DE1050449B

DE1050449B -

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Publication number: DE1050449B
Application number: DENDAT1050449D
Authority: DE
Priority date: 1957-04-18
Publication date: 1959-02-12
Also published as: FR1205947A; DE1034274B; NL112688C; GB850119A; NL226947A; CH363725A

Description

DEUTSCHES

Den Gegenstand der Hauptpatentanmeldung bildet ein Verfahren zur Herstellung einer Verbindung eines draht- oder bandförmigen elektrischen Leiters mit einer Elektrode eines Halbleiterelementes, und zwar insbesondere eines Flächengleichrichters oder -transistors, indem der anzuschließende Draht bzw. das Band zunächst auf einer kurzen Strecke seiner Länge gegen die Elektrode des Halbleiterelementes gelegt, danach auf dieser Strecke des Drahtes bzw. des Bandes zwei andere Elektroden einer Schweißeinrichtung mit geringer gegenseitiger Entfernung aufgesetzt und anschließend zur Durchführung eines Verschweißungsprozesses zwischen Draht bzw. Band und der Elektrode des Halbleiterelementes kurzzeitig an Spannung gelegt werden.

Dieses Verfahren mit einem einmaligen kurzzeitigen Anspannunglegen zweier aufgesetzter Elektroden ist geeignet zur Befestigung eines Drahtes bzw. eines Bandes über eine relativ kleine Fläche an der Elektrode des HalWeiterelementes. Mitunter kann sich jedoch eine mechanische und elektrische Verbindung zwischen einem Anschlußleiter und der Elektrode eines Halbleiterelementes mit einer Übergangsfläche größerer Flächenausdehnung zwischen Anschlußleiter und Elektrode des Halbleiterelementes als notwendig ergeben. Das kann notwendig sein aus Gründen der zu beherrschenden Stromführung und des für die Stromführung des Anschlußleiters an diesem bedingten Querschnittes. Um auch in solchen Fällen eine wirksame, dem Grundgedanken des Hauptpatents folgende Verbindung zwischen dem Anschlußleiter und der Elektrode des Halbleiterelementes zu erreichen, wird bei einem Verfahren zur Herstellung der Verbindung zwischen einem elektrischen Anschlußkörper und einer Elektrode eines Halbleiterelementes, insbesondere eines Flächengleichrichters oder -transistors, indem der Anschlußkörper über eine bestimmte Strecke gegen die Elektrode des Halbleiterelementes gelegt, danach auf dieser Strecke zwei andere Elektroden einer Schweißeihrichtung mit geringer gegenseitiger Entfernung aufgesetzt und kurzzeitig für die Durchführung eines elektrischen Verschweißungsprozesses zwischen dem Anschlußkörper und der Elektrode des Halbleiterelementes an Spannung gelegt werden, gemäß einer Weiterbildung des Verfahrens des Hauptpatents an der Übergangsfläche zwischen einer Elektrode des Halbleiterelementes und dem an dieser Elektrode zu befestigenden Anschlußkörper über Elektroden, welche nacheinander oder gleichzeitig an verschiedenen Stellen oberhalb dieser Übergangsfläche auf die freie Oberfläche des zu befestigenden Anschlußkörpers aufgesetzt werden, eine Mehrzahl von nach einer geeigneten geometrischen Figur verteilten Schweißstellen erzeugt. So kann es sich

Verfahren zur Herstellung

der Verbindung zwischen einem

elektrischen Anschlußkörper und einer

Elektrode eines Halbleiterelementes,

insbesondere eines Flächengleichrichters

oder -transistors

Zusatz zur Patentanmeldung S 53212 VIIIc/21 g
(Auslegeschrift 1 034 274)

Anmelder:

Siemens-Schuckertwerke

Aktiengesellschaft,

Berlin und Erlangen,

Erlangen, Werner-von-Siemens-Str. 50

Hans-Jürgen Nixdorf, Berlin-Lankwitz,
ist als Erfinder genannt worden

als zweckmäßig erweisen, statt einer punktförmigen Verschweißung eine solche an mehreren in der Queroder/und Längsrichtung des Anschlußleiters nebeneinanderliegenden Punkten vorzunehmen. Die Verschweiß ungspunkte können auf einer geraden Linie, mehreren parallel zueinander liegenden Geraden oder in einer bestimmten geometrischen Figur verteilt liegen. So können die Verschweißungspunkte in den Ecken oder auf den Seiten eines Polygons ader auf einer Kurve, z. B. einer Kreislinie oder/und auf von einem Punkt ausgehenden Strahlen, liegen, je nach der Übergangsflächenform zwischen Anschlußleiter bzw. Anschlußelektrode und Elektrode des Halbleiterelementes und der erwünschten Güte der Verbindung. Es können auch mehrer Polygone oder Kreisringe aus je einer Folge von Verschweißungspunkten einander umschließen. Es kann z. B. auch ein Liniensystem benutzt werden, welches einer Spinnwebenform ähnelt, also aus einander umschließenden und einander schneidenden Linienzügen besteht.

Damit eine bestimmte Figur bei der Erzeugung der Verschweißungsstellen eingehalten wird und hierfür keine besondere Schabloneneinrichtung an der Schweiß-

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maschine erforderlich ist oder gegebenenfalls eine Verschweißung nach einer bestimmten Ordnung ohne weiteres von Hand vorgenommen werden kann, kann ein als elektrischer Anschlußkörper mit der Elektrode des Halbleiterelementes zu verschweißender Körper auch unmittelbar als eine solche Schablone ausgebildet sein. Er kann zu diesem Zwecke auf seiner freien Oberfläche mit Kerben versehen sein, welche Einsatzpunkte für die Hilfselektroden der Verschweißungseinrichtung bilden. Durch solche Kerben kann bekanntermaßen auch gleichzeitig eine mechanische Versteifung bzw. Planierung des anzuschließenden Anschlußkörpers an der späteren Berührungsfläche mit der Elektrode des Halbleiterelementes vorgenommen werden. Die Oberflächenform des Anschlußkörpers kann an der frei liegenden Oberfläche außerdem derart gestaltet werden, daß an ihr vorgesehene Rillenformen oder Kerbenzüge bzw. Sicken Führungseinrichtungen für die aufzusetzenden Schweißelektroden bilden können. Dabei kann die einzelne als Leitschiene dienende Erhöhung unmittelbar ihrerseits in der Vorschubrichtung der Schweißelektroden mit rastenartigen Stellen versehen sein. Auf diese Weise wird auch eine entsprechende örtlich bestimmte Folge für die Anbringung der einzelnen Schweißstellen erreicht, indem mit dem Fortschreiten bzw. Vorwärtsbewegen der Elektroden in Richtung der Leitschiene unmittelbar an dieser entsprechende Rastenstellen der Elektroden für je eine vorzunehmende Verschweißung gewonnen werden.

Es ist auch möglich, nicht lediglich linienförmige, sondern flächenhafte Verschweißungen vorzunehmen. So kann man beispielsweise für die Durchführung eines solchen flächenhaften Schweißprozesses zwei zueinander konzentrische Elektroden auf den mit der Elektrode des Halbleiterelementes zu verschweißenden Anschlußkörper aufsetzen. Bei Anwendung eines genügend großen Stromstoßes findet dann unmittelbar eine Verschweißung zwischen dem auf die Elektrode aufgesetzten Anschlußkörper und der Elektrode über eine Kreisringform statt.

Gegebenenfalls kann es sich als zweckmäßig erweisen, für die Herstellung der einzelnen Schweißverbindungsstelle mehrere aufeinanderfolgende Stromstöße auf die Elektroden der Schweißeinrichtung zu geben.

Einige Ausführungsbeispiele für die Anwendung des Verfahrens gemäß der Erfindung veranschaulichen die Figuren der Zeichnung.

In Fig. 1 ist der Aufbau eines Halbleiterelementes im Schnitt dargestellt. 101 bezeichnet die aus Silicium bestehende Halbleiterplatte. An dieser befindet sich eine untere Elektrode 102, z. B. aus Aluminium, über welche das Halbleiterelement gleichzeitig mechanisch mit der aus Molybdän bestehenden Trägerplatte 103 verbunden ist. Die obere Elektrode 104 des Halbleiterelementes besteht z. B. aus einer Gold-Antimon-Legierung. An dieser oberen Elektrode 4 des Halbleiterelementes' ist als eigentliche Anschlußelektrode in Schnittdarstellung ein pfannenförmiger Körper 105 befestigt, dessen mechanische Verbindung mit der Elektrode 104 nach dem vorliegenden Verfahren hergestellt wird. Die beiden' Elektroden 102 und 104 können an dem Halbleiterelement unmittelbar erzeugt worden sein durch den Legierungsprozeß, der an diesem Element zur Dotierung des Halbleiters bzw. zur Erzeugung des p-n-Überganges in dem Halbleiter vorgenommen wird.

In den Fig. 2 bis 8 sind verschiedene Draufsichten auf den Elektrodenkörper 105 gezeigt. Dabei sind an der freien Oberfläche des Elektrodenkörpers 105 jeweils an verschiedenen Stellen Punkte 106 angedeutet. An jedem derselben wird jeweils eine Verschweißung zwischen dem Elektrodenkörper 105 und der Elektrode 104 des Halbleiterelementes vorgenommen, indem je Verschweißungsstelle jeweils zwei Elektroden der Schweißeinrichtung auf die freie Oberfläche des mit seiner gegenüberliegenden Oberfläche auf der Elektrode 104 des Halbleiterelementes aufliegenden Körpers aufgesetzt und mit einem oder mehreren aufeinanderfolgenden kurzzeitigen Stromstößen beschickt werden.

Die Fig. 2 zeigt dabei eine Anordnung dieser Schweißstellen 106 in den Ecken eines Vierecks.

Nach Fig. 3 liegen die verschiedenen Schweißstellen

106 auf einer Kreislinie.

Nach Fig. 4 werden die einzelnen Verschweißungsstellen 106 auf den Seiten eines Vierecks erzeugt.

Nach Fig. 5 sind die Verschweißungsstellen 106 auf konzentrischen Kreisen angeordnet.

Nach Fig. 6 liegen die Verschweißungsstellen 106 auf Strahlen, welche von einem zentralen Punkt der Oberfläche der Elektrode 105 ausgehen.

Tn Fig. 7 ist eine Verteilung der verschiedenen Verschweißungsstellen auf parallele Linienzüge dargestellt.

Nach Fig. 8 liegen die Verschweißungsstellen 106 auf einander schneidenden Geraden.

Es kann nun auch für die Erzeugung jeder der Schweißstellen 106 je ein besonderer Verschweißungsprozeß vorgenommen werden, oder es können auch mehrere Verschweißungen an verschiedenen dieser Stellen durch entsprechendes gleichzeitiges Aufsetzen von Elektroden und anschließendes gleichzeitiges Anspannunglegen dieser Elektroden gemeinsam durchgeführt werden.

Die Fig. 9 und 10 veranschaulichen in zwei einander entsprechenden Rissen, wie eine Verschweißung zwischen dem wieder in Schnittdarstellung eingezeichneten Elektrodenkörper 105 und dem Elektrodenkörper 104 am Halbleiterelement mittels zweier konzentrisch auf die freie Oberfläche des Körpers 105 aufgesetzter und anschließend kurzzeitig an eine elektrische Energiequelle gelegter Elektrodenkörper 107 und 108 über eine Kreisringfläche 109 vorgenommen wird, die unterhalb der von den beiden in Fig. 10 nur ihrer Berührungsfläche nach angedeuteten Elektroden

107 bzw. 108 umschlossenen bzw. innen 'begrenzten Kreisringfläche liegt.

Die Fig. 11 und 12 veranschaulichen ein weiteres Ausführungsbeispiel. Hierbei ist in Fig. 11 ein Halbleiterelement gezeigt mit der aufgesetzten Elektrode 105, wobei diese im Schnitt dargestellt ist, während in Fig. 12 eine Draufsicht auf diese Elektrode wiedergegeben ist. Die Elektrode 105 ist in diesem Fall mit zwei kreisförmig verlaufenden Sicken 110 versehen. Diese bilden mechanische Leitkörper für die beiden Elektroden 111 und 112, welche zu diesem Zwecke an ihrem unteren Ende mit einer entsprechenden Gegenform zu der erhabenen Sickenform versehen sind. Die beiden Elektroden können, während sie mit ihrem unteren Ende gegen die Oberfläche der Sicken 110 gedrückt werden, auf diesen Leitkörpern 110 entlang in eine bestimmte erwünschte Stellung in deren Umfangsrichtung gebracht und dann für einen Verschweißungsprozeß gelegt werden. Um denElektroden 111 und 112 eine vorbestimmte jeweilige Stellung bei ihrer Verschiebung in der Umfangsrichtung auf den Rillen 110 zu geben, können diese Rillen 110 an der

7« freien Oberfläche des Körpers 105 unmittelbar noch

mit entsprechenden Rasten 113 versehen sein. Sind die beiden Elektroden 111 und 112 an ihrem unteren Ende entsprechend der Form der Rasten 113 zugespitzt und werden sie in der Utnfangsrichtung auf den Sickenrücken 110 entlanggeführt, so setzen sie sich unmittelbar selbsttätig jeweils in eine entsprechende Rast 113, wonach sie dann für den Verschweißungsprozeß an Spannung gelegt werden. Der Verschweißungsprozeß findet dann über die aneinanderliegenden Teile der Anschlußelektrode 105 und der Elektrode 104 des Halbleiterelementes statt, welche unter und zwischen den Enden der beiden Elektroden 111 und 112 liegen.

In dem weiteren Ausführungsbeispiel nach den Fig. 13 und 14 zeigt die Fig. 13 wieder sinngemäß wie in den Fig. 11 und 12 die Anordnung eines Halbleiterelementes mit der aufgesetzten Anschlußelektrode 105, während die Fig. 14 eine Draufsicht auf die freie Oberfläche der Elektrode 105 zeigt. Der Elektrodenanschlußkörper 105 ist in diesem Falle mit einer Anzahl von Kerben versehen, wie sie z. B. mittels der Spitze eines Körners erzeugt werden können. Für die Durchführung eines Verschweißungsprozesses zur Erzeugung einer Schweißstelle können die beiden Elektroden 111 bzw. 112, die an ihrem unteren Ende entsprechend der Form der Kerben spitz gestaltet sind, in je zwei benachbarte dieser Kerben eingesetzt werden. Anschließend wird dann durch kurzzeitiges Anspannunglegen dieser Elektroden der Verschweißungsprozeß an einer Stelle unter diesen und zwischen diesen beiden Kerben zwischen dem Elektrodenkörper 105 und der Elektrode 104 des Halbleiterelementes durchgeführt.

Anstatt an der freien Oberfläche eines solchen Anschlußelektrodenkörpers 105 Kerben vorzusehen, können sinngemäß auch entsprechende erhabene, z. B. warzenartige Stellen vorhanden sein, die mit entsprechenden Vertiefungen an der Gegenfläche je einer der Schweißelektroden zusammenwirken.

Bei einer solchen Anordnung mit einer z. B. mit Kerben oder erhabenen Stellen versehenen Elektrode zur Einrichtung der jeweiligen Lage der Elektroden der Schweißeinrichtung an der freien Oberfläche eines Elektrodenkörpers 105 kann jede der Kerben oder erhöhten Stellen auch mehrfach für die Durchführung verschiedener Schweißprozesse an verschiedenen Stellen ausgenutzt werden. So kann beispielsweise die gleiche Kerbe nach der Durchführung eines Schweißprozesses auf den Umfang einer Kreislinie später noch für die Durchführung eines Schweißprozesses auf einen an dieses Kreislinienstück anschließenden Halbmesser benutzt werden. Ferner kann man auch fortlaufend Linienzüge dabei erzeugen, indem z. B. von drei aufeinanderfolgenden oder einander benachbarten Kerben zunächst für einen Verschweißungsprozeß die beiden Elektroden in die erste und zweite Kerbe eingesetzt werden. Danach werden die beiden Schweißelektroden für die Durchführung eines weiteren Schweißprozesses in die zweite und dritte Kerbe eingesetzt. Es ist hieraus zu erkennen, daß durch diese beiden aufeinanderfolgenden Schweißprozesse dann eine Verschweißung erzeugt wird, die sich von der Stelle der ersten Kerbe bis zur Stelle der dritten Kerbe eines Linienzuges erstreckt. Sinngemäß kann eine Kerbe, welche von mehreren anderen umschlossen ist, ausgenutzt werden, um von dieser Kerbe aus zu je einer der sie umschließenden Kerben strahlenförmig je eine Verschweißungsstelle zu erzeugen, wobei, wie zu übersehen, die eine Schweißelektrode für alle Schweißprozesse in der gleichen Kerbe verbleiben kann. .

In den vorausgehenden Ausfülirungsbeispielen ist die Anwendung des vorliegenden Verfahrens unmittelbar veranschaulicht worden an einem Elektrodenkörper, der mit der Elektrode des Halbleiterelementes verbunden werden soll und an der Oberfläche seiner nach oben offenen Pfannenform seinerseits mit irgendeinem elektrischen Anschlußleiter, ζ. Β. einem starken Litzenleiter, dessen Ende gegebenenfalls noch mit einer die Litzenleiter zusammenhaltenden Fassung versehen sein kann.

Die Anwendung des vorliegend beschriebenen Verfahrens kann aber im Sinne des Hauptpatents auch in der Form erfolgen, daß ein bandförmiger Leiter, der beispielsweise die Breite entsprechend dem Durchmesser der Übergangsfläche zwischen dem Elektrodenkörper 105 und der Elektrode des Halbleiterelernentes hat, über eine entsprechende, z.B. viereckige oder kreisförmige erhabene Fläche mit der Halbleiterelektrode 104 verschweißt wird, wobei sinngemäß eine entsprechende Anzahl von verschiedenen Schweißstellen erzeugt wird, wie sie etwa in den Ausführungsbeispielen nach den Fig. 2 bis 8 veranschaulicht worden sind.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung der Verbindung zwischen einem elektrischen Anschlußkörper und einer Elektrode eines Halbleiterelementes, insbesondere eines Flächengleichrichters oder -transistors, indem der Anschlußkörper über eine bestimmte Strecke gegen die Elektrode des Halbleiterelementes gelegt, danach auf dieser Strecke zwei andere Elektroden einer Schweißeinrichtung mit geringer gegenseitiger Entfernung aufgesetzt und kurzzeitig für die Durchführung eines elektrischen Verschweißungsprozesses zwischen dem Anschlußkörper und der Elektrode des Halbleiterelementes an Spannung gelegt werden, nach Patentanmeldung S 53212 VIII c/21g, dadurch gekennzeichnet, daß an der Übergangsfläche zwischen einer Elektrode des Halbleiterelementes und dem an dieser Elektrode zu befestigenden Anschlußkörper über Elektroden, welche nacheinander oder gleichzeitig an verschiedenen Stellen oberhalb dieser Übergangsfläche auf die freie Oberfläche des zu befestigenden Anschlußkörpers aufgesetzt werden, eine Mehrzahl von nach einer geeigneten geometrischen Figur verteilten Schweißstellen erzeugt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schweißstellen in den Ecken eines Polygons erzeugt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch, gekennzeichnet, daß die Schweißstellen auf den Seiten eines Polygons erzeugt werden.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schweißstellen auf einem Kurvenzug erzeugt werden.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schweißstellen auf einer Kreisringform erzeugt werden.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, ' daß die Verschweißung mittels zweier auf die freie Oberfläche der zu befestigenden Anschlußelektrode aufgesetzter, · zueinander konzentrischer Schweißelektroden über eine Kreisringform vorgenommen wird.

7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schweißstellen auf von einem Punkt ausgehenden Strahlen erzeugt werden.

8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schweißstellen auf einander schneidenden Linien erzeugt werden.

9. Abfahren nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Schweißstellen auf einander umschließenden Linienzügen erzeugt werden.

10. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der mit der Elektrode des Halbleiterelementes zu verschweißende Anschlußkörper an seiner freien Oberfläche mit Kerben oder Sicken versehen wird, welche Schablonen für das Aufsetzen und/oder die Führung der Elektroden im Rahmen eines bestimmten Verschweißungsprogramms bilden.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet) daß die als Schablone für die Elektroden dienenden Erhebungen oder Vertiefungen an der freien Oberfläche des Anschlußkörpers gleichzeitig derart geformt werden, daß sie Rasten

für die Schweißelektroden an den erwünschten Schweißstellen bilden.

12. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Erhebungen oder Vertiefungen an der freien Oberfläche des zu befestigenden Anschlußkörpers für die aufeinanderfolgende Herstellung verschiedener Schweißstellen mehrfach ausgenutzt werden.

13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß für die Herstellung einer Verschweißung unter drei aufeinanderfolgenden oder einander benachbarten Kerben bzw. Erhebungen zunächst für die Erzeugung einer Schweißstelle die Elektroden der Schweißeinrichtung in die erste und zweite Kerbe eingesetzt werden und beim nachfolgenden Schweißprozeß in die zweite und dritte Kerbe.

14. Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß für die Erzeugung einer Verschweißungsstelle auf die Elektroden der Schweißeinrichtung aufeinanderfolgend mehrere kurzzeitige Stromstöße gegeben werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen