DE1214978B

DE1214978B - Verfahren zum Anloeten einer Goldfolie an eine vernickelte Molybdaenscheibe

Info

Publication number: DE1214978B
Application number: DEL45077A
Authority: DE
Inventors: Richard Magner; Dr Phil Enno Arends
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1963-06-11
Filing date: 1963-06-11
Publication date: 1966-04-21

Description

Verfahren zum Anlöten einer Goldfolie an eine vernickelte Molybdänscheibe Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Anlöten einer Goldfolie an eine vernickelte Molybdänscheibe.
Scheiben aus Molybdän eignen sich wegen ihres Wärmeausdehnungskoeffizienten, der von der Gtöße des Wärmeausdehnungskoeffizienten von Silizium ist, besonders für Flächenkontakte von Siliziumscheiben, mit denen sie zusammengelötet sind. Um die geringe Benetzbarkeit von Molybdänscheiben mit Weichloten und höherschmelzenden Loten, wie goldreiche Gold-Zinn-Legierungen, mit einem Schmelzpunkt von etwa 300° C zu verbessern, wird die Molybdänscheibe auf der zu lötenden Seite galvanisch mit Nickel überzogen und zum Einsintern des galvanischen Nickelüberzuges in einem Wasserstoffofen auf etwa 1000° C erhitzt. Sollen jedoch solche Lote ohne Flußmittel verwendet werden, ist auch die Benetzbarkeit von vernickelten Molybdänscheiben noch unzureichend. . .
Soll an die mit einem dünnen Nickelüberzug von etwa 1 bis 3 #t Stärke versehene Molybdänscheibe eine dünne Goldfolie von etwa 25 g, Stärke angelötet werden, indem die vernickelte Molybdänscheibe und die aufgelegte Goldfolie auf eine Temperatur nahe unterhalb des Schmelzpunktes von Gold oder auf eine höhere Temperatur erhitzt werden, kann eine Auflösung des etwa 1 bis 3 #t starken Nickelüberzuges in dem aufgebrachten Gold und eine ungleichmäßige Verteilung des Schmelzflusses von Gold-Nickel eintreten. Außerdem weisen ungleiche Gold-Nickel-Schichten in den Bereichen stärkerer Nickelkonzentrationen eine geringere Benetzbarkeit für Weichlote beim flußmittelfreien Löten auf.
Es ist weiterhin bereits bekannt, auf eine oxydierte Molybdänscheibe eine Kupfer- oder Goldschicht direkt, z. B. elektrolytisch oder durch Aufdampfen im Vakuum, aufzubringen und dann die beschichtete Oberfläche im Wasserstoffstrom bei Temperaturen zwischen 500 und 700° C zu glühen. Bei diesen Temperaturen dampft z. B. das aufgebrachte Gold noch nicht ab, es tritt jedoch eine merkliche Reduktion der Oxydschicht ein.
Wird zum Anlöten einer vorzugsweise etwa 25 Et starken Goldfolie an eine vernickelte Molybdänscheibe über eine auf der Molybdänscheibe aufgebrachte Aufschwemmung von Nickelpulver unter Erwärmung des Werkstückes in einem von Wasserstoff durchströmten Ofen auf die mit der Aufschwemmung versehene Oberfläche der Molybdänscheibe eine gekrümmte Goldfolie aufgebracht und in dem Ofen bei 950 bis 1000° C, vorzugsweise 960° C, geglüht, bestehen die vorstehend angeführten Möglichkeiten nicht.
Die nach dem Verfahren gemäß der Erfindung auf eine vernickelte Molybdänscheibe angeschmolzene Goldfolie haftet auf der Molybdänscheibe ausgezeichnet. Wie Versuche zeigten, ist ein Abreißen der Goldfolie nur nach einem Bruch innerhalb des Molybdäns möglich. Bei diesem Verfahren schmilzt die Goldfolie an der Grenzfläche Gold-Nickel unter Bildung einer Gold-Nickel-Legierung. Die Goldfolie wird also mittels der bei der Erhitzung sich bildenden Menge an Gold-Nickel-Legierung an die vernickelte Molybdänscheibe angelötet. Auch bei Nickelüberzügen mit unterschiedlicher Feinstruktur werden nach dem Verfahren gemäß der Erfindung Goldüberzüge gleichmäßiger Stärke und ebener Oberfläche erhalten. Des weiteren wird ein Einschluß von Blasen zuverlässig vermieden.
Nach dem Verfahren gemäß der Erfindung mit einem Goldüberzug versehene Molybdänscheiben können sogar mit Weichlotfolien von geringer, beispielsweise etwa 30 #t betragender Dicke flußmittelfrei gelötet werden und eignen sich für Halbleitergleichrichter, die Kurzschlußströme von einigen 1000 A kurzzeitig führen können, bei deren Herstellung an den Molybdänscheiben mit dünnen Lötfolien Flächenlotungen vorgenommen werden sollen. Die nach dem Verfahren gemäß der Erfindung zu erhaltende Ebenheit der Goldoberfläche ermöglicht einwandfreie Flächenlotungen großflächiger Verbindungen zwischen Halbleiterscheiben aus Silizium mit anderen Metallscheiben, z. B. Scheiben aus Kupfer.
Zur Erhitzung wird die mit überzügen und Goldfolie versehene Molybdänscheibe vorteilhaft auf eine Graphitunterlage in einem flachen Schiffchen, z. B. aus Molybdän, und zusammen mit diesen in den von Wasserstoff durchströmten Ofen gebracht.
Die Goldfolie wird durch Rollen mit einer Rolle gekrümmt. Als Aufschwemmungsmittel für feines Nickelpulver eignen sich organische Lösungsmittel, beispielsweise Isopropylalkohol, vorzüglich. Das in einem Aufschwemmungsmittel aufzubringende Nickelpulver kann vorteilhaft mit einem Pinsel aufgetragen werden.
Die Erfindung wird an Hand einer einen Schnitt durch eine mit einer Goldfolie versehene Molybdänscheibe darstellenden schematischen Zeichnung in den F i g. 1 und 2 erläutert.
Eine Molybdänscheibe 1 mit einer Vernickelung 2 von etwa 1 bis 3 #t Stärke wird mit einem zusätzlichen, kaum sichtbaren Nickelüberzug 3 versehen, indem mit einem Pinsel Nickelpulver in einer Aufschwemmung in Isopropylalkohol fein verteilt aufgetragen wird. Die aufzubringende Goldfolie 4 wird mit einer Rolle so geglättet und gerollt, daß ihre Flächen 5 leicht gekrümmt werden. Auf die mit dem. Nickelpulverüberzug 3 versehene vernickelte Fläche der Molybdänscheibe 1 wird die gekrümmte @ Goldfolie 4 aufgelegt. - Die mit Überzügen 2 und 3 und Goldfolie 4 versehene Molybdänscheibe 1 wird auf einer Graphitunterlage in einem flachen Schiffchen in einen von Wasserstoff durchströmten -Ofen -gebracht, in dem sie auf eine Temperatur von etwa 960° C erhitzt wird. Das Anschmelzen der Goldfolie 4 an die Molybdänscheibe 1 geht in der Weise vor sich, daß an der Berührungsstelle von gekrümmter Goldfolie 4 und Nickelüberzug 3 bei Erreichen der Temperatur von etwa 960° C das Schmelzen beginnt. Der Schmelzbereich breitet sich aus. Durch das Fortschreiten des Schmelzvorganges neigt sich die gekrümmte Goldfolie 4 fortlaufend auf die vernickelte Molybdänscheibe 1 lerab. Sie wird durch das feinverteilte Nickelpulver3_gleichmäßig an der Grenzfläche Gold-Nickel zum Schmelzen gebracht und verbindet sich einwandfrei mit dem dünnen Nickelüberzug 2 der Molybdänscheibe 1.
F i g. 2 zeigt eine Molybdänscheibe 1, die mit ihrem dünnen Nickelüberzug 2 mittels der bei der Erhitzung gebildeten Gold-Nickel-Legierung 6 mit der Goldfolie 4 verbunden ist.

Claims

Patentansprüche: 1. Verfahren zum Anlöten einer vorzugsweise etwa 25 #t starken Goldfolie an eine vernickelte Molybdänscheibe über eine auf der Molybdänscheibe aufgebrachte Aufschwemmung von Nickelpulver unter Erwärmung des Werkstückes in einem von Wasserstoff durchströmten Ofen, dadurch gekennzeichnet, daß auf die mit der Aufschwemmung versehene Oberfläche der Molybdänscheibe eine gekrümmte Goldfolie aufgebracht und in dem Ofen bei 950 bis, 1000° C, vorzugsweise 960° C, -geglüht wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge-. kennzeichnet, daß ein organisches Lösungsmittel als Aufschwemmungsmittel verwendet wird. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 922 563; deutsche Auslegeschrift Nr. 1001079.