DE2032939A1

DE2032939A1 - Semiconductor soldering shim - cross shaped for efficient protective/reducing gas contact

Info

Publication number: DE2032939A1
Application number: DE19702032939
Authority: DE
Inventors: Hans Dipl Phys 7410 Reutlingen Schulze Bernd 7141 Benningen Linstedt
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1970-07-03
Filing date: 1970-07-03
Publication date: 1972-01-13
Also published as: JPS5032197B1; DE2032939B2

Abstract

A semiconductor slice is soldered on to a substrate employing a soldering shim, the area of which is smaller than the area of the semiconductor, which is to be attached to the substrate. The pref. shape is either that of a star or a diagonal cross. This configuration permits the protective and reducing gas to make contact with most of the soldering areas thus resulting in a cleaner joint, which as the result of capillary action extends over the whole semiconductor area.

Description

Verfahren zum Auflöten eines Halbleiterkörpers auf einen Träger Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Auflöten eines Halbleiterkörpers auf einen Träger mittels einer zwischen den Träger und den Halbleiterkörper gelegten Lotfolie. Method for soldering a semiconductor body onto a carrier Die The invention relates to a method for soldering a semiconductor body onto a Carrier by means of a solder foil placed between the carrier and the semiconductor body.

Beim Auflöten eines Halbleiterkörpers auf einen Träger ist es bekannt, das Lot als Lotfolie zwischen den Trägerund den Halbleiterkörper zu legen. Dieses Vorgehen ist fertigungstechnisch besonders einfach, fuhrt aber bei Verschmutzung der Folie oder des Trägers häufig zu Lunkern in der zwischen Halbleiterkörper und Träger entstehenden Lotschicht. Diese Lotschicht soll aber möglichst frei von Lunkern sein. Dies läßt sich in bekannter Weise durch hohe Sauberkeit der Lotfolie und der zu verlötenden Oberflächen, durch die Verwendung von reduzierendem Schutzgas im Lötofen und durch ein beim Löten entsprechend gewähltes Temperatur-Zeit-Programm erreichen.When soldering a semiconductor body onto a carrier, it is known to place the solder as a solder foil between the carrier and the semiconductor body. This The procedure is particularly simple in terms of production technology, but leads to contamination the film or the carrier often to voids in the between the semiconductor body and Brazing layer created by the carrier. This solder layer but should as possible be free of voids. This can be achieved in a known manner by the high level of cleanliness Solder foil and the surfaces to be soldered, through the use of reducing Protective gas in the soldering furnace and through a temperature-time program selected accordingly during soldering reach.

Alle diese Voraussetzungen lassen sich aber in einer Mengenfertigung nicht immer leicht und gleichzeitig erfüllen. Dies gilt besonders dann, wenn der Halbleiterkörper großflächig ist. Eine besondere Schwierigkeit liegt darin, daß die reduzierende Schutzgasatmosphäre im Lötofen nur schwer an allen Teilen der Lotfolie angreifen kann und dort entstehendes Gas nur schwer entweichen kann. Insbesondere dann, wenn am Rand des Halbleiterkörpers die Verlötung wegen des dort sofort erfolgenden Angriffes der reduzierenden Schutzgasatmosphäre sehr schnell erfolgt, wird das Innere der Lotschicht eingeschlossen und kann weder reduziert noch entgast werden, so daß sich Lunker bilden können.However, all of these prerequisites can be achieved in a mass production not always easy and fulfilling at the same time. This is especially true when the Semiconductor body is large. A particular difficulty is that the reducing protective gas atmosphere in the soldering furnace is difficult on all parts of the soldering foil can attack and the gas produced there is difficult to escape. In particular when the soldering takes place immediately on the edge of the semiconductor body because of the there Attack of the reducing protective gas atmosphere takes place very quickly, the interior enclosed in the solder layer and can neither be reduced nor degassed, so that cavities can form.

Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß man das Lot von der Kristallmitte nach außen aufgrund der Kapillarkraft fließen lassen muß. Tatsächlich konnte nämlich beobachtet werden, daß eine nur unter einer Stelle des Kristalles liegende Lotfolie sich beim Aufschmelzen ganz unter den Kristall zieht.The invention is based on the knowledge that the solder from the center of the crystal must be allowed to flow outwards due to the capillary force. In fact, it could can be observed that a solder foil lying only under one point of the crystal pulls itself completely under the crystal when it melts.

Bei einem Verfahren der eingangs genannten Art wird deshalb erfindungsgemäß die Verwendung einer Lotfolie vorgeschlagen, deren Fläche kleiner als die mit dem Träger zu verlötende Fläche des Halbleiterkörpers ist.In a method of the type mentioned at the outset, therefore, according to the invention proposed the use of a solder foil whose area is smaller than that with the Carrier is to be soldered surface of the semiconductor body.

Eine nur unter einer Stelle des Kristalles liegende Lotfolie kann aber in manchen Fällen bei der Montage und beim Verlöten des Kristalles Schwierigkeiten bereiten. Deshalb wird in weiterer Ausgestaltung der Erfindung eine Lotfolie zum Auflöten eines Halbleiterkörpers auf einen Träger vorgeschlagen, welche gegen ihren Rand auslaufende Aussparungen aufweist.A solder foil lying only under one point of the crystal can but in some cases difficulties in assembling and soldering the crystal prepare. Therefore, in a further embodiment of the invention, a solder foil for Solder on proposed a semiconductor body on a carrier, which has recesses tapering towards its edge.

In der Zeichnung ist als bevorzugtes Ausführungsbeispiel einefür rechteckige Haibleiterkristalle geeignete Lotfolie 1 zusammen mit einem solchen Halbleiterkristall 2 und einem Uräger 3 dargestellt. Die Lotfolie 1 bildet ein-die gegenüberliegenden Ecken des Kristalles 2 verbindendes diagonales Kreuz. Das Kreuz wird aus einer Lotfolie geeigneter Dicke, weiche sich aus der gewünschten Lotschichtdicke des fertig verlöteten Halble iterbauelements leicht errechnen läßt, herausgestanzt. Bei einem Halbleiterkristall mit 6 mm Länge und 6 mm Breite sollen die beiden Balken la und lb, welche das Kreuz bilden, etwa 1 mm breit sein. Der Kristall liegt dann fest und eben, hat aber die Lötbedingungen eines nur 1 mm breiten Kristalles.In the drawing, the preferred embodiment is one for rectangular Semiconductor crystals suitable solder foil 1 together with such a semiconductor crystal 2 and a Uräger 3 shown. The solder foil 1 forms the opposite one Crystal 2 corners connecting diagonal cross. The cross is made from a sheet of solder suitable thickness, soft from the desired solder layer thickness of the finished soldered Semiconductor component can be easily calculated, punched out. With a semiconductor crystal the two bars la and lb that make up the cross should be 6 mm long and 6 mm wide form, be about 1 mm wide. The crystal is then firm and level, but has it Soldering conditions for a crystal only 1 mm wide.

Vergleichende Versuche durch chemisches Auslösen der fertig verlöteten Halbleiterbauelemente zeigten, daß mit den erfindungsgemäßen Lotkreuzen auch dann völlig lunkerfreie Verlötungen erzielt werden konnten, wenn die Lotkreuze absichtlich durch mehrtätiges Lagern in Wasser viel stärker oxidiert waren als es in einer Fertigung äe der Fall oder zulässig ist. Ohne die Kreuzform ließen sich nur annähernd so gute Verlötungen mit frischgeätzten Folien unter sorgSältigxkontrollierten Bedingungen erzielen.Comparative tests by chemical release of the soldered ones Semiconductor components showed that even then with the solder crosses according to the invention completely void-free soldering could be achieved if the solder crosses on purpose were oxidized to a much greater extent by storage in water for several days than in a production facility äe is the case or permissible. Without the cruciform shape, things could only come close to this good Soldering with freshly etched foils under carefully controlled conditions achieve.

Anstelle der Balkenkreuze können auch andere, regelmäßig oder unregelmäßig geformte Sterne verwendet werden.Instead of the bar crosses, other regular or irregular crosses can also be used Shaped stars can be used.

Claims

Expectations

Method for soldering a semiconductor body onto a carrier by means of a solder foil placed between the carrier and the semiconductor body, characterized by using a solder foil, the area of which is smaller than that with the carrier is to be soldered surface of the semiconductor body.

2. Solder foil for soldering a semiconductor body onto a carrier, characterized in that it has recesses tapering towards its edge.

3. solder foil according to claim 2, characterized in that it is star-shaped is trained.

4. Solder foil according to claim 3 for a semicon.terbody, whose with the surface to be soldered to the carrier is rectangular, characterized in that the Solder foil a diagonal pointing into the opposite corners of this surface Cross forms.

5. Use of a solder foil according to at least one of the claims 2 to 4 for soldering a semiconductor body onto a carrier.