Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterbauelements, insbesondere
eines Gleichrichters mit hoher Strombelastbarkeit Halbleiterbauelemente werden im
allgemeinen mit einem vakuum- oder gasdichten Gehäuse versehen, in welchem die Stromzuführungen
entweder bereits dicht eingebracht sind oder aber diese aus aufbautechnischen Gründen
nachträglich abgedichtet werden müssen, z. B. durch Löten oder Schweißen. Dabei
hat letzteres Verfahren den Nachteil, daß sich Lötmittel oder Metalldämpfe nachteilig
für das bereits eingebaute Halbleiterelement auswirken können. Es ist deshalb notwendig,
die Durchführungen für die Stromzuführungen derart auszubilden, daß etwaige Lötstellen
genügend gegenüber dem Halbleiterelement abgeschützt sind.Method for producing a semiconductor component, in particular
of a rectifier with high current carrying capacity Semiconductor components are used in
generally provided with a vacuum- or gas-tight housing in which the power supply lines
either have already been introduced tightly or for structural reasons
must be subsequently sealed, e.g. B. by soldering or welding. Included
the latter method has the disadvantage that solder or metal fumes are detrimental
can affect the already installed semiconductor element. It is therefore necessary
to design the bushings for the power supply lines in such a way that any soldering points
are sufficiently protected against the semiconductor element.
Durch die Erfindung wird ein Verfahren zum Herstellen eines Halbleiterbauelements,
insbesondere eines Gleichrichters mit hoher Strombelastbarkeit, mit einem aus zwei
Teilen gebildeten Gehäuse, bei dem ein mit zwei Elektroden versehenes Halbleiterelement
mit einem die Stromzuführung zu der einen Elektrode bildenden Gehäuseteil fest verbunden
wird, vorgeschlagen. Dieses Verfahren besteht gemäß der Erfindung darin, daß die
zu der anderen Elektrode führende, zum Teil aus einem Metallstift mit einem plattenförmigen
Ansatz bestehende Stromzuführung durch ein Metallrohr des zweiten Gehäuseteils hindurchgeführt,
danach die beiden Gehäuseteile miteinander dicht verbunden, dann das Gehäuse durch
das Metallrohr mit dem Schutzgas gefüllt und schließlich die im Innern des Gehäuses
liegende Berührungsstelle zwischen der Stromzuführung und dem Metallrohr durch Andrükken
des plattenförmigen Ansatzes gegen das Metallrohr ohne Erhitzung dicht verbunden
wird.The invention provides a method for producing a semiconductor component,
in particular a rectifier with high current carrying capacity, with one of two
Share formed housing in which a semiconductor element provided with two electrodes
firmly connected to a housing part which forms the power supply to the one electrode
is being proposed. This method is according to the invention that the
leading to the other electrode, partly made of a metal pin with a plate-shaped one
Approach existing power supply passed through a metal tube of the second housing part,
then the two housing parts are tightly connected to each other, then the housing through
the metal tube is filled with the protective gas and finally the inside of the housing
lying point of contact between the power supply and the metal pipe by pressing
of the plate-shaped approach against the metal tube tightly connected without heating
will.
Es ist bereits ein Gehäuse für Flächengleichrichter bekannt, bei dem
ein Metallring mit einem Flansch eine hermetisch abgedichtete Hülle für den Gleichrichter
dadurch bildet, daß er das Halbleiterstück umgibt und an seinem Flansch mit dem
Basisteil hermetisch verbunden ist, während ein ringförmiger Isolierteil an seinem
einen Ende mit dem Metallring und an seinem anderen Ende mit einer Metallkappe verbunden
ist, die eine Vertiefung aufweist, in welche ein Metallstift hineinragt, der mit
der Elektrode in Verbindung steht und durch Reibung in der Wandung der Vertiefung
festgehalten ist. Bei dieser Anordnung ist der die Stromzuführung bildende Metallstift
also nicht durch das Gehäuse hindurchgeführt, wie bei einem nach dem Verfahren gemäß
der vorliegenden Erfindung hergestellten Halbleiterbauelement, sondern wird durch
Reibung in der Wandung der Vertiefung einer Metallkappe festgehalten. Um eine feste
Verbindung, die bei hohen Strömen keine großen Übergangswiderstände aufweist, zu
gewährleisten, ist es deshalb notwendig, die beiden Teile, also die die Vertiefung
aufweisende Metallkappe und den Metallstift, mit sehr engen Toleranzen zu fertigen.
Bei dem vorliegenden Verfahren ist der Durchmesser des Metallrohres, durch das der
Metallstift hindurchgeführt wird, nicht kritisch, da durch den plattenförmigen Ansatz
des Metallstiftes die Berührung zwischen Metallrohr und Metallstift auch bei großem
Rohrdurchmesser gewährleistet ist. Das Gehäuse des bekannten Flächengleichrichters
wird nach Befestigung des Halbleiterbauelements auf der Grundplatte durch Verbinden
der Grundplatte mit dem Flansch des Gehäuses hermetisch verschlossen. Nach Herstellen
dieser Verbindung kann das Gehäuse also, im Gegensatz zu dem vorliegenden Verfahren,
nicht mehr mit Schutzgas gefüllt werden. Die Verbindung der beiden Gehäuseteile
muß deshalb in der Schutzgasatmosphäre durchgeführt werden. Die Verwendung von manchen
Schutzgasen, wie z. B. Sauerstoff, erlaubt kein heißes Schweißen, und die Teile
können daher nur durch Kaltschweißen verbunden werden.There is already a housing for surface rectifiers known in which
a metal ring with a flange a hermetically sealed envelope for the rectifier
forms in that it surrounds the semiconductor piece and at its flange with the
Base part is hermetically connected, while an annular insulating part on his
one end connected to the metal ring and at its other end connected to a metal cap
is, which has a recess into which a metal pin protrudes with the
the electrode is in connection and by friction in the wall of the recess
is held. In this arrangement, the metal pin forming the power supply is
thus not passed through the housing, as in the case of one according to the method
of the present invention, but is made by
Friction held in the wall of the recess of a metal cap. To a firm
Connection that does not have large contact resistance at high currents, too
It is therefore necessary to ensure the two parts, i.e. the recess
having metal cap and the metal pin to manufacture with very tight tolerances.
In the present method, the diameter of the metal pipe through which the
Metal pin is passed through, not critical, since through the plate-shaped approach
of the metal pin the contact between the metal tube and the metal pin even with large
Pipe diameter is guaranteed. The housing of the well-known surface rectifier
is after fastening the semiconductor component on the base plate by connecting
the base plate is hermetically sealed with the flange of the housing. After manufacture
this connection, the housing can, in contrast to the present method,
can no longer be filled with protective gas. The connection of the two housing parts
must therefore be carried out in the protective gas atmosphere. The use of some
Protective gases, such as B. Oxygen, does not allow hot welding, and the parts
can therefore only be connected by cold welding.
Bei dem vorliegenden Verfahren wird also zunächst die das Halbleiterelement
tragende Grundplatte, die die Stromzuführung zu einer Elektrode des Halbleiterelementes
darstellt und die einen Gehäuseteil bildet, mit der Gehäusekappe, die zusammen mit
einem isoliert durch die Kappe hindurchgeführten Metallrohr das zweite Gehäuseteil
bildet, vakuumdicht verschlossen. Das Verschließen geschieht entweder durch Kaltpreßschweißen
oder Kaltpreßlöten. Dies kann nach einem bereits vorgeschlagenen Verfahren geschehen,
bei dem der Rand des Gehäuses zusammen mit einem ringförmigen Dichtungsmetall in
eine Nut der Grundplatte eingelegt, dann die Teile unter Druck verbunden und danach
der Rand der Nut nach innen gepreßt
wird. Die Stromzuführung zur
anderen Elektrode des Halbleiterelements, die zum Teil aus einem Metallstift mit
einem plattenförmigen Ansatz besteht, ist durch das Metallrohr hindurchgeführt,
aber noch nicht dicht mit diesem verbunden. Das Verbinden der beiden Gehäuseteile,
also der Grundplatte und der mit dem Metallrohr versehenen Kappe, kann entweder
in der Schutzgasatmosphäre durchgeführt werden, oder das Gehäuse kann, besonders
dann, wenn die beiden Gehäuseteile nicht kalt - wie oben beschrieben -, sondern
heiß verschweißt werden und das Schutzgas Sauerstoff ist, nachträglich durch die
noch vorhandene Spalte zwischen dem Metallrohr und der Stromzuführung eingebracht
werden. Nachdem das Gehäuse mit dem Schutzgas gefüllt ist, wird die Berührungsstelle
des Metallrohres mit der Stromzuführung, die im Innern des Gehäuses liegt, zunächst
durch Kaltschweißen oder Kaltpreßlöten hergestellt. Nachdem das Halbleiterelement
nun genügend gegen Metall-oder Lötmittelreste geschützt ist, kann außerhalb des
Gehäuses das Metallrohr mit der Stromzuführung nachträglich durch Verzinnen dicht
verlötet werden, wie das z. B. bei kaltgeschweißten Pumpstutzen an Röhren üblich
ist. Das Kaltschweißen bzw. Kaltpreßlöten an der Verbindungsstelle, die innerhalb
des Gehäuses liegt, erfolgt durch Aufeinanderpressen zweier Flächen, wobei die eine
Fläche durch das Metallrohr dargestellt wird und die andere Fläche durch den plattenförmigen
Ansatz der Stromzuführung, die in das Metallrohr eingeschoben worden ist, und bei
einer Anordnung, die für Starkstrom verwendet werden soll, aus einer insbesondere
aus Kupfer bestehenden Massivdurchführung gebildet wird. Dabei ist es besonders
günstig, wenn die Stromzuführung als Schraube ausgebildet und im Innern des Gehäuses
mit der rohrförmigen Durchführung durch Festdrehen einer Schraubenmutter dicht verbunden,
insbesondere kaltverschweißt wird.In the present method, the semiconductor element is thus initially used
load-bearing base plate, which supplies power to an electrode of the semiconductor element
represents and which forms a housing part, with the housing cap, which together with
an insulated metal tube passed through the cap, the second housing part
forms, closed vacuum-tight. The closing is done either by cold pressure welding
or cold press soldering. This can be done according to a previously proposed procedure,
in which the edge of the housing together with an annular sealing metal in
Inserted a groove in the base plate, then connected the parts under pressure and then
the edge of the groove pressed inwards
will. The power supply to the
another electrode of the semiconductor element, some of which consists of a metal pin with
consists of a plate-shaped approach, is passed through the metal tube,
but not yet closely connected to it. The connection of the two housing parts,
so the base plate and the cap provided with the metal tube, can either
be carried out in the protective gas atmosphere, or the housing can, in particular
when the two housing parts are not cold - as described above - but
be welded hot and the protective gas is oxygen, subsequently by the
any existing gaps between the metal tube and the power supply are introduced
will. After the housing is filled with the inert gas, the contact point
of the metal tube with the power supply, which is located inside the housing, first
produced by cold welding or cold pressure soldering. After the semiconductor element
is now sufficiently protected against metal or solder residue, can outside of the
Housing the metal pipe with the power supply subsequently sealed by tin-plating
be soldered, as z. B. common with cold-welded pump nozzles on tubes
is. The cold welding or cold pressure soldering at the connection point, which is within
of the housing is done by pressing two surfaces together, one of which
Area is represented by the metal tube and the other area by the plate-shaped
Approach of the power supply, which has been pushed into the metal tube, and at
an arrangement to be used for heavy current, from one in particular
Solid bushing made of copper is formed. It is special
favorable if the power supply is designed as a screw and inside the housing
tightly connected to the tubular bushing by tightening a screw nut,
in particular is cold-welded.
In der Figur ist ein besonders günstiges Ausführungsbeispiel eines
Halbleiterbauelements, das nach dem Verfahren gemäß der Erfindung hergestellt wurde,
dargestellt.In the figure, a particularly favorable embodiment is a
Semiconductor component produced by the method according to the invention,
shown.
Mit 1 ist dabei die metallische Grundplatte, die einen Gehäuseteil
bildet, bezeichnet. Sie ist mit der metallischen Gehäusekappe 4 vakuumdicht verbunden,
die zusammen mit der eingeschmolzenen Glasperle 9, die die metallische Rohrdurchführung
7 von der Metallkappe 4 isoliert, das zweite Gehäuseteil darstellt. Die gleichrichtende
Elektrode 3 ist über eine Feder 5 mit der im Ausführungsbeispiel massiv ausgebildeten
Stromzuführung 6 verbunden, die als Schraube ausgebildet ist. 10 ist die Verbindungsstelle
zwischen der rohrförmigen Durchführung und der Stromzuführung, die durch Festdrehen
der Schraubenmutter 8 nach dem Einfüllen des Schutzgases ohne Anwendung von Wärme,
insbesondere durch Kaltpreßschweißen oder Kaltpreßlöten, verbunden ist. Mit 11 ist
die außerhalb des Gehäuses liegende Verbindungsstelle zwischen der rohrförmigen
Durchführung der Stromzuführung bezeichnet, die, nachdem das Halbleiterbauelement
vor Metalldämpfen und Lötmitteln geschützt ist, durch einen Zinnüberzug 13 dicht
verlötet ist. Die an der Grundplatte 1 angebrachte Schraube 12 dient zur Befestigung
des Halbleiterbauelements auf der Montageplatte.With 1 is the metallic base plate, which is a housing part
forms, designated. It is connected to the metallic housing cap 4 in a vacuum-tight manner,
together with the melted glass bead 9, which the metallic pipe leadthrough
7 isolated from the metal cap 4, represents the second housing part. The rectifying
Electrode 3 is connected via a spring 5 to that which is solid in the exemplary embodiment
Power supply 6 connected, which is designed as a screw. 10 is the junction
between the tubular bushing and the power supply, which is tightened by tightening
the screw nut 8 after filling the protective gas without applying heat,
is connected in particular by cold pressure welding or cold pressure soldering. At 11 is
the connection point located outside the housing between the tubular
Implementation of the power supply referred to after the semiconductor component
is protected from metal vapors and solder, by a tin coating 13 tight
is soldered. The screw 12 attached to the base plate 1 is used for fastening
of the semiconductor component on the mounting plate.
Das im Ausführungsbeispiel dargestellte Halbleiterbauelement ist zur
Gleichrichtung von Strömen bis zu etwa 100 A verwendbar.The semiconductor component shown in the embodiment is for
Rectification of currents up to approx. 100 A can be used.