DE1514881C3

DE1514881C3 - Verfahren zum Kontaktieren eines Halbleiterbauelementes

Info

Publication number: DE1514881C3
Application number: DE1514881A
Authority: DE
Inventors: Alfred 7102 Weinsberg Bauer; Walter 7100 Heilbronn Klossika
Original assignee: Telefunken Patentverwertungs GmbH
Current assignee: Telefunken Patentverwertungs GmbH
Priority date: 1965-10-15
Filing date: 1965-10-15
Publication date: 1975-05-28
Also published as: US3450956A; DE1514881B2; DE1514881A1; GB1156146A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Kontaktieren eines Halbleiterbauelementes, bei dem mehrere auf einer Oberflächenseite aus dem Halbleiterkörper herausragende Elektroden mit den Sockeldurchführungen eines Gehäusesockels elektrisch leitend verbunden werden und eine aus einem Stück bestehende metallische Kontaktierungsscheibe Verwendung findet, die mit Löchern versehen ist, auf den Gehäusesockel aufgesteckt und mit den Sockeldurchführungen elektrisch leitend verbunden wird.

Es wurden bereits Vorschläge gemacht, Halbleiterkörper, insbesondere solche, die nach dem Planarverfahren hergestellt werden und deren Elektroden alle auf einer Oberflächenseite angeordnet sind, drahfrei zu kontaktieren. Ein Vorschlag sah vor, daß auf einen Gehäusesockel aus isolierendem Material so metallische Kontaktierungsinseln aufgesprüht werden, daß diese mit den Sockeldurchführungen elektrisch leitend verbunden sind, jedoch jede Kontaktierungsinsel von den anderen elektrisch isoliert ist. Mit Hilfe dieser Kontaktierungsinseln können Halbleiterbauelemente kontaktiert werden, deren Elektroden auf einer Oberflächenseite aus dem Halbleiterkörper herausragen. Dazu wird

ίο der Halbleiterkörper mit einer Glaspassivierungsschicht überzogen, danach werden an den entsprechenden Stellen kleine öffnungen in diese Schicht eingebracht, durch welche dann halbkugelförmige, aus der Glaspassivierungsschicht herausragende, metallische Elektroden aufgebracht werden. Ein derartiger Halbleiterkörper wird dann mit seinen halbkugelförmigen Elektroden auf die Kontaktierungsinseln aufgelegt und mit diesen sperrschichtfrei und drahtfrei kontaktiert. Das beschriebene Verfahren beschränkt sich nun auf solche Gehäusesockel, die entweder ganz oder aus einem isolierendem Material aufgebaut sind oder bei denen zumindest die dem Halbleiterkörper zugewandte Oberflächenseite des Gehäusesockels einen isolierenden Überzug aufweist.

Aus der US-PS 3 092 893 ist ein Kreisringsegment als Kontaktierungskörper für mesaförmige Halbleiterbauelemente bekannt, das nur eine nach innen ragende, für die Aufnahme des Halbleiterkörpers vorgesehene Kontaktierungszunge aufweist. Dieser Kontaktierungskörper ist uneben und nicht für die drahtfreie Kontaktierung geeignet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Kontaktierungsverfahren anzugeben, bei dem unabhängig vom Material des Gehäusesockels immer eine vorteilhafte und die Herstellung vereinfachende Kontaktierung möglich ist, und bei dem die Elektroden des Halbleiterkörpers mit den Sockeldurchführungen eines Gehäusesockels mit isolierender Oberfläche elektrisch leitend und drahtfrei verbunden werden.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs beschriebenen Art erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß die metallische Kontaktierungsscheibe eben ist und derart mit Aussparungen versehen ist, daß eine der Elektrodenanzahl entsprechende Anzahl nach innen ragender Kontaktierungszungen gebildet werden, daß diese Scheibe auf die isolierte Oberfläche des Gehäusesockels aufgelegt und die dabei durch die Löcher geführten Sockeldurchführungen mit der Scheibe verbunden werden, daß die Elektroden des Halbleiterkörpers drahtfrei mit den Kontaktierungszungen der Scheibe kontaktiert werden und daß schließlich die einzelnen Kontaktierungszungen elektrisch voneinander isoliert werden.

Dieses Verfahren hat den Vorteil, daß die erfindungsgemäße Kontaktierungsscheibe so mit Lochaussparungen für die Elektrodenzuleitungen versehen wird, daß die Scheibe einfach auf die Elektrodenzuleitungen aufgesteckt werden kann und somit einen festen Halt auf dem Gehäusesockel erhält. Wenn es sich um einen metallischen Gehäusesockel handelt, bringt man zwischen Sockel und Kontaktierungsscheibe eine Zwischenscheibe aus isolierendem Material ein. Die notwendige Verlötung der Kontaktierungsscheibe mit den Sockeldurchführungen kann sowohl vor als auch nach der Kontaktierung der Elektroden des Halbleiterkörpers mit den Kontaktierungszungen der Scheibe erfolgen. Bei diesem Verfahren können insbesondere solche Halbleiterbauelemente kontaktiert werden, deren Elek-

troden auf einer Oberflächenseite des Halbleiterkörpers angeordnet sind, und die aus dem Halbleiterkörper — beispielsweise halbkugelförmig — herausragen.

Die Erfindung soll an Hand zweier Ausführungsbeispiele näher erläutert werden.

F i g. 1 zeigt die einzelnen, für das erfindungsgemäße Kontaktierungsverfahren erforderlichen Teile.

F i g. 2 zeigt die mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens kontaktierte Halbleiteranordnung.

F i g. 3 zeigt die einzelnen, für die Kontaktierung erforderlichen Teile, wenn der Gehäusesockel aus einem elektrisch leitendem Material besteht.

In Fig. 1 ist in perspektivischer Darstellung ein Gehäusesockel 1 für Transistoren und andere Drei-Zonen-Halbleiterbauelemente dargestellt, dessen Oberflächenschicht 2 aus einem isolierendem Material besteht. Drei Sockeldurchführungen 3a, 3b und 3c dienen als Elektrodenzuleitungen. Über diesem Gehäusesockel ist eine Kontaktierungsscheibe 4 in der Lage dargestellt, in der sie über die Elektrodenzuleitungen geschoben wird, ao Die Kontaktierungsscheibe muß aus einem Material bestehen, das eine gute mechanische Bearbeitung zuläßt. Zur Herstellung einer solchen Kontaktierungsscheibe wird vorteilhaft eine Zinn-Antimon- oder eine Blei-Arsen-Legierung verwendet; es können aber auch andere Legierungen und Legierungszusätze, die eine gute mechanische Bearbeitbarkeit der Scheibe ermöglichen, verwendet werden. Die dargestellte Kontaktierungsscheibe weist drei Lochaussparungen 5a, 5b und 5c auf, durch die die Sockeldurchführungen gesteckt werden sollen. Weiterhin wurde die Scheibe so bearbeitet, daß nach innen ragende Kontaktierungszungen 6a, 6b und 6c gebildet werden. Der über der Scheibe 4 dargestellte Halbleiterkörper 7 ist in der Lage gezeichnet, in der er auf die Kontaktierungszungen aufgesetzt werden muß. Die gestrichelt eingetragenen Linien deuten an, an welchen Stellen die Elektroden des Halbleiterkörpers mit den Kontaktierungszungen der Scheibe 4 elektrisch leitend und sperrschichtfrei verbunden werden. Ein L-förmiger Körper 9 aus einem gut wärmeableitendem Material ist über dem Halbleiterkörper dargestellt und soll zur verbesserten Wärmeableitung auf diesen aufgebracht werden.

Der Fertigungsablauf erfolgt nun in mehreren aufeinanderfolgenden Arbeitsgängen. Zunächst werden die Sockeldurchführungen 3a, 3b und 3c durch die Lochaussparungen 5a, 5b und 5c der Kontaktierungsscheibe 4 gesteckt, so daß die Scheibe auf die Oberfläche 2 des Gehäusesockels 1 zu liegen kommt. Bereits jetzt können die Sockeldurchführungen mit der Scheibe verlötet oder verschweißt werden. Nachdem der Scheibe so ein fester, unverrückbarer Halt gegeben wurde, wird der Halbleiterkörper auf die Kontaktierungszungen der Scheibe 4 aufgelegt. Auf den Halbleiterkörper 7 kann zur besseren Wärmeableitung der L-förmige, auf seiner Unterseite mit einem Lot überzogene Bügel 9 aufgesetzt werden. Anschließend werden die Elektroden 8a, 8ö und 8c des Halbleiterkörpers 7 mit den Kontaktierungszungen 6a, 6b und 6c der Kontaktierungsscheibe 4 und der L-förmige Körper 9 mit dem Halbleiterkörper 7 verlötet. Dies kann beispielsweise in einem Durchlaufofen unter Schutzgasatmosphäre geschehen. Wenn nun alle Lot- und Kontaktierungsprozesse abgeschlossen sind, müssen aus der Kontaktierungsscheibe noch die Gebiete 10a, tOb und 10c zur gegenseitigen elektrischen Isolierung der einzelnen Elektroden entfernt werden. Diese Scheibenstücke sind in der F i g. 1 durch gestrichelt eingetragene Begrenzungslinien angedeutet.

