DE1614090C - Anordnung und Aufbau zur Druckkontak tierung von Halbleiterbauelementen - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft eine Anordnung und einen tung schon vor dem Auflegen der Kontaktscheibe an

Aufbau zur Druckkontaktierung von Halbleiterbau- der Steuerelektrode befestigt sein. Beim Auflegen

elementen, insbesondere von Starkstromelementen in muß daher darauf geachtet werden, daß die Zuleitung

einem Gehäuse, bei der unter Verwendung eines in dem Kanal liegt.

Druckstempels die Druckkontaktierung mit einer 5 Die Erfindung sieht eine Anordnung vor, durch

großflächigen an beiden Seiten silberplattierten, run- die der Aufbau zur Druckkontaktierung sowohl von

den Kontaktscheibe durchgeführt ist, welche die ge- Diodenbauelementen als auch von Thyristorbauele-

samte zu kontaktierende Oberfläche einer Außenzone menten in einfacher Weise und ohne fertigungstech-

des Halbleiterbauelementes unter einer Zwischenlage nische Schwierigkeiten möglich ist und bei der auch

einer an diese Oberfläche legierten Goldfolie bedeckt io die seitliche Herausführung der Zuleitung einer zen-

und die Steuerelektrode^) einschließlich der die tralen Steuerelektrode zweckmäßiger ausgebildet ist.
Steuerelektrode(n) tragenden Oberfläche der Basis- Gemäß der Erfindung ist diese Anordnung so ge-

zone frei läßt und welche zwecks isolierter Zufüh- troffen, daß die Kontaktscheibe mit ihrer Randfläche

rung eines Anschlußleiters an eine im Zentrum des durch ein Fixiermittel (ζ. B. Silikonlack) an der

Bauelementes angeordnete Steuerelektrode einen ra- 15 Randfläche des Halbleiterbauelementes elastisch be-

dial gerichteten. Kanal aufweist, der in eine die festigt ist.

Steuerelektrode und die Oberfläche der Basiszone Um bei einem Thyristorbauelement mit einer im

frei lassende Ausnehmung der Kontaktscheibe ein- Zentrum der Oberfläche der einen Außenzone des

mündet. Halbleiterbauelementes angebrachten Steuerelektrode

Mit einem derartigen Aufbau zur Druckkontaktie- 20 den Anschlußleiter für die Steuerelektrode in einrung von Halbleiterbauelementen wird gegenüber fächer Weise und gesichert befestigt durch die Konälteren Ausführungen des Elementenaufbaues, bei taktscheibe hindurchführen zu können, weist die Konweichen nur an einen Teil der Oberfläche des Halb- taktscheibe nach einer weiteren Ausbildung der Erleiterbauelementes, welche den Durchlaßstrom trägt, findung einen vom Zentrum der Scheibe bis zum ein Stromkontakt entweder angelötet oder mit Hilfe 35 Rand der Scheibe radial gerichteten Schlitz auf. Die einer Druckkontaktvorrichtung angepreßt ist (klein- Steuerelektrode ist in bekannter Weise von einem flächige Kontaktierung) bereits der beachtliche Vor- engen, vorzugsweise kreisförmigen Gebiet der Basisteil erzielt, daß das Halbleiterbauelement einen grö- zone umgeben. Um dieses Gebiet auszusparen, hat ßeren Durchlaßstrom führen kann und'damit auch die Kontaktscheibe im Zentrum ein entsprechend eine höhere Stromanstiegsgeschwindigkeit des Durch- 30 großes kreisförmiges Loch, in das der Schlitz einlaßstromes zuläßt. Dies ist besonders für Thyristor- mündet.

bauelemente von Bedeutung. Die zu kontaktierende Eine Variante dieser erfindungsgemäßen Ausbil-Oberflache der einen Außenzone solcher Bauelemente dung der Kontaktscheibe besteht darin, daß in der ist je nach Anzahl und Anordnung der Steuerkontakte Kontaktscheibe an der dem Druckstempel zugeganz unterschiedlich ausgestaltet. Die Konstruktion 35 wandten Seite eine radial gerichtete Ausnehmung an des Elementenaufbaues zur Druckkontaktierung die- Stelle des Schlitzes eingelassen ist. Der Anschlußser Halbleiterbauelemente mit Hilfe einer Kontakt- leiter für die Steuerelektrode liegt hierbei in der Scheibe, die die zu kontaktierende Oberfläche des Ausnehmung und ist in einem Fixiermittel, beispiels-Bauelementes in unverrückbarer Lage genau bedeckt, weise Silikonlack, eingebettet. Bei einer derartig ausist noch ziemlich aufwendig. 40 gebildeten Kontaktscheibe nimmt die volle Ober-

Bei einem bekannten Elementenaufbau für eine fläche der Kontaktscheibe an der Druckkontaktiescheibenförmige Halbleiterzelle, deren Halbleiter- rung teil.

