DE1614090B1 - Anordnung und aufbau zur druckkontaktierung von halbleiter bauelementen - Google Patents

Anordnung und aufbau zur druckkontaktierung von halbleiter bauelementen

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DE1614090B1 DE1967L0057565 DEL0057565A DE1614090B1 DE 1614090 B1 DE1614090 B1 DE 1614090B1 DE 1967L0057565 DE1967L0057565 DE 1967L0057565 DE L0057565 A DEL0057565 A DE L0057565A DE 1614090 B1 DE1614090 B1 DE 1614090B1
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Description

  • Die Erfindung betrifft eine Anordnung und einen Aufbau zur Druckkontaktierung von Halbleiterbauelementen, insbesondere von Starkstromelementen in einem Gehäuse, bei der unter Verwendung eines Druckstempels die Druckkontaktierung mit - einer großflächigen an beiden Seiten silberplattierten, runden Kontaktscheibe durchgeführt ist, welche die gesamte zu kontaktierende Oberfläche einer Außenzone des Halbleiterbauelementes unter einer Zwischenlage einer an diese Oberfläche legierten Goldfolie bedeckt und die Steuerelektrode(n) einschließlich der die Steuerelektrode(n) tragenden Oberfläche der Basiszone frei läßt und welche-zwecks isolierter Zuführung eines Anschlußleiters an eine im Zentrum des Bauelementes angeordüete ra= dial gerichteten Kanal _aüfweist,.. der in- .!ne die Steuerelektrode und die Oberfläche der Basiszone frei lassende Ausnehmung der Kontaktscheibe ein= mündet. - -Mit einem derartigen Aufbau zur Druckköritakterung von Halbleiterbauelementen wird gegenüber älteren Ausführungen des Elementenaufbaues, bei welchen nur an einen Teil der Oberfläche des Halbleiterbauelementes, welche den Durchlaßstrom trägt, ein Stromkontakt entweder angelötet oder mit Hilfe einer Druckkontaktvorrichtung angepreßt ist (kleinflächige Kontaktierung) bereits der beachtliche Vorteil erzielt, daß das Halbleiterbauelement einen größeren Durchlaßstrom führen kann und damit auch eine höhere Stromanstiegsgeschwindigkeit des Durchlaßstromes zuläßt. Dies ist besonders für Thyristor-Bauelemente von Bedeutung. Die zu kontaktierende Oberfläche der einen Außenzöne ist je--nach Anzahl und Anordnung der Steuerkontakte ganz unterschiedlich äüsgestaltet. Die -Konstruktion des Elementenaufbaues zur Druckkontaktierüng dieser Halbleiterbauelemente mit Hilfe einer Kontaktscheibe; die die zu kontaktierende Oberfläche des Bauelementes in unverrückbarer Lage genau bedeckt, ist noch ziemlich aufwendig.
  • Bei einem bekannten Elementenaufbau für eine --scheibenförmige- Halbleiterzelle; deren Halbleiterschelbe in einem- Gehäuse aus einem Keramikring und zwei angelöteten metallischen Deckeln unter Druck eingeschlossen ist, müssen z: B. die Deckel in ihrer Form in bestimmter Weise dem inneren Elementenaufbau angepaßt sein, damit sich dieser Aufbau beim und nach dem Einhäusen nicht verschieben kann. Die Deckel müssen derart ausgebuchtet sein, daß sie auf den Elementenaufbau nach dem Einhäusen einen. Druck ausüben.
  • Selbst der Aufbau von Diodenelementen bringt fertigungstechnischen Aufwand mit sich, da diese Elemente aus zwei-in je einer-Dose montierten Teilen bestehen, nämlich einer Mo-Trägerscheibe mit dem Halbleiterbauelement -und einer Kontaktier= sowie einer Deckscheibe; wobei die beiden Dosen genau aufeinander zentriert werden müssen. _ Der vorangehend erwähnte Elementenaufbau für eine scheibenförmige Halbleiterzelle, einen Thyristor mit- im Oberflächenzentrum angeordneter Steuerelektrode, hat bereits den Vorzug, daß die Zuleitung zu dieser Elektrode durch einen in der Kontaktscheibe befindlichen radial gerichteten Kanal und a t, .
  • durch das''rehäüse seitlich herausgeführt ist. Dieser Kanal ist jedoch so eingelassen; "tlaß nicht .die gesamte Außenzonenfläche des Thyristors durch die Kontaktscheibe bedeckt ist. Ferner muß die Zuleitung schon vor dem Auflegen der Kontaktscheibe an der Steuerelektrode befestigt- sein. Beim Auflegen muß daher dääuf geachtet werden, däß-die Zuleitung n dem Kanal liegt.
  • Die Erfindung sieht eine Anordnung vor,- durch die der Aufbau zur Druckkontaktierung sowohl von Diodenbauelementen als auch von Thyristorbauelementen in einfacher Weise und ohne fertigungstechnische Schwierigkeiten möglich ist und bei der auch die seitliche Herausführung der Zuleitung einer zentralen Steuerelektrode zweckmäßiger ausgebildet ist.
  • Gemäß= der Erfindung ist diese Anordnung -so getroffen, daß die Kontaktscheibe mithrer Randfläche durch ein Fixiermittel (z. B. Silikonlack) an der Randfläche des Halbleiterbauelementes elastisch befestigt ist.
  • Um bei einem Thyristorbauelement mit einer im Zentrum der Oberfläche der einen Außenzone des Halbleiterbauelementes angebrachten Steuerelektrode den Anschlußleiter für die Steuerelektrode in einfacher Weise und gesichert befestigt durch die Kontaktscheibe hindurchführen zu können, weist die Kontaktscheibe nach einer weiteren Ausbildung der Erfindung einen- vom Zentrum der Scheibe bis zum Rand der Scheibe radial gerichteten Schlitz auf. Die Steuerelektrode ist in bekannter Weise von einem engen, vorzugsweise- kreisförmigen Gebiet der Basiszone umgeben. Um dieses Gebiet auszusparen, hat die Kontaktscheibe im Zentrum in entsprechend großes - kreisförmiges Loch; - in das der Schlitz einmündet. .
  • Eine Variante dieser -erfindungsgemäßen Ausbildung der Kontaktscheibe besteht darin, daß in der Kontaktscheibe an der .dem Druckstempel - zugewandten Seite eine radial gerichtete Ausnehmüng an Stelle 'des Schlitzes eingelassen ist. Der Anschlußleiter für die Steuerelektrode liegt hierbei in der Ausnehmung und ist in einem Fixiermittel, beispielsweise Silikonlack, eingebettet:-Bei- einer derartig ausgebildeten Kontaktscheibe _ nimmt die volle: Oberfläche"dcr Kontaktscheibe in -der Druckkontaktiernng teil.
  • Um schließlich bei einem Thyrstorbauelement mit am Rand des Bauelementes angebrachten Steuerelektroden diese Steuerelektroden einschließlich der sie umgebenden Gebiet der Basiszone-frei zu lassen, weist die Kontaktscheibe nach einer anderen weiteren Ausbildung der Erfindung in der Nähe der Steuerelektroden bikonvexe Aussparungen auf.
  • Die- Erfindung- ist feiner dadurch weiter ausgebildet; daß die Kontaktscheibe an der Seite; die dem Druckstempel zugewandt ist; eine dünne Schicht aus Rhodium trägt: Die Stärke dieser Schicht beträgt höchstens 1- rum; -vorzugsweise 05 [,m-. Die Dicke der Kontaktscheibe beträgt 1 bis 2 mm. Diese Schicht aus reinem Rhodium verhindert, daß Kontaktscheibe und Druckstempel aufeinander haften bleiben, nachdem sie z: B. beim:Einhäusen des Bauelementes erhöhten Temperaturen ausgesetzt waren. Diesen Zweck erfüllt die erwähnte Schicht nicht nur bei der Metallkombination Kupfer/Silber, sondern auch bei anderen Metallkombinationen: Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den F i g. 1 a, 1 b bis 3 a, 3 b dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Die F i g: 1 a bis 3 a zeigen Querschnitte durch den Elementenaufbau bei einem Thyristor mit Steuerelektrode im Zentrum des Halbleiterbauelementes; ferner bei einem Thyristor mit zwei Steuerelektroden am Rand des Halbleiterbauelementes und bei einem Diodenelement. Die F i g. 1 b bis 3 b zeigen Draufsichten. auf die Kontaktscheibe der Elementenaufbauten gemäß den Fig.1abis3a.
  • In allen Figuren sind gleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen. In einzelnen sind dies das von einer Molybdänscheibe 2 getragene Halbleiterbauelement 1, an dessen kathodenseitiger. Oberflache, durch welche der Durchlaßstrom aus dem Bauelement herausfließt, eine Goldfolie 3 anlegen ist. Auf dieser Folie liegt eine Kontaktscheibe 4, beispielsweise aus Kupfer, die an der Oberfläche eine Süberplattierung aufweist. Durch ein Fixiermittel s, z. B. Silikonlack, wird die Kontaktscheibe 4 in einer bestimmten gewünschten Lage unverrückbar festgehalten. Die Fixierung erfolgt vor dem Zusammenfügen des Elementenaufbaues mit einem diesen Aufbau umschließenden Gehäuseteil, der in den Figuren nicht dargestellt ist und welcher eine Druckkontaktvorrichtung bekannter Art, insbesondere einen Druckstempel 6 enthält.
  • Sowohl der Grundriß der Goldfolie als auch er Grundriß der Kontaktscheibe ist so ausgestaltet, daß er die gesamte Oberfläche der an der Oberseite des Halbleiterbauelementes 1 liegenden Außenzone, z. B. die kathodenseitige n+-Zone, genau überdeckt. Die Gestalt dieses Grundrisses ist in den F i g. 1 b bis 3 b für drei Ausführungsformen dargestellt. Bei dem Elementenaufbau eines Thyristors mit einer Steuerelektrode 71 im Zentrum des Halbleiterbauelementes gemäß den F i g. 1 a und 1 b ist die Goldfolie ein Kreisring mit einem kreisförmigen Zentralloch 31. Sie ist von einer Kontaktscheibe 4 mit Zentralloch 41 bis auf ein mit 42 bezeichnetes Gebiet nahezu genau überdeckt. Dieses Gebiet ist durch einen radial gerichteten Schlitz 42 der Kontaktscheibe, welcher in das Zentralloch 41 einmündet, frei gelassen, durch welchen der Anschlußleiter 72 für die Steuerelektrode 71 seitlich hindurchgeführt ist. In den Schlitz 42 und das Zentralloch 41 ist beispielsweise wieder Silikonlack eingebettet, welcher den Anschlußleiter 72 fixiert und außerdem gegebenenfalls den pn-Gbergang zwischen der Zone und der - Basiszone, an welcher der Steuerkontakt angeschlossen ist, bedeckt. Die Kontaktscheibe kann auch so ausgebildet sein, daß sie an Stelle des Schlitzes nur eine radial gerichtete gerade Ausnehmung 42' aufweist. Der Anschlußleiter 72 ist in diesem Falle durch diese Ausnehmung 42' hindurchgeführt.
  • Bei dem Elementenaufbau eines Thyristors mit zwei am Rand 11 des Halbleiterbauelementes diametral angebrachten Steuerelektroden 71, 71' gemäß F i g. 2 a und 2 b sind die Goldfolie und die Kontakt-Scheibe Kreisscheiben, welche an den Steuerelektroden bikonvexe Aussparungen 41, 41' aufweisen. Die Anschlußleiter 72 und 72' für die Steuerelektroden 71, 71' können hierbei aus beliebigen Richtungen zugeführt sein.
  • Bei dem Elementenaufbau eines urigesteuerten Gleichrichterventils gemäß F i g. 3 a und 3 b schließlich sind die Goldfolie und die Kontaktscheibe Vollkreisscheiben.
  • Aus den bereits erläuterten Gründen ist die Seite der Kontaktscheibe 4, die dem Druckstempel 6 zugewandt ist, zweckmäßig mit einer Schicht 44 aus Rhodium versehen.
  • Mit der Erfindung werden verschiedene Vorteile erzielt. Der hauptsächliche Vorteil besteht, wie bereits angedeutet wurde, darin, daß bei Thyristoren mit unterschiedlicher Anzahl und Anordnung der Steuerelektroden die gesamte Oberfläche der einen Außenzone zur Druckkontaktierung ausgenutzt werden-kann; ohne daß der Elementenaufbau fertigungstechnische Schwierigkeiten macht. Die fixierte und radial gerichtete Hindurchführung des Anschlußleiters für die -Steuerelektroden durch den Elementenaufbau ermöglicht es, Thyristoren wie ein Diodenelement zu kontaktieren. Man kommt daher mit einfachen geformten Kontaktierteilen aus, so daß eine einfache Konstruktion der Kontaktiervorrichtung und eine sichere Montage der ganzen Halbleiterzelle möglich ist.
  • Vorteile bestehen ferner darin, daß die Kontaktscheibe 4 gleichzeitig mit dem Anbringen der Schutzbedeckung für die pn-übergänge auf dem Bauelement fixiert und anschließend auch die Anschlußleiter 72 für die Steuerelektroden 71 fixiert werden können. Der Rand der Kontaktscheibe 4 wirkt für den aufzubringenden Fixierlack als scharf begrenzende Deckmaske. Dadurch werden selbst geringste Ungenauigkeiten beim Aufbringen des Fixierlackes vermieden.

Claims (6)

  1. Patentansprüche: 1. Anordnung und Aufbau zur Druckkontaktierung von Halbleiterbauelementen, insbesondere von Starkstromelementen in einem Gehäuse, bei der unter Verwendung eines Druckstempels die Druckkontaktierung mit einer großflächigen an beiden Seiten silberplattierten, runden Kontaktscheibe durchgeführt ist, welche die gesamte zu kontaktierende Oberfläche einer Außenzone des Halbleiterbauelementes unter einer Zwischenlage einer an diese Oberfläche legierten Goldfolie bedeckt und die Steuerelektrode(n) einschließlich der die Steuerelektroden) tragenden Oberfläche der Basiszone frei läßt, und welche zwecks isolierter Zuführung eines Anschlußleiters an eine im Zentrum des Bauelementes angeordnete Steuerelektrode einen radial gerichteten Kanal aufweist, der in eine die Steuerelektrode und die Oberfläche der Basiszone frei lassende Ausnehmung der Kontaktscheibe einmündet, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t, daß die Kontaktscheibe (4) mit ihrer Randfläche (43) durch ein Fixiermittel (5) an der Randfläche (11) des Halbleiterbauelementes (1) elastisch befestigt ist.
  2. 2. Anordnung und Aufbau nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktscheibe (4) zwecks Zuführung und Fixierung des Anschlußleiters (72) an eine im Zentrum des Halbleiterbauelementes (1) befindliche Steuerelektrode (71) einen radial gerichteten Schlitz (42) aufweist, der in ein kreisförmiges Loch (41) im Zentrum der Scheibe (4) einmündet, welches die Steuerelektrode (71) einschließlich der Basiszone des Bauelementes (1) frei läßt. .
  3. 3. Anordnung und Aufbau nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß an der Seite der Kontaktscheibe (4), die den Druckstempel (6) zugewandt ist, an Stelle des Schlitzes (42) eine radial gerichtete Ausnehmung (42) eingelassen ist.
  4. 4. Anordnung und Aufbau nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktscheibe (4) zwecks Freilassens von an die Randfläche (11) des Halbleiterbauelementes (1) angrenzenden Steuerelektroden (71, 71') einschließlich der zugehörigen Basiszonen bikonvexe Aussparungen (41, 41') aufweist.
  5. 5. Anordnung und Aufbau nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktscheibe (4) an der dem Druckstempel (6) zugewandten Seite eine dünne Schicht (44) aus Rhodium trägt.
  6. 6. Anordnung und Aufbau nach Anspruch 1 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktscheibe (4) 1 bis 2 mm und die Rhodiumschicht (44) höchstens 1 [.cm -dick ausgeführt ist.
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR1452426A (fr) * 1964-10-28 1966-02-25 Westinghouse Electric Corp Dispositif semi-conducteur
DE1248812B (de) * 1962-01-31 1967-08-31

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