DE1110764B - Verfahren zur Herstellung einer Halbleiteranordnung - Google Patents

Verfahren zur Herstellung einer Halbleiteranordnung

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DE1110764B
DE1110764B DES60359A DES0060359A DE1110764B DE 1110764 B DE1110764 B DE 1110764B DE S60359 A DES60359 A DE S60359A DE S0060359 A DES0060359 A DE S0060359A DE 1110764 B DE1110764 B DE 1110764B
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DE
Germany
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carrier plate
semiconductor element
housing part
special
housing
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Pending
Application number
DES60359A
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English (en)
Inventor
Dipl-Phys Dr Horst Irmler
Hans-Juergen Nixdorf
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/34Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements
    • H01L23/42Fillings or auxiliary members in containers or encapsulations selected or arranged to facilitate heating or cooling
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/0001Technical content checked by a classifier
    • H01L2924/0002Not covered by any one of groups H01L24/00, H01L24/00 and H01L2224/00

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Description

  • Verfahren zur Herstellung einer Halbleiteranordnung Gegenstand der Hauptpatentanmeldung S 59371 VIII c/21 g ist ein Verfahren zur Herstellung einer Halbleiteranordnung mit auf einer besonderen Trägerplatte innerhalb eines Gehäuses aufgebautem Halbleiterelement, welches mit dieser Trägerplatte an einem Gehäuseteil festgespannt ist und bei der das Halbleiterelement mit derjenigen Oberfläche der mit ihm verbundenen besonderen Trägerplatte, welche nur entsprechend der Dicke der Trägerplatte von dem Halbleiterelement entfernt ist, auf der durchgehenden, von einer oder mehreren Erhebungen umschlossenen Oberflächenzone eines Teiles des für den Einschluß des Halbleiterelementes bestimmten Gehäuses bereits unabhängig von der gegenseitigen Verbindung der Gehäuseteile durch Verformung der genannten Erhebung oder Erhebungen um den Rand der besonderen Trägerplatte und damit das Halbleiterelement, an seiner der Trägerplatte abgewandten Oberfläche noch frei liegend, festgespannt ist.
  • Die vorliegende Erfindung hat eine vorteilhafte Weiterbildung eines solchen Verfahrens für eine Halbleiteranordnung zum Gegenstand, deren Wesen darin besteht, daß zwischen dem Boden des becherförmig ausgebildeten Gehäuseteiles und der besonderen Trägerplatte des Halbleiterelementes als Wärmeleitbrücke eine Platte aus gut wärmeleitendem Werkstoff angeordnet und nach dem Festspannen der besonderen Trägerplatte vorübergehend in den schmelzflüssigen Zustand übergeführt wird.
  • Es ist zwar bekannt, bei einem Transistor mit auf einen grundplattenförmigen Gehäuseteil gut wärmeleitend aufgesetztem Kollektor diese Grundplatte über eine auf ihr außerhalb des Gehäuses angebrachte Isolierschicht auf einen weiteren Träger aufzusetzen, so daß gleichzeitig ein Kondensator entsteht, dessen eine Belegung das Gehäuse, dessen andere Belegung der weitere Träger und dessen Dielektrikum die genannte Isolierschicht ist. Bei dieser bekannten Anordnung kommt es sinngemäß darauf an, daß die elektrisch isolierende Zwischenschicht gleichzeitig eine vorgeschriebene Dicke hat und behält, welche durch ihre Mitwirkung als Dielektrikum und somit als integrierender Bestandteil des Kondensators bestimmt ist. Ihre Dicke darf daher bei der Herstellung aus einem Kunststoff, z. B. Kunstharz, der aushärtet oder zähflüssig-plastisch bleibt, von einem bestimmten Wert nicht abweichen. Es wird deshalb in dieser Isolierschicht ein pulverförmiger, fester und gut wärmeleitender Isolator, z. B. aus Quarz oder Keramik, eingelagert, dessen einzelne Körner eine untereinander einheitliche Korngröße solcher Bemessung besitzen, wie der Abstand der beiden Belegungen des Kondensators voneinander sein soll. Demgegenüber handelt es sich bei dem vorliegenden Verfahren um die Anwendung einer metallischen Zwischenlage, welche für die gegenseitige gute Anlage an den Flächen der Nachbarkörper in ihren schmelzflüssigen Zustand übergeführt wird, wobei die Dicke dieses Körpers aber nur unter wärmetechnischen -Gesichtspunkten bemessen zu werden braucht und werden soll.
  • Durch die Anwendung der Erfindung wird eine gute gegenseitige Anpassung und Anlage der Oberflächen der Zwischenschicht einerseits an der Trägerplatte des elektrischen Halbleitersystems und andererseits an einem Teil des Gehäuses erreicht, in welches das Halbleiterelement eingeschlossen ist. Es wird die Güte der zwischen beiden gebildeten Wärmeleitbrücke und elektrischen Brücke wesentlich erhöht, und wegen der erreichten verbesserten Abfuhr der elektrischen Verlustwärme, welche an dem Gleichrichterelement betriebsmäßig anfällt, wird somit eine stärkere Belastung des Gleichrichterelementes möglich. Um zu vermeiden, daß gegebenenfalls durch die vorübergehende Anwendung eines solchen Schmelzvorganges an der Zwischenlage die kraftschlüssige Verbindung in der Festspannung der Trägerplatte des elektrischen Halbleitersystems an dem Gehäuseteil aufgehoben wird, kann es sich in Verbindung mit der Erfindung als zweckmäßig erweisen, die Einspannung des Halbleiterelementes an seiner Trägerplatte derart zu wählen, daß sie einen durch die Einspannung aufgeladenen Kraftspeicher enthält. Das kann z. B. in der Weise verwirklicht werden, daß zwischen den von dem betreffenden Gehäuseteil gebildeten Einspannstellen und der Trägerplatte ein besonderer Kraftspeicher eingeordnet wird, z. B. in Form eines federnden gewellten Ringes, der durch die Einspannung eine gewisse Aufladung als mechanischer Kraftspeicher erfährt. Wird die Zwischenlage zwischen der Trägerplatte des elektrischen Halbleitersystems und dem Gehäuseteil schmelzflüssig gemacht, so bleibt trotzdem über diesen Kraftspeicher eine sichere Haltung bzw. Festspannung des Halbleiterelementes über seine Trägerplatte und die Zwischenlage an dem Gehäuseteil der Anordnung gewährleistet.
  • Nach einer anderen Lösung kann der Gehäuseteil mindestens an seiner die Trägerplatte des elektrischen Halbleitersystems umschließenden Umrandung aus einem solchen federnden Werkstoff hergestellt sein, daß er mit den die Trägerplatte des elektrischen Halbleitersystems einspannenden Teilen unmittelbar die Funktion eines Kraftspeichers mit übernimmt.
  • Zur näheren Erläuterung der Erfindung an Hand einiger Ausführungsbeispiele in einem für die Veranschaulichung gewählten Maßstab wird nunmehr auf die Figuren der Zeichnung Bezug genommen.
  • In dem Ausführungsbeispiel nach den Fig. 1 und'-, bezeichnet 1 die Trägerplatte für das elektrische Halbleitersystem 2 der Halbleiteranordnung, z. B. eines Flächengleichrichters aus Silizium oder Germanium. Dieses Aggregat 1, 2 liegt über eine Zwischenlage 3 an der Bodenfläche 4 a des Gehäuseteiles 4 an. Auf dem oberen Rand der Trägerplatte 1 liegt eine wellenförmige Ringscheibe 5 auf. Auf diese wirken Krallen 6, welche aus der an dem Gehäuseteil 4 vorgesehenen, z. B. ringförmigen Erhebung 4 b, welche die Trägerplatte 1 umgibt, nach innen herausgebogen sind. Die Fig. 1 zeigt die Anordnung noch in dem Zustand, wo diese Krallen noch nicht herausgebogen sind. Fig. 2 zeigt die Anordnung in dem Zustand, nachdem diese Krallen nach innen herausgebogen worden sind und die Ringscheibe 5 bereits unter Spannung gesetzt haben. Die Anordnung in dem Zustand nach Fig. 2 wird dann in einen Ofen gebracht und derart erhitzt, daß die Zwischenlage 3 in den schmelzflüssigen Zustand übergeht. Hierbei sorgt die gewellte Ringscheibe als Kraftspeicher dafür, daß auch bei einem Absinken der Trägerplatte 1 in Richtung auf die Bodenfläche 4 a des Gehäuseteils 4 zu immer gegen diese gedrückt wird. Die Zwischenscheibe 3 muß hierbei aus einem solchen Material, z. B. Indium oder Zinn oder einer Legierung aus Zinn und Blei oder Zinn und Indium, bestehen, daß sie für ihr Schmelzflüssigwerden keine solche Erwärmung bedingt, die gegebenenfalls Anlaß zu Schäden für die bereits fertiggestellte Flächengleichrichteranordnung 1, 2 geben könnte. Das Schmelzflüssigmachen erfolgt vorzugsweise im Vakuum bzw. im Schutzgas, um auf diese Weise einer Oxydbildung an den Oberflächen der erhitzten Teile vorzubeugen, die sonst gegebenenfalls schlechte Wärmeleitbrücken und schlecht leitende elektrische Brücken im Wege des Überganges von der Trägerplatte 1 zum Gehäuseteil 4 bilden könnten.
  • Es kann auch eine Zwischenlage 3 aus einem solchen Material benutzt werden, welches bei der vorübergehenden Überführung in den schmelzflüssigen Zustand gleichzeitig mit der Trägerplatte des Gleichrichterelementes oder/und dem Gehäuseteil eine gegenseitige Legierung eingeht. In diesem Falle besteht also keine Notwendigkeit, eine Einspannung zu benutzen, welche entweder unmittelbar einen selbsttätigen, die Anordnung nachspannenden Kraftspeicher bildet oder einen solchen enthält.
  • Wenn weiter oben darauf hingewiesen worden ist, daß das vorübergehende Schmelzflüssigmachen der Zwischenlage vorzugsweise im Vakuum bzw. in einer Schutzgasatmosphäre erfolgt, so kann bei einer Flächengleichrichteranordnung, die betriebsmäßig in einer Kammer angeordnet ist, welche entweder evakuiert ist oder ein Schutzgas enthält, unmittelbar aus dieser Art dieses Einbaues auch Nutzen gezogen werden für das Schmelzflüssigmachen der Zwischenlage, indem diese Maßnahme gemäß einer zweckmäßigen Weiterbildung der Erfindung erst dann getroffen wird, nachdem das Halbleiterelement bereits in sein endgültiges Gehäuse bzw. die Kammer der Flächengleichrichter bzw. Transistoranordnung eingebaut worden ist, welche evakuiert bzw. mit Schutzgas gefüllt worden ist.
  • Die einzubauende Zwischenlage kann vorzugsweise aus im Vakuum geschmolzenen Metallen bestehen und vor dem Einbau einer Oberflächenätzung, z. B. mit Salzsäure, zur Entfernung eventueller Oxydschichten mit anschließender Spülung unterworfen werden.