Scheibe in einem Gehäuse aus einem Keramikring und Um schließlich bei einem Thyristorbauelement mit zwei angelöteten metallischen Deckeln unter Druck am Rand des Bauelementes angebrachten Steuereingeschlossen ist, müssen z. B. die Deckel in ihrer 45 elektroden diese Steuerelektroden einschließlich der Form in bestimmter Weise dem inneren Elementen- sie umgebenden Gebiet der Basiszone frei zu lassen, aufbau angepaßt sein, damit sich dieser Aufbau beim weist die Kontaktscheibe nach einer anderen wei- und nach dem Einhäusen nicht verschieben kann. teren Ausbildung der Erfindung in der Nähe der Die Deckel müssen derart ausgebuchtet sein, daß sie Steuerelektroden bikonvexe Aussparungen auf.
auf den Elementenaufbau nach dem Einhäusen einen 50 Die Erfindung ist ferner dadurch weiter ausgebil-Druck ausüben. det, daß die Kontaktscheibe an der Seite, die dem

Selbst der Aufbau von Diodenelementen bringt Druckstempel zugewandt ist, eine dünne Schicht aus

fertigungstechnischen Aufwand mit sich, da diese Rhodium trägt. Die Stärke dieser Schicht beträgt

Elemente aus zwei in je einer Dose montierten Teilen höchstens 1 μΐη, vorzugsweise 0,5 μΐη. Die Dicke der

bestehen, nämlich einer Mo-Trägerscheibe mit dem 55 Kontaktscheibe beträgt 1 bis 2 mm. Diese Schicht

Halbleiterbauelement und einer Kontaktier- sowie aus reinem Rhodium verhindert, daß Kontaktscheibe

einer Deckscheibe, wobei die beiden Dosen genau und Druckstempel aufeinander haften bleiben, nach-

aufeinander zentriert werden müssen. dem sie z.B. beim Einhäusen des Bauelementes er-

Der vorangehend erwähnte Elementenaufbau für höhten Temperaturen ausgesetzt waren. Diesen

eine scheibenförmige Halbleiterzelle, einen Thyristor 60 Zweck erfüllt die erwähnte Schicht nicht nur bei der

mit im Oberflächenzentrum' angeordneter Steuer- Metallkombination Kupfer/Silber, sondern auch bei

elektrode, hat bereits den Vorzug, daß die Zulei- anderen Metallkombinationen,
tung zu dieser Elektrode durch einen in der Kontakt- Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den

scheibe befindlichen radial gerichteten Kanal und F i g. 1 a, Ib bis 3 a, 3 b dargestellt und werden im

durch das Gehäuse seitlich herausgeführt ist. Dieser 65 folgenden näher beschrieben. Die F i g. 1 a bis 3 a zei-

Kanal ist jedoch so eingelassen, daß nicht die ge- gen Querschnitte durch den Elementenaufbau bei

samte Außenzonenflache des Thyristors durch die einem Thyristor mit Steuerelektrode im Zentrum des

Kontaktscheibe bedeckt ist. Ferner muß die Zulei- 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 F i g. 1 a bis 3 a.

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 Oberfläche, durch welche der Durchlaßstrom aus dem Bauelement herausfließt, eine Goldfolie 3 anlegiert ist. Auf dieser Folie liegt eine Kontaktscheibe 4, beispielsweise aus Kupfer, die an der Oberfläche eine Silberplattierung aufweist. Durch ein Fixiermittel 5, 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-übergang 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 Kontaktscheibe Kreisscheiben, weiche 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 ungesteuerten Gleichrichterventils gemäß Fig. 3a und 3b 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

ao 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)

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 Steuerelektrode(n) 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, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktscheibe (4) mit ihrer Randfläche (43) durch ein Fixiermittel (5) an der Randfläche (11) des Halbleiterbauelementes (1) elastisch befestigt ist.

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 HaIbleiterbauelementes (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. 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. 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. 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. Anordnung und Aufbau nach Anspruch 1 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktscheibe (4) 1 bis 2 mm und die Rhodiumschicht (44) höchstens 1 μπα dick ausgeführt ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen