DE2557371A1

DE2557371A1 - Halbleiterelement

Info

Publication number: DE2557371A1
Application number: DE19752557371
Authority: DE
Inventors: Paul William Koenig
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1974-12-23
Filing date: 1975-12-19
Publication date: 1976-06-24
Also published as: JPS5189385A; SE7514390L; US3995310A; GB1535195A

Description

Halbleiterelement

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Halbleiterelemente und insbesondere auf eine verbesserte Vorrichtung zum Montieren von Halbleiterelement-Pellets und Halbleiter-Baueinheiten.

Halbleiter-Pellets werden üblicherweise mit Metallplatten an einer oder beiden Seiten montiert₃ wobei diese Platten zur Entlastung von Spannung, als mechanisches Verbindungssystem, zur Verteilung von Wärme und Strom oder zum mechanischen Schutz oder einer Kombination der vorgenannten Punktionen dienen. Die Platten weisen häufig im wesentlichen die gleiche Ausdehnung wie die

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ORIGINAL INSPECTED

metallischen Kontakte auf dem Pellet auf. Sind die Platten kleiner als die Kontakte, dann kann die Stromverteilung unzureichend sein für eine angemessene Mutzung des gesamten leitenden Bereiches des Halbleiter-Pellets und weiter kann die thermische Kopplung des Pellets für eine wirksame Entfernung der Wärme davon unzureichend sein. Sind die Platten größer als der Kontakt, dann kann die Platte sich über Regionen des Halbleiter-Pellets erstrekken mit denen sie nicht elektrisch verbunden sein soll. Demgemäß wird die Möglichkeit eines unerwünschten Versagens verstärkt und es werden unerwünschte und möglicherweise schädliche Kapazitäten gebildet.

Ein Problem bei dem Gebrauch dieser Montageplatten stammt von der Tatsache, daß manchmal an der Peripherie der Platten Grate vorhanden sind. Diese Platten werden im allgemeinen aus großem Plattenmaterial gestanzt und ein etwas stumpfes Werkzeug der eine außerhalb der Einstellung befindliche Vorrichtung können diese Grate verursachen, üblicherweise treten diese Grate nur an einer Seite der Platte auf. Befinden sich die Grate benachbart dem Anschlußstück (im Englischen "header" genannt)₃ auf dem das Gebilde aus Halbleiter-Pellet und Metallplatte montiert werden soll, dann können die Gratte eine räumliche Trennung zwischen der Fläche der Metallplatte und der des Anschlußstückes verursachen und so einen vollen Kontakt zwischen der Platte und dem Anschlußstück verhindern. Die thermische Verbindung zwischen dem Anschlußstück und dem Pellet kann daher unzureichend sein. Weiter wird dadurch die mechanische Festigkeit der Verbindung verringert. Befindet sich der Grat auf der Seite benachbart des Pellets, dann kann sogar ein möglicherweise noch ernsteres Problem auftreten. Hat die Platte im wesentlichen die gleiche Größe wie die metallischen Kontakte auf dem Halbleiter-Pellet und endet der Kontakt, wie üblich, vor dem Schnittpunkt mit der Peripherie des Pellets, dann liegt der Grat auf der Oberfläche des Halbleiter-Pellets. Wird während des Verbindens von Platte und Pellet ein Druck ausgeübt, dann kann der außerordentlich hohe Druck unter dem Grat das spröde Pellet zum Brechen bringen und somit zu einem unbrauchbaren Element führen.

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Anstrengungen j die Grate zu beseitigen₍ haben zu Kosten für die Metallplatten geführt, die für viele Anwendungen unannehmbar hoch .sind.

Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine metallene Montageplatte zu schaffen, welche die vorgenannten Nachteile vermeidet.

Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung schließt eine metallene Montageplatte für Halbleiter-Pellets ein, die zwei im wesentlichen parallele Hauptoberflachen aufweist, jede mit einer inneren planaren Region. Eine erste der Hauptoberflächen ist so ausgebildet, daß sie ein Halbleiter-Pellet aufnehmen kann und sie begrenzt einen peripheren Übergangsbereich derart, daß mindestens ein Teil der peripheren Kante der ersten Hauptoberfläche von der Ebene des inneren planaren Bereiches aus ausgespart ist. In Abhängigkeit von den für die Herstellung der Platten angewendeten Herstellungsstufen, kann es erforderlich sein, daß sich der periphere Übergangsbereich um die gesamte Peripherie herum erstreckt und so die gesamte periphere Kante außerhalb der Ebene des zentralen Pianarbereiches bringt. Das Stanzen wird so ausgeführt, daß alle Grate auf der ersten Hauptoberfläche erscheinen und die Ausnehmung wird groß genug gewählt, so daß die gebildeten Grate außerhalb der Ebene des inneren Planarbereiches liegen. Die vorgenannten Schwierigkeiten sind daher überwunden, da die Grate weder das Pellet noch das Anschlußstück berühren können, auf dem die Struktur montiert werden soll. Darüber hinaus wird die Lebensdauer der Stanze verlängert, da bei der verbesserten

