be adapted to each other, so that in this way again the occurrence of any unwanted mechanical stresses in the system can be prevented, which may arise already during the solidification of the parts after the thermal process or possibly also during operation can still have a detrimental effect.

Der Aufbau eines Halbleiterelementes kann bei dem vorliegenden Verfahren derart gewählt werden, daß mindestens der eine Anschlußleiter des Halbleiterelementes zugleich derart mechanisch stabil und starr ist, daß er unmittelbar geeignet ist, einen mechanischen Träger des Halbleiterelementes zu bilden, welcher für die Befestigung an einem anderen Geräteteil bzw. in einem Gestell geeignet ist. Dieser Körper besteht also z. B. aus einem entsprechenden massiven Bolzen. Dieser Körper kann dabei z. B. gegebenenfalls entweder an seiner äußeren Mantelfläche oder in einer besonderen Bohrung bereits mit einem Gewinde versehen sein. Dieser bolzenartige Teil, dessen Querschnitt auf seiner ganzen Länge auch verschieden gewählt sein kann, kann auch weitgehend über die Funktion eines Trägerkörpers hinaus ausgenutzt werden, und zwar als Träger von entsprechenden, auf ihn aufschiebbareri bzw. an ihm zu befestigenden Kühlflossen, über welche die betriebsmäßig an dem Halbleiterelement anfallende elektrische Verlustwärme dann in wirksamer Weise abgeführt werden kann. So können beispielsweise, wenn der Anschluß'körper zylindrische oder vieleckige Querschnittsform hat, auf seine Mantelfläche Kühlrippenkörper aufgeschoben werden oder Kühlplatten, die einen entsprechenden Durchzug an einer Aussparung aufweisen, mittels dessen die einzelne Platte auf den Anschlußleiter aufgeschoben werden kann und an diesem unmittelbar seinen Sitz findet.The structure of a semiconductor element can be selected in the present method such that at least one connecting conductor of the semiconductor element is mechanically stable and rigid at the same time is that it is directly suitable to form a mechanical support of the semiconductor element, which for the attachment to another part of the device or in a frame is suitable. So this body exists z. B. from a corresponding solid bolt. This body can, for. B. optionally either already provided with a thread on its outer surface or in a special bore being. This bolt-like part, the cross-section of which is also chosen differently over its entire length can be, can also be used to a large extent beyond the function of a carrier body, namely as a carrier of corresponding cooling fins that can be pushed onto it or to be attached to it, through which the operationally generated electrical heat loss on the semiconductor element can then be effectively discharged. For example, if the connection body is cylindrical or has a polygonal cross-sectional shape, the cooling fin body is pushed onto its outer surface or cooling plates, which have a corresponding passage in a recess, by means of which the individual plate can be pushed onto the connecting conductor and its seat directly on this finds.

Zur näheren Erläuterung der Erfindung an Hand einiger Ausführungsbeispiele wird nunmehr auf die Figuren der Zeichnung Bezug genommen.For a more detailed explanation of the invention on the basis of some exemplary embodiments, reference is now made to the Figures of the drawing referenced.

In der Fig. 1 ist eine Hilfsform z. B. aus Graphit im Schnitt dargestellt, welche aus den beiden Teilen 1 und 2 besteht. Der Formenkörper 1 ist mit einer zentralen Aussparung versehen, in welcher ein Körper 3In Fig. 1, an auxiliary form z. B. made of graphite in section, which consists of the two parts 1 and 2 consists. The molded body 1 is provided with a central recess in which a body 3

ίο eingesetzt ist. Dieser Körper kann z. B. aus einem Molybdänstab bestehen, der an" seinem oberen Ende mit einer Aussparung 3 a versehen ist, in welche z. B. die Teile einer Siliziumgleichrichterzelle eingesetzt werden. Der Aufbau dieser Gleichrichterzelle besteht beispielsweise von unten nach oben, abgesehen von der Molybdängrundplatte, welche bei dieser Ausführung bereits unmittelbar der Molybdänstab 3 bildet, aus einer auf diesen aufgelegten Aluminiumfolie 4 als Dotierungsstoff der einen Leitungsart für den' Halbleiterkörper, einer Siliziumkristallplatte 5, einer Gold-Antimon-Folie 6 zur Bildung des Dotierungsmaterials der anderen Leitungsart für den Halbleiterkörper, einem Stück Wolfram 7 und schließlich einem Anschlußdraht aus Molybdän oder Kovar 8. Dieser Draht ist durch eine zentrale Aussparung des Formenteiles 2 durchgeführt. Auf das obere Ende des Drahtes ist ein Körper 9 mit einer Bohrung aufgesetzt. Dieser Körper hat die Zweckbestimmung, ein Gewicht zu bilden, durch welches die Elemente des Gleichrichterzellen-Systemaufbaues unter einem gewissen Druck gehalten werden. Dieser übereinandergeschichtete Gleichrichtersystemaufbau ist umschlossen von einer keramischen Hülse 10. Die auf diese Weise gebildete Anordnung ist umschlossen von einer in die Hilfsform 10 eingefüllten körnigen Glasmasse 11. Auf dem oberen Ende der Glasmassefüllung 11 sitzt mit einer unteren Stirnfläche der Teil 2 der Hilfsform auf, so daß er eine gewisse mechanische Belastung für die Glasmassefüllung bildet. Nachdem auf diese Weise die thermisch zu behandelnden Teile einander in der erforderlichen Weise räumlich zugeordnet worden sind, wird die Hilfsform nunmehr zweckmäßig in einen Vakuumofen oder einen Ofen mit einer vorzugsweise inerten Schutzgasatmosphäre gebracht und dann auf die entsprechende Temperatur erhitzt. Diese Erhitzung kann auf verschiedene geeignete Weise stattfinden, insbesondere kann sie in Form einer elektrischen Hochfrequenzerhitzung durchgeführt werden. Während dieses thermischen Behandlungsprozesses sorgt das zwischen die Gold-Antimon-Folie 6 und den Anschlußdraht aus Molybdän oder Kovar eingefügte Wolframstück dafür, daß keine unmittelbare Legierung zwischen dem Werkstoff des Anschlußdrahtes 8 und der Gold-Antimon-Folie 6 bzw. dem Halbleitereinkristallkörper 5 stattfinden kann. Nachdem durch die thermische Behandlung der Legierungsprozeß zwischen den Teilen des Halbleiterelementes und der Sinterungsprozeß der Glasmasse stattgefunden hat, wird nach öffnen der Form die mit dem Sinterglaskörper gekapselte fertige Halbleiteranordnung herausgenommen, die dann eine Form hat, wie sie z. B. die Fig. 2 veranschaulicht. In dieser Fig. 2 ist in das freie Ende des Körpers 3 noch ein Anschlußdraht 8a eingelötet bzw. eingeschweißt oder eingequetscht, ähnlieh dem Anschlußdraht 8, der durch den Sinterglaskörper 11 α von dem Halbleiterelement herausgeführt ist. Auf diesen Körper 3 ist, um das Gleichrichterelement für die Abfuhr einer größeren Verlustwärmemenge geeignet zu machen, noch ein Kühlkörper 12 mit stufenförmig ausladenden Rippen aufgebrachtίο is used. This body can e.g. B. from a There are molybdenum rod, which is provided at "its upper end with a recess 3 a, in which z. the parts of a silicon rectifier cell are used. The structure of this rectifier cell consists for example from bottom to top, apart from the molybdenum base plate, which in this version already directly forms the molybdenum rod 3, from an aluminum foil 4 placed on it as a dopant the one type of conduction for the 'semiconductor body, a silicon crystal plate 5, a gold-antimony foil 6 to form the doping material of the other type of conduction for the semiconductor body, a piece of tungsten 7 and finally a connecting wire made of molybdenum or Kovar 8. This wire is carried out through a central recess in the mold part 2. On the top of the wire is a Body 9 placed with a hole. This body has the purpose of forming a weight, by which the elements of the rectifier cell system structure are kept under a certain pressure will. This stacked rectifier system structure is enclosed by a ceramic one Sleeve 10. The arrangement formed in this way is enclosed by one filled into the auxiliary mold 10 granular glass mass 11. On the upper end of the glass mass filling 11 sits with a lower End face of part 2 of the auxiliary form, so that there is a certain mechanical load on the glass mass filling forms. After in this way the parts to be thermally treated each other in the required Way have been spatially assigned, the auxiliary form is now expediently in a Vacuum oven or an oven with a preferably inert protective gas atmosphere and then brought on heated to the appropriate temperature. This heating can take place in various suitable ways, in particular, it can be carried out in the form of high-frequency electrical heating. During this thermal treatment process, this takes place between the gold-antimony foil 6 and the Connection wire made of molybdenum or Kovar inserted tungsten piece for that no direct alloy between the material of the connecting wire 8 and the gold-antimony foil 6 or the semiconductor single crystal body 5 can take place. After through the thermal treatment the alloying process between the parts of the semiconductor element and the sintering process of the glass mass has taken place, After opening the mold, the one with the sintered glass body taken out encapsulated finished semiconductor device, which then has a shape as it is z. B. the Fig. 2 illustrates. In this FIG. 2, a connecting wire 8a is also soldered into the free end of the body 3 or welded or squeezed in, similar to the connecting wire 8 passing through the sintered glass body 11 α is led out from the semiconductor element. On this body 3 is to the rectifying element To make it suitable for the removal of a larger amount of lost heat, another heat sink 12 applied with stepped protruding ribs

worden, der in einer, Schnittdarstellung wiedergegeben ist.been, which is shown in a, sectional view.

In Fig. 3 ist ein Halbleiterelement mit einer etwas abweichenden Form des kapselnden gesinterten Glaskörpers 11 dargestellt, bei der für beide herausgeführten ,Anschlußleitungen 13 bzw. 14 je ein Kupfermanteldraht benutzt ist.In Fig. 3 is a semiconductor element with a slightly different shape of the encapsulating sintered glass body 11 shown, in the case of the two connecting lines 13 and 14 each have a copper sheath wire is used.

Bei diesem Aüsführungsbeispiel ist in Abweichung von der Ausführungsform nach Fig. 2 der keramische Körper 10 a, welcher die Halbleiterzellenanordnung gegenüber dem Sinterglaskörper umschließt, mcht mehr zylindrisch, sondern in Form eines hohlen Konuskörpers ausgeführt. Hierdurch ist es auf einfache Weise möglich, das Halbleiterelement an seiner äußeren Umfangszone abzudecken. Gleichzeitig geht der keramische Körper 1Oo mit dem oberen Anschlußkörper 13 des Halbleiterelementes eine gegenseitige Führung e;in, so· daß auf diese Weise wegen des Zu-' sammenwirkens der Spitze des Konus und des Anschlußdrahtes 13 dem Zutritt von Glasmasse in den Hohlraum des Konus vorgebeugt ist. Die innere Fläche des Kegelkörpers 1Oo legt sich gegen den Rand der Gleichrichterzelle. Hierdurch setzt sich die Keramikhülse mit ihrem unteren Rand auf jeden Fall nicht unmittelbar nahe der Elektrode der Halbleiterzelle auf deren p-n-Übergang auf, sondern dieser p-n-Übergang ist in einen Hohlraum eingeschlossen, der durch die Halbleiterkörperoberfläche, die Elektrode und die Innenmantelfläche des Keramikkörpers gebildet wird.In this embodiment, in deviation from the embodiment according to FIG. 2, the ceramic body 10a, which surrounds the semiconductor cell arrangement with respect to the sintered glass body, is more cylindrical, but rather in the form of a hollow conical body. This makes it possible in a simple manner to cover the semiconductor element on its outer circumferential zone. At the same time, the ceramic body 10o and the upper connecting body 13 of the semiconductor element have a mutual guide e; in, so that in this way, because of the interaction of the tip of the cone and the connecting wire 13, the entry of glass mass into the cavity of the cone is prevented is. The inner surface of the cone body 10o lies against the edge of the rectifier cell. As a result, the lower edge of the ceramic sleeve does not sit directly near the electrode of the semiconductor cell on its pn junction, but this pn junction is enclosed in a cavity formed by the semiconductor body surface, the electrode and the inner surface of the ceramic body will.

Bei der Ausführung eines Halbleiterelementes mit einem starren Bolzen nach der Darstellung gemäß den Fig. 1 und 2 braucht dieser Bolzen nicht vollständig massiv z. B. aus Molybdän zu bestehen. Es genügt auch, wenn der Körper an seiner Oberfläche, insbesondere an der Sitzstelle des Halbleiterelementes oder/und an den Berührungsflächen mit dem Glaskörper, mit einem jeweils geeigneten, entsprechenden Metallüberzug versehen ist. Allerdings muß auch in diesem Fall der Trägerkörper dieses Überzuges aus einem Werkstoff mit einem solchen Wärmeausdehnungskoeffizienten gewählt werden, daß keine mechanischen Spannungen an den Berührungsflächen zwischen dem Glaskörper bzw. dem Halbleiterelement und dem Anschlußleiterkörper 3 entstehen" können.When executing a semiconductor element with a rigid bolt as shown in FIG Fig. 1 and 2 does not need this bolt completely massive z. B. to be made of molybdenum. It is sufficient even if the body is on its surface, in particular at the seat of the semiconductor element and / and on the contact surfaces with the glass body, with a suitable, corresponding one Metal coating is provided. However, in this case too, the carrier body must have this coating a material with such a coefficient of thermal expansion that no mechanical Stresses on the contact surfaces between the glass body or the semiconductor element and the lead body 3 can arise ".

Als Sinterglas-Grundwerkstoff können z. B. Borsilikatgläser bei Verbindung mit Metallkörpern aus Molybdän oder aus einer Eisen-Nickel-Kobalt-Legierung, bestehend aus 28 bis 29% Nickel, 17 bis 18%> Kobalt, unter 0,1% Kohlenstoff, etwa 0,2% Mangan und Rest Eisen, oder Gläser mit noch geringeren Wärmeausdehnungskoeffizienten bei Verbindungen mit Wolfram oder Alkali-Silikat-Gläsern bzw. Bleigläsern bei Verbindungen ' mit Kupfermanteldraht bzw. Chrom-Eisen-Legierungen verwendet werden.As a sintered glass base material, for. B. borosilicate glasses when connected to metal bodies Molybdenum or an iron-nickel-cobalt alloy, Consists of 28 to 29% nickel, 17 to 18%> cobalt, below 0.1% carbon, about 0.2% manganese and the remainder iron, or glasses with even lower coefficients of thermal expansion in the case of compounds with tungsten or alkali-silicate glasses or lead glasses for connections with copper clad wire or chromium-iron alloys can be used.

Allgemein können für die Zwecke des vorliegenden Verfahrens im allgemeinen solche Glassorten benutzt werden, die sonst mit Erfolg für Metallglasverschmelzungen zur Anwendung gelangen.In general, such types of glass can generally be used for the purposes of the present process that are otherwise used with success for metal-glass fusions.

Um eine gute gegenseitige Haftung zwischen dem Sinterglaskörper und den Anschlußkörpern für eine einwandfrei dichte Kapselung zu erreichen, kann es sich empfehlen, an Stellen der Anschlußleiter, wie z. B. 3 und 8, an bestimmten Stellen eine \rorverglasung vorzunehmen, wie sie z. B. in Fig. 1 an den Stellen 15 und 16 angedeutet ist. Diese kann z. B. erreicht werden, indem ein Glas einer sehr feinen Körnung in Alkohol aufgeschwemmt und die Anschlußleiter an den entsprechenden Stellen mit einer auf diese Weise geschaffenen Paste bestrichen werden. Diese aufgetragene Paste wird dann getrocknet und die Schichten in einem Ofen, vorzugsweise unter Schutzgas, aufgeschmolzen. An diesen vorzuverglasenden Stellen empfiehlt es sich wieder, auf der Oberfläche vorher eine Oxydschicht zu erzeugen.In order to achieve good mutual adhesion between the sintered glass body and the connection bodies for a perfectly tight encapsulation, it may be advisable to place the connecting conductors in places such as. B. 3 and 8 to make a \ r orverglasung at specific sites, such as z. B. in Fig. 1 at points 15 and 16 is indicated. This can e.g. B. can be achieved by floating a glass of a very fine grain in alcohol and coating the connecting conductors at the appropriate points with a paste created in this way. This applied paste is then dried and the layers melted in an oven, preferably under protective gas. At these areas to be pre-glazed, it is advisable to create an oxide layer on the surface beforehand.

Claims (12)

