DE1226212B - Semiconductor device - Google Patents

Semiconductor device

Info

Publication number
DE1226212B
DE1226212B DEA38930A DEA0038930A DE1226212B DE 1226212 B DE1226212 B DE 1226212B DE A38930 A DEA38930 A DE A38930A DE A0038930 A DEA0038930 A DE A0038930A DE 1226212 B DE1226212 B DE 1226212B
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
electrode plate
metal
semiconductor
metal body
soft solder
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DEA38930A
Other languages
German (de)
Inventor
Johannes Giger
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
BBC Brown Boveri France SA
Original Assignee
BBC Brown Boveri France SA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by BBC Brown Boveri France SA filed Critical BBC Brown Boveri France SA
Publication of DE1226212B publication Critical patent/DE1226212B/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00—Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/26—Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/31—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process
    • H01L24/33—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process of a plurality of layer connectors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/48—Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor
    • H01L23/488—Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor consisting of soldered or bonded constructions
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00—Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/80—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
    • H01L24/83—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a layer connector
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/80—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
    • H01L2224/83—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a layer connector
    • H01L2224/8319—Arrangement of the layer connectors prior to mounting
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/80—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
    • H01L2224/83—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a layer connector
    • H01L2224/838—Bonding techniques
    • H01L2224/83801—Soldering or alloying
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01005—Boron [B]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01006—Carbon [C]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01012—Magnesium [Mg]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01019—Potassium [K]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01024—Chromium [Cr]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01027—Cobalt [Co]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01029—Copper [Cu]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01033—Arsenic [As]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01042—Molybdenum [Mo]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01046—Palladium [Pd]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01047—Silver [Ag]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/0105—Tin [Sn]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01074—Tungsten [W]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01078—Platinum [Pt]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01079—Gold [Au]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01082—Lead [Pb]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/013—Alloys
    • H01L2924/014—Solder alloys

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Die Bonding (AREA)

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLANDFEDERAL REPUBLIC OF GERMANY

DEUTSCHESGERMAN

PATENTAMTPATENT OFFICE

AUSLEGESCHRIFTEDITORIAL

Int. CL:Int. CL:

HOIlHOIl

Deutsche Kl.: 21g-11/02 German class: 21g -11/02

Nummer: 1226 212Number: 1226 212

Aktenzeichen: A 38930 VIII c/21 gFile number: A 38930 VIII c / 21 g

Anmeldetag: 4. Dezember 1961Filing date: December 4, 1961

Auslegetag: 6. Oktober 1966Opening day: October 6, 1966

Die Erfindung betrifft eine Halbleiteranordnung, bei der eine Elektrodenplatte eines Halbleiterelementes mit einer auf einem Metallkörper weich angelöteten Auflage mittels einer Weichlotschicht verbunden ist und bei der der Metallkörper und die Elektrodenplatte unterschiedliche thermische Ausdehnungskoeffizienten haben.The invention relates to a semiconductor arrangement in which an electrode plate of a semiconductor element with a soft soldered support on a metal body by means of a soft solder layer is connected and in which the metal body and the electrode plate have different coefficients of thermal expansion to have.

Die hohen Leistungsdichten, die insbesondere die Halbleitergleichrichter auf dem Starkstromgebiet aufweisen, verlangen die Abführung der im Halbleiterelement entstehenden Verlustwärme · durch geeignete Kühlvorrichtungen. Um einen guten Wärmekontakt des aktiven Halbleiterelementes eines Gleichrichters, eines Transistors od. dgl. zu erreichen, ist das Element mit einem massiven metallischen, meist aus Kupfer bestehenden Körper, beispielsweise dem Gehäuseboden, und mit einer Stromzuführung verlötet. Bei Halbleiterelementen, die für hohe Leistungen bestimmt sind, wird das Gehäuse außerdem in einen Kühlkörper eingeschraubt oder eingepreßt.The high power densities, especially the semiconductor rectifiers in the heavy current field require the dissipation of the heat losses generated in the semiconductor element by suitable means Cooling devices. To ensure good thermal contact of the active semiconductor element of a rectifier, To achieve a transistor or the like, the element with a solid metallic, mostly made of copper body, for example the housing base, and soldered to a power supply. In the case of semiconductor elements intended for high performance, the housing is also in a heat sink screwed in or pressed in.

Damit sich die infolge der unterschiedlichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten des Metallkörpers bzw. der Stromzuführung (beispielsweise Kupfer) und des Halbleiterkörpers (beispielsweise Silizium) auftretenden mechanischen. Kräfte nicht auf den Halbleiterkörper übertragen und seine Zerstörung bewirken können, ist der Halbleiterkörper durch ein geeignetes Lot mit Elektrodenplatten verbunden, die aus einem Material mit mindestens angenähert gleichem thermischem Ausdehnungskoeffizienten wie derjenige des Halbleiterkörpers bestehen. Für einen Siliziumkörper hat sich die Verwendung von Molybdän oder Wolfram als günstig erwiesen.So that as a result of the different thermal expansion coefficients of the metal body or the power supply (for example copper) and the semiconductor body (for example silicon) occurring mechanical. Forces are not transferred to the semiconductor body and cause its destruction can, the semiconductor body is connected by a suitable solder with electrode plates, the made of a material with at least approximately the same coefficient of thermal expansion as that of the semiconductor body exist. For a silicon body, the use of molybdenum has been found or tungsten proved to be beneficial.

Bei bekannten Halbleiteranordnungen erfolgt die Verbindung der Elektrodenplatte mit dem Metallkörper bzw. mit der Stromzuführung ζ. Β. mit Hilfe eines Weichlotes auf Blei- oder Zinnbasis, welches die infolge der unterschiedlichen Ausdehnungskoeffizienten entstehenden Kräfte aufnimmt. Derartige Lötverbindungen zwischen Elektrodenplatte und Metallkörper sind einwandfrei, solange die Lötfläche klein ist. Bei größeren Lötflächen von beispielsweise mehr als 100 mm2 zeigen sich bei wechselnder thermischer Belastung der Halbleiteranordnung in der Lötverbindung Ermüdungserscheinungen, welche auf plastischer Verformung des Weichlotes beruhen und nach verhältnismäßig wenig zahlreichen Lastwechseln zur Auftrennung der Lötverbindung und zur Zerstörung der Halbleiteranordnung führen.In known semiconductor arrangements, the electrode plate is connected to the metal body or to the power supply ζ. Β. with the help of a soft solder based on lead or tin, which absorbs the forces resulting from the different expansion coefficients. Such soldered connections between the electrode plate and the metal body are flawless as long as the soldering area is small. In the case of larger soldering areas of, for example, more than 100 mm 2 , with alternating thermal loads on the semiconductor arrangement in the soldered connection, signs of fatigue occur which are based on plastic deformation of the soft solder and, after relatively few load changes, lead to the separation of the soldered connection and the destruction of the semiconductor arrangement.

Zur Beseitigung des genannten Nachteiles und zur Erhöhung der Festigkeit der Lötverbindung ist es bekannt, den Metallkörper mit einer weich angelöte-Halbleiteranordnung To eliminate the disadvantage mentioned and to increase the strength of the soldered connection, it is known, the metal body with a soft-soldered semiconductor device

Anmelder:Applicant:

Aktiengesellschaft Brown, Boveri & Cie., Baden
(Schweiz)Public limited company Brown, Boveri & Cie., Baden
(Switzerland)

Vertreter:Representative:

Dr.-Ing. E. Sommerfeld, Patentanwalt,
München 23, Dunantstr. 6Dr.-Ing. E. Sommerfeld, patent attorney,
Munich 23, Dunantstr. 6th

Als Erfinder benannt:
Johannes Giger, Baden (Schweiz)Named as inventor:
Johannes Giger, Baden (Switzerland)

Beanspruchte Priorität:Claimed priority:

Schweiz vom 17. November 1961 (13 363)Switzerland of November 17, 1961 (13 363)

ten Auflage zu versehen, mit der die Elektrodenplatte des Halbleiterelementes ebenfalls durch Weichlötung verbunden wird und deren thermischer Ausdehnungskoeffizient zwischen denjenigen des Metallkörpers und der Elektrodenplatte liegt. Diese Auflage kann dabei auch durch einen Bauteil ersetzt werden, der aus mehreren weich übereinandergelöteten Auflagen besteht, deren Ausdehnungskoeffizienten von Auflage zu Auflage abgestuft sind. Dadurch werden die in den Weichlotschichten auftretenden mechanischen Spannungen noch weiter vermindert.th edition to be provided with which the electrode plate of the semiconductor element also by soft soldering is connected and its coefficient of thermal expansion between that of the metal body and the electrode plate lies. This edition can also be replaced by a component that consists of several layers soldered on top of each other, the expansion coefficient of which depends on the layer are graduated to the edition. This eliminates the mechanical properties that occur in the soft solder layers Tensions are further reduced.

Es ist weiter bekannt, das Material der Auflage, deren Ausdehnungskoeffizient zwischen denjenigen des Metallkörpers und der Elektrodenplatte liegt, aus einem porösen Sinterkörper zu formen, dessen Poren mit Silber oder einem anderen als Lötmaterial verwendbaren Material gefüllt sind.
< Bei allen diesen bekannten Anordnungen bleibt jedoch besonders bei großflächigen Halbleiterkörpern eine beträchtliche Spannungsbeanspruchung des Weichlotes bestehen oder aber führt wie z. B. bei den genannten mehrschichtigen Auflagen zu einem großen Fabrikationsaufwand und zu einer Ver-It is also known to form the material of the support, the expansion coefficient of which is between that of the metal body and the electrode plate, from a porous sintered body, the pores of which are filled with silver or another material that can be used as a soldering material.
<In all of these known arrangements, however, there remains a considerable voltage stress on the soft solder, particularly in the case of large-area semiconductor bodies, or else leads, e.g. B. with the mentioned multi-layer editions to a great manufacturing effort and to a

609 669/318609 669/318

schlechterung des Wärmeüberganges von der Elektrodenplatte auf den Metallkörper.deterioration of the heat transfer from the electrode plate on the metal body.

Bei der vorliegenden Halbleiteranordnung werden diese Nachteile vermieden.These disadvantages are avoided in the present semiconductor arrangement.

Die eingangs angegebene Halbleiteranordnung ist gemäß der Erfindung so ausgebildet, daß die Auflage ein poröser Sinterkörper ist, dessen Poren mit Weichlot gefüllt sind und dessen Porenvolumen in axialer Richtung von dem Metallkörper zu der Elektrodenplatte oder in radialer Richtung vom Rand ίο gegen die Mitte zu von etwa 80 bis 0%> angenähert gleichmäßig abnimmt. Dadurch wird erreicht, daß bei Temperaturwechseln mechanische Spannungen in der Weichlotschicht nicht mehr oder nur in sehr geringem Ausmaß auftreten können, und zwar sowohl auf der Seite der Elektrodenplatte wie auch auf der Seite des Metallkörpers.The semiconductor device specified at the beginning is designed according to the invention so that the support is a porous sintered body whose pores are filled with soft solder and whose pore volume is in axial direction from the metal body to the electrode plate or in the radial direction from the edge ίο towards the middle to from about 80 to 0%> decreases approximately evenly. This achieves that with temperature changes mechanical stresses in the soft solder layer no longer or only can occur to a very small extent, both on the side of the electrode plate as also on the side of the metal body.

Im Falle axialer Änderung des Porenvolumens treten auf der Seite der Elektrodenplatte überhaupt keine mechanischen Spannungen auf, da dort das zo Porenvolumen null ist, also die gleichen Metalle mit einer Weichlotschicht verbunden sind, wenn Elektrodenplatte und Auflage aus dem gleichen Metall bestehen. Auf der Seite des Metallkörpers treten trotz unterschiedlicher thermischer Ausdehnungskoeffizienten nur geringe mechanische Spannungen auf;, da das Porenvolumen dort sehr groß ist (etwa 80%), wegen der mit dem Weichlot gefüllten Poren eine wesentlich vergrößerte Lotschichtfläche entsteht und damit die auftretenden Kräfte auf einer größeren Fläche und ins Innere der Auflage verteilt werden.In the case of an axial change in the pore volume occur on the side of the electrode plate at all no mechanical stresses, since the pore volume is zero there, i.e. the same metals with a soft solder layer are connected if the electrode plate and support are made of the same metal exist. On the side of the metal body occur despite different thermal expansion coefficients only low mechanical stress; since the pore volume there is very large (about 80%), Because of the pores filled with the soft solder, a significantly larger solder layer surface is created and so that the forces that occur are distributed over a larger area and into the interior of the support.

Im Falle radialer Änderung des Porenvolumens treten an den Stellen der größten mechanischen, infolge unterschiedlicher thermischer Ausdehnungskoeffizienten auftretenden Kräfte, nämlich in den Randzonen der Auflage, ebenfalls wegen der vergrößerten Lotschichtfläche (großes Porenvolumen) nur noch stark verminderte mechanische Beanspruchungen auf.In the case of a radial change in the pore volume, the greatest mechanical result occurs at the points different thermal expansion coefficients occurring forces, namely in the Edge zones of the support, also because of the enlarged solder layer surface (large pore volume) only significantly reduced mechanical loads.

Als Werkstoff für diese Auflage eignen sich Metalle oder Metallegierungen, deren thermische Ausdehnungskoeffizienten zwischen denjenigen der Elektrodenplatte und des Metallkörpers liegen. Besteht die Elektrodenplatte beispielsweise aus Molybdän (α = 5 ■ 10-6/grad) oder Wolfram (α = 4,5 · 10~6/ grad) und der' Metallkörper aus Kupfer (α = 16,5 ·■ 10~6/grad), so sind Chrom, Platin, Palladium, Gold, Eisen, Nickel sowie deren Legierungen geeignete Metalle.Metals or metal alloys whose thermal expansion coefficients are between those of the electrode plate and the metal body are suitable as the material for this support. Is the electrode plate, for example made of molybdenum (α = 5 ■ 10- 6 / degree) or tungsten (α = 4.5 × 10 -6 / deg) and the 'metal body of copper (α = 16.5 · ■ 10 -6 / degrees), then chromium, platinum, palladium, gold, iron, nickel and their alloys are suitable metals.

Die Herstellung dieser Auflage läßt sich in bekannter Weise nach dem folgenden Verfahren durchführen. Es werden dem zu pressenden Metallpulver Stoffe wie Magnesiumkarbonat oder Bikarbonate1 zugegeben, die beim Sinterprozeß verdampfen und so Poren erzeugen, so daß ein Sinterkörper mit schwammartiger Skelettstruktur entsteht. Der Zusatz zum Metallpulver wird dabei so abgestuft, daß das Porenvolumen in axialer oder radialer Richtung in dem gewünschten Maß abnimmt.The production of this edition can be carried out in a known manner by the following process. Substances such as magnesium carbonate or bicarbonates 1 are added to the metal powder to be pressed, which evaporate during the sintering process and thus create pores, so that a sintered body with a spongy skeletal structure is created. The addition to the metal powder is graded so that the pore volume decreases to the desired extent in the axial or radial direction.

An Hand der Figur wird die Erfindung beispielsweise erläutert. Sie zeigt einen Halbleitergleichrichter, bei welchem die an den Gehäuseboden angrenzende Elektrodenplatte des Halbleiterelementes mit dem Gehäuseboden durch eine Lötverbindung gemäß der Erfindung verbunden ist. Der Gleichrichter ist im Zustand vor dem endgültigen Zusammenbau dargestellt, d. h. vor dem Anlöten des Gleichrichterelementes an den Gehäuseboden und vor dem Ver schließen des Gehäuses. Sinngemäß kann die gleiche Lötverbindung auch bei anderen Halbleiteranordnungen, wie Leistungstransistoren, verwendet werden.The invention is explained by way of example with the aid of the figure. It shows a semiconductor rectifier, in which the electrode plate of the semiconductor element adjoining the housing bottom with the Housing bottom is connected by a soldered connection according to the invention. The rectifier is in State shown before final assembly, d. H. before soldering the rectifier element to the bottom of the case and before ver close the housing. The same soldered connection can also be used for other semiconductor arrangements, such as power transistors can be used.

Mit 1 ist der metallische, aus Kupfer bestehende Körper bezeichnet, der den Boden des Gehäuses bildet, zur Gewährleistung genügender Wärmeabfuhr große Wandstärken aufweist, und zur Befestigung des Gleichrichters in einem Kühlkörper mit einem Gewindebolzen versehen ist, welcher gleichzeitig den einen Anschluß des Gleichrichters bildet. Mit 2 ist der den zweiten Anschluß bildende Bolzen bezeichnet, der zweckmäßig ebenfalls aus Kupfer besteht und in dessen zentraler Bohrung ein Rohr 3 als Pumpstengel angebracht ist. In der Verlängerung des Anschlußbolzens befindet sich die Kupferlitze 4, deren freies Ende durch die Kupferkappe 5 gefaßt ist. Anschlußbolzen und Gehäuseboden sind durch eine Metall-Hartglasverschmelzung 6 miteinander mechanisch verbunden, wobei das Metall aus einer der bekannten Eisen-Nickel-Kobalt-Legierungen besteht. Mit 7 ist das aus einer legierten Siliziumscheibe bestehende aktive Halbleiterelement bezichnet, an welches beidseitig Molybdänscheiben 8 und 9 als Elektrodenplatten ,angelötet sind. Die Abmessungen des Halbleiterelementes und der Elektrodenplatten sind, hierbei nicht maßstäblich eingezeichnet. 1 with the metallic, made of copper body is referred to, which forms the bottom of the housing, has large wall thicknesses to ensure sufficient heat dissipation, and is provided for fastening the rectifier in a heat sink with a threaded bolt, which also forms one connection of the rectifier. 2 with the bolt forming the second connection is referred to, which is expediently also made of copper and in the central bore of which a tube 3 is attached as an exhaust tube. The copper braid 4, the free end of which is gripped by the copper cap 5, is located in the extension of the connecting bolt. The connecting bolt and the housing base are mechanically connected to one another by a metal-hard glass fusion 6, the metal consisting of one of the known iron-nickel-cobalt alloys. The active semiconductor element consisting of an alloyed silicon wafer is denoted by 7, to which molybdenum disks 8 and 9 as electrode plates are soldered on both sides. The dimensions of the semiconductor element and the electrode plates are not drawn to scale here.

Zwischen der an die Elektrodenplatte 8 angrenzenden Fläche des Gehäusebodens und der genannten Elektrodenplatte befindet sich die Auflage 10, die ein poröser Sinterkörper ist und wie die Elektrodenplatte 8 aus Molybdän gefertigt ist. Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist das. Porenvolumen auf der an den Gehäuseboden angrenzenden Seite der Auflage etwa 80%. In axialer Richtung nimmt es angenähert gleichmäßig ab bis zu der an die Elektrodenplatte 8 angrenzenden Seite, welche eine dichte Molybdänoberfläche zeigt. Die Dicke der Auflage beträgt etwa 1 bis 2,5 mm. Zwischen die Auflageflächen und die angrenzenden Flächen des Gehäusebodens und der Elektrodenplatte, sowie zwischen die Elektrodenplatte 9 und die Kappe 5 der Litze 4 sind die Scheiben 11 aus Weichlot auf Zinn-Blei-Basis eingebracht. Anschlußbolzen und Gehäuseboden werden nun zusammengesteckt. Durch Erwärmen auf etwa 200° C wird das Weichlot zum Fließen gebracht, wobei es sich sowohl auf den zu verlötenden Flächen wie auch in den Poren der Auflage ausbreitet. Anschließend wird das Gehäuse gasdicht verlötet und durch den Pumpstengel evakuiert bzw. mit Schutzgas gefüllt.Between the surface of the housing bottom adjoining the electrode plate 8 and the aforementioned Electrode plate is the support 10, which is a porous sintered body and like the electrode plate 8 is made of molybdenum. Im shown The exemplary embodiment is the pore volume on the side of the support adjoining the housing base about 80%. In the axial direction, it decreases approximately evenly up to that of the electrode plate 8 adjacent page, which shows a dense molybdenum surface. The thickness of the overlay is about 1 to 2.5 mm. Between the support surfaces and the adjoining surfaces of the housing base and the electrode plate, as well as between the electrode plate 9 and the cap 5 of the braid 4 the discs 11 are made of soft solder on a tin-lead basis. Connection bolt and housing base are now put together. The soft solder becomes the Brought to flow, both on the surfaces to be soldered and in the pores of the support spreads. The housing is then soldered gas-tight and evacuated through the exhaust tube or filled with protective gas.

Da der größte Teil der Verlustwärme durch den Gehäuseboden abgeführt wird, ist es im allgemeinen nicht nötig, auch zwischen Elektrodenplatte 9 und Kappe 5 der Litze eine Auflage gemäß der Erfindung vorzusehen.Since most of the heat loss is dissipated through the bottom of the case, it is generally not necessary, a support according to the invention also between the electrode plate 9 and the cap 5 of the stranded wire to be provided.

Claims (3)

Patentansprüche:Patent claims: 1. Halbleiteranordnung, bei der eine Elektrodenplatte eines Halbleiterelements mit einer auf einem Metallkörper weich, aufgelöteten metallischen Auflage mittels einer Weichlotschicht verbunden ist und bei der der Metallkörper und die Elektrodenplatte unterschiedliche thermische Ausdehnungskoeffizienten haben, dadurch gekennzeichnet, daß die Auflage ein poröser Sinterkörper ist, dessen Poren mit Weichlot gefüllt sind und dessen Porenvolumen in1. A semiconductor device in which an electrode plate of a semiconductor element with a a metal body soft, soldered metallic support connected by means of a soft solder layer and in which the metal body and the electrode plate are different thermal Have expansion coefficients, characterized in that the support a porous sintered body, the pores of which are filled with soft solder and whose pore volume is in axialer Richtung von dem Metallkörper zu der Elektrodenplatte oder in radialer Richtung vom Rand gegen die Mitte zu von etwa 80 bis 0% angenähert gleichmäßig abnimmt.axial direction from the metal body to the electrode plate or in the radial direction from Edge towards the middle to approximately evenly decrease from about 80 to 0%. 2. Halbleiteranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Sinterkörper aus dem gleichen Metall wie die Elektrodenplatte besteht.2. Semiconductor arrangement according to claim 1, characterized in that the sintered body consists of is made of the same metal as the electrode plate. 3. Halbleiteranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Sinterkörper aus einem Metall besteht, dessen thermischer Ausdehnungskoeffizient zwischen demjenigen des Metallkörpers und demjenigen der Elektrodenplatte liegt. 3. Semiconductor arrangement according to claim 1, characterized in that the sintered body consists of consists of a metal whose coefficient of thermal expansion is between that of the Metal body and that of the electrode plate. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Auslegeschrift Nr. 1105 525; österreichische Patentschrift Nr. 190 593; schweizerische Patentschrift Nr. 341911.Documents considered: German Auslegeschrift No. 1105 525; Austrian Patent No. 190 593; Swiss Patent No. 341911. Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings 609 669/313 9.66 © Bundesdruckerei Berlin609 669/313 9.66 © Bundesdruckerei Berlin
DEA38930A 1961-11-17 1961-12-04 Semiconductor device Pending DE1226212B (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CH1336361A CH387809A (en) 1961-11-17 1961-11-17 Soldered connection on a semiconductor element

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE1226212B true DE1226212B (en) 1966-10-06

Family

ID=4391770

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DEA38930A Pending DE1226212B (en) 1961-11-17 1961-12-04 Semiconductor device

Country Status (3)

Country Link
CH (1) CH387809A (en)
DE (1) DE1226212B (en)
GB (1) GB965158A (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102008055134A1 (en) * 2008-12-23 2010-07-01 Robert Bosch Gmbh Electrical or electronic composite component and method for producing an electrical or electronic composite component
WO2016193038A1 (en) * 2015-06-01 2016-12-08 Siemens Aktiengesellschaft Method for electrically contacting a component by means of galvanic connection of an open-pored contact piece, and corresponding component module

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AT190593B (en) * 1954-07-01 1957-07-10 Philips Nv Barrier layer electrode system which contains a semiconducting body made of germanium or silicon, in particular a crystal diode or transistor
CH341911A (en) * 1954-04-07 1959-10-31 Standard Telephon & Radio Ag Semiconductor crystal device
DE1105525B (en) * 1959-12-29 1961-04-27 Siemens Ag Semiconductor device

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CH341911A (en) * 1954-04-07 1959-10-31 Standard Telephon & Radio Ag Semiconductor crystal device
AT190593B (en) * 1954-07-01 1957-07-10 Philips Nv Barrier layer electrode system which contains a semiconducting body made of germanium or silicon, in particular a crystal diode or transistor
DE1105525B (en) * 1959-12-29 1961-04-27 Siemens Ag Semiconductor device

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102008055134A1 (en) * 2008-12-23 2010-07-01 Robert Bosch Gmbh Electrical or electronic composite component and method for producing an electrical or electronic composite component
WO2016193038A1 (en) * 2015-06-01 2016-12-08 Siemens Aktiengesellschaft Method for electrically contacting a component by means of galvanic connection of an open-pored contact piece, and corresponding component module
US11037862B2 (en) 2015-06-01 2021-06-15 Siemens Aktiengesellschaft Method for electrically contacting a component by galvanic connection of an open-pored contact piece, and corresponding component module

Also Published As

Publication number Publication date
GB965158A (en) 1964-07-29
CH387809A (en) 1965-02-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE2041497B2 (en) Method for manufacturing a semiconductor component
DE1127000B (en)
CH619073A5 (en)
DE1204751B (en) Semiconductor component with a disk-shaped housing and method for producing such a component
DE2248303C2 (en) Semiconductor component
DE1254251B (en) Semiconductor component
DE1236660C2 (en) SEMI-CONDUCTOR ARRANGEMENT WITH A PLATE-SHAPED, BASICALLY SINGLE-CRYSTALLINE SEMICONDUCTOR BODY
DE1514483B2 (en) PRINT CONTACT SEMICONDUCTOR RECTIFIER
DE2004776C2 (en) Semiconductor component
DE1279201B (en) Semiconductor device
DE1226212B (en) Semiconductor device
CH630490A5 (en) HOUSING FOR A SEMICONDUCTOR HIGH-PERFORMANCE COMPONENT.
DE6912949U (en) SEMI-CONDUCTOR RECTIFIER.
DE3786951T2 (en) Power semiconductor arrangement.
DE1539645A1 (en) Semiconductor device
DE1464401A1 (en) Semiconductor device
DE1121226B (en) Semiconductor device
DE1614653B2 (en) SEMI-CONDUCTOR ARRANGEMENT HIGH CURRENT CAPACITY
DE1439132C3 (en) Semiconductor component
DE1206086B (en) Method for producing a large-area soft solder connection between an electrode plate of a semiconductor element and a metallic carrier
DE1614603B2 (en) Semiconductor component
DE2061879A1 (en) Process for the production of ceramic-metal composite structures
AT232132B (en) Semiconductor device
DE1514393C (en) Semiconductor component
DE1514483C (en) Pressure contact semiconductor rectifier