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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.