DE1021491B

DE1021491B - Verfahren zum Herstellen einer elektrisch unsymmetrisch leitenden Halbleiteranordnung

Info

Publication number: DE1021491B
Application number: DEL17504A
Authority: DE
Inventors: Dr Phil Enno Arends
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1953-12-21
Filing date: 1953-12-21
Publication date: 1957-12-27

Description

Verfahren zum Herstellen einer elektrisch unsymmetrisch leitenden Halbleiteranordnung Bei der Herstellung von elektrisch unsymmetrisch leitenden Halbleiteranordnungen, insbesondere bei der Herstellung solcher, die Germanium, Silizium oder (-in, innermetallische Verbindung als Halbleiter enthalten, besteht die wesentliche, Schwierigkeit, die Anordnungen in ihrer Kennlinie stabil zu halten. Die Verschiebung der Kennlinie. beruht im wesentlichen auf dem Einfluß kleinster Mengen von. Luftfeuchtigkeit, andererseits bedürfen derartige Anordnungen einer hohen mechanischen Festigkeit, um industrielle Verwertung zu ermöglichen und bei rauherem Betrieb nicht mechanisch beschädigt zu werden. Dies trifft besonders auf Anordnungen zu, deren Elektroden als Punkt- oder Kleinstflächenkontakte ausgebildet sind, also auf die sogenannten Dioden und Spitzentransistoren. Schon. geringe Erschütterungen. sind, in der Lage, die Punktkontakte abzureißen oder zu verschieben. Es bedarf also bei diesen Anordnungen zusätzlicher Maßnahmen, um die Kontakte: festzulegen. Jedoch gelang es bisher nicht, alle diese Forderungen gleichzeitig und in. genügendem Umfange zu erfüllen. Besonders der Abschluß der Systeme von der Luftfeuchtigkeit bereitet große Schwierigkeiten, da, dieser gegenü b,°r nur Wachsen beständig ist, die nicht die genügende mechanische Festigkeit aufweisen. Alle anderen Substanzen sind für Feuchtigkeit zu durchlässig, um einen stabilen Betrieb zu gewährleisten. Aber auch dort, wo Wachs und Metall an einandergrenzen, findet die Feuchtigkeit noch genügenden Eingang.
Es ist bereits bekannt, Halbleiteranordnungen in aushärtharen Kunststoff einzubetten oder die Gehäuse, in denen. sich solche Anordnungen befinden, mit Gießharz auszufüllen.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen einer elektrisch unsymmetrisch leitenden Halbleiteranordnung, insbesondere von Kristallgleichrichtern oder -verstärkern, das sich von den bisher bekannten dadurch unterscheidet, daß der Kristall mit Elektroden. und Zuleitungen versehen wird, die Zuleitungen vakuumdicht durch Abschlußwände hindurchgeführt werden, daß sodann der Kristall samt den Elektroden und Zuleitungen sowie mindestens die der Halbleiteranordnung zugekehrten Seiten der Wände und Durchführungen durch Verschmelzen mit einem elektrisch isolierenden Wachs umgeben werden und schließlich die ganze Anordnung mit einer Hülle oder Hülse aus Kunststoff überzogen. wird.
Mit dem vorliegenden Verfahren ist das Problem (1es Feuchtigkeitsschutzes dadurch gelöst, daß die Anordnung völlig von Wachs umgeben ist und die Grenzschichten Wachs-Metall dadurch dicht abgeschlossen sind, daß das Wachs mit den Abschlußwänden verschmolzen ist und dort die Anordnung abdichtet. während die Zuleitungen vakuumdicht durch die- Abschlußwände geführt sind. Der mechanische Schutz wird von der Hülle: oder Hülse aus Kunststoff gewährt. Die Anordnung ist somit völlig gegen äußere Einflüsse geschützt.
Ein weiterer Vorteil des vorliegenden Verfahrens wird darin gesehen, daß zunächst die Halbleiteranordnung als solche hergestellt werden kann, ohne durch die Gehäuseteile in der Justierung und Festlegung der Elektroden oder in der Vornahme von Ätz- oder Formierverfahren behindert zu sein.
Das Verfahren gemäß der Erfindung eignet sich besonders für die Herstellung solcher Halbleiteranordnungen, die: als Halbleiter Germanium, Silizium oder eine halbleitende intermetallische Verbindung enthalten.
Als Ylaterial für die Abschlußwändle verwendet man mit Vorteil Glas oder Keramik und führt die Zuleitungen mittels Einschmelzens. Einlötens oder Einbrennens durch die Abscblußwände h ndurch.
Wird für den Kristall ein. Träger benötigt oder verwendet, so. ist es von Vorteil, daß mindestens der an den Kristall grenzende Teil des Trägers von dem Wachs umgeben ist. Es ist überhaupt zweckmäßiger, darauf zu achten, daß die Grenze Wachs-Metall nicht an: der freien. Atmosphäre liegt.
Bei Anordnungen, bei denen die Elektrode als Punkt- oder Kleinstflächenkontakt ausgebildet sind, empfiehlt es sich, darüber hinaus die Elektroden mit einem möglichst wenig schrumpfenden und die Halbleiterobe:rfläc.he: nicht verändernden, aushärtenden Harz oder Lack auf den Kristall festzulegen und auch diese Festlegungsmittel vollständig mit dem Wachs zu umgeben. Auf diese Art wird für die Punktkontakte ein zusätzlicher, wirksamer mechanischer Schutz erreicht, ohne die anderen Vorteile des vorliegenden Verfahrens zu mindern.
Der Schutz gegen die Feuchtigkeit wird noch verbessert, wenn die mit der Wachshülle verschmolzenen Teile der Abschlußwände aufgerauht sind. Dadurch wird die: Haftung und Dichtung verbessert.
Zur Herstellung der Hülle oder Hülse aus Kunststoff eignet sich besonders ein aushärtender Kunststoff geringer Schrumpfung. Dieser bietet den nötigen mechanischen Schutz, ohne die Halbleiteranordnung von sich aus mechanischen. Einwirkungen auszusetzen.
Als Material für den Träger wählt man mit Vorteil vorzugsweise aufgerauhtes Glas, Quarz oder keramisches Material. Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Abschlußwände und der Träger des Halbleiterkörpers aus einem Stück mit vorzugsweise U-förmigem Querschnitt bestehen. Dadurch wird nämlich eine weitere Sicherheit gegen das Verschieben der Zuleitungen zum Halbleiter bewirkt.
Der Raum zwischen der Halbleiteranordnung und der Hülle oder Hülse wird vorteilhaft mit Wachs ausgefüllt, um bei Halbleiteranordnungen, die bei höheren Temperaturen arbeiten, ein Fließen des Wachses zu vermeiden.
Es empfiehlt sich, dem die Hülle oder Hülse bildenden. Kunststoff, dem Wachs und dem zum Festlegen verwendeten Lack oder Harz bis zu 600/o Holzmehl oder Quarzmehl zuzusetzen.
Die Wachshülle wird am besten durch Tauchen der zu schützenden Teile in flüssiges Wachs erzeugt, während die Kunststoffhülle oder -hülse durch Spritzen, Vergießen oder Tauchen erzeugt wird.
Die Figuren zeigen in zum Teil schematischer Darstellung Ausführungsbeispiele von Halbleiteranordnungen, die gemäß der Lehre der Erfindung hergestellt worden sind, wobei Substanzen gleicher Art gleiche Bezugsziffern aufweisen.
In Fig. 1 ist 1 ein. Halbleiterkörper, z. B. aus Germanium, Silizium oder einer halbleitenden intermetallischen Verbindung. Dieser ist mit einem Lot 2 auf einen Träger 3 aufgelötet, der zugleich als Abschlußwand dient, durch die die Zuleitung 4 hindurchtritt. Ein Punktkontakt 5 ist mit einem Lack 6 auf dem Halbleiter 1 festgelegt. Eine weitere Abschlußwand 7 führt die Zuleitung 8 an die Elektrode 5. Zwischen den Abschlußwänden 3 und 7, die z. B. aus Keramik bestehen, befindet sich das Wachs 9. Das ganze System ist von der Hülle 10 umgeben. Die Stelle des Trägers 3, auf der der Halbleiter 1 angelötet ist, weist einen eingebrannten. metallischen Überzug auf.
Fig. 2 zeigt einen Flächengleichrichter, bei dem der Halbleiter 1 auf einem Träger 11 befestigt ist, dessen Zuleitung 12 durch die Abschlußwand 13 führt. Auf dem Halbleiter 1 befindet sich eine Gegenelektrode 14, deren Zuleitung 15 durch die Abschlußwand 16 führt.
Fig. 3 zeigt eine besonders günstige Ausführungsform. Der Träger 3 läuft beiderseits in die Abschlußwände aus und weist eine metallische Einbrennung auf, auf der der Halbleiter festgelötet ist. Die Zuleitung 4 ist durchgehend bis an. die metallische Einbrennung in den Träger eingelötet. Die besondere Form des Trägers, der auch noch die Zuleitung 8 zu dem Spitzenkontakt 5 führt, erlaubt ein sorgfältiges Justieren der Anordnung. Das Harz 6 läßt sich bequem anbringen, und das Wachs 9 sowie die Hülle 10 schützen die Anordnung vollkommen. In Fig. 4 ist noch ein Spitzentransistor dargestellt. dessen Spitzen 17 und 18 ebenfalls mit Lack festgelegt sind und beide durch die Abschlußwand 14 geführt sind.
Sämtliche Durchführungen durch Träger oder Abachlußwände sind vakuumdicht ausgeführt.

Claims

PATENTANSPRÜCHE. 1. Verfahren zum Herstellen einer elektrisch unsymmetrisch leitenden Halbleiteranordnung. insbesondere von Kristallgleichrichtern oder -verstärkern, dadurch gekennzeichnet, daß der Kristall mit Elektroden und Zuleitungen versehen. wird, die Zuleitungen vakuumdicht durch Abschlußwände hindurchgeführt werden, daß sodann der Kristall samt den Elektroden und Zuleitungen sowie mindestens die der Halbleiteranordnung zugekehrten Seiten der Wände und Durchführungen durch Verschmelzen mit einem elektrisch isolierenden Wachs umgeben werden und schließlich die ganze Anordnung mit einer Hülle oder Hülse aus Kunststoff überzogen wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Halbleiter Germanium, Silizium oder eine halbleitende intermetallische Verbindung verwendet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Material für die Abschlußwände Glas oder Keramik verwendet wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuleitungen mittels Einschmelzens, Einlötens oder Einbrennens durch die Abschlußwände hindurchgeführt werden.
5. Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung eines auf einen Träger befestigten Metalls mindestens der an den Kristall grenzende Teil des Trägers mit dem Wachs umgeben wird.
6. Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß der Wachsbelag derart geführt wird, daß die Grenze Wachs-Metall nirgends an der freien Atmosphäre liegt.
7. Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der folgenden zum Herstellen von Halbleiteranordnungen mit Elektroden, die als Punkt- oder Kleinstflächengleichrichter ausgebildet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden mit einem möglichst wenig schrumpfenden und die Halbleiteroberfläche nicht verändernden Harz oder Lack auf dem Kristall festgelegt sind und daß das Harr. oder der Lack ebenfalls vollständig von dem Wachs umgeben ist. B. Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der folgenden. dadurch gekennzeichnet, daß die mit dem Wachs zu verschmelzenden Teile der Abachlußwände aufgerauht sind. 9. "erfahren nach Anspruch 1 oder einem der fol renden, dadurch gekennzeichnet, daß als Kunststoff für die Hülle oder Hülse ein aushärtender Kunststoff geringer Schrumpfung verwendet wird. 10. Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß als Träger für den Halbleiterkörper vorzugsweise aufgeraubtes Quarz, Glas oder keramisches Material verwendet wird. 11. Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der folgenden. dadurch gekennzeichnet, daß für die Anschlußwände und den. Träger des Halbleiterkörpers ein einziges Stück mit vorzugsweise U-förmigem Querschnitt verwendet wird. 12. Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß der Raum zwischen der Halbleiteranordnung und der Hülle gänzlich mit dem Wachs ausgefüllt ist. 13. Verfahren. nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Wachshülle durch Tauchen der zu schützenden Teile in flüssiges Wachs erzeugt wird. 14. Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß der Kunststoffüberzug durch Spritzen, Vergießen oder Tauchen erzeugt wird. In Betracht gezogene Druckschriften USA.-Patentschriften Nr. 2 475 940, 2 572 801; belgische Patentschrift Nr. 503 924; Terrey-Whitmer: »Crystal Rectifiers«, 1. Auflage, New York und London, 1948, S. 17.