DE1298635B

DE1298635B - Elektrische Halbleiteranordnung

Info

Publication number: DE1298635B
Application number: DEST22971A
Authority: DE
Inventors: Windsor Wilford Alexander
Original assignee: Deutsche ITT Industries GmbH
Current assignee: TDK Micronas GmbH
Priority date: 1962-07-27
Filing date: 1964-11-20
Publication date: 1969-07-03

Description

Die Patentanmeldung P 12 74 737.4-33 (deutsche triebene Dioden dar, deren mögliche Schaltungs-

Auslegeschrift 1 274 737) betrifft eine elektrische anordnungen in den Fi g. 8 A, 8 B, 9 A und 9 B an-

Halbleiteranordnung, bei der zwei oder mehrere, gegeben sind.

mindestens an einem Ende flache Metallteile vonein- In F i g. 1 sind die wichtigsten Bestandteile der

ander isoliert in einem Körper aus Isoliermaterial 5 Halbleiteranordnung nach der Erfindung dargestellt,

befestigt sind, bei dem mindestens ein Halbleiter- und zwar eine Glasperle 1 mit einer axialen Bohrung 2

element gut leitend auf dem flachen Teil eines und einem runden Metallteil 3 als Anschlußdraht aus

Metallteils befestigt ist und die anderen Elektroden einem Metall, das hinsichtlich des Wärmeaus-

des Halbleiterelements mittels Drähten mit den dehnungskoeffizienten zu Glas paßt, und einem

anderen Metallteilen leitend verbunden sind, und be- 10 zweiten runden Metallteil 4 aus ähnlichem Material,

steht darin, daß die flachen Enden der Metallteile in in das ein Paar von Abflachungen S, 6 nahe bei

oder an einer Perle oder einem Plättchen aus hoch- einem Ende eingedrückt oder eingepreßt sind. Der

schmelzendem Isoliermaterial befestigt sind und das Durchmesser der Metallteile ist so ausgewählt, daß

Halbleiterelement außerhalb der Perle oder des sie genau in die Bohrung der Glasperle passen.
Plättchens auf einem der Metallteile in der Nähe der 15 F i g. 2 zeigt die in F i g. 1 dargestellten Teile um

Perle oder des Plättchens befestigt ist. 90° gedreht, um die Abflachung 5 sichtbar zu

Eine bevorzugte Ausführungsform dieser in der machen.

Hauptpatentanmeldung vorgeschlagenen Anordnung F i g. 3 zeigt die in die Glasperle eingebrachten und enthält zwei Metallteile, die mit ihren einander zu- an den Enden derart eingeschmolzenen Teile von gekehrten flachen Enden in einer Glasperle ein- ao Fig. 1 und 2, daß sich die Abflachung des Metallgeschmolzen sind, die zur Festlegung der Metallteile teils 4 gerade noch außerhalb der Glasperle und für die nachfolgenden Verfahrensschritte dient und dicht neben ihr befindet, wobei sich die Metallteile in die Benutzung einer Spannvorrichtung unnötig macht. entgegengesetzten Richtungen erstrecken.
Ein als Diode ausgebildetes Halbleiterelement in F i g. 4 zeigt die Halbleiteranordnung nach F i g. 3 Form eines Plättchens wird dann durch Löten oder 35 mit einer an der Abflachung 5 angebrachten, als Hartlöten auf einem dieser flachen Enden in der Plättchen ausgebildeten Halbleiterdiode 7, das vor-Nähe der Perle befestigt und eine Verbindung von zugsweise durch Reibungsverschweißen unter Legieder als zweite Elektrode der Diode dienenden Ober- rungsbildung an einer seiner Stirnflächen befestigt fläche des Plättchens mit dem flachen Ende der ist, und einen seine obere Fläche mit dem anderen anderen drahtförmigen Zuleitung in der Nähe der ₃₀ Metallteil 3 verbindenden dünnen Golddraht, der um Perle mit Hilfe eines dünnen, über die Perle ge- die Perle herumgeführt und nach einem bekannten führten Drahtes hergestellt. Abschließend wird die Verfahren, beispielsweise dem Thermo-Kompres-Diode mit einem geeigneten Kunststoff vollständig sionsverfahren, an seinem Ende daran befestigt ist.
umhüllt und einer der Anschlüsse in geeigneter Weise Die Halbleiterdiode 7 besteht vorzugsweise aus mit der Polarität bezeichnet. 35 Silizium oder Germanium und hat in der Mikro-

Die Erfindung betrifft nun eine Weiterbildung und miniaturform die Abmessungen von beispielsweise Abwandlung der Anordnung nach der Hauptpatent- 1,05 mm² und 0,025 mm Dicke,
anmeldung und ist dadurch ausgezeichnet, daß die Fig. 5 zeigt die in eine Masse9 aus geeignetem, Metallteile kreisförmigen Querschnitt besitzen und vorzugsweise undurchsichtigem Kunststoffmaterial wenigstens ein Metallteil mindestens eine dicke, neben 40 eingehüllte Anordnung nach Fig. 4. Zur Umhüllung dem Isoliermaterialkörper angeordnete Abflachung der Anordnung ist ein Epoxydharz mit einem passenaufweist, auf der das Halbleiterelement mit einer den Füllstoff geeignet, wobei besonders die geringe ebenen Oberfläche befestigt ist. Durch die Benutzung Schrumpfung bei Abkühlung, die gute thermische solcher Metallteile mit runden Enden an Stelle Leitfähigkeit und die Undurchsichtigkeit wichtig sind, schmaler Streifen oder Drähte mit einem ab- ₄₅ Ein solcher Füllstoff ist Aluminiumoxyd,
geflachten Ende wird die automatische Herstellung Bis zur endgültigen abschließenden Umhüllung der erleichtert, und die Herstellungskosten werden Halbleiteranordnung ist es möglich, das eine Metallreduziert, teil vom anderen mit Hilfe der Abflachungen auf

Die Erfindung soll nun an Hand der Zeichnung dem Metallteil 3 zu unterscheiden und hieraus die erläutert werden, die eine bevorzugte Ausführungs- ₅o Polarität der als Anschlußdrähte dienenden Metallform der Erfindung und Abwandlungen davon teile zu erkennen. Nach der Umhüllung ist jedoch darstellt. diese Unterscheidungsmöglichkeit nicht mehr vor-

F i g. 1 zeigt die Einzelteile einer Halterung gemäß handen. Deshalb wird einer der Anschlußdrähte an

der Erfindung; seinem äußeren Ende unterscheidbar ausgebildet, um

F i g. 2 zeigt die Teile von F i g. 1 von oben ge- 55 eine bleibende Unterscheidung zu ermöglichen. Wie

sehen; in den Fig. 1 bis 5 dargestellt ist, besteht das Unter-

F i g. 3 stellt die nach F i g. 1 und 2 aufgebaute scheidungsmerkmal aus einem am Ende des Metall-

und zusammengeschmolzene Anordnung dar; teils 3 angeschmolzenen flachen Knopf 10. Ebenso

F i g. 4 zeigt ein auf der Anordnung nach Fi g. 3 kann er auch am Ende des Metallteils 4 erzeugt sein,

befestigtes und kontaktiertes Halbleiterelement; 60 oder es kann die Anordnung nach F i g. 6 benutzt

F i g. 5 zeigt die Anordnung nach F i g. 4 mit Um- werden, bei der nur die eine Art von mit der Ab-

hüllung; flachung versehenen Metallteilen verwendet ist, von

Fig. 6 stellt eine Abwandlung der Anordnung denen einer, wie in Fig. 6 dargestellt, als Metall-

nach F i g. 3 dar; teil 3 dient.

F i g. 7 zeigt eine weitere Ausführungsform der 65 F i g. 7 zeigt eine Abwandlung, in welcher das

erfindungsgemäßen Anordnung; Metallteil 4, das jetzt mit 14 bezeichnet ist, eine auf

F i g. 8 und 9 stellen schließlich Doppelanord- nur einer Seite angebrachte Abflachung 5 besitzt, was

nungen für in Reihe oder parallel geschaltet be- ein Herstellungsvorteil sein kann.

Bei den üblicheren Anordnungen von Metallteilen mit zwei durch eine normale Druckwirkung erzeugten Abflachungen sind viele Abwandlungen theoretisch möglich, wenn beide Metallteile, wie in F i g. 8 dargestellt, mit den Abflachungen in der Nähe der Perle ausgestattet sind, obgleich nicht alle diese Variationen unbedingt von gleichem praktischem Wert sind. Es kommt nämlich auf die Abmessungen der Anordnung an. Für das Mikrominiatur-Halbleitergebiet, auf welches diese Erfindung besonders gerichtet ist, sind allzu ausgefallene Anordnungen mit beispielsweise einer Diode auf jeder Abflachung mit all den denkbaren elektrischen Möglichkeiten, die sich dadurch an sich bieten würden, wegen großer Herstellungsschwierigkeiten der Anordnung und übermäßiger Kosten nicht von gleichem Interesse. In größeren Gebilden können diese Anordnungen jedoch sowohl wirtschaftlich als auch vorteilhaft sein.

F i g. 8 zeigt als eine Weiterbildung der geschilderten Anordnungen eine Anordnung mit zwei Dioden, »o die in Mikrominiaturform einwandfrei ausführbar ist. Die zwei Dioden 7 α und 7 b sind auf entsprechenden ■Abflachungen der zwei Metallteile angebracht, und ihre oberen Elektroden sind durch den dünnen Draht 8 miteinander verbunden. Die Dioden können as gleichsinnig oder gegensinnig (Stoßspannungsunterdrückung) in Reihe geschaltet sein (Fig. 8 A bzw. 8 B). Eine entsprechende Parallelschaltung ist in Fig. 9 und ihre möglichen Schaltungen sind in den F i g. 9 A und 9 B dargestellt.

Die in diesen Anordnungen benutzten Metallteile müssen hinsichtlich ihres thermischen Ausdehnungskoeffizienten an die Glasperle angepaßt sein. Eine Kobalt-Nickel-Eisen-Legierung oder Platin sind dafür geeignet. In diesem Fall soll die Legierung oder das spezielle Metall mit einem besonderen Glas in bekannter Weise verbunden werden.

Für die Verbindung zwischen dem Halbleiterplättchen und den Metallteilen wurde schon das Reibungsverschweißen unter Legierungsbildung empfohlen und hat sich als das geeignetste Verfahren erwiesen. Es kann jedoch auch ein anderes dem Fachmann bekanntes Verfahren angewendet werden, wie Löten, Hartlöten oder die Metallkittung. Das Hartlöten ist wegen der erforderlichen höheren Temperatüren schwierig. Metallkittungen sind vorteilhaft, weil sie kalt oder bei verhältnismäßig niedriger Temperatur ausgeführt werden können. Das Reibungsverschweißen unter Legierungsbildung ist die im allgemeinen und besonders für Siüziumplättchen wegen des zwischen Gold und Silizium bei einer mäßigen Temperatur (zwischen 350 und 450° C) auftretenden Eutektikums besonders geeignete Methode. Die Erfindung kann auf sämtliche Halbleiteranordnungen einschließlich von Verbindungshalbleitern, besonders aber solche aus Silizium und Germanium angewendet werden und ist für deren Miniaturausführung besonders geeignet. Sie kann jedoch ebenso auf andere, insbesondere miniaturisierte Bauelemente wie Kondensatoren und Thermistoren angewendet werden.

Claims

Patentansprüche:

1. Elektrische Halbleiteranordnung, bei der zwei oder mehrere, mindestens an einem Ende flache Metallteile voneinander isoliert in einem Körper aus Isoliermaterial befestigt sind, bei dem mindestens ein Halbleiterelement gut leitend auf dem flachen Teil eines Metallteils befestigt ist und die anderen Elektroden des Halbleiterelements mittels Drähten mit den anderen Metallteilen leitend verbunden sind und bei der die flachen Enden der Metallteile in oder an einer Perle oder einem Plättchen aus hochschmelzendem Isoliermaterial befestigt sind und das Halbleiterelement außerhalb der Perle oder des Plättchens auf einem der Metallteile in der Nähe der Perle oder des Plättchens befestigt ist, nach Patentanmeldung P 1274737.4-33 (deutsche Auslegeschrift 1 874 737), dadurch gekennzeichnet, daß die Metallteile kreisförmigen Querschnitt besitzen und wenigstens ein Metallteil mindestens eine dicht neben dem Isoliermaterialkörper angeordnete Abflachung aufweist, auf der das Halbleiterelement mit einer ebenen Oberfläche befestigt ist.

2. Halbleiteranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausdehnung der Abflachung etwa der Größe einer Stirnfläche des Halbleiterelements entspricht.

3. Halbleiteranordnung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß an der frei liegenden Oberfläche des Halbleiterelements ein Anschlußdraht angebracht ist, der in der Nähe der Glasperle mit dem anderen Metallteil leitend verbunden ist.

4. Halbleiteranordnung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens einer der Metallteile zwei gegenüberliegend angeordnete, vorzugsweise durch Einquetschen erzeugte Abflachungen aufweist.

5. Halbleiteranordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß auf den beiden Abflachungen eines Metallteils je ein Halbleiterelement mit einer ebenen Oberfläche befestigt ist, an dessen freier Oberfläche ein in der Nähe der Perle mit dem anderen Metallteil leitend verbundener dünner Draht angebracht ist.

6. Halbleiteranordnung nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß einer der Metallteile an einem Ende mit einer Kennzeichnung, wie z. B. einem Knopf, einer Abflachung oder einer Quetschung, ausgestattet ist.

7. Halbleiteranordnung nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallteile aus Platin bestehen.

8. Halbleiteranordnung nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallteile aus einer Legierung oder einer Zusammensetzung bestehen, deren Wärmeausdehnungskoeffizient zu dem des Isoliermaterialkörpers paßt.

9. Halbleiteranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Abflachung jedes Metallteils ein Halbleiterelement mit einer der als Elektroden dienenden ebenen Oberflächen befestigt ist und daß die beiden Elektroden auf den frei liegenden Oberflächen der Halbleiterelemente mit Hilfe eines dünnen, den Isolierkörper überbrückenden Drahtes verbunden sind.'

10. Halbleiteranordnung nach den Ansprüchen 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß

Halbleiterelement, Isoliermaterialköiper und Anschlußdrähte mit einem isolierenden Kunststoff umhüllt sirid.

11. Halbleiteranordnung nach* Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Umhüllung aus Epoxydharz mit Aluminiumoxyd als Füllstoff besteht.

12. Halbleiteranordnung nach den Ansprüchen 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Halbleiterelement aus Silizium, Germanium oder einem Verbindungshalbleiter besteht.

13. Halbleitervorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die an der frei liegenden Oberfläche des Halbleiterelements angebrachten Anschlußdrähte aus Gold bestehen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen