DE1177220B

DE1177220B - Process for producing a funnel-shaped power supply

Info

Publication number: DE1177220B
Application number: DET21862A
Authority: DE
Inventors: Hans Bendig
Original assignee: Telefunken Patentverwertungs GmbH
Current assignee: Telefunken Patentverwertungs GmbH
Priority date: 1962-03-29
Filing date: 1962-03-29
Publication date: 1964-09-03

Description

Verfahren zur Herstellung einer trichterförmigen Stromzuführung Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer trichterförmigen Stromzuführung zur Kontaktierung von Halbleiterelementen.Method for producing a funnel-shaped power supply Die The invention relates to a method for producing a funnel-shaped power supply for contacting semiconductor elements.

Bekanntlich bereitet die Verwendung üblicher Halbleiterbauelemente, beispielsweise Dioden in Höchtsfrequenzanordnungen, wie parametrischen Verstärkern, sehr große Schwierigkeiten, da die in diesen Halbleiterbauelementen verwendeten Stromzuführungen zu hohe Induktivitäten aufweisen und zusammen mit den vorhandenen Kapazitäten zu unerwünschten Resonanzen führen. Zur Vermeidung dieses Nachteiles sind bereits schon Halbleiterbauelemente bekanntgeworden, bei denen mit Hilfe von massiven konischen Elektroden'oder trichterförmig ausgebildete Stromzuführüngen diese''Ünerw-änschten Zuleitungsinduktivitäten stark verringert' sind.As is well known, the use of conventional semiconductor components for example diodes in high frequency arrangements such as parametric amplifiers, very great difficulties because of the semiconductor components used in these Power leads have too high inductances and together with the existing ones Capacities lead to undesirable resonances. To avoid this disadvantage have already become known semiconductor components in which with the help of massive conical electrodes or funnel-shaped power supply lines these "undesirable lead inductances are greatly reduced".

Derartige trichterförmige Stromzuführungen weisen aber folgende wesentliche Nachteile auf. Sie müs", sen gesondert hergestellt werden, entweder als Drehkörper oder bei Verwendung einer dünnen Metallfolie durch Eindrücken eines entsprechend geformten Stempels unter Temperatureinwirkung. Dann aber, und das ist der entscheidende Nachteil, müssen diese Stromzuführungen zur Kontaktierung des Halbleiterelementes beim Einbau in das Gehäuse sehr genau zentriert werden, damit keine falsche Berührungsstelle entsteht, beispielsweise eine Sperrschicht ungewollt kurzgeschlossen wird.Such funnel-shaped power supplies have the following essentials Disadvantages on. They have to be manufactured separately, either as rotating bodies or when using a thin metal foil by pressing in a corresponding one shaped stamp under the action of temperature. But then, and that is the crucial one Disadvantage, these power supply lines have to make contact with the semiconductor element be centered very precisely during installation in the housing so that there is no wrong contact point arises, for example a barrier layer is inadvertently short-circuited.

Das vorliegende Verfahren zur Herstellung einer solchen trichterförmigen Stromzuführung zur Kontaktierung von Halbleiterelementen vermeidet diese Nachteile. Gemäß der Erfindung ist dieses Verfahren so ausgebildet, daß ein Ring aus Lötmaterial auf eine Metallfläche um ein metallisches, auf dem Halbleiterkristall des Halbleiterelementes aufgebrachtes, im Vererleich zur Metallfläche kleinem Kontaktierungselement derart angeordnet wird, daß beim Erwärmen die Metallfläche und das Kontaktierungselement durch Lötmaterial benetzt und verlötet werden, und daß die Menge des Lötmaterials so gewählt wird, daß sich eine trichterförmig ausgebildete Stromzuführung ergibt. Es ist selbstverständlich, daß sich die trichterförmige Ausbildung der Stromzuführung nur auf deren äußere Formgebung erstreckt.The present method for producing such a funnel-shaped Power supply for contacting semiconductor elements avoids these disadvantages. According to the invention, this method is designed so that a ring of solder material on a metal surface around a metallic, on the semiconductor crystal of the semiconductor element applied, in comparison to the metal surface small contacting element such is arranged that the metal surface and the contacting element when heated be wetted and soldered by soldering material, and that the amount of soldering material is chosen so that there is a funnel-shaped power supply. It goes without saying that the funnel-shaped design of the power supply extends only to their external shape.

Besonders günstig ist es nun, wenn diese Metallfläche Teil des Gehäuses ist, in dem der Halbleiterkristall befestigt ist. Auch empfiehlt es sich, das Lötmaterial auf der Metallfläche vor dem eigentlichen Lötvorgang bereits zu befestigen, damit es nicht erforderlich ist, vor und während der Erwärmung die Metallfläche in waagrechter Lage zu halten.It is particularly favorable when this metal surface is part of the housing in which the semiconductor crystal is attached. It is also recommended to use the soldering material to be attached to the metal surface before the actual soldering process, so it is not necessary to keep the metal surface in a horizontal position before and during the heating process Able to hold.

Als besonders vorteilhaft hat es sich herausgestellt, das auf dem Halbleiterkristall befindliche metallische Kontaktierungselement drahtförmig auszubilden. Es empfiehlt sich, einen Draht mit Edelmetalloberfläche zu verwenden. Dieser Kontaktierungsdraht dient zweckmäßigerweise vorher zur Herstellung einer Sperrschicht, indem die Spitze des Drahtes vor der Befestigung beispielsweise durch einen Legierungsprozeß auf dem Halbleiterkristall mit Störstellenmaterial, das gegenüber dem Halbleiterkristall entgegengesetzte Leitfähigkeit aufweist, versehen wird. Die Edelmetalloberfläche des Kontaktierungsdrahtes dient dazu, eine besonders gute Benetzung durch das Lötmaterial zu gewährleisten. Halbleiterschichten können jedoch auch durch Markierungs- und Diffusionsverfahren erzeugt worden sein. Auf ihnen läßt sich der Kontaktierungsdraht zweckmäßig mittels der Thermokompressionstechnik befestigen.It has been found to be particularly advantageous that the To form semiconductor crystal located metallic contacting element wire-shaped. It is advisable to use a wire with a precious metal surface. This contact wire is conveniently used beforehand to produce a barrier layer by removing the tip of the wire prior to attachment, for example by an alloying process the semiconductor crystal with impurity material that is opposite to the semiconductor crystal has opposite conductivity, is provided. The precious metal surface of the contacting wire is used to ensure particularly good wetting by the soldering material to ensure. Semiconductor layers can, however, also by marking and Diffusion processes have been generated. The contacting wire can be placed on them Fix it appropriately by means of thermocompression technology.

Damit unmittelbar nach dem Erstarrungsprozeß, nachdem sich das Lötmaterial trichterförmig zwischen Metallfläche und Kontaktierungselement ausgebildet hat, durch Schrumpfen des Lötmaterials oder durch unterschiedliche Ausdehnungskoeffizienten der Gehäuseteile keine unerwünschten Zugspannungen auftreten können, die eventuell ein Ablösen des Kontaktierungselementes vom Halbleiterkristall bewirken können, ist es empfehlenswert, ein Lötinaterial zu verwenden, das nach dem Erstarren eine Volumenzunahme von geringem Ausmaß aufweist.So immediately after the solidification process after the solder material has a funnel-shaped design between the metal surface and the contacting element, by shrinkage of the soldering material or by different expansion coefficients the housing parts no undesirable tensile stresses that may occur can cause the contacting element to become detached from the semiconductor crystal, it is recommended to use a soldering material that has a Exhibits a slight increase in volume.

Im folgenden soll nun mit Hilfe eines Ausführungsbeispieles die Erfindung näher erläutert werden F i g. 1 der beigefügten Zeichnung zeigt eine Hochfrequenzhalbleiterdiode unmittelbar vor dem Erwärmungsprozeß, bei welchem sich der Ring aus Lötmaterial 1 zur gewünschten trichterförinigen Stromzuführung umbildet.The invention will now be explained in more detail below with the aid of an exemplary embodiment . 1 of the accompanying drawing shows a high-frequency semiconductor diode immediately before the heating process, in which the ring of solder material 1 is transformed into the desired funnel-shaped power supply.

Das Gehäuse der Diode besteht aus zwei Metallkappen 2 und 3, die mit Hilfe eines verlöteten Glasringes 4 verbunden sind. Ein trichterförmiges Hütchen 5, das mit der Metallkappe 3 verlötet ist, trägt den eigentlichen Halbleiterkristall 6. Zur Herstellung einer Sperrschicht im Halbleiterkristall 6 wurde ein dünnes Drähtchen 7 mit Edelmetalloberfläche an seiner einen Spitze mit Störstellenmaterial mit den Störstellen im Halbleiterkristall entgegengesetzten 1,eitfäh#gkeitstyp versehen. Diese Drahtspitze wurde auf den Halbleiterkristall 6 aufgebracht und durch einen Legierungs- und Diffusionsprozeß befestigt und gleichzeitig die Sperrschicht ausgebildet.The housing of the diode consists of two metal caps 2 and 3, which are connected by means of a soldered glass ring 4. A funnel-shaped cap 5, which is soldered to the metal cap 3 , carries the actual semiconductor crystal 6. To produce a barrier layer in the semiconductor crystal 6 , a thin wire 7 with a noble metal surface at its one tip with an impurity material with the impurity in the semiconductor crystal opposite 1, conductivity type Mistake. This wire tip was applied to the semiconductor crystal 6 and fixed by an alloying and diffusion process, and the barrier layer was formed at the same time.

Die Metallkappe 2 trägt nur die dem als Kontakttierungselement dienenden Draht 7 gegenüberliegende Metallfläche 8. Auf diese Metallfläche 8 ist der Lötring 1 derart gelegt oder befestigt, daß der Kontaktierungsdraht 7 in den Ring hineinragt. Durch Erwärmung des gesamten Halbleiterbauelementes benetzt das flüssig gewordene Lötmaterial die Metallfläche 8 und den Kontaktierungsdraht 7, wobei sich die in F i g. 2 dargestellte trichterförmige Stromzuführung 9 ausbildet. Gleichzeitig mit der Herstellung der trichterförmigen Stromzuführung 9 kann bei Erwärmung die Verlötung des Glasröhrchens 4 mit den beiden metallischen Kappen 2 und 3 vorgenommen werden.The metal cap 2 contributes only serving as Kontakttierungselement wire 7 opposed metal surface 8. This surface 8 is the metal solder ring 1 set such or fastened that the bonding wire 7 extends into the ring. By heating the entire semiconductor component, the soldering material that has become liquid wets the metal surface 8 and the contact-making wire 7, the values shown in FIG. 2 illustrated funnel-shaped power supply 9 forms. Simultaneously with the production of the funnel-shaped power supply line 9 , the glass tube 4 can be soldered to the two metallic caps 2 and 3 when heated.

Claims

Claims: 1. A method for producing a funnel-shaped power supply for contacting semiconductor elements, characterized in that a ring of soldering material is arranged on a metal surface around a metallic contacting element, which is applied to the semiconductor crystal of the semiconductor element and is small compared to the metal surface, in such a way that, when heated, the Metal surface and the contacting element are wetted and soldered by the utmaterial, and that the amount of soldering material is chosen so that there is a funnel-shaped power supply.

2. The method according to claim 1, characterized in that a part of the housing in which the semiconductor crystal is attached is used as the metal surface. 3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the soldering material is attached to the metal surface before the actual soldering process. 4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that a wire is used as the contacting element. 5. The method according to claim 4, characterized in that a wire with a noble metal surface is used. 6. The method according to any one of claims 1 to 5, characterized in that a soldering material is used which expands after solidification. Documents considered: German Auslegeschrift No. 1113 718; U.S. Patent No. 2,878,399.