DE1240995B

DE1240995B - Verfahren zum Kontaktieren einer Elektrode eines Halbleiterelementes mit einem elektrischen Anschlussleiter

Info

Publication number: DE1240995B
Application number: DE1960S0071096
Authority: DE
Inventors: Dipl-Phys Goetz Von Bernuth; Hans-Juergen Nixdorf
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1960-11-02
Filing date: 1960-11-02
Publication date: 1967-05-24

Description

Verfahren zum Kontaktieren einer Elektrode eines Halbleiterelementes mit einem elektrischen Anschlußleiter Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Kontaktieren einer Elektrode eines Halbleiterelementes mit einem elektrischen Anschlußleiter mittels punktartiger Widerstandsverschweißung. Ein solches an sich bekanntes Verfahren ist vielfach vorteilhafter als eine Anlötung oder Legierung der Anschlußelektroden, weil bei diesem Löt- oder Legierungsvorgang Dämpfe entstehen können, die die Eigenschaften des Halbleiterelementes, insbesondere, die Eigenschaften des pn-überganges beeinträchtigen können. Außerdem setzt eine Verlötung eine großflächige Wärinebehandlung voraus, die ebenfalls nachteilige Wirkungen auf die Eigenschaften des pn-überganges haben kann.
Es ist bekannt, durch Widerstandsverschweißung sowohl eine einzelne, draht- oder bandförmige Elektrode als auch eine flächenhafte Elektrode mit einem Halbleitereleinent durch eine oder mehrere Schweißstellen miteinander zu verbinden. Hierzu wird der Elektrodenkörper durch zwei voneinander isolierte dicht nebeneinanderliegende Schweißelektroden gegen den Halbleiterkörper gedrückt und bei Stromdurchgang in dem zwischen den beiden Schweißelektroden liegenden Stück kurzzeitig auf die Verschweißungstemperatur erhitzt. Bei Verwendung eines flächenhaften Elektrodenkörpers wird dieser mit eingeprägten Warzen versehen, die es ebenfalls ermöglichen, den Hauptanteil des Schweißstromes auf ein sehr kleines Gebiet zu begrenzen.
Mit den flächenhaften Elektrodenkörpern läßt sich zwar eine sehr gute Stromverteilung über das gesamte Halbleiterelement erreichen. Andererseits hat aber ein flächenhafter Elektrodenkörper mit eingeprägten Schweißwarzen eine sehr hohe mechanische Stabilität. Diese wiederum führt zu erheblichen Spannungen zwischen dem Elektrodenkörper und dem Halbleitermaterial, weil die Ausdehnungskoeffizienten von schweißbarem Elektrodenmaterial und Halbleitermaterial sehr unterschiedlich sind.
Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, die Vorteile der angeschweißten Elektroden zu erhalten, andererseits aber unzulässig hohe mechanische Spannungen bei flächenhafter Kontaktierung zu vermeiden.
Das gelingt durch ein Verfahren, das nach der Erfindung darin besteht, daß der Anschlußleiter über eine Mehrzahl von in eine Ebene parallel zur Elektrodenfläche des Halbleiterelementes abgebogenen Enden draht- oder streifenartiger Teile mit der Elektrode des Halbleiterelementes in Berührung gebracht wird, und daß dann an jedem dieser Teile ein oder mehrere Widerstandsverschweißungsprozesse mittels nebeneinander auf diese Streifen aufgesetzter Elek- troden eines elektrischen Schweißwerkzeuges ausgeführt werden.
Sofern die Teile alle zunächst einzelne, selbständige Drähte bzw. Streifen sind, können sie anschließend an das Verschweißen mit ihren freien Enden zu einem gemeinsamen elektrischen Leiter mechanisch zusammengefaßt werden.
Zur näheren Erläuterung der Erfindung an Hand einiger Ausführungsbeispiel,-- wird auf die Figuren der Zeichnung Bezug genommen.
In F i g. 1 bezeichnet 1 einen Halbleiterkörper, z. B. aus Silizium, der an der einen Fläche mit einer einlegierten Elektrode 2 und an der anderen Fläche mit einer zweiten einlegierten Elektrode 3 versehen ist, so daß ein Halbleiter-Flächengleichrichterelement vorliegt. Auf den einlegiertert Elektrodenkörper 3 sind eine Anzahl von Streifen 4 mit ihren abgebogenen Teilen 4a aufgelegt. Zwischen dem Körper der einlegierten Elektrode 3 und jedem dieser Streifen 4 an seinem Teil 4a wird eine Widerstandsschweißverbindung mittels eines Schweißelektrodenwerkzeuges erzeugt, wie es beispielsweise in F i g. 6 veranschaulicht ist. 8 bezeichnet einen z. B. aus Wolfram oder mit einer Eisen-Nickel-Kobalt-Legierung plattierten Trägerkörper aus Molybdän, der seinerseits an einem nicht besonders dargestellten Grundplattenkörper angelötet oder anlegiert sein kann. Bei einem in dieser Weise hergestellten Halbleiterelement können sich durch die thennische Beanspruchung und eventuelle Verformung beim Schweißprozeß sowie bei der thermischen betriebsmäßigen Beanspruchung keine absolut großen therinischen Dehnungen in der gemeinsamen Berührungsfläche des Anschlußleiters und der Elektrode 3 ergeben, die zur übertragung unerwünschter mechanischer Spannungen auf den einlegierten Elektrodenkörper führen würden, denn es sind stets nur relativ kleine Flächenteile 4a, die jeder der Anschlußleiterstreifen 4 mit dem einlegierten Elektrodenkörper 3 gemeinsam bzw. in Berührung hat. - - -- In F i g. 2 ist ein Beispiel für ei nen solchen. Anschlußleiter wiedergegeben, welcher aus einem für seine gedrängte zeichnerische Wiedergabe mit eingetragenen Bruchlinien dargestellten Folienstreifen 5 besteht, an dessen einem Rand -streifen- bzw. lappenförmige Körper 6a und 6b erzeugt sind. Diese streifenförmigen Körper 6 können, nachdem der Folienkörper 5 z. B. zu einem Hohlkörper gestaltet worden ist, in einer entsprechenden Folge abwechselnd nach innen und nach außen abgebogen werden, so daß sich dann ein Körper ergibt, wie er in den F i g. 3 und 4 in zwei verschiedenen Rissen veranschaulicht ist, d. h. ein zylindrischer Körper oder Wickel 5a, von welchem streifenförinige Teile 6a nach innen und Teile 6b nach außen ausladen. Mit den abgebogenen streifenförmigen Teilen wird der Körper 5 bzw. 5a nunmehr auf die einlegierte Elektrode 3 des Halbleiterkörpers 1 aufgesetzt ' an welchem seine einzelnen Streifen dann z. B. durc h je einen Widerstandsverschweißungsprozeß befestigt werden.
In der F i g. 5 ist noch veranschaulicht,- wie der Folienstreifen 5 mit Einschnitten 7 versehen werden kann, damit er bei einer späteren Beanspruchung des aus ihm geformten Hohlkörpers in seiner Achsrichtung gegenüber Druckspannungen nachgiebig ist. Wenn er bereits vorher etwas in seiner Achsrichtung unter Ausnutzung dieser Eigenschaft verformt wurde, ist er dann sowohl gegenüber in der Achsrichtung auftretenden Zug- als auch Druckspannungen nachgiebig.
Wenn auch im vorstehenden die Herstellung des Anschlußleiters in Form eines Hohlkörpers aus einem Folienstreifen angegeben worden ist, so ist doch der Gegenstand der Erfindung nicht auf die Bildung des Hohlkörpers aus einem solchen ursprünglich ebenen Streifen beschränkt; der Anschlußleiter kann ebensogut aus einem Grundkörper hergestellt werden, der bereits die Form eines rohrförmigen Körpers geeigneter lichter Weite hat, der also von einem solchen rohrförinigen Körper abgetrennt und dann an der einen Stirnseite mit den entsprechenden Einschnitten oder Lappen bzw. Streifen versehen wird.
In F i g. 6 ist ein Schweißwerkzeug wiedergegeben, wie es für einen solchen Verschweißungsprozeß zur Erzeugung je einer punktartigen Verschweißungsstelle zwischen einem Flächenteil 4 a bzw. 6 a und 6 b und der einlegierten Elektrode 3 benutzt werden kann. Dies-es besteht somit z. B- aus zwei Schweißelektroden 9 bzw. 10, die über eine elektrisch isolie, rende Zwischenlage 11 entweder mittels einer besonderen Spannvorrichtung oder eines Haftmittels miteinander mechanisch verbunden sind. Dieses Schweißelektrodenwerkzeug 9 bis 11 ist in einer derart ausgebildeten Fassung 12 befestigt, daß an dieser die Schweißelektroden 9 und 10 mit den beiden Polen der Spannungsquelle, die den Schweißstrom liefert, in elektrische Verbindung gebracht sind.

Claims

Patentansprüche: 1. Verfahren zum Kontaktieren einer Elektrode eines Halbleiterelements mit einem elektrischen Anschlußleiter mittels punktartiger Widerstandsverschweißung, dadurch gekennzeichn e t, daß der Anschlußleiter über eine Mehrzahl von in - eine Ebene parallel zur Elektrodenfläche des Halbleiterelements abgebogenen Enden draht- oder streifenartiger Teile mit der Elek- trode des Halbleiterelements in Berührung gebracht wird und daß dann an, jedem dieser,Tg ein oder mehrere Widerstandsverschweißungsprozesse mittels nebeneinander auf diese Streifen aufgesetzter Elektroden eines elektrischen Schweißwerkzeugs ausgeführt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch.,gekennzeichnet, daß die Teile alle zunächst - einzelneselbständige Drähte bzw. Streifen sind, die mit ihren frei ausladenden Enden zu einem ge>'-meinsamen elektrischen Leiter mechanisch-zusammengefaßt werden. 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch- gekennzeichnet, daß die streifenartigen Teile einem einheitlichen Körper angehören, von dessen Rand sie ausladen und an welchem sie derart abgebogen sind, daß sie sich beim Gegeneinanderführen des elektrischen Anschlußleiters mit der Elektrode des Halbleiterelements, an welcher sie befestigt werden sollen, anlegen, wonach die Verschweißung durchgeführt wird. 4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Körper mit den ausladenden Streifenteilen aus einer Folie besteht. 5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Folie zu einem Hohlkörper oder Wickel geformt wird, von dessen einem stirnseitigen Rand die streifenartigen Teile ausladen. 6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der elektrische Anschlußleiter aus einem rohrförmigen Grundkörper mit von einem stirnseitigen Rand ausladenden streifenartigen Teilen besteht. 7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die streifenartigen Teile an dem Rand des rohrförmigen Grundkörpers in einer bestimmten Folge abwechselnd von innen nach außen in die Ebene der Stirnfläche des Hohlkörpers abgebogen werden. 8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch ge>-kennzeichnet, daß die streifenartigen Teile verschieden breit bemessen sind. 9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den streifenartigen Teilen Zwischenräume vorgesehen sind, die mit untereinander verschiedener Breite bemessen sein können. 10. Verfahren nach Anspruch 1, 3 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die einheitliche Fläche der Folie oder des rohrförmigen Grundkörpers mit in der Längsrichtung des Hohlkörpers verlaufenden Einschnitten oder Aussparungen versehen ist, so daß der Hohlkörper bei einer axialen mechanischen Beanspruchung in dieser Richtung nachgiebig ist. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Auslegeschriften Nr. 1034 274, 1050 449; österreichische Patentschrift Nr. 187 598; französische Patentschrift Nr. 1213 484. In Betracht gezogene ältere Patente: Deutsches Patent Nr. 1118 889.