DE3439111A1 - Halbleiterelement - Google Patents

Halbleiterelement

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DE3439111A1
DE3439111A1 DE19843439111 DE3439111A DE3439111A1 DE 3439111 A1 DE3439111 A1 DE 3439111A1 DE 19843439111 DE19843439111 DE 19843439111 DE 3439111 A DE3439111 A DE 3439111A DE 3439111 A1 DE3439111 A1 DE 3439111A1
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semiconductor
pill
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semiconductor device
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Masanori Nakatsuka
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Publication date
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Description

BESCHREIBUNG
Die Erfindung bezieht sich auf ein Halbleiterelement. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf eine Schutzvorrichtung zum Schütze einer Halbleiterpille vor thermischer Belastung.
Ein harzabgedichtetes Halbleiterelement ist verglichen mit einer hermetisch abgedichteten Vorrichtung günstiger im Hinblick auf seine Kompaktheit und geringe Herstellungskosten. Ein Beispiel eines harzabgedichteten Halbleiterelements ist in der japanischen Gebrauchsmuster-Offenlegungsschrift Nr. 155455/1981 offenbart, in der ein Aufbau zur Erhöhung des Feuchtigkeitswiderstands offenbart ist, diese Offenbarung ist jedoch von geringem Interesse für die Erfindung.
Fig. 1 ist eine Schnittansicht, die den internen Aufbau einer harzabgedichteten Halbleitereinrichtung nach dem Stand der Technik zeigt. Bezogen auf die Figur wird ein Halbleiterbasiselement mit einer Halbleiterpille 1, die zwischen die Schutzplatten 2 und 3 gelötet ist, dargestellt, Die Schutzeinrichtungen 2 und 3 werden dann z.B. auf die äußeren Elektroden 4 und 5 gelötet, während die Elektrode 5 auf eine Isolierplatte 7 montiert ist, die auf der aus Kupfer hergestellten Kühlfläche 6 befestigt ist. Die Kühlfläche 6 bildet zusammen mit einer Wand aus Polybutylen-Telephthalat-Harz ein Gefäß, in das Harz wie Epoxydharz zum Abdichten des Halbleiterbasiselements gefüllt wird.
In dem Fall zum Beispiel, in dem die Halbleiterpille ein Thyristor ist, besteht diese aus P, N, P-Schichten, die in der Reihenfolge mit der unteren wie in der Figur gezeigt angeordnet sind, während wie gezeigt eine Passivierung G aus Glas oder ähnlichem auf die Übergangsteile zwischen den jeweiligen Schichten aufgebracht ist, so daß die Übergangsteile in einem stabilen Zustand geschützt werden können.
In einer solchen harzabgedichteten Halbleitereinrichtung werden Molybdän und Wolfram, da sie im wesentlichen den gleichen Wärmeausdehnungskoeffizienten wie die Halbleiterpille 1 besitzen und eine größere mechanische Festigkeit aufweisen, als Material für die Schutzeinrichtungen 2 und 3 gegen thermische Belastung verwendet. Diese Schutzeinrichtungen 2 und 3 dienen zum Schutz der Halbleiterpille vor thermischer Belastung, die von externen Temperaturzyklen, der durch einen Strom erzeugten Joule'sehen Wärme oder ähnlichem herrührt.
Die Größe der Schutzeinrichtung 3 von diesen Schutzeinrichtungen wird gewöhnlich größer gewählt als die Schutzeinrichtung 2 auf der oberen Oberfläche der Pille, die ein Gate besitzt, da die größere Schutzeinrichtung 3 so angepaßt wird, daß sie von einer Spannvorrichtung gegriffen werden kann, so daß das Halbleiterbasiselement in einem Herstellungsverfahren gehalten werden kann. Durchquert jedoch beim Löten der Schutzeinrichtungen 2 und 3, um ein Basiselement eines solchen Aufbaus zu bilden,dasselbe eine Hitzekammer mit einer Wasserstoffatmosphäre und einer vorbestimmten Temperatur, so ist es möglich, daß überflüssiges Lötmaterial die Charakteristik eines so gebildeten Basiselements un-
günstig beeinflussen kann. Da die obere Schutzeinrichtung 2 kleiner als die obere Hauptoberfläche der Pille 1 ist, fließt insbesondere das dazwischen angeordnete Lötmaterial 10, das z.B. aus 92,5 % Pb, 5 % In und 2,5 % Ag besteht, nicht aus um sich über das obere Oberflächengebiet der Pille 1 zu verteilen; da die untere Schutzeinrichtung 3 jedoch größer ist als die untere Hauptoberfläche der Pille 1, kann eine überschüssige Menge von dazwischen angeordnetem Lötmaterial 11 sich über die untere Oberfläche der Pille auf der Schutzeinrichtung 3 verteilen, wodurch wie gezeigt ein kleiner Auswuchs 11a hervorgerufen wird. Als Ergebnis erhält man den Nachteil, daß solch ein Auswuchs 11a eine elektrische Entladung zwischen demselben und dem Endbereich la der Pille hervorrufen kann.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Halbleitereinrichtung mit einer Schutzvorrichtung, die groß genug ist, um von einer Spannvorrichtung gehalten zu werden, und die überschüssiges Lötmaterial daran hindert, sich weitgehend darauf zu verbreiten, vorzusehen.
Das erfindungsgemäße Halbleiterelement weist eine Halbleiterpille, die obere und untere Hauptoberflächen besitzt, und obere und untere Schutzplatten, die zum Schütze vor thermischer Belastung auf die obere und untere Oberfläche der Halbleiterpille gelötet sind, auf, wobei das gesamte Gebiet der unteren Schutzplatte größer ist als die untere Hauptoberfläche der Halbleiterpille, diese aber einen inneren Teil besitzt der kleiner ist als die untere Hauptoberfläche der Halbleiterpille und dicker als der äußere
von einer Stufe begrenzte Teil, und der innere Teil auf die Pille im Bereich der unteren Hauptoberfläche gelötet ist, wodurch die Oberfläche des äußeren Teils von der unteren Hauptoberfläche durch einen Abstand entsprechend der Höhe der Stufe entfernt ist.
Weitere Merkmale und Zweckmäßigkeiten der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Figuren. Von den Figuren zeigen:
Fig. 1 eine Schnittansicht einer herkömmlichen harzabgedichteten Halbleitervorrichtung;
und
Fig. 2 eine Schnittansicht, die ein Beispiel einer erfindungsgemäßen harzabgedichteten Halbleitervorrichtung zeigt.
Fig. 2 zeigt eine Ausführungsform der Erfindung, worin die gleichen Bezugszeichen wie solche in Fig. 1 die gleichen oder ähnlichen Teile kennzeichnen. Insbesondere weist die in Fig. 2 gezeigte Halbleitervorrichtung eine Schutzvorrichtung 13 auf der Unterseite für thermische Belastung und ein Lötmaterial 12, das ebenfalls dort angebracht ist, auf. Da die anderen Teile in Fig. 2 die gleichen sind wie solche in Fig. 1, wird deshalb eine detaillierte Beschreibung weggelassen.
Der gesamte Bereich der unteren Schutzvorrichtung 13 ist größer als die untere Hauptoberfläche der Halbleiterpille 1, hat aber einen inneren Teil 13a der kleiner ist als die
untere Hauptoberfläche der Halbleiterpille 1 und der dicker ausgeführt ist als ein äußerer durch eine Stufe begrenzter Teil 13b. Der innere Teil 13a ist auf die Pille am unteren Hauptoberflächenbereich gelötet und die Oberfläche des äußeren Teils 13b ist daher von der Hauptoberfläche durch einen Abstand entsprechend der Höhe der oben beschriebenen Stufe entfernt. Der innere Teil 13a wird vorzugsweise aus Molybdän hergestellt, während der äußere Teil 13b aus Kupfer besteht. Vorzugsweise werden diese beiden Teile durch Ineinanderpressen oder durch Einstemmen des inneren Teils 13a in die mittlere Öffnung des äußeren Teils 13b miteinander verbunden.
In dem Fall, in dem die untere Schutzvorrichtung 13 an eine solche Halbleiterpille wie oben beschrieben gelötet ist, erreicht ein Überfluß einer überschüssigen Menge Lötmaterial 12, wenn eine solche auftritt, den Randbereich des inneren Teils 13a am meisten, insoweit als der innere Teil 13a, der mit der unteren Hauptoberfläche verbunden ist, kleiner ist als die Hauptoberfläche darauf. Dementsprechend wird ein solcher Auswuchs 11a, wie in Fig. 1 gezeigt, nicht hervorgerufen und damit wird die Charakteristik des Halberleiterbasiselements nicht durch elektrische Entladungen wie zuvor beschrieben verschlechtert.
Entsprechend dem experimentellen Ergebnis zeigt, wenn die Lötung in einer Hitzekammer mit einer Wasserstoffatmosphäre bei einer Temperatur von 250 bis 3500G durchgeführt wird, wobei dann das Herkömmliche die oben beschriebene Verschlechterung der Charakteristik von 7 bis 10 % zeigte, die erfindungsgemäße Ausführungsform eine verringerte Verschlechte-
rung um weniger als 0,1 %.
Im Vorangegangenen wurde die Ausführungsform, die eine Halbleiterpille mit einer Glaspassivierung als Thyristor verwendet, beschrieben, mittlerweile kann man jedoch absehen, daß die Erfindung für alle anderen Halbleiterpillen angewendet werden kann.

Claims (4)

  1. PATENTANWALT DIPL.-PHYS. LUTZ H. PRÜFER · D-8OOO MÜNCHEN 9O
    FO 51-3183 P/Ka/hu
    Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha, Tokyo / Japan
    Halbleiterelement
    PATENTANSPRÜCHE
    !./Halbleitervorrichtung mit
    er Halbleiterpille (1), die obere und untere Hauptoberflächen besitzt, und
    oberer und unterer Schutzplatte (2,13) gegen thermische Beanspruchung, die auf die obere und untere Hauptoberfläche der Halbleiterpille (1) gelötet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die gesamte Fläche der unteren Schutzplatte (13) größer ist als die untere Hauptoberfläche, aber einen inneren Teil (13a) aufweist, welcher kleiner als die untere Hauptoberfläche ist und dicker ausgeführt ist als der äußere durch eine Stufe begrenzte Teil (13b), wobei der innere Teil (13a) an die Pille (1) im Bereich der unteren Hauptoberfläche gelötet ist, wodurch die Oberfläche des äußeren Teils (13b) um einen Abstand entsprechend der Dicke der Stufe von der unteren Hauptoberfläche entfernt ist.
    PATENTANWALT DIPL.-PHYS. LUTZ H. PRÜFER · D-8000 MÜNCHEN 90 ■ HARTHAUSER STR. 25d ■ TEL. (0 89) 640
  2. 2. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, daß der innere Teil (13a) aus Molybdän besteht, und der äußere Teil (13b) aus Kupfer.
  3. 3. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1 bis 2,
    dadurch gekennzeichnet, daß der äußere Teil (13b) eine
    zentrale Öffnung besitzt, und der innere Teil (13a) eingepreßt oder in die zentrale Öffnung des äußeren Teils (13b) eingestemmt wird.
  4. 4. Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Halbleiterbasiselement mit Harz verschlossen wird.
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