DE1439244C - Verfahren zum Herstellen von Halblei terbauelementen - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum. Herstellen von Halbleiterbauelementen, die Anschlußkörper und scheibenförmige HaIb-■ leiterelemeiite aufweisen, mittels einer Hilfsvorrichtung, die die Kontaktelektroden haltert.

Ein solches Verfahren ist ζ. B. aus der deutschen Patentanmeldung S 43302 VIII c/21 g bekanntgeworden. Bei diesem Verfahren ist eine Hilfsvorrichtung vorgesehen, in die zunächst Kontaktfahnen eingesteckt werden. Diese Kontaktfahnen weisen Kontaktelektroden auf, zwischen die scheibenförmige Halbleiterelemente eingeschoben werden. Die Kontaktelektrode!) und die Halbleiterelemente werden mittels einer Spannfeder gesichert und dann in einen isolierenden Kunststoff getaucht, der das Gehäuse für das Halbleitei bauelement bildet. Nachdem der Kunststoff erstarrt ist, wird die Hilfsvorrichtung entfernt. Dei diesem Verfahren ist jedoch nicht sichergestellt, daß die von den Kontaktelektrodeu gehalterten scheibenförmigen Halbleiterclcmente sich nicht während der Montage seitlich verschieben. Eine solche Verschiebung liel.ie sich mit einfachen Mitteln aber nur dann verhindern, wenn die Halbleiterelemente eine größere fläche als die Kontaktelektroden aufweisen.

• Der vorliegenden Anmeldung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Gattung so zu verbessern, daß ein seitliches Verschieben von Halbleiterbauelementen, deren Flache kleiner als die der Kontaktelektroden ist, sicher verhindert wird. Kontaktelektrodeu, deren Fläche größer als die der Halbleiterelemente ist, sind insbesondere dann erwünscht, wenn die im Halbleiterbauelement im lietrieb entstehende Wärme schnell abgeführt werden null).

Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die erste Kontaktelektrode auf eine zur Hilfsvorrichtung gehörende Grundplatte aufgelegt und dort durch mit der !'latte veibundene Stifte, die durch Löcher in der ersten Kontaktelektrode hindurchgehen, gehalterl werden, daß ein erster scheibenförmiger Lotkörper, der durch die Stifte gehalten wird, auf die erste Kontaktelektrode aulgelegt wird, daß das Halbleiterelement, das durch die Stifte gehaltert wird, auf den Lotkörper aufgelegt wird, daß ein zweiter scheibenförmiger Lotkörper, der durch die Stifte gehaltert wird, auf das ,Halbleiterelement aufgelegt wird, daß die zweite Kontaktelektrode auf den Lotkörper aufgelegt wird und dort durch die Stifte, die durch Löcher in der zweiten Kontaktelektrode hindurchgehen, gehaltert wird, daß dann die Hilfsvorrichtung und die aufgelegten Teile auf die Schmelztemperatur der Lotkörper erwärmt werden.

Weisen die Teile kreisförmigen Querschnitt oder polygonalen Querschnitt mit einer Kantenzahl kleiner oder größer als vier auf, werden sie zweckmäßigerweise in eine Hilfsvorrichtung eingelegt, die drei Stifte aufweist. Weisen die Teile rechteckigen Querschnitt auf, werden sie zweckmäßigerweise in eine Hilfsvorrichtung eingelegt, die vier Stifte aufweist. Vorteilhafterwcise können zwischen die Kontaktelektrode mehrere Halbieitereleinente eingelegt werden, zwischen dencii jeweils ein Lotkörper und eine weitere ,,Kohtakieiektrode liegt. Damit lasseh sich z. H. nriickeiisciialtuiigeri, , Spänriurtgsverdopplersciiijllüiigeii usw. herstellen. Systeme aus, mehreren IlalHiej^klt;rclL^piiieniL'i|J.iisseri sjcJj.dann herstellen,,wenn eine Hilfsvorrichtung mit Stiften für mehr als ein Halbleiterelement verwendet wird, wobei die Halbleiterelemente durch Anschlußschienen miteinander verbunden werden. Die verlöteten Einheiten werden zweckmäßigerweise in ein Gehäuse eingesetzt. Zur näheren Erläuterung der Erfindung an Hand von Ausführungsbeispielen wird nunmehr auf die Figuren der Zeichnung Bezug genommen.

