DE1966001A1 - Halbleiterbauelement - Google Patents

Halbleiterbauelement

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Description

  • Halbleiterbauelement (Zusatz zum Patent ... / Patentanm. P 15 89 543.9) Die Erfindung betrifft ein mindestens einen scheibenförmigen Halbleiterkörper enthaltendes Halbleiterbauelement nach Patent ... (Patentanmeldung P 15 89 543.9), bei welchem der Halbleiterkörper mit einem ersten, eine ganze Oberflächenseite einnehmenden metallischen Ansclußkontakt mittels einer Weichlotschicht auf einen metallischen Sockel aufgelötet ist, bei welchem ferner mindestens ein metallischer Anschlußstift durch den Sockel isoliert hindurchgeführt ist, und bei welchem schließlich eine als Anschlußdraht ausgebildete Stromzuführung von dem metallischen Anschlußstift zu einem zweiten, an der Oberscite des Halbleiterkörpers angebrachtem metallischen Anschlußkontakt führt, wobei der AnschluBdraht aus einem geradlinig ausgebildeten Mittelabschnitt, aus einem gegenüber diesem Mittelabschnitt abgewinkelten, geradlinig ausgebildeten Endabschnitt und aus einem gegeniiber dem Mittelabschnitt ebenfalls abgewinkelten, wendelförmig ausgebildeten Endabschnitt besteht, und wobei ferner der Anschlußdraht mit seinem geradlinig ausgebildeten Endabschnitt mit dem zweiten, an der Oberseite des Halbleiterkörpers angebrachten Anschlußkontakt verlötet ist und mit seinem wendelförmig ausgebildeten Endabschnitt über den Anschlußstift geschoben und mit diesem verlötet ist.
  • In der Hauptanmeldung ist bereits ein Halbleiterbauelement dieser Art vorgeschlagen worden. Bei diesem Halbleiterbauelement drückt der Anschlußdraht lediglich unter seinem Eigengewicht auf den scheibenförmigen Halbleiterkörper. Dies hat zur Folge, daß nach dem Zusasmenfügen der Einzelteile des Bauelements die Gefahr besteht, daß der Anschlußdraht verrutscht, so daß insbesondere dann, wenn der an der Oberseite des Halbleiterkörpers angebrachte Anschlußkontakt kleinflächig ist, eine sichere Kontaktgabe zwischen ihm und dem Anschlußdiaht beim Zusammenlöten des Bauelements nicht immer gewährleistet ist.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein llalbleiterbauelement der eingangs genannten Art zu entwickeln, bei welchem beim Zusammenlöten eine sichere Kontaktgabe zwischen dem an der Oberseite des Halbleiterkörpers angebrachten Anschlußkontakt und dem mit ihm zu verlötenden Anschlußdraht gewährleistet ist.
  • s:lne besonders einfache und wirkungsvolle Lösmlg dieser Aufgabe ergibt sich, wenn gemäß der Erfindung der wendelförmig ausgebildete Endabschnitt entlang dem Anschlußstift bis zum Verklemmen dieser beiden Teile nach unten geschoben ist.
  • Dies hat zur Folge, daß der Anschlußdraht mit seinem geradlinig ausgebildeten Endabsciinitt eine zusätzliche Kraft auf den Halbleiterkörper ausübt, die groß im Vergleich zum Eigengewicht des Ansclußdrahtes ist. Dadurch wird erreicht, daß der Anschlußdraht, der Halbleiterkörper und der metallische Sockel sowohl während der Montage als auch während des Lötprozesses in ihrer jeweiligen gegenseitigen Anordnung unverrutschbar fixiert werden. Dies ist insbesondere dann von entscheidender Bedeutung, wenn an der Oberseite des Halbleiterkörpers mehrere und/oder besonders kleinflächige Anschlußkontakte angebracht sind und/ oder mehrere Halbleiterkörper (Chips) in einem einzigen Halbleiterbauelement untergebracht sind.
  • Weitere Einzelheiten und zweckdienliche Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen in Verbindung mit einem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel.
  • Es zeigen: Fig. 1 ein Halbleiterbauelement genß der Erfindung mit abgenommenem Deckel in perspektivischer Darstellung, Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie II-II der Fig. 1, Fig. 3 den Anschlußdraht in nicht verspanntem Zustand von unten, Fig. 4 den Anschlußdraht in nicht verspannte Zustand von der Seite.
  • Das i.n den Fig. 1 und 2 dargestellte Halbleiterbauelement enthält einen plättchenförmigen Halbleiterkörper 38. Der Halbleiterkörper 38 trägt an seiner Unterseite einen ersten Anschlußkontc'jkt 39 (Fig. 2), welcher sich über diese ganze Unterseite erstreckt. Mit diesem Anschlußkontakt ist der Halbleiterkörper 38 auf eine Sockelpatte 35 aufgelötet, welche einen Teil des Gehäuses des Halbleiterbauelements bildet und gleichzeitig als Elektrodenanschluß für den Halbleiterkörper 38 dient. Die Sockelplatte 35 trägt an ihrer Unterseite einen ersten Anschlußstift K0, Dieser Anschlußstift dient als Stromzuführung für den Anschlußkontakt 39 des Halbleiterkörpers 38.
  • Der Halbleiterkörper 38 hat außer seinem an seiner Unterseite liegenden ersten Anschlußkontakt 39 noch einen zweiten Anschlußkontakt 7, welcher an der Oberseite angeordnet und über ei.nen Anschlußdraht 61a mit einem zweiten Anshlußstift K4 verbunden ist. Dieser Anschlußstift K4 ist mittels einer Glaseirlschmelzung G4 isoliert durch die Sockelpatte 35 hindurchgeführt. Der Anschlußdraht 61a besteht aus einem annähernd geradeinig ausgebildeten Mittelabschnitt 10, aus einem gegenüber diesem Mittelabschnitt abgewinkelten, geradlinig ausgebildeten und annähernd vertikal verlaulenden ersten Endabschnitt lOa und aus einem gegenüber dem Mittelabschnitt ebenfalls abgewinkelten, jedoch wondelförmig ausgebildeten zweiten Endabschnitt W'4. Die Achse der Wendel verläuft dabei annähernd vertikal. Das untere Ende des ersten Endabschnitts lOa des Anschlußdrahts 61a ist mit dem zweiten Anschlußkontakt 7 des Halbleiterkörpers 38 verlötet. Der zweite Endabschnitt W§4 des Anschlußdrahtes 61a ist über den zweiten Anschlußstift K4 gesteckt und mit diesem verlötet.
  • Beim Zusammenbau des Halbleiterbauelemente vor dem Zusammenlöten muß die Sockelplatte 75 mit ihren Anschlußstiften K und K4 bereits vorgefertigt vorliegon. Diese Vorfertigung besteht darin, daß zuerst der Anschlußstift K4 in eine entsprechend bemessene Bohrung der Sockelplatte 35 eingeschmolzen wird, so daß die Glaseinschmelzung G4 entsteht, und daß dann der Anschlußstift Ko auf die Unterseite der Sockelplatte 35 stumpf auf geschweißt wird. Statt dessen kann aber auch der Anschlußstift Ko gleichzeitig mit dem Anbringen der Glaseinschmelzung hart angelötet werden. Im Anschluß an diesen ProzeB werden alle Metalloberflächen des vorgefertigten Sockels mit einer mit Weichlot benetzbaren Metallschicht, vorzugsweise aus Nickel, überzogen.
  • Beim Zusammenbau des Halbleiterbauelements wird nun zuerst der Halbleiterkörper 38, welcher mindestens an seinem oberen AnschluRkontiçt 7 mit Lot vorbelegt ist, auf die Sockelplatte 35 aufgelegt. An seiner Unterseite kann der Halbleiterkörper 78 ebenfalls mit Lot vorbelegt sein. Statt dessen oder zusätzlich kann aber auch zwischen die Sokelplatte 35 und den Halbleiterkörper 38 ein Lotplättchen gelegt werden. Dann wird der Anschlußdraht Gla mi.t seinem wendelförmig ausgebildeten End.absclrnitt lJ'4 auf den Anschlußstift K4 so aufgeschoben, daß sein geradlinig ausgebildeter Endabschnitt lOa mit seinem unteren Ende auf den mit Lot vorgelegten Anschlußkontakt 7 des Halbleiterkörpers 38 trifft.
  • Nun wird der wendelförmig ausgebildete Endabschnitt W'4 mit einer Lehre entlang dem Anschlußstift K4 bis zum Verklemmen um einen geringen Betrag nach unten geschoben. Bei entsprechender Dimensionierung der Längen sowohl des geradlinig ausgebildeten Enr .bschnitts lOa als auch des wendelförmig ausgebildeten Endabschnitts W'4 kann au.f die Verwendung einer Lehre verzichtet werden, indem man den wendelförmig ausgebildeten Endabschnitt fWll4 entlang dem Anschlußstift K4 bis zum Anschlagen auf der Glaseinschmelzung G4 verschiebt, wobei sich automatisch ein stets reproduzierbarer Vorspannbetrag ergibt.
  • Danach wird auf den Anschlußstift K4 ein in der Zeichnung nicht dargestellter Lotring aufgeschoben und dann das so montierte Gebilde in den Lötofen gebracht.
  • Durch das Verschieben des wendelförmig ausgebildeten Endabschnittes W'4 wird erreicht, daß die Teile 61a und 38 infolge der Kraft, welche der nunmehr verspannte Anschlußdraht 61a auf den IIalbleiterkörper 38 ausübt, im Verlaufe des Lö.tprozesses mit Sicherheit nachsinken und damit diese Teile an der zu verlötenden Berührungsstelle 7 in Rontakt bleiben.
  • Zu diesem Zweck muß ferner der Anschlußdraht 61a aus einem Material bestehen, welches eine gute elektrische Leitfähig keit, eine gute Verlötbarkeit und im Interesse des Vorspannens ausreichende Federungseigenschaften besitzt, welche außerdem auch während des Erhitzens auf die Löttemperatur erhalten bleiben müssen, d. h., es muß die Rekristallisationstemperatur des kaltverformten Materials, aus welchem der Anschlußdraht 61a besteht, noch oberhalb der Löttemperatur liegen, damit der Elastizitätsbereich des Anschlußdrahtes 61a während des Lötvorganges ungeschmälert erhalten bleibt.
  • Es wurde nun gefunden, daß sich Silber-Y,uper-Legierungen mit wenigen Gewichtsprozenten Kupfer, z. B. Ag 97 Cu 3, sowie kaltverformter Nickeldraht vorzüglich für diesen Zweck eignen. Die an den Anschlußkontakten 7-und 39 des Halbleiterkörpers 38 befindlichen Lotschichten bestehen-aus einem Weichlot auf Bleibasis, zweckmäßig aus Pb 96 Sn 4. Der auf den Anschlußstift K4 aufgeschobene Lotring besteht wahlweise aus Pb 92,5 Sn 5 Ag, aus Sn 96 Ag 4 Bi 0,5 oder aus einer Pb-Sn-Legierung, deren Zinngehalt -zwischen 6 und 10 Gewichtsprozenten liegt. Das Verlöten des Halbleiterbauelements erfolgt in einem mit N2 90 H2 10 gefülten Durchaufofen mit etwa 375°C am Halbleiterbauelement.

Claims (4)

  1. Ansprüche
    (1.) Mindestens einen scheibenfärmigen Halbleiterkörper enthalendes Halbleiterbauelement nach Patent ... (Patent anmel -dung P 15 89 543.9), bei welchem der Halbleiterkörper (38) mit einem ersten, eine ganze Oberflächenseite einnehmenden metallischen Anschlußkontakt (39) mittels einer Wei.chlotschicht auf einen-metallischen Sockel (35) aufgelötet ist, bei welchem ferner mindestens ein metallischer Anschlußstift (K4) durch den Sockel (35) isoliert hindurchgeführt ist und bei welchem schließlich eine als Anschlußdraht (61a) ausgebildete Stromzuführung von dem metallischen Anschlußstift (K4) zu einem zweiten, an der Oberseite des Halbleiterkörpers (38) angebrachten metallischen Anschlußkontakt (7) führt, wobei der Anschlußdraht (61.a) aus einem annähernd geredlinig ausgebildeten Mittelabschnitt (10), aus einem gegenüber diesem Mittelabschnitt (10) abgewinkelten, geradlinig ausgebildeten Endabschnitt (10a) und aus einem gegenüber dem Mittelabschnitt ebenfalls abgewinkelten, wendelförmig ausgebildeten Endabschnitt (W') besteht und wobei ferner der Ansclußdraht (61a) mit seinem geradlinig ausgebildeten Endabschnitt mit dem zweiten, an de' Oberseite des IIalbleiterkörpers angebrachten Anschlußkontakt (7) verlötet ist und mit seinem wendelförmig ausgebildeten Endabschnitt (W'4) über den Anschlußstift (K4) geschoben und mit diesem verlötet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der wendelförmig ausgebildete Endabschnitt (W'4) entlang dem Anschlußstift (K4) bis zum Verklemmen dieser beiden Teile (W'4; K4) ) nach unten geschoben ist.
  2. 2. Halbleiterbauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlußdraht (61a) aus einer Silber-Kupfer-Legierung mit wenigen Gewichtsprozenten Kupfer, vorzugsweise aus Ag 97 Cu 3, oder aus kaltverformtem reinem Nickel besteht.
  3. 3. Halbleiterbauelement nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß di.e an den Anschlußkontakten (7; 39) des Halbleiterkörpers (38) befindlichen Lotschichten aus einem Weichlot auf Bleibasis, vorzugsweise aus Pb 96 Sn 4, bestehen.
  4. 4. Halbleiterbauelement nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der isoliert durch den Sockel (35) hindurchgeführte Anschlußstift (K4) mit dem wendelförmig ausgebildeten Endabschnitt (W'4) des Anschlußdragtes (61a) d.urch ein Lot verlötet ist, welches aus Pb 92,5 Sn 5 Ag oder Bn 96 kg 4 Bi 0,5 oder aus einer Blei-Zinn-Legierung besteht, welche einen Zinnanteil zwischen 6 und 10 Gewichtsprozenten hat.
    L e e r s e i t e
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