von
Platte eine gewisse Menge/Graten toleriert werden kann.

Die Zahl der Kanten der Platte, die Übergangsbereiche aufweisen, wird durch die erforderliche Zahl der Stanzstufen bestimmt. Soll ein Metallstreifen ohne Grate an seinen Kanten zu Metallplatten geschnitten werden, dann benötigen nur die beiden Kanten der Platten, die geschnitten werden sollen, die Übergangsbereiche. Wenn jedoch eine Platte geschnitten werden soll, ist es erwünscht,

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die Übergangsbereiche an allen vier Seiten der Platte vorzusehen.

Die verbesserte Metallplatte kann eine Lotplattierung auf einer oder beiden Hauptoberflächen tragen. Durch den Einsatz einer lotplattierten Platte wird das Verfahren des Montierens des Pellets auf der Platte und das Montieren der Platte auf dem Anschlußstück aus verschiedenen Gründen beträchtlich vereinfacht. So wird z. B. die Zahl der TelIe^ verglichen mit einem Montagesystem, bei dem separate Lotteile verwendet werden, beträchtlich vermindert.

Wegen des Vorhandenseins des peripheren Überpcangsbereiches sind die Metallplatten vorzugsweise so groß wie oder größer als das Halbleiter-Pellet. Die Peripherie jeder Metallplatte erstreckt sich daher mindestens soweit oder weiter als die Peripherie des Halbleiter-Pellets und schafft so einen Schutz für das Pellet während des weiteren Bearbeitens oder Handhabens. Die Montageplatte nach der vorliegenden Erfindung ist daher außerordentlich vorteilhaft zur Verwendung bei Halbleiter-Pellets, die als unverpackte Halbleiter-Pellets verkauft werden sollen.

Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Im einzelnen zeigen:

Figur 1 eine Seitenansicht eines Halbleiterelementes nach dem Stand der Technik,

Figur 2 eine Seitenansicht eines gemäß der vorliegenden Erfindung verbesserten Halbleiterelementes,

Figur 3 eine Draufsicht auf eine verbesserte metallene Montageplatte, wie sie in der Baueinheit der Figur 2 benutzt ist,

Figuren 4 und 5 andere verbesserte Montageplatten,

Figuren 6, 7 und 8 illustrieren diagrammartig die Stufen, die zum Herstellen der verbesserten Montageplatten für Halbleiter-Pellets angewandt werden,

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Figur 9 eine Halbleiter-Baueinheit mit einer weiteren anderen verbesserten Montageplatte,

Figur 10 die verbesserte Halbleiter-Baueinheit der Figur 2, installiert in einem Gehäuse konventioneller Bauart mit Schraubbolzen,

Figur 11 eine diagrammartige Seltenansicht der Halbleiter-Baueinheit nach Figur 1 gemäß dem Stand der Technik, während der Herstellung,

Figur 12 illustriert eine entsprechende Herstellungsstufe, wie sie beim Fabrizieren einer anderen Halbleiter-Baueinheit nach dem Stand der Technik verwendet wird,

Figur 13 eine Detailansicht eines Teiles der Figur 12, die ein Problem illustriert, das beim Herstellen der in Figur gezeigten Baueinheit nach dem Stand der Technik auftritt.

Figur 14 illustriert eine entsprechende Herstellungsstufe, die beim Herstellen der verbesserten Halbleiter-Baueinheit nach der Figur 2 vorkommt,

Figur 15 eine Detailansicht eines Teiles der Figur 14, die illustriert, wie die verbesserte Halbleiter-Baueinheit gemäß der vorliegenden Erfindung, das in Figur 13 ilullustrlerte Problem überwindet,

Figuren 16 und 17 illustrieren eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und

Figur l8 eine Modifikation des in den Figuren 16 und 17 gezeigten Elementes.

In Figur 1 ist eine Halbleiter-Baueinheit 21 nach dem Stand der ₍ Technik dargestellt, die ein Halbleiter-Pellet 22 aufweist, das

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zwei im wesentlichen parallele Hauptoberflächen 23 und 24 hat. Das Pellet 22 enthält eine vorausgewählte Verteilung; leitfähigkeit;.verändernder Dotierungsmittel, so daß ein Halbleiterelement-Pellet 22 pebildet ist. Im allgemeinen tragen die Oberfläche 23 und 2k met.llische Kontakte₃ um das elektrische Verbinden mit den verschiedenen hinsichtlich ihrer Leitfähigkeit verändernten Regionen des Pellet... 22 zu erleichtern.

des Pellets

Die metallischen Kontakte auf der Oberfläche/22 sind in der üblichen Weise ausgebildet und in Figur 1 sowie den meisten weiteren Figuren nicht dargestellt, um eine klare Darstellung zu behalten.

Das Pellet kann irgendein Halbleiterelement sein, wie eine Diode, ein gesteuerter Gleichrichter - nachfolgend abgekürzt SCR genannt, ein Triac usw. und dieses Halbleiterelement kann nach irgendwelchen üblichen Techniken, wie Glasivierung (im Englischen"glassivation" genannt) hergestellt werden. Das in Figur 1 dargestellte Pellet 22 wurde vor der Abtrennung von einer Ausgangsscheibe von jeder Seite ausgehöhlt. Auf diese Weise wurde die doppelte Abschrägung an der Peripherie gebildet. Diese Art des Unterteilens von Pellets ist bekannt.

Mit jeder der Hauptoberflächen 23 und 24 ist eine Metallplatte 25 bzw. 26 verbunden. Diese Verbindung zwischen den Platten und den Pellets sorgt für den elektrischen, mechanischen und thermischen Kontakt, üblicherweise wird das Verbinden durch Auflöten der Platten auf die metallischen Kontakte auf der Oberfläche des Pellets ausgeführt.

Auf jeder Platte 25 und 26 befinden sich zwei Grate 27_S die beim Stanzen der Platten aus größerem Material, wie oben beschrieben, gebildet werden. Es sind diese Grate, welche die mit den Halbleiterelementen ies Standes der Technik verbundenen Schwierigkeiten, die oben beschrieben wurden, verursachen.

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In Figur 2 ist eine verbesserte Baueinheit 31 mit dem Pellet 22 dargestellt. Auf der oberen und unteren Oberfläche 23 und 2k des Pellets sind die verbesserten metallenen Montapeplatten 32 und 33 montiert. Es können zwei Kupplungssysteme, wie mit den metallischen Kontakten auf dem Pellet 32 verbundenes Lot zur Verbindung von Pellet 22 mit den Platten 32 und 33 benutzt werden.

Die Platten 32 und 33 sind wo immer möglich identisch. Wenn z. B. das Pellet 22 eine Diode ist, dann können die Platten identisch sein. Wenn das Pellet 22 jedoch ein SCR ist, dann wird die Platte auf der Hauptoberfläche mit dem SCR-Gatt-Kontakt an der Stelle entfernt werden, die über dem Gatfe-Kontakt liegt. Die Platte kann z. B. an einer Kante ausgestanzt oder eine in das Zentrum gelegte öffnung aufweisen. Diese Modifikationen sind jedoch von zweitrangiger Bedeutung und werden nicht als zur Erfindung gehörig betrachtet. Die Platten 32 und 33 und die in den nachfolgenden Figuren dargestellten Platten sollen daher als quadratische Platten behandelt werden, wobei es im Rahmen fachmännischen Handelns liegt, die Gestalt der Platten gemäß der Notwendigkeit zu verändern.

Eine typische Platte 32 weist zwei im wesentlichen parallele Hauptoberflächen 3^ und 35 auf, von denen jede einen inneren planeren Bereich definiert, der durch einen peripheren übergangsbereich 36 umgeben ist. Die peripheren Übergangsbereiche versetzen die peripheren Kanten der Metallplatte außerhalb der Ebenen der zentralen Planarbereiche. Mindestens eine der zentralen Planarbereiche ist so ausgebildet, daß er das Halbleiterpellet 22 aufnehmen kann. Die für die Aufnahme des Pellets erforderlichen Oberflächeneigenschäften sind bekannt und sie schließen solche ein, wie Glätte und Verbindbarkeit der Oberfläche.

In Figur 2 ist ersichtlich, daß ein Grat 37 sich an einer peripheren Kante befindet. Wegen der peripheren Übergangsbereiche befindet sieh der Grat jedoch ebenfalls außerhalb der Ebene der inneren Planarregion. Die bei den HalbIeiterelementen nach dem Stand der Technik durch diese Grate verursachten Probleme können

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daher bei dem Halbleiterelement nach der vorliegenden Erfindung nicht auftreten. Vorzugsweise ist der periphere Übergangsbereich 36 klein, verglichen mit den inneren Planarregionen, um ein möglichst großes Verhältnis der Planarregionfläche zur Gesamtplattenflache zu haben und so eine wirksame Ausnutzung der Plattenfläche zu gewährleisten.

In Figur 3 ist eine Draufsicht der Platte 32 abgebildet. Diese Ansicht zeigt, daß sowohl die Platte als auch die innere Planarregion quadratisch ausgebildet sind, und daß die peripheren Übergangsbereiche auf allen Seiten des Quadrates gebildet sind und der Innere Planarbereich daher ein zentraler Planarbereich ist. Es ist nicht erforderlich, die Übergangsbereiche an allen vier Seiten der Platte zu bilden, um eine Platte mit verbesserten Eigenschaften zu schaffen. Da jedoch ein Entgraten der Platte an allen vier Seiten für erforderlich gehalten wird, ist eine Freiheit von in der Ebene der zentralen Planarbereiche liegender Grate maximal gegeben, wenn die Übergangsbereiche auf allen Seiten gebildet sind. Es ist darauf hinzuweisen, daß die quadratische Platte nur beispielhaft wiedergegeben ist, und die Platte auch andere Gestalten haben könnte, wie eine runde oder sechseckige.

Das zum Verbinden des Halbleiter-Pellets 22 mit der Metallplatte und der Metallplatte mit dem Anschlußstück oder einem anderen Substrat benutzte Lot kann aus diskreten vorgeformten Teilen bestehen, die an Ort und Stelle gelegt und gemäß dem Stand der Technik erhitzt werden. Es können jedoch auch ein oder beide Oberflächen der Metallplatte 32 mit Lot plattiert sein und dies ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung bevorzugt. Eine Lot-Plattierung ist vorteilhaft, da sie die Zahl der zum Zusammenbauen erforderlichen Teile verringert, einen übermäßigen Lotaufbau verhindert und beseitigt gewisse Halterungsprobleme.

Die Auswahl des Materials für die Metallplatte 32 liegt im Rahmen fachmännischer Fähigkeiten.

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Die in den Figuren 2 und 3 gezeigte Platte 32 weist einen gradlinig abgeschrägten peripheren Übergangsbereich auf. In den Figuren 4 und 5 sind dagegen andere Ausführungsformen gezeigt. Die Platte Ml in Figur 4 weist einen stufenförmig ausgebildeten Übergangsbereich 42 auf, der einen inneren Planarbereich 43 begrenzt. Funktionell ist die Platte ¹Il jedoch ähnlich der Platte

Die Platte 45 der Figur 5 weist einen gebogenen Übergangsbereich 46 auf, der einen inneren Planarbereich 47 begrenzt.

Eine Betrachtung der Figuren 4 und 5 macht klar, daß die Platten 41 und 45 in gleicher Weise wie die Platten 32 und 33 benutzt werden können und die gleichen Vorteile bieten. Alle Elemente mit solchen Platten sind ausgezeichnet und die Auswahl zwischen den gezeigten Platten kann in erster Linie auf der Grundlage getroffen werden, weiche mit dem vorhandenen Werkzeug am leichtesten herzustellen ist.

In den Figuren 6, 7 und 8 ist diagrammartig ein Herstellungsverfahren für die Platte 4l gezeigt. Ausgehend von einem Streifen eines ausgewählten Metalles, wie in Figur 6 gezeigt, wird eine Reihe von querverlaufenden Kerben 52, von denen der Einfachheit halber nur eine dargestellt ist, wie in Figur 7 gezeigt, gebildet. Der Streifen 51 wird stufenweise in Richtung des Pfeiles A befördert und zwischen den Beförderungsstufen bewegen sich die beiden Werkzeuge 53 und 54 in der durch die Pfeile angegebenen Richtung, um die beidseitigen Kerben 52 zu bilden. Danach wird der gebildete Streifen 51A in Richtung des Pfeiles B₇ wie in Figur 8 dargestellt, zwischen ein Werkzeug 55 und den Holm 56 bewegt. Zwischen den Stufen bewegen sich das Werkzeug 55 und der Holm aufeinander zu und durchschneiden den Sreifen 51A im Zentrum der Kerben 52. Der Streifen 51A wird so in eine Vielzahl von Pellets -erteilt. Das Schneiden mittels Werkzeug und Holm, legt den Grat um die Peripherie des Pellets. Die Größe des Grates wird variieren und hängt ab von der Schärfe des Werkzeuges und dem allgemeinen Zustand der Stanze, dem für die Platte verwendeten Metall usw.

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Bei erfindungsgemäßer Ausbildung der metallischen Montageplatte kann jedoch ein größerer Grat toleriert werden, als dies nach dem Stand der Technik möglich wäre. Ein Vorteil der erfindungsgemäßen Montageplatte mit Übergangsbereichen ist es, daß das Werkzeug 55 länger benutzt werden kann, da ein größerer Grat tolerierbar ist.

Die in den Figuren 6, 7 und 8 gezeigten Stufen sind lediglich diagrammartig. Die zum Vorwärtsbewegen des Streifens und zum Antreiben der Werkzeuge benutzten Techniken sind konventioneller Art und müssen daher hier nicht dargestellt werden. Die Gestalt der Werkzeuge 53 und ^k bestimmt außerdem, ob die gebildete Platte das Profil der Platte 32, kl oder 45 haben wird.

Weiter ist daraufhin^zu weisen, daß die in den Figuren 6, 7 und 8 dargestellten Stufen angewendet werden, wenn Streifenmaterial benutzt wird, das Kanten aufweist, die relativ gratfrei sind.

Wird ein plattenförmiges Material verwendet, dann kann es eine erste Stufe sein, die Platten in Streifen zu schneiden. Wenn dieses Zerschneiden Grate erzeugt, kann es erwünscht sein, vor dem Schneiden Walzen über den Schneidweg zu führen, so daß die peripheren Übergangsbereiche entlang dem Bereich angeordnet sind, in dem die Schnitte durchgeführt werden sollen. In einem solchen Falle wird die Platte 32, wie sie in Figur 3 dargestellt ist, mit vier peripheren Übergangsbereichen 36 hergestellt. Ein Walzen nach dem Schneiden entfernt die Grate von den Seiten des Streifens .

Es wird noch einmal darauf hingewiesen, daß die Auswahl des Verfahrens zum Herstellen irgendeiner der Platten 32, ^l oder ^5 im Rahmen fachmännischen Handelns liegt, sei es daß die Platte 2 oder k periphere Übergangsbereiche haben soll.

In Figur 9 ist eine Baueinheit 61 dargestellt, die ein Halbleiter-Pellet 22 aufweist, das mit einer metallischen Montageplatte 62 verbunden ist, die wiederum an einem Substrat, wie einem An-

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- 11 schlußstück 63 befestigt ist.

Bemerkswert bei der Ausführungsform der Baueinheit 6l ist, daß die Platte 62 nur an einer Seite einen peripheren Übergangsbereich 6k hat. Die Herstellungsverfahren für die Platte 62 sind ähnlich denen, die in den Figuren 6, 7 und 8 dargestellt sind, mit Ausnahme, daß die/Herstellung der Kerben benutzten Werkzeuge entlang der Schneidrichtung eine Kerbe nur an einer Seite bilden. Es sollte auch sichergestellt sein, daß das Schneiden so ausgeführt wird, daß der Grat 65 nur auf der Seite mit dem peripheren Übergangsbereich auftritt. Die andere Seite der Platte 62 ist planar und weist daher eine innere oder zentrale Planarregion auf, welche die gesamte Oberfläche einnimmt.

Für gewisse Anwendungen kann die Platte 62 den Platten 32, kl oder 45 vorzuziehen sein. Es kann jedoch in sofern eine Schwierigkeit geben, da die Platte 62 richtig orientiert sein muß, wenn die Seite mit dem peripheren Übergangsbereich Sk benachbart dem Halbleiter-Pellet 22 angeordnet werden soll.

Der periphere Übergangsbereich der Platte 62 in Figur 9 ist eine geradlinige Abschrägung. Es ist jedoch auch möglich, diesen Übergangsbereich gebogen oder stufenförmig auszuführen.

In Figur 10 ist eine Halbleitervorrichtung 71 mit einem mit Schraubbolzen versehenen Anschlußstück 72 gezeigt, an dem eine ringförmige Isolationshülse 73 hermetisch dicht befestigt ist. Auf dem oberen Teil der Hülse 73 ist eine Kappe Ik befestigt und vervollständigt so das Gehäuse. Mit der Oberfläche des Anschlußstückes 72 ist eine Baueinheit 31 verbunden, wie sie in Figur 2 dargestellt ist. Die Verbindung zwischen dem Anschlußteil und der Baueinheit 31 kann z. B, Lot sein und diese Verbindung sorgt für den elektrischen, mechanischen und thermischen Kontakt. Die Baueinheit 31 kann selbstverständlich irgendeine der verschiedenen Ausführungsformen von Monta^eplatten aufweisen. Eine elektrische Zuführung 75 verläuft durch eine in der Kappe Jk

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angeordnete Hülle 76 und ist an der oberen Platte 32 festgelötet. Die Figur 10 illustriert so diagrammartig ein Halbleiterelement in einem üblichen Gehäuse mit Schraubstutzen und zeigt, wie die Baueinheit 31 dort eingefügt ist. Die Vorrichtung 71 ist als ein Element mit zwei Zuleitungen, wie eine Diode, dargestellt. Das Element 71 kann jedoch irgendein anderes Halbleiterelement sein, wie ein Thyristor. In diesem Falle wäre eine Gatt-Zuführung in üblicher Weise an dem Pellet 22 angebracht.

In Figur 11 ist eine Halbleiter-Baueinheit nach dem Stand der Technik, wie in Figur 1 dargestellt, hinsichtlich der Herstellung abgebildet. Ein unterer Rahmenteil 8l nimmt zuerst die untere Montageplatte 26 und dann das Halbleiter-Pellet 22 auf. Als nächstes muß ein oberer Rahmen 82 an Ort und Stelle gebracht werden, bevor die obere Platte 25 installiert wird. Der obere Rahmen ist erforderlich, weil die Platten 25 und 26 wesentlich kleiner sind als das Pellet.

Eine andere Anordnung, als die in Figur 12 gezeigte, würde die Notwendigkeit für den oberen Rahmen 82 umgehen. Ein Teil eines unteren Rahmens 8lA nimmt eine untere Platte 26A auf, die im wesentlichen die gleiche Ausdehnung hat, wie das Halbleiter-Pellöt 22, Eine obere Platte 25A hat ebenfalls im wesentlichen die gleiche Ausdehnung wie das Halbleiter-Pellet und deshalb ist ein oberer Rahmen nicht erforderlich.

Eine detaillierte Ansicht des Rahmens 8lA ist in Figur 13 abgebildet. Das Pellet 22 weist darin zwei PN-übergangsbereiche 8k benachbart der oberen und unteren Oberfläche des Pellets auf. Wenn die Platten und das Pellet sowie Lotteile, wenn keine Lotplattierungen benutzt werden, wie in Figur 12 dargestellt, nebeneinander angeordnet sind, dann wird das Ganze erhitzt, um die Lotverbindung zwischen den genannten Teilen herzustellen. Im allgemeinen wird etwas Druck angewandt, um einen guten Kontakt und eine verbesserte Lotverbindung sicherzustellen. Dieser Druck drängt eine geringe Menge des Lotes um die Peripherie des Pellets

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herum heraus und bildet Lotperlen 83> wie am besten in Figur 13 dargestellt. Diese Perlen können die Übergangsbereiche 8^4 überlappen und trotz der Anwesenheit gewisser Passivierungsmittel die Übergangsbereiche kurzschließen und somit beträchtlich beeinträchtigen, so daß das Pellet 22 unwirksam wird. Es ist daher offenbar, warum nach dem Stand der Technik kleinere Montageplatten benutzt wurden, wie dies in Figur 1 dargestellt ist.

Die gemäß der vorliegenden Erfindung eingesetzten Montageplatten überwinden dieses Problem der Lotperlenbildung. In der Figur 14 ist ein Rahmen 8lA gezeigt, der das Halbleiterpellet 22 enthält. In dem Element 14 sind die Platten 25A und 26A durch die Platten 41 ersetzt worden. Die Platten 4l haben im wesentlichen die gleiche Größe oder sind sogar etwas größer als das Pellet 22.

Die in Figur 15 gezeigte detaillierte Ansicht eines Teiles der Figur 14 zeigt, daß die vertikale Stufe des peripheren Übergangsbereiches der Platten 4l, die Schaffung eines engen Spaltes vermeidet, der bei der Ausführungsform der Figur 13 das weite Ausbreiten der Perlen über die Oberfläche des Pellets verursachte. Die ebenere Oberfläche der Ausführungsformen der Figuren 14 und 15 verursacht, daß die Lotperlen 83 näher bei der Pellet-Platten-Grenzfläche verbleiben. Die Perlen nähern sich also in der Ausführungsform der Figur 15 nicht dem Übergangsbereich 84 und ein Kurzschließen des Übergangsbereiches mit nachfolgendem Versagen des Elementes ist daher weniger ein Problem.

Sämtliche verbesserten Montageplatten nach der vorliegenden Erfindung bilden zusammen mit dem Halbleiter-Pellet eine sich nach außen öffnende ringförmige Ausnehmung, die mehr Lot enthalten kann. In den Figuren 16 und 17 ist eine Baueinheit 91 dargestellt, die das Pellet 22 sowie eine untere Montageplatte 4l aufweist. Das Pellet 22 sei ein SCR mit einem Gatt. I_n der Figur ist also ein metallischer Gdrt-Kontakt 92 in einer Ecke und ein metallischer Kathodenkontakt 93 abgebildet. Mit dem Gatt-Kontakt

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Ist eine bandartige Gatt>Zuleitung 94 durch Löten oder in anderer Weise verbunden. In ähnlicher Weise befestigt ist eine andere bandartige Zuleitung 95 mit dem Kathodenkontakt 93· Mit bandartig ist gemeint, daß die Zuleitungen 94 und 95 beträchtlich breiter sind als hoch und daß sie mehr als Bänder ausgebildet sind, denn als übliche Drahtzuleitungen.

Wie am besten in Figur 17 abgebildet, sind die bandartig abgebildeten Zuleitungen 94 und 95 an den Punkten A nach oben gebogen, so daß die Zuleitungen und die periphere Kante der Hauptoberfläche des Pellets 22 an denen sie befestigt sind, räumlich getrennt bleiben. Das Problem der Lotansammlung und des HerabfHeßens am Pellet, wie es in Figur 13 dargestellt ist, wird so vermieden. Aus der Betrachtung der Figuren 16 und 17 ergibt sich, daß jede Zuleitung einen abschließenden planaren Teil und 97 aufweist. Jeder dieser planaren bzw. ebenen Endteile und 97 liegt in der Ebene des zentralen Planarbereiches der unteren Hauptoberfläche der Platte 41. Auf diese Weise sind alle drei Kontakte in einer Ebene zugänglich und die Baueinheit 91 kann auf einem Substrat mit einem geeigneten Muster angeordnet werden, wie einer gedruckten Schaltungsplatte_/und rasch an Ort und Stelle befestigt werden.

Die Baueinheit 91 kann weiter verbessert werden, wenn die Oberfläche der Zuleitungen 94 und 95 benachbart dem Pellet lotplattiert ist. In diesem Falle müssen die Zuleitungen lediglich an der richtigen Stelle des Pellets angeordnet werden, wie in den Figuren und 17 gezeigt, und können durch Erhitzen mit dem Pellet verbunden werden. Wenn die untere Oberfläche der Platte 4l ebenfalls lotplattiert ist, dann kann die Baueinheit 91 einfach auf einem Substrat, wie einer gedruckten Schaltungsplatte/ angeordnet werden und man kann die ganze Baueinheit erhitzen, um sie in leicht elektrisch, mechanisch und thermisch mit dem Substrat zu verbinden. Die Baueinheit ist daher sehr geeignet zur Herstellung von Pelletelementen für den direkten Verkauf.

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In Figur 18 ist eine andere Baueinheit 91A dargestellt, welche die Zuleitungen 9^A und 95A aufweist, die ähnlich den Zuleitungen 9*1 und 95 ausgebildet sind, mit der Ausnahme, daß die unteren Ebenenbereiche 96A und 97A nach innen gedreht sind im Gegensatz zu den nach außen gedrehten entsprechenden Bereichen in Figur 17· An den Verbindungsstellen der Zuleitung an der Platte sind die Zuleitungen wie in der Ausführungsform 91A nach oben gedreht.

Die Wahl zwischen den Ausführungsformen 91 und 91A beruht auf mehreren Erwägungen. So ist z. B. die Gesamtlänge der Ausführungsform 9-LA geringer. Die Aus führungs form 91A kann jedoch schwieriger herzustellen sein, da beide Seiten der bandartigen Zuleitungen $kk und 95A lotbeschichtet sein müssen, damit man die Vorteile erhält, die hinsichtlich der Lotbeschichtung nur auf einer Seite für die Zuleitungen 9k und 95 beschrieben sind. Weiter können die ebenen Endbereiche 96A und 97A kleiner sein, als die entsprechenden Teile in der Ausführungsform 91.

Bei der Ausführung der vorliegenden Erfindung können selbstverständlich im Rahmen der Erfindung viele Ausführungsformen verwendet werden. So kann das Pellet z. B. verglast werden. Oder es kann irgendein Halbleiterelement sein, wie eine Diode, ein Transistor, ein SCR,Triac usw. Weiter kann jede der Metallplatten die gerade, gebogene oder stufenförmige Übergangsregion auf einer oder beiden Seiten aufweisen und sie kann mit einer Lotplattierung auf einer oder beiden Seiten oder gar keiner Lotplattierung versehen sein.

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Claims

- 16 Patentansprüche

l/N.Halbleiterelement mit einem Halbleiterkörper, der eine erste ·" und zweite im wesentlichen parallele Fläche hat, wobei der Körper eine vorausgewählte Verteilung die Leitfähigkeit verändernder Verunreinigungen enthält, so daß ein Halbleiterelement-Pellet gebildet ist und wobei jede der Flächen mindestens einen metallischen Kontakt in elektrisch leitender Verbindung mit dem Pellet trägt, gekennzeichnet durch eine metallische Montageplatte (32) mit einer ersten (35) und einer zweiten (3*0 im wesentlichen parallelen Hauptoberfläche, die je einen zentralen Planarbereich begrenzen, wobei zumindest die erste Hauptoberfläche einen peripheren Übergangsbereich (36) derart begrenzt, daß die periphere Kante der ersten Hauptoberfläche außerhalb der ersten Ebene der zentralen Planarregion liegt, wobei die zentrale Planarregion der ersten Hauptoberfläche und ein metallischer Kontakt auf dieser ersten Fläche nebeneinander angeordnet und im wesentlichen gleicher Ausdehnung sind und elektrisch und mechanisch miteinander verbunden sind.

2. Element nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet j daß der metallische Kontakt und die Montageplatte miteinander verlötet sind.

3. Element nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die äußere Peripherie der Montageplatte mindestens so groß ist, wie die äußere p.eripherie des Halbleiterkörpers.

¹I. Element nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß eine zweite Montageplatte (33)» die ähnlieh der Montageplatte (32) ausgebildet ist, mit der zweiten Fläche (2*1) des Halbleiterkörpers verbunden ist.

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5. Element nach Anspruch I₅ dadurch gekennzeichnet , daß der periphere ubergangsbereich einen geradlinig abgeschrägten Bereich umfaßt.

6. Element nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet j daß der periphere ubergangsbereich einen gebogenen Bereich umfaßt.

7. Element nach Anspruch I₃ dadurch gekennzeichnet , daß der periphere Übergangsbereich eine Stufe umfaßt.

8. Element nach Anspruch I₃ dadurch gekennzeichnet , daß die Montageplatte aus Kupfer oder Molybdän besteht.

9· Element nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß mindestens eine bandförmige Zuleitung (9*0 mit dem metallischen Kontakt auf der zweiten Fläche (3¹J) verbunden ist, wobei ein Teil (96) der Zuleitung sich über die Peripherie des Körpers hinaus erstreckt.

10. Element nach Anspruch 9» dadurch gekennzeichnet , daß die Zuleitung durch Lot mit dem Kontakt verbunden ist.

11. Element nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet , daß die bandförmige Zuleitung nach oben gedreht ist, so daß die Zuleitung und die Peripherie des Pellets räumlich voneinander getrennt sind.

12. Element nach Anspruch 9. dadurch gekennzeichnetj daß der über die Peripherie des Halbleiterkörpers hinaus^gehende Teil der Zuleitung in einem ebenen Teil (96) in der Ebene des zentralen Pianarbereiches der zweiten Hauptoberfläche endet.

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