DE1083936B - Elektrische Halbleitervorrichtung fuer groessere Leistungen und Verfahren zur Herstellung einer solchen Vorrichtung - Google Patents

Elektrische Halbleitervorrichtung fuer groessere Leistungen und Verfahren zur Herstellung einer solchen Vorrichtung

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DE1083936B
DE1083936B DEI8993A DEI0008993A DE1083936B DE 1083936 B DE1083936 B DE 1083936B DE I8993 A DEI8993 A DE I8993A DE I0008993 A DEI0008993 A DE I0008993A DE 1083936 B DE1083936 B DE 1083936B
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Simon Ernst Mayer
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Description

DEUTSCHES
Die Erfindung betrifft Kristallgleichrichter, Kristallverstärker oder ähnliche Halbleitergeräte für größere Leistungen.
Es ist bekannt, daß Halbleitervorrichtungen unter Verwendung von Halbleiterkristallen aus Germanium, Silizium, intermetallischen Verbindungen oder ähnlichen Stoffen sehr empfindlich gegen geringste Verunreinigungen sind, so daß sie in eine geeignete dichte Umhüllung eingebaut werden müssen. Es ist weiter bekannt, daß sich solche Vorrichtungen nicht über eine bestimmte Temperatur erwärmen dürfen, da sonst die Gefahr einer vollkommenen Zerstörung besteht. Dies muß besonders bei Leistungsgleichrichtern und -verstärkern beachtet werden, die sich infolge der elektrischen Verluste im Betrieb von selbst erwärmen. Eine wirksame Kühlung ist in diesen Fällen unerläßlich.
Es ist schließlich bekannt, bei Spitzendioden eine glockenartige Haube aus Isolierstoff zu benutzen, die mit einer den Halbleiterkristall tragenden Metallplatte verbunden ist. Diese Anordnung ist aber für Leistungsgleichrichter und -verstärker nicht verwendbar, da nicht nur der Isolierstoff selbst, sondern auch die dicken Wandungen der Haube den Abfluß etwa entstehender Wärme im Betrieb der Diode verhindern.
Die Erfindung bezieht sich auf eine elektrische Halbleitervorrichtung für größere Leistungen, insbesondere auf eine Kristallode, deren Halbleiterkörper auf einer metallischen Platte befestigt und von einem auf der Metallplatte befestigten glockenförmigen Gefäß umhüllt ist. Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die umhüllende Glocke aus Metall besteht und mit der Metallplatte ζ. Β. durch Verlöten wärmeleitend und gasdicht verbunden ist und daß die übrigen Elektrodenzuleitungen für den Halbleiterkörper in Form von Metallstäben gasdicht und isoliert durch die Metallglocke geführt sind.
Die erfindungsgemäßenHalbleitervorrichtungen sind infolge ihres vorteilhaften Aufbaues im Betrieb vollkommen stabil, da die im Betrieb entstehende Wärme besonders gut abgeführt wird. Auch lassen sich die erfindungsgemäß aufgebauten Kristalloden verhältnismäßig einfach herstellen,
Die Erfindung soll an Hand der Zeichnung näher beschrieben werden.
In der Zeichnung ist als Beispiel der Aufriß einer Diode dargestellt, die gemäß der Erfindung aufgebaut ist. Eine kleine Scheibe 1, beispielsweise aus Germanium von ungefähr 0,2 cm2 Grundfläche und 0,1cm Dicke, die parallel zur Grundfläche einen P-N-Übergang enthält und an beiden zum P-N-Übergang parallelen Flächen verzinnt ist, wird in eine zentrale Ausnehmung 3 einer Kupferscheibe 2 eingesetzt. Die Kupferscheibe 2 besitzt außerdem eine ringförmige Ausnehmung 4, die zu der Ausnehmung 3 konzentrisch Elektrische Halbleitervorrichtung
für größere Leistungen
und Verfahren zur Herstellung
einer solchen Vorrichtung
Anmelder:
International Standard
Electric Corporation,
New York, N. Y. (V. St A.)
Vertreter: Dipl.-Ing. H. Ciaessen, Patentanwalt,
Stuttgart-Zuffenhausen, Hellmuth-Hirth-Str. 42
Beanspruchte Priorität:
Großbritannien, vom. 28. August 1953
Simon Ernst Mayer, Aldwych, London
(Großbritannien),
ist als Erfinder genannt worden
liegt. Vor dem Zusammenbau der Vorrichtung werden die Innenflächen der beiden Ausnehmungen verzinnt.
Der Germaniumkristall kann beispielsweise vor dem Verzinnen zuerst mit Nickel-Zinn überzogen und erhitzt werden, wie dies in Vorarbeiten beschrieben wurde.
Ein glockenförmiges Gefäß 5 wird dann über den Kristall gestülpt, so daß der untere Rand der Glocke in der ringförmigen Ausnehmung 4 der Kupferscheibe 2 zu liegen kommt. Die Elektrodenzuführung 6 besteht aus einem Stab aus einer Kobalt-Nickel-Eisen-Legierung und wird mittels des Glasflusses 8 gegenüber der Glocke abgedichtet und isoliert. Die Glocke 5 besteht vorzugsweise auch aus der Kobalt-Nickel-Eisen-Legierung, damit die Ausdehnungskoeffizienten zwischen Glocke 5, Zuleitung 6 und Glasfluß 8 keinen Unterschied aufweisen. Der Abstand, den das untere Ende des Stabes 6 vom Glockenrand haben muß, ist sehr kritisch, da der Stab bei auf die Kupferscheibe 2 aufgesetzter Glocke den Halbleiterkristall 1 gerade
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berühren muß. Abweichungen in der Fertigung können aber beispielsweise so ausgeglichen werden, daß die Ausnehmung 3 etwas tiefer gewählt wird und die Menge Lötzinn, mit der der Kristall 1 in der Ausnehmung 3 befestigt wird, variiert wird. Es kann aber .auch' am unteren Ende des Stabes 6 ein unter dem Druck einer gut wärmeleitenden Feder stehendes Klontaktglied befestigt sein, das den Kontakt mit dem Halbleiterkristall herstellt. In einem solchen Falle ist es nicht unbedingt nötig, daß der Halbleiterkristall 1 ίο verzinnt wird, da der Kontakt von der Zuleitung 6 durch Federdruck hergestellt wird.
Wenn der Kristall und die Glocke in richtiger Lage sind, wird die Anordnung in einer Formiergasatmosphäre (beispielsweise 90% Stickstoff und 10% Wasserstoff) oder in einer anderen inerten Atmosphäre erhitzt und dabei die Glocke 5 gegen die Scheibe 2 gedrückt. Nach dem Abkühlen ist der Kristall mit der Scheibe und die Scheibe mit der Glocke verlötet. Gleichzeitig ist auch die Lötverbindung zwisehen der Zuleitung 6 und dem Kristall fertiggestellt. Der Kristall ist nun in der Glocke in einer Formiergasatmosphäre dicht eingeschlossen, und der Stab 6 sowie die Scheibe 2 dienen als Anschlüsse. Der Stab 6 und die Glocke 5 können auch aus rostfreiem Stahl anstatt einer Kobalt-Nickel-Eisen-Legierung bestehen.
Die Kupferscheibe 2 dient zur Kühlung der Anordnung. Sie hat bei dem beschriebenen Beispiel einen Durchmesser von etwa 2,5 cm. In der Zeichnung ist nur ein Teil davon dargestellt.
Die Erfindung ist nicht nur auf Dioden beschränkt. Es können z. B. Halbleiteranardnungen mit mehreren Elektroden nach demselben Prinzip aufgebaut werden. Die Glocke 5 hat dann entsprechend mehr öffnungen, durch die die Zuleitungsstäbe geführt sind, die gegen die Glocke mittels eines Glasflusses abgedichtet sind. Der übrige Aufbau und der Zusammenbau entsprechen dann dem beschriebenen Beispiel.

Claims (4)

Patentansprüche:
1. Elektrische Halbleitervorrichtung für größere Leistungen, insbesondere Kristallode, deren Halbleiterkörper auf einer metallischen Platte befestigt und von einem auf der Metallplatte befestigten glockenförmigen Gefäß umhüllt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die umhüllende Glocke aus Metall besteht und mit der Metallplatte z. B. durch Verlöten wärmeleitend und gasdicht verbunden ist und daß die übrigen Elektrodenzuleitungen für den Halbleiterkörper in Form von Metallstäben gasdicht und isoliert durch die Metallglocke geführt sind.
2. Elektrische Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallstäbe und die Metallglocke aus einer Kobalt-Nickel-Eisen-Legierung hergestellt sind und die isolierende Dichtungsmasse an der Durchführungsstelle aus einem Glasfluß besteht.
3. Elektrische Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallplatte eine zentrale Ausnehmung zur Aufnahme des Halbleiterkristalls und eine ringförmige Ausnehmung zur Aufnahme des Glockenrandes besitzt und daß die Ausnehmungen zur Aufnahme des Lötmetalls dienen, mit dem der Kristall und die Glocke auf der Metallplatte befestigt sind.
4. Verfahren zur Herstellung von elektrischen Halbleitervorrichtungen nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß alle Lötstellen gleichzeitig durch Erwärmung der Halbleitervorrichtung in einer inerten Atmosphäre hergestellt werden.
In Betracht gezogene Druckschriften:
Französische Patentschrift Nr, 1 028 268;
USA.-Patentschrift Nr. 2 563 613.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
© 009 547/326 6.60
DEI8993A 1953-08-28 1954-08-05 Elektrische Halbleitervorrichtung fuer groessere Leistungen und Verfahren zur Herstellung einer solchen Vorrichtung Pending DE1083936B (de)

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