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Vorrichtung zum Auflöten eines Halbleiterkristalles aus Germanium od. dgl. auf das Ende einer Elektrode, die teilweise von einem Kolben umgeben ist
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Herstellung von Einzelteilen für z. B. Kristalldio- den. Diese Einzelteile weisen eine Elektrode auf, die teilweise von einem mit seinem einen Ende daran geschmolzenen und mit seinem andern Ende noch offenen Kolben aus Glas od. dgl. umgeben ist. Es ist dabei bekannt, solche Einzelteile durch eine Lötbearbeitung mit einem Halbleiterkristall aus Germanium od. dgl. zu versehen, wie dies z. B. in der USA-Patentschrift Nr. 2, 833. 853 beschrieben ist.
Gemäss die- ser USA - Patentschrift wird beim Auflöten des Halbleiterkristalles in der Weise vorgegangen, dass, nachdem ein Halbleiterkristall und eine Lotplatte zwischen dem in dem Kolben befindlichen Elek- trodenende und einem in das offene Kolbenende geführten Stiftende eingeklemmt sind, dem dem offenen Kolbenende abgewandten Teil des Kolbens Wärme zugeführt wird. Durch diese Wärmezuführung, welche grösstenteils durch den Glaskolben übertragen wird, beginnt das Lot zu fliessen.
Die aus der USA-Patentschrift Nr. 2, 835, 853 zu entnehmende Wärmezuführung hat jedoch einige Nachteile. Erstens hat diese Wärmezuführung zur Folge, dass der Kolben selbst einer grossen Temperaturerhöhung ausgesetzt wird, wodurch einerseits die Gefahr eines Bruches des Kolbens besteht und anderseits die Gefahr, dass dieser Kolben z. B. seine Festigkeit in einem unerwünschten Augenblick verliert. Ein weiterer Nachteil ist, dass es bei Anwendung der bekannten Erhitzungsart für das maschinelle Auflöten eines Halbleiterkristalles auf das Ende einer Elektrode erforderlich ist, die Wärmezuführung an die Lötstelle innerhalb des Kolbens in einer sehr kurzen Zeit durchzuführen, wodurch die oben erwähnten Nachteile noch verstärkt werden.
Die Erfindung bezweckt nun eine Vorrichtung zu schaffen, welche sich insbesondere für Verwendung bei der maschinellen Fertigung von Einzelteilen für Halbleitervorrichtungen eignet.
Die Vorrichtung nach der Erfindung zum Auflöten eines Halbleiterkristalles aus Germanium od. dgl. auf das Ende einer Elektrode, die teilweise von einem aus Glas oder ähnlichem Material bestehenden Kolben, in dessen eines Ende die Elektrode eingeschmolzen ist und dessen anderes Ende offen ist, umgeben ist und welche in einer aus der genannten USA-Patentschrift ersichtlichen Weise eine die Elektrode erwärmende Heizvorrichtung, eine Haltevorrichtung und einen Stift enthält, der den Halbleiterkristall ge- gen die Elektrode presst, weist das Merkmal auf, dass eine weitere diesen vorzugsweisen rohrförmig ausgebildeten Stift erwärmende Heizvorrichtung vorgesehen ist.
Mit einer solchen Vorrichtung ist die Mög - lichkeit geboten, die für das Auflöten erforderliche Wärme von zwei einander gegenüberliegenden Seiten durch die Elektrode hindurch und durch den Stift hindurch gleichzeitig der Lötstelle zuzuführen. Es hat sich gezeigt, dass mit einer solchen Vorrichtung das Auflöten sehr schnell ausgeführt werden kann, wobei trotzdem die Temperatur des die Elektrode teilweise umgebenden Glaskolbens nicht zu einer unerwünschten Höhe ansteigt. Im Gegensatz zu der Vorrichtung aus der genannten USA-Patentschrift wird also ausser der Elektrode auch der in den Kolben eingeführte Stift einer Erhitzung ausgesetzt. Der Stift nach der USA- Patentschrift dient dagegen als Kühlstift.
Dadurch, dass dann bei einer weiteren Ausführungsform der Vorrichtung nach der Erfindung der rohrförmig ausgebildete Stift an eine Schutzgaszuführung angeschlossen ist, wird die Möglichkeit geboten,
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beschriebenen Verfahrens ist jedoch, dass dazu ein gesonderter Ofen, der meistens diskontinuierlich arbei- tet, notwendig ist. Bei der Vorrichtung nach der Erfindung ist ein gesonderter Ofen überflüssig, weil bei der Maschine, welche vorzugsweise mit einer grösseren Anzahl von Lötpositionen eingerichtet ist, die be- schriebene Ofensituation am kleinen Einzelteil selbst hervorgerufen wird.-Ein zusätzlicher Vorteil dieser
Ausführungsform ist noch, dass das durch denrohrförmig ausgebildeten Stift zuzuführende Schutzgas gleich- zeitig vorgeheizt wird.
Die Erfindung wird an Hand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels näherer- läutert. Die Fig. 1 bezieht sich auf das Auflöten selbst, während in Fig. 2 teilweise ein Lötkopf dargestellt ist. Fig. 3. zeigt eine schematische Draufsicht eines mit einer Anzahl Lötköpfen nach Fig. 2 versehenen Karussells.
In Fig. 1 werden ein Kristall l und eine Lotplatte 2 zwischen der Scheibe 4 einer teilweise von einem Kolben 5 umgebenen Elektrode 3 und einem diesem gegenüber verschiebbaren und mit einer Bohrung 7 versehenenrohr 6 gepresst festgehalten. Daraufwird durch die Bohrung 7 hindurch ein nichtoxydierendes Gas zugeführt. wobei dafür Sorge getragen wird, dass die Geschwindigkeit und der Druck dieses Gases bei den Auslass- öffnungen 12 derart sind, dass die im Kolben bei der Lötstelle vorhandene Luft von diesem nichtoxydierenden Gas verdrängt wird. Nach der Erfindung wird darauf derElektrode3 und demRohr 6 Wärme zugeführt, u. zw. an denjenigen Stellen des Rohres und der Elektrode, die inFig. l von den Vorrichtungen 8 und 9 erhitzt werden.
Sowohl durch die Elektrode 3 als auch durch das Rohr. 6 hindurch wird dann gleichzeitig der Lötstelle Wärme zugeführt, was in der Fig. l mit den Pfeilen 10 und 11 angedeutet ist. Durch diese Wärmezuführung zur Lötstelle kann die Temperatur derart ansteigen, dass nach einem gewissen Zeitverlauf die Lotplatte 2 zu fliessen beginnt und der Kristall lmitderScheibe5verlötetwird. Beidemhier kurzbeschriebenen Verfahrennach der Erfindung kann nun erreicht werden, dass insbesondere wegen der gleichzeitigen Wärmezuführung sowohl durch die Elektrode 3 als auch das Rohr 6 hindurch die Temperaturen der die Lötstelle umgebenden Teile innerhalb angemessener Grenzen bleiben. Als zusätzlicher Vorteil gilt, dass das durch die Bohrung 7 des Rohres vor und während des Lötens zuzuführende nichtoxydierende Gas gleichzeitig vorgeheizt wird.
Als günstiges Ausführungsbeispiel ist in Fig. 2 eine Vorrichtung in Form eines Lötkopfes dargestellt.
Diese Vorrichtung besitzt ein Gestell 25, in dem ein Teil 26 durch Bolzen 27 befestigt ist. Im Körper 26 ist eine Buchse 29 angebracht, in der sich ein Rohr verschiebbar bewegen kann. Der Aufbau dieses Roh-
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Ringen 33 und 34 durch einen Bolzen 35 mit einem Gewindeende 36 eingeschlossenes Verbindungsstück 32, das an eine Gaszuführung anschliessbar ist. Diese Gaszuführung kann durch die Kanäle in den Teilen 32,35 und 31 in den Kanal 37 des Aufsatzstückes 30 eindringen. In letzterem ist oben eine Aussparung 38 vorgesehen. Wie weiterhin aus Fig. 2 ersichtlich, wird die untere Lage, welche das verschiebbareRohr 31 einnehmen kann, durch den im Streifen 40 verstellbaren Bolzen 39 bedingt. Am Gestell 25 ist weiterhin eine Führungsbuchse 41 angebracht, in der ein Stift 42 mit einer Buchse 70 an seinem Ende in verti kaler Richtung verschiebbar ist.
Der Stift 42 ist mit einem um die Welle43 der Unterstützung 44schwenk- baren Arm 45 verbunden. Eine im Gestell 25 angebrachte, verschiebbare und durch einen Nocken 50 in ihrer Bewegung gesteuerte Stange 47 ist mit einem Ring 48 und einer Feder 49 versehen. Die Aufwärtsund Abwärtsbewegung des Stiftes 42 wird durch den Nocken 50 bzw. die Feder 49 bewirkt. Die Stange 47 ist weiterhin mit einem durch einen Bolzen 52 gegenüber der Stange 47 einstellbaren Stift 51 versehen.
Bei dieser Vorrichtung sind weiterhin zwei elektrische Heizvorrichtungen angebracht, von denen die eine auf im übrigen nur schematische Weise in Fig. 2 dargestellt und mit 52 bezeichnet ist. Diese Heizvorrichtung ist um das Rohr 31 fest angeordnet. Die zweite Heizvorrichtung ist wegdrehbar ausgebildet und mit 61a bezeichnet. Die Mittel zum Wegdrehen der Spule 61a in die mit 61b angedeutete Lage befin-
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drehbar. Der Körper 56 ist durch Bolzen 57 am Gestell 25 befestigt. Am Halter 54 sind weiterhin zwei Steckerbuchsen 94 vorgesehen, in die Stecker 59 mit ihren Stiften 60 über den aus Isoliermaterial bestehenden Distanzblock 58 eingeführt werden können. An diesen Steckern ist die elektrische Heizvorrichtung 61 angebracht. Zur Erregung der Spule 61 werden auf im übrigen nicht näher dargestellte Weise diebeiden Steckerbuchsen 94 an eine Stromquelle angeschlossen.
Zwecks Fixierung der unteren Lage des dreh-
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