DE1935143C3 - Hartlotverbindung bei Halbleiter-Bauelementen und Verfahren zu ihrer Herstellung - Google Patents

Hartlotverbindung bei Halbleiter-Bauelementen und Verfahren zu ihrer Herstellung

Info

Publication number
DE1935143C3
DE1935143C3 DE1935143A DE1935143A DE1935143C3 DE 1935143 C3 DE1935143 C3 DE 1935143C3 DE 1935143 A DE1935143 A DE 1935143A DE 1935143 A DE1935143 A DE 1935143A DE 1935143 C3 DE1935143 C3 DE 1935143C3
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
solder
contact
contact plate
silver
components
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired
Application number
DE1935143A
Other languages
English (en)
Other versions
DE1935143A1 (de
DE1935143B2 (de
Inventor
Peter Dipl.-Phys. 8501 Altenfurt Flohrs
Horst Dipl.-Miner. 8501 Wendelstein Schaefer
Theodor 8500 Nuernberg Tovar
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Semikron GmbH and Co KG
Original Assignee
Semikron GmbH and Co KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Semikron GmbH and Co KG filed Critical Semikron GmbH and Co KG
Priority to DE1935143A priority Critical patent/DE1935143C3/de
Priority to FR7024532A priority patent/FR2054035A5/fr
Priority to ES382117A priority patent/ES382117A1/es
Priority to CH1036170A priority patent/CH551840A/de
Priority to SE09540/70A priority patent/SE348668B/xx
Priority to GB3386870A priority patent/GB1314044A/en
Priority to US00054344A priority patent/US3755882A/en
Publication of DE1935143A1 publication Critical patent/DE1935143A1/de
Publication of DE1935143B2 publication Critical patent/DE1935143B2/de
Application granted granted Critical
Publication of DE1935143C3 publication Critical patent/DE1935143C3/de
Expired legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K35/00—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
    • B23K35/22—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by the composition or nature of the material
    • B23K35/24—Selection of soldering or welding materials proper
    • B23K35/28—Selection of soldering or welding materials proper with the principal constituent melting at less than 950 degrees C
    • B23K35/286—Al as the principal constituent
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K35/00—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
    • B23K35/22—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by the composition or nature of the material
    • B23K35/24—Selection of soldering or welding materials proper
    • B23K35/30—Selection of soldering or welding materials proper with the principal constituent melting at less than 1550 degrees C
    • B23K35/3006—Ag as the principal constituent
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00—Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/26—Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/28—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors prior to the connecting process
    • H01L24/29—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors prior to the connecting process of an individual layer connector
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00—Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/80—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
    • H01L24/83—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a layer connector
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/26—Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/28—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors prior to the connecting process
    • H01L2224/29—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors prior to the connecting process of an individual layer connector
    • H01L2224/29001—Core members of the layer connector
    • H01L2224/29099—Material
    • H01L2224/291—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof
    • H01L2224/29101—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of less than 400°C
    • H01L2224/29111—Tin [Sn] as principal constituent
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/26—Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/28—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors prior to the connecting process
    • H01L2224/29—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors prior to the connecting process of an individual layer connector
    • H01L2224/29001—Core members of the layer connector
    • H01L2224/29099—Material
    • H01L2224/291—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof
    • H01L2224/29117—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 400°C and less than 950°C
    • H01L2224/29123—Magnesium [Mg] as principal constituent
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/26—Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/28—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors prior to the connecting process
    • H01L2224/29—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors prior to the connecting process of an individual layer connector
    • H01L2224/29001—Core members of the layer connector
    • H01L2224/29099—Material
    • H01L2224/291—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof
    • H01L2224/29117—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 400°C and less than 950°C
    • H01L2224/29124—Aluminium [Al] as principal constituent
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/80—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
    • H01L2224/83—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a layer connector
    • H01L2224/8319—Arrangement of the layer connectors prior to mounting
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/80—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
    • H01L2224/83—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a layer connector
    • H01L2224/838—Bonding techniques
    • H01L2224/83801—Soldering or alloying
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01005—Boron [B]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01006—Carbon [C]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01012—Magnesium [Mg]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01013—Aluminum [Al]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01015—Phosphorus [P]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01019—Potassium [K]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01023—Vanadium [V]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01027—Cobalt [Co]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01029—Copper [Cu]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01033—Arsenic [As]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01039—Yttrium [Y]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01042—Molybdenum [Mo]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01047—Silver [Ag]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/0105—Tin [Sn]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01061—Promethium [Pm]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01074—Tungsten [W]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01079—Gold [Au]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01082—Lead [Pb]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/013—Alloys
    • H01L2924/0132—Binary Alloys
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/013—Alloys
    • H01L2924/0132—Binary Alloys
    • H01L2924/01322—Eutectic Alloys, i.e. obtained by a liquid transforming into two solid phases
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/013—Alloys
    • H01L2924/014—Solder alloys
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/10—Details of semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/11—Device type
    • H01L2924/12—Passive devices, e.g. 2 terminal devices
    • H01L2924/1203—Rectifying Diode
    • H01L2924/12036—PN diode
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/15—Details of package parts other than the semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/151—Die mounting substrate
    • H01L2924/156—Material
    • H01L2924/157—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof
    • H01L2924/15738—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 950 C and less than 1550 C
    • H01L2924/15747—Copper [Cu] as principal constituent
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/12—All metal or with adjacent metals
    • Y10T428/12493—Composite; i.e., plural, adjacent, spatially distinct metal components [e.g., layers, joint, etc.]
    • Y10T428/12674—Ge- or Si-base component

Description

llalhleiter-iileiehriehterelcmenten minierer und gerecht wird.
höherer Leistung, mit lotkontaktierter Halbleiter- " Die Losung der Aufgabe besteht crfindungsgemäö tablette ist diese bekanntlich zum weitgehenden in der Verwendung einer Silber-Legierung mit einer Schutz gegen mechanische Spannungen, die beim Zusammensetzung aus 40 bis 85 Gewichtsprozent Linsatz auf Grund der unterschiedlichen Wärmcdeh- 40 Silber, Rest Aluminium oder 40 bis 56 Gcwichtsiiiing aneinandugrenzender Materialien entstehen prozent Silber, Rest Magnesium,
und" zur Zerstörung der Halbleitertablette führen Die erfindungsgemäße Hartlotverbindung wird vorkönnen, wenigstens an einer vorbestimmten Kontakt- teilhaft in der Weise hergestellt, daß die Legierungsflächc über eine vorzugsweise aus Wolfram oder komponenten in Form von Ronden zwischen Träger-Molybdän bestehende Kontaktplatte, deren Wärme- 45 körper und Kontaktplatte eingebracht werden, und dehnzahl weitgehend derjenigen des Halbleitermatc- daß der aus Trägerplatte, Lotronden und Kontaktrials entspricht, mit dem weiterhin als Grundkörper platte bestehende Aufbau einer die Legierungsnilbczeichneten Trägerkörper llächenhaft fest ver- dung der Lotronden und deren Verbindung mt den bunden. angrenzenden Bauteilen bewirkenden Temperatur
Zur Lötkontaktierung der die Hulblcitertablctte 50 ausgenetzt wird.
tragendem Kontaktplatte mit dem vorzugsweise aus Aus der deutschen Patentschrift ll)6()21 ist ein Kupfer bestehenden Grundkorper sind Weich- und Verfahren zum Anlöten von Glühfaden elektrischer Hartlote bekannt. Weichlote sind insbesondere beim Glühlampen an die Zuleitungsdrähte bekanntgewor-Betrieb mit häufig wechselnder Belastung wegen der den, bei welchem Kohlenstoffverbindungen des Aluschon nach kurzer Zeit zum Ausfall der Anordnung 55 miniums oder des Silbers verwendet werden sollen, führenden Materialermüdung ungeeignet Hartlote Derartige Verbindungen sind jedoch auf Grund begewährleisten zwar die gewünschte Lastwechsel- sonderer physikalischer Eigenschaften in der Halbfestigkeit, sollen jedoch außerdem weitere, insbeson- leitertechnik nicht anwendbar.
derc für Halbleiter-Gleichrichter hoher Belastbarkeit Ein weiteres bekanntes Verfahren zur Herstellung
sehr wesentliche Eigenschaften aufweisen, nämlich 60 eines Halbleiter-Bauelements (deutsche Auslege-
cine den zu verbindenden Kontakimaterialien ent- schrift 1 200 102) stellt eine Weiterbildung des in der
sprechende thermische und elektrische Leitfähigkeit vorangehend erwähnten deutschen Auslegcschrift
sowie eine gute Benetzung der Kontaktflächen zur 1 176 451 ausgewiesenen Standes der Technik dar
Erzielung einer einwandfreien flächenhaften Ver- und zeigt ebenfalls die mit einem unerwünscht
bindung. 65 hohen Schmelzpunkt der dort vorgeschlagenen Hart-
Aus der deutschen Auslegeschrift 1176451 ist lote verbundenen Nachteile.
zur Verbindung einer Kontaktplatte aus Molybdän Die gleichen Nachteile, nämlich starke mechani-
oder Wolfram mit einem metallischen Grundkörper sehe Spannungen mit schädlicher Auswirkung auf das
Halbleitermaterial beim Erstarren der Lötkontaktschicht, sind auch mit in der deutschen Auslegeschrift 1 244 530 genannten Loten zum Überziehen von Körpern aus Glas, Keramik oder schwer schmelzenden Metallen gegeben.
Femer sind aus den britischen Patentschriften 836 450 und 1001291 Aluminium-Silber-Lcgierungen zum Löten bzw. Schweißen des in der Halbleitcrtechnik infolge ungünstiger elektrischer und physikalischer Eigenschaften nicht verwendeten Metalls Titan und/oder seiner Verbindungen bekannt.
Nach einem anderen bekannten Verfahren (USA.-Patentschrift 3 090 117) sollen Bauteile aus Beryllium zur gegenseitigen Verbindung urter Verwendung eines J.ithium-Halogenid-Flußmittels mit einem Überzug aus einer Silber-Aluminium-Leyierung versehen werden, und schließlich ist ein lot bekanntgeworden (USA.-Patentschrift 2 3(>2 K«J3), das aus Silber mit einer Anzahl von Zusatzmetallen. jedoch ohne Aluminium, besteht.
Beim erfindungsgemäßen Hartlot werden die Anteile der beiden Lotkomponenten einerseits, in bezug auf überwiegenden Silbergehalt, durch die gemäß dem Phasendiagramm bei Legierungen mit einer Schmelztemperatur über 727 C im Laufe der Abkühlung auftretenden, unerwünschten Gefüeeumwandlungen und andererseits, in bezug auf überwiegenden Gehalt an Aluminium, durch die Forderung nach einwandfreier Benetzung der vorgegebenen Kontaktflächen bestimmt. Diesbezügliche Untersuchungen haben dies weitgehend bestätigt.
Die bevorzugte und insbesondere bei der Kontaktierung eines Kupfergrundkorpers mit einer Molybdänronde zu günstigen Ergebnissen führende Zusammensetzung der beiden Loikomponenlen liegt entsprechend dem durch die eutektische Temperatur von 566 C verlaufenden Abschnitt der Soliduslinie im Phasendiagramm des Systems Silber-Aluminium im Bereich von etwa 15 Gewichtsprozent Aluminium, Rest Silber bis etwa 44,5 Gewichtsprozent Aluminium, Rest Silber.
Das Lötmaterial kann in Form von aus der Legierung hergestellten Ronden vorliegen. Wesentlich vorteilhafter sind jedoch Ronden aus vorzugsweise handelsüblich reinem Material der einzelnen Legierungskomponenten zur geschichteten Anordnung zwischen den zu verbindenden Bauteilen. Die Ronden sind in ihrer jeweiligen Flächenausdehnung durch die vorgegebenen Kontaktflächen und in ihrer jeweiligen Dicke durch den Anteil der Komponenten in Gewichtsprozent bestimmt. Ihre jeweilige Anzahl sowie ihre Anordnung in der Schichtenfolge des Kontaktaufbaus richten sich nach dem Material und der Oberflächenschicht der Kontaktbauteile sowie nach der Dicke der gewünschten Hartlotschicht. So ist bei der Kontaktierung eines Kupfergrundkorpers mit einer Ronde aus Wolfram oder Molybdän auf dem geeignet ausgebildeten, bedarfsweise gleichzeitig als Gehäuseimterteil dienenden Kupferkörper eine Silberronde, auf die-.er eine Aluminiumronde, darauf wieder eine Silberronde und schließlich die metallisierte, vorzugsweise vernickelte und versilberte Molybdän ronde angeordnet. Bedarfs weise können jeweils mehrere Ronden jeder Komponente im Wechsel geschichtet sein, wobei ihr Gesamtgewicht dem Verhältnis der prozentualen Anteile am Lötmaterial entspricht. Eine Metallisierung des Grundkörpers entfällt, so daß ein verfahrenstechnisch bedeutender Vorteil gegeben ist.
Infolge des hohen Reduktionsvermögens von Aluminium kann bei entsprechenden Verfahrensbedin-
ίο gungen die Aluminiumronde auch direkt an das blanke Kontaktbauteil angrenzen. Diese besondere Eigenschaft des Aluminiums ermöglicht es, die vorgesehene Stoffkombination auch zur Hartlötung von anderen, in der Halbleitertechnik zur Kontaktierung oder zur Verwendung für Gehäusebauteile geeigneten, eine hohe Oxydationsneigung aufweisenden Metallen, vorzugsweise von Messing und Stahl, zu verwenden. Darüber hinaus eignet sie sich generell zur Erzielung einer Hartlotverbindung zwischen unedlen
ao Metallen mit hoher Oxydationsempfindlichkeit.
Der erfindungsgemäßen Hartlotverbindung kommt bei der Herstelling von Gleichrichterbauelementen mit einem oder mehreren pn-Übergängen und mit einem Legierungskontakt zwischen Halbleitertablette und Kontaktplatte besondere Bedeutung zu. Sie ermöglicht die Kontaktierung z. B. des Schichtenaufbaus Kupfergrundkorper-Aluminiumronde-Silber-
ronde-Kontaktplatte-Aluminiumronde-Siliziumtablctte in nur einem Verfahrensschritt und dadurch einen besonders wirtschaftlichen Herstellungsprozeß. Auf Grund weitgehend übereinstimmender Eigenschaften von Aluminium und Magnesium kann die gewünschte Hartlotverbindung auch aus einer Silber-Magnesium-Legierung bestehen. Entsprechend dem durch die Schmelztemperatur der eutektischen Zusammensetzung (47 i C) bestimmten Bereich des Phasendiagramms für dieses System ergibt sich eine vorteilhafte Zusammensetzung im Bereich von etwa 44 Gewichtsprozent Magnesium, Rest Silber bis etwa 60 Gewichtsprozent Magnesium, Rest Silber.
Die Herstellung der erfindungsgemäßen Hartlotverbindung erfolgt in der in der Halbleitertechnik für einen Legierungsprozeß üblichen Weise, wobei bevorzugt in senkrechtem Stapel zunächst der Grund-
körper und darauf eine Silberronde, eine Aluminiumronde, eine weitere Silberronde und die Kontaktplatte angeordnet werden. Dieser Schichtenaufbau wird wie bekannt in eine geeignete Vorrichtung eingebracht und unter Druck in inerter Atmosphäre bei einer durch die Zusammensetzung der Lötmaterialien bestimmten Temperatur mittels Legierung fest verbunden.
Die ertindungsgemäße Hartlotverbindung ist in der Weise vorteilhaft wirksam, daß infolge eines günstigen Schmelzpunktes des Lotes eine Diffusion von Lotkomponenten in den Grundkörper nicht oder nur in vernachlässigbar geringem Ausmaß auftritt, und daß ferner, insbesondere bei Verwendung spezieller Grundkörpermaterialien, durch den Hartlötprozeß
keine Änderung der ursprünglichen und für die Weiterverarbeitung der Bauelemente wesentlichen Festigkeitseigenschaften erfolgt.

Claims (2)

1 2 aus Eisen oder einer Eisenlegierung ein Hartlot be- Patentansprüche: kannt, das aus Silber und Kupfer mit geringen Zu-
1. Hartlutverbindunj bei Halbleiter-Bau- salzen anderer Materialien besteht Infolge des elementen, bei der ein metallischer Trägerkörper hohen, etwa bei 750 C hegenden Sohduspunktes aus Kupfer, Messing oder Stahl mit einer zur 5 des Lotes entstehen jedoch beim fcrstarren sehr weiteren Kontaktierung mit einer Halbleiter- starke mechanische Spannungen in der Kontakttabletle vorgesehenen Kontaktplatte aus Molyb- schicht, die zur Vermeidung von schädlichen Ausdän oder Wolfram durch Legierung mit einem Wirkungen auf das Halbleitermateria clickr . tcrtigegen häufigen Temperaturwechsel beständigen gunusteehnisch aufwendige Kontaktplatten · .order-Lot fest verbunden ist, gekennzeichnet i.o lieh machen. .
durch die Verwendung einer Silber-Legierung In der deutschen Offenlegungsscnrilt 1 4Jy VU> ist mit einer Zusammensetzung aus 40 bis 85 Ge- eine Harllotverbinduno zwischen einer Kontaklplatte wichtspruzent Silber. Rest Aluminium, oder 40 aus Wolfram und einem Kupfergrundkorper bcschnebis 56 Gewichtsprozent Silber, Rest Magnesium. ben, bei der ein überwiegend aus Aluminium be-
2. Verfahren zur Herstellung einer Hartlot- 15 stehendes Lot verwendet wird. Jieses Lot zeigt verbindung nach Anspruch I, dadurch gekenn- jedoch eine unzureichende Benetzung der Kontaktzeichnet, daß die Legicruneskomponentcn in flächen, so daß zur Erfüllung der in der Praxis gc-Forrn von Ronden zwischen Ί rägcrkorper und stellten Anforderungen eine aufwendige Vorbehand-Kontaktplatte eingebracht werden." und daß der lung des Grundkörpers notwendig isi.
aus Trägerplaue. Lotronden und Kontaktplatte ao Schließlich wird zur Herstellung einer gewunsch-
besKhende Aufbau einer die l.egieruimsbildung ten llüchenhaflcn Hartlotverbindung hauhg noch das
der Lotronden und deren Verbindung^ mit den in der deutschen Auslegeschrift 1 167 162 besehrie-
angren/enden Bauteilen bewirkenden Temperatur benc eutektische Gold-Zmn-I.ot verwendet, das, ob-
ausgenelzt wird. wohl sein Schmelzpunkt bei 280' C hegt, auf Grund
35 seiner guten Festigkeitseigenschaften sehr teuer ist
und außerdem eine im Vergleich mit den zu ver-
Die Erfindung be.rilTt eine Hartlotverbindung bei bindenden Kontaktmaterialien häi-fig nicht voll ent-Halblciter-Bauelementen, bei der ein metallischer sprechende thermische und elektrische Leitfähigkeit Trägerkorper aus Kupfc. Messin» oder Stahl mit zeigt. Auch in diesem Fall muß der Kupfergrundeiner /ur weiteren Kontaktierung mit einer Halb- 30 korper entsprechend vorbehandelt werden,
leitertablette vorgesehenen Konlaktplatte aus Mo- Der Erfindung liegt die Aufgabe zugiunde, ein Lot lybdän oder Wolfram durch Legierung mit einem zu schaffen, das die aufgezeigten Nachteile der beilegen häufigen Temperalurwechsel beständigen Lot kannten Liitr.iaterialien nicht aufweist und allen Fest verbunden ist. Anforderungen bei der Herstellung von Lötkontak-
Bei Halbleilei-Bauelementen, insbesondere bei 35 ten und bei'deren Einsatz unter extremer Belastung
DE1935143A 1969-07-11 1969-07-11 Hartlotverbindung bei Halbleiter-Bauelementen und Verfahren zu ihrer Herstellung Expired DE1935143C3 (de)

Priority Applications (7)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE1935143A DE1935143C3 (de) 1969-07-11 1969-07-11 Hartlotverbindung bei Halbleiter-Bauelementen und Verfahren zu ihrer Herstellung
FR7024532A FR2054035A5 (de) 1969-07-11 1970-07-02
ES382117A ES382117A1 (es) 1969-07-11 1970-07-02 Mejoras en los procedimientos de union de componentes de semiconductores.
CH1036170A CH551840A (de) 1969-07-11 1970-07-08 Hartlotverbindung bei halbleiterbauelementen und verfahren zu ihrer herstellung.
SE09540/70A SE348668B (de) 1969-07-11 1970-07-09
GB3386870A GB1314044A (en) 1969-07-11 1970-07-13 Solder composition primarily for semiconductor components
US00054344A US3755882A (en) 1969-07-11 1970-07-13 Method of making semiconductor components

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE1935143A DE1935143C3 (de) 1969-07-11 1969-07-11 Hartlotverbindung bei Halbleiter-Bauelementen und Verfahren zu ihrer Herstellung

Publications (3)

Publication Number Publication Date
DE1935143A1 DE1935143A1 (de) 1971-04-22
DE1935143B2 DE1935143B2 (de) 1974-08-15
DE1935143C3 true DE1935143C3 (de) 1975-04-17

Family

ID=5739467

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE1935143A Expired DE1935143C3 (de) 1969-07-11 1969-07-11 Hartlotverbindung bei Halbleiter-Bauelementen und Verfahren zu ihrer Herstellung

Country Status (7)

Country Link
US (1) US3755882A (de)
CH (1) CH551840A (de)
DE (1) DE1935143C3 (de)
ES (1) ES382117A1 (de)
FR (1) FR2054035A5 (de)
GB (1) GB1314044A (de)
SE (1) SE348668B (de)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4036602A (en) * 1975-11-26 1977-07-19 Chromalloy American Corporation Diffusion coating of magnesium in metal substrates
JP5548167B2 (ja) * 2011-07-11 2014-07-16 日本発條株式会社 積層体及び積層体の製造方法

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA683210A (en) * 1964-03-31 P. Skinner Ransom Brazing dissimilar metal members
BE577086A (de) * 1958-04-03 1900-01-01
NL268834A (de) * 1960-09-02
NL279651A (de) * 1961-07-14
US3337947A (en) * 1964-06-29 1967-08-29 Aluminum Co Of America Method of joining electrical contacts to aluminum parts
US3375143A (en) * 1964-09-29 1968-03-26 Melpar Inc Method of making tunnel diode
CH423997A (de) * 1965-06-24 1966-11-15 Bbc Brown Boveri & Cie Halbleiteranordnung
US3447236A (en) * 1966-02-11 1969-06-03 Western Electric Co Method of bonding an electrical part to an electrical contact
US3478416A (en) * 1967-02-15 1969-11-18 North American Rockwell Bonding of beryllium members
US3409974A (en) * 1967-07-07 1968-11-12 Alloys Unltd Inc Process of making tungsten-based composite materials

Also Published As

Publication number Publication date
DE1935143A1 (de) 1971-04-22
DE1935143B2 (de) 1974-08-15
ES382117A1 (es) 1972-11-01
US3755882A (en) 1973-09-04
FR2054035A5 (de) 1971-04-16
SE348668B (de) 1972-09-11
GB1314044A (en) 1973-04-18
CH551840A (de) 1974-07-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE3345219C1 (de) Lötfolie zur spannungsfreien Verbindung von Keramikkörpern mit Metall
DE102013014528B4 (de) Cadmium- und phosphorfreie Lotlegierung, ein Schichtlot, einen gelöteten Gegenstand, eine Kombination einer Lotlegierung und ein Verfahren zum Verbinden von Metallteilen
DE2514922C2 (de) Gegen thermische Wechselbelastung beständiges Halbleiterbauelement
DE112014000475B4 (de) Lotlegierungen
DE112009002570T5 (de) Lötmetalllegierung und Halbleiterbauteil
EP3247530B1 (de) Hartlotlegierung
WO2005082569A1 (de) Verfahren zum schweissen artungleicher metallischer fügepartner, insbesondere von aluminium-kupfer-verbindungsstellen
DE1287911B (de) Gold-Kupfer-Hartlot
DE3123357A1 (de) "elektrisches kontaktstueck"
EP1647352B1 (de) Lotmaterial
DE2526954A1 (de) Mit mindestens einem eisenkoerper verbundener seco tief 5-permanentmagnet und verfahren zur herstellung eines solchen permanentmagneten
DE1935143C3 (de) Hartlotverbindung bei Halbleiter-Bauelementen und Verfahren zu ihrer Herstellung
AT512041B1 (de) Verfahren zur Herstellung eines metallisierten Substrats
DE202009019184U1 (de) Lotlegierung
DE2747087C2 (de) Elektrischer Kontakt und Verfahren zu dessen Herstellung
EP0030261B1 (de) Verwendung von Lotlegierungen zum direkten Auflöten von oxidhaltigen Silberkontakten auf Kontaktträger
EP4103351B1 (de) Bleifreie lötfolie
DE1621258B2 (de) Kontaktstueck aus einem leitenden traeger aus einem unedlen metall und einem dreischichtigen verbundkontaktkoerper sowie dessen herstellungsverfahren
DE202013009641U1 (de) Legierungen
EP0104500B1 (de) Lotlegierungen zum Auflöten von Kontaktwerkstoffen
DE2605874A1 (de) Hochtemperatur-loetvorformen und ihre verwendung in einem diffusions-loetverfahren
DE1298387C2 (de) Halbleiter-Anordnung
DE1614653C3 (de) Halbleiteranordnung hoher Strombelastbarkeit
DE1558883A1 (de) Titan-hartloetlegierung
DE1621258C3 (de) Kontaktstack aus einem leitenden Träger aus einem unedlen Metall und einem dreischichtigen Verbundkontaktkörper sowie dessen Herstellungsverfahren

Legal Events

Date Code Title Description
C3 Grant after two publication steps (3rd publication)
E771 Valid patent as to the heymanns-index 1977, willingness to grant licences
EHJ Ceased/non-payment of the annual fee