DE1050449B - - Google Patents
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Description
DEUTSCHES
Den Gegenstand der Hauptpatentanmeldung bildet ein Verfahren zur Herstellung einer Verbindung
eines draht- oder bandförmigen elektrischen Leiters mit einer Elektrode eines Halbleiterelementes, und
zwar insbesondere eines Flächengleichrichters oder -transistors, indem der anzuschließende Draht bzw.
das Band zunächst auf einer kurzen Strecke seiner Länge gegen die Elektrode des Halbleiterelementes
gelegt, danach auf dieser Strecke des Drahtes bzw. des Bandes zwei andere Elektroden einer Schweißeinrichtung
mit geringer gegenseitiger Entfernung aufgesetzt und anschließend zur Durchführung eines
Verschweißungsprozesses zwischen Draht bzw. Band und der Elektrode des Halbleiterelementes kurzzeitig
an Spannung gelegt werden.
Dieses Verfahren mit einem einmaligen kurzzeitigen Anspannunglegen zweier aufgesetzter Elektroden ist
geeignet zur Befestigung eines Drahtes bzw. eines Bandes über eine relativ kleine Fläche an der Elektrode
des HalWeiterelementes. Mitunter kann sich jedoch eine mechanische und elektrische Verbindung
zwischen einem Anschlußleiter und der Elektrode eines Halbleiterelementes mit einer Übergangsfläche
größerer Flächenausdehnung zwischen Anschlußleiter und Elektrode des Halbleiterelementes als notwendig
ergeben. Das kann notwendig sein aus Gründen der zu beherrschenden Stromführung und des für die
Stromführung des Anschlußleiters an diesem bedingten Querschnittes. Um auch in solchen Fällen eine
wirksame, dem Grundgedanken des Hauptpatents folgende Verbindung zwischen dem Anschlußleiter und
der Elektrode des Halbleiterelementes zu erreichen, wird bei einem Verfahren zur Herstellung der Verbindung
zwischen einem elektrischen Anschlußkörper und einer Elektrode eines Halbleiterelementes, insbesondere
eines Flächengleichrichters oder -transistors, indem der Anschlußkörper über eine bestimmte
Strecke gegen die Elektrode des Halbleiterelementes gelegt, danach auf dieser Strecke zwei andere Elektroden
einer Schweißeihrichtung mit geringer gegenseitiger Entfernung aufgesetzt und kurzzeitig für die
Durchführung eines elektrischen Verschweißungsprozesses zwischen dem Anschlußkörper und der
Elektrode des Halbleiterelementes an Spannung gelegt werden, gemäß einer Weiterbildung des Verfahrens
des Hauptpatents an der Übergangsfläche zwischen einer Elektrode des Halbleiterelementes und dem an
dieser Elektrode zu befestigenden Anschlußkörper über Elektroden, welche nacheinander oder gleichzeitig
an verschiedenen Stellen oberhalb dieser Übergangsfläche auf die freie Oberfläche des zu befestigenden
Anschlußkörpers aufgesetzt werden, eine Mehrzahl von nach einer geeigneten geometrischen Figur
verteilten Schweißstellen erzeugt. So kann es sich
Verfahren zur Herstellung
der Verbindung zwischen einem
elektrischen Anschlußkörper und einer
Elektrode eines Halbleiterelementes,
insbesondere eines Flächengleichrichters
oder -transistors
Zusatz zur Patentanmeldung S 53212 VIIIc/21 g
(Auslegeschrift 1 034 274)
(Auslegeschrift 1 034 274)
Anmelder:
Siemens-Schuckertwerke
Aktiengesellschaft,
Berlin und Erlangen,
Erlangen, Werner-von-Siemens-Str. 50
Hans-Jürgen Nixdorf, Berlin-Lankwitz,
ist als Erfinder genannt worden
ist als Erfinder genannt worden
als zweckmäßig erweisen, statt einer punktförmigen Verschweißung eine solche an mehreren in der Queroder/und
Längsrichtung des Anschlußleiters nebeneinanderliegenden Punkten vorzunehmen. Die Verschweiß
ungspunkte können auf einer geraden Linie, mehreren parallel zueinander liegenden Geraden oder
in einer bestimmten geometrischen Figur verteilt liegen. So können die Verschweißungspunkte in den
Ecken oder auf den Seiten eines Polygons ader auf einer Kurve, z. B. einer Kreislinie oder/und auf von
einem Punkt ausgehenden Strahlen, liegen, je nach der Übergangsflächenform zwischen Anschlußleiter bzw.
Anschlußelektrode und Elektrode des Halbleiterelementes und der erwünschten Güte der Verbindung.
Es können auch mehrer Polygone oder Kreisringe aus je einer Folge von Verschweißungspunkten einander
umschließen. Es kann z. B. auch ein Liniensystem benutzt werden, welches einer Spinnwebenform ähnelt,
also aus einander umschließenden und einander schneidenden Linienzügen besteht.
Damit eine bestimmte Figur bei der Erzeugung der Verschweißungsstellen eingehalten wird und hierfür
keine besondere Schabloneneinrichtung an der Schweiß-
' 80Ϊ 749/306
maschine erforderlich ist oder gegebenenfalls eine Verschweißung nach einer bestimmten Ordnung ohne
weiteres von Hand vorgenommen werden kann, kann ein als elektrischer Anschlußkörper mit der Elektrode
des Halbleiterelementes zu verschweißender Körper auch unmittelbar als eine solche Schablone ausgebildet
sein. Er kann zu diesem Zwecke auf seiner freien Oberfläche mit Kerben versehen sein, welche Einsatzpunkte
für die Hilfselektroden der Verschweißungseinrichtung bilden. Durch solche Kerben kann bekanntermaßen
auch gleichzeitig eine mechanische Versteifung bzw. Planierung des anzuschließenden
Anschlußkörpers an der späteren Berührungsfläche mit der Elektrode des Halbleiterelementes vorgenommen
werden. Die Oberflächenform des Anschlußkörpers kann an der frei liegenden Oberfläche außerdem
derart gestaltet werden, daß an ihr vorgesehene Rillenformen oder Kerbenzüge bzw. Sicken Führungseinrichtungen für die aufzusetzenden Schweißelektroden
bilden können. Dabei kann die einzelne als Leitschiene dienende Erhöhung unmittelbar ihrerseits
in der Vorschubrichtung der Schweißelektroden mit rastenartigen Stellen versehen sein. Auf diese Weise
wird auch eine entsprechende örtlich bestimmte Folge für die Anbringung der einzelnen Schweißstellen erreicht,
indem mit dem Fortschreiten bzw. Vorwärtsbewegen der Elektroden in Richtung der Leitschiene
unmittelbar an dieser entsprechende Rastenstellen der Elektroden für je eine vorzunehmende Verschweißung
gewonnen werden.
Es ist auch möglich, nicht lediglich linienförmige, sondern flächenhafte Verschweißungen vorzunehmen.
So kann man beispielsweise für die Durchführung eines solchen flächenhaften Schweißprozesses zwei
zueinander konzentrische Elektroden auf den mit der Elektrode des Halbleiterelementes zu verschweißenden
Anschlußkörper aufsetzen. Bei Anwendung eines genügend großen Stromstoßes findet dann unmittelbar
eine Verschweißung zwischen dem auf die Elektrode aufgesetzten Anschlußkörper und der Elektrode über
eine Kreisringform statt.
Gegebenenfalls kann es sich als zweckmäßig erweisen, für die Herstellung der einzelnen Schweißverbindungsstelle
mehrere aufeinanderfolgende Stromstöße auf die Elektroden der Schweißeinrichtung zu
geben.
Einige Ausführungsbeispiele für die Anwendung des Verfahrens gemäß der Erfindung veranschaulichen
die Figuren der Zeichnung.
In Fig. 1 ist der Aufbau eines Halbleiterelementes im Schnitt dargestellt. 101 bezeichnet die aus Silicium
bestehende Halbleiterplatte. An dieser befindet sich eine untere Elektrode 102, z. B. aus Aluminium, über
welche das Halbleiterelement gleichzeitig mechanisch mit der aus Molybdän bestehenden Trägerplatte 103
verbunden ist. Die obere Elektrode 104 des Halbleiterelementes besteht z. B. aus einer Gold-Antimon-Legierung.
An dieser oberen Elektrode 4 des Halbleiterelementes' ist als eigentliche Anschlußelektrode
in Schnittdarstellung ein pfannenförmiger Körper 105 befestigt, dessen mechanische Verbindung mit der
Elektrode 104 nach dem vorliegenden Verfahren hergestellt wird. Die beiden' Elektroden 102 und 104
können an dem Halbleiterelement unmittelbar erzeugt worden sein durch den Legierungsprozeß, der an
diesem Element zur Dotierung des Halbleiters bzw. zur Erzeugung des p-n-Überganges in dem Halbleiter
vorgenommen wird.
In den Fig. 2 bis 8 sind verschiedene Draufsichten auf den Elektrodenkörper 105 gezeigt. Dabei sind an
der freien Oberfläche des Elektrodenkörpers 105 jeweils an verschiedenen Stellen Punkte 106 angedeutet.
An jedem derselben wird jeweils eine Verschweißung zwischen dem Elektrodenkörper 105 und der Elektrode
104 des Halbleiterelementes vorgenommen, indem je Verschweißungsstelle jeweils zwei Elektroden der
Schweißeinrichtung auf die freie Oberfläche des mit seiner gegenüberliegenden Oberfläche auf der Elektrode
104 des Halbleiterelementes aufliegenden Körpers aufgesetzt und mit einem oder mehreren aufeinanderfolgenden
kurzzeitigen Stromstößen beschickt werden.
Die Fig. 2 zeigt dabei eine Anordnung dieser Schweißstellen 106 in den Ecken eines Vierecks.
Nach Fig. 3 liegen die verschiedenen Schweißstellen
106 auf einer Kreislinie.
Nach Fig. 4 werden die einzelnen Verschweißungsstellen 106 auf den Seiten eines Vierecks erzeugt.
Nach Fig. 5 sind die Verschweißungsstellen 106 auf konzentrischen Kreisen angeordnet.
Nach Fig. 6 liegen die Verschweißungsstellen 106 auf Strahlen, welche von einem zentralen Punkt der
Oberfläche der Elektrode 105 ausgehen.
Tn Fig. 7 ist eine Verteilung der verschiedenen Verschweißungsstellen
auf parallele Linienzüge dargestellt.
Nach Fig. 8 liegen die Verschweißungsstellen 106 auf einander schneidenden Geraden.
Es kann nun auch für die Erzeugung jeder der Schweißstellen 106 je ein besonderer Verschweißungsprozeß
vorgenommen werden, oder es können auch mehrere Verschweißungen an verschiedenen dieser
Stellen durch entsprechendes gleichzeitiges Aufsetzen von Elektroden und anschließendes gleichzeitiges Anspannunglegen
dieser Elektroden gemeinsam durchgeführt werden.
Die Fig. 9 und 10 veranschaulichen in zwei einander entsprechenden Rissen, wie eine Verschweißung
zwischen dem wieder in Schnittdarstellung eingezeichneten Elektrodenkörper 105 und dem Elektrodenkörper
104 am Halbleiterelement mittels zweier konzentrisch auf die freie Oberfläche des Körpers 105
aufgesetzter und anschließend kurzzeitig an eine elektrische Energiequelle gelegter Elektrodenkörper 107
und 108 über eine Kreisringfläche 109 vorgenommen wird, die unterhalb der von den beiden in Fig. 10 nur
ihrer Berührungsfläche nach angedeuteten Elektroden
107 bzw. 108 umschlossenen bzw. innen 'begrenzten Kreisringfläche liegt.
Die Fig. 11 und 12 veranschaulichen ein weiteres Ausführungsbeispiel. Hierbei ist in Fig. 11 ein Halbleiterelement
gezeigt mit der aufgesetzten Elektrode 105, wobei diese im Schnitt dargestellt ist, während
in Fig. 12 eine Draufsicht auf diese Elektrode wiedergegeben ist. Die Elektrode 105 ist in diesem Fall mit
zwei kreisförmig verlaufenden Sicken 110 versehen. Diese bilden mechanische Leitkörper für die beiden
Elektroden 111 und 112, welche zu diesem Zwecke an ihrem unteren Ende mit einer entsprechenden Gegenform
zu der erhabenen Sickenform versehen sind. Die beiden Elektroden können, während sie mit ihrem unteren
Ende gegen die Oberfläche der Sicken 110 gedrückt werden, auf diesen Leitkörpern 110 entlang in
eine bestimmte erwünschte Stellung in deren Umfangsrichtung gebracht und dann für einen Verschweißungsprozeß
gelegt werden. Um denElektroden 111 und 112 eine vorbestimmte jeweilige Stellung bei
ihrer Verschiebung in der Umfangsrichtung auf den Rillen 110 zu geben, können diese Rillen 110 an der
7« freien Oberfläche des Körpers 105 unmittelbar noch
mit entsprechenden Rasten 113 versehen sein. Sind die beiden Elektroden 111 und 112 an ihrem unteren Ende
entsprechend der Form der Rasten 113 zugespitzt und werden sie in der Utnfangsrichtung auf den Sickenrücken
110 entlanggeführt, so setzen sie sich unmittelbar selbsttätig jeweils in eine entsprechende Rast 113,
wonach sie dann für den Verschweißungsprozeß an Spannung gelegt werden. Der Verschweißungsprozeß
findet dann über die aneinanderliegenden Teile der Anschlußelektrode 105 und der Elektrode 104 des
Halbleiterelementes statt, welche unter und zwischen den Enden der beiden Elektroden 111 und 112 liegen.
In dem weiteren Ausführungsbeispiel nach den Fig. 13 und 14 zeigt die Fig. 13 wieder sinngemäß
wie in den Fig. 11 und 12 die Anordnung eines Halbleiterelementes mit der aufgesetzten Anschlußelektrode
105, während die Fig. 14 eine Draufsicht auf die freie Oberfläche der Elektrode 105 zeigt. Der Elektrodenanschlußkörper
105 ist in diesem Falle mit einer Anzahl von Kerben versehen, wie sie z. B. mittels der
Spitze eines Körners erzeugt werden können. Für die Durchführung eines Verschweißungsprozesses zur
Erzeugung einer Schweißstelle können die beiden Elektroden 111 bzw. 112, die an ihrem unteren Ende
entsprechend der Form der Kerben spitz gestaltet sind, in je zwei benachbarte dieser Kerben eingesetzt
werden. Anschließend wird dann durch kurzzeitiges Anspannunglegen dieser Elektroden der Verschweißungsprozeß
an einer Stelle unter diesen und zwischen diesen beiden Kerben zwischen dem Elektrodenkörper
105 und der Elektrode 104 des Halbleiterelementes durchgeführt.
Anstatt an der freien Oberfläche eines solchen Anschlußelektrodenkörpers
105 Kerben vorzusehen, können sinngemäß auch entsprechende erhabene, z. B.
warzenartige Stellen vorhanden sein, die mit entsprechenden Vertiefungen an der Gegenfläche je einer der
Schweißelektroden zusammenwirken.
Bei einer solchen Anordnung mit einer z. B. mit Kerben oder erhabenen Stellen versehenen Elektrode
zur Einrichtung der jeweiligen Lage der Elektroden der Schweißeinrichtung an der freien Oberfläche eines
Elektrodenkörpers 105 kann jede der Kerben oder erhöhten Stellen auch mehrfach für die Durchführung
verschiedener Schweißprozesse an verschiedenen Stellen ausgenutzt werden. So kann beispielsweise die
gleiche Kerbe nach der Durchführung eines Schweißprozesses auf den Umfang einer Kreislinie später noch
für die Durchführung eines Schweißprozesses auf einen an dieses Kreislinienstück anschließenden Halbmesser
benutzt werden. Ferner kann man auch fortlaufend Linienzüge dabei erzeugen, indem z. B. von
drei aufeinanderfolgenden oder einander benachbarten Kerben zunächst für einen Verschweißungsprozeß die
beiden Elektroden in die erste und zweite Kerbe eingesetzt werden. Danach werden die beiden Schweißelektroden
für die Durchführung eines weiteren Schweißprozesses in die zweite und dritte Kerbe eingesetzt.
Es ist hieraus zu erkennen, daß durch diese beiden aufeinanderfolgenden Schweißprozesse dann
eine Verschweißung erzeugt wird, die sich von der Stelle der ersten Kerbe bis zur Stelle der dritten
Kerbe eines Linienzuges erstreckt. Sinngemäß kann eine Kerbe, welche von mehreren anderen umschlossen ist,
ausgenutzt werden, um von dieser Kerbe aus zu je einer der sie umschließenden Kerben strahlenförmig
je eine Verschweißungsstelle zu erzeugen, wobei, wie zu übersehen, die eine Schweißelektrode für alle
Schweißprozesse in der gleichen Kerbe verbleiben kann. .
In den vorausgehenden Ausfülirungsbeispielen ist
die Anwendung des vorliegenden Verfahrens unmittelbar veranschaulicht worden an einem Elektrodenkörper,
der mit der Elektrode des Halbleiterelementes verbunden werden soll und an der Oberfläche seiner nach
oben offenen Pfannenform seinerseits mit irgendeinem elektrischen Anschlußleiter, ζ. Β. einem starken
Litzenleiter, dessen Ende gegebenenfalls noch mit einer die Litzenleiter zusammenhaltenden Fassung
versehen sein kann.
Die Anwendung des vorliegend beschriebenen Verfahrens kann aber im Sinne des Hauptpatents auch
in der Form erfolgen, daß ein bandförmiger Leiter, der beispielsweise die Breite entsprechend dem Durchmesser
der Übergangsfläche zwischen dem Elektrodenkörper 105 und der Elektrode des Halbleiterelernentes
hat, über eine entsprechende, z.B. viereckige oder kreisförmige erhabene Fläche mit der Halbleiterelektrode
104 verschweißt wird, wobei sinngemäß eine entsprechende Anzahl von verschiedenen Schweißstellen
erzeugt wird, wie sie etwa in den Ausführungsbeispielen nach den Fig. 2 bis 8 veranschaulicht worden
sind.
Claims (14)
1. Verfahren zur Herstellung der Verbindung zwischen einem elektrischen Anschlußkörper und
einer Elektrode eines Halbleiterelementes, insbesondere eines Flächengleichrichters oder -transistors,
indem der Anschlußkörper über eine bestimmte Strecke gegen die Elektrode des Halbleiterelementes
gelegt, danach auf dieser Strecke zwei andere Elektroden einer Schweißeinrichtung
mit geringer gegenseitiger Entfernung aufgesetzt und kurzzeitig für die Durchführung eines elektrischen
Verschweißungsprozesses zwischen dem Anschlußkörper und der Elektrode des Halbleiterelementes
an Spannung gelegt werden, nach Patentanmeldung S 53212 VIII c/21g, dadurch gekennzeichnet,
daß an der Übergangsfläche zwischen einer Elektrode des Halbleiterelementes und dem
an dieser Elektrode zu befestigenden Anschlußkörper über Elektroden, welche nacheinander oder
gleichzeitig an verschiedenen Stellen oberhalb dieser Übergangsfläche auf die freie Oberfläche des
zu befestigenden Anschlußkörpers aufgesetzt werden, eine Mehrzahl von nach einer geeigneten geometrischen
Figur verteilten Schweißstellen erzeugt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schweißstellen in den Ecken eines
Polygons erzeugt werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch, gekennzeichnet,
daß die Schweißstellen auf den Seiten eines Polygons erzeugt werden.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schweißstellen auf einem Kurvenzug
erzeugt werden.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schweißstellen auf einer Kreisringform
erzeugt werden.
6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, ' daß die Verschweißung mittels zweier
auf die freie Oberfläche der zu befestigenden Anschlußelektrode aufgesetzter, · zueinander konzentrischer
Schweißelektroden über eine Kreisringform vorgenommen wird.
7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Schweißstellen auf von einem Punkt ausgehenden Strahlen erzeugt werden.
8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Schweißstellen auf einander schneidenden Linien erzeugt werden.
9. Abfahren nach Anspruch 1 oder einem der
folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Schweißstellen auf einander umschließenden
Linienzügen erzeugt werden.
10. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der mit der Elektrode des Halbleiterelementes
zu verschweißende Anschlußkörper an seiner freien Oberfläche mit Kerben oder Sicken
versehen wird, welche Schablonen für das Aufsetzen und/oder die Führung der Elektroden im
Rahmen eines bestimmten Verschweißungsprogramms bilden.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet)
daß die als Schablone für die Elektroden dienenden Erhebungen oder Vertiefungen
an der freien Oberfläche des Anschlußkörpers gleichzeitig derart geformt werden, daß sie Rasten
für die Schweißelektroden an den erwünschten Schweißstellen bilden.
12. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Erhebungen oder Vertiefungen
an der freien Oberfläche des zu befestigenden Anschlußkörpers für die aufeinanderfolgende Herstellung
verschiedener Schweißstellen mehrfach ausgenutzt werden.
13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß für die Herstellung einer Verschweißung
unter drei aufeinanderfolgenden oder einander benachbarten Kerben bzw. Erhebungen
zunächst für die Erzeugung einer Schweißstelle die Elektroden der Schweißeinrichtung in die erste
und zweite Kerbe eingesetzt werden und beim nachfolgenden Schweißprozeß in die zweite und
dritte Kerbe.
14. Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß für die
Erzeugung einer Verschweißungsstelle auf die Elektroden der Schweißeinrichtung aufeinanderfolgend
mehrere kurzzeitige Stromstöße gegeben werden.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
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Applications Claiming Priority (2)
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DES53212A DE1034274B (de) | 1957-04-18 | 1957-04-18 | Verfahren zur Herstellung einer Verbindung eines draht- oder bandfoermigen elektrischen Leiters mit einer Elektrode eines Halbleiterelementes |
DES0056233 | 1957-12-13 |
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DES53212A Pending DE1034274B (de) | 1957-04-18 | 1957-04-18 | Verfahren zur Herstellung einer Verbindung eines draht- oder bandfoermigen elektrischen Leiters mit einer Elektrode eines Halbleiterelementes |
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DES53212A Pending DE1034274B (de) | 1957-04-18 | 1957-04-18 | Verfahren zur Herstellung einer Verbindung eines draht- oder bandfoermigen elektrischen Leiters mit einer Elektrode eines Halbleiterelementes |
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GB (1) | GB850119A (de) |
NL (2) | NL112688C (de) |
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