DE1909639A1

DE1909639A1 - Verfahren zur Herstellung einer Halbleitereinrichtung

Info

Publication number: DE1909639A1
Application number: DE19691909639
Authority: DE
Inventors: Rittmann Albert Deitz; Miller Samuel Ernest; Reynolds James Eugene; Huber Frank Xavier
Original assignee: Motors Liquidation Co
Current assignee: Motors Liquidation Co
Priority date: 1968-02-23
Filing date: 1969-02-21
Publication date: 1969-09-04
Also published as: FR2002486A1; JPS497633B1; DE1909639B2; NL6902747A; GB1186670A; US3576474A

Description

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General Motors Corporation, Detroit, Mich., V.St.A.

Verfahren zur Herstellung einer Halbleitereinrichtung

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung einer Halbleitereinrichtung, bei dem ein Getterkörper in ein napfförmiges Gehäuse eingesetzt, auf dessen Boden eine Halbleiterplatte mit mindestens einer PN-Verbindung eingelegt und mit einer Fläche mit dem Boden verbunden wird, und mit der anderen Fläche mindestens eine Elektrode, verbunden wird, und das Gehäuse unter Einschluss einer gereinigten Atmosphäre durch Aufschweissen eines Deckels verschlossen wird.

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Ια der Praxis schützt man eine gleichrichtender Verbindung einer Halbleitereinrichtung durch Schaffung einer geeigneten Umgebung für diese Verbindung· Ein solcher

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Schutz kann durch ein7Silizium-I)ioxyd-Überzug an der Oberfläche der Halbleitereinrichtung im Bereich der Verbindung erreicht werden. Eine andere Möglichkeit besteht darin, die Halbleitereinrichtung in ein Gehäuse einzuschliessen, in dem eine schützende Umgebung aufrechterhalten wird· Hierbei ist es möglich, das Gehäuse vollständig mit einer Flüssigkeit zu füllen, um die Wärmeabfuhr auf dem Halbleiterkörper in das umgebende Gehäuse zu unterstützen, insbeeondere wenn der Halbleiterkörper auf einem Anschlusszapfen innerhalb des Gehäuses angeordnet ist. Sei einer solchen Sauweise ist eine besondere Schutzatmosphäre nicht erforderlich.

Sei Halbleitereinrichtungen mit grosser

leistung ist es jedoch üblich, den Halbleiterkörper unmittelbar an der inneren Fläche, beispielsweise des Bodens des Gehäuses, zu befestigen, um eine maximale Wärmeabfuhr zu erzielen, die die hohen Leistungen ermöglicht. Bei dieser Bauart ist es nicht üblich, eine Wärmeübertragungsflüssigkeit in dem Gehäuse vorzusehen. Normalerweise sind die Gehäuse luftdicht verschlossen und enthalten eine trockene Luftatmosphäre. Häufig ist ein fester Körper als Getter zur Reinigung der Atmosphäre in dem Gehäuse enthalten. Die Anordnung eines solchen Getterkörpers in dem Gehäuse ist insbesondere dann erwünscht, wenn

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das Gehäuse durch Warmschweissung verschlossen, wird, weil sich hierbei schädliche Gase innerhalb des Gehäuses bilden können. Diese Gase sowie eingeschlossener Wasserdampf werden durch die Getter entfernt. Man hat bisher angenommen, dass die alleinige Anordnung eines Getter-Eörpers innerhalb des hermetisch abgeschlossenen Gehäuses ausreicht, um einen Abfall der elektrischen Eigenschaften des Halbleiterkörpers zu unterbinden.

Man hat jedoch festgestellt, dass die Lebenszeit einer derartig ausgebildeten Einrichtung wesentlich kürzer ist als man vermutete, insbesondere wenn die Einrichtung Schwingungen und Rückströmen ausgesetzt ist. Derartige Bedingungen herrschen, beispielsweise bei Dioden, die im Kraftfahrzeugbau verwendet werden. Ss wurde festgestellt, dass ein Abbau der elektrischen Eigenschaften auch oei ffaiagebalteaer Atmosphäre ! innerhalb des Gehäuses und keiner sichtbaren Zerstörung des j Halbleiterkörpers eintritt. 2rotz eines scheinbaren voll-

ständigen Schutzes kann ein. Abbau der elektrischen Eigenschaften erfolgen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein j einfaches und wirtschaftlichere Verfahren zu schaffen, das ^; einen derartigen Abbau verhindert, so dass die Lebensdauer hermetisch abgeschlossener Halble it ere inricht «sogen, insbesondere wenn diese durch Warmeehweissimg verschlossen werden, wesentlich erhöht wird.

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Das eingangs erwähnte Verfahren zur Herstellung einer Halbleitereinrichtung besteht darin, dass Tor dem Aufschwelasen des Deckels auf das Gehäuse eine isolierende Flüssigkeit in solcher Menge eingefüllt wird, dass sie eine wesentliche Fläche der Halbleiterscheibe bedeckt, jedoch eine wesentliche Fläche des auf den Boden abgestützten Getterkurpers freilässt.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist J vorgesehen, dass als Halbleiterscheibe eine Gleiehrichter-

j scheibe mit einer freiliegenden PN-Verbindung ,parallel zur

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Hauptfläche und als Getterkörper ein rohrförmiger Körper verwendet werden, der mit seiner Achse senkrecht zum Boden des Gehäuses eingesetzt wird und als lalterung für die Halbleiterscheibe am Boden des Gehäuses dient, und dass der Deckel durch Wideretandaschweissen mit dem Gehäuse verbunden wird. Ferner ist vorgesehen, dass der Getterkörper in Form eines Molekulare lebe β und als isolierende Flüssigkeit Silicone*! verwendet werden.

In der Zeichnung ist ein Aueführungsbeispiel eines nach dem erfindungsgemaesen Verfahren hergestellten Halbleitereinrichtung dargestellt. Diese einen Gleichrichter darstellende Einrichtung besteht aus einem napfförmigen Gehäuse 10 aus Kupfer, das an der offenen Stirnfläche eine Schulter 14 aufweist. Mit dieser wird ein Stahlring 12 verlötet, wobei für das Lot 16 eine Abeehragung dee Ringes 12 vorgesehen ist,

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Aa der oberen Fläohe des Ringes 12 ist ein, Deckel 18 aas Stahl angesohweisst, der eine hermetisch abgedichtete Öffnung 21 verschlisset. In das Gehäuse 10 ist ein Halbleiterkörper 22 in Form einer Scheibe eingesetzt, die eine PN-Verbindung parallel zu der Hauptflache aufweist« Die einander gegenüberliegenden Hauptflächen sind daher positiv bzw. negativ.

Die untere Hauptfläche des Halbleiterkörpers 22 ist mit einem Kontakt element 24- aus Molybdän oder Wolfram verlötet, das seinerseits mit dem Boden der Ausnehmung 21 des Gehäuses 10 verlötet ist. Mit der oberen Fläche des Halbleiterkörpers 22 ist eine Elektrode 26 verlötet, die über eine durch den Deckel 18 nach aussen geführte Verbindung 28 elektrisch angeschlossen ist. Die Verbindung 28 liegt in der Mitte innerhalb des Deckels 18 und ist von einer angelöteten Metallhülse 30 umgeben, die in einen Ring/aus G-las eingebettet ist, um eine abgedichtete und isolierende Verbindung mit dem Deckel 18 und dem Gehäuse 10 herzustellen.

Eine kleine Menge Silioonöl 34 ist in den Raum des Gehäuses 10 eingefüllt. Der Spiegel des Siliconöls 34 bedeckt zwar den Halbleiterkörper 22, jedoch nur einen unbeachtlichen Teil eines rohrförmigen Getterkörpers 36 in Form eines Molekularsiebes, das auf dem Boden der Ausnehmung 21 des Gehäuses 10 aufrubt und den Halbleiterkörper koaxial um schliesst.