Claims (3)

  1. PATENTANSPRÜCHE: 1. Verfahren zur Herstellung einer Halbleiteranordnung mit auf einer besonderen Trägerplatte innerhalb eines Gehäuses aufgebautem Halbleiterelement, welches mit dieser Trägerplatte an einem Gehäuseteil festgespannt ist und bei der das Halbleiterelement mit derjenigen Oberfläche der mit ihm verbundenen besonderen Trägerplatte, welche nur entsprechend der Dicke der Trägerplatte von dem Halbleiterelement entfernt ist, auf der durchgehenden, von einer oder mehreren Erhebungen umschlossenen Oberflächenzone eines Teiles des für den Einschluß des Halbleiterelementes bestimmten Gehäuses bereits unabhängig von der gegenseitigen Verbindung der Gehäuseteile durch Verformung der genannten Erhebung oder Erhebungen um den Rand der besonderen Trägerplatte und damit das Halbleiterelement, an seiner der Trägerplatte abgewandten Oberfläche noch frei liegend, festgespannt ist, nach Patentanmeldung S 59371 VIIIc/21g, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Boden des becherförmig ausgebildeten Gehäuseteiles und der besonderen Trägerplatte des Halbleiterelementes als Wärmeleitbrücke eine Platte aus gut wärmeleitendem Werkstoff angeordnet und nach dem Festspannen der besonderen Trägerplatte vorübergehend in den schmelzflüssigen Zustand übergeführt wird.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die besondere Trägerplatte des Halbleiterelementes über die Zwischenlage an dem Gehäuseteil über als Kraftspeicherorgane wirkende Glieder festgespannt wird.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Gehäuseteil an seinen die besondere Trägerplatte des Halbleiterelementes festspannenden Stellen derart ausgebildet wird, daß diese Stellen unmittelbar die Funktion als Kraftspeicher übernehmen. 4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Einspannstellen des Gehäuseteiles und der besonderen Trägerplatte des Halbleiterelementes eine oder mehrere besondere Kraftspeicher eingesetzt werden. 5. Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß das vorübergehende Schmelzflüssigmachen der als Wärmeleitbrücke dienenden Zwischenlage in einem evakuierten Raum bzw. in einer Schutzgasatmosphäre vorgenommen wird. 6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß als evakuierter bzw. mit Schutzgas gefüllter Raum unmittelbar die Kammer benutzt wird, in welche das Halbleiterelement für seinen betriebsmäßigen Einsatz eingeschlossen ist. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Auslegeschriften S 41978 VIII e/ 21 g (bekanntgemacht am 16. B. 1956), T 6753 VIII c/ 21 g (bekanntgemacht am 13. 9. 1956), Nr. 1002 087.
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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1002087B (de) * 1954-12-16 1957-02-07 Siemens Ag Gehaeuse fuer Richtleiter, Transistoren od. dgl.

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE1002087B (de) * 1954-12-16 1957-02-07 Siemens Ag Gehaeuse fuer Richtleiter, Transistoren od. dgl.

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