DE2816249B2 - Verfahren zum Vorbereiten eines Kupfer-Kohlenstoffasern-Verbundwerkstoffs zum Verlöten mit einem Bauteil - Google Patents

Verfahren zum Vorbereiten eines Kupfer-Kohlenstoffasern-Verbundwerkstoffs zum Verlöten mit einem Bauteil

Info

Publication number
DE2816249B2
DE2816249B2 DE2816249A DE2816249A DE2816249B2 DE 2816249 B2 DE2816249 B2 DE 2816249B2 DE 2816249 A DE2816249 A DE 2816249A DE 2816249 A DE2816249 A DE 2816249A DE 2816249 B2 DE2816249 B2 DE 2816249B2
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
composite material
layer
copper
metal layer
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.)
Granted
Application number
DE2816249A
Other languages
English (en)
Other versions
DE2816249A1 (de
DE2816249C3 (de
Inventor
Keiichi Kuniya
Keiichi Morita
Masao Tsuruoka
Hideyuki Yagi
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.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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 Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Publication of DE2816249A1 publication Critical patent/DE2816249A1/de
Publication of DE2816249B2 publication Critical patent/DE2816249B2/de
Application granted granted Critical
Publication of DE2816249C3 publication Critical patent/DE2816249C3/de
Expired 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
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K35/00—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
    • B23K35/001—Interlayers, transition pieces for metallurgical bonding of workpieces
    • B23K35/007—Interlayers, transition pieces for metallurgical bonding of workpieces at least one of the workpieces being of copper or another noble metal
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L5/00—Current collectors for power supply lines of electrically-propelled vehicles
    • B60L5/18—Current collectors for power supply lines of electrically-propelled vehicles using bow-type collectors in contact with trolley wire
    • B60L5/20—Details of contact bow
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C33/00—Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
    • F16C33/02—Parts of sliding-contact bearings
    • F16C33/04—Brasses; Bushes; Linings
    • F16C33/06—Sliding surface mainly made of metal
    • F16C33/12—Structural composition; Use of special materials or surface treatments, e.g. for rust-proofing
    • 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
    • H01L23/492—Bases or plates or solder therefor
    • H01L23/4924—Bases or plates or solder therefor characterised by the materials
    • H01L23/4928—Bases or plates or solder therefor characterised by the materials the materials containing carbon
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R39/00—Rotary current collectors, distributors or interrupters
    • H01R39/02—Details for dynamo electric machines
    • H01R39/08—Slip-rings
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R41/00—Non-rotary current collectors for maintaining contact between moving and stationary parts of an electric circuit
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2200/00—Type of vehicles
    • B60L2200/26—Rail vehicles
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C2204/00—Metallic materials; Alloys
    • F16C2204/20—Alloys based on aluminium
    • 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
    • H01L2924/01013—Aluminum [Al]
    • 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
    • H01L2924/01015—Phosphorus [P]
    • 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
    • H01L2924/01023—Vanadium [V]
    • 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
    • H01L2924/0103—Zinc [Zn]
    • 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
    • H01L2924/01039—Yttrium [Y]
    • 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
    • H01L2924/0104—Zirconium [Zr]
    • 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
    • H01L2924/01047—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
    • H01L2924/01051—Antimony [Sb]
    • 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
    • H01L2924/01061—Promethium [Pm]
    • 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
    • H01L2924/01073—Tantalum [Ta]
    • 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
    • H01L2924/10—Details of semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/102—Material of the semiconductor or solid state bodies
    • H01L2924/1025—Semiconducting materials
    • H01L2924/10251—Elemental semiconductors, i.e. Group IV
    • H01L2924/10253—Silicon [Si]
    • 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
    • H01L2924/10—Details of semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/11—Device type
    • H01L2924/12—Passive devices, e.g. 2 terminal devices
    • H01L2924/1203—Rectifying Diode
    • H01L2924/12036—PN diode
    • 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
    • H01L2924/10—Details of semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/11—Device type
    • H01L2924/13—Discrete devices, e.g. 3 terminal devices
    • H01L2924/1301—Thyristor
    • 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
    • H01L2924/30—Technical effects
    • H01L2924/35—Mechanical effects
    • H01L2924/351—Thermal stress
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R43/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining, or repairing of line connectors or current collectors or for joining electric conductors
    • H01R43/02—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining, or repairing of line connectors or current collectors or for joining electric conductors for soldered or welded connections
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/12—All metal or with adjacent metals
    • Y10T428/12486—Laterally noncoextensive components [e.g., embedded, etc.]
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/12—All metal or with adjacent metals
    • Y10T428/12493—Composite; i.e., plural, adjacent, spatially distinct metal components [e.g., layers, joint, etc.]
    • Y10T428/12535—Composite; i.e., plural, adjacent, spatially distinct metal components [e.g., layers, joint, etc.] with additional, spatially distinct nonmetal component
    • Y10T428/12625—Free carbon containing component
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/12—All metal or with adjacent metals
    • Y10T428/12493—Composite; i.e., plural, adjacent, spatially distinct metal components [e.g., layers, joint, etc.]
    • Y10T428/12771—Transition metal-base component
    • Y10T428/12806—Refractory [Group IVB, VB, or VIB] metal-base component
    • Y10T428/12812—Diverse refractory group metal-base components: alternative to or next to each other
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/12—All metal or with adjacent metals
    • Y10T428/12493—Composite; i.e., plural, adjacent, spatially distinct metal components [e.g., layers, joint, etc.]
    • Y10T428/12771—Transition metal-base component
    • Y10T428/12806—Refractory [Group IVB, VB, or VIB] metal-base component
    • Y10T428/12826—Group VIB metal-base component
    • Y10T428/12833—Alternative to or next to each other
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/12—All metal or with adjacent metals
    • Y10T428/12493—Composite; i.e., plural, adjacent, spatially distinct metal components [e.g., layers, joint, etc.]
    • Y10T428/12771—Transition metal-base component
    • Y10T428/12806—Refractory [Group IVB, VB, or VIB] metal-base component
    • Y10T428/12826—Group VIB metal-base component
    • Y10T428/12847—Cr-base component
    • Y10T428/12854—Next to Co-, Fe-, or Ni-base component
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/12—All metal or with adjacent metals
    • Y10T428/12493—Composite; i.e., plural, adjacent, spatially distinct metal components [e.g., layers, joint, etc.]
    • Y10T428/12771—Transition metal-base component
    • Y10T428/12861—Group VIII or IB metal-base component
    • Y10T428/12903—Cu-base component
    • Y10T428/1291—Next to Co-, Cu-, or Ni-base component
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/12—All metal or with adjacent metals
    • Y10T428/12493—Composite; i.e., plural, adjacent, spatially distinct metal components [e.g., layers, joint, etc.]
    • Y10T428/12771—Transition metal-base component
    • Y10T428/12861—Group VIII or IB metal-base component
    • Y10T428/12944—Ni-base component

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannten Art
Kohlenstoffasern haben ausgezeichnete Eigenschaften, wie z.B. hohe Beständigkeit gegenüber Hitze, Belastung und Abrieb und einen kleinen Wärmeausdehnungskoeffizient Die Kohlenstoffasern selbst können jedoch diese Eigenschaften kaum nutzen, da sie sehr feine saitenartige Elemente mit einem Durchmesser von etwa einigen μπι sind. Die Kohlenstoffasern haben auch geringe elektrische und thermische Leitfähigkeiten. Daher hat man ein Verbundmaterial verwendet, das durch Einbetten von Kohlenstoffasern in einer Kupfermatrix gebildet wird, die einen großen Wärmeausdehnungskoeffizient, jedoch hohe elektrische und thermische Leitfähigkeiten aufweist Ein solches Verbundmaterial hat eine verbesserte mechanische Festigkeit sowie die ausgezeichneten Eigenschaften sowohl der Kohlenstoffasern als auch des Kupfermetalts.
Ein solches Verbundmaterial kann als gleitende Teile in rotierenden Maschinen, wie z. B. Schleifringe oder Kollektoren, oder als Schleifer für Scherenstromabnehmer an Elektrofahrzeugen verwendet werden, da das Verbundmaterial hohe Werte der elektrischen Leitfähigkeit, mechanischen Festigkeit und Beständigkeiten eeeenüber Hitze und Abrieb aufweist. Das Verbundmaterial kann auch als Elektroden für Halbleiteranordnungen verwendet werden, da es einen geringen Wärmeausdehnungskoeffizient, eine hohe elektrische Leitfähigkeit und eine hohe Wärmeleitfähigkeit aufweist
Der Gehalt an in das Verbundmaterial einzuführenden Kohlenstoffasern, die Ausrichtung der Fasern im Verbundmaterial und die Anwendungen des Verbundmaterials, insbesondere ein Verfahren zum Verbinden des Verbundmaterials mit einem anderen Bauteil, κι können in Abhängigkeit vom Verwendungszweck frei geändert oder gewählt werden. Ein Verbindungsverfahren kann eine Verbindung über ein Hartlötmaterial vorsehen. Beispielsweise kann im Fall eines Scherenstromabnehmers ein Schleifer, der aus einem in einer !■> Kupfermatrix in einer Richtung eingebettete Kohlenstoffasern enthaltenden Verbundmaterial hergestellt ist mittels eines Hartlötmaterials am Schleifschuh befestigt werden. Im Fall einer Halbleiteranordnung kann ein Halbleitersubstrat mit einem oder mehreren für 2i) Dioden-, Transistor und/oder Thyristorfunktionen dienenden PN-Obergängen durch ein Hartlötmaterial an einer Trägerelektrode aus einem in einer Kupfermatrix spiralförmig eingebettete Kohlenstoffasern enthaltenden Verbundmaterial befestigt werden, wie in der as US-PS 39 69 754 beschrieben ist
Im Fall der Schleifringe, Kollektoren und Schleifer muß, da sie Schwingungen ausgesetzt sind, die Verbindung zwischen dem Verbundwerkstück und dem Trägerteil starr genug sein. Auch muß im Fall der «ι Halbleiteranordnungen die Verbindung zwischen dem Halbleitersubstrat und der Trägerelektrode aus dem Verbundmaterial starr sein, um den Durchlaßspannungsabfall Fvdzu senken.
Jedoch kann das Verbundmaterial aus Kupfermatrix )> und Kohlenstoffasern aufgrund des Kohlenstoffgehalts keine feste Verbindung mit einem Hartlot bilden, die eine ausreichende mechanische Festigkeit liefert
Besonders im Fall der Halbleiterarordnungen verursacht die unvollständige Verbindung den Anstieg des ι» Durchlaßspannungsabfalls Fva und außerdem können die Kupferatome in das Halbleitersubstrat durch das Hartlot hindurch unter Bildung einer spröden Verbindung mit dem Halbleitermaterial, wie z.B. Silizium, eindringen. Wenn der Verbund einem Wärmezyklus '<'■> unterworfen wird, wächst die thermische Zermürbung darin, so daß nicht nur die mechanische Festigkeit sondern auch die elektrischen Eigenschaften verschlechtert werden. Falls ein Aluminiumhartlot verwendet wird, bilden Aluminium und Kupfer eine Legierung, Vi und außerdem erleidet die Kupfermatrix eine abnorme Korrosion und wird derart deformiert daß Poren in der Legierung entstehen, wodurch die Eignung zur Wärmeableitung und die Stabilität des Verbindungsbereichs beeinträchtigt werden und der Durchlaßspannungsab· v, fall Fvd wächst Außerdem verursacht die Bildung der Kupfer-Aluminium-Legierung eine mechanische Beanspruchung, die die mechanische Festigkeit verringert
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art zu entwickeln, Mi bei dem die schädlichen Einflüsse beseitigt sind, die beim Verbinden des Verbundwerkstoffs mit einem anderen Bauteil mittels eines Hartlots hervorgerufen werden können, eine feste gegenseitige Verbindung mittels eines Hartlots ermöglicht wird und auch eine Verbin- !" dung des Verbundwerkstoffs mit einem Halbleitersubstrat mittels eines Hartlots unter Beibehaltung der guten elektrischen und mechanischen Eigenschaften möglich ist.
Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst
Ausgestaltungen dieses Verfahrens sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet
Die Erfindung wird anhand der in der Zeichnung veranschaulichten Ausführungsbeispiele näher erläutert; darin zeigt
F i g. 1 schematisch einen Teil eines elektrisch angetriebenen Fahrzeuges mit einem Scherenstromabnehmer,
Fig..? in vergrößertfitn Maßstab einen Teil des Schleifschuhes eines Scherenstromabnehmers, auf den die Erfindung angewendet wird,
Fig.3 einen Querschnitt nach der Linie III-III in Fig.2,
F i g. 4 einen Teilquerschnitt einer in Glas eingeformten Diode, auf die die Erfindung angewendet wird und
Fig.5 einen Längsschnitt eines Leistungsthyristors, auf den die Erfindung angewendet wird.
Wie in F i gr 1 dargestellt ist, ist ein Scherenstromabnehmer 1 auf dem Dach eines Elektrofahnvsuges 2 montiert und der Kollektor 4 des Scherenstromabnehmers 1 ist im Kontakt mit einer Oberleitung oder eines Leiters 3 gehalten. Ein Paar von Schleifern 6 ist am Schleifschuh 5 des Kollektors 4 montiert, wie Fig.2 zeigt Der Schleifschuh 5 besteht üblicherweise aus einer Aluminiumlegierung, da er von geringem Gewicht sein muß, um den indirekten Kontakt mit der Oberleitung 3 zu verbessern. Andererseits bestehen die in direktem Kontakt mit der Oberleitung 3 gehaltenen Schleifer 6 üblicherweise aus einem kupferhaltigen Material. Da die Schleifer 6 die Teile sind, die verschlissen werden und ihren Austausch durch neue erfordern, wenn sie bis zur Unbrauchbarkeit verschlissen sind, werden die Schleifer 6 gewöhnlich am Schleifschuh 5 mittels Bolzen 70 befestigt
Wie Fig.3 zeigt enthält jeder Schleifer 6 ein Schleifbauteil 7 aus einem in einer Kupfermatrix eingebettete fohlenstoffasern enthaltenden Verbundwerkstoff und ein Trägerbauteil 8 aus hochleitfähigem Material, wie z. B. Kupfer. Die Bauteile 7 und 8 sind untereinander mittels eines Hartlots 10 und einer Cr-Schicht 9 mit einer Dicke von etwa 1 bis 50 μιη verbunden. Die Metallschicht 9 ist an der Verbindungsoberfläche das Schleifbauteils 7 vorgesehen.
Obwohl die Kohlenstoffasern im Verbundwerkstück in einer Richtung ausgerichtet sind, können die Kohlenstoffasern auch in irgendeiner beliebigen Ausrichtung, z. B. in beliebigem Richtungen, in Netzform, spiralförmig oder radial angeordnet sein.
Die Metallschicht 9 kann aus wenigstens einem Metall der Gruppe Ni, Cr, Mo, W, Ta, Ti, Zr und V oder aus einer Legierung wenigstens eines dieser Metalle hergestellt sein und kann auch eine Mehrfachschicht sein, die aus einer Kombination derselben gebildet ist Die Metallschicht 9 kann nach gut bekannten Techniken, wie z. B. durch Plattieren, Vakuumaufdampfung, Aufsprühung, lonenplattierung, chemische Dampfabscheidung oder Schmelzspritzen, aufgebracht werden.
Aluminiumhartlot, das eine hohe mechanische Festigkeit liefert wird als das Hartlot 10 bevorzugt. Jedoch sollte, wenn das Aluminiumhartlot verwendet wird, Ni nicht als das Metallschichtmaterial verwendet werden, da Aluminium und Nickel durch eine intensive Reaktion eine Legierung bilden, so daß sich keine feste Verbindung erzielen läßt. Obwohl Ag-Hartlot und Lot von geringerer mechanischer Festigkeil als das Aluminium-Hartlot sind, können sie zusammen mit einer Ni-Schicht verwendet werden. Wenn die Metallschicht 9 eine zusammengesetzte oder Vielfachschicht aus einer Ni-Schicht und einer Schicht aus einem anderen Metall darauf im Kontakt mit der Lotschicht ist kann das Aluminiumhartlot verwendet werden.
Die Anwesenheit der Metallschicht 9 verhindert den direkten Kontakt des Schleifbauteils 7 mit dem Hartlot
10, und die Metallschicht 9 hat auch eine gute Benetzbarkeit für sowohl das Verbundwerkstoffmate-
Ui rial (Kupfermatrix und Kohlenstoffasern) als auch far das Hartlot so daß sich das Schleifbauteil 7 und das Trägerbauteii 8 fest miteinander verbinden lassen.
Die feste Verbindung über die gesamte Verbindungsoberfläche des Schleifbauteils 7 verbessert die elektri- sehe Leitfähigkeit zwischen dem Schleifbauteil 7 und dem Trägerbauteil 8. Die Metallschicht 9 erhöht kaum den elektrischen Widerstand, da ihre Dicke ohne Beeinträchtigung ihrer Funktion genügend gering gemacht werden kann. Im Zusammenhang mit der
yo Anbringung einer Metallschicht auf eiern Schleifbauteil ist auf die JP-Gbm-Veröffentlichung 18 731/73 zu verweisen, die einen Scherenstromabnehmeraufbau zeigt bei dem ein Schleifer aus Kupfer und ein Schleifschuh aus Aluminiumlegierung mittels eines
2', Bolzens Gefestigt sind, wobei eine Schicht aus Mets!!, wie z. B. Zn, auf einer Oberfläche des Schleifers, an der der Schleifschuh befestigt ist und an der Innenwand eines Lochs des Schleifers aufgebracht ist in das der Bolzen eingeführt ist wodurch die Korrosion des
jo Schleifschuhs verhindert wird.
F i g. 4 zeigt allgemein eine in Glas eingeformte Diode
11, auf die die Erfindung angewendet wird. Ein Siliziumplättchen 12 mit einem PN-Übergang ist mittels der Al-Hartlotschichten 15 und 16 zwischen einem Paar von Elektroden 13 und 14 eingefügt die aus einem in einer Kupfermatrix eingebettete Kohlenstoffasern enthaltenden Verbundwerkstoff bestehen. Die dem Siliziumplättchen 12 zugewandten Verbindungsoberflächen der Elektroden 13 und 14 sind mit W-Schichten 17 und 18 versehen, während die anderen Oberflächen der Elektroden Cu-Zuführungen 19 und 20 aufweisen. Diese Anordnung ist in Glas 21 von einer Elektrode zur anderen eingeformt um die freiliegenden Kanten des PN-Überganges des Siliziumplättchens 12 zu passivieren und eine Beschädigung des Plättchens 12 durch äußere Kräfte zu verhindern.
Die W-Schichten 17 und 18 mit einer Dicke von wenigstens 1 μιη können nach gut bekannten Techniken, wie z. B. durch Plattieren, Vakuumaufdampfung,
rii) Aufstäuben, lonenpJattierung, chemische Dampfabscheidung oder Schmelzspritzen, erzeugt werden.
Die Metallschichten 17 und 18 können aus wenigstens einem Metall der Gruppe Ni, Cr, Mo, W, Ta, Ti, Zr und V oder aus einer Legierung wenigstens eines dieser Metalle hergestellt werden und können auch Verbundoder Vielfachschichten sein, die aus der Kombination von einigen derselben gebildet sind. Die Metallschicht sollte eine Dicke ve π höchstens 50 μιη aufweisen, da sie zur Verhinderung des direkten Kontakts des Hartlots
M) mit dem Verbundwerkstück dient und da sie den elektrischen Widerstand zwischen der Elektrode und dem Halbleiterplättchen nicht merklich erhöhen soll.
Es ist auch vorteilhaft eine Cu-Schicht mit einer Dicke von wenigsten.* 15 μη? zwischen der Elektrode 13
.'. oder 14 und der Metallschicht 17 bzw. 18 vorzusehen, um durch die Anbringung der Metallschicht 17 oder 18 erzeugte Spannungen auszuschalten und das Auftreten von Rissen in der Metallschicht 17 oder 18 aufgrund von
WarmestdDen beim Streifen, Glaseinformen und/oder Anlassen zur Verbesserung des Kontakts zwischen der Elektrode 13 oder 14 und der Metallschicht 17 oder 18 zu verhindern.
Die Elektroden 13 und 14 werden mit den Zufahrungen 19 bzw. 20 durch Schlagschweißen verbunden, doch können sie auch mittels eines Hartlots verbunden werden. Die Stromzuführungen 19 und 20 können aus irgendeinem Material anstelle von Kupfer bestehen, das mit den Elektroden 13 und 14 aus dem in einer Kupfermatrix eingebettete Kohlenstoffasern enthaltenden Verbundwerkstück verbunden werden kann. Beispielsweise kann eine Zr zur Steigerung der Härte enthaltende Cu-Stromzuführung verwendet werden.
Die Stromzuführungen 19 und 20 werden mit den die Metallschichten 17 und 18 tragenden Elektroden 13 und
ΛΛ I ■ ...tfl I J! _ ti .1-. 1.:-!-. * — J λ*~
I"» VCl UUIIUCII, WttlflCIIU UIC nUI IIUIMJIIICIILCII U UlIU ΙΌ
auf den Hauptoberflächen des Siliziumplättchens 12 vorgesehen werden, das einen durch gut bekannte Verunreinigungsdiffusionstechnik gebildeten PN-Übergang aufweist Die Elektrode 13 und das Siliziumplättchen 12 und die Elektrode 14 werden in der genannten Reihenfolge in einer (nicht dargestellten) Haltevorrichtung angeordnet und der Wärmebehandlung unterworfen, so daß das Siliziumplättchen 12 starr zwischen den Elektroden 13 und 14 fixiert wird. Danach wird das Siliziumplättchen 12 einer Ätzbehandlung unterzogen, um seine Oberfläche zu reinigen, und schließlich mit dem Glas 21 eingeformt.
Die Gegenwart der Metallschichten 17 und 18 sichert die feste Verbindung zwischen den Elektroden 13 und 14 und dem Siliziumplättchen 12 durch die Lotschichten 15 und 16. Die Metallschichten 17 und 18 verhindern auch den direkten Kontakt der Elektroden 13 und 14 mit den Hartlotschichten 15 und 16. Demgemäß wird verhindert, daß Kupferatome in das Halbleiterplättchen d. h. Silizium, eindiffundieren, so daß die Reaktion von Kupfer und Silizium unter Bildung einer unerwünschten spröden Verbindung nicht stattfindet Daher werden die mechanischen und elektrischen Eigenschaften in keiner Weise beeinträchtigt Außerdem verhindert die Anwesenheit der Metallschichten 17 und 18, daß Aluminium in den Hartlotschichten 15 und 16 Kupfer in den Elektroden 13 und 14 korrodiert, so daß die Wärmeableitungskapazität nicht verringert wird, der Durchlaßspannungsabfall Fvd nicht erhöht wird und die Verbindungsfestigkeit nicht beeinträchtigt wird.
Es ist auch vorteilhaft ein Si enthaltendes Al-Hartlot als Hartlot zu verwenden, da das Al-Si-Hartlot einen niedrigeren Schmelzpunkt als das Hartlot aus reinem AI aufweist so daß die Dicke der Metalischichten 17 und 18 verringert werden kann, wo das Al-Si-Hartlot verwendet wird. Reines Aluminium hat einen Schmelzpunkt von etwa 660° C wogegen ein 15 Gew.-% Si enthaltendes Al-Hartlot einen Schmelzpunkt von etwa 640° C aufweist Es genfigt daher, die Schichten 17 und 18 aus Mo mit einer Dicke von 0,5 um vorzusehen, wenn das 15 Gew.-% Si enthaltende Al-Hartlot verwendet wird, während die Dicke der Mo-Schichten 17 und 18 im Fall des Hartlots aus reinem AI 1 um betragen muß. Je geringer die Dicke der Metallschichten 17 und 18 ist umso kurzer wird die zu ihrer Bildung erforderliche Zeit
Es soll nun der Fall beschrieben werden, wo die Metaüschichten 17 und IS aus Ti mit einer Dicke von 1,5 μτη durch Ionenpiattierung gebildet werden. Die durch die Ionenplattierungstechnik gebildete Schicht hat ein ausgezeichnetes Abdeckvermögen auf den plattierten Teilen, d. h. den Elektroden 13 und 14, so daß die Ti-Atome vorteilhaft zwischen der Kupfermatrix und den Kohlenstoffasern der Elektroden 13 oder 14 unter Bildung einer festen Verbindung zwischen den Metallschichten 17 oder 18 und den Elektroden 13 oder 14 eindringen. Wenn die Kohlenstoffasern in den Verbindungsoberflächen der Elektroden 13 und 14 freiliegen, bildet sich eine Verbindung von Titankarbid während der Wärmebehandlung bei 700° C, so daß die Elektroden 13 und 14 und die Metallschichten 17 und 18 stärker miteinander verbunden werden. Da die Bildung der Titan-Kohlenstoff-Legierung die Verringerung der Dicke der plattierten Ti-Schicht verursacht, muß die Ti-Schicht dicker als die Schicht aus einem anderen Metall als Ti gemacht werden. Daher ist im bevorzugten Beispiel die Dicke der Ti-Schicht 1 ,5 μπι.
Wie oben beschrieben, bildet ein Al-Hartlot oder ein
I αιτίβηιι
nit KJ, AitmV\ οίηβ
intensive Reaktion, so daß kaum erwünschte Ergebnisse erzielt werden können. Auch weist Ni eine geringe Benetzbarkeit für Glas auf. Daher soll Ni, wenn es für die Metallschicht verwendet wird, außen mit einer Schicht aus einem anderen Metall als Ni überzogen werden, um eine zusammengesetzte oder mehrlagige Schicht zu bilden. Als das von Ni verschiedene Metall wird irgendein Metall gewählt das für Glas benetzbar ist und &'V;r einen befriedigenden Effekt zur hermetischen Abdichtung des Siliziumplättchens 12 aufweist. Anstelle des Al- oder Al-Si-Hartlots kann auch ein gut bekanntes Hartlot, wie z. B. Ag-Hprtlot Lot, Au-Sb-Hartlot oder Au - Sn-Hartlot, als Hartlot 15 oder 16 verwendet werden.
Obwohl F i g. 4 ein Beispiel zeigt in dem ein einzelnes Si-Plättchen 12 verwendet wird, können auch mehr als ein Siliziumplättchen verwendet werden. Beispielsweise ist die Erfindung auf eine Diode anwendbar, wie sie in der US-PS 3913 127 gezeigt ist bei der ein Stapel mehrerer durch Hartlotschichten verbundener Siliziumplättchen zwischen einem Paar von Elektroden eingefügt wird und der Umfang des zusammengesetzten Stapels mit Glas eingeformt wird. Dabei läßt sich, wenn jede der Elektroden aus einem solchen Verbundwerkstück aus Kupfermatrix und Kohlenstoffasern besteht und Metallschichten jeweils an den Verbindungsoberflächen der Elektroden vorgesehen sind, mit denen der Siliziumplättchenstapel verbunden wird, wie im Zusammenhang mit Fig.4 beschrieben ist die gleiche Wirkung wie beim Ausführungsbeispiel nach Fig.4 erzielen.
Fig.5 zeigt allgemein einen Leistungsthyristor, juf den die Erfindung angewendet wird. Ein Halbleitersubstrat 32 hat gegenüberliegende Seitenflächen, die unter verschiedenen Winkeln geneigt sind, und enthält vier Halbleiterschichten abwechselnder Leitungstypen P und N.
Drei PN-Übergänge 32a bis 32c sind zwischen angrenzenden Halbleiterschichten gebildet Die Kanten des ersten und des zweiten PN-Oberganges 32a bzw. 322? sind an den Umfangsseitenflächen des Halbleitersubstrats 32 freiliegend, und die äußere Kante des dritten PN-Oberganges 32c liegt an den Umfangsseitenflächen des Substrats 32 frei während seine innere Kante in Ringform an der Oberseite des Substrats 32 freiliegt Elektroden 33 und 34 aus einem Verbundwerkstoff aus Kupfermatrix und Konlenstonasern, wie er im Zusammenhang mit F i g. 4 beschrieben wurde, sind mit der oberen und der unteren Oberfläche des Halbleitersubstrats 32 mittels Hartlotschichten 35 und 36
verbunden. Die obere Elektrode 34 hat eine Ringform, und eine Steuerelektrode 37 ist durch die öffnung der ringförmigen Elektrode 34 herausgeführt. Die Steuerelektrode 37 ist durch eine Hartlotschicht 38 mit der zweiten Halbletterschicht verbunden, die wie ein Plateau durch die Oberseite der ersten Halbleiterschicht vorragt und an der oberen Oberfläche freiliegt. Der Spalt zwischen der Steuerelektrode 37 und der oberen Elektrode 34 ist hermetisch mit Glas 39 gefüllt. Metallschichten 40 und 41 aus Cr sind jeweils zwischen der Unteren Elektrode 33 und dem Hartlot 35 bzw. zwischen der oberen Elektrode 34 und dem Hartlot 36 in erfindungsgemäßer Weise vorgesehen.
Wie im Zusammenhang mit F i g. 3 und 4 beschrieben, können die Metallschichten 40 und 41 aus wenigstens einem Metall der Gruppe Ni, Cr, Mo, W, Ta, Ti, Zr und V oder einer Legierung wenigstens einer dieser Metalle bestehen, und es können auch zusammengesetzte oder Mehrfachschichten verwendet werden, die aus der Kombination einiger derselben gebildet sind.
Ein ringförmiger Isolator 42, wie z. B. Keramik, ist an den Umfangsseitenflächen des Halbleitersubstrats 32 und zwischen der oberen und der unteren Elektrode 33 und 34 zur hermetischen Abdichtung des Substrats 32 vorgesehen. Wenn der Isolator 42 eine schlechte Benetzbarkeit für die Hartlotschichten 35 und 36 aufweist, können die Verbindungsoberflächen des Isolators 42 zweckmäßig mit Metall, wie z. B. Cu, metallisiert sein, das somit für die Hartlote 35 und 36 benetzuar ist.
Ein Beispiel eines Hartlots mit guter Haftkraft an sowohl Silizium als auch Keramik ist Pb-Sn-Lot, das eine sehr geringe Menge von Zn, Sb, Ti, Si, Al und Cu enthält. Dieses Lot wirkt als hermetisch abdichtendes Material sowie als Hartlot, so daß es zur hermetischen Abdichtung mit dem Isolator 42 bevorzugt wird. Das Pb-Sn-Lot ist aus »Nikkei Electronics«, 18. Oktober 1976, Seite 93 und aus der JP-Pat Publ. 21 980/77 bekannt.
Der Raum zwischen dem Substrat 32 und dem Isolator 42 wird mit Glas 43 des ZnO-B5Oi-SiO2-Sy-
1(1 stems gefüllt, das durch Sintern gebildet wird und eine Funktion der Passivierung der Kanten der PN-Übergänge 32a bis 32c hat Die Kante des dritten PN-Überganges 32c, die an der oberen Seite freiliegt, ist mit einem Passivierfilm 44 aus S1O2 abgedeckt.
1, Durch Einstellen der Zusammensetzung der Elektroden 33 und 34 läßt sich der Wärmeausdehnungskoeffizient der Elektroden 33 und 34 dem des Siliziumsubstrats 32 gleichmachen, so daß keine Wärmespannung erzeugt wird. Auch sichern die Metallschichten 40 und 41 die feste Verbindung zwischen den Elektroden 33,34 und dem Halbleitersubstrat 32, so daß sich ein Leistungsthyristor mit einem Substrat mit einem so großen Durchmesser wie 70 mm in einem einfachen Kapselaufbau, wie er in Fig. 5 dargestellt ist, herstellen läßt. Im Zusammenhang mit dem eingebetteten Leistungsthyristor nach Fig.5 sei auf die JP-OS 70 26/71 verwiesen, die einen gekapselten Leistungsthyristor zeigt, der dem nach Fig.5 mit der Ausnahme ähnlich ist, daß keine Metallschicht zwischen dem Halbleitersubstrat und der Trägerelektrode eingefügt ist und die Trägerelektrode aus üblichem hochschmelzendem Metall besteht
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:
1. Verfahren zum Vorbereiten eines in einer Kupfermatrix eingebettete, Kohler.stoffasern enthaltenden Verbundwerkstoffs zum Verlöten mit einem Bauteil, dadurch gekennzeichnet,, daß zwischen dem Verbundwerkstoff (7; 13,14; 33!„ 34) und dem Lot (10; 15, 16; 35, 36) eine Metallschicht (9; 17, 18; 40, 41) eingefügt wird, die den direkten Kontakt des Lotes mit dem Verbundwerkstoff verhindert und eine gute Benetzbarkeit sowohl für den Verbundwerkstoff als auch für das Lot aufweist
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallschicht (9; 17,18; 40,41) au; wenigstens einem der Metalle Ni, Cr, Mo, W, Ta, Ti, Zr und V oder einer Legierung wenigstens eines dieser Metalle besteht
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, da& die Metallschicht (9; 17,18; 40,4t) 1 bis 50 (im dick ist
4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Lot (10; 15,16; 35,36) Al ist und die Metallschicht (9; 17, 18; 40, 41) aus einer ersten Schicht aus Ni auf dem Verbundwerkstoff (7; 13,14; 33, 34) und einer zweiten Schicht aus wenigsten» einem der Metalle Cr, Mo, W, Ta, Ti, Zr und V oder einer Legierung wenigstens eines dieser Metalle aulf der ersten Schicht besteht
5. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallschicht (9; 17,18; 40,41) aus Ni besteht und eine Risse Cieser Nickelschichit verhindernde zusätzliche Metallschicht zwischen der Ni-Schicht und dem Verbundwerkstoff (7; 13,14; 33,, 34) vorgesehen ist
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet daß die Risse der Ni-Schicht (9; 17,18; 40, 41) verhindernde Schicht aus Cu besteht und wenigstens 15 μιτι dick ist
DE2816249A 1977-04-15 1978-04-14 Verfahren zum Vorbereiten eines Kupfer-Kohlenstoffasern-Verbundwerkstoffs zum Verlöten mit einem Bauteil Expired DE2816249C3 (de)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP52042550A JPS5846059B2 (ja) 1977-04-15 1977-04-15 半導体装置

