DE1021491B

DE1021491B - Method for producing an electrically asymmetrically conductive semiconductor arrangement

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.Method for producing an electrically asymmetrically conductive Semiconductor arrangement In the production of electrically asymmetrically conductive semiconductor arrangements, especially in the production of those containing germanium, silicon or (-in, inner-metallic Compound contained as a semiconductor, the main difficulty is that To keep arrangements stable in their characteristic. The shift in the characteristic. is essentially based on the influence of the smallest amounts of. Humidity, on the other hand Such arrangements require a high mechanical strength in order to be industrial To enable recovery and not to be mechanically damaged in rough operation will. This is particularly true of arrangements whose electrodes are point or Small area contacts are formed, so on the so-called diodes and tip transistors. Nice. low vibrations. are able to tear off the point contacts or to move. Additional measures are therefore required for these arrangements, to define the contacts:. However, it has not yet been possible to meet all of these demands at the same time and to a sufficient extent. Especially the conclusion of the Systems of the humidity causes great difficulties, since this against b, only waxes that do not have sufficient mechanical strength are stable. All other substances are too permeable for moisture to be stable To ensure operation. But also where wax and metal meet, the moisture still finds sufficient entrance.

Es ist bereits bekannt, Halbleiteranordnungen in aushärtharen Kunststoff einzubetten oder die Gehäuse, in denen. sich solche Anordnungen befinden, mit Gießharz auszufüllen.It is already known to use semiconductor assemblies in curable plastic embed or the enclosures in which. there are such arrangements with cast resin to be filled out.

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.The present invention relates to a method of manufacture an electrically asymmetrically conductive semiconductor arrangement, in particular of crystal rectifiers or amplifiers, which differs from the previously known in that the crystal with electrodes. and supply lines are provided, the supply lines are vacuum-tight be passed through end walls, that then the crystal together with the electrodes and leads and at least the sides facing the semiconductor arrangement the walls and bushings by fusing them with an electrically insulating one Wax are surrounded and finally the whole assembly with a sleeve or sleeve covered in plastic. will.

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.With the present method, the problem is (1es moisture protection solved in that the arrangement is completely surrounded by wax and the boundary layers Wax-metal are tightly sealed by the fact that the wax with the end walls is fused and there seals the arrangement. while the supply lines are vacuum-tight are passed through the end walls. The mechanical protection is provided by the shell: or sleeve made of plastic. The arrangement is thus completely against external influences protected.

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.Another advantage of the present method is seen in that that first the semiconductor device as such can be manufactured without going through the housing parts in the adjustment and fixing of the electrodes or in the making being hindered by etching or forming processes.

Das Verfahren gemäß der Erfindung eignet sich besonders für die Herstellung solcher Halbleiteranordnungen, die: als Halbleiter Germanium, Silizium oder eine halbleitende intermetallische Verbindung enthalten.The method according to the invention is particularly suitable for manufacture such semiconductor arrangements, which: as semiconductors germanium, silicon or a contain semiconducting intermetallic compound.

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.It is advantageous to use glass as the material for the end walls or ceramic and leads the supply lines by means of melting. Soldering or burn-in through the closing walls.

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.Will for the crystal one. Carrier needed or used so. is it is advantageous that at least that part of the support adjoining the crystal is of surrounded by the wax. It is more appropriate to make sure that the Do not border wax-metal: the free one. Atmosphere.

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.In arrangements where the electrode is a point or small area contact are formed, it is advisable, in addition, the electrodes with a possible little shrinking and the semiconductor surface: rfläc.he: non-changing, hardening Fix resin or varnish on the crystal and also these means of determination completely surrounded by the wax. In this way one becomes for the point contacts additional, more effective mechanical protection achieved without the other advantages of the present proceedings.

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.Protection against moisture is even better when using the wax shell fused parts of the end walls are roughened. This will which: improves adhesion and sealing.

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.It is particularly suitable to produce the casing or sleeve from plastic a hardening plastic with low shrinkage. This offers the necessary mechanical Protection without the semiconductor device inherently mechanical. Exposure to influences.

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.The material chosen for the carrier is preferably roughened Glass, quartz or ceramic material. It is particularly advantageous if the end walls and the carrier of the semiconductor body in one piece, preferably with a U-shape Cross-section exist. This is because this provides additional security against shifting causes the leads to the semiconductor.

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.The space between the semiconductor device and the shell or sleeve is advantageously filled with wax, for semiconductor devices, which are used for higher Temperatures work to prevent the wax from flowing.

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.It is recommended that the shell or sleeve forming. Plastic, the wax and the varnish or resin used to fix it up to 600 / o wood flour or add quartz flour.

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.The wax shell is best made by dipping the parts to be protected produced in liquid wax, while the plastic sleeve or sleeve is made by injection, Potting or immersion is generated.

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.The figures show exemplary embodiments in a partially schematic representation of semiconductor devices which have been produced in accordance with the teaching of the invention are, whereby substances of the same type have the same reference numbers.

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.In Fig. 1, 1 is a. Semiconductor body, e.g. B. of germanium, silicon or a semiconducting intermetallic compound. This one is with a plumb bob 2 soldered to a carrier 3, which also serves as a closing wall, through the the supply line 4 passes through. A point contact 5 is with a lacquer 6 on the semiconductor 1 set. Another end wall 7 leads