DE1279199C2 - Verfahren zum gleichzeitigen herstellen einer groesseren anzahl von halbleitergleichrichter-anordnungen - Google Patents

Description

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Halbleiter-Gleichrichter-Anordnungeneinenbeteacht- eine Transistoranordnung, bei der zwei Stromleiterbchen Autwana. _{teile isoliert durch eine} gleichzeitig zur Stromleitung „o^f'io- „ ,? ^{der US}A.-Patentschrift dienende, metallische Bodenplatte eines Gehäuses 28 47 62J zur Herstellung von Vollweggleichrichter- geführt sind, bei der zwischen den Stromleitern ein Anordnungen vorgeschlagen, an Ghsdurchführungen 5 die Halbleitertablette in senkrechter I^ge haltemder eines geeignet ausgebildeten Gehäusesockels streifen- Trägerkörper auf die Bodenplatte aufgebracht ist, formige Leiterteile anzuschweißen und diese mit ent- und bei der die beiden senkrechten Kontaktseiten sprechend^vorbereiteten, zwischengefügten Halbleiter- der Halbleitertablette zur Kontaktierung von Koltabletten durch Loten zu verbinden. Dieses Verfahren lektor und Emitter durch federnd anliegende, bogeneignet sich jedoch nicht für eine wirtschaftliche io förmige Kontaktbauteile, die sich jeweils gegen die Massenfertigung von Gleichrichter-Anordnungen für Stromleiter abstützen, unter Druck fcontaktiert und geringe Strcmbelastbarkeit. _{niit den} Stromleitern verbunden sind. Die Strom-

Der Erfindung hegt die Aufgabe zugrunde, ein leiter und die Kontaktbauteile sind getrennte Bauwirtschaftliches Verfahren zur gleichzeitigen Herstel- elemente, und die Kontaktbauteile sind vor Anordlung einer größeren Anzahl von Halbleiter-Gleich- 15 ming der Halbleitertablette an den Stromleitern berichter-Anordnungen zu schaffen, bei dem mehrere festigt. Die Halbleitertablette ist schließlich mit Hilfe vorbereitete Halbleitertabletten aus einkristallinem ihres besonderen Trägerkörpers zwischen die Kon-Halbleitermaterial, vorzugsweise aus Sühium, in vor- taktbauteile eingeführt.

teilhafter Weise mit SrromleiiungsanschJüssen kon- Das deutsche Gebrauchsmuster 17 67112 betrifft

taktiert und zu gewünschten Gleichrichterschaltungen 20 eine hermetisch abgeschlossene Halbleiteranordnung,

angeordnet werden. _{bei we}i_{cher e}ine keramische Kreisringscheibe zwi-

Dic Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstel- sehen zwei metallischen Anschlußteilen liegt und mit

Jen von Halbleiter-Gleichrichter-Anordnungen nach diesen einen Hohlraum bildet, und bei welcher eine

dem Gattungsbegriff des Anspruchs 1. Halbleitertablette mit wenigstens einem pn-übergang

Die deutsche Patentschrift 1021080 beschreibt ein as im Hohlraum angeordnet und zwischen im wesent-Verfahren zum Anbringen von Anschlußdrähten an liehen scheibenförmigen Bauteilen durch Druck koneinem Bauteil mit einem rohrförmigen, innen und taktiert ist, wobei eines dieser Bauteile gleichzeitig außen mit einem Metallbelag versehenen Körper aus zum Verschluß des Gehäuses dient. Diese bekannte dielektrischem oder halbleitendem Material, wonach Anordnung soll insbesondere einen verbesserten Gedas Rohr auf einen Schenkel eines in Form einer 30 häuseaufbau mit kleinen Abmessungen sowie die Haarnadel gebogenen Drahtstückes aufgeschoben und Herstellung niederohmiger Kontakte an der Halbin einiger Entfernung von der Biegung zwischen den leitertablette und einen Zusammenbau des Gehäuses Schenkeln des Drahtstückes festgeklemmt wird, wo- bei niedrigen Verfahrenstemperaturen ermöglichen, bei jeder Schenkel mit einem Metallbelag in Beruh- Die DT-AS 10 95 951 betrifft ein Verfahren zur rung steht und wonach anschließend eine Tauch- 35 Herstellung von Halbleiteranordnungen, bei dem an lötung vorgenommen wird und gegebenenfalls erst einer halbleitenden Scheibe mehrere Trägerelektrobeim Einbau des Bauteils die Verbindungsstelle zwi- den befestigt werden und die Scheibe in je an einer sehen den verschiedenen Metallbelägen aufgetrennt Trägerelektrode befestigte kleinere Scheiben zerteilt wird. wird, wobei die Trägerelektroden in so großem Ab-