Patentansprüche:Patent claims: 1. Verfahren zur Herstellung gekapselter HaIbleiteranordnungen, wie Flächengleichrichter mit p-n-Übergang, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Elemente eines Halbleiterzellensystemaufbaues in einer Hilfsform einander räumlich in ihrer entsprechenden Lage zugeordnet werden, dann diese einander zugeordneten Teile von einer körnigen Glasfüllung umgeben werden und anschließend ein solcher thermischer Benandlungsprozeß an den in die Hilfsform eingeschlossenen Teilen durchgeführt wird, durch den zugleich der Legierungsprozeß zwischen den Teilen der Halbleiterzelle einschließlich ihrer Anschlüsse und der Sinterungsprozeß der die Kapsel der Zellenanordnung bildenden Glasmasse erfolgt.1. A method for producing encapsulated semiconductor arrangements, such as surface rectifiers with pn junction, characterized in that the individual elements of a semiconductor cell system structure are spatially assigned to each other in their corresponding position in an auxiliary form, then these assigned parts are surrounded by a granular glass filling and then a Such a thermal treatment process is carried out on the parts enclosed in the auxiliary mold, by means of which the alloying process between the parts of the semiconductor cell including its connections and the sintering process of the glass mass forming the capsule of the cell arrangement takes place at the same time. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn-zeichnet, daß der thermische Behandlungsprozeß in einem Vakuumofen durchgeführt wird.2. The method according to claim 1, characterized in that the thermal treatment process is carried out in a vacuum furnace. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der thermische Behandlungsprozeß in einem Ofen mit Schutzgasatmosphäre durchgeführt wird.3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the thermal treatment process in a furnace with a protective gas atmosphere is carried out. 4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Systemaufbau der Halbleiterzelle von einer besonderen keramischen Hülse aus einem Werkstoff mit einem dem Sinterglas ähnlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten umgeben wird, durch welche beim Sinterungsprozeß Glasmasse die elektrisch empfindlichen Teile der Anordnung der Zelle nicht erreichen kann.4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the system structure the semiconductor cell from a special ceramic sleeve made of a material with a dem Sintered glass is surrounded by similar thermal expansion coefficients, through which the electrically sensitive glass mass during the sintering process Parts of the arrangement of the cell cannot reach. 5. Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß von der Zelle herausgeführte Anschlußleitungen aus Metallkörpern, deren Wärmeausdehnungskoeffizient ähnlich demjenigen der Glasmasse ist, vorgesehen werden.5. The method according to claim 1 or one of the following, characterized in that of the Cell lead-out connecting lines made of metal bodies, whose coefficient of thermal expansion is similar that of the glass mass is to be provided. 6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß Anschlußleitungen aus Molybdän oder einer Eisen-Nickel-Kobalt-Legierung vorgesehen werden.6. The method according to claim 5, characterized in that connecting lines made of molybdenum or an iron-nickel-cobalt alloy. 7. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß Anschluß leitungen aus Kupfermanteldraht vorgesehen werden.7. The method according to claim 5, characterized in that connection lines made of copper sheathed wire are provided. 8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß Kupfermanteldrähte mit einem Kern aus einer Nickel-Eisen-Legierung und einem Mantelkörper aus Kupfer vorgesehen werden.8. The method according to claim 7, characterized in that copper sheath wires with a core made of a nickel-iron alloy and a sheath body made of copper. 9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupfermanteldrahte vor der Durchführung des Sinterungsprozesses des Glases an der späteren Berührungsstelle zwischen den. Glaskörper und dem Zuleitungsdraht oberflächenoxydiert werden.9. The method according to claim 8, characterized in that that the copper clad wires before carrying out the sintering process of the glass at the later point of contact between the. Surface oxidized glass body and lead wire will. , , 10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens einer der elektrischen Anschlußkörper des Halbleiterelementes unmittelbar aus einem derart massiven starren Körper gebildet wird, daß er für die fertige Halbleiteranordnung zugleich den mechanischen Träger zur Befestigung des Halbleiterelementes in einem10. The method according to any one of claims 1 to 6, characterized in that at least one of the electrical connection body of the semiconductor element directly from such a massive rigid Body is formed that it is also the mechanical support for the finished semiconductor device for fastening the semiconductor element in one Gerät oder einem Gestell bilden kann und hierfür unmittelbar besonders vorbereitet sein kann.Can form device or a frame and can be specially prepared for this directly. 11. Verfahren nach. Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der als Träger des Halbleiterelementes dienende Aiischlußkörper mit einem Gewinde versehen wird, das zur Befestigung: der Halbleiteranordnung in einem Gerät oder einem Gestell dient. 911. Procedure according to. Claim 10, characterized in that that serving as the carrier of the semiconductor element Aiischlußkörper with a thread is provided, which is used for fastening: the semiconductor device in a device or a Frame is used. 9 12. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß an dem massiven star-12. The method according to claim 10 or 11, characterized in that on the massive star ren elektrischen Anschlußkörper Kühlkörper die Halbleiteranordnung befestigt werden.Ren electrical connection body heat sink to be attached to the semiconductor device. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Auslegeschrift S 36923 VIIIc/21g (bekanntgemacht am 16. 8. 1956);Publications considered: German Auslegeschrift S 36923 VIIIc / 21g (published on August 16, 1956); britische Patentschrift Nr. 708 054; Espe — Knoli, »Werkstoffkunde der Hochvakuumtechnik«, Berlin, 1936, S. 329 bis 337.British Patent No. 708 054; Espe - Knoli, »Materials Science of High Vacuum Technology«, Berlin, 1936, pp. 329 to 337. Hierzu 1 Blatt Zeichn.ungenFor this 1 sheet of drawings © 009 530/434 6. 60 (009 656/295 12. 60)© 009 530/434 6. 60 (009 656/295 12. 60)
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