In den einander entsprechenden Rissen nach den F i g. I und 2 bezeichnet I einen teilweise dargestello ten .Grundplattenkörper, in welchem drei Stifte 2 bis 4 befestigt sind, welche mit einer vorbestimmten Länge entsprechend der Höhe des zu schichtenden Stapels über die Oberfläche der Platte I ausladen. Auf diese Stifte 2 bis 4 ist zunächst eine Stromschiene 5 mit den in ihr vorgesehenen drei Aussparungen aufgeschoben worden, deren Anordnung der Lage der Stifte 2 bis 4 entspricht. Von diesen Aussparungen an 5 sind in der F i g. I diejenigen im Schnitt sichtbar, mit welchen die Stromschiene 5 auf die Stifte 3 und 4 aufgeschoben worden ist. Nach der Anordnung'der Stromschiene 5 an der Hilfsvorrichtung werden in den von den Stiften 2 bis 4 umgrenzten Raum ein Lotkörper 8, ein Halbleiterelement 9 mit eindotierten Bereichen und an seiner Mantelzone heraustretendem Rand des pn-Überganges, also z. B. eine Halbleiterdiode, sowie ein zweiter Lotkörper 10 eingesetzt. Auf dieses geschichtete System 8 bis 10 und auf die Stifte 2 bis 4 wird nunmehr der zweite Anschlußkörper bzw. die Anschlußschiene 11 mit in ihrer Fläche vorgesehenen Aussparungen aufgeschoben, von denen in Fig. 1 die mit 12 bzw. IJ bezeichneten, auf die Stifte 4 und J aufgeschobenen sichtbar sind. Für das leichtere Aufschieben der Stromschienen auf die Stifte 2 bis 4 und das leichtere Einführen tier Teile 8 bis 10 zwischen die Stifte sind diese Slitte zweckmäßig nach ihrem oberen Ende zu verjüngt.

Die Aussparungen in den Stromschienen können gegebenenfalls, wie bereits dargestellt, in ihrer lichten Weite größer bemessen werden, als es für den Durchmesser der Stifte der Vorrichtung bedingt wäre. Auf diese Weise kann das Stanzwerkzeug für die Erzeugung der Aussparungen in den Stromschienen bzw. Anschlußkörper mechanisch stabiler bemessen werden, so daß es eine größere Lebensdauer hat. Außerdem kann dadurch das Heraustreten der verlöteten Halbleiteranordnung aus der Hilfsvorrichtung sich einfacher durchführen lassen. Vorteilhaft für die Erfindung bei derii Zusammenbau der Halbleiterelemente und dem Herausnehmen der verlöteten Einheit ist es dabei gemäß der Darstellung, wenn die z. B. kreisförmigen Aussparungen in den Anschlußkörpern bzw. Anschlußschieneii derart exzentrisch in bezug auf die Achsen der Stifte der Hilfsvorrichtung vorgesehen sind, daß der Iniienumfang jeder der Aussparungen und die Mantelfläche des jeweiligen von dieser Aussparung umschlossenen Stiftes der Hilfsvorrichtung und an der benachbart der Begrenzungsstelle des Stapels ihren kleinsten gegenseitigen Abstand haben, also z. B. einander nahezu tangieren, ti·) Nachdem die genannten Teile mit der Vorrichtung 1 bis 4 zusammengebracht worden sind, wird die Anbrdrtühg einer, entsprechendeil Erwärmung ausgesetzt, dartiit die Verlötüng zwischen M und 9 bzw. 9 und 5 vor sicli geht, _;

Haben die Elemente 9 bzw. 8 lind 10 kreisförmigen Umfang, so ist zu erkcHrien.daU für ideren eindeutige Lageorienticrüng μ|ί ihjr, Vorrichtung mittler Grundplatte I rtiir drei Stifte 2 Bis 4 benötigt werden.

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Wird jedoch für die Teile 9, 8 und 10 die geometrische Grundform eines Rechtecks oder eines Quadrats, also eines Polygons mit vier rechtwinkeligen Ecken gewählt, so ist es dann erforderlich, um diese Teile untereinander und relativ zu den Anschlußkörpern bzw. Stromschienen 5 und 11 in der Lage zu halten, vier Stifte 14 bis 17 zu benutzen, wie es die F i g. 3 im Schema veranschaulicht.

Sobald jedoch für die Teile 9, 8 und 10 eine polygonale Form gewählt wird, deren Eckenzahl größer als vier oder vier bei von 90° abweichenden Winkeln ist, so kommt man an der Vorrichtung wieder mit drei solchen Stiften 2 bis 4 im Sinne des Ausführungsbeispiels nach den F i g. 1 und 2 aus.

In der vorausgehenden Beschreibung ist noch nichts über den Aufbau des Halbleiterelementes bzw. der Diode 9 ausgesagt worden. Dieses kann z. B. auf der Grundlage eines Halbleiterkörpers aus schwach p- oder η-leitendem Silizium hergestellt sein, an welchem nach Aufbringen je einer entsprechenden Dotierungssubstanz, z. B. in Form einer Paste, welche die eigentliche Störstellensubstanz enthält, auf die entsprechenden Oberflächen des Halbleiterkörpers die Dotierung dieses Halbleiterkörpers von diesen Oberflächen aus bis zu je einer gewissen Tiefe durch Eindiffusion vorgenommen worden ist. An den eindiffundierten Bereichen bzw. deren frei an der Oberfläche des Halbleiterkörpers liegenden Flächen können dann entsprechende Kontaktflächen für das Zusammenwirken mit Anschlußkörpern durch Vernickein dieser Oberflächen vorgesehen werden, was entweder auf galvanischem Wege oder technisch vorteilhafter nach einem stromlosen Abscheidungsverfahren in bekannter Weise durchgeführt werden kann. Solche vernickelten Flächen sind technisch vorteilhaft, um eine Verlötung hoher Güte zwischen den benachbarten Körpern zu erreichen, weil auf diese Weise eine gute Benetzung der Flächen durch das Lot erreicht wird. Die Güte dieser Lötverbindungsflächen an dem Halbleiterelement läßt sich noch dadurch steigern, daß an den vernickelten Flächen noch ein Goldüberzug vorgesehen wird.

Die Anschlußkörper bzw. -schienen können z. B. aus Kupfer oder Eisen bestehen.

Als Lot kann z. B. ein Weichlot, etwa eine Legierung aus 99 °/o Blei und 1 % Zinn benutzt werden.

Nachdem die gegenseitige Verlötung der Anschlußkörper bzw. Anschlußschienen und des HaIbleiterelemerites bzw. der Halbleiterelemente stattgefunden hat, kann die Anordnung aus der Vorrichtung wieder entnommen werden und kann weiterverarbeitet bzw. weiterbehandelt werden. Ein Aufbau einer solchen Anordnung weist den Vorzug auf, daß nach der Entnahme der hergestellten Anordnung aus der Vorrichtung die Umfange des bzw. der Halbleiterelemente frei liegen, so daß an den Mantelflächen des bzw. der Halbleiterelemente ohne weiteres noch ein entsprechender Reinigungsvorgang, insbesondere ein entsprechender Ätz- und nachfolgender Spülvorgang durchgeführt werden kann.

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Herstellen von Halbleiterbauelementen, die Anschlußkörper und scheibenförmige Halbleiterelemente aufweisen, mittels einer Hilfsvorrichtung, die die Kontaktelektroden haltert, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Kontaktelektrode auf eine zur Hilfsvorrichtung gehörende Grundplatte aufgelegt und dort durch mit der Platte verbundene Stifte, die durch Löcher in der ersten Kontaktelektrode hindurchgehen, gehaltert werden, daß ein erster scheibenförmiger Lotkörper, der durch die Stifte gehaltert wird, auf die erste Kontaktelektrode aufgelegt wird, daß das Halbleiterelement, das durch die Stifte gehaltert wird, auf den Lotkörper aufgelegt wird, daß ein zweiter scheibenförmiger Lotkörper, der durch die Stifte gehaltert wird, auf das Halbleiterelement aufgelegt wird, daß die zweite Kontaktelektrode auf den Lotkörper aufgelegt wird und dort durch die Stifte, die durch Löcher in der zweiten Kontaktelektrode hindurchgehen, gehaltert wird, und daß dann die Hilfsvorrichtung und die aufgelegten Teile auf die Schmelztemperatur der Lotkörper erwärmt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Teile kreisförmigen Querschnitt oder polygonalen Querschnitt mit einer Kantenzahl kleiner oder größer als vier aufweisen und in eine Hilfsvorrichtung eingelegt werden, die drei Stifte aufweist.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Teile rechteckigen Querschnitt aufweisen und in eine Hilfsvorrichtung eingelegt werden, die vier Stifte aufweist.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen die Kontaktelektroden mehrere Halbleiterelemente eingelegt werden, zwischen denen jeweils ein Lotkörper und eine weitere Kontaktelektrode liegt.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Hilfsvorrichtung mit Stiften für mehr als ein Halbleiterelement verwendet wird und daß die Halbleiterelemente durch Anschlußschienen miteinander verbunden werden.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die verlöteten Einheiten in ein Gehäuse eingesetzt werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen