DE7119711U - SEMICONDUCTOR COMPONENT - Google Patents
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Description
PatentanwältePatent attorneys
J Fianklurt a. M. 1J Fianklurt a. M. 1
Pcnksiraße 13Pcnksiraße 13
GE2IERAL ELECTRIC COIiPAlTY, Schenectady, Έ.Ί. VStAGE2IERAL ELECTRIC COIiPAlTY, Schenectady, Έ.Ί. VStA
Halbleiter "baue leine ntSemiconductors "baue leine nt
Die !Teuerung; bezieht sich auf ein Halbleiterbauelement mit einem Halbleiterkörper, der einander gegenüberliegende Hauptoberflächen und eine sich zwischen den Hauptoberflächen erstreckende Umfangsoberfläche sov/ie mindestens einen die üxafangsoberfläche schneidenden Übergang auf— v l v/eist, und mit ohmschleitender^ Kontakteinrichtungen, die den Hauptoberflächen des Hal;K.fci-;erkörpers augeordnet sind.The! Inflation; refers to a semiconductor device comprising a semiconductor body having opposed major surfaces and a extending between the main surfaces peripheral surface sov / ie at least one the üxafangsoberfläche intersecting transition up vl v / eist, and ^ with ohmschleitender contact means that the major surfaces of Hal; K .fci-; body are arranged.
Die elektrischen Eigenschaften von Halbleiterkörpern v/erden bereits durch geringe Kengen von Verunreinigungen nachteilig beeinträchtigt, insbesondere> v/enn die Verunreinir' The electrical characteristics of semiconductor bodies v / ground already by low Kengen of impurities adversely affected, in particular> v / hen the Verunreini r '
gungen bis zur Oberflächenschnittstelle eines Sperrübergangs gelangen. Um die Verunreinigungen absuschirmen, ist es bekannt, die Halbleiterkörper von Halbleiterbauelementen in hermetisch abgedichteteG-ehäuse zu packen. Um die Packungskosten für Halbleiterbauelemente unter diejenigen Kosten zu senken, die man für hermetische Gehäuse benötigt, wurden bereits verschiedenartige Verfahren entwickelt, nach denen auf den Oberflächenschnittstellen der Übergänge des Halbleiterkörpern ein Schutzstoff oder ein Passivierung— xüittcl aufgetragen wird, um einen hermetischen Verschluß oder eine vollständig dichte Packung des Halbleiterkörper zu erübrigen. Infolge des Unterschiedes zwischen den V/ärncausdehungskoeffizienten von Silicium und Glas sind diegings to get to the surface interface of a barrier junction. To shield the contaminants is It is known to pack the semiconductor bodies of semiconductor components in hermetically sealed G-packages. To the Reduce packaging costs for semiconductor components below those required for hermetic packages, Various methods have already been developed according to which on the surface interfaces of the transitions of the Semiconductor bodies a protective substance or a passivation— xüittcl is applied to a hermetic seal or a completely tight packing of the semiconductor body to spare. Due to the difference between the thermal expansion coefficients of silicon and glass are those
obigen Verfahren pra":tir;ch auf Giliciumkorpor mit einer Breite von weniger als 5,3 mm (150 nils) beschränkt. I'ür Halbleiterbauelemente höherer Leistung hat man vorgeschlagen, eine dünne Glasschicht mit einer Stärke von v/unigö::- als 0,025 es (': nil) zu verv/enden und sie xait einem "vorgeformten Keramikkörper zu verkleben, dessen Värmeausdehungskoeffizient demjenigen- von Siliciun angepaßt ist.above method pra ": tir; ch on Giliciumkorpor with a Width restricted to less than 5,3 mm (150 nils). For semiconductor components of higher power it has been proposed that to use a thin layer of glass with a thickness of v / unigö :: - than 0.025 es (': nil) and it xait To glue a "preformed ceramic body, the thermal expansion coefficient of which is adapted to that of silicon is.
Weiterhin hat man versucht, eine dünne G-lr.scchicht als Passivierungsmxttel auf der Oberfläche des Halbleiterlcörpers aufzubringen und einen polymeren Schutastoff als zusätzliches Passivierungcmittel zu verwenden. Diesen Lösungcv.'eg kann man jedoch infolge der mechanischen Zerbrechlichkeit der dünnen Glasschicht nur beschränkt anwenden, liun kann man aber eine Anzahl von polymeren Schutzstoffen direkt auf der Oberfläche des Halbleiterkörpers, also auf den Übergängen, aufbringen, ohne daß dadurch die elektrischen Eigenschaften vermindert v/erden. Die Verwendung derartiger polymerer Passivierungsmittel alleine ist jedoch durch die Tatsache beschränkt, daß sie gegenüber Verunreinigungen, insbesondere gegenüber !"euchtigkeit, eine höhere Durchlässigkeit als Glas, zeigen. !-lan glaubte daher, daß die Verwendung von polymeren Passivierungsmitteln auf Halbleiterbauelemente beschränkt ist, an die keine hohen elektrischen Anforderungen oder keine hohe Zuverlässigkeit gestellt wird. Perner glaubte man, die polymeren Passiviariin^sinittel lediglich zur Srgänzung anderer Schutzmaßnahmen verwenden zu können, beispielsweise bei Halbleiterbauelementen mit Glaspassivierung und hermetischen Packungen.Furthermore, attempts have been made to use a thin layer of G-Irr Passivation tools on the surface of the semiconductor body to apply and to use a polymeric protective material as an additional passivating agent. This one Solution cv.'eg can, however, due to the mechanical fragility The thin glass layer can only be used to a limited extent, but a number of polymeric protective substances can be used directly on the surface of the semiconductor body, that is to say on the transitions, without thereby affecting the electrical properties reduced. The use of such polymeric passivating agents alone is however limited by the fact that they are opposite Impurities, especially in relation to moisture, a higher permeability than glass. ! -lan believed hence the use of polymeric passivating agents is limited to semiconductor components that have no high electrical requirements or no high Reliability is made. Perner believed that the polymeric passivariants were merely supplementary to be able to use other protective measures, for example in the case of semiconductor components with glass passivation and hermetic packings.
Der !Teuerung liegt daher die Aufgabe zugrunde, unter Verwendung von polymeren Passivierungsmitteln für HaIb-The inflation is therefore based on the task of using of polymeric passivating agents for
leite rl. or "c i1 eins ο ir. fache, weniger aufwendige Packer, jhead rl. or "ci 1 one ο ir. fold, less complex packers, j
r:i"t hohen Leisijuri^en cov;ic nit mehrerer: oder "Jr:iar.3sränaer:: git itr: i "t high Leisijuri ^ en cov; ic nit several: or "Jr: iar.3sränaer :: git it
3u.r LöOLir.j dieser Aufgabe ist das eir-2an3G beschriebene Haibleiterbauele-ent dadurch gekear-seichnet, daß ein vorgeformter Isolierkörper den Umfang dec Halbleiterlcörperc unschlie.3t, daß die IContalctcinrichtungen und der vorgeforate Isolicrlcörper otv/a einander angepaßte, beabstandote Oberflächen aufv/ciser. und daß eine dünne Schicht aus einem polymeren Passivierungsmittel zwischen der Umfangsoberfläche des Halbleiterlcörpers sov/ie zwischen den Oberflächen der Eontalcteinrichtungen und der Oberfläche des vorgeformten Isolierkörpers angeordnet ist und diese Oberflächen miteinander verklebt.For the purpose of this task, the semiconductor component described in 3 G is characterized in that a pre-formed insulating body does not close the circumference of the semiconductor body, so that the contact devices and the pre-formed insulating body are otv / a matched to one another, spaced surfaces on v / ciser. and that a thin layer of a polymeric passivating agent is arranged between the peripheral surface of the semiconductor body and between the surfaces of the contact devices and the surface of the preformed insulating body and these surfaces are adhesively bonded to one another.
Derartig aufgebaute Halbleiterbauelemente eignen sich auch insbesondere für !Thyristoren hoher !Leistung.Semiconductor components constructed in this way are also particularly suitable for high-power thyristors.
Bevorsugte Ausführungsbeispiele der ' Feuerung werden anhand von Piguren beschrieben.Preferred embodiments of the 'firing will be described on the basis of Piguren.
Die Pig. 1 zeigt einen senkrechten Schnitt durch ein Halbleiterbauelement nach der Neuerung.The Pig. 1 shows a vertical section through a semiconductor component according to the innovation.
Die Pig. 2 zeigt einen senkrechten Schnitt durch einThe Pig. 2 shows a vertical section through a
anderes Halbleiterbauelement nach der STeue.-rung. another semiconductor component according to the control.
Die Pig. 3 zeigt einen senkrechten Schnitt durch einen !Thyristor nach der !Teuerung.The Pig. 3 shows a vertical section through a thyristor after the price increase.
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In allen Piguren ist der besseren Übersicht halber der Halbleiterkörper nicht schraffiert und seine Dicke ist übertrieben dargestellt.In all Piguren, for the sake of clarity, the Semiconductor body not hatched and its thickness is shown exaggerated.
Das in dornig. 1 dargestellte Halbleiterbauelement ICO enthält einen Halbleiterkörper 102. Der Halbleiterkörper v/eist eine erste Kontaktoberfläche 104 £nd eine davon entfernte zweite Kontaktoberfläche 106 auf. jlo. die beiden Kontaktoberflächen grenzt eine geneinsane Urifangsoberfläche 103 an. Innerhalb des Ilalbleiterkorpers erstreckt sich zwischen den Koiitaktobcrflachen ein Übergang 11O3 der mit der ünfansscbcrfläche oder den ürifangcrand eine Schnittlinie bildet. Ein erster Anschlußlcörpor 112 ist ohnschleiteua rait der ersten Kontaktoberfläche über ein Bindemittel 114 verbunden. Ein sv/eiter Anschlußlcörper 116 ist ohmschleitend mit der zweiten IContalctoberfläche über ein Bindemittel 118 verbunden. Das Bindemittel lcann eine oder mehrere Schichten von gleichen oder ungleichen I-Ietallen enthalten, v/as allgemein bekannt ist. V/enn es sich bei den Anschlußirörpern um ein I-iotall mit einem verhältnismäßig großen liärmeausdehnungslcoeffizienJen handelt, beispielsweise um Kupfer, wird als Bindemittel im allgemeinen ein Weichlot benutzt. Wenn es sich bei den Anschlußkörpern um hitzebeständige Metalle handelt, beispielsweise um Wolfram oder Molybdän, die einen verhältnismäßig geringen Wärmeausdehnungskoeffizienten haben, wird als Bindemittel ein Hartlot benutzt. Das Binde- oder Klebemittel enthält im allgemeinen eine oder mehrere ursprünglich vorgesehene Kontaktschichten,'die direkt mit der Oberfläche des Halbleiterkörpers verklebt werden, beispielsweise- durch Aufsprühen, Verdampfungsplattieren, stromloses Aufbringen usv/. Der Halbleiterkörper kann aus irgendeinem herkömmlichen monokristallinen Halbleitermaterial oder einer HaIbleiterverbindung bestehen. In den meisten Pällen handeltThat in thorny. The semiconductor component ICO shown in FIG. 1 contains a semiconductor body 102. The semiconductor body has a first contact surface 104 and a second contact surface 106 remote therefrom. jlo. the two contact surfaces are adjoined by a common urinary surface 103. Within the semiconductor body, a transition 11O 3 extends between the contact surfaces and forms a line of intersection with the outer surface or the outer edge. A first connecting body 112 is connected to the first contact surface via a bonding agent 114 without a loop. A second connection body 116 is connected to the second contact surface in an ohm-sliding manner via a binding agent 118. The binder may contain one or more layers of identical or dissimilar metals, as is well known. If the connecting bodies are made of metal with a relatively large coefficient of thermal expansion, for example copper, a soft solder is generally used as the binding agent. If the connection bodies are heat-resistant metals, for example tungsten or molybdenum, which have a relatively low coefficient of thermal expansion, a hard solder is used as the binding agent. The binding or adhesive generally contains one or more originally intended contact layers which are glued directly to the surface of the semiconductor body, for example by spraying on, vapor deposition, electroless application, etc. The semiconductor body can consist of any conventional monocrystalline semiconductor material or a semiconductor compound. In most cases it acts
Q-z sich jedoch bei den Halbleiterkörper um monokristdlines Silicium oder G-civ.ianium. However, the semiconductor bodies are made up of monocrystalline silicon or G-civ.ianium.
Der erste AnschluSkörper weist eine erste U^fangcoborf lache 120 and der zweite AnschluBkörper eine zweite ü:.ifangsoberfläche 122 auf. In einen etwa gleichmäßi-on Abstand von den ümfangsoVerflachen befindet sich eine Oberfläche 124, die von oj-ncn vorgeformten IsolierZcörOor 126 vorrjeeehen ist, der den I-Ialbloiterkörpcr and die Anschlußkörper angibt, jüin polysericches oder polymcrec Passivierangsnittel 123 ist cit der TJsfangsoberflücho dos Halbleiterkörpers verlclcbt. Das Passivicru.n£ccnittc'l befindet sich ferner zwischen den Uxnfangsoberflächen der Anschlußkörper und der benachbarten Oberfläche dec Isolierkörpers. The first connection body has a first U ^ fangcoborf pool 120 and the second connector body a second ü: .catch surface 122 on. In a roughly uniformi-on There is a distance from the circumferential surfaces Surface 124, which is preformed by oj-ncn insulating accessories 126 is provided which connects the albloiter body and the connecting body indicating jüin polysericches or polymcrec Passivierangsmittel 123 is cit the TJsfangsoberflücho dos Semiconductor body verlclcbt. The Passivicru.n £ ccnittc'l is located further between the Uxnfangsoberflächen the Terminal body and the adjacent surface dec insulating body.
Das polymere Passivierun^sinittel kann man aus einer Gruppe von herkömmlichen polymeren Stoffen ausv/ählen, die man direkt auf dxe Übergänge des Halbleitcrkörpers aufbringen kann, ohne dabei die elektrischen Eigenschaften zu verschlechtern. Als Stoffe v/erden beispielsv/eipc Organopolysilixane bevorzugt, die im allgemeinen als Siliconharze und Siliconkautschuk bekannt sind. Ein bevorzugtes handeisübliches Organopolysili;-:anist RIV-11. Epoi-ridharz, beispielsweise Epo;-:y 10, lieferbar von der Pirna Sranscne, Inc., ist ebenfalls ein geeignetes polymeres Passivierungsmittel. Weiterhin kommen als polymere Passivierungsmittel Polyimide in Präge, beispielsweise Pyre-I-I.I/. von DuPont. Perner kann man als Passivierungsmittel Pluorocarbonpolymero benutzen, bcispielsv/oise 2eflon, 2eflon-PEP und ICeI-I?. Die polymeren Passivierungsmittel sollten eine dielektrische Festigkeit oder Durchschlagfestigkeit von mindestens 4000 V/mm (100 volts/mil) jedoch vorzugsv/eiso von mindestens 8000 V/mm (200 volts/mil) und einen spezifischen WiderstandThe polymer passivating agent can be selected from one group choose from conventional polymeric materials that can be used apply directly to the junctions of the semiconductor body can without impairing the electrical properties. Examples of substances are organopolysilixanes preferred, which are generally known as silicone resins and silicone rubbers. A preferred commercial one Organopolysili; -: anist RIV-11. Epoi-ridharz, for example Epo; -: y 10, available from Pirna Sranscne, Inc., is also a suitable polymeric passivating agent. Furthermore, polyimides are used as polymeric passivating agents in embossing, for example Pyre-I-I.I /. by DuPont. Perner can be used as passivating agent Pluorocarbonpolymero use, for example 2eflon, 2eflon-PEP and ICeI-I ?. The polymeric passivating agents should have a dielectric strength or dielectric strength of at least 4000 V / mm (100 volts / mil) but preferably v / ico of at least 8000 V / mm (200 volts / mil) and a specific resistance
von mindestens 10' Ohn-cm haben. Dor 'oi'^OiOrntG j.:;oiierkörpoi1, dor in einem Abstand von der. Übergang angeordnet ist, braucht weder einen derart hohen spezifischer, 'viderstand noch eine derart hohe dielektrische festigkeit wie das polymere Passiviorungc.-jittel zu. haben, wird jedoch vorzugsweise derart gewählt, daß er ebenfalls diesen Anforderungen genügt, da er versehentlich mit der ümfangsoberfläche des Halbleiterlcörpers in Berührung koraaea kann. Der Isolierkörper kann aus Glas oder einer glasartigen Keramik hergestellt sein. Vorzugsweise ist der Isolierkörper feuehtigkeitsundurchlässig. Es ist jedoch lediglich erforderlich, daß der Isolierkörper gegenüber Verunreinigungen eine beachtlich geringere Durchlässigkeit als das polymere Passivierungsmittel aufweist, um nützlich zu sein.of at least 10 'ohn-cm. Dor 'oi' ^ OiOrntG j.:;oiierkörpoi 1 , dor at a distance from the. Transition is arranged, needs neither such a high specific, 'resistance nor such a high dielectric strength as the polymer Passiviorungc.-jittel. but is preferably selected such that it also meets these requirements, since it can accidentally come into contact with the circumferential surface of the semiconductor body. The insulating body can be made of glass or a vitreous ceramic. The insulating body is preferably impermeable to moisture. It is only necessary, however, that the insulating body have a considerably lower permeability to contaminants than the polymeric passivating agent in order to be useful.
Die Packung des Bauelements 100 ist gleichseitig vorgeschlagenen Packungen ähnlich, bei denen eine dünne Schicht aus Glas nit der entsprechend ausgebildeten Ober-• fläche eines vorgeformten Keramikkörpers verbunden wird, dessen Wärmeausdehnungskoeffizient demjenigen eines Sili— ciunhalbleiterkörpers etwa angepaßt ist. Perner ist es wichtig, daß die Glasbindeschicht eine Stärke von weniger ) als 0,025 mm hat, um übermäßige Spannungen und Risse in dein Glas zu vermeiden.The packing of the component 100 is similar to the packing proposed on the same side, in which a thin layer of glass is connected to the correspondingly formed surface of a preformed ceramic body, the coefficient of thermal expansion of which is approximately matched to that of a silicon semiconductor body. Perner, it is important that the glass bonding layer has a thickness of less mm) and 0.025 in order to avoid excessive stresses and cracks in your glass.
Die vorliegende Packung weicht in einigen Punkten von den gleichzeitig vorgeschlagenen Packungen ab. Da polymere Passivierungsmittel elastische Stoffe sind, ist es nicht notwendig, daß zwischen dem Isolierkörper und dem Halbleiterkörper oder den etwa angepaßten Oberflächen der Anschlußkörper ein genauer maximaler Abstand besteht. "Wenn die Stärke der polymeren Passivierungsmittelschicht großer als 0,025 mm ist, besteht keine Gefahr, daß die Schicht bricht oder reißt.The present pack differs in some points from the packs proposed at the same time. Since polymer Passivating agents are elastic substances, it is not necessary that between the insulating body and the semiconductor body or the approximately matched surfaces of the connection body there is an exact maximum distance. "If the thickness of the polymeric passivating agent layer is greater than 0.025 mm, there is no danger of the layer breaking or cracking.
— r> _ - r > _
V/oitcrhin ist es nicht notwendig, daß der Isolierkörper aus einem Hatcrial hergestellt wird, dos::c".". *.'äiT.oau:jd.ehnungskocffisicnt denjenigen des Halbleiterkörper" angcpaßt ist. Darübe:: hinaus ist es nicht c/fordcrlior., die Auswahl für die Anschlußkörper auf hitzebeständig Metalle mit einem niedrigen Wärmeausdehnungskoeffizienten zu beschränken. Die elastischen oder federnden Eigenschaften der polymeren Passivierungsmittcl verhindern, daß die unterschiedlichen Wärmeausdehnungen der verschiedenen Elemente aufeinander einwirken und es zu inneren Spannungen koxnnt. Je dicker und je elastischer das polymere Passivierungsmittcl ist, um so geringer ist die übertragene Spannung. V/enn man ein weniger elastisches polymeres Passivierungsmittel benutzt, ist es stets möglich, einen. Isolierkörper zu verwenden, dessen V/ärmeausdehnungskoeffizient dichter bei demjenigen des Ilalbleiterkörpers oder demjenigen der Anschlußkörper liegt. Im G-rensfall kann man ein verhältnismäßig starres polymeres Passivierungsmittel in Verbindung mit hitzebeständigen Metallanschlußkörpern und mit einem Isolierkörper verwenden, deren V/ärraeausdehnungskoeffizienten aufeinander und auf die übrigen Bauelemente abgestimmt sind. Dazu müssen jedoch die Bauelemente optimal ausgewählt werden.V / oitcrhin it is not necessary that the insulating body is made from a hatcrial, dos :: c ".". *. 'äiT.oau: jd.ehnungskocffisicnt that of the semiconductor body "matched is. In addition: it is not c / fordcrlior., the selection for the connection body on heat-resistant To restrict metals with a low coefficient of thermal expansion. The elastic or resilient properties prevent the polymeric passivating agents, that the different thermal expansions of the different Elements interact and internal tensions can arise. The thicker and the more elastic the polymer Passivation means, the lower the voltage transmitted. If you want a less elastic polymer If passivating agents are used, it is always possible to use a. To use insulating body, its V / thermal expansion coefficient closer to that of the semiconductor body or that of the terminal body. If the worst comes to the worst, you can a relatively rigid polymeric passivating agent in conjunction with heat-resistant metal connectors and use with an insulating body whose V / thermal expansion coefficient are matched to each other and to the other components. To do this, however, the components be optimally selected.
Die vorliegende Packung bietet die Vorteile, daß sie stabiler ist und über einen größeren Bereich Abmessungstoleranzen ausgleicht sowie eine größere V/ahVfür aie Isolierkörperstoffe ermöglicht und gleichzeitig die zuvor bei polymeren Passivierungsmitteln auftretenden iTachteile ' beseitigt, nämlich das Eindringen von Verunreinigungen. Aus der ö?ig. 1 geht hervor, daß lediglich zwei schmale Ränder des polymeren Passivierungsmittels äußeren Verunreinigungen ausgesetzt sind. Die Stärke oder Dicke dieser Pfänder wird mit I1 bezeichnet. Der Hauptabschnitt des polymeren Passivierungsmittels v/ird gegenüber Verunreini-The present packing offers the advantages that it is more stable and compensates for dimensional tolerances over a larger range and enables a larger V / ahV for all insulating body materials and at the same time eliminates the disadvantages previously encountered with polymeric passivating agents, namely the ingress of contaminants. From the öig. Figure 1 shows that only two narrow edges of the polymeric passivating agent are exposed to external contaminants. The strength or thickness of these pledges is denoted by I 1. The main portion of the polymeric passivating agent is protected against contaminants
der nit der ge α amt cn Außcnoborfiächc des Γαο civic ru.:,^- mittcls verbunden oder verklebt ist. Verunreinigungen, die den Übergang des ITalblcitcrkorpcrs erreichen v/ollcr., müssen eine Strecke von L zurücklegen. Cc.rj minimale- Verhältnis von L au 0? betrügt 5 : 1« Is allconoinori οοΐΐνΰ es .jedoch höher sein, "beispielov/eise 10 : 1 bis 100 : 1 oder noch höher. Größere Verhältnisse von L : 2 erhu.lt man, v/enn man die Toleranzen der ümfangsoocrilachen der Anschlußlcörper und der angepaßten Oberfläche des Isolierkörpers in engeren Grenzen hält. Ί/eitcrhin lcann aan die Länge.des Isolierkörpers und die Breite der Anschlußkürpcr vergrößern, un das Verhältnis L : ü? zu erhöhen. Eine v/citcre Schutzmaßnahme besteht darin, den einen Ancchluß-Irörpor vor dera Zusammenbau des Ilalbleiterbauelenents Kit den vorgeformten Isolierkörper zu verlöten oder anderweitig undurchlässig su verbinden, so daß lediglich der eine Rand des polymeren Passivierungsmittels Verunreinigungen ausgesetzt ist.the nit the general office cn Auscnoborfiächc des Γαο civic ru.:,^- is connected or glued by means of. Impurities, which reach the transition of the ITalblcitcrkorpcrs v / ollcr., must cover a distance from L. Cc.rj minimum- ratio from L au 0? cheats 5: 1 «Is allconoinori οοΐΐνΰ it .but be higher, "for example 10: 1 to 100: 1 or even higher. Larger ratios of L: 2 obtained one, v / enn one the tolerances of the umfangsoocrilachen Terminal body and the adapted surface of the insulating body keeps within narrower limits. Ί / eitcrhin lcann aan die Length of the insulating body and the width of the connection body increase, and the ratio L: ü? to increase. One v / citcre protective measure consists in the one connecting irörpor before assembling the semiconductor component kit to solder the preformed insulating body or otherwise impermeable su connect, so that only one edge of the polymeric passivating agent impurities is exposed.
In der j?ig. 2 ist ein Halbleiterbauelement 200 mit einem Halbleiterkörper 202 dargestellt. Der Halbleiterkörper v/eist eine erste Kontaktoberf lache 204 und in einem Abstand davon eine zweite Kontaktoberfläche 206 auf. An die beiden Kontaktoberflächen grenzt eine Umfangsoberfläche oder ein ümfangsrand 203 an. Sin in dem Halbleiterkörper liegender Übergang 210 befindet sich zwischen den Kontaktoberflächen und bildet rait der Umfangsoberfläche eine Schnittlinie.In the j? Y. 2 is a semiconductor device 200 having a Semiconductor body 202 shown. The semiconductor body v / e is a first contact surface 204 and at a distance thereof a second contact surface 206. A circumferential surface adjoins the two contact surfaces or a peripheral edge 203. Sin in the semiconductor body Lying transition 210 is located between the contact surfaces and forms one of the circumferential surface Cutting line.
Sin erster Anschlußkörper 212 v/eist einen zentralen abgesetzten Abschnitt 214 auf. Eies hitsebeständige KetalIstut: platte 216 mit einem verhältnismäßig geringen V.rärmeausdchnungskocffizicntcn, beispielsweise aus Wolfrain oderSin first connecting body 212 has a central stepped section 214. Eies hit-resistant KetalIstut: plate 216 with a relatively low V. r ärmeausdchnungskocffizicntcn, for example from Wolfrain or
LIoIy 1Oei;In, ist zwischen der ersten Kontaktoberfläche und dem abgesetzten Abschnitt angeordnet. "Jm die ohr;sc":c Lc. 'iiur.r von dem ersten Anschlußkörper zu. der erster. Kontaktoberfläche des Ilalblcitcrlcörpers zu erleichtern, "befindet sich zwischen der Stutaplatte und dem a-b^rocüt^ton Abschnitt eine Kontaktschicht 218. Die Schicht kann aus Gold oder einem anderen geschmeidigen Hetall bestehen, das entweder axt dem stufenförmig abgesetzten Abschnitt und DSV/, oder der Stütsplatte verbunden ist. Hit der ersten Kontaktoberfläche des Halbleiterkörper ist ebenfalls eine Kontaktschicht 220 verbunden. Bei dieser Schicht kann es sich um eine herkömmliche Kontaktschicht handeln. Die Stützplatte kann durch die Kontaktschichtea entweder mit dem abgesetzten Abschnitt oder der ersten Kontaktoberflache, aber auch mit keinem dieser Seile, jedoch niemals mit beiden Seilen verbunden oder verklebt sein. Wie es aus der Darstellung hervorgeht, sind der zweiten Kontaktoberfläche ähnliche Elemente in der gleichen Reihenfolge zugeordnet, die nrlt den gleichen Bezugszeichen versehen sind. Dine dünne polymere Passivierungsmittelschicht 222 verklebt einen ringförmigen vorgeformten Isolöeckörper 224 mit den gegenüberliegenden ümfangsoberflächen der Stützplatten, des Halbleiterkörpers und der Anschlußkörper. Der Isolierkörper ist derart ausgebildet, daß er sich den gegenüberliegenden Oberflächen der Anschlußkörper anpaßt. Da die Anschlußkörper, die Stütz- · platten und der Halbleiterkörper vor dem Eingeben des polymeren Passivierungsmittels zwischen den Isolierkörper und die zuerst genannten Bauteile keine miteinander verbundene Einheit bilden, kann man das gezeigte Bauelement, allerdings noch ohne die Passivierungsmittelschicht, in eine Porm einsetzen und auf die Anschlußkörper eine Druckkraft ausüben. In diesem Zustand Zcann man ütor einen oder mehrere Einlaßkanäle 226 in dem vorgeformten. Isolierkörper dasLIoIy 1 Oei; In, is arranged between the first contact surface and the stepped section. "Jm die ear; sc": c Lc. 'iiur.r from the first connection body to. the first. To facilitate the contact surface of the iliac body, "there is a contact layer 218 between the stutaplate and the ab ^ rocut ^ ton section. The layer can consist of gold or some other supple metal that either ax the stepped section and DSV /, or the butt plate A contact layer 220 is also connected to the first contact surface of the semiconductor body. This layer can be a conventional contact layer As can be seen from the illustration, similar elements are assigned to the second contact surface in the same order and are given the same reference numerals Ormten Isolöeckkörper 224 with the opposite circumferential surfaces of the support plates, the semiconductor body and the connection body. The insulating body is designed in such a way that it conforms to the opposing surfaces of the connecting bodies. Since the connection body, the support plates and the semiconductor body do not form a connected unit before the polymeric passivating agent is introduced between the insulating body and the first-mentioned components, the component shown can be inserted into a mold and placed on it, albeit without the passivating agent layer the connecting body exert a compressive force. In this state, one or more inlet channels 226 can be opened in the preformed one. Insulating body that
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-IG--IG-
poly:.:ere Pas civic::;;;".;·.; mittel zugeben. Die Länge der I/'..ί-laSkaniilo beträgt r:i:^o::;tone dec runffacLo ihres Burch-•r.ossors, co da;'J Verunreinigungen, die vor. au.0cr. in dc:.; Pacsivicrungsr.ittcl einzudringen versuche;!, den "Jbcrgcngpoly:.: ere Pas civic :: ;;; ".; · .; medium admit. The length of the I / '.. ί-laSkaniilo if r: i: ^ o ::; tone dec runffacLo of your Burch- • r.ossors, co da; 'J impurities before. au.0cr. in dc:.; Pacsivicrungsr.ittcl try to penetrate;!, The "Jbcrgcng
* O* O
v/ira das Ealoleiteroauelecont von der polyneren Pas si vierungsnittelschicht sucanniGngehalten. Das Bauelement lcann Ean in ähnlicher Weise wie die herköanlichen PreiB-paclcun^en ve^/endon.v / ira the Ealoleiteroauelecont from the polymeric passivation middle layer sucanniG halted. The component Can Ean in a manner similar to the traditional price packages ve ^ / endon.
In der Pig. 3 ist ein thyristor 500 mit einem Shristorhalbleitcrlcörper 302 dargestellt, der in herkönmlicher V.'eise aufgebaut sein l:ann. Der Thyristorl:örper enthält vier aufeinanderfolgend angeordnete Schichten 304, 306, und 510. Die Schichten sind abwechselnd von entgegengesetzten Leitungstyp, la allgemeinen sind die Schichten 304 &nd 508 I\T-ieitcnd und die Schichten 306 und 510 P^lei= tend. Die Außenschichten 304- und 310 werden Smitterschich— ten genannt. Die dazwischenliegenden Schichten 506 und werden als Basisschichten bezeichnet. Zwischen den Schichten 304 und 306 befindet sich ein Eaitterübergang 312. Die Schichten 308 und 310 v/erden von einem Smitterübergang 314 und die Basisschichten von einem Kollelctorube.rga.ng 316 getrennt.In the pig. 3 shows a thyristor 500 with a shristor semiconductor body 302, which can be constructed in a conventional manner. The Thyristorl: örper contains four successively disposed layers 304, 306, and 510. The layers are alternately of opposite conductivity type, la general, the layers 304 nd 508 I \ T-ieitcnd and the layers 306 and 510 P ^ lei are = tend. The outer layers 304 and 310 are called the emitter layers. The intermediate layers 506 and 506 are referred to as the base layers. An aitter junction 312 is located between the layers 304 and 306. The layers 308 and 310 are separated from the ground by a smitter junction 314 and the base layers are separated from a Kollelctorube.rga.ng 316.
Der Thyristorhalbleiterlcörper v/eist eine erste Kontaktoberfläche 318 und eine zweite Kontaktoberfläche 320 auf. Die Dnitterschicht 504 grenzt an einen Hauptabschnitt der ersten Kontaktoberfläche an. Die Basisschicht 506 bildet einen zentralen kleineren Abschnitt dieser Oberfläche. Der Srmitterübergang 512 schneidet die erste 2Contaktoberfläche zwischen der Emitterschicht und der Basisschicht. Die Emitterschicht 310 grenzt an die zweite Kontaktoberfläche an.The thyristor semiconductor body is a first contact surface 318 and a second contact surface 320. The intersection layer 504 is adjacent to a main portion the first contact surface. The base layer 506 forms a central smaller portion of this surface. The emitter transition 512 intersects the first 2Contact surface between the emitter layer and the Base layer. The emitter layer 310 adjoins the second contact surface.
Ei;;e verhältnis:.:.".."::.;; schwach abgeschrägte Umfangcoborflächo 322 des llaibloitcrkörpers erstreckt sich von der erston Kontaktoberfläche nach unten und nach außen. Diese Umfangsoberfläche schneidet die Übergänge 512 und 515 unter einen spitzen Winkel. Da di; Schichten 504, 506 und 503 in dar genannten Reihenfolge zuiiehacr.de spezifische Widerstände aufweisen, bildet die abgeschrägte Umfange— oberfläche 522 einen negativen Neigungswinkel mit den betreffenden Übergängen. Die den negativ abgeschrägten Übergängen zugeordneten Oberflächenfeldgradienten werden im allgemeinen vermindert, wenn der Neigungswinkel kleiner •als 20° ist. Eine verhältnismäßig stark geneigte Umfangsoborfläche 524 erstreckt sich von der zweiten Kontaktoberfläche zu der schwach geneigten Umfangsoberfläche 522. Da die Schicht 508 einen höheren spezifischen Widerstand als die Schicht 510 aufweist, schneidet die Umfangsoberflache 524 den Smitterübergang 514 unter einem positiven Neigungswinkel. Es ist bekannt, daß ein positiver Neigungswinkel den Oberflächenfeldgradienten verteilt, wobei eine kontinuierlich zunehmende.Verbesserung beobachtet v/erden kann, wenn der Neigungswinkel beginnend mit 90° abnimmt und sich dem Wert Hull nähert. In den meisten Fällen ist es daher nicht wesentlich oder nicht erwünscht, daß die Umfangsoberfläche 524 genauso flach verläuft wie die Umfangsoberfläche 522. Bei vielen Anwendungszwecken kann die Umfangsoberfläche sogar senkrecht zu den Kon-■ taktoberflächen verlaufen. In diesem Falle wird der Übergang 514 unter einem rechten V/i nie el geschnitten. Ia allgemeinen wird die Umfangsoberfläche 522 auf einen genauen Winkel geschliffen, um die Eigenschaften des Kollektorübergangs zu optimieren. In vielen Fällen wird für die Umfangsoberfläche 322 eine negativer Neigungswinkel von 3 bis 3° gewählt. Im Gegensatz da^u wird im allgemeinen für die ümfangsoberfläche 524 ein ITeigungswinkel vonEi ;; e ratio:.:. ".." ::. ;; slightly bevelled circumference cobor surface 322 of the body of the loaf extends from the first contact surface downwards and outwards. These Circumferential surface intersects transitions 512 and 515 at an acute angle. Since di; Layers 504, 506, and 503 in the order mentioned zuiiehacr.de specific Have resistances, the beveled perimeter surface 522 forms a negative angle of inclination with the relevant transitions. The surface field gradients associated with the negatively tapered junctions are generally reduced when the angle of inclination is less than 20 °. A relatively steeply inclined peripheral surface 524 extends from the second contact surface to the gently sloping peripheral surface 522. Since layer 508 has a higher resistivity than layer 510, the peripheral surface intersects 524 slants the smitter junction 514 at a positive angle. It is known that a positive angle of inclination distributed the surface field gradient, with a continuously increasing improvement observed can be grounded when the inclination angle decreases starting at 90 ° and approaches the Hull value. In most In some cases, therefore, it is not essential or desirable that the peripheral surface 524 be as flat as it is the circumferential surface 522. In many applications, the circumferential surface can even be perpendicular to the con clock surfaces run. In this case, the transition 514 is intersected under a right V / i never el. Ia general the peripheral surface 522 is ground to a precise angle to enhance the characteristics of the collector junction to optimize. In many cases, the circumferential surface 322 becomes a negative inclination angle of 3 to 3 ° chosen. In contrast da ^ u will in general for the circumferential surface 524 an angle of inclination of
bis 45 gewählt, zu dessen Ausbildung der Halbleiter- . körper einem Sandstrahlbiasvcrfahren auslesetst wird. Die Sandstrahlblastcchnik ist zwar ein übliches Hc rstelluvigsverfahron sum Ausbilden dieser Oberfläche, jedoch leidet dabei die Gleichmäßigkeit der Uniangsoberfläche 524. Die TJmfangsoberflache 322 wird somit in allgemeinen gleichmäßig geschliffen und ihr IToigungswinkel ^enau eingestellt, obv.'ohl sich die Breite dieser Umfangsoberfläche beträchtlich ändern darf. Im Gegensatz dazu kann sich bei der ümfangsoberfläche 524- sowohl die Heigung, die Breite und die Gleichförmigkeit ändern. Das Abschrägen von Shyristorkristallcn ist bekannt und braucht daher in einzelnen nicht beschrieben zu v/crden. Iiicrs wird auf die Ü3-PS 3 4-91 272 und 3 179 860 verwiesen. to 45 chosen, to the formation of the semiconductor. body is selected using a sandblasting bias process. The sandblasting technique is a common manufacturing process sum forming this surface, however the uniformity of the university surface suffers 524. The peripheral surface 322 is thus shown in generally evenly ground and their angle of inclination ^ precisely adjusted, obv.'ohl the width of this Perimeter surface is allowed to change considerably. In contrast in addition, both the Change slope, width and uniformity. The bevelling of Shyristor crystals is known and therefore need not be described in detail. Reference is made to Ü3-PS 3 4-91 272 and 3 179 860.
Ein erster hauptstromführender Anschlußkörper 326 ist ohiEschleitend mit der Smitterschicht 304 und der ersten Kontaktoberfläche über eine Bindemittelschicht 328 verbunden. In ähnlicher V/eise ist ein zweiter hauptstrom- · führender Anschlußkörper 330 mit der zweiten Kontaktoberfläche über eine !Bindemittelschicht 332 verbunden. Der erste Anschlußkörper weist eine Öffnung 354 auf, so daß der erste Anschlußkörper bereits außerhalb der Schnittstelle des Übergangs 312 nit der ersten Kontaktoberfläche endet. Eine loranschlußleitung 336 ist innerhalb des Übergangs 312 an der ersten Kontaktoberfläche mit der Basisschicht 306 verbunden. Ein vorgeformter Isolierkörper 54O umschließt dicht die Soranschlußleitung und weist von der ersten Kontaktoberfläche und der benachbarten Umfangsoberfläche des ersten Anschlußkörpers einen Abstand auf und ict diesen Oberflächen entsprechend ausgebildet. Ein polymeres Passivierungsmittel 342 ist zwischen den Isolierkörper und den ersten Anschlußkörper eingebracht und mit diesen dicht verbunden.A first main current carrying connection body 326 is non-conductive with the emitter layer 304 and the first Contact surface connected via a binder layer 328. In a similar way there is a second main stream Leading connection body 330 is connected to the second contact surface via a binder layer 332. The first connection body has an opening 354 so that the first connection body is already outside the The interface of the transition 312 with the first contact surface ends. A port lead 336 is within of the transition 312 is connected to the base layer 306 at the first contact surface. A preformed insulating body 54O tightly encloses the connection line and faces from the first contact surface and the adjacent peripheral surface of the first terminal body a distance and ict these surfaces formed accordingly. A polymeric passivating agent 342 is introduced between the insulating body and the first connection body and tightly connected to them.
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Hin vorgeformter isolierkörper 544 überdeckt die Ur.fangcoberflächen des Halblciterkorpers und woist Oberflächen 34o und 342 auf, die den benachbarten Oberflächen der Anschlußkörper 32S und 550 angepaßt sind. Der Isolijrkörpcr 544 v/eist ebenfalls eine abgeschrägte Oberfläche 550 auf, die der abgeschrägten Umfangsoberfläche 522 angepaßte ist. ,Zwischen diesen vorgeformten Isolierkörper und den Umfangt;— oberflächen des Halbleiterkörper und der Anschlußkörper befindet sich ein polymeres Passivierungsmittel. Das polymere Passivierungsmittel ist mit diesen Oberflächen verklebt. Das polymere Passivierungsmittel ist in der gleichen Weise ausgewählt, wie es bereits im Zusammenhang mit der Pig. 1 beschrieben worden ist, so daß lediglich äußerst dünne Ränder des polymeren Passivicrungsmittels Verunreinigungen ausgesetzt sind und dio Strecke, die die Verunreinigungen zurücklegen müssen, um zu einem Übergang zu gelangen, verhältnismäßig groß ist, also das obige Verhälnis von 5 : 1 mindestens gewahrt ist. Da der 'übergang 512 normalerweise keine hohen Spannungen zu sperren braucht, ist eine Passivierung dieses Übergangs an der Schnittstelle mit der ersten IContaktoberflache nicht erforderlich, jedoch erwünscht. Anstelle des gezeigten vorgeformten Isolierkörpers 340 kann man auch polymeres Passivierungsmittel verwenden, weiin man bereit ist, eine geringfügige 'verminderung der Sperreigenschaft des Übergangs 312 hinzunehmen, was bei vielen Anv/endungszwecken möglich ist.Preformed insulating body 544 covers the Ur.fangcoberflächen of the half-liter body and has surfaces 34o and 342 which are adjacent surfaces of the connector bodies 32S and 550 are adapted. The Isolijrkkörpercr 544 also has a beveled surface 550 that mates with beveled peripheral surface 522. - Between this preformed insulating body and the circumference; - surfaces of the semiconductor body and the connection body is a polymer passivating agent. That polymeric passivating agent is glued to these surfaces. The polymeric passivating agent is in the selected the same way as it was already in connection with the Pig. 1 has been described, so that only extremely thin edges of the polymeric passivating agent Impurities are exposed and the distance that the impurities must travel to make a transition is relatively large, so the above ratio of 5: 1 is at least maintained. Since the 'transition 512 normally does not need to block high voltages, this transition must be passivated at the interface with the first contact surface not required, however desirable. Instead of the preformed insulating body 340 shown, it is also possible to use a polymeric passivating agent use when you are ready to use a minor 'Accept a reduction in the blocking property of the transition 312, which is possible for many purposes.
Die dargestellten und beschriebenen Ausführungsbeispiele können in mannigfacher Weise abgeändert werden. Die als Dioden dargestellten Bauelemente 100 und 200 können beispielsweise bei Verwendung eines Halbleiterkörpers mit drei Übergängen in Shoclcley-Dioden umgewandelt werden. Pcrncr kann .r.au diese 3auo lc no nt e sehr leicht in tor-G Baue1 c-cnte umformen, indem man in dem einenThe illustrated and described exemplary embodiments can be modified in many ways. The components 100 and 200 shown as diodes can, for example, be converted into Shoclcley diodes when using a semiconductor body with three junctions. Pcrncr can very easily transform these 3auo lc no nt e into tor-G structures by inserting into the one
Anschlußkörper eine öffnung vorsieht und durch diese öffnung eine [Poranschlußloitung führt, wie es "beispiolswcise "oei den Lauoloincnt 500 gezeigt ist. Andererseits kann das Bauelement 500 sehr leicht dadurch in eine Diode oder eine Shockloy-Dicdo ungcv/andclt v/erden, da.3 die ujoranschlußleitung weggelassen und in dem ersten Anschiui3-körpcr keine Öffnung vorgesehen wird." Aswcichond davon kann nan das Bauelement 500 auch au einen 'Iransistor unfornen, indes r.an einen Zlaioleiterkörper .r.it zwei U'oergangen und drei Schichten verwendet. 3ic in der Pig. 3 gezeigte Packung kann man auch bei Baue lere nt en "benutzen, die lediglich einen einzigen I-Teigungswinkel des Uafangcrandes aufweisen.Connecting body provides an opening and through this Opening leads to a [Poranschlussloitung, as it is "example "oei the Lauoloincnt 500 is shown. On the other hand can thereby very easily convert the component 500 into a diode or a Shockloy-Dicdo ungcv / andclt v / earth, da.3 the ujor connection lead omitted and in the first connection body no opening is provided. "As a result of this, the component 500 can also be used in a transistor, meanwhile r. to a zlai conductor body. r. with two u'o passed and used three layers. 3ic in the Pig. 3 pack shown can also be used for builders ", which only have a single I-pitch angle of the Uafangcrandes exhibit.
715715
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