DE1213055B

DE1213055B - Halbleiteranordnung mit einem einkristallinen Halbleiterkoerper

Info

Publication number: DE1213055B
Application number: DES75019A
Authority: DE
Inventors: Wilhelm Vorwerk
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 1961-07-24
Filing date: 1961-07-24
Publication date: 1966-03-24

Description

Halbleiteranordnung mit einem einkristallinen Halbleiterkörper Bei Halbleiteranordnungen mit einkristallinem Halbleiterkörper wird der Halbleiterkristall in der Regel mit einer Elektrodenplatte versehen, die etwa den gleichen thennischen Ausdehnungskoeffizienten hat wie der Halbleiterkörper. Bei Verwendung von Silizium oder Germanium als Halbleitermaterial kommen Elektrodenplatten aus Molybdän oder Wolfram in Frage. Mit diesen Elektrodenplatten können Stromzuführungen, z. B. aus Kupfer, durch Verlötung verbunden werden; hierzu muß jedoch die Elektrodenplatte auf der dem Halbleiterkristall abgewandten Seite mit einem lötbaren Metall, z. B. einer Eisen-Nickel-Legierung, plattiert werden. Die Plattierung wird dann z. B. mit der Wand eines kupfernen Gehäuses verlötet, das sowohl zur Wärmeabführung dient als auch den einen elektrischen Anschluß der Anordnung bildet.
Es ist ferner bekannt, in der Mitte einer Elektrodenplatte aus Molybdän oder Wolfram einen Anschlußleiter, der aus einer Nickel-Eisen-Legierung besteht, anzuschweißen. Ein Anschweißen des Anschlußleiters in dieser Form kann nur durchgeführt werden, solange die Elektrodenplatte noch selbständig, d. h. noch nicht mit dem Halbleiterkörper zusammenlegiert ist. Dadurch ergibt sich eine sperrige Anordnung, die komplizierte und voluminöse Legierungsforinen erfordert und auch im übrigen die Fertigung erheblich behindert.
Die Erfindung bezieht sich auf eine Halbleiteranordnung mit einem einkristallinen Halbleiterkörper und einer Elektrodenplatte aus Molybdän oder Wolfram, mit welcher eine elektrische Zuleitung aus einem Metall der Eisengruppe verschweißt ist. Sie besteht darin, daß die Zuleitung an der Umfangsfläche der Elektrodenplatte durch Punktschweißung befestigt ist. Die Erfindung ermöglicht es, das Anschweißen der Zuleitung an die Elektrodenplatte erst dann vorzunehmen, wenn die Elektrodenplatte bereits mit dem Halbleiterkristall verbunden ist. Die am Umfang der Elektrodenplatte liegende Schweißstelle ist so weit wie möglich von dem empfindlichen Halbleiterkristall entfernt. Der Schweißstrom fließt im wesentlichen nur durch die Elektrodenplatte; wegen des niedrigen Ausbreitungswiderstandes divergiert er von der Schweißstelle aus derart, daß die Wärmeentwicklung praktisch auf die Schweißstelle beschränkt bleibt. Ferner ist die verhältnismäßig spröde Elektrodenplatte gegen die Beanspruchung durch den Schweißdruck in ihrer eigenen Ebene weniger empfindlich als bei Druck senkrecht dazu.
Gegenüber den bekannten Anordnungen, bei denen die Zuleitung mit der Elektrodenplatte verlötet ist, hat die Erfindung den Vorteil, daß die Elektrodenplatte nicht mit einer lötbaren Plattierung versehen zu werden braucht, da die Metalle der Eisengruppe (Eisen, Kobalt, Nickel) mit Molybdän oder Wolfram Legierungen bilden und ohne weiteres verschweißbar sind; dadurch sinken die Kosten der Elektrodenplatte auf etwa ein Drittel. Ferner erfordert eine Punktschweißung einen wesentlich geringeren Arbeitsaufwand als das Löten.
Vorzugsweise ist die Zuleitung als streifenförmiges Blech ausgebildet, an dessen von der Elektrodenplatte abgewandtes Ende ein weiterführender Kupferdraht angeschweißt ist. Die beispielsweise aus Eisen bestehende Zuleitung kann auf diese Weise mit Rücksicht auf ihre verhältnismäßig geringe thermische und elektrische Leitfähigkeit kurz gehalten werden. Die Streifenform erleichtert das Anschweißen.
Die Erfindung kommt insbesondere für solche Anordnunaen in Betracht, bei denen das Halbleiterelement nicht in einem metallischen Gehäuse angeordnet, sondern in einen isolierenden Kunststoff eingegossen ist.
Die F i g. 1 und 2 zeigen als Ausführungsbeispiel der Erfindung einen Silizium-Gleichrichter, bei dem das Halbleiterelement in einem Becher aus Isolierstoff in eine Kunstharzmasse eingegossen ist.
In den Figuren ist mit 1 eine scheibenförinige Elektrodenplatte aus Molybdän bezeichnet. Mit 2 ist ein etwa quadratischer Siliziumkristall bezeichnet, der in bekannter Weise zur Herstellung eines gleichrichtenden pn-Überganges dotiert ist. Zwischen der Elektrodenplatte 1 und dem Silizumkristall 2 befindet sich eine dünne Alurainiumschicht 3. Auf der anderen Seite besitzt -das Halbleiterelement eine Goldelektrode 4. An die Goldelektrode 4 ist als Stromzuführung ein Silberdraht 5 angelötet.
Die Stromzuführung zur Molybdänplatte 1 wird durch einen Eisenblechstreifen 6 gebildet. Der Blechstreifen 6 ist, wie insbesondere aus F i g. 1 erkennbar ist, tangential an die zylindrische Umfangsfläche der Molybdänplatte 1 bei 7 angeschweißt. Mit dem anderen Ende des Eisenstreifens ist bei 8 ein Kupferdraht 9, ebenfalls durch Punktschweißen, verbunden.
Die bisher beschriebene, aus dem eigentlichen Halbleiterelement und seiner Stromzuführung bestehende Anordnung wird in einen vorgefertigten Becher 10 aus Isoliennaterial eingeschlossen. Hierzu wird der Innenraum des Bechers ILO mit einer dosierten Menge eines geeigneten härtbaren Kunststoffes 12, z. B. einem Epoxydharz, gefüllt; der Gleichrichter wird in den Becher versenkt und das Harz gehärtet. Das Harz kann zur Verbesserung seiner Wärmeleitfähigkeit mit einem Füller, z. B. Quarzmehl, im Verhältnis von drei Teilen Quarzmehl zu einem Teil Harz, gemischt sein. Mit 11 ist ein Steg nüt zwei Bohrungen bezeichnet, durch die die Kupferdrähte 5 und 9 geführt sind. Die Bohrungen des Steges 11 haben einen Abstand, der entsprechend der Norm für gedruckte Schaltungen gleich -2,5 oder einem Vielfachen 'davon ist.

Claims

Patentansprüche: 1. Halbleiteranordnung mit einem einkristallineu Halbleiterkörper und einer Elektrodenplatte aus Molybdän oder Wolfram, mit welcher eine elektrische Zuleitung aus einem Metall der Eisengruppe verschweißt ist, dadurch gekennz e i c h n e t, daß die Zuleitung an der Umfangsfläche der Elektrodenplatte durch Punktschweißung befestigt ist.
2. Halbleiteranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuleitung als streifenförmiges Blech ausgebildet ist, an dessen von der Elektrodenplatte abgewandtes Ende ein weiterführender Kupferdraht angeschweißt ist. 3. Halbleiteranordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzei chnet, daß sie in einen isolierenden Kunststoff ekgegossen ist.
In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Auslegeschriften Nr. 1018 557, 1039 645, 1088 619; Knoll, »Materials and Processes of Electron Devices«, Berlin/Göttingen/Heidelberg, 1959, 8.361 bis 366.