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Molekularsieb 36 wirkt nickt nor ale Getter, sondern auch al* Halterung. Ils Getter reinigt es die Atmosphäre innerhalb des abgeschlossenen Gehäuses, in dem es unerwünschte Gase, die eingeschlossen oder beim Aufsohwtlssen des Deckels 18 entstehen, absorbiert. Es dient ausserdem zur Abschirmung des Halbleiterkörpers gegen Sehweissfunken. Als Halterung erleichtert es den Einbau der einseinen Seile der Halbleitereinriohtung einsohliesslich zwischengefügter Lotteile. Es ist üblich, den Getter nicht mit dem Gehäuse zm verbinden, so dass er sich frei in axialer und radialer Richtung im Gehäuse bewegen kann, also gegen die Seitenwände oder beide Stirnwände anliegen kann.

Bei der Herstellung der Einrichtung wird zunächst der Ring 12 mit dem Gehäuse IO verlötet, worauf die Halbleitereinrichtung zusammengesetzt wird. Zunächst wird das rohrförmige Molekularsieb 36 in das Gehäuse eingesetzt, wobei seine Achse senkrecht zum Boden der Aussparung 21 liegt und somit am Soden des Gehäuses einen zentralen Bereich eingrenzt.

IiD. Stück Lot wird dann in das Gehäuse eingesetzt, worauf das Elektrodenelement 24 aus Molybdän, ein weiteres Lotstüok, der Halbleiterkörper 22 und nochmals ein lotstück und die Elektrode 26 übereinander eingelegt werden. Ist die Elektrode 26 mit einem Lot Überzogen, so ist das letzterwähnte Lotstüok natürlich nicht erforderlich· Dann wird der Deckel 18 aufgesetzt und ein Lötring auf seine öffnung aufgesetst. Das

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Qanse wird dann auf eine geeignete Löttemperatur la einer nicht oxydierenden Atmosphäre erwärmt· Nach dem Löten und Abkühlen wird der Deckel 18 auereichend angehoben, um eine Injektionsnadel in die Aussparung 21 . des Gehäuses vorzugsweise innerhalb des Molekularelebeβ 36 einzuführen. Sie S-förmige Verbindung 40 zwlsohen der Elektrode 26 und der Verbindung 28 gestattet dieses Anheben des Deckels ohne die Lötstellen ungebührlich zu beanspruchen. Es werden dann einige Tropfen Siliconöl in das Gehäuse eingespritzt, die ausreichen, Wi die obere Fläche des Halbleiterkörpers 22 zu überdecken. Hierbei wird jedoch nur eine unbeachtliche Fläche des Getterkörpere |6 bedeckt. Ib ist keine besondere Sorgfalt darauf lu verwenden, die Berührung des Öles mit oberen Teilen des Getterkörpers 36 su v«ffBiiäi3®im₀ j*öooh ist ein« solche Sorgfalt cweckmässig, wenn die aaeiUU.® &ME® i©o Gttt«rk8rpers nicht übermässig gross ist oder wenn eine uimBfcJkge Beschränkung 4er nicht benetzt en Fläche imarwünsoht ist« Ferner können andere I Isolierflüssigkeit^ oder TPiefeDssatoffe verwendet warden. ' Aftiere Getter, die Tarw©ais$ ΊΐνύΛα binnen, köanea aus aufnahmefähige» Vycor, aktivi^i'tsa jLlioialHOQ3iyd, aktlTiesrter Kohle, idesalsäuregel, Baylaaoaq/fl ®mi* bestehen. Bei Te^Nemdung eines Nelekularsiebes ist ela. hanaolsrUbllches Zeolith ^aclcmäeeig. Aufnahaefählges Vjoos? ist »!}@mfalls ein besoM^^@ wirksamer better. Bs handelt sl@k hl®£b®i um ein porösoj Sie», das einem Molekularsieb ähalieh iat ta&i als harter

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ORIGINAL INSPECTED

aufnahmefähiger Körper verwendet werden kann.

Nachdem das Siliconöl in das Gehäuse 10 eingeführt ist, wird der Deckel 18 wieder aufgesetzt und durch Widerstandsschweissen in der üblichen Weise mit dem Hing 12 verbunden, um das Gehäuse hermetisch abzudichten. Es ist zweckmässig, die Einrichtung zuvor etwas zu erwärmen, um die Wirksamkeit des Getters zu erhöhen· Ferner können auch andere Hassnahmen vor dem Aufschweissen des Deckels vorgenommen werden, falls dies gewünscht ist, um die Wirksamkeit des Getters zu erhöhen, wobei sich diese Hassnahmen nach der Art des verwendeten Getters zu richten haben. Es ist natürlich darauf zu achten, dass die Eigenschaften des Halbleiterkörpers durch diese Haseaahmen nicht beeinträchtigt werden. Seim

Schweissen auftretende schädliche Gase innerhalb des Gehäuses

wird

werden vom Getterkörper 36 absorbiert, ebenso/die Feuchtigkeit, die beim V_ersehliessen des Gehäuses in der Luft enthalten sein kann, beseitigt. Nach dem Zuschweissen des Gehäuses 1st die Halbleitereinrichtung einsatzbereit.

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Claims

Pateataasprüche

Verfahren zur Herstelluag eiaer Halbleitereinrichtung, bei dem ein Getterkörper in ein aapffö'rmiges Gehäuse eingesetzt, auf dessen Boden eine Halbleiterplatte mit mindestens einer PN-Verbindung eingelegt und mit eiaer Fläche mit dem Boden verbunden wird, und mit der anderen Fläche mindestens eine Elektrode verbunden wird, und das Gehäuse unter Einschluss einer gereinigten Atmosphäre durch Aufschweissen eines Deckels verschlossen wird, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Aufschweissen des Deckels (18) auf das Gehäuse (10) eine isolierende Flüssigkeit (34) in solcher Menge eingefüllt wird, dass sie eine wesentliche Fläche der Halbleiterscheibe (22) bedeckt, jedoch eine wesentliche Fläche des auf den Boden abgestützten Getterkörpers (36) freilässt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Halbleiterscheibe eine Gleichrichterscheibe mit einer freiliegenden PN-Verbindung parallel zur Hauptfläche und als Getterkörper (36) ein rohrförmiger Körper verwendet werden, der mit seiner Achse senkrecht zum Boden des Gehäuses (10) eingesetzt wird und als Halterung für die Halbleiter-

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scheibe am Soden des Gehäuses dient» und dass der Deckel (18) durch Widerstandsschweissen mit dem Gehäuse (10) verbunden wird.
3. Verfahren nach Angrueh 2, dadurch gekenn- zeichnet, dass ein Getierkörper in Form eines Molekularsiebes und als isolierende Flüssigkeit Siliconöl verwendet werden.
4. Halbleitereinrichtung mit einem durch einen aufgeschweissten Deckel verschlossenen Gehäuse und einer mit einer Fläche mit dem Gehäuse verbundenen Halbleiterscheibe, deren andere fläche mit einer nach aussen geführten Elektrode verbunden ist, und mit einem in dem Gehäuse beweglichen Getterkörper zur Reinigung der Atmosphäre im Gehäuse, gekennzeichnet durch eine in dem Gehäuse (10) in solcher Menge enthaltene isolierende flüssigkeit (34)» dass die Halbleiterscheibe überdeckt ist, jedoch ein wesentlicher Teil des Getterkörpers (36) freibleibt.
5· Halbleitereinrichtung nach Anspruch 4» dadurch gekennzeichnet, dass der Getterkörper (36) fohrförmig ausgebildet ist und mit seiner Achse koaxial zur Elektrode (26,23) liegt und die Halbleiterscheibe (22) umgibt.
6. Halbleitereinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Getterkörper ein Molekularsieb und die isolierende flüssigkeit Siliconöl sind.

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