DE1279198B

DE1279198B - Halbleiteranordnung

Info

Publication number: DE1279198B
Application number: DES74696A
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Reimer Emeis
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 1961-03-28
Filing date: 1961-07-07
Publication date: 1968-10-03
Also published as: DE1439084A1; NL275010A; GB979465A; BE614767A; DE1248811B; CH377004A; US3280383A

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND DEUTSCHES S/fflV^ PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. CL:

HOIl

Deutsche Kl.: 21g-11/02

Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:

P 12 79 198.9-33 (S 74696)

7. Juli 1961

3. Oktober 1968

Die Hauptpatentanmeldung S 73181 VIIIc/21g (deutsche Auslegeschrift 1248 811) betrifft eine Halbleiteranordnung mit einem plattenförmigen, im wesentlichen einkristallinen Halbleiterkörper und wenigstens einer mit diesem großflächig verbundenen Trägerplatte mit einem nicht wesentlich von dem des Halbleiterkörpers abweichenden Wärmeausdehnungskoeffizienten, insbesondere aus Molybdän, sowie einem mit der Trägerplatte in flächenhafter Verbindung stehenden Anschlußkörper mit einem von dem der Trägerplatte abweichenden Wärmeausdehnungskoeffizienten, bei der die einander zugekehrten Oberflächenteile der Trägerplatte und des Anschlußkörpers geläppt sind und zwischen den geläppten Flächen lediglich eine Druckkontaktverbindung besteht. Dadurch wird das sonst zum Anlöten derartiger Trägerplatten an einen Anschlußkörper notwendige Erhitzen des fertiggestellten und bereits gereinigten und geprüften Halbleiteraggregats vermieden und eine gute Strom- und Wärmeübertragung selbst bei wechselnden Wärmebeanspruchungen sichergestellt, da Trägerplatte und Anschlußkörper bei unterschiedlicher Wärmeausdehnung seitlich aufeinander gleiten können.

Die Erfindung bezweckt eine Verbesserung der Halbleiteranordnung gemäß der Hauptpatentanmeldung. Demnach ist diese Halbleiteranordnung erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Trägerplatte und dem Anschlußkörper eine Silberschicht von mehr als 0,05 mm Stärke angeordnet ist. Hierdurch wird das seitliche Gleiten der Trägerplatte auf dem Anschlußkörper erleichtert.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt, das weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung erkennen läßt. In

F i g. 1 sind Teile einer derartigen Halbleiteranordnung dargestellt;

Fig. 2 zeigt die ganze Anordnung nach dem Zusammenbau.

Der Anschlußkörper der Halbleiteranordnung besteht aus einem massiven Kupferklotz 2 mit einem Vorsprung la, auf dem die Trägerplatte des Halbleiterkörpers befestigt wird. Ein weiterer ringförmiger Teil 3, welcher beispielsweise aus Stahl bestehen kann, ist mit dem Kupferklotz 2 fest verbunden, beispielsweise durch Hartlötung. Der Rand dieses Teiles 3 dient zum Anbördeln weiterer Teile des Gehäuses der Halbleiteranordnung. Gegebenenfalls genügt ein hochgezogener Rand des Kupferklotzes 2 zum Anbördeln der weiteren Gehäuseteile. Das aus der Trägerplatte und dem Halbleiterkörper bestehende Aggregat wird zweckmäßigerweise vor dem Zusam-

Halbleiteranordnung

Zusatz zur Anmeldung: S 73181 VHIc/21]
Auslegeschrift 1248 811

Anmelder:

Siemens Aktiengesellschaft, Berlin und München, 8520 Erlangen, Werner-von-Siemens-Str. 50

Als Erfinder benannt:

Dr.-Ing. Reimer Emeis, 8553 Ebermannstadt - -

menbau in einem einzigen Legierungsvorgang hergestellt. Es kann beispielsweise aus der Trägerplatte 4 und einer anlegierten Halbleiterscheibe 5 mit einer darauf befindlichen Elektrode 6 bestehen.

Auf eine Molybdänscheibe von etwa 22 mm Durchmesser wird eine Aluminiumscheibe von etwa 19 mm Durchmesser aufgelegt. Auf diese Aluminiumscheibe wird ein Plättchen aus p-leitendem Silizium mit einem spezifischen Widerstand von etwa 1000 Ohm cm und einem Durchmesser von etwa 18 mm aufgelegt. Darauf folgt eine Gold-Antimon-Folie, die einen kleineren Durchmesser, z. B. 14 mm, als die Siliziumscheibe aufweist. Das Ganze wird in ein mit diesen Materialien nicht reagierendes, nicht schmelzendes Pulver, beispielsweise Graphitpulver, eingepreßt und auf etwa 800° C unter Anwendung von Druck erhitzt. Diese Erwärmung kann beispielsweise in einem Legierungsofen durchgeführt werden, welcher evakuiert bzw. mit einem Schutzgas gefüllt ist. Das Ergebnis ist das aus der Trägerplatte 4 und dem mit ihr durch eine Aluminiumlegierung verbundenen Halbleiterscheibchen 5 sowie der einlegierten Elektrode 6 bestehende Aggregat. Anschließend wird dieses Aggregat beispielsweise auf einer sogenannten Ätzschleuder geätzt, z. B. mit einer Mischung aus Flußsäure und Salpetersäure im Verhältnis 1:1. Die hierdurch von Kristallstörungen und Verunreinigungen befreite Siliziumoberfläche kann dann mit einem schützenden Lack überzogen werden.

Nach der Hauptpatentanmeldung wird die Trägerplatte 4 auf den Vorsprung des Anschlußkörpers aufgelegt, nachdem dieser Vorsprung galvanisch versilbert wurde. Es zeigte sich, daß eine galvanische Versilberung in manchen Fällen nicht ausreichend ist, sondern daß es zweckmäßig ist, eine dicke Silberschicht, beispielsweise eine Folie von 100 bis 200 μ

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Stärke, auf den Vorsprung 2 α des Kupferklotzes 2 aufzulegen. Bei einer Stärke der Silberschicht von mehr als 50 μ wird ein Durchdringen des Kupfers durch diese Silberschicht sicher verhindert. Eine derartig dicke Silberschicht ist auf galvanischem Wege schwierig herzustellen. Das Durchdringen des Kupfers muß deshalb verhindert werden, weil die Trägerplatte auf Kupfer schlecht in seitlicher Richtung gleiten kann.

Wie sich bei durchgeführten Versuchen zeigte, ist es nicht notwendig, diese Silberschicht 7 auf dem Kupferklotz durch Lötung od. dgl. zu befestigen, sondern es genügt, wenn sie lediglich zwischen den Vorsprung des Anschlußkörpers- und der Trägerplatte 4 eingelegt wird. Der Stromübergang und der Wärmeübergang werden durch diese Silberschicht nur in so geringem Maße behindert, daß diese Behinderung vernachlässigbar ist.

Diese Silberschicht 7 kann beispielsweise aus einer Silberfolie bestehen, welche auf beiden Seiten mit einem erhabenen Muster versehen ist, z. B. einem . Waffelmuster ähnlich der Rändelung von Rändelschrauben. -

Nach einer bevorzugten Ausführungsfonn wird diese Silberfolie ausgeglüht und anschließend geätzt, z. B. mit Hilfe von Salpetersäure, wodurch sich ein feines Ätzmuster auf der Oberfläche ergibt. Vorteilhaft werden die Oberseite des Vorsprunges la sowie die Unterseite der Molybdänscheibe 4 plangeläppt, wodurch ein guter Wärme- und Stromübergang zwisehen diesen Teilen und der Silberfolie gewährleistet ist.

Es besteht aber auch die Möglichkeit, die Silberschicht 7 in der Form eines Netzes aus feinen Silberdrähten auszuführen, beispielsweise aus Silberdraht mit 0,05 bis 0,3 mm Drahtstärke.

Vorteilhaft wird die Seite der Trägerplatte, mit der sie auf der Silberschicht aufliegt, vorher schwach graphitiert, z. B. mit Graphitpulver eingerieben.

Die Oberseite des Halbleiterkörpers, also die Elektrode 6, die aus einem Gold-Silizium-Eutektikum besteht, wird ebejifalls plangeläppt, worauf ein stempeiförmiger Teil auf diese Oberseite aufgesetzt werden kann. Dieser stempeiförmige Teil wird zweckmäßigerweise ebenfalls vor dem Zusammenbau aus einzelnen Teilen zusammengesetzt, nämlich aus einem Kupferbolzen 8, einer ebenfalls aus Kupfer bestehenden Kreisringscheibe 9 und einer Molybdänscheibe 10. Diese Teile sind ebenfalls zweckmäßigerweise alle miteinander hart verlötet. Auch die Unterseite der Molybdänscheibe 10 ist vorteilhaft mit einer Silberauflage versehen, z. B. plattiert, und danach plangeläppt.

Auf diesen stempeiförmigen Teil werden nun in folgender Reihenfolge eine beispielsweise aus Stahl bestehende Ringscheibe 11, eine Glimmerscheibe 12, eine weitere Stahlscheibe 13 und drei Tellerfedern 14, und 16 aufgeschoben. Anschließend werden ein Halteteil 17, welcher glockenförmig ist, über den stempelförmigen Teil geschoben, die TeÜerfedern zusammengedrückt und der Halteteil 17 mit seinem Rand in eine Hinterdrehung des Teiles 3 eingepreßt. Wie F i g. 2 zeigt, ergibt sich ein sehr gedrängter Aufbau, bei dem alle Teile in ihrer genauen Lage zueinander festgehalten werden und demzufolge 65 weder durch mechanische Erschütterung noch durch Wärmebewegungen verschoben werden können. Eine wichtige Rolle übernimmt hierbei die Glimmerscheibe 12, welche sowohl zur elektrischen Isolierung des Halteteils 17 von der Oberseite der Halbleiteranordnung dient als auch zur Zentrierung des stempelförmigen Teiles innerhalb des Halteteils 17 und damit auf dem Halbleiterkörper. Mit ihrem äußeren Rand liegt die Glimmerscheibe 12 an dem Halteteil 17 an, während sie mit ihrem inneren Rand den Kupferbolzen 8 berührt.

Zum Schluß wird ein glockenförmiger Gehäuseteil, welcher aus den Einzelteilen 18, 19, 20 und 21 besteht, über die gesamte Anordnung gestülpt. An seinem unteren Ende wird der Teil 3 umgebördelt, während der Kupferbolzen 8 durch eine Anquetschung mit dem Teil 21 verbunden wird. Der Teil 21 kann beispielsweise aus Kupfer, bestehen, während die Teile 18 und 20 aus Stahl oder einer Fernicolegierung, wie Kovar oder Vacon, bestehen können; Der Teil 19, welcher zweckmäßigerweise aus Keramik besteht, dient zur Isolierung. Er ist an den Stellen, an denen er mit den Teilen 18 und 20 zusammenstößt, metallisiert, so daß diese Teile mit ihm durch Lötung verbunden werden können. Ein Kabel 22 ist in den Teil 21 von außen eingeschoben und ebenfalls durch Anquetschung mit diesem verbunden.

Claims

Patentansprüche:

1. Halbleiteranordnung mit einem plattenförmigen, im wesentlichen einkristallinen Halbleiterkörper und wenigstens einer mit diesem großflächig verbundenen Trägerplatte mit einem nicht wesentlich von dem des Halbleiterkörpers abweichenden-Wärmeausdehnungskoeffizienten, insbesondere aus Molybdän, sowie einem mit der Trägerplatte in flächenhafter Verbindung stehenden Anschlußkörper mit einem von dem der Trägerplatte abweichenden Wärmeausdehnungskoeffizienten, bei" der die einander zugekehrten Oberflächenteile der Trägerplatte und des Anschlußkörpers geläppt sind und zwischen den geläppten Flächen lediglich eine Druckkontaktverbindung besteht, nach Patentanmeldung S 73181 VIIIc/ 21g (deutsche Auslegeschrift 1248 811) dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Trägerplatte und dem Anschlußkörper eine Silberschicht von mehr als 0,05 mm Stärke angeordnet ist, ,

2. Halbleiteranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Silberschicht aus einer Folie besteht,

3. Halbleiteranordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Silberfolie auf beiden Seiten mit einem erhabenen Muster versehen ist.

4. Halbleiteranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Silberschicht aus einem Drahtnetz besteht.

5. Halbleiteranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägerplatte auf der der Silberschicht zugekehrten Seite schwach graphitiert ist.

In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Auslegeschrift Nr. 1017 291; schweizerische Patentschrift Nr. 341235.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

809 619/425 9.68 ® Bundesdruckerei Berlin