DE1439230A1 - In ein Gehaeuse eingebaute Halbleiteranordnung - Google Patents

In ein Gehaeuse eingebaute Halbleiteranordnung

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DE1439230A1
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plate
semiconductor
semiconductor arrangement
housing
arrangement according
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English (en)
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Gabor Faskerty
Peter Haussmann
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Siemens AG
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Description

SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT München 2,
Witteisbacherplatz 2
PA 63/2235 ' Edt/Au
In ein G-ehäuse eingebaute Halbleiteranordnung
Die Erfindung bezieht sich auf in ein Gehäuse eingebaute Halbleiteranordnungen, insbesondere Transistor für hohe Frequenzen, wobei an einem der als Stromzuführung dienenden etwa senkrecht duroh die Grundplatte des Gehäuses hindurchgeführten Drähte ein ia Verhältnis zur Verbindungsstelle mit dem Draht großflächiges Anschlußteil aus gut wärmeleitendem Metall angebracht ist, die Halbleiteranordnung mit diesem Anschlußteil und die übrigen Zuführungsdrähte mit den entsprechenden Elektroden der Halbleiteranordnung verbunden sind.
90 9 807/0218 °R1G1NAL 1NSPECTED
PA 9/493/548 - 2 -
Bei Halbleiterbauelementen ρ besonders bei-diffundierten oder diffundiert-legierten Transistoranordnungen wie z.B» bei Mesa-Transistoren werden an dicj in das Gehäuse eingebaute Anordnung vor allem folgende Forderungen gestellt. Der Aufbau soll eine ausreichende mechanische·Festigkeit aufweisen, außerdem soll die Wärmeableitung von der Halbleiteranordnung zum Gehäuse möglichst gut seino Weiter ist eine geringe Gehäusekapazität erwünscht, und außerdem sollen die Gehäuseabmessungen möglichst klein sein0
Bisher war es üblich, die Halbleiteranordnung direkt an einem der in die Bodenplatte eingeglasten -ßurchführungsdrähte zu befestigen Bei einer Mesa-Transistoranordnung ist dabei der Kollektordraht eingekerbt und gequetscht und rechtwinklig abgebogen,, Die Zuführungsdrähte und die Bodenplatte sind gleichmassig dick vergoldet und der Halbleiterkörper des Mosa-Transisto· ist mit der Goldechicht mit der auch der umgebogene Teil des Kollektordrahtes überzogen ist,.legiert» Die Verbindung der aufgedampften Emitter-, und Basisflecken mit den übrigen Durchführungen erfolgt mittels eines Drahtes der durch Thermokompression an der Emitter- bzw„ Basiselektrode und an der . entsprechenden Durchführung befestigt ist. Dann wird das Gehäuse durch Versehweissen von Bodenplatte und Kappe verschlossen,, '·" ·· ■·■ . ' ,
Demgegenüber wird gemäß.dex- Erfindung eine" Anordnung vorge-
;9.α08Ο7/Ο2 1 8
143923Q
schlagen, bei der das Anschlußteil als Plättchen ausgebildet ist, dessen Oberfläche als Auflagefläche für die ganze dem Plättchen zugewandte Oberfläche des Halbleiterkörpers der Halbleiteranordnung dient und mit dem Halbleiterkörper unter Bildung der Kollektorelektrode der Anordnung verbunden ist*
Nähere Einzelheiten der Erfindung werden im folgenden anhand einiger, besonders günstiger, in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele erläutert.
In der Pig. 1 ist eine Halbleiteranordnung dargestellt, bei der die Zuführungsdrähte 2, 3 und 4 an ihren, in das Gehäuse ragenden Enden gekröpft und das Plättchen 9 aus dem gut wärmeleitenden Metall an dem gekröpften Ende des Zuführungsdrahtes 2 so angebracht ist, daß seine als Auflage für die Halbleiteranordnung dienende Oberfläche etwa senkrecht zur Grundplatte des Gehäuses verläuft. Gegebenenfalls kann der gekröpfte Draht 2 auch an der Stelle an der er mit dem Plättchen verbunden ist,
909807/0218 , ~4~
■:.... U3323Ö
PA 9/493/548 · - 4 -■ . . . . ., ·
gequetscht sein» Auf dem Plättchen 9 iet eine Mesa-Transiotoranordnung befestigt, die aus den1 Halbleiterkörper 5.und der Emitter= und der Basiselektrode 11 und 12^iC auf. der Mesa 10 aufgebracht sind, besteht» Der Halbleiterkörper ist mit dom Plättchen 9 legiert, so daß das Plättchen die.Kollektorolektrodo' des Mesa-Transistors bildet-. Durch das im Verhältnis zur Verbindungssteile mit dem Zuführungsdraht und gegebenenfalls auch zur Verbindungsstelle mit der Halbleiteranordnung großflächige Plättchen 9 wird eine gute Abfuhr der am Kollektor erzeugten Wärme gewährleistet» Die Drälte 6 und 7 die z„B. aus Gold bestehen, sind mit Emitter- bzw» Basiselektrode 11 und 12 und dem Zuführungsdrähten 3 und 4 in an sich bekannter Weise mittels Thermokompression verbunden» Die Zu/führungsdrähte 2, 3 und sind durch, den Gehäuseboden 1 isoliert hindurchgeführt,,
Die Halbleiteranordnung kann auch mittels eines niedrigschmelzendenLotes an dem Plättchen befestigt seiny oder es kann
ein Plättchen verwendet werden, das mit einem Überzug aus einem Metall versehen ist, das sich leicht mit Halbleiterkörper der Anordnung legierte *
In der Fige 2 ist. die Anordnung von oben gesehen dargestellte
In der Pig, 3 ist eine andere Ausführungsform der Erfindung dargestellt, bei der das als Auflage für die Halbleiteranordnung dienende Plättchen 9 so an dem als Kollektorzuführung
~5— 9 0 9 8 0 7/0218
BAD ORIGINAL
• .- . 143923Q
PA 9/493/548 - 5 -
dienenden Draht 2 befestigt .ist, daß die die Halbleiteranordnung fragende Plättchenoberfläche etwa parallel zur Grunde ■ platte 1 des Gehäuses verläuft» Auf dem Plättchen aus gut wärmeleitenden Metall 9 ist der Halbleiterkörper 5 des Mesa-Transistors in der in Zusammenhang mit Figo 1 beschriebenen \Vei3o befestigt ο
In der Pig= 4 ist die Anordnung der Pig» 3 von oben gesehen a dargestellt,. Das Plättchen 9 ist an dem als Kollektor2uführung dienenden Draht 2 befestigt, insbesondere angeschv/oisst.
Bei dem in Pig» 5 dargestellton Ausführungsbeispiel verläuft die die Halbleiteranordnung tragende Plättchenoberfläche ebenfalls etwa parallel zur Grundplatte .1 dos Gehäuses« Das Plättchen 9' ist jedoch nicht wie bei dem im Zusammenhang mit den Figuren 3 und 4 beschriebenen Ausführungsbeispiel seitlich an den Kollektorzuführungsdraht befestigt? sondern der Kollektorzuführungsdraht 2 wird vor dem Aufbringen des Plättchen3 eingo- ™ kerbt und gequetscht und dann rechtwinklig abgebogen. Das Plättchen 9 wird auf dem, mit 13 bezeichnete^ gequetschten Teil des Kollektordrahte3 befestigt und dann die Mesa-Transistoranordnung durch Legieren des Halbloiterkörpors der Anordnung mit dem Plättchen aufgebracht._Die Drähte 6 und 7 stollen wieder die Verbindung mit Emitter- bzw» Basiselektrode und den entsprechenden Durchführungen 3 und 4 her« . -
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In der Fig. 6 ist dip Anordnung, der Fig. 5 y:on Oben ge-■
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sehen dargestellte .
Bei allen Anordnungen wird nach dom Aufbringen der Halbleiteranordnung auf das Plättchen und dem Anbringen der Verbindungsdrähte zwischen den übrigen Elektroden und den entsprechenden Durchführungen durch Verschweissen von Bodenplatte und einer Kappe das Gehäuse vakuumdicht verschlossen«
Das mit dem Zuführungsdraht verbundene Plättchen kann z.B. aus Molybdän bestehen» Bei einer Halbleiteranordnung aus Germanium i3t ein Plättchen aus einer Eisen-Kobalt-Nickel-Legierung (Vacon) besonders vorteilhaft, da diese Legierung einen Wärmeausdehnungskoeffizienten der dem des Germaniums etwa gleich ist, aufweist, so daß beim Auflegieren des Halbleiterkörpern auf das Plättchen und dem nachfolgenden Abkühlen keine Sprünge im Germaniumkörper entstehen können, die durch unterschiedliche V/ärmcausdehnung von Germanium und Trägerplatte bedingt sind„
Es ist wesentlich, daß die Reinheit dus Metalls bzw. der Legierung aua der das Plättchen besteht, bezüglich dotierend wirkender Verunreinigungen möglichst groß lot.α So wird bei Verwendung einer Eisen-Kobalt-Nickel-Legierung vor allem eine große Reinheit bezüglich des in diesem als Verunreinigung enthaltenen Arsens gefordert, wenn die mit dem Plättchen verbundene Zone des Halbleiterkörper p-dotiert isto
Pur eine einwandfreie Befestigung der Halbleiteranordnung ah"
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den Plättchen aus'gut wärmeleitenden· Metall ist e3 zweckmässig, das Plättchen mit einer Goldschicht zu versehen= Dadurch wird beim Legieren durch die sich bildende Goldlegierung eine mechanisch«, elektrisch und thermisch einwandfreie Verbindungsstelle zwischen dem Halbleiterkörper der Anordnung und dem Plättchen hergestellt. Dabei kann die Vergoldung der Bodenplatte und Zuführungsdrähte in einem eigenen, von der Vergoldung des Plättchens getrennten Arbeitsgang erfolgen» Die Goldschicht, die auf der Bodenplatte und.den Zuführungsdrähten angebracht wird, kann dann wesentlich dünner ™ sein als die auf dem Plättchen aufgebrachte, die um eine elektrisch und mechanisch einwandfreie Verbindung mit dem Halbleiterkörper und der Halbleiteranordnung zu gewährleisten eine bestimmte Dicke aufweisen muß» Um eine einwandfreie Verbindung der Elektroden der Halbleiteranordnung mit den übrigen Zuführungserähten zu gewährleisten, müssen auch die Zuführuhgsdrähte mit einer Goldschicht überzogen sein, deren Dicke je-· doch geringer sein kann als die Dicke der auf da3 Plättchen aufgebrachten Goldschicht« Dies hat den Vorteil, daß auch die Bodenplatte, die gleichzeitig mit den Zuführungsdrähten mit der Goldschicht versehen wird, nur mit einer dünnen Goldschicht überzogen ist und damit das Verschweissen der Bodenplatte mit der Kappe wesentlich erleichtert wird»
Im folgenden wird nun noch ein besonders günstiges Herstellungsverfahren für eine Halbleiteranordnung gemäß der Erfindung erläutert«
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Nachdem die' Zuführungsdrähte isoliert durch die Bodenplatte des Gehäuses durchgeführt worden sind, wird ein Streifender
■ aus gut wärmeleitenden Metall besteht und mit Einkerbungen .
-versehen ist? deren Abstände der gewünschten Plättchengfb'ße entsprechenp an einem der durch die Bodenplatte des Gehäuses hihdurchgeführten Zuführungsdrähte befestigt und durch Abbiegen des Streifens an der mit der Einkerbung versehenen·Stelle der Rest des Streifens von.dem Plättchen abgetrennt und dann durch Erhitzen die Halbleiteranordnung #it dem .Plättchen und die übrigen Zuführungsdrähte mit den entsprechenden Elektroden elektrisch und mechanisch fest verbundene :
Besonders günstig ist es, einen mit Gold überzogenen Streifen zu verwenden« z.B, einen entsprechend geformten und ausreichend dick vergoldeten Molybdänstreifen der in bestimmten Abständen eingokerbt ist. Eines der noch zusammenhängenden Molybdänteilchen wird am Zuführungsdraht angeschweisst und durch Abbiegen der restliche Streifen abgetrennt. Auf das angeschweisste Molybdänteilchen wird das System auf legiert „· Der Streifen kann natürlich auch wieder aus einer Eisen-NicläL-Kobalt-Legierung (Vacon) bestehen,, Difcezum Auf legieren .der Halbleiteranordnung auf das plättchen und zum Verbinden der Emitter- und Basisflecken mit den entsprechenden Durchführungsdrähten notwendigen Wärme wird vorteilhafterweise mittels einen heissen Gasstromes zugeführt, '·.-■'
Bei dem in der Figo 1 dargestellten Ausführungsbeispiol kann
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dieser hei3se Gasstrom ζ.B0 unmittelbar auf'die der Halbleiteranordnung abgewandten Oberfläche des Plättchens gerichtet werden, in dem das Gasstrom'unmittelbare unter der Auflage für dio 'Halbleiteranordnung aus einer Gasdüse austritt, die etwa senkrecht zu der die Halbleiteranordnung tragen*; den Plättchenoberfläche- angeordnet ist. Nach Auftreffen dca Gasstromes auf die Systemauflage wird durch Wirbelbildung auch eine Erwärmung der Durchführungsdrähte erreicht, so daß glcich-.zeitig mit dem Auflegieren der Halbleiteranordnung auf dao Plättchen auch die Verbindung der Emitter- bzw. Basiselektrode mit den entsprechenden' Stromzuführungen über den in den Pig. mit 6 und 7 bezeichneten Draht mittels thermokompression erfolgen kann'. Es werden also gleichzeitig mit dem Auflegieren des Halbleiterkörpers auf das Plättchen auch die Emitter- bzw. Basiselektrode kontaktiert und die Kontaktierungsdrähte mit den Durchführungen verbundene .
Bei einer Anordnung.bei der die Halbleiteranordnung direkt am . Durchführungsdraht befestigt ist,, ist demgegenüber eine direkte Erwärmung der Halbleiteranordnung nicht möglich, sondern sie muß durch Beheizen dor Durchführungsdrähte und der Bodenplatte" erfolgen« Dadurch wird die Glaseinschmelzung der Durchführungsdrähte einer unerwünschten thermischen Beanspruchung ausgesetzt und außerdem, ist eine definierte Erwärmung der Halbleiteranordnung'bzw. der Stelle,-an der diese auf dem Draht aufliegt, nicht möglich. . ". ■ ; ?; . ' ,
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Beim Verfahren gemäß der Erfindung kann die mit dom Durchführ uhgs draht verbundene und die Halbleiteranordnung tragende Platte, Z0Bo wie beschrieben durch einen heiasen Gasstrom, direkt aufgeheizt und dadurch eine definierte Erwärmung der Halbleiteranordnung gewährleistet-werden. · . V
Die Erfindung wird im vorhergehenden anhand des Beispiels eines Mesa-Transistors.beschriebene Sie bringt jedoch auch bei legierten Systemen Vorteile,, So kann z.B. der Kollektor eines Legierungstransistoro durch Legieren des Elektrodenmetalls mit der Platte bzw, dem"Überzug bei einer Temperatur die unter der legierungstemperatur'des Halbleitermaterials mit den ISlektrodenmotall liegt, .erfolgen» Auch bei Dioden, Fototransistoren und ähnlichen Elementen-bringt die gemäß der Erfindung vorgeschlagene Anordnung wesentliche Vorteile, die vor allem durch den wärmemäßig günstigen Aufbau, die kleinen Abmessungen und' die mechanisch sehr geringe Empfindlichkeit der Anordnung bedingt sind., . " , - . ' .
6 Figuren ·
Patentansprüche
BAD

Claims (14)

  1. AKTIENGESELLSCHAFT München 2,
    Wittelsbacherplatz
    PA 63/2235 Edt/Au
    Neue Patentansprüche 1-14
    Iy In ein Gehäuse eingebaute Halbleiteranordnung, insbesondere Transistor für hohe Frequenzen, wobei an einem der als Stromzuführung dienenden, etwa senkrecht durch die Grundplatte des
    M Gehäuses hindurchgeführten Drähte ein im. Verhältnis zur Ver- ^ bindungsstelle mit dem Draht großflächiges Anschlußteil aus gut wärmeleitendem Metall angebracht, die Halbleiteranordnung mit diesem Anschlußteil und die übrigen Zuführungsdrähte mit den entsprechenden Elektroden der Halbleiteranordnung verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß das Anschlußteil als Plättchen ausgebildet ist, dessen Oberfläche als Auflagefläche für die ganze dem Plättchen zugewandte Oberfläche des Halbleiterkörpers der Halbleiteranordnung dient und mit dem Halbleiterkörper unter Bildung der Kollektorelektrode der Anordnung ver- Λ bunden ist.
  2. 2. Halbleiteranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zuführungsdraht an seinem das Plättchen tragenden Ende eingekerbt und gequetscht ist.
  3. 3. Halbleiteranordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die als Auflage für die Halbleiteranordnung dienende Plättchenoberfläche etwa parallel zur Grundplatte des Gehäuses verläuft.
  4. 4. Halbleiteranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, daß das das Plättchen tragende Ende des Zuführungsdrahtes rephtwinklig umgebogen ist.
  5. 5. Halbleiteranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4» dadurch gekennzeichnet, daß die Zuführungsdrähte an ihrem in das Gehäuse ragende Ende gekröpft und das Plättchen an deat gekröpften Ende so angebracht-ist, daß sane als Auflage für die Halbleiteranordnung dienende Oberfläche etwa senkrecht zur Grundplatte des Gehäuses verläuft.
  6. 6. Halbleiteranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5» dadurch gekennzeichnet, daß die Grundplatte,die Zuführungsdrähte und das Plättchen mit einer Goldschicht überzogen sind und die Goldschicht des Plättchens dick gegenüber der auf der Grundplatte und den Zuführungsdrähten angebrachten ist.
  7. 7. Halbleiteranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Plättchen aus Molybdän besteht.
  8. 8. Halbleiteranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Plättchen aus einer Eisen-Kobalt-Nickel-Legierung (Vacon) besteht.
  9. 9. Verfahren zum Herstellen einer Halbleiteranordnung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß ein Streifen aus gut wärmeleitendem Metall mit Einkerbungen versehen wird, deren Abstände der gewünschten Plättchengröße
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    8AD ORfGINAL
    entsprechen,daß dieser Streifen an einem der durch die Bodenplatte des Gehäuses hindurchgeführten Zuführungsdrähte befestigt, durch Abbiegen des Streifens an der mit der Einkerbung versehenen Stelle der Rest des Streifens von dem Plättchen abgetrennt und durch Erhitzen die Halbleiteranordnung mit den Plättchen und die übrigen Zuführungsdrähte mit den entsprechenden Elektroden elektrisch und mechanisch fest verbunden werden.
  10. 10. Verfahren nach Anspruch 9» dadurch gekennzeichnet, daß ein mit Gold überzogener Streifen verwendet wird.
  11. 11. Verfahren nach Anspruch 9 oder 1o, dadurch gekennzeichnet, daß das Plättchen und/oder der Überzug mit dem Halbleiterkörper der Halbleiteranordnung legiert wird.
  12. 12. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Erhitzung notwendige Wärme mittels eines heissen Gasstroms zugeführt wird.
  13. 13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Gasstrom auf die der Halbleiteranordnung abgewandte Oberfläche des Plättchens gerichtet wird.
  14. 14. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Plättchen mit dem Zuführungsdraht verschweißt wird.
    BAD ORIGINAL 909807/0218
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