DE2221673C3 - Verfahren zum Herstellen eines Halbleiterbauelementes - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen eines Halbleiterbauelementes mit einem ein Halbleiterelement einschließenden scheibenförmigen Gehäuse, bestehend aus zwei Deckelplatten, aus zwei zwei Stirnflächen aufweisenden Isolierstoffringen und zwei über den Rand der Isolierstoffringe hinausragenden ringförmigen Metallscheiben, durch Verbinden der einen Stirnfläche jedes Isolierstoffringes mit jeweils einer der Deckelplatten und Verbinden der anderen Stirnfläche mit jeweils einer der Metallscheiben, durch Einlegen des Halbletterelementes in einen durch einen der Isolierstoffringe und einer der Deckelplatten gebildeten Hohlraum und durch mechanisches Verbinden der Metallscheiben am äußeren Rand.

Ein solches Verfahren ist z. B. bereits in der DT-OS 14 392 beschrieben worden. Bei diesem Verfahren werden die Deckelplatten mit einer Stirnseite der aus Keramik bestehenden Isolierstoffringe verlötet. Mit der anderen Stirnseite der Isolierstoffringe werden die ringförmigen Metallscheiben verlötet. Diese Teile bilden ein erstes Gehäuseteil. Nach dem Verlöten wird ein Halbleiterelement in einen durch einen der Isolierstoffringe und einer Deckelplatte gebildeten Hohlraum eingelegt. Anschließend wird ein zweites, aus dem anderen Isolierstoffring und einer Deckelplatte bestehendes Gehäuseteil auf das erste Gehäuseteil aufgelegt. Beide Gehäuseteile werden durch Schweißen, Löten oder z. B. Umbördeln der ringförmigen Metallscheiben miteinander verbunden.

Mit einem solchen Verfahren läßt sich erreichen, daß die beim Verlöten der Isolierstoffringe und der Deckelplatten entstehenden Gase oder Dämpfe keinen schädlichen Einfluß auf das Halbleiterelement haben können. Das Verlöten der aus Keramik bestehenden Isolierstoffringe mit den Deckelplatten setzt jedoch eine relativ hohe mechanische Festigkeit der Isolierstoffringe voraus und erfordert ein Metallisieren der zu verlötenden Stirnflächen der Isolierstoffringe. Ein solches Verfahren ist jedoch relativ umständlich.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht darin, ein Verfahren zum Herstellen eines Halbleiterbauelementes gemäß der eingangs erwähnten Gattung anzugeben, bei dem der Herstellungsaufwand vermindert ist, wobei auch ein Eindringen schädlicher Gase der oben beschriebenen Art vermieden wird.

Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwischen eine der einen Stirnflächen der Isolierstoffringe und die entsprechende Deckelplatte eine ringförmige Folie eingelegt wird, die einen bei Zimmertemperatur festen, aushärtbaren Kleber enthält, und daß jeweils der Isolierstoffring, die Folie und die entsprechende Deckelplatte bei einer Temperatur, bei der der Kleber flüssig wird, aneinandergepreßt werden.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung kann auch zwischen die andere Stirnfläche der Isolierstoffringe und die entsprechende ringförmige Metallscheibe eine Folie eingelegt werden. Die Folie kann aus einem mit einem Epoxydharzkleber getränkten Glasfasergewebe bestehen. Vorteilhafterweise wird die Folie zur Aushärtung des Klebers auf eine Temperatur von 200° C erhitzt. Die zu verklebenden Flächen der Isolierstoffringe, der Deckelplatten und der Metallscheiben werden vorteilhafterweise aufgerauht.

Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit den Fig. 1 und 2 näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 die Einzelteile einer Gehäusehälfte eines scheibenförmigen Halbleiterbauelementes vor dem Zusammensetzen und

Fig.2 ein fertiges scheibenförmiges Halbleiterbauelement.

In F i g. 1 ist ein Isolierstoffring mit 1 bezeichnet. Dieser Isolierstoffring besteht z. B. aus Keramik oder einem sonstigen harten Isolierstoff. Der Isolierstoffring

1 weist eine obere Stirnfläche 4 und eine untere Stirnfläche 5 auf. Auf die obere Stirnfläche 4 wird eine Folie 6 aufgelegt, die z. B. aus einem mit einem Epoxydkleber getränkten Glasfasergewebe besteht. Die Folie 6 kann auch aus einem anderen Material bestehen, zur einfachen Handhabung der Folie sollte sie jedoch einen Kleber aufweisen, der bei Zimmertemperatur fest ist. Auf diese Folie 6 wird eine napfförmige Deckelplatte

2 aufgesetzt. Diese Deckeiplatte besteht l. B. aus versilbertem Kupfer.

Die Deckelplatte 2 wird an die Stirnfläche 4 des Isolierstoffringes 1 angepreßt, wobei die Teile auf eine Temperatur von z. B. 200° C erhitzt werden. Bei dieser

Temperatur schmilzt der in der Folie 6 enthaltene Kleber und benetzt sowohl die Stirnfläche 4 als auch den über der Stirnfläche 4 liegenden Teil der Deckelplatte 2. Die Deckelplatte 2 und der Isolierstoffring 1 werden vorzugsweise bis zur Aushärtung des Klebers aufeinandergepreßt. Das Aushärten erfolgt zweckmäßigerweise bei der gleichen Temperatur, also z. B. 200° C. Zur besicren Haftung werden die zu verklebenden Flächen z. B. durch Schleifen oder Sandstrahlen aufgerauht.

Gleichzeitig oder anschließend wird mit der unteren Stirnseite 5 des Isolierstoffringes 1 eine ringförmige Metallscheibe 3 verbunden. Zu diesem Zweck wird zwischen die untere Stirnseite 5 des Isolierstoffringes I und die ringförmige Metallscheibe 3 eine Folie 7 gelegt, deren Zusammensetzung der der Folie 6 entspricht. Die ringförmige Metallscheibe 3 besteht zweckmäßigerweise aus einem Metall, dessen Ausdehnungskoeffizient dem des Isolierstoffringes 1 wenigstens etwa entspricht. Sie kann z. B. aus einer Eisen-Nickel-Kobalt-Legierung bestehen. Die genannten Teile bilden eine erste Gehäusehälfte. Auch hier werden die zu verklebenden Flächen zweckmäßigerweise aufgerauht.

In Fig. 2 ist ein vollständiges scheibenförmiges Halbleiterbauelement gezeigt, das aus zwei nach dem in Verbindung mit F i g. 1 beschriebenen Verfahren zusammengesetzten Gehäusehälften besteht. Gleiche Teile sind hier mit gleichen Bezugszeichen wie in Fig. 1 versehen. Das Halbleiterbauelement nach Fig. 2 weist eine zweite Gehäusehälfte auf, deren Abmessungen denen der ersten Gehäusehälfte identisch sein können. Sie weist einen Isolierstoffring 8 eine Deckelplatte 9 und eine ringförmige Metallscheibe 10 auf. In einen durch den Isolierstoffring 8 und Deckelplatte 9 gebildeten Hohlraum iJ wird ein Halbleiterelement eingelegt, das aus einem z. B. aus Silicium bestehenden Halbleiterkörper 12, einer z. B. aus Gold bestehenden Elektrode 13 und einer z. B. aus Molybdän bestehenden Elektrode 14 besteht. Auf die Elektroden 13 wird eine aus Strom und Wärme gut leitendem Material, z. B. Kupfer, bestehende Anschlußelektrode 18 aufgelegt. Nach Einlegen der Kontaktelektrode 18 wird die obere Gehäusehälfte aufgelegt. Anschließend werden die ringförmigen Metallscheiben 3 und 10 am äußeren Rand z. B. mittels zweier ringförmiger Schweißelektroden 15 und 16 miteinander verschweißt. Dazu kann mindestens eine der ringförmigen Metallscheiben am Rand eine ringförmige Einprägung aufweisen, die als Schweißwulst dient.

Dieses Verfahren hat gegenüber dem bisher bekannten Verfahren den Vorteil, daß es wesentlich aufwendig ist. Gleichzeitig wird vermieden, daß beim Aushärten des Klebers auftretende Dämpfe oder Gase vom Halbleiterkörper ferngehalten werden. Eine Beeinflussung des Halbleiterkörpers, die z. B. zu einer Verschlechterung der Sperrkennlinien führen kann, wird damit vermieden.

Die beiden Gehäusehälften müssen nicht unbedingt verschweißt werden, sie können z. B. auch durch Umbördeln des äußeren Randes der ringförmigen Metallscheiben 3 und 10 miteinander verbunden werden. Die Deckelplatten müssen nicht unbedingt napfförmig ausgebildet sein, sie können z. B. auch ein z. B. aus Kupfer bestehendes massives Mittelstück aufweisen, das mit dem mit den Isolierstoffscheiben verklebten Rand der Deckelplatten bündig abschließt oder über diesen Rand hinausragt. Die Erfindung läßt sich auch bei Thyristoren mit scheibenförmigem Gehäuse verwenden. Ein Ende der Steuerelektrodenzuführung kann zwischen die ringförmigen Metallscheiben gelegt und wird beim Verbinden dieser Scheiben gleichzeitig mit diesen kontaktiert. Die Scheiben bilden dann den Steueranschluß.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Herstellen eines H eiterbauelementes mit einem ein Halbleiterelement einschließenden scheibenförmigen Gehäuse, bestehend aus zwei Deckelplatten, aus zwei zwei Stirnflächen aufweisenden Isolierstoffringen und zwei über den Rand der Isolierstoffringe hinausragenden ringförmigen Metallscheiben, durch Verbinden der einen Stirnfläche jedes Isolierstoffringes mit jeweils einer der Deckelplatten und Verbinden der anderen Stirnfläche mit jeweils einer der Metallscheiben, durch Einlegen des Halbleiterelcmentes in einen durch einen der Isolierstoffringe und einer der '5 Deckelplatten gebildeten Hohlraum und durch mechanisches Verbinden der Metallscheiben am äußeren Rand, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwischen eine der einen Stirnflächen

(4) der Isolierstoffringe (1, 8) und die entsprechende *o Deckelplatte (2, 9) eine ringförmige Folie (6) eingelegt wird, die einen bei Zimmertemperatur festen, aushärtbaren Kleber enthält, und daß jeweils der Isolierstoffring (1, 8), die Folie (6) und die entsprechende Deckelplatte (2, 9) bei einer Temperatur, bei der der Kleber flüssig wird, aneinandergepreßt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auch zwischen die andere Stirnfläche

(5) der Isolierstoffringe (1,8) und die entsprechende ringförmige Metallscheibe (3, 10) eine Folie (7) eingelegt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Folie (6, 7) eingelegt wird, die aus einem mit einem Epoxydharzkleber getränkten Glasfasergewebe besteht.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Folie (6, 7) zur Aushärtung des Klebers auf eine Temperatur von 200° C erhitzt wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die zu verklebenden Flächen der Isolierstoffringe (1, 8), der Deckelplatten (2, 9) und der Metallscheiben (3, 10) aufgerauht werden.