Das bekannte Verfahren zur Kontaktierung von 40 stand voneinander auf der Scheibe befestigt werden, mit metallischen Kontaktüberzügen versehenen rohr- daß die Scheibe zwischen den Trägerelektroden ("•innigen Körpern mit Stromleitungsanschlüssen ist durchgebrochen werden kann und in einem geson-1 olge der im Zusammenhang mit der Kontaktierung derten Verfahrensschritt auch durchgebrochen wird. vim Halbleiterscheiben bekannten Se vierigkeiten Mit diesem Verfahren soll insbesondere die Zerteinicht ohne weiteres auf die Herstellung von Halb- 45 lung von Halbleiterscheiben vereinfacht werden.
leiter-Anordnungen anwendbar und läßt auch keine Die DT-AS 10 68 816 betrifft einen Transistor, bei Möglichkeiten erkennen, die als Stromleitungsanschluß dem die Halbleiterscheibe in der öffnung eines rin,„-vorgesehenen Drahtstücke zur vorteilhaften Durch- scheibenförmigen Trägerkorpers befestigt ist und bei führung von weiteren, für die Fertigung von Halb- dem im wesentlichen scheibenförmige Kontaktbau· lciterbauclementen wesentlichen Verfahrensschritten 50 teile mit ihrem zentralen Bereich an den einander zu benutzen. gegenüberliegenden Kontaktflächen der Halbleiter-Gemäß dt/ schweizerischen Patentschrift 3 48 208 scheibe anliegen, an ihren Randzonen mit einem zwiwerden zur Herstellung von Transistoren Draht- schenliegenden Isolierstofiring verbunden f.ind und systeme benutzt, wie sie in der Fertigung von Elek- dadurch ein Gehäuse für die Halbleiterscheibe tronenröhrcn als Spanngitter bekannt sind. Solche 55 bilden.

Drahtgitter weiden gleichzeitig als Träger der mit Das deutsche Gebrauchsmuster 18 40 196 betrifft

dem Halbleitermaterial für die Transistoren zu legie- Gleichrichterelcmente, bei denen eine Halbleiter-

renden Stoffe verwendet. Durch Abtrennen von scheibe mit einem pn-übergang zwischen dem vor-

Drahtgitterteilen entstehen zwei kammartig inein- stehenden zentralen Bereich zweier Kontaktstücke

andergreifende Elektrodensysteme. Dieses Verfahren 60 aiigeordnet ist. Derartige Bauformen sind insbeson-

und die dabei verwendeten Drahtanordnungen eignen dere zur Bildung von Stapeln für die Herstellung

sich jedoch nicht zur Herstellung von Halbleiter-An- von Hochspannungs-Gleichrichteranordnungen vor-

ordnungcn gemäß der der Erfindung zugrunde liegen- gesehen,

den Aufgabenstellung. An Hand der in den F i g. 1 bis 6 dargestellten

Die Erfindung besteht darin, daß bei dem Verfah- 65 Ausführungsbeispiele von Halbleiter-Anordnungen

ren die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 wird das erfindungsgemäße Verfahren aufgezeigt und

angegebenen Maßnahmen angewendet werden. erläutert. Für gleiche Teile sind jeweils gleiche Be-

Das deutsche Gebrauchsmuster 17 40 487 betrifft zeichnungen gewählt. Die F i g. 1 bis 4 betreifen Aus-

führungsformen mit zwei Halbleitertabletten in unterschiedlicher elektrischer Schaltung, und die F i g. 5 und 6 stellen die Anordnung einer nach dem Verfahren gemäß der Erfindung hergestellten Halbleitergleichrichter-Anordnung in einem geeigneten Gehäuse dar.

Die F i g. 1 bis 4 zeigen nach dem erfindungsgemäßen Verfahren herstellbare Gleichrichter-Anordnungen mit jeweils zwei Halbleitertabletten in unterschiedlicher elektrischer Verschaltung. Die vorgesehenen Metalibiigel weisen an ihrem einen der beiden gleich langen Schenkel 1 und 2 jeweils zwei unmittelbar aufeinanderfolgend angeordnete V-förmige Kontaktbogen 9 und 10 auf, die in vorbeschriebener Weise unter Druck an dem jeweiligen zweiten Sehenkel anliegen und jeweils eine Halbleitertablette 5 haltern. Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß F i g. 1 sind die beiden Halbleitertabletten in elektrisch gleicher Anordnung zwischengefügt, so daß nach Entfernen der gestrichelt dargestellten Bügelabschnitte 11 und ao 12 eine Mittelpunktschaltung gegeben ist. Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß F i g. 3 dagegen sind die beiden Halbleitertabletten in elektrisch unterschiedlicher Anordnung zwischen die Kontaktstellen des Metallbügels gefügt, so daß nach Entfernen der gestrichelt dargestellten Bügelabschnitte 1, 11 und 13 eine Reihenschaltung gegeben ist. Auch bei diesen Ausführungsbeispielen kann der Metallbügel aus einem band- oder drahtförmigen Material bestehen, wobei die Kontaktstellen bedarfsweise durch geeignete Verformung des Materials flächenhaft ausgebildet sind.

Die Fig. 5 und 6 zeigen in zwei Schnitten ein Ausfuhrungsbeispiel für den Einbau von nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Gleichrichter-Anordnungen in ein Gehäuse.

Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist eine Gleichrichter-Anordnung mit zwei entsprechend der in den F i g. 3 und 4 aufgezeigten Ausführungsform in Reihe geschalteten Halbleitertabletten so in ein Kunststoffgehäuse 52 eingebracht, daß die beispielsweise aus Runddraht bestehenden Stromleitungsanschlüsse 5.3 und 54 achsengleich auf entgegengesetzten Seiten aus dem Gehäuse 52 herausragen, wobei das Ende des Stromleitungsanschlusses 54 durch eine Durchbohrung 55 in der Bodenfläche des Gehäuses geführt ist. Die im Gehäuse befindlichen Abschnitte 56 und 57 der Stromleitungsanschlüsse sind in der Weise gebogen ausgebildet und bedarfsweise bei Verwendung von Runddrahtmaterial flachgequetscht, daß sie gleicrizeitig zur Führung der aus Metallbügel und Halbleitertabletten bestehenden Anordnung zwischen einander gegenüberliegenden Scitenwänden des Gehäuses dienen. Zu diesem Zweck kann das Gehäuse an den entsprechenden Innenflächen senkrecht zur Bodenfläche verlaufende Nuten 58 aufweisen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

ι 2 durchgeführt wird, bei der sowohl eine Weich- Patentanspriiche: lötung der Kontaktverbindungen ds auch eine Trocknung und Härtung des Kunststoffuberzugs

1. Verfahren zum gleichzeitigen Herstellen erfolgt.

einer größeren Anzahl von Haibleiter-Gieichrich- 5 8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch ge-

ter-Anordnungen, bei welchem die Halbleiter- kennzeichnet, daß die Wärmebehandlung in der

tabletten zwischen den Schenkeln von Metall- Weise erfolgt, daß nach dem Aufheizen kurzzeitig

bügeln festgeklemmt und die Kontaktelektroden eine Temperatur eingehalten wird, bei der das

der Halbleitertabletten mit den Metallbügeln ver- verwendete Lot schmilzt und die nachfolgende

lötet werden, die Metallbügel durch Auftrennen io Trocknung und Härtung des Kunststoffs bei einer bzw. durch Entfernen von Teilen der Metali- hierfür geeigneten geringeren Temperatur, z. B.

bügel für die Verschaltung mit weiteren Leitungs- bei 200° C, erfolgt,

anschlüssen vorbereitet werden und dann die auf
diese Weise vorbereiteten Anordnungen in größerer Anzahl geätzt, gereinigt, oberflächen- 15

geschützt und verkapselt werden, dadurch Für eine Vielzahl von Anwendungsfällen in den

gekennzeichnet, daß für jede Anordnung verschiedenen Zweigen der Technik werden Halbein Metallbügel verwendet wird, dessen Schenkel leiter-Gleichrichter-Anordnungen unterschiedlicher sich an mehreren zur Anlage an den Halbleiter- Schaltung für geringe Strombelastbarkeit und für Betabletten als Kontaktbögen ausgebildeten Stellen »o triebsspannungen bis etwa 400 V₁.,_f benötigt. Dafür federnd berühren, daß zwischen den Berührungs- haben sich Ausführungsformen aus Gleichrichterstellen der Bügelschenkel eine der Anzahl dieser elementen mit Selen als Halbleitermaterial, die in Stellen entsprechende Anzahl vun wenigstens Aufbau und Herstellung besonders wirtschaftlich einen pn-übergang aufweisenden Halbleiter- sind, auf Grund ihrer hohen Zuverlässigkeit im Betabletten mit ihren Kontaktierungsflächen in »5 trieb seit langem bewährt.

durch die vorgesehene elektrische Verschaltung Durcü die Fortschritte in der Entwicklung von

bestimmter elektrischer Anordnung festgeklemmt Halbleiterbauelementen auf der Basis von einkristalwerden, und daß die auf diese Weise vorbereite- Hnem Halbleitermaterial, vorzugsweise von Silizium, ten Halbleiter-Anordnungen in einer größeren sind Halbleiter-Gleichrichter-Anordnungen bekannt-Anzahl durch Tauchen in ein Lötbad oder mittels 30 geworden, welche zwar bezüglich zulässiger Beeiner Wärmebehandlung bei einer vorgegebenen tricbstemperatur, Sperrspannungsbelastbarkeit und Temperatur, vorzugsweise unter Schutzgas, in Verlustleistung wesentliche Vorteile zeigen, vielfach einem Durchlaufofen gelötet werden. jedoch einen bedeutenden und vergleichsweise oft

2. Verfahren nach Anspruch I, dadurch ge- unwirtschaftlichen Aufwand zu ihrer Herstellung erkennzeichnet, daß die Metallbügel aus einem gut 35 fordern.

lötfähigen Material, vorzugsweise aus einem hart- Nach einer älteren Patentanmeldung entsprechend

gezogenen Draht oder Band aus Silber, Kupfer der deutschen Auslegeschrift 12 46 888 wurde ein

oder Bronze bestehen. Verfahren zum Herstellen von Gleichrichter-Anord-

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge- nungen für kleine Stromstärken vorgeschlagen, bei kennzeichnet, daß die Metallbügel aus einem 40 dem an den Kreuzungspunkten von streifenförmigen, Werkstoff geringer Wärmedehnung, z. B. aus vorbereiteten, sich rechtwinklig überlappenden, Wolfram, Molybdän oder Tantal, bestehen. metallischen Leiterteilen unter Zwischenlage von

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 scheibenförmigen Kontaktronden Halbleitertabletten bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Metall- in geeigneter elektrischer Anordnung eingefügt, gebügel vor dem Kontaktieren mit den Halbleiter- 45 halten und in weiteren Verfahrensschritten mit den tabletten wenigstens an den zur Kontaktierung gleichzeitig zur Stromleitung dienenden Leitteiien dienenden Stellen mit einem Lötüberzug- ver kontaktiert und dabei zu gewünschter Gleichrichtersehen werden. schaltung verschaltet werden. Die Nachteile des vor-

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 geschlagenen Verfahrens bestehen im verfahrensbis 4, gekennzeichnet durch die Verwendung von 50 und insbesondere vorrichtunp•'.technischen Aufwand nach dem Diffusionsverfahren hergestellten Halb- für das Zusammenfügen, Justieren, Fixieren und leitertabletten, die auf den zur Kontaktierung mit Kontaktieren von Stromleiterteilen und Halbleiterden Metallbügeln versehenen Flächen mit gut tabletten und in der teilweise unwirtschaftlichen Erhaftenden leitenden Überzügen, z. B. aus Nickel. höhung dieses Aufwandes für eine gleichzeitige Herversehen sind. 55 stellung einer größeren Anzahl solche*" Gleichrichter-

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch ge- Anordnungen.

kennzeichnet, daß auf die leitenden Überzüge Die französische Patentschrift 1242 208 beschreibt

weitere zur Weichlötung geeignete Überzüge, die Herstellung einer Vollweggleichrichter-Anord-

z. B. aus Kupfer oder Zinn, aufgebracht werden. nung, wonach zwei Halbleitertabletten in gleicher

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 60 elektrischer Polarität auf einer gemeinsamen ebenen bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die zwischen metallischen Trägerplatte aufgebracht und in Kunstden Schenkeln der Metallbügel festgeklemmten stoff eingebettet werden. Dabei sind die Trägerplatte Halbleitertabletten vor Durchführung des Lot- und die freien Kontaktflächen der Halbleitertabletten Prozesses in der Umgebung des oder der pn- mit Stromleitungsanschlüssen versehen. Dieser AufÜbergänge mit einem Überzug aus einem Kunst- 65 bau ist jedoch auf die Reihen- oder Parallelschaltung stoff, insbesondere aus Siliconlack, versehen wer- zweier Halbleitertabletten beschränkt und erfordert den, dem etwa 5 bis 30 °/o Titandioxyd beigemischt zur Erzielung anderer Gleichrichterschaltungen sowie ist. und daß anschließend eine Wärmebehandlung zur gleichzeitigen Herstellung einer größeren Anzahl