DE1241536B - In ein Gehaeuse eingeschlossene Halbleiteranordnung - Google Patents

In ein Gehaeuse eingeschlossene Halbleiteranordnung

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DE1241536B DES76393A DES0076393A DE1241536B DE 1241536 B DE1241536 B DE 1241536B DE S76393 A DES76393 A DE S76393A DE S0076393 A DES0076393 A DE S0076393A DE 1241536 B DE1241536 B DE 1241536B
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Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND Int. CL:
HOIl
DEUTSCHES
PATENTAMT
PATENTSCHRIFT
Deutsche Kl.: 21 g -11/02
Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:
Ausgabetag:
S 76393 VIII c/21 g
24. Oktober 1961
1. Juni 1967
7. Dezember 1967
Patentschrift stimmt mit der Auslegeschrift überein
Die Erfindung betrifft eine in ein Gehäuse eingeschlossene Halbleiteranordnung mit einem im wesentlichen einkristallinen scheibenförmigen Halbleiterkörper und mehreren Zonen unterschiedlichen Leitfähigkeitstyps, von denen eine Zone mit einer ringscheibenförmig ausgebildeten Legierungselektrode versehen ist, in deren Aussparung eine Kontaktelektrode für eine weitere Zone angebracht ist, sowie mit Stromzuführungen zu den Kontaktelektroden.
Es ist bereits ein Transistor bekanntgeworden, der aus einem scheibenförmigen Halbleiterkörper besteht, auf dessen beide Flachseiten zwei Elektroden aufgebracht sind. Die Elektroden haben die Form von kleinen Hügeln, wie sie beispielsweise durch Auflegieren von Indiumpillen entstehen. Es ist weiter ein ringscheibenförmiger Halbleiterträger vorgesehen, der den Halbleiterkörper trägt. Der ringscheibenförmige Halbleiterträger ist mit dem Halbleiterkörper leitend verbunden. In einer speziellen Ausführungsform können U-förmig gebogene Federn vorgesehen sein, die auf die Kollektor- bzw. Emitterelektrode aufdrücken. Es handelt sich hierbei um kleinflächige Kontakte.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Halbleiteranordnung zu schaffen, die alterungsbeständig ist und bei der die Kontaktierung von einander benachbarten Elektroden erheblich erleichtert ist. Erfindungsgemäß wird das dadurch erreicht, daß ein hohlzylinderförmiges Stromzuführungsteil auf der ringscheibenförmigen Legierungselektrode mit Hilfe eines gegen das Gehäuse abgestützten Druckspeichers aufgepreßt ist und daß ein weiteres Stromzuführungsteil auf der in der Aussparung angebrachten Kontaktelektrode mit Hilfe eines zweiten Druckspeichers aufgepreßt ist, dessen Gegenlager eine in dem hohlzylinderförmigen Stromzuführungsteil angebrachte Schulter ist.
Bei der Halbleiteranordnung kann es sich beispielsweise um einen Transistor, eine Vierschichtanordnung, eine Foto-Halbleiteranordnung od. dgl. handeln. Beispielsweise kann die ringscheibenförmig ausgebildete Legierungselektrode der Emitteranschluß und die in der Aussparung angebrachte Kontaktelektrode der Basisanschluß eines Transistors sein, während der Kollektoranschluß auf der gegenüberliegenden Seite bzw. an einer anderen Stelle des Halbleiterkörpers mit Transistoraufbau angebracht sein kann.
An Hand der Zeichnung soll die Erfindung näher erläutert werden.
Fig.l zeigt ein Vierschicht-Halbleiterelement, welches gemäß der Erfindung in ein Gehäuse eingebaut werden kann;
In ein Gehäuse eingeschlossene Halbleiteranordnung
Patentiert für:
Siemens Aktiengesellschaft, Berlin und München, Erlangen, Werner-von-Siemens-Str. 50
Als Erfinder benannt:
Rene Rosenheinrich, Ebermannstadt; Helga Kursawe, Pretzfeld
F i g. 2 zeigt den gesamten Aufbau einer HaIbleiteranordnung gemäß der Erfindung;
Fig. 3 stellt eine abgeänderte Einzelheit aus Fig. 2 dar.
In Fig. 1 ist ein Vierschicht-Halbleiterelement schematisch dargestellt, welches gemäß der Erfindung in ein Gehäuse eingebaut werden kann. Mit 2 ist eine Halbleiterscheibe bezeichnet, die z. B. aus einkristallinem η-leitendem Silizium bestehen kann. Die Halbleiterscheibe 2 ist mit einer p-leitenden Oberflächenschicht 3 versehen. Auf der oberen Flachsehe der Halbleiterscheibe befindet sich ein ringförmiger Graben, durch den von der Schicht 3 eine kreisförmige p-leitende Schicht 4 abgetrennt ist. Mit 5 ist eine ringförmige Elektrode bezeichnet, der eine η-leitende Zone 6 vorgelagert ist. Dadurch ist ein pn-übergang gebildet, der gestrichelt dargestellt ist. Die ringförmige Elektrode 5 umgibt eine scheibenförmige Elektrode 7, die zur Zündung dient. Auf der gegenüberliegenden Flachseite des Halbleiterkörpers befindet sich eine Elektrode 10. Die Elektroden 7 und 10 sind sperrfrei kontaktiert. Die Elektroden 5 und 10 dienen zur Führung des Hauptstromes und kontaktieren die äußere Schicht 6 bzw. 3 des Vierschicht-Halbleiterelementes mit der Schichtenfolge pnpn. Die gesamte Anordnung hat beispielsweise einen Durchmesser von 18 mm.
Die gekapselte Halbleiteranordnung gemäß F i g. 2 besteht zunächst aus einem Bodenteil 11 und einem aus den Teilen 12 bis 15 zusammengesetzten glockenförmigen Oberteil. Das Bodenteil 11 kann als Kühlkörper ausgebildet sein und aus Kupfer bestehen. Die Teile 12 und 14 bestehen zweckmäßigerweise aus einer der bekannten Eisen-Nickel-Kobalt-Legie-
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rangen. Ein zylindrisches Keramikteil 13 dient zur Isolierung der Teile 12 und 14 voneinander. Es ist an den Stellen, an denen die Teile 12 und 14 angesetzt werden, metallisiert, wodurch die Möglichkeit besteht, diese Teile auf dem Keramikteil 13 anzulöten. Mit dem Bodenteil 11 wird das glockenförmige Oberteil durch Anbördeln eines hochstehenden Randes des Bodenteils verbunden. Das Teil 15 kann ebenfalls aus Kupfer bestehen und mit dem Teil 14 durch Lötung oder Schweißung verbunden sein. Die eigentliche Halbleiteranordnung 16, welche einen Aufbau gemäß F i g. 1 aufweisen kann, ist auf einer Trägerplatte 17, welche aus Molybdän oder Wolfram bestehen kann, befestigt, z. B. durch Anlegieren der Elektrode 10. Gegebenenfalls können Zwischenschichten vorgesehen werden, welche das Anlegieren erleichtern, z. B. eine Silberplattierung od. dgl. Die Trägerplatte 17 liegt auf einem erhabenen Vorsprung des Bodenteils 11 auf. Zweckmäßigerweise wird die Unterseite der Trägerplatte 17 mit einem Edelmetall, wie beispielsweise Silber, plattiert, bzw. es wird eine Zwischenlage aus einer Silberfolie von beispielsweise 100 μ Dicke zwischen dem BodenteÜ und der Trägerplatte vorgesehen. Vorteilhaft wird die Verbindung zwischen dem Bodenteil 11 und der Trägerplatte 17 folgendermaßen ausgeführt: Die aufeinanderruhenden Oberflächen werden vor dem Zusammenbau geläppt, wobei der Läppvorgang so zu führen ist, daß die Oberflächen eine Rauhtiefe zwischen 0,5 und 50 μ, vorzugsweise zwischen 1 und 3 μ, aufweisen. Nach dem Läppen ist jede der beiden Kontaktflächen in so hohem Grad eben, daß die beiderseitigen Abweichungen der gemittelten Fläche von einer geometrischen Ebene nicht größer sind -afc die Rauhtiefe. Man kann auch eine der beiden Oberflächen polieren, wobei aber darauf zu achten ist, daß die für gewöhnlich beim Polieren entstehende Wölbung der Oberfläche nicht zu einer größeren Abweichung der gemittelten Fläche von einer geometrischen Ebene führt. Mindestens eine der beiden Oberflächen muß jedoch die beschriebene Rauhigkeit aufweisen.
' Auf die Oberfläche der Halbleiteranordnung 16 ist ein hohlzylinderförmiges Stromzuführungsteil, welches aus mehreren Einzelteilen zusammengesetzt ist, aufgesetzt, und zwar in der Weise, daß es die kreisringförmige Legierungselektrode 5 großflächig berührt. Das Stromzuführungsteil besteht aus einem rohrförmigen Kupferteil 18, einem Kupferring 19 und einer Kreisringscheibe 20, welche aus Molybdän bestehen kann. Diese Teile sind zweckmäßigerweise durch Hartlötung miteinander verbunden. Die Molybdänscheibe 20 ist zweckmäßigerweise auf der der Halbleiteranordnung zugewandten Seite ebenfalls silberplattiert. Für die Berührung zwischen der Kontaktelektrode 5 und der Molybdänscheibe 20 gilt das oben für die Verbindung zwischen der Molybdänscheibe 17 und dem Kupferboden 11 Gesagte.
Eine beispielsweise aus Stahl bestehende Kreisringscheibe 21, eine Glimmerscheibe 22, welche zur Isolation und Zentrierung dient, eine weitere Stahlscheibe 23 sowie drei Tellerfedern 24, 25 und 26 vervollständigen den Aufbau bis zu einem glockenförmigen Halteteil 27, welches über diesen Aufbau gestülpt ist und welches mit einem unten angebrachten Flansch ebenfalls an dem Bodenteil 11 angebördelt werden kann. Die Verbindung zwischen dem Bodenteil und dem Halteteil 27 kann selbstverständlich auch in anderer Weise, z. B. durch Verschrauben oder Verschweißen, bewirkt werden. Das gleiche gilt für die Verbindung zwischen dem Bodenteil und dem Teil 12.
Durch das aus den Teilen 18, 19 und 20 zusammengesetzte Stromzuführungsteil ist eine Bohrung geführt, welche im unteren Teil erweitert ist, so daß sich eine Schulter ergibt. Ein Stromzuführungsteil 28, welches aus einem Kupferstift bestehen kann, ist auf die Kontaktelektrode 7 aufgesetzt. Vorteilhaft ist die Aufsetzfläche dieses Stromzuführungsteils 28 ebenfalls silberplattiert bzw. galvanisch versilbert und durch einen Läppvorgang vollkommen geebnet. Eine Schraubenfeder 29 dient zum Anpressen dieses Stromzuführungsteils 28 auf die Kontaktelektrode 7.
1S Mit ihrem oberen Ende stützt sich diese Schraubenfeder gegen die im Inneren des ersten Stromzuführungsteils angebrachte Schulter, während das untere Ende der Schraubenfeder 29 auf eine an dem Stromzuführungsteil 28 starr angebrachte Scheibe 30 drückt. Zwischen der Schraubenfeder und der Schulter bzw. der Scheibe 30 befinden sich je eine Isolierscheibe 31 bzw. 32, welche aus Polytetrafluoräthylen bestehen können. Ein zusammendrückbarei Isolierschlauch 33 umgibt den Stift 28 und isoliert
as diesen somit gegen die Schraubenfeder 29. Am oberen Ende des Stiftes 28 ist ein Draht, beispielsweise ein Silberdraht 34, befestigt, welcher durch die Bohrung des Teils 18 geführt ist. Ein Isolierschlauch 35, der aus Silicongummi bestehen kann, isoliert die Teile 18 und 34 gegeneinander. Am oberen Ende des Teils 18 ist dessen Bohrung ebenfalls erweitert. In diese Erweiterung ist eine Stahlhülse 36 eingesetzt, welche verhindert, daß beim Anquetschen des Teils 15 an das Teil 18 dieses zusammengequetscht und damit die Isolierung in seinem Inneren beschädigt wird.
Beim Zusammenbau der gekapselten Halbleiteranordnung werden zweckmäßigerweise die Teile 21 bis 27 auf das aus den Teilen 18, 19 und 20 zusammengesetzte Stromzuführungsteil aufgeschoben,
\° die Teile 28 bis 36 innerhalb dieses Stromzuführungsteiles befestigt und das Ganze auf die Halbleiteranordnung, welche sich auf dem Bodenteil 11 befindet, aufgesetzt. Anschließend wird das Teil 27 angebördelt, wodurch eine verhältnismäßig starre Befestigung dieser Teile erreicht wird. Danach wird das aus den Teilen 12 bis 15 bestehende glockenförmige Oberteil des Gehäuses über diese Anordnung gestülpt und an dem Bodenteil 11 ebenfalls durch Bördelung befestigt sowie die Teile 15 und 18 durch allseitige Anquetschung miteinander verbunden.
Ein Isolierteil 37 dient im oberen Ende des Teiles 15 zur Isolation des Drahtes 34. Es besteht zweckmäßigerweise ebenfalls aus Polytetrafluoräthylen. Eine hochzylinderförmige Metallhülse 38, die aus
Silber bestehen kann, ist in dieses Isolierteil 37 eingesetzt. Mit Hilfe eines Gießharzes 39 ist der Hohlraum zwischen dem Teil 15 und dem Hohlzylinder 38 ausgefüllt und somit vakuumdicht abgedichtet. Ein Lottropfen 40 dient schließlich zur völligen Abdichtung des Innenraumes des Gehäuses gegen die Außenluft.
Die F i g. 3 zeigt eine Abwandlung des Aufpreßmechanismus des Stromzuführungsteils 28. Anstatt einer Schraubenfeder 29 ist hier ein Pfropfen 41 aus Silicongummi oder einem ähnlichen elastischen Werkstoff vorgesehen, welcher sich gegen die Schulter in dem Teil 18 abstützt und am unteren Ende auf die Scheibe 30 drückt. Das Stromzuführungsteil 28
ist durch eine Bohrung dieses Pfropfens 41 geführt, eine besondere Isolierung entfällt.

Claims (2)

Patentansprüche:
1. In ein Gehäuse eingeschlossene Halbleiteranordnung mit einem im wesentlichen einkristallinen scheibenförmigen Halbleiterkörper und mehreren Zonen unterschiedlichen Leitfähigkeitstyps, von denen eine Zone mit einer ringscheibenförmig ausgebildeten Legierungselektrode versehen ist, in deren Aussparung eine Kontaktelektrode für eine weitere Zone angebracht ist, sowie mit Strpmzuführungen zu den Kontaktelektroden, dadurch gekennzeichnet, daß ein hohlzylinderförmiges Stromzuführungsteil auf der ringscheibenförmigen Legierungselektrode mit Hilfe eines gegen das Gehäuse abgestützten Druckspeichers aufgepreßt ist und daß
ein weiteres Stromzuführungsteil auf der in der Aussparung angebrachten Kontaktelektrode mit Hilfe eines zweiten Druckspeichers aufgepreßt ist, dessen Gegenlager eine in dem hohlzylinderförmigen Stromzuführungsteil angebrachte Schulter ist.
2. Halbleiteranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die ringscheibenförmig ausgebildete Legierungselektrode einer äußeren Schicht und die in der Aussparung angeordnete Kontaktelektrode einer mittleren Schicht eines vier Schichten (pnpn) aufweisenden Halbleiterkörpers zugeordnet ist.
In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Auslegeschrift Nr. 1067 132;
»Brown Boveri Mitteilungen«, Bd. 48 (1961),
H. 3/4, S. 262 bis 266.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
709 588/268 5.67 ® Bundesdruckerei Berlin
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