DE1256802B - Vorrichtung zum Durchfuehren des Verfahrens zum Herstellen einer festen Verbindung einer draht- oder bandfoermigen Zuleitungselektrode mit einer flaechenhaften Kontaktelektrode eines Halbleiterbauelements - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND Int. Cl: HOll

DEUTSCHES ÄW^SS PATENTAMT

DeutscheKI.: 21g-11/02

AUSLEGESCHRIFT

Nummer: 1256 802

Aktenzeichen: S 59480 VIII c/21 g

J 256 802 Anmeldetag: 19.August 1958

Auslegetag: 21. Dezember 1967

In dem Patent 1 034 274 ist ein Verfahren zum Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens

Herstellen einer festen Verbindung einer draht- oder zum Herstellen einer festen Verbindung einer

bandförmigen Zuleitungselektrode mit einer flächen- draht- oder bandförmigen Zuleitungselektrode

haften Kontaktelektrode an einem Halbleiterkörper _mi_t einer flächenhaften Kontaktelektrode eines

eines Halbleiterbauelements, insbesondere eines 5 Halbleiterbauelements
Flächengleichrichters oder -transistors, bei dem die
Zuleitungselektrode auf einer kurzen Strecke an die

Kontaktelektrode gelegt wird, vorgeschlagen worden _{Zusatz zum Patent}. _{1 Q34 2?4}
Das Wesen dieses Verfahrens besteht dann, daß

danach zwei Hilfselektroden zum Schweißen so io unmittelbar benachbart auf die Zuleitungselektrode

aufgesetzt und so kurzzeitig an Spannung gelegt wer-

den, daß der unter und zwischen diesen Hilfselektroden befindliche Teil der Zuleitungselektrode mit der Anmelder:

Kontaktelektrode verschweißt wird. Anschließend 15 Siemens Aktiengesellschaft, Berlin und München,

werden diese Elektroden kurzzeitig an Spannung ge- Erlangen, Werner-von-Siemens-Str. 50

legt für die Durchführung des elektrischen Ver-

schweißungsprozesses zwischen dem ZuIeitungs- oder

Anschlußdraht bzw. -band und der Kontaktelektrode ^Als Erfinder benannt:

an dem Halbleiterkörper. Bei dem Aufbau solcher ao Hans-Jürgen Nixdorf, Berlin-Lankwitz

Halbleiterbauelemente hat es sich nun ergeben, daß

die Kontaktelektrode, an der der Anschlußdraht an- 2
zuschweißen ist, gegebenenfalls nur eine relativ kleine

Flächenausdehnung hat. Hiermit entsteht dann die angewendet werden. Wenn aber der Verschwei-Aufgabe, daß diese Verschweißung erstens auf einer 25 ßungsprozeß nur in einer relativ kurzen Zeitdauer relativ kleinen Fläche zwischen dem Anschlußdraht vor sich geht, so kann es auch in manchen Fällen bzw. dem Anschlußband und der Kontaktelektrode ausreichend sein, andere elektrisch isolierende Zwidurchgeführt werden muß, und zweitens, daß ein schenlagen insbesondere von gegebenenfalls geringer relativ genaues Aufsetzen der beiden Schweißelektro- Dicke zu benutzen, die nur gegen geringe Tempeden auf die Zuleitungselektrode notwendig ist. Aus 30 raturwerte widerstandsfähig sind. So hat es sich bei der geringen zur Verfügung stehenden Fläche für die Durchführung solcher Schweißvorgänge ergeben, daß Verschweißung ergibt sich weiterhin, daß die es auch ausreichend sein kann, zwischen den beiden Schweißelektroden nur eine sehr geringe Entfernung Schweißelektroden als eine elektrisch isolierende voneinander haben dürfen. Zwischenlage eine Triacetatfolie zu benutzen. Die Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß 35 Tatsache, daß nahe der Fläche, an der die Versich die hierdurch für die Durchführung eines sol- schweißung durchgeführt wird, ein zusätzlicher Körchen Schweißverfahrens erforderlichen Bedingungen per außer den Schweißelektroden vorhanden ist, dadurch sehr leicht erfüllen lassen, daß die beiden kann gemäß einer Weiterbildung der Erfindung auch Elektroden, welche für die Verschweißung auf den dazu benutzt werden, diesen Isolierkörper als einen zu verschweißenden Anschlußdraht bzw. das An- 40 Lageorientierungskörper für den Elektrodenkörper schlußband aufgesetzt werden, zu einem einheit- gegenüber dem zu verschweißenden Elektrodenlichen Körper vereinigt sind, indem die beiden körper des Halbleiterbauelements zu benutzen. BeiElektrodenkörper über eine elektrisch isolierende spielsweise könnte die elektrisch isolierende Zwi-Zwischenlage unmittelbar gegeneinandergespannt schenlage mit ein oder zwei Vorsprüngen versehen werden. Als eine geeignete, elektrisch isolierende 45 werden, die sich in entsprechende Vertiefungen des Zwischenlage kann, wenn es sich um hohe Tempe- Elektrodenkörpers einsetzen oder den Halbleiterraturen handelt, die an der Schweißstelle entstehen, körper umgreifen. Auf diese Weise läßt sich ungegebenenfalls mindestens nahe den Enden der mittelbar eine gegenseitige Orientierung aller drei Schweißelektroden ein solcher Werkstoff als Zwi- Körper, nämlich des Kontaktelektrodenkörpers des schenlage benutzt werden, der auch relativ hohe 50 Halbleiterbauelements, des zu verschweißenden AnTemperaturen verträgt. Beispielsweise kann an die- schlußdrahtes bzw. -bandes und der aufzusetzenden ser Stelle eine entsprechende Glimmerzwischenlage Schweißelektroden erreichen, wenn dieser Isolier-

körper derart gestaltet ist, daß er den Draht bzw. das Band z. B. gabelförmig umgreift. Der Aufbau des Elektrodenkörpers mit der isolierenden Zwischenlage kann gegebenenfalls auch derart gestaltet werden, daß nicht eine unlösbare starre gegenseitige Verbindung zwischen den beiden Schweißelektroden und dem elektrisch isolierenden Zwischenkörper benutzt wird, sondern daß betriebsmäßig gegebenenfalls auch eine relative Verschiebung zwischen den beiden Schweißelektrodenkörpern und der sie gegeneinander elektrisch isolierenden Zwischenlage stattfinden kann. Das kann sich z. B. als zweckmäßig erweisen, um nach einem oder mehreren Schweißprozessen eine Reinigung der Elektrodenanordnung zwischen den beiden Elektroden auf einfache Weise herbeizuführen, indem kurzzeitig eine entsprechende Längsverschiebung des oder eines Teiles des dazwischenliegenden Isolierkörpers benutzt wird, um als ein reinigendes Räumwerkzeug zu dienen.

Bei diesen bisher für die Anwendung der Schweißelektrodenanordnung beschriebenen Verschweißungsverfahren wird der Anschlußdraht bzw. das Anschlußband bereits für sich auf den Kontaktelektrodenkörper des Halbleiterbauelements aufgesetzt bzw. aufgelegt, mit dem er bzw. es verschweißt werden soll und wonach dann erst die Schweißelektroden auf diesen Draht bzw. dieses Band aufgesetzt werden. Nach einer anderen Weiterbildung der Erfindung läßt sich jedoch eine solche Schweißelektrodenanordnung mit Vorteil auch in der Form benutzen, daß der anzuschweißende Anschlußdraht und die Schweißelektrodenanordnung bereits vorher zu einer mechanischen Einheit zusammengefaßt werden, die als solche dann auf die Kontaktelektrode des Halbleiterkörpers aufgesetzt wird, mit der der Anschlußdraht verschweißt werden soll.

Im Rahmen dieses Lösungsgedankens kann durch den zwischen den Schweißelektroden eingesetzten Isolierkörper auch ein entsprechender Hohlraum gebildet sein, in welchen der anzuschweißende Draht bzw. das anzuschweißende Band eingeschoben werden kann, bis es sich mit einer Verdickung oder Abbiegung gegen die Enden der beiden Schweißelektroden legt. Nach dieser Vereinigung beider Teile — die Schweißelektrodenanordnung und zu verschweißender Anschlußdraht — wird dann dieses Aggregat auf den Elektrodenkörper an dem Halbleiterelement aufgesetzt und anschließend der elektrische Schweißprozeß durchgeführt, wobei während dieses Schweißprozesses sinngemäß der außerhalb des aufgesetzten Schweißwerkzeuges liegende Teil des Anschlußdrahtes zwischen die Schweißelektroden und den Elektrodenkörper des Halbleiterelements zu liegen kommt. Sobald der Schweißprozeß durchgeführt worden ist, wird dann das Schweiß- elektrodenwerkzeug derart relativ gegenüber dem mit seinem Anschluß versehenen Halbleiterkörper verstellt, daß eine gegenseitige räumliche Lösung der beiden Teile — Schweißwerkzeug und Halbleiterelement — stattfindet.

Der elektrische Schweißvorgang wird, wie bereits in dem Hauptpatent angeführt worden ist, je nach den zu erfüllenden Bedingungen innerhalb einer sehr kurzen Zeitdauer von etwa ein oder mehreren Perioden oder Bruchteilen einer Periode eines z. B. SOperiodischen Wechselstroms durchgeführt. Um hier eine genaue zeitmäßige Steuerung zu erreichen, kann in der Schweißvorrichtung in Verbindung mit

der Erfindung ein entsprechender Schweißtakter benutzt werden, wie er z. B. ähnlich mit einer Ignitronsteuerung an sich in der Schweißtechnik bekanntgeworden ist.

Einige Ausführungen von Beispielen für die Anwendung der Erfindung veranschaulichen die Figuren der Zeichnung.

In F i g. 1 bezeichnen 1 und 2 die beiden Schweißelektrodenkörper, die über die elektrisch isolierende Zwischenlage 3 zu einem räumlich einheitlichen Körper zusammengespannt sind. An ihren Enden sind die beiden Elektroden, welche für den Verschweißungsprozeß des Anschlußleiters 4 mit der Schweißelektrode 5 der Halbleiteranordnung, z. B. eines Flächengleichrichters, benutzt werden, auf ein solches Maß verjüngt, wie es der einzuhaltenden Ausdehnung der erwähnten Verschweißung entspricht.

In F i g. 2 ist ein Ausführungsbeispiel für einen solchen Elektrodenaufbau gezeigt, nach welchem der Isolationskörper 3', über welchen die beiden Schweißelektroden 1 und 2 zusammengespannt sind, mit einer Aussparung 7 zur Aufnahme des in F i g. 3 einzeln dargestellten elektrischen Anschlußleiters 8 versehen ist. An seinem unteren Ende ist dieser Anschlußleiter mit einem angestauchten Teil 8 a versehen, so daß er sich mit diesem bereits nach seinem Einführen in die Aussparung 7 gegen beide Elektroden 1 und 2 legt Die Elektrodenanordnung 1 bis 3 zusammen mit dem Anschlußleiter 8 wird dann unmittelbar gegen die Elektrode, also z. B. den Teil 5 nach Fig. 1, geführt und anschließend durch eine an die Schweißelektroden 1 und 2 angelegte Spannung die Verschweißung vorgenommen.

Das Ausführungsbeispiel nach F i g. 4 veranschaulicht, wie die isolierende Zwischenlage 3 zumindestens einen Teil 3 α an ihrem nach den Enden der Elektroden % und 2 zu liegenden Ende aufweisen kann, der mit Hilfe eines Betätigungshebels 9 zwischen den Elektrodenl und 2 hin- und hergeführt werden kann, so daß auf diese Weise eine Reinigung des Zwischenraumes zwischen den Enden der Elektroden 1 und 2 durchgeführt werden kann.

Die F i g. 5 und 6 veranschaulichen in zwei einander entsprechenden Rissen ein Ausführungsbeispiel, nach welchem der zwischen den beiden Elektroden vorhandene Isolierkörper einen Teil 3 & aufweisen kann, der wieder relativ zu den beiden Elektroden 1 und 2 verschiebbar ist, und zwar entgegen der Wirkung einer Feder 10, die in einer mit aus Isoliermaterial ausgekleideten Wänden hergestellten Aussparung 11 untergebracht ist. Die Halbleiteranordnung 5, 6 ist in diesem Fall bereits auf einem zapfenartigen Teil 12 einer Grundplatte 13 befestigt Der Isolierkörper 3 b weist in diesem Fall noch eine an ihm befestigte Ringform 14 auf, mittels welcher er den zapfenartigen Teil 12 umgreift. Es ist zu erkennen, daß auf diese Weise der Isolierkörper 3 & zwischen den beiden Schweißelektrodenkörpern 1 und 2 gleichzeitig für die weitere Funktion einer gegenseitigen vorbestimmten Zusammenführung der Halbleiteranordnung und der Schweißelektrodenanordnung sorgt, nachdem auf den Kontaktelektrodenkörper 5 der Halbleiteranordnung bereits der anzuschweißende Anschlußleiter 4 aufgelegt worden ist. Der Ringteil 14 ist mit einer Aussparung 14 a versehen, damit die Schweißelektrodenanordnung auch dann, wenn der Anschlußleiter 4 bereits auf

Claims (7)

die Elektrode 5 der Halbleiteranordnung aufgelegt ist, mit der Halbleiteranordnung zusammengeführt werden kann. Der Körper 3 b weist, damit er über den zapfenartigen Teil 12 greifen kann, sinngemäß die Aussparung 15 auf. Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur Durchführung eines Schweißverfahrens zur Befestigung eines elekirischen Anschlußleiters an der Elektrode eines Halbleiterelements durch einen elektrischen Widerstandsverschweißungsprozeß, indem zwei Schweißelektroden mit geringer gegenseitiger Entfernung auf den anzuschweißenden Anschlußleiter aufgesetzt und kurzzeitig für die Durchführung eines Verschweißungsprozesses zwischen Anschlußleiter und Elektrode des Halbleiterelements an Spannung gelegt werden, nach Patent 1 034274, dadurch gekennzeich-20 net, daß zur Erzielung einer weitgehenden punktartigen Verschweißungsstelle zwischen Anschlußleiter und Halbleiterelementelektrode die beiden Schweißelektroden unmittelbar über eine elektrisch isolierende Zwischenlage vorbestimmter Dicke zu einem einheitlichen Körper zusammengespannt sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die isolierende Zwischenlage mindestens nahe den auf den zu verschweißenden Körper aufzusetzenden Schweißelektrodenenden aus einem temperaturfesten Werkstoff besteht.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine temperaturfeste Zwischenlage aus Glimmer benutzt ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als isolierende Zwischenlage eine Isoliermaterialfolie, wie etwa eine Triacetatfolie, benutzt ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die isolierende Zwischenlage oder mindestens ein den Enden der Schweißelektroden benachbarter Teil derselben zwischen diesen Enden derart relativ zu diesen verstellbar ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die isolierende Zwischenlage derart eingerichtet ist, daß sie einen gegenseitigen Eingriff mit der Kontaktelektrode des Halbleiterbauelements, dem Halbleiterkörper oder der Trägerelektrode eingehen kann, vorzugsweise durch Umschließen der anzuschweißenden Zuleitungselektrode.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrisch isolierende Zwischenlage der Schweißelektroden eine derartige Aussparung aufweist, daß in sie eine anzuschweißende Zuleitungselektrode eingeführt sein kann, die an ihrem außerhalb der Schweißelektroden verbleibenden Teil eine solche Formgebung hat, daß sie sich gegen beide Schweißelektroden legt, so daß die Vorrichtung für die Durchführung des Schweißverfahrens mit der freien Fläche der eingesetzten Zuleitungselektrode auf die Kontaktelektrode des Halbleiterbauelements aufgesetzt wird.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 10 060;
deutsche Auslegeschriften Nr. 1034 274,
1012379;

deutsche Auslegeschrift S 33073 VIIIc/21g (bekanntgemacht am 1. 3.1956);

Richter u. Voss, »Bauelemente der Feinmechanik«, 1938, S. 10;

Kretzmann, »Handbuch der industriellen Elektronik«, 1954, S. 215 bis 219.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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