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Halbleiterbauelement (Zusatz zum Patent ... / Patentanm. P 15 89
543.9) Die Erfindung betrifft ein mindestens einen scheibenförmigen Halbleiterkörper
enthaltendes Halbleiterbauelement nach Patent ... (Patentanmeldung P 15 89 543.9),
bei welchem der Halbleiterkörper mit einem ersten, eine ganze Oberflächenseite einnehmenden
metallischen Ansclußkontakt mittels einer Weichlotschicht auf einen metallischen
Sockel aufgelötet ist, bei welchem ferner mindestens ein metallischer Anschlußstift
durch den Sockel isoliert hindurchgeführt ist, und bei welchem schließlich eine
als Anschlußdraht ausgebildete Stromzuführung von dem metallischen Anschlußstift
zu einem zweiten, an der Oberscite des Halbleiterkörpers angebrachtem metallischen
Anschlußkontakt
führt, wobei der AnschluBdraht aus einem geradlinig
ausgebildeten Mittelabschnitt, aus einem gegenüber diesem Mittelabschnitt abgewinkelten,
geradlinig ausgebildeten Endabschnitt und aus einem gegeniiber dem Mittelabschnitt
ebenfalls abgewinkelten, wendelförmig ausgebildeten Endabschnitt besteht, und wobei
ferner der Anschlußdraht mit seinem geradlinig ausgebildeten Endabschnitt mit dem
zweiten, an der Oberseite des Halbleiterkörpers angebrachten Anschlußkontakt verlötet
ist und mit seinem wendelförmig ausgebildeten Endabschnitt über den Anschlußstift
geschoben und mit diesem verlötet ist.
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In der Hauptanmeldung ist bereits ein Halbleiterbauelement dieser
Art vorgeschlagen worden. Bei diesem Halbleiterbauelement drückt der Anschlußdraht
lediglich unter seinem Eigengewicht auf den scheibenförmigen Halbleiterkörper. Dies
hat zur Folge, daß nach dem Zusasmenfügen der Einzelteile des Bauelements die Gefahr
besteht, daß der Anschlußdraht verrutscht, so daß insbesondere dann, wenn der an
der Oberseite des Halbleiterkörpers angebrachte Anschlußkontakt kleinflächig ist,
eine sichere Kontaktgabe zwischen ihm und dem Anschlußdiaht beim Zusammenlöten des
Bauelements nicht immer gewährleistet ist.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein llalbleiterbauelement
der eingangs genannten Art zu entwickeln, bei welchem beim Zusammenlöten eine sichere
Kontaktgabe zwischen dem an der Oberseite des Halbleiterkörpers angebrachten Anschlußkontakt
und dem mit ihm zu verlötenden Anschlußdraht gewährleistet ist.
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s:lne besonders einfache und wirkungsvolle Lösmlg dieser Aufgabe ergibt
sich, wenn gemäß der Erfindung der wendelförmig ausgebildete Endabschnitt entlang
dem Anschlußstift bis zum Verklemmen dieser beiden Teile nach unten geschoben ist.
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Dies hat zur Folge, daß der Anschlußdraht mit seinem geradlinig ausgebildeten
Endabsciinitt eine zusätzliche Kraft auf den Halbleiterkörper ausübt, die groß im
Vergleich zum Eigengewicht des Ansclußdrahtes ist. Dadurch wird erreicht, daß der
Anschlußdraht, der Halbleiterkörper und der metallische Sockel sowohl während der
Montage als auch während des Lötprozesses in ihrer jeweiligen gegenseitigen Anordnung
unverrutschbar fixiert werden. Dies ist insbesondere dann von entscheidender Bedeutung,
wenn an der Oberseite des Halbleiterkörpers mehrere und/oder besonders kleinflächige
Anschlußkontakte angebracht sind und/ oder mehrere Halbleiterkörper (Chips) in einem
einzigen Halbleiterbauelement untergebracht sind.
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Weitere Einzelheiten und zweckdienliche Weiterbildungen der Erfindung
ergeben sich aus den Unteransprüchen in Verbindung mit einem in der Zeichnung dargestellten
Ausführungsbeispiel.
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Es zeigen: Fig. 1 ein Halbleiterbauelement genß der Erfindung mit
abgenommenem Deckel in perspektivischer Darstellung, Fig. 2 einen Schnitt nach der
Linie II-II der Fig. 1, Fig. 3 den Anschlußdraht in nicht verspanntem Zustand von
unten, Fig. 4 den Anschlußdraht in nicht verspannte Zustand von der Seite.
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Das i.n den Fig. 1 und 2 dargestellte Halbleiterbauelement enthält
einen plättchenförmigen Halbleiterkörper 38. Der Halbleiterkörper 38 trägt an seiner
Unterseite einen ersten Anschlußkontc'jkt 39 (Fig. 2), welcher sich über diese ganze
Unterseite erstreckt. Mit diesem Anschlußkontakt ist der Halbleiterkörper 38
auf
eine Sockelpatte 35 aufgelötet, welche einen Teil des Gehäuses des Halbleiterbauelements
bildet und gleichzeitig als Elektrodenanschluß für den Halbleiterkörper 38 dient.
Die Sockelplatte 35 trägt an ihrer Unterseite einen ersten Anschlußstift K0, Dieser
Anschlußstift dient als Stromzuführung für den Anschlußkontakt 39 des Halbleiterkörpers
38.
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Der Halbleiterkörper 38 hat außer seinem an seiner Unterseite liegenden
ersten Anschlußkontakt 39 noch einen zweiten Anschlußkontakt 7, welcher an der Oberseite
angeordnet und über ei.nen Anschlußdraht 61a mit einem zweiten Anshlußstift K4 verbunden
ist. Dieser Anschlußstift K4 ist mittels einer Glaseirlschmelzung G4 isoliert durch
die Sockelpatte 35 hindurchgeführt. Der Anschlußdraht 61a besteht aus einem annähernd
geradeinig ausgebildeten Mittelabschnitt 10, aus einem gegenüber diesem Mittelabschnitt
abgewinkelten, geradlinig ausgebildeten und annähernd vertikal verlaulenden ersten
Endabschnitt lOa und aus einem gegenüber dem Mittelabschnitt ebenfalls abgewinkelten,
jedoch wondelförmig ausgebildeten zweiten Endabschnitt W'4. Die Achse der Wendel
verläuft dabei annähernd vertikal. Das untere Ende des ersten Endabschnitts lOa
des Anschlußdrahts 61a ist mit dem zweiten Anschlußkontakt 7 des Halbleiterkörpers
38 verlötet. Der zweite Endabschnitt W§4 des Anschlußdrahtes 61a ist über den zweiten
Anschlußstift K4 gesteckt und mit diesem verlötet.
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Beim Zusammenbau des Halbleiterbauelemente vor dem Zusammenlöten muß
die Sockelplatte 75 mit ihren Anschlußstiften K und K4 bereits vorgefertigt vorliegon.
Diese Vorfertigung besteht darin, daß zuerst der Anschlußstift K4 in eine entsprechend
bemessene Bohrung der Sockelplatte 35 eingeschmolzen wird, so daß die Glaseinschmelzung
G4 entsteht, und daß dann der Anschlußstift Ko auf die Unterseite der Sockelplatte
35
stumpf auf geschweißt wird. Statt dessen kann aber auch der Anschlußstift
Ko gleichzeitig mit dem Anbringen der Glaseinschmelzung hart angelötet werden. Im
Anschluß an diesen ProzeB werden alle Metalloberflächen des vorgefertigten Sockels
mit einer mit Weichlot benetzbaren Metallschicht, vorzugsweise aus Nickel, überzogen.
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Beim Zusammenbau des Halbleiterbauelements wird nun zuerst der Halbleiterkörper
38, welcher mindestens an seinem oberen AnschluRkontiçt 7 mit Lot vorbelegt ist,
auf die Sockelplatte 35 aufgelegt. An seiner Unterseite kann der Halbleiterkörper
78 ebenfalls mit Lot vorbelegt sein. Statt dessen oder zusätzlich kann aber auch
zwischen die Sokelplatte 35 und den Halbleiterkörper 38 ein Lotplättchen gelegt
werden. Dann wird der Anschlußdraht Gla mi.t seinem wendelförmig ausgebildeten End.absclrnitt
lJ'4 auf den Anschlußstift K4 so aufgeschoben, daß sein geradlinig ausgebildeter
Endabschnitt lOa mit seinem unteren Ende auf den mit Lot vorgelegten Anschlußkontakt
7 des Halbleiterkörpers 38 trifft.
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Nun wird der wendelförmig ausgebildete Endabschnitt W'4 mit einer
Lehre entlang dem Anschlußstift K4 bis zum Verklemmen um einen geringen Betrag nach
unten geschoben. Bei entsprechender Dimensionierung der Längen sowohl des geradlinig
ausgebildeten Enr .bschnitts lOa als auch des wendelförmig ausgebildeten Endabschnitts
W'4 kann au.f die Verwendung einer Lehre verzichtet werden, indem man den wendelförmig
ausgebildeten Endabschnitt fWll4 entlang dem Anschlußstift K4 bis zum Anschlagen
auf der Glaseinschmelzung G4 verschiebt, wobei sich automatisch ein stets reproduzierbarer
Vorspannbetrag ergibt.
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Danach wird auf den Anschlußstift K4 ein in der Zeichnung nicht dargestellter
Lotring aufgeschoben und dann das so montierte Gebilde in den Lötofen gebracht.
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Durch das Verschieben des wendelförmig ausgebildeten Endabschnittes
W'4 wird erreicht, daß die Teile 61a und 38 infolge der Kraft, welche der nunmehr
verspannte Anschlußdraht 61a auf den IIalbleiterkörper 38 ausübt, im Verlaufe des
Lö.tprozesses mit Sicherheit nachsinken und damit diese Teile an der zu verlötenden
Berührungsstelle 7 in Rontakt bleiben.
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Zu diesem Zweck muß ferner der Anschlußdraht 61a aus einem Material
bestehen, welches eine gute elektrische Leitfähig keit, eine gute Verlötbarkeit
und im Interesse des Vorspannens ausreichende Federungseigenschaften besitzt, welche
außerdem auch während des Erhitzens auf die Löttemperatur erhalten bleiben müssen,
d. h., es muß die Rekristallisationstemperatur des kaltverformten Materials, aus
welchem der Anschlußdraht 61a besteht, noch oberhalb der Löttemperatur liegen, damit
der Elastizitätsbereich des Anschlußdrahtes 61a während des Lötvorganges ungeschmälert
erhalten bleibt.
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Es wurde nun gefunden, daß sich Silber-Y,uper-Legierungen mit wenigen
Gewichtsprozenten Kupfer, z. B. Ag 97 Cu 3, sowie kaltverformter Nickeldraht vorzüglich
für diesen Zweck eignen. Die an den Anschlußkontakten 7-und 39 des Halbleiterkörpers
38 befindlichen Lotschichten bestehen-aus einem Weichlot auf Bleibasis, zweckmäßig
aus Pb 96 Sn 4. Der auf den Anschlußstift K4 aufgeschobene Lotring besteht wahlweise
aus Pb 92,5 Sn 5 Ag, aus Sn 96 Ag 4 Bi 0,5 oder aus einer Pb-Sn-Legierung, deren
Zinngehalt -zwischen 6 und 10 Gewichtsprozenten liegt. Das Verlöten des Halbleiterbauelements
erfolgt in einem mit N2 90 H2 10 gefülten Durchaufofen mit etwa 375°C am Halbleiterbauelement.