DE1227156B - Semiconductor diode and method and device for producing one - Google Patents
Semiconductor diode and method and device for producing oneInfo
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Description
DEUTSCHESGERMAN
PATENTAMTPATENT OFFICE
AUSLEGESCHRIFTEDITORIAL
Int. α.:Int. α .:
HOIlHOIl
Deutsche Kl.: 21 g -11/02 German class: 21 g - 11/02
Nummer: 1227156Number: 1227156
Aktenzeichen: 7. März 1961Case number: March 7, 1961
Anmeldetag: W 29610 VIII c/21 g Filing date: W 29610 VIII c / 21 g
Auslegetag: 20. Oktober 1966Opened on: October 20, 1966
Die Erfindung bezieht sich auf die Verbesserung einer Halbleiterdiode mit einem plattenförmigen Halbleiterkörper und mit nach verschiedenen Richtungen von dem Halbleiterkörper aus ausladenden plattenförmigen Anschlußelektroden sowie auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Herstellen einer solchen Diode. - '·The invention relates to the improvement of a semiconductor diode having a plate-shaped Semiconductor body and with protruding in different directions from the semiconductor body plate-shaped connection electrodes and a method and an apparatus for producing a such diode. - '·
Der Halbleiterkörper kann dabei aus Germanium^ Silizium oder einem Stoff bestehen, der eine stöchiometrische Verbindung aus Elementen der Gruppe III und der Gruppe V des Periodischen Systems ist, also eine sogenannte Am Bv-Verbindung.The semiconductor body can consist of germanium ^ silicon or a substance that is a stoichiometric compound of elements of group III and group V of the periodic system, that is, a so-called A m B v compound.
Ziel der Erfindung ist die Schaffung eines solchen Aufbaues.der Diode, bei welchem ein möglichst geringer Übergangswiderstand sowohl thermischer als auch elektrischer Art von dem Halbleiterkörper zu elektrischen Anschlußleitern gewährleistet ist und diese sich leicht anbringen lassen; nach dem Anbringen der Anschlußleiter soll ein möglichst großer Kriechweg am Halbleiterkörper gewährleistet sein; die Anschlußleiter sollen einen Wärmeftußweg mit einer möglichst großen Oberfläche zu einem unmittelbar durch den Anschlußleiter gebildeten Wärmesenkenanteil bilden, über welchen der äußere elektrische Anschluß der Halbleiterdiode erfolgt, so daß die Wärmeableitung von zwei einander gegenüberliegenden Oberflächen des Halbleiterkörpers aus anteilig gleichzeitig und möglichst gleichmäßig erfolgt; weiterhin soll in dem Aufbau das Auftreten von wärmeabhängigen Schubspannungen möglichst vermieden werden. ■The aim of the invention is to create such a device Structure of the diode, in which the lowest possible contact resistance, both thermal and also electrical type from the semiconductor body to electrical connecting conductors is guaranteed and these are easy to attach; after attaching the connecting lead should be as large as possible Creepage distance on the semiconductor body must be guaranteed; the connecting conductors should have a heat footpath as large a surface as possible to a heat sink portion formed directly by the connecting conductor form, via which the external electrical connection of the semiconductor diode takes place, so that the heat dissipation from two opposing surfaces of the semiconductor body proportionally takes place simultaneously and as evenly as possible; furthermore, the occurrence of heat-dependent shear stresses should be avoided as far as possible. ■
Diese, Aufgabe wird bei einer Halbleiterdiode der eingangs angeführten Art dadurch gelöst, daß erfindungsgemäß an den zueinander parallelen Breitseiten des Halbleiterkörpers die elektrisch anzuschließenden dotierten Bereiche des Halbleiterkörpers über je eine von dem Rand des Halbleiterkörpers möglichst gleichmäßig distanzierte Zwischenlage aus Gold oder einer Goldlegierung mit den Anschlußelektroden mittels eines Legierungsprozesses verbunden sind, daß die Anschlußelektroden an der Verbindungsstelle mit dem Halbleiterkörper von kleinerer Breite sind als der Halbleiterkörper und daß an dem vom Halbleiterkörper .abgewandten Ende sich ein laschenartiger Teil von größerer Breite als der Halbleiterkörper anschließt, an welchem daiin der eigentliche, z.B. drahtförmige Anschlußleiter befestigt ist.This object is achieved in the case of a semiconductor diode of the type mentioned at the outset in that, according to the invention those to be electrically connected on the broad sides of the semiconductor body that are parallel to one another doped regions of the semiconductor body over one of the edge of the semiconductor body if possible evenly spaced intermediate layer made of gold or a gold alloy with the connection electrodes are connected by means of an alloy process that the connection electrodes at the connection point with the semiconductor body of a smaller width than the semiconductor body and that of the semiconductor body .At the remote end, a tab-like part of greater width than the semiconductor body is connected, to which the actual, e.g. wire-shaped connection conductor is attached.
Um thermischen Schubspannungen zufolge verschiedener Dehnungen oder Schrumpfungen benachbart liegender Aufbauteile vorzubeugen, können die plattenförmigen Anschlußelektroden aus einem Werkstoff bestehen, der in seinem thermischen Ausdeh-Halbleiterdiode sowie Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen einer solchenAdjacent to thermal shear stresses as a result of various expansions or contractions To prevent lying structural parts, the plate-shaped connection electrodes can be made of one material exist in its thermal expansion semiconductor diode and method and apparatus to produce such a
Anmelder:Applicant:
Westirighouse Electric Corporation,Westirighouse Electric Corporation,
East Pittsburgh, Pa. (V. St. A.)East Pittsburgh, Pa. (V. St. A.)
Vertreter:Representative:
Dr.jur. G.Hoepffner, Rechtsanwalt,Doctor of Law G. Hoepffner, lawyer,
Erlangen, Werner-von-Siemens-Str. 50Erlangen, Werner-von-Siemens-Str. 50
Als Erfinder benannt:Named as inventor:
William Green, Greerisburg, Pa.;William Green, Greerisburg, Pa .;
Owen Hatcher, Palo Alto, Calif. (V. St. A.)Owen Hatcher, Palo Alto, Calif. (V. St. A.)
Beanspruchte Priorität:Claimed priority:
V. St. ν. Amerika vom 9. März 1960 (13 855)V. St. ν. America March 9, 1960 (13 855)
nungsköeffizienfen-demjenigen des Halbleiterkorpers
nahe benachbart liegt. Die plattenförmigen Anschlußelektroden
können daher aus Molybdän, Tantal, Wolfram, Grundlegierungen derselben oder aus
einer Nickel-Kobalt-Eisen-Legierung bestehen.
Für die Zwischenlage aus Goldr oder aus einer Goldlegierung, welche unter allseitiger Einhaltung
einer Randzone zwischen ihrem Umfang und demjenigen des Halbleiterkörpers zwischen den dotierten
Bereichen des Halbleiterkörpers und den Anschlußplatten
für eine gute Benetzung der miteinander durch einen Legierungsprozeß zu verbindenden Teile benutzt
wird, kann eine Goldlegierung verwendet werden mit Gewichtsanteilen von etwa 80% Gold und
20 °/o Zinn oder von etwa 97 »/0 Gold und 3% Silizium. : nungsköeffizienfen-that of the semiconductor body is closely adjacent. The plate-shaped connection electrodes can therefore consist of molybdenum, tantalum, tungsten, base alloys of the same or of a nickel-cobalt-iron alloy.
For the intermediate layer made of gold r or a gold alloy, which is used while maintaining an edge zone on all sides between its circumference and that of the semiconductor body between the doped areas of the semiconductor body and the connection plates for good wetting of the parts to be connected to one another by an alloying process, a Gold alloys are used with proportions by weight of about 80% gold and 20% tin or of about 97 »/ 0 gold and 3% silicon. :
Eine solche Goldzwischenlage hat sich mit einer Dicke zwischen 2,5 und 5,0 μ als besonders geeignet erwiesen.Such a gold intermediate layer has proven to be particularly suitable with a thickness between 2.5 and 5.0 μ proven.
Werden drahtförmige elektrische Anschlußleiter an dem Laschenteil benutzt, so kann die mechanische und elektrische Verbindung jeweils zwischen den beiden Teilen durch Verlöten oder durch Verschweißen erfolgen.If wire-shaped electrical connecting conductors are used on the tab part, the mechanical and electrical connection between the two parts by soldering or welding take place.
Hierbei ist es zweckmäßig, eine flächige Anlage des Anschlußleiters an der Anschlußplatte zu gewährleisten. Hierfür wird zweckmäßig der drahtförmige' Anschlußleiter an der gegenseitigen Verbindungsstelle -mit- dem plattenförmigen AnsehlußleiterIt is useful here to ensure that the connection conductor rests flat against the connection plate. For this purpose, the wire-shaped connection conductor at the mutual connection point is expedient -with- the plate-shaped connection conductor
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vorher derart flachgedrückt, daß eine solche erwünschte vergrößerte Anlage- bzw,-.Verbindungsfläche erreicht ist.previously pressed flat in such a way that such a desired enlarged contact or connecting surface is reached.
Die Anschlußleiter bestehen vorzugsweise aus elektrisch gut leitendem Werkstoff oder gegebenenfalls auch nicht korrodierendem Werkstoff und können daher aus Gold, Silber, Kupfer, Aluminium oder Legierungen derselben oder auch einem metallischen Werkstoff mit einem Überzug aus anderem Metall bestehen.The connecting conductors are preferably made of a material with good electrical conductivity, or optionally also non-corrosive material and can therefore be made of gold, silver, copper, aluminum or alloys the same or a metallic material with a coating of another metal exist.
Eine solche Lösung ergibt sich z. B., wenn ein drahtförmiger Anschlußleiter aus Kupfer mit einem Goldüberzug benutzt wird.Such a solution results z. B. when a wire-shaped connecting conductor made of copper with a Gold plating is used.
Für die Anschlußplatten mit ihren Funktionen geeignete geometrische Formen sind vorzugsweise eine T-, L- oder I-Form. In letzterem Fall wird der untere Querbalken einer solchen I-Form, der zu der Halbleiterplatte in mittelbare oder unmittelbare räumliche Beziehung tritt, nur etwa mit deren Breite bemessen.Geometric shapes suitable for the connection plates with their functions are preferably one T, L or I shape. In the latter case, the lower one Crossbar of such an I-shape that leads to the semiconductor plate in direct or indirect spatial Relationship occurs, only measured approximately with its width.
Eine in diesem Sinne aufgebaute Diode eignet sich auch ganz besonders für eine gütemäßig hochwertige Kapselung in elektrischem Isoliermaterial. Wird ein Isoliermaterial· in fließfähigem Zustand verwendet, dann hat es auch unmittelbar Zutritt bis zu den Verbindungsstellen zwischen den Anschlußplatten und dem Halbleiterkörper und umschließt diesen gut anliegend, und zwar gegebenenfalls einschließlich der Anschlußplatte in ihrer vollen Länge; hierbei ergeben sich zwischen diesen Anschlußplatten und dem Isoliermaterial Wärmeflußübergänge von großem Querschnitt. Eine solche Kapselung einer erfindungsgemäß aufgebauten Halbleiterdiode kann nach verschiedenen Verfahren erfolgen. So kann zur Kapselung der Halbleiterdiode in einer Isoliermasse ein Kunstharz benutzt werden. Dieses kann in einem bereits ausgehärteten Behälter aus Kunstharz oder aus Metall um die Halbleiterdiode herum- und an sie angelagert werden, etwa indem es sie umfließt. Dabei wird als Hilfsformenbehälter für diese Isoliermasse unmittelbar die äußere Kapselung aus dem ausgehärteten Kunstharz oder aus Metall benutzt, in welcher als Vorrichtung die Isoliermasse bereits vorher eingesetzt wird. Das Umschließen bzw. Umfließen der Halbleiterdiode erfolgt, nachdem sie und der noch thermisch behandlungsfähige und formveränderliche Isoliermaterialvorrat in das Gehäuse eingesetzt worden sind, im Verlauf eines thermischen Behandlungsprozesses. Dieser Behandlungsprozeß dient schließlich auch noch dazu, die Isoliermasse, sobald sie die Halbleiterdiode vollständig umschlossen hat, in einen vorbestimmten ausgehärteten Zustand überzuführen. Das wird sich auch aus der weiteren Erläuterung des Wesens der Erfindung und den angegebenen speziellen zweckmäßigen Lösungen noch grundsätzlich näher ergeben.A diode constructed in this sense is also particularly suitable for a high-quality one Encapsulation in electrical insulating material. If an insulating material is used in a flowable state, then it also has direct access up to the connection points between the connection plates and the semiconductor body and encloses it tightly, possibly including the Connection plate in its full length; this results between these connecting plates and the insulating material Large cross-section heat flux transitions. Such an encapsulation according to the invention constructed semiconductor diode can be done according to various methods. So can encapsulate the Semiconductor diode can be used in an insulating compound a synthetic resin. This can be in an already cured Resin or metal containers around and attached to the semiconductor diode by flowing around them. It is used directly as an auxiliary mold container for this insulating compound the outer encapsulation made of hardened synthetic resin or metal used, in which as Device the insulating compound is already used beforehand. Enclosing or flowing around the semiconductor diode takes place after it and the still thermally treatable and shape-changeable insulating material supply has been inserted into the housing are in the course of a thermal treatment process. This treatment process ultimately serves in addition, the insulating compound, as soon as it has completely enclosed the semiconductor diode, in one transfer predetermined cured state. This will also be evident from the further explanation of the Essence of the invention and the specified special expedient solutions still fundamentally closer.
Bei einer bekannten Bauform einer Halbleiteranordnung mit dem elektrischen Aufbau einer Diode oder eines Transistors war es bereits bekanntgeworden, zwei parallele Metallplatten, z. B. aus Kupfer, über zwei Isolierkörper mechanisch miteinander zu verbinden, wobei die Metallplatten, senkrecht zu ihren Flächen betrachtet, einander nur teilweise überdecken und die einzelnen Metallplatten senkrecht zur aus den Isolierkörpern gebildeten Reihenanordnung in zueinander entgegengesetzten Richtungen verschieden weit ausladen. An einem solchen fertiggestellten mechanischen System "wurde dann an den zwischen den Isolierkörpern liegenden Flächen der Metallplatten das Halbleiterelement befestigt, z. B. indem jede Metallplatte mit einer dünnen Schicht aus Woodschem Metall versehen worden ist und dann der Halbleiterkörper, der auf der einen Seite eine Versteifungsplatte und auf der anderen · Seite eine Elektrode aufweisen kann, zwischen die Metallplatten eingeschoben und dabei gleichzeitig das Woodsche Metall durch Heißluft geschmolzen wird. Hierbei war auch in Aussicht genommen, den KristallIn a known design of a semiconductor arrangement with the electrical structure of a diode or a transistor, it was already known to have two parallel metal plates, e.g. B. made of copper, to be mechanically connected to one another via two insulators, the metal plates being perpendicular to viewed their surfaces, only partially overlap each other and the individual metal plates vertically for the series arrangement formed from the insulating bodies in mutually opposite directions unload differently. On such a completed mechanical system "was then on the semiconductor element is attached to the surfaces of the metal plates lying between the insulating bodies, z. B. by providing each metal plate with a thin layer of Wood's metal and then the semiconductor body, which has a stiffening plate on one side and a stiffening plate on the other may have an electrode, inserted between the metal plates and at the same time the Wood's metal is melted by hot air. The crystal was also envisaged here
ίο und seine Elektrode durch Umschließen mit einer Dichtungsmasse zu schützen, wofür Äthoxylinharz als geeignet angesehen wurde.ίο and its electrode by enclosing it with a To protect sealant, for which ethoxylin resin was considered suitable.
Zur näheren Erläuterung des Wesens der Erfindung wird nunmehr auf die Figuren der Zeichnung Bezug genommen, bei deren Beschreibung sich noch weitere vorteilhafte technische, in Verbindung mit der grundsätzlichen Erfindung benutzbare Einzelmerkmale ergeben werden.For a more detailed explanation of the nature of the invention, reference is now made to the figures of the drawing Reference is made, in the description of which still further advantageous technical, in connection with the basic invention will result in usable individual features.
F i g. 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel der ErfindungF i g. 1 shows an embodiment of the invention
ao an einer Halbleiterdiode in einer auseinandergezogenen Darstellung der Einzelteile teilweise im Querschnitt; ao on a semiconductor diode in an exploded view of the items, partially in cross section;
F i g. 2 ist eine Ansicht einer erfindungsgemäß .aufgebauten Halbleiterdiode mit teilweiser Schnittdarstellung; F i g. 2 is a view of a structure constructed in accordance with the invention Semiconductor diode with partial sectional view;
F i g. 3 ist eine perspektivische Ansicht einer fertiggestellten Halbleiterdiode nach der Erfindung;F i g. 3 is a perspective view of a completed semiconductor diode according to the invention;
Fig. 4 ist eine Seitenansicht, teilweise im Querschnitt, der nach Fig. 3 vorbereiteten Anordnung, welche in ein Kunstharz eingebettet und in einen ausgehärteten, vorgeformten Kunstharzbehälter eingeschlossen werden soll;Fig. 4 is a side view, partly in cross-section, the arrangement prepared according to FIG. 3, which is embedded in a synthetic resin and in a cured, pre-formed resin container is to be enclosed;
■ Fig.- 5 ist eine Seitenansicht der Halbleiterdiode nach F i g. 3 im Querschnitt, welche in ein erstes, voll ausgehärtetes Kunstharz eingebettet und in einen Behälter eingeschlossen ist, der aus einem zweiten, vorher voll .ausgehärteten Kunstharz besteht;■ Fig. 5 is a side view of the semiconductor diode according to FIG. 3 in cross section, which is embedded in a first, fully cured synthetic resin and in a container is included, which consists of a second, previously fully .hardened synthetic resin;
F i g. 6 ist eine perspektivische Ansicht der Anordnung nach F i g. 3, teilweise im Querschnitt, welche so vorbereitet ist, daß sie in einen Metallbehälter eingeschlossen werden soll;F i g. 6 is a perspective view of the assembly of FIG. 3, partly in cross section, which is prepared to be enclosed in a metal container;
F i g. 7 ist eine Seitenansicht einer Anordnung teilweise im.Querschnitt, welche in ein voll ausgehärtetes Kunstharz eingebettet und von einem Metallbehälter gehäuseartig umschlossen ist.F i g. Figure 7 is a side view of an assembly, partially in cross-section, converted into a fully cured Resin is embedded and enclosed in a housing-like manner by a metal container.
In der auseinandergezogenen Ansicht der Hauptteile nach Fig. 1, nämlich der Halbleiterplatte und der plattenförmigen Anschlußelektrode der Diode für niedrige Ströme, bezeichnet 10 eine kleine Platte .aus Halbleitermaterial, 20 eine erste Anschlußelektrode und 30 eine zweite Anschlußelektrode. Jede der Anschlußelektroden 20 und 30 hat eine Goldlage 22 bzw 32, welche an einem vorbestimmten zapfenartigen Teil derselben befestigt ist.In the exploded view of the main parts of Fig. 1, namely the semiconductor plate and of the plate-shaped connection electrode of the diode for low currents, 10 denotes a small plate .aus Semiconductor material, 20 a first connection electrode and 30 a second connection electrode. Each of the terminal electrodes 20 and 30 has a gold layer 22 or 32, which is attached to a predetermined peg-like Part of the same is attached.
Die Platte 10 kann aus einem Werkstoff bestehen, der aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Silizium, Germanium und den stöchiometrischen Verbindungen der Gruppen III und V des Periodischen Systems, z. B. Galliumarsenid, Indiumphosphid, Galliumphosphid und Indiumarsenid, besteht. Die Platte 10 umfaßt einen p-leitenden Bereich 11, einen n-leitenden Bereich 12 und einen pn-übergang 13, welcher zwischen der p-leitenden Zone 11 und der n-leitenden Zone 12 gebildet ist. Die Platte hat eine obere Oberfläche 14 und eine untere Oberfläche 15, welche im wesentlichen zueinander parallel sind.The plate 10 may consist of a material selected from the group consisting of silicon, Germanium and the stoichiometric compounds of groups III and V of the periodic table, z. B. gallium arsenide, indium phosphide, gallium phosphide and indium arsenide. The plate 10 comprises a p-type region 11, an n-type Area 12 and a pn junction 13, which between the p-conductive zone 11 and the n-conductive Zone 12 is formed. The plate has an upper surface 14 and a lower surface 15 which are substantially parallel to each other.
Die Platte 10 kann nach einem der geläufigen technischen Verfahren hergestellt sein. Es kann aberThe plate 10 can be produced according to one of the common technical processes. But it can
auch für die Zwecke der Erfindung speziell, z. B. im Fall von Silizium, eine einkristalline n-leitende Siliziumstange aus einer Schmelze gezogen werden, welche Silizium und wenigstens ein Element aus der Gruppe V des Periodischen Systems, z. B. Arsen, Antimon oder Phosphor, enthält. Die Platte wird dann von der η-leitenden Stange z. B. mit einer Diamantsäge abgeschnitten. Die Oberflächen der Platte können dann geläppt und geätzt oder in beiderlei Weise behandelt werden, um eine glatte, von Schaden freie Oberfläche zu erzeugen. Die Halbleiterplatte wird dann in einem Diffusionsofen angeordnet. Die heißeste Zone des Ofens ist auf einer Temperatur im Bereich von 1100 bis 1250° C und hat eine Atmosphäre aus dem Dampf eines Akzeptor-Dotierungsmaterials, z. B. Indium, Gallium, Aluminium oder Bor. Der Ofen hat auch eine Zone, innerhalb welcher eine Schmelzform des erwähnten Akzeptor-Dotierungsmaterials vorhanden ist, wobei diese Zone auf einer Temperatur von 600 bis 1250° C sein kann und die Temperatur speziell gewählt ist, um den erwünschten Dampfdruck und die Oberflächenkonzentration des aus dem Schmelztiegel diffundierenden Mittels zu sichern. Das Akzeptor-Dosierungsmaterial diffundiert in die frei liegenden Oberflächen der n-leitenden Halbleiterplatte. Da das Akzeptor-Dotierungsmaterial normalerweise auf allen Seiten der Platte in diese eindiffundieren wird, kann es notwendig werden, die Seiten oder andere Oberflächen der Halbleiterplatte, durch welche hindurch keine Diffusion erwünscht ist, zu maskieren, z. B. durch eine Oxydschicht od. dgl. Nach einem vorbestimmten ausgewählten Zeitintervall für eine gegebene Temperatur wird eine Eindiffusion des Akzeptor-Dotierungsmaterials in die Halbleiterplatte mit einer genügenden Eindringtiefe stattgefunden haben, um die Oberfläche der Halbleiterplatte bis zu einer solchen Tiefe über einen Bereich von p-Leitung zu verbinden.also specifically for the purposes of the invention, e.g. B. in the case of silicon, a monocrystalline n-type Silicon rod can be drawn from a melt, which silicon and at least one element from the Group V of the Periodic Table, e.g. B. arsenic, antimony or phosphorus contains. The plate will then from the η-conductive rod z. B. cut with a diamond saw. The surfaces of the Plate can then be lapped and etched or treated in both ways to get a smooth, from Generate damage free surface. The semiconductor plate is then placed in a diffusion furnace. The hottest zone of the oven is at one temperature in the range of 1100 to 1250 ° C and has an atmosphere composed of the vapor of an acceptor doping material, z. B. indium, gallium, aluminum or boron. The furnace also has a zone within which a melt form of said acceptor doping material is present, this zone on a temperature of 600 to 1250 ° C and the temperature is specifically selected to be that desired Vapor pressure and the surface concentration of the diffusing from the crucible Secure means. The acceptor dosage material diffuses into the exposed surfaces of the n-type Semiconductor plate. Since the acceptor dopant is usually on all sides of the plate in this will diffuse, it may be necessary to remove the sides or other surfaces of the semiconductor plate, through which no diffusion is desired to mask, e.g. B. by an oxide layer. Like. After a predetermined selected time interval for a given temperature, an indiffusion occurs of the acceptor doping material took place in the semiconductor plate with a sufficient depth of penetration have to cover the surface of the semiconductor wafer to such a depth over an area from p-line to connect.
In einem abgewandelten Verfahren kann die n-leitende Halbleiterplatte zunächst in einem Diffusionsofen angeordnet werden, welcher eine Atmosphäre aus Phosphor enthält. Zusätzlich zur Eindiffusion in die Halbleiterplatte, um einen η-leitenden Bereich zu schaffen, wird der Phosphor einen glasähnlichen Überzug auf der Oberfläche der Halbleiterplatte erzeugen. Dieser Phosphorüberzug verhütet, daß Bordämpfe in die Halbleiterplatte hineindiffundieren. Die Platte wird aus dem Ofen entfernt und der Phosphorüberzug dann von den Oberflächenteilen der Halbleiterplatte, an welchen es erwünscht ist, die p-Leitung der Platte umzukehren, abgeätzt oder .abgerieben, und die Bordämpfe werden in die behandelte Halbleiterplatte in einem Diffusionsofen in der oben beschriebenen Weise eindiffundiert. Die resultierende Halbleiterplatte wird nun p- und η-leitende Bereiche haben, wenn sie in dieser Weise vorbereitet worden ist, aber sie wird aussehen und wirken, als ob sie einen pn-übergang hätte, wie dies in F i g. 1 veranschaulicht ist.In a modified method, the n-conducting semiconductor plate can first be placed in a diffusion furnace which contains an atmosphere of phosphorus. In addition to the diffusion into the semiconductor plate to create an η-conductive area, the phosphor becomes a glass-like one Generate coating on the surface of the semiconductor plate. This phosphor coating prevents on-board fumes diffuse into the semiconductor plate. The plate is removed from the oven and the phosphor coating then from the surface parts of the semiconductor board at which it is desired, the p-type line reverse, etched or rubbed off the plate, and the on-board fumes are transferred into the treated Semiconductor plate diffused in a diffusion furnace in the manner described above. The resulting Semiconductor wafers will now have p- and η-type areas if they have been prepared in this way is, but it will look and act as if it had a pn junction, as shown in FIG. 1 illustrates is.
Die Anschlußelektroden 20 und 30 können aus einem Metall bestehen, welches aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Molybdän, Tantal, Wolfram und den Grundlegierungen derselben ebenso wie aus einer Nickel-Kobalt-Eisen-Legierung besteht. In einer bevorzugten Ausführung haben die Anschlußelektroden 20 und 30 im wesentlichen eine T-förmige Gestalt und bestehen aus zapfenartigen Teilen 23 bzw. 33 und nasenartigen Teilen 21 bzw. 31. Die Breite der Zapfenteile der Anschlußelektroden, weiche in Fig. 1 mit X bezeichnet ist, ist geringer als die Breite der Halbleiterplatte, welche in Fig. 1 mit Y bezeichnet ist.The terminal electrodes 20 and 30 may be made of a metal selected from the group consisting of molybdenum, tantalum, tungsten and the base alloys thereof as well as a nickel-cobalt-iron alloy. In a preferred embodiment, the terminal electrodes have 20 and 30 a substantially T-shaped form and consist of peg-like parts 23 and 33 and tab-like parts 21 and 31. The width of the pin parts of the terminal electrodes, soft in Fig. 1 are designated by X , is smaller than the width of the semiconductor plate, which is denoted by Y in FIG.
Das äußerste Ende einer Fläche jedes der Zapfen 23 bzw. 33 ist mit einer dünnen Schicht 22 bzw. 32 aus reinem oder undotiertem Gold überzogen. Die reine oder undotierte Goldschicht kann durch Plattieren, durch einen galvanischen Prozeß oder ein anderes bekanntes Verfahren aufgebracht werden. Die Goldschichten 22 bzw. 32 erstrecken sich im wesentlichen vollständig über die Breite X des Zapfens. Die Länge der Goldschicht, welche in F i g. 1 mit K bezeichnet ist, ist geringer als die Länge L der HaIbleiterplatte 10. Deshalb haben die Goldschichten 22 und 32 eine geringere Flächenausdehnung als die Halbleiterplatte und können vollständig innerhalb des Umfanges der Halbleiterplatte 10 angeordnet werden. Die Dicke der Goldschicht kann von einer Mindestdicke von ungefähr 2,5 bis zu 5,0 μ oder sogar mehr variieren. Während bevorzugt reines Gold verwendet wird, können auch zufriedenstellende Resultate bei Benutzung einer Gold-Grundlegierung erreicht werden, welche Gold und ein neutrales Me-The outermost end of a surface of each of the pegs 23 or 33 is coated with a thin layer 22 or 32 of pure or undoped gold. The pure or undoped gold layer can be applied by plating, by a galvanic process or another known method. The gold layers 22 and 32 extend essentially completely over the width X of the pin. The length of the gold layer, which is shown in FIG. 1, denoted by K , is less than the length L of the semiconductor plate 10. Therefore, the gold layers 22 and 32 have a smaller surface area than the semiconductor plate and can be arranged completely within the circumference of the semiconductor plate 10. The thickness of the gold layer can vary from a minimum thickness of approximately 2.5 up to 5.0 μ or even more. While pure gold is preferably used, satisfactory results can also be achieved when using a gold base alloy which contains gold and a neutral metal.
a5 tall enthält, z. B. eine Legierung, welche aus 80 °/o Gold und 2O°/o Zinn oder eine Legierung, die aus 97"Zo Gold und 3% Silizium besteht.a 5 tall contains, e.g. B. an alloy which consists of 80% gold and 20% tin or an alloy which consists of 97 "gold and 3% silicon.
Wenn auch die Anschlußelektroden 20 und 30 als im wesentlichen T-förmig veranschaulicht worden sind, so können sie im Rahmen der Erfindung doch auch eine andere, geeignete Aufbauform erhalten, z. B. eine rechteckige Form, eine L-förmig geschnittene Form, wie sie durch Wegschneiden einer Seite des Nasenteiles erreicht wird, oder eine I-Form, wobei der Zapfenteil von einer größeren Flächenausdehnung entsprechend der Halbleiterplatte ist und durch einen schmäleren Halsteil mit einem vergrößerten Nasenteil verbunden ist. Auf jeden Fall sollte der Nasenteil in bezug auf den Zapfenteil vergrößert sein.Although the terminal electrodes 20 and 30 have been illustrated as being substantially T-shaped are, they can also be given a different, suitable design within the scope of the invention, z. B. a rectangular shape, an L-shaped cut shape, as made by cutting away one side of the nose part is achieved, or an I-shape, wherein the pin part of a larger surface area is corresponding to the semiconductor plate and by a narrower neck part with an enlarged Nose part is connected. In any case, the nose part should be enlarged with respect to the pin part.
Der Nasenteil kann kreisflächenförmig sein oder eine andere geeignete geometrische Form haben.The nose part can be circular or have some other suitable geometric shape.
In F i g. 2 ist in dieser ein Teil 40 eines Legierungsbehälters veranschaulicht, welcher aus einem inerten Material besteht, z.B. Graphit, welcher für die gegenseitige Zusammenstellung der Halbleiterplatte und der Anschlußelektroden nach Fig. 1 zu einer Diode für niedrige Ströme geeignet ist. Der Teil 40 hat eine Mehrzahl von Aussparungen, welche passend eingerichtet sind, um die Komponenten für die Zusammenstellung aufzunehmen und in Bezug aufeinander auszurichten. Die Aussparungen 41 und 42 sind angepaßt für die Aufnahme und den Einschluß der nasenförmigen Teile 21 und 31 der Anschlußelektroden 20 bzw. 30. Die schmäleren zapfenförmigen Teile 23 und 33 der Kontakte 20 bzw. 30 sind teilweise in die Aussparungen 43 und 45 eingeschlossen, und die Zapfenteile erstrecken sieh in eine vergrößerte zentrale Aussparung 46, welche der Halbleiterplatte 10 angepaßt ist.In Fig. 2 is illustrated in this part 40 of an alloy container, which is made of an inert Material, e.g. graphite, which is used for the mutual assembly of the semiconductor plate and the connection electrodes according to FIG. 1 to a diode for low currents is suitable. Part 40 has one A plurality of recesses which are adapted to accommodate the components for assembly and align them with one another. The recesses 41 and 42 are adapted for receiving and enclosing the nose-shaped parts 21 and 31 of the connection electrodes 20 and 30. The narrower peg-shaped parts 23 and 33 of the contacts 20 and 30 are partially in the recesses 43 and 45 are included and the pin parts extend into an enlarged central recess 46, which is adapted to the semiconductor plate 10.
Bei der Vorbereitung der Fertigung wird die Anschlußelektrode 30 in der Legierungsform mit ihrer entsprechenden Nase 31 und dem Zapfen 33 in den richtigen Aussparungen angeordnet, wie es oben dargelegt worden ist. Die Goldschicht 32, welche auf der oberen Oberfläche des Streifens 33 angeordnet ist, erstreckt sich in die Aussparung 46. Die Halbleiterplatte 10 wird dann in die Aussparung 46 mit einem Teil ihrer unteren Fläche 15 in gegenseitigem Kon-In preparation for manufacture, the terminal electrode 30 is in the alloy form with their corresponding nose 31 and the pin 33 arranged in the correct recesses, as set out above has been. The gold layer 32, which is arranged on the upper surface of the strip 33, extends into the recess 46. The semiconductor plate 10 is then inserted into the recess 46 with a Part of their lower surface 15 in mutual contact
takt mit- ieF*Gol<äsehieht-S2!'arigeordnei, -so daßidie Goldsehiemv kmerKalb "des--Umfanges- der -unteren Fläche ^er Halbleiterplatte 10-liegt Die ^Ansehlußelektrode 20 wird dann in dem Legierungsbehäller mifcseinen entsprechenden-Zapf en und Nasenteilen in ähnlicher-Weise in-den; Aussparungen 41 und· 46 anordnet? ;Die- Goldschicht 22, welche auf dem Ende der einen-'Oberfläehe- des-Zapfens 23-angeordnet-ist, ist in Kontakt mit einem Teil;-'der'oberen Fläche -14 der ■Halbleiterplatt&..10· innerhalb- ihres Umfanges. Euv-Gewicht 50 wird dann im wesentlichen -zentral in der Aussparung 46 und auf dem Zapfen 23 .angeord'-netj-um-einen.guten-Kontakt zwischen der Halbleiterplatte 10 und-den-Goldlagen 22 und 32 über die gesamte Flache der Goldlagen zu sichern. Ein Gewicht von 0,2 bis 0,6 g wurde als zufriedenstellend für Halbleiterplatten von einer Länge und einer Breite von 1,6 mm festgestellt.clock with- ieF * Gol <äsehehens-S2 ! 'arigeordnei, -SO daßidie Goldsehiemv kmerKalb "of the - Umfanges- -unteren the area he ^ semiconductor wafer 10 is the ^ Ansehlußelektrode 20 is then in the Legierungsbehäller mifcseinen corresponding dispensing s and nose portions in a similar manner in-the; recesses 41 and 46?; The gold layer 22, which-is-arranged-on the end of the one-'surface- of the stud 23-is in contact with a part ; -'the' upper surface -14 of the semiconductor plate & ... 10 · within its circumference. Euv weight 50 is then essentially -centrally in the recess 46 and on the pin 23 "arranged" around a good contact between the semiconductor plate 10 and the gold layers 22 and 32 over the entire area of the gold layers, a weight of 0.2-0.6 g has been found to be satisfactory for semiconductor wafers 1.6 mm long and 1.6 mm wide.
Die Legierungsform wird dann in einen Ofen gebracht, und die Platte 10 sowie die Anschlußelektroden 20 und 30 werden durch Legierung mit den Goldlagen verbunden, indem sie auf eine Temperatur erhitzt werden, die ausreichend ist, um eine eutektische Legierung aus Gold und dem Halbleitermaterial der Halbleiterplatte zu bilden. Der Ofen kann ein Vakuum oder eine inerte Atmosphäre haben, z. B. ein Vakuum, welches einen absoluten Druck von 10~2 bis 10~5 mm Hg hat, oder eine Argon-, Wasserstoff-, Helium- oder Stickstoffatmosphäre. Die Schmelztemperatur hängt von dem Halbleitermaterial und der Zusammensetzung der Goldschicht ab. Zum Beispiel schmilzt eine eutektische Gold-Silizium-Legierung bei ungefähr 370° C und eine eutektische Gold-Germanium-Legierung bei ungefähr 350° C. Wenn die Goldschicht aus einer Legierung von 80% Gold und 20% Zinn besteht, so wird die Legierung bei ungefähr 300° C durchgeführt. Eine Legierungstemperatur von ungefähr 375° C wird für die Legierung aus 97% Gold und 3«/o Silizium benutzt. In der Praxis werden die Ofentemperaturen etwas über den eutektischen Temperaturen gehalten. Es ist nur eine kurze Erhitzung notwendig, um die Legierungsbindung zu erzeugen. Die Legierungsform wird dann aus dem Ofen entfernt und der Abkühlung bis zu Raumtemperatur überlassen.The alloy mold is then placed in a furnace and the plate 10 and the terminal electrodes 20 and 30 are alloyed to the gold layers by heating them to a temperature sufficient to form a eutectic alloy of gold and the semiconductor material of the semiconductor plate to build. The furnace can be in a vacuum or an inert atmosphere, e.g. B. a vacuum, which has an absolute pressure of 10 ~ 2 to 10 ~ 5 mm Hg, or an argon, hydrogen, helium or nitrogen atmosphere. The melting temperature depends on the semiconductor material and the composition of the gold layer. For example, a gold-silicon eutectic alloy melts at around 370 ° C and a gold-germanium eutectic alloy at around 350 ° C. If the gold layer consists of an alloy of 80% gold and 20% tin, the alloy will be at about 300 ° C. An alloy temperature of approximately 375 ° C is used for the 97% gold and 3% silicon alloy. In practice, the furnace temperatures are kept slightly above the eutectic temperatures. Only a short heat is needed to create the alloy bond. The alloy form is then removed from the furnace and allowed to cool to room temperature.
In F i g. 3 ist eine Diode 60 dargestellt, deren Komponenten miteinander unter Benutzung der Legierungsform nach Fig. 2 legiert worden sind. Die Diode 60 für niedrige Ströme besteht aus der Halbleiterplatte 10, mit welcher die Anschlußleiter 20 und ■30 verbunden worden sind. Der Anschlußleiter 20 ist mit der oberen Oberfläche 14 der Halbleiterplatte 10 durch die geschmolzene (einlegierte) Goldschicht 22 und der Anschlußleiter 30 mit der unteren Fläche 16 ■der Platte 10 durch die geschmolzene (einlegierte) Goldschicht 32 verbunden (in F i g. 3 nicht gezeigt). Die drahtförmigen Anschlußleiter 70 und 80 können mit den Anschlußleitern 20 bzw. 30 durch Löten, Hartlöten, Schweißen od. dgl. verbunden werden. Die Anschlußleiter 70 und 80 können aus einem geeigneten Metall, z. B. Gold, Silber, Kupfer, Aluminium und Gemischen und Legierungen derselben, sein, oder sie können aus einem Metall bestehen, welches mit einem anderen überzogen worden ist, z. B. Kupfer mit einem Goldüberzug.In Fig. 3, a diode 60 is shown whose components are interconnected using the alloy form 2 have been alloyed. The low current diode 60 is made of the semiconductor plate 10, with which the connecting conductors 20 and 30 have been connected. The connecting conductor 20 is with the upper surface 14 of the semiconductor plate 10 through the molten (alloyed) gold layer 22 and the connecting conductor 30 with the lower surface 16 ■ of the plate 10 through the melted (alloyed) Gold layer 32 connected (not shown in Fig. 3). The wire-shaped connecting conductors 70 and 80 can to the connecting conductors 20 and 30 by soldering, brazing, welding or the like. Are connected. the Terminal conductors 70 and 80 may be made of a suitable metal, e.g. B. gold, silver, copper, aluminum and mixtures and alloys thereof, or they may consist of a metal, which has been coated with another, e.g. B. Copper with a gold coating.
Wenn die Anschlußleiter 70 und 80 im Querschnitt kreisförmig sind, so können die Enden 71 bzw. 81 abgeflacht werden, bevor sie mit den Kontakten verbunden werdeni, iüfn-auf diese;jWeise»eine kräftigere Verbindung<zu schaffen. - - .-;:- -·■'·■ -'■■ ''■■ - '-Der Übergang zwischen der Halbleiterplatte 10When the terminal conductors 70 and 80 are circular in cross-section, the ends may be flattened 71 and 81, respectively, before they werdeni connected to the contacts, iüfn-to this, to provide manner j "a stronger connection." - - .-;: - - · ■ '* ■ -' ■■ '' ■■ - '- The transition between the semiconductor plate 10
und den Ansehlußleitern-20 und-30 kann mit einem geeigneten -Mittel geätzt und dann mit-einem :Überzug,' z. B. aus Silikonlack, versehen werden, um ihn während der weiteren Behandlung der Diode zu schützen-.and the connection ladders-20 and -30 can be connected to a suitable means etched and then with-a: coating, ' z. B. silicone varnish, are provided to him during the further treatment of the diode protection-.
Die Diode 60 kann nunmehr in einen Körper ausThe diode 60 can now be turned into a body
ίο Kunstharz eingekapselt und abgedichtet werden, und zwar· entweder in-einen Behälter aus Kunstharz oder aus Metall.ίο resin encapsulated and sealed, and indeed · either in a container made of synthetic resin or made of metal.
Das Einkapseln'-durch ein Kunstharz und der Einschluß des umschlossenen Körpers in einen Kunstharzbehälter können durch verschiedene Verfahren erreicht werden. Für ein bevorzugtes Verfahren soll auf Fi g. 4 Bezug genommen werden. Eine vorgeformte Hülse aus einem möglichst widerstandsfähigen Kunstharz 90 wird um die Diode 60 herum angeordnet, indem der Anschlußleiter 80 durch eine Aussparung .am Ende der Hülse hindurchgeführt wird, und die Anordnung wird innerhalb eines vorgeformten, voll ausgehärteten Behälters 100 aus Kunstharz angeordnet. Das Harz 90 soll von Lösungs-The encapsulation'-by a synthetic resin and the inclusion of the enclosed body in a resin container can be done by various methods can be achieved. For a preferred method, refer to FIG. 4 should be referred to. A preformed one Sleeve made of a synthetic resin 90 which is as resistant as possible is arranged around the diode 60, in that the connecting conductor 80 is passed through a recess at the end of the sleeve, and the assembly is placed within a preformed, fully cured container 100 made of synthetic resin arranged. The resin 90 should be
a5 mitteln frei sein und soll keine großen Mengen von flüchtigen Bestandteilen entwickeln. Es soll auch fest an den metallischen Oberflächen oder anderen Kunstharzmaterialien anhaften und soll in hohem Maße gegen Feuchtigkeit undurchlässig sein. Beispiele geeigneter Kunstharze schließen die Epoxyharze und Silikonharze ein. Das Kunstharz kann auch ein Füllmaterial von etwa 5 bis 90 Gewichtsprozent enthalten, z. B. Glimmer, Aluminiumoxyd und Siliziumdioxyd. Der voll ausgehärtete, vorgeformte Kunstharzbehälter 100 sollte auch aus einem Harz bestehen, welches im wesentlichen gegen Feuchtigkeit undurchlässig ist und nur eine geringe oder überhaupt keine Schrumpfung erleidet, wenn er auf eine hohe Temperatur erwärmt wird.a 5 should be free of agents and should not develop large amounts of volatile components. It should also adhere firmly to metallic surfaces or other synthetic resin materials and should be highly impermeable to moisture. Examples of suitable synthetic resins include the epoxy resins and silicone resins. The synthetic resin can also contain a filler material of about 5 to 90 percent by weight, e.g. B. mica, aluminum oxide and silicon dioxide. The fully cured, pre-formed resin container 100 should also be made from a resin which is substantially impermeable to moisture and which experiences little or no shrinkage when heated to a high temperature.
Beispiele geeigneter Kunstharze, aus welchen der Behälter bestehen kann, sind Epoxyharze und Silikonharz. Die elektrischen Anschlußleiter 70 und 80 erstrecken sich über die Enden der Hülse 90 und die Enden des Behälters 100 hinaus.Examples of suitable synthetic resins from which the container can be made are epoxy resins and Silicone resin. The electrical connection conductors 70 and 80 extend over the ends of the sleeve 90 and the ends of the container 100 out.
Eine neue Aufbauform, welche sich als zufriedenstellend erwiesen hat, ist in F i g. 4 veranschaulicht, in welcher der elektrische Anschlußleiter 80 durch eine Aussparung 91 in der Kunstharzhülse 90 und durch eine Öffnung 101 in dem geschlossenen Ende des Behälters 100 hindurchgeführt ist. Die Anordnung enthält die Diode 60, eingeschlossen in die Hülse 90, welche ihrerseits in dem voll ausgehärteten Kunstharzbehälter 100 angeordnet ist; die Anordnung wird auf eine Temperatur erhitzt, während sie aufrecht in bezug auf die Zuleitung 80 steht, die ausreichend ist, um die Hülse 90 zu schmelzen, so daß sie die Diode 60 umgibt, und dann eine Aushärtung derselben herbeizuführen. A new design which has been found to be satisfactory is shown in FIG. 4 illustrates in which the electrical connection conductor 80 through a recess 91 in the synthetic resin sleeve 90 and through an opening 101 in the closed end of the container 100 is passed through. The arrangement contains the diode 60, enclosed in the sleeve 90, which in turn is in the fully cured resin container 100 is arranged; the assembly is heated to a temperature while it is upright in is referred to lead 80, which is sufficient to melt the sleeve 90 so that it is the diode 60 surrounds, and then to bring about a hardening of the same.
Der resultierende Aufbau ist in F i g. 5 gezeigt, wo die Diode 60 nunmehr in einer voll ausgehärteten Kunstharzmasse 90 eingekapselt ist, welche ihrerseits in dem vorher voll ausgehärteten, vorgeformten Kunstharzbehälter 100 enthalten ist. Der in F i g. 5 veranschaulichte Aufbau ist besonders geeignet für eine Anwendung in Fernseh- und Rundfunkgeräten. Es wird darauf hingewiesen, daß die elektrischen Anschlußleiter 70 und 80 aus dem Körper erhärteten Kunstharzes 90 und dem Kunstharzbehälter 100 her-The resulting structure is shown in FIG. 5 shown where the diode 60 is now in a fully cured Synthetic resin compound 90 is encapsulated, which in turn in the previously fully cured, preformed Resin container 100 is included. The in F i g. 5 is particularly suitable for an application in television and radio equipment. It should be noted that the electrical connection conductor 70 and 80 from the resin hardened body 90 and the resin container 100
ίοίο
ausführen und dadurch den Anschluß der Diode 60 an andere elektrische Einheiten des jeweiligen Gerätes erleichtern.execute and thereby the connection of the diode 60 to other electrical units of the respective device facilitate.
Das Kunstharz 90 und der Behälter 100 schaffen nicht nur eine in hohem Maße befriedigende elektrische Isolation, sondern verhüten auch, daß Feuchtigkeit oder schädliche Gase die Diode beeinflussen können.The synthetic resin 90 and the container 100 not only provide a highly satisfactory electrical insulation, but also prevent moisture or harmful gases from affecting the diode.
eine maximale Temperatur von 1300° C und enthielt eine Phosphordampfatmosphäre. Es wurde zugelassen, daß der Phosphor durch die Oberfläche des Körpers eindiffundierte, wodurch die Halbleiterplatte in η-leitendes Silizium umgewandelt wurde. Das Ergebnis der Phosphordiffusion war, daß ein glasähnlicher Überzug auf der Oberfläche des Körpers gebildet wurde. Der Körper wurde dann aus dem Ofen entfernt und der glasähnliche Phosphorüberzug vona maximum temperature of 1300 ° C and contained a phosphorus vapor atmosphere. It was allowed that the phosphorus diffused through the surface of the body, whereby the semiconductor plate was converted into η-conductive silicon. The result of the phosphorus diffusion was that of a glass-like one Coating has been formed on the surface of the body. The body was then out of the oven removed and the glass-like phosphor coating of
Wenn auch die Aufbauform der Fig. 5 für ihreEven if the design of FIG. 5 for their
Anwendung in Fernseh- und Rundfunkgeräten zu- io der oberen Oberfläche und von einem Teil der SeitenUse in television and radio equipment on the top surface and from part of the sides
friedenstellend ist, so können andere Anwendungen, des Körpers abgeätzt. Das verwendete Ätzmittel waris pacifying, so can other uses, the body etched away. The etchant used was
insbesondere solche in Geräten für militärische Flußsäure. Der Körper wurde dann wieder in einemespecially those in equipment for military hydrofluoric acid. The body was then back in one
Zwecke, einen für die rauhere Beanspruchung geeig- Diffusionsofen angeordnet, in welchem eine maxi-Purposes, a diffusion furnace suitable for the harsher conditions, in which a maximum
neteren Zusammenbau erforderlich machen. male Temperatur von 1300° C herrschte und einemake necessary assembly. male temperature of 1300 ° C prevailed and one
InFig. 6 ist die Diode so veranschaulicht, daß sie 15 Bordampfatmosphäre vorhanden war. Das Bor
vorbereitet ist, in einem Kunstharzkörper einge- diffundierte in den Körper durch die vorher abgekapselt
und hermetisch in einem Metallbecher 200 ätzten Oberflächen und bildete auf diese Weise einen
abgedichtet zu werden. Der Metallkörper 200 kann Teil der Halbleiterplatte für p-Leitung um. Der glasaus
einem geeigneten Metall, wie z. B. Stahl, Alu- ähnliche Phosphorüberzug verhinderte eine Boreinminium,
Kupfer u. dgl. bestehen und umfaßt einen ao diffusion in den verbleibenden Teil des Körpers. Der
zylindrischen Teil 201 und einen Bodenteil 202.
Wenigstens eine der Glas-Metall-Dichtungen 203 ist
an der Stelle hergestellt, wo der Änschlußleiter 80InFig. 6 the diode is illustrated in such a way that it was present in an on-board steam atmosphere. The boron is prepared in a synthetic resin body to be diffused into the body through the surfaces previously encapsulated and hermetically etched in a metal cup 200, thus forming a seal. The metal body 200 can be part of the semiconductor plate for p-conduction. The glass of a suitable metal, such as e.g. B. steel, aluminum-like phosphor coating prevented a Boreinminium, copper and the like. Exist and includes ao diffusion in the remaining part of the body. The cylindrical part 201 and a bottom part 202.
At least one of the glass-to-metal seals 203 is
made at the point where the connecting conductor 80
auf diese Weise entstandene Körper hatte einen p-n-p+-Zonenquerschnitt. Der Körper wurde dann in eine Anzahl von quadratischen Platten von 1,7 mm Seitenlänge zugeschnitten. Eine auf diese Weise erdurchgeführt ist, um einen elektrischen Kurzschluß 25 zeugte Halbleiterplatte wurde in eine Legierungsfonn zu verhüten. Der Anschlußleiter 70 kann eingelötet der in Fig. 2 veranschaulichten Art zusammen mitThe body produced in this way had a p-n-p + zone cross-section. The body was then in cut a number of square plates 1.7 mm on each side. One carried out this way is to an electrical short circuit 25 testified semiconductor plate was in an alloy form to prevent. The connection conductor 70 can be soldered together with the type illustrated in FIG
zwei teilweise mit Gold überzogenen Anschlußelektroden von T-Form aus einer Nickel-Kobalt-Eisen-two T-shaped connection electrodes, some of which are coated with gold, made of a nickel-cobalt-iron
durch die Wand des zylindrischen Teiles 201 hinwerden, um die Aussparung "abzuschließen, an welcher er durch den Bodenteil 202 hiiidurchgeführt ist. Eine Menge eines geeigneten, schmelzbaren undthrough the wall of the cylindrical part 201 to close off the recess "at which it is passed through the bottom part 202. A quantity of a suitable, fusible and
Legierung, wie in Fig. 1 veranschaulicht, einge-Alloy, as illustrated in Fig. 1, incorporated
widerstandsfähigen Harzes 210, welches die oben dar- 30 bracht, und diese Anschlußdektroden. wurden dann gelegten Eigenschaften hat, ist in dem Behälter200 ' *" ™~" "' * " "*--'· resistant resin 210 which the above presented, and these connecting electrodes. have then laid properties, is in the container 200 '* "™ ~""'*""* - '·
um die Anordnung 60 herum angeordnet. Der Behälter 200 wird dann einem Vakuum öder einer trockenen, inerten Atmosphäre ausgesetzt, z. B. einer Argon-, Helium-, Wasserstoff- oder Stickstoffatmo-Sphäre. Der Gehäuseteil 201 ist hermetisch mit dem Bodenteil 202 an der Stelle 212 durch Löten, Hartlöten oder Schweißen verbunden.arranged around the assembly 60. The container 200 is then exposed to a vacuum or a dry, inert atmosphere, e.g. B. an argon, helium, hydrogen or nitrogen atmosphere. The housing part 201 is hermetically connected to the bottom part 202 at the point 212 by soldering, brazing or welding.
Der Behälter 200 mit der Anordnung 60 und demThe container 200 with the assembly 60 and the
mit der Platte durch die Goldschichten bei einer Temperatur von annähernd 450° C verbunden, wobei sie in festem gegenseitigen Kontakt mittels eines Gewichtes von etwa 0,2 g gehalten wurden. Die Platte mit den auf diese Weise an ihr befestigten Anschlußelektroden wurde dann aus der Form herausgenommen, und es wurden elektrische Anschlußleiter aus Silberdraht an die nasenartigen Teile der Anschlußelektroden angeschlossen. Der endgültige Aufbauconnected to the plate by the gold layers at a temperature of approximately 450 ° C, wherein they were held in firm mutual contact by means of a weight of about 0.2 g. The plate with the terminal electrodes attached to it in this way was then removed from the mold, and there were electrical connection conductors made of silver wire to the nose-like parts of the connection electrodes connected. The final structure
Kunstharzkörper 210, welche in diesem abgedichtet 40 war ähnlich dem in Fig. 3 gezeigten.Synthetic resin body 210 which was sealed 40 therein was similar to that shown in FIG. 3.
sind, wird dann in einem Ofen angeordnet und auf Die auf diese Weise vorbereitete Anordnung waris then placed in an oven and placed on the arrangement prepared in this way
nunmehr bereit, für eine Einkapselung in ein Kunstharz oder in einem Metallbehälter angeordnet zunow ready to be placed in a resin or metal container for encapsulation
eine höhere Temperatur erwärmt, um das Kunstharz 210 zu schmelzen und zu erhärten. Das geschmolzene Harz fließt um die Diode 60 herum und verbindet sie mit den Wänden des Behälters 200. heated to a higher temperature to melt and harden the resin 210. The molten resin flows around the diode 60 and bonds it to the walls of the container 200.
Ausgezeichnete Resultate sind erreicht worden, wenn das verwendete Harz 210 ein Epoxyharz oder Silikonharz war. Der sich ergebende Aufbau ist in F i g. 7 veranschaulicht.Excellent results have been obtained when the resin 210 used was an epoxy resin or silicone resin. The resulting structure is shown in FIG. 7 illustrates.
werden.will.
4545
B eispiel 2Example 2
Die Diodenanordnung gemäß Ausführungsbeispiel 1 wurde in einem vorgeformten, schmelzfähigen, halb ausgehärteten hülsenartigen Körper aus einemThe diode arrangement according to embodiment 1 was in a preformed, meltable, semi-cured sleeve-like body from a
Aus F i g. 7 kann entnommen werden, daß die Di- 50 Epoxyharz angeordnet und der Hülsenkörper und die ode 60 vollständig in dem voll ausgehärteten Harz Diode in einem zylinderartig vorgeformten, voll aus- 214 eingekapselt ist. Die elektrischen Anschlußleiter gehärteten Epoxybehälter angeordnet. Die Zusam-70 und 80 erstrecken sich durch die Wände des Me- menstellung, welche die Diode, die Hülse und den tallbehälters 200, um die Zusammenschaltung der Behälter umfaßt, ist in diesem Zustand im wesent-Diode60 mit anderen elektrischen Apparaten zu er- 55 liehen die in Fig. 4 dargestellte. Die Zusammenstelleichtern. Die auf diese Weise eingekapselte Diode, lung wurde dann in einem Ofen angeordnet und auf welche abgedichtet innerhalb des Metallbehälters eine Temperatur von etwa 150° C erhitzt, wobei die liegt, ist besonders geeignet für die Verwendung in halb ausgehärtete Epoxyharzhülse schmolz, die Di-Raketen, Luftfahrzeugen, Weltraumgeschossen u. dgl. ode einkapselte und an den Wänden des Epoxy-Im nachfolgenden sind noch einige Ausführungs- 60 behälters anhaftete. Die Temperatur des Ofens beispiele für die praktische Anwendung der Erfin- wurde auf etwa 150° C gehalten, bis das teilweiseFrom Fig. 7 it can be seen that the di- 50 epoxy resin is arranged and the sleeve body and the ode 60 are completely encapsulated in the fully cured resin diode in a cylinder-like, pre-formed, fully encapsulated 214. The electrical connection conductors are arranged in hardened epoxy containers. The assemblies 70 and 80 extend through the walls of the metal assembly, which includes the diode, the sleeve and the tall container 200; borrowed the one shown in FIG. The assembling judges. The diode encapsulated in this way was then placed in a furnace and sealed to a temperature of about 150 ° C inside the metal container, which is particularly suitable for use in half-cured epoxy resin shell melted the Di missiles , Aircraft, space projectiles and the like, or encapsulated and adhered to the walls of the epoxy. The temperature of the oven exemplified in the practice of the invention was held at about 150 ° C until partially
dung beschrieben.application described.
Ein flacher quadratischer Körper eines einkristallinen, eigenleitenden Siliziums, welcher eine Dicke von annähernd 0,3 mm hat, wurde in einem Diffusionsofen angeordnet. Der Diffusionsofen hatteA flat square body of single crystal intrinsic silicon which has a thickness of approximately 0.3 mm was placed in a diffusion furnace. The diffusion furnace had
ausgehärtete Epoxyharz vollständig in den Zustand eines thermisch ausgehärteten Harzkörpers ausgehärtet war.cured epoxy resin fully cured to the state of a thermally cured resin body was.
Eine Diode, welche gemäß dem Verfahren nach Beispiel 1 vorbereitet war, wurde zusammen mit zweiA diode prepared according to the procedure of Example 1 was used along with two
609 707/331609 707/331
vorgeformten Zylindern aus schmelzbarem, teilweise ausgehärtetem Epoxyharz in einem Stahlgehäuse angeordnet. Die elektrischen Zuleitungen, welche sich von der Vorrichtung aus erstreckten, konnten sich durch Aussparungen in den Wänden des Metallbehälters hindurcherstrecken. Eine Glas-Metall-Dichtung wurde ,an jeder Stelle hergestellt, wo die elektrische Zuleitung durch das Metallgehäuse hindurchlief. Das Metallgehäuse wurde evakuiert, mit trockenem Stickstoff gefüllt und abgedichtet.preformed cylinders of fusible, partially cured epoxy resin arranged in a steel housing. The electrical leads that extended from the device could be extend through recesses in the walls of the metal container. A glass-to-metal seal was made at every point where the electrical lead ran through the metal housing. The metal housing was evacuated, filled with dry nitrogen and sealed.
Das Metallgehäuse mit der Diode und dem teilweise ausgehärteten Epoxyharz wurde dann in einen Ofen gebracht, erhitzt und auf einer Temperatur von ungefähr 150° C gehalten, wobei das teilweise ausgehärtete Epoxyharz in dem Behälter schmolz und die Diode vollständig einkapselte. Das geschmolzene Epoxyharz benetzte auch die Seitenwände des Behälters. Die Temperatur wurde über einen genügenden Zeitraum aufrechterhalten, um das geschmolzene Harz in den voll ausgehärteten Zustand überzuführen, wobei es die Diode vollständig einkapselte und mit den Metallwänden des Behälters verband.The metal case with the diode and the partially cured epoxy resin was then put into one Oven brought, heated and kept at a temperature of about 150 ° C, with the partially cured Epoxy melted in the container and completely encapsulated the diode. The melted one Epoxy resin also wetted the side walls of the container. The temperature was above a sufficient one Maintaining a period of time to bring the molten resin to the fully cured state, completely encapsulating the diode and bonding it to the metal walls of the container.
Ähnlich zufriedenstellende Ergebnisse wie die der Beispiele 1 und 2 können erzielt werden, wenn man das Epoxyharz durch Silikonharz ersetzt.Similar satisfactory results to those of Examples 1 and 2 can be obtained if replaced the epoxy resin with silicone resin.
Claims (15)
Deutsche Auslegeschrift Nr. 1052 572;
USA.-Patentschriften Nr. 2 759 133, 2762 001.Considered publications:
German Auslegeschrift No. 1052 572;
U.S. Patent Nos. 2,759,133, 2762,001.
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