In F i g. 2 ist die fertig kontaktierte Anordnung dargestellt, nachdem die Scheibenstücke 10a, 106 und 10c (Fig. 1) beispielsweise mit geheizten Schneidemessern ausgeschmolzen wurden. Diese Teile können natürlich auch mit entsprechend geformten Messern mit einer definierten Schnittiefe ausgeschnitten werden. Nachdem die kontaktierten Elektroden so elektrisch voneinander getrennt wurden, kann das fertig kontaktierte System zur Erhöhung der mechanischen Festigkeit noch in Gießharz oder in eine andere isolierende Masse eingebettet werden. Zur vollständigen Fertigstellung des Halbleiterbauelementes muß das System noch mit einer Gehäusekappe abgeschlossen werden.

In der F i g. 3 sind die zur Kontaktierung erforderlichen Teile dargestellt, wenn der Gehäusesockel 1 eine metallische Oberfläche 2 besitzt. In diesem Fall ist es notwendig, daß die Oberfläche 2 des Gehäusesockels 1 mit einem isolierendem Material abgedeckt wird. Dazu kann die in F i g. 3 dargestellte Glimmerscheibe 11 oder eine andere Zwischenscheibe aus einem isolierendem Material vorteilhaft verwendet werden. Die isolierende Zwischenscheibe 11 ist gleichfalls mit Lochaussparungen versehen und wird vor der Kontaktierungsscheibe 4 auf die Sockeldurchführungen des Gehäusesockels 1 aufgesteckt. Alle nachfolgenden Fertigungsschritte sind mit denen unter F i g. 1 und 2 beschriebenen identisch und bedürfen daher keiner weiteren Erläuterung.

Es ist selbstverständlich, daß die Reihenfolge der beschriebenen Arbeitsgänge nicht streng eingehalten werden muß. So kann es durchaus sein, daß die Kontaktierungsscheibe erst dann mit den Sockeldurchführungen verlötet wird, wenn die Elektroden des Halbleiterkörpers mit den Kontaktierungszungen der Kontaktierungsscheibe elektrisch leitend verbunden worden sind. Es ist auch möglich, zuerst die Scheibe mit den Sockeldurchführungen zu verlöten, dann die Scheibenstücke 10a, lOb und 10c zu entfernen und erst danach die Elektroden des Halbleiterkörpers zu kontaktieren.

Das beschriebene erfindungsgemäße Kontaktierungsverfahren kann auf Transistoren, auf Dioden und auch auf integrierte Schaltungen angewendet werden. Je nach der Zahl der zu kontaktierenden Elektroden muß die Scheibe eine entsprechend große Zahl von Kontaktierungszungen aufweisen. Besonders vorteilhaft werden Halbleiterbauelemente mit dem erfindungsgemäßen Verfahren kontaktiert, bei denen die Elektroden alle auf einer Oberflächenseite aus dem Halbleiterkörper herausgeführt werden.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Kontaktieren eines Halbleiterbauelementes, bei dem mehrere auf einer Oberflächenseite aus dem Halbleiterkörper herausragende Elektroden mit den Sockeldurchführungen eines Gehäusesockels elektrisch leitend verbunden werden und eine aus einem Stück bestehende metallische Kontaktierungsscheibe Verwendung findet, die mit Löchern versehen ist, auf den Gehäusesockel aufgesteckt, und mit den Sockeldurchführungen elektrisch leitend verbunden wird, dadurch gekennzeichnet, daß die metallische Kontaktierungsscheibe (4) eben ist und derart mit Aussparungen versehen ist, daß eine der Elektrodenanzahl entsprechende Anzahl nach innen ragender Kontaktierungszungen (6a bis 6c) gebildet werden, daß diese Scheibe auf die isolierte Oberfläche des Gehäusesockels (1) aufgelegt und die dabei durch die Löcher (5a bis 5c) geführten Sockeldurchführungen (3a bis 3c) mit der Scheibe verbunden werden, daß die Elektroden (8a bis 8c) des Halbleiterkörpers (7) drahtfrei mit den Kontaktierungszungen der Scheibe kontaktiert werden und daß schließlich die einzelnen Kontaktierungszungen elektrisch voneinander isoliert werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf einen metallischen Gehäusesockel (1) zuerst eine Zwischenscheibe (11) aus isolierendem Material und dann die Kontaktierungsscheibe (4) aufgesteckt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Zwischenscheibe (11) eine Glimmerscheibe verwendet wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß auf die den Elektroden gegenüberliegende Oberflächenseite des Halbleiterkörpers ein L-förmiger Bügel (9) aus gut wärmeleitendem Material zur Wärmeableitung aufgebracht wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die aus der Kontaktierungsscheibe (4) zu entfernenden Teile (10a bis 10c) mit Hilfe von geheizten Schneidemessern ausgeschmolzen werden.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktierungsscheibe (4) aus einer Zinn-Antimon- oder aus einer Blei-Arseri-Legierung besteht.