Publications (3)

Publication Number Publication Date
DE2816249A1 DE2816249A1 (de) 1978-10-26
DE2816249B2 true DE2816249B2 (de) 1979-09-06
DE2816249C3 DE2816249C3 (de) 1980-05-22

Family

ID=12639154

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE2816249A Expired DE2816249C3 (de) 1977-04-15 1978-04-14 Verfahren zum Vorbereiten eines Kupfer-Kohlenstoffasern-Verbundwerkstoffs zum Verlöten mit einem Bauteil

Country Status (6)

Country Link
US (1) US4226917A (de)
JP (1) JPS5846059B2 (de)
DE (1) DE2816249C3 (de)
FR (1) FR2387498A1 (de)
GB (1) GB1570850A (de)
NL (1) NL172709C (de)

Families Citing this family (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5816616B2 (ja) * 1978-12-01 1983-04-01 株式会社日立製作所 半導体装置
JPS5577162A (en) * 1978-12-06 1980-06-10 Hitachi Ltd Semiconductor device
US4415635A (en) * 1980-04-09 1983-11-15 The University Of Virginia Electric brush
JPS5832443A (ja) * 1981-08-21 1983-02-25 Hitachi Ltd 半導体装置
JPS58128758A (ja) * 1982-01-27 1983-08-01 Hitachi Ltd 半導体装置とその製造法
US4609449A (en) * 1982-03-16 1986-09-02 American Cyanamid Company Apparatus for the production of continuous yarns or tows comprising high strength metal coated fibers
JPS60224752A (ja) * 1984-04-20 1985-11-09 Ube Ind Ltd 無機繊維強化金属複合材料
US4801067A (en) * 1986-08-29 1989-01-31 Ngk Spark Plug Co., Ltd. Method of connecting metal conductor to ceramic substrate
US4978051A (en) * 1986-12-31 1990-12-18 General Electric Co. X-ray tube target
EP0360425B1 (de) * 1988-08-29 1993-05-26 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Metallische Zusammensetzung enthaltend Zinkoxyd-Whisker
JPH0787642B2 (ja) * 1988-08-30 1995-09-20 帝国カーボン工業株式会社 高速電気車用軽量複合耐摩摺動集電板
DE4006700C2 (de) * 1990-02-28 1995-07-20 Mannesmann Ag Stromabnehmer
US5306571A (en) * 1992-03-06 1994-04-26 Bp Chemicals Inc., Advanced Materials Division Metal-matrix-composite
KR100346605B1 (ko) * 1997-08-21 2002-07-26 아이산 고교 가부시키가이샤 세그먼트의 접합성을 개선한 정류자 및 그 제조 방법
DE19900388A1 (de) * 1999-01-08 2000-07-13 Gkn Sinter Metals Holding Gmbh Verfahren zur Verbindung eines Sinterkörpers mit einem metallischen Trägerelement
JP2011122883A (ja) * 2009-12-09 2011-06-23 Kawasaki Heavy Ind Ltd 炭素材と銅合金材を冶金的に接合する高熱負荷機器製造方法
CN105329106A (zh) * 2015-12-09 2016-02-17 上海洲跃生物科技有限公司 一种刚柔结合的受电弓滑板装置
CN105857085B (zh) * 2016-03-29 2017-12-15 天津益昌电气设备股份有限公司 一种键盘式受电弓滑板
CN114346616B (zh) * 2022-01-17 2023-03-17 哈焊国创(青岛)焊接工程创新中心有限公司 一种轻质合金与纤维增强复合材料异质接头及制备方法

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2438015A (en) * 1945-01-10 1948-03-16 Westinghouse Electric Corp Shunted brush
FR1045257A (fr) * 1951-11-19 1953-11-25 Metro Cutanit Ltd Perfectionnements concernant l'assemblage de pièces métalliques ou non, par brasure, soudure par apport, soudure électrique, ou fusion
DE1438798B2 (de) * 1964-03-21 1971-08-12 Nelken, Ewald, 4300 Essen Aus kohle und metallgewebeschichten zusammengesetzter und mit einemx metallrahmen zusammengehaltener schleifkoerper fuer stromabnehmer
US3420978A (en) * 1965-06-30 1969-01-07 Nasa Pretreatment method for antiwettable materials
US3395443A (en) * 1965-09-29 1968-08-06 Gen Electric Method of forming a high temperatureresistant bond between aluminum and a dissimilarmetal
US3574570A (en) * 1968-04-29 1971-04-13 Talon Inc Composite contact structure for connection to an aluminum support
CH516644A (de) * 1970-01-07 1971-12-15 Bbc Brown Boveri & Cie Verfahren zur Herstellung von mit Kohlenstoff-Fasern verstärktem Metall
US3913127A (en) * 1971-10-01 1975-10-14 Hitachi Ltd Glass encapsulated semiconductor device containing cylindrical stack of semiconductor pellets
GB1388123A (en) * 1972-02-29 1975-03-26 Int Research & Dev Co Ltd Current transfer brushes
US4042753A (en) * 1972-09-22 1977-08-16 Imperial Chemical Industries Limited Composite conductor
JPS5116302B2 (de) * 1973-10-22 1976-05-22
US4059837A (en) * 1975-04-07 1977-11-22 Hitachi, Ltd. Glass-moulded type semiconductor device

Also Published As

Publication number Publication date
NL7804013A (nl) 1978-10-17
NL172709C (nl) 1983-10-03
DE2816249A1 (de) 1978-10-26
GB1570850A (en) 1980-07-09
US4226917A (en) 1980-10-07
JPS5846059B2 (ja) 1983-10-14
FR2387498A1 (fr) 1978-11-10
JPS53128274A (en) 1978-11-09
FR2387498B1 (de) 1982-01-08
NL172709B (nl) 1983-05-02
DE2816249C3 (de) 1980-05-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE2816249C3 (de) Verfahren zum Vorbereiten eines Kupfer-Kohlenstoffasern-Verbundwerkstoffs zum Verlöten mit einem Bauteil
DE10066445B4 (de) Halbleitervorrichtung mit Abstrahlungs-Struktur
DE69923246T2 (de) Hartes Sinterkörper-Werkzeug
DE3221199C2 (de)
EP2530707B1 (de) Verfahren zur Herstellung eines Moduls und der Modul
DE102004021075B4 (de) Halbleiterbauelement mit anisotrop thermisch leitender Radiatorbasis und Verfahren zu seiner Herstellung
DE3009295A1 (de) Halbleiterbaustein
DE112017000184T5 (de) Lotverbindung
DE60214572T2 (de) Hartlötbare metallisierungen für diamantbauteile
EP0135120B1 (de) Keramik-Metall-Element
DE102006025870A1 (de) Mehrschichtiges Bond-Bändchen
DE102010031993B4 (de) Verfahren zur Herstellung eines Bonddrahtes, Bonddraht und Baugruppe, die einen solchen Bonddraht aufweist.
DE102008001226A1 (de) Bauteil mit einem metallisierten Keramikkörper
DE112017000426T5 (de) Leistungshalbleitervorrichtung und verfahren zum herstellen einer leistungshalbleitervorrichtung
DE3200788A1 (de) Elektrode fuer halbleiterbauteile
DE102006005271B4 (de) Halbleitervorrichtung unter Verwendung einer Lötlegierung und Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung
DE10314876B4 (de) Verfahren zum mehrstufigen Herstellen von Diffusionslötverbindungen und seine Verwendung für Leistungsbauteile mit Halbleiterchips
DE3823347A1 (de) Leistungs-halbleiterelement
DE102010001666A1 (de) Elektrisches oder elektronisches Verbundbauteil
DE102017112866A1 (de) Verfahren zum Befestigen eines Halbleiterchips auf einem Substrat und elektronisches Bauelement
DE2015247C3 (de) Halbleiter-Bauelement
DE4017181C2 (de) Elektrisches Bauelement
EP2287899B1 (de) Lötverbindung mit einer mehrlagigen lötbaren Schicht und entsprechendes Herstellungsverfahren
DE102006060899A1 (de) Anschlussdraht, Verfahren zur Herstellung eines solchen und Baugruppe
DE102018119772A1 (de) Transiente Flüssigphasen-Bindungszusammensetzungen und Leistungselektronikbauteile, welche dieselben beinhalten

Legal Events

Date Code Title Description
OAP Request for examination filed
OD Request for examination
C3 Grant after two publication steps (3rd publication)
8339 Ceased/non-payment of the annual fee