JPS60165740A - バイポーラ電子回路素子特に半導体回路素子の接触装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、回路素子が、ハウジングによって尾に趣結さ
れた接触体の間に圧力下で保持され、軸に反対側に位置
する主表面の少なくとも一方に厚い圧力接触層をそなえ
た、バイポーラ重子回路＊１子特に半導体回路素子の接
触装置に関するものである。

このような接触装置をもった半導体は公知である。この
ような半導体は、両側の主表面を金属化された回路素子
（シリコン結晶）を有し、この回・・・路累子は軟質ガ
ラスの・・ウジング内に入れられて゛いる。固着層は別
として、この目的のために、回路素子の前面側には表面
積の大きな比較的厚い銀の層（回路素子の厚さの約５〜
２０％の厚さで、１００μｍ以−Ｈの直径）が用いられ
、回路素子の　−□背面側には表面積の大きな薄い銀の
層が用いられるのがｖＩ通である。シリコンはこの場合
ガラス管内に密封され、２つの接続線の端面が前記の銀
の１−と接触する。軟質ガラスの軟化温度（約７００℃
）迄熱処理が行われると、軟質ガラスが接続線１“の被
覆をぬらし、軟質ガラスが冷却すると少し許り収縮して
接続線を前記の銀層に押し付ける。

したがって、回路素子は圧力接触によって接続線と電気
的に接続される。密封すると、銀が非可逆的に変形され
ることによって、銀層は発生する１・力を中和する。

このように被咎された回路素子が比較的高い温度で頻繁
な温度変化を伴って作動されると、前記の表面積の大き
な厚い鋼層がこの銀層を被覆された回路素子よりも著し
く大きな熱膨張を有すると２・・いう問題が起きる。温
度が頻繁に強く変化すると、′回路素子と銀の境界面に
おけるせん断応力が、回路素子に欠陥を生じるような銀
層の強い非可逆的な変形をきたすことがある。更に、温
度変化は軸方向の圧力変化も伴うので、銀層が軸方向の
クリープ変形を受けることがある。最後に、結果として
の圧力の低減は銀層とこれに隣接する接続線との間の接
続を機械的および電気的に損うことがある。

ドイツ国特許第１’１１２２Ｂ８７号には、チタニウ　
１晩・ムと銅で金属化されたガラスダイオードが開示さ
れている。更に、密封によって銅／錫／銅のはんだ接続
をつくる錫層が存する。したがってこの回路素子では、
はんだ接続が普通の機械的な圧力接触に取って代ってい
る。

ドイツ国特許第２６４８１４７号より知られた回路素子
も同様に構成されており、この場合には銀層に金／ゲル
マニウム層が用いられる。

前記のドイツ国特許に開示された２つの回路素子では、
通常の圧力接触に対して接触中断のおそ１．。

れは少なく　ｉする。けれども、前述の縦方向変形の゛
問題は解決されていない。したがって、本発明の目的は
、冒頭に記載した種類の接触装置を、頻繁な温度変化を
伴ったＲ　００　’Ｃ迄の動作温度において機械的およ
び電気的に安定してふるまうように“□構成することに
ある。

本発明によれば、前記の目的は、回路素子の主表面の少
なくとも一方の圧力接触層を少なくとも２つの互に分離
された接触ブロックに分けるようにすることによって達
成される。

とのよ５　’ｊｃ接触Ｑｊ　ＩＲは、半導体ｌｐｌ路素
子の製造では普通な技法によって簡単につくることがで
き、頻繁な温度変化を伴う少なくとも８００″Ｃ迄の動
作温度で機械的および電気的に安定である。

本発明による金属化装置は約８００　’Ｃ迄の温度１−
′で軟式ガラスのハウジング内で使用して好結果を得る
ことができる。圧力接触層は幾つかの接触ブロック、好
１しくは８つまたは４つの接触ブロックに分けられ、こ
れ等の接触ブロックは互に近くに配設される。縦方向の
変形を防ぐためには、回−・・路素子との境界面におけ
る接触ブロックの最大ｔＨ′径が所定の臨界的な直径よ
りも小さいことがこの場合大切である。この１Ｍ径は、
温度変化の間境界面におけるせん断応力が未だ金属の変
形限度に達しないおよび／または未だ結晶イラブション
（ｅｒｕｐｔｉｏｎ　）を生じないという条注によって
決められる。せん断応力は直径の増加と共に増し、一方
その物質に特定な変形限度は温度の増加と共に小さくな
る。０°ＣからＲｌ）　Ｏ”Ｃの間の動作温度および電
、気めっきされた銀またはシリコンの接触ブト・ロック
に対しては、臨界最大直径は約１００μｍである。

回路素子の両方の主表面上の接触ブロックの高さの総和
は、回路素子の厚さの１１であるのが好ましい。前記の
総和は、回路素子、接触ブロック１゜および（軟質刀ラ
ス）ハウジングの熱膨張が軸方向に互に相殺するように
選ぶのが好ましい。この場合、接触装置のこれ等の８つ
の部分の軸方向圧力は温度に無関係になる。

接触ブロックは簿い金属層上に配設され、この、。

金Ｎｌ−は接触層としての役をし、すべての接触ブロッ
クを、接触すべき回路素子の部分に電気的に接続する。

接触体に面する接触ブロックの面に接続層を設け、この
接ａｒｍが、製造中（例えば約’７００”Ｃで・の軟質
ガラス容請への封入時）軟質はんだ、硬質はんだまたは
拡散溶接（ｄｉｆｆｕｓｉｏｎ　ｗｅＬｄｉｎｇ）によ
って接触ブロックと接触体の接続を形成する役をするよ
うにするのが好ましい。このような接続は、０℃から８
ｏｏ℃迄の動作温度範囲で機械的１１）および電気的に
安定である。

接続層の材料が、前記の接続に而する表面が銅より成る
のが好ましい接触体に優先的に向うことを確実にするた
めに、史に新開抑制層を接触ブロックと接続層との間に
設けることができる。

以下に本発明を添附の図面を参照して実施例によって更
に詳しく説明する。

３Ａｌｌｆｆｌに断面で示した半導体回路素子は、例え
ばドイツ国特許第８０４１８１８号に記載されたような
単結晶シリコンの温度センサである。この回２．。

路素子は電流伝搬原理（ｃｕｒｒｅｎｔ、　８ｐｒｅａ
ｄｉｎｇ’ｎｒｉｎｃｉｐｌｅ　）に従って動作し、Ｄ
　（ｌ　８４規格の軟質ガラスーウジング内に配設され
、この−ウジングは、同時に接続ワイヤとｔ２ても役立
つ２つの接触体８と軟質ガラスのハウジング４とより成
る。

前記のシリコン結晶１は両方の主表面に接触ブロック２
を有し、これ等の接触ブロックは、前ｌ己の接触体８と
加圧接触される。前記のシリコン結晶ｌは約２５０μｍ
の厚さで、約５　（１０Ｘ　５００μｍの表面積を有す
る。この結晶ｌの」二側主表面の接゛触領域６はその中
心部にだけ延在している。この主表面の残りの部分は、
酸化坪紫と窒化坪少の絶縁および不活性化層９で機構さ
れている。０．４μｍの厚さを有するチタニウム／タン
グステン（夫々５０原千％）の十字状の接触１−８が前
記の１層９上に延在し、領域６上で接触するこの層の表
面の露出部分と接触層８には、０．６μｍの厚さの金の
層が配される。

シリコン結晶ｌの下側主表面はその全表面に区って接触
する。したがって、この主表面は絶縁層・・はもたずに
上側主表面上の接触層８と同じ組成の１方杉の接触層ｌ
Ｏを有するだけである。

このようにしてつくられたシステム内では、シリコン結
晶１の両方の主表面にラッカ被覆が施される。このラッ
カ被検は４μｍの厚さで、夫々直　□径６０μｍ　Ｆ＋
　４つの窓を有し、これ等の窓は２１０μｍの相対間隔
で位ｔＮ？　している。このラッカ被覆の保護の下で、
きのこ状の溶融ブロック２が形成されるように次いで銀
が電着されるが、この１妾触ブロツクの高さは約６０μ
ｍでその最大直径は　１１１１８０μｍでル、る。次い
で、５μｍ厚の錫の接続層５が前記のきのこ状の接触ブ
ロック上に耐着され、この後前記のラッカ被覆（図示せ
ず）が除去される。

このようにして接触ブロック２が設けられたシトリコン
結晶１は次いで約６７０°Ｃの温度で第１図に示した軟
質ガラスハウジング内に封入される。

前４６の錫の接続層５は接触体Ｂの銅および接触ブロッ
ク２の銀と合金をつくる。接触体８は勿論必ずしも全部
が銅でなくてもよく、接触ブロックｚ−１・（１１） とつながる端面だけが銅より成れば足りる。　□

【図面の簡単な説明】

第１図は軟質ガラスハウジング内に配設された半導体回
路素子の縦断面図、 第２図は第１図の回路素子の半導体の断面図、□第８図
は半導体の一方の主表面の平面図である。 ｌ・・・半導体回路素子　２・・・接触ブロック８・・
・接触体　４・・・ハウジング ５・・・接続層　（Ｓ・・・接触領塘 ８．１０・・・接触層　９・・・絶縁および不活性化層
゛。 特ｕ　出１１４　人　エヌ・べ−−フィリツプス酪フル
ーイランペンファプリケン （１２） ！−１ ２Ｏ Ｎ（Ｙ） 〔力　０１

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　回路素子が、ハウジングによってＦＬＫ連結□され
   た接触体の間に圧力下で保持され、互に反対側に位置す
   る主表面の少なくとも一方に厚い圧力接触層をそなえた
   、バイポーラ電子回路素子特に半導体回路素子の接触装
   置罠おいて、回路素子の主表面の少なくとも一方のＩ“
   。 圧力接触層は、少なくとも２つの互に分離された接触ブ
   ロックに分けられたことを％徴とするバイポーラ電子回
   路素子特に半導体回路素子の接触装置ｔ。 Ｌ　接触ブロックは、回路素子の主表面上に均１・尋に
   分布された特許請求の範囲第１項記載の接触装置。 ＆　接触ブロックは、方形、柱、半球またはきのこの形
   である特許請求の範囲第１項記載の接触装置。 ４　接触層は、接触ブロックと、接触さるべき′回路素
   子の主表面部分との間に設けられた特許請求の範囲第１
   項記載の接触′４４ｆｉ置。 五　４つのきのこ状接触ブロックが回路素子の２つの生
   麦…ｉの夫々に配設された特許請求の範囲第１項記載の
   接触袋ＩＲ６ ａ　回路素子の２つの主表面−ヒの接触ブロックの全部
   の厚さは、少なくとも回路素子の厚さの１／／８である
   特許請求の範囲第１項記載の接触装置。 Ｉ　接触ブロックの全部の厚さは、回路素子、接触ブロ
   ックおよびハウジングの熱膨張が軸方向に互に相殺する
   ように選ばれた特許請求の範囲第６項記載の接触装置。 ＆　回路素子との境界面における接触ブロック１の最大
   直径は、温度変化による境界面のせん断応力が接触ブロ
   ックおよび／または回路素子の永久変形を生じない相変
   に小さい特許請求の範囲第１項記載の接Ｍｉ装置。 ９、　シリコンの回路素子と銀の接触ブロックな有し、
   最大直径は１００μｍよりも小さい特許請求の範囲第８
   項記載の接触装置。 １０、接触ブロックは、７００　”Ｃよりも低い温度で
   のはんだ付または拡散溶接により該接触ブロックと接触
   体との間に回路ｉ子の動作温度−゛範囲内で安定な接続
   をつくるような材料の接続層で被覆された特許請求の範
   囲第１項記載の接触装置。 ＩＬ　接続層と接触層の間に抑制層が設けられ、この抑
   制層が、接続層と接触層間の混合を特徴とする特許請求
   の範囲第１０項記載の接触装置ｆ。 １区　回路素子はシリコンより成る特許請求の範囲第１
   項から第１１項の何れか１項記載の接触装置。 １８　ハウジングは軟質ガラスより成る特許請求の範囲
   ｍ１項から第１２項の何れか１項記載の接触層ＩＷ。 １転　接触ブロックは銀より成り、接続層は錫より成り
   、接触体は銅より成る特許請求の範囲、・・・第１項か
   ら第１８項の何れが１項記載の接触゛装置。 ＩＮ　接触ブロックはニッケルより成り、接続層は金よ
   り成り、接触体は銅より成る特許請求の範囲第１項より
   第１Ｂ項の何れが１項記載□の接触装置。 １ａ　接触ブロックは銅より成り、抑制層はコバルトよ
   り成り、接続層は金より成り、接触体は銅より成る特許
   請求の範囲第１項から第１８項の倒れか１項記載の接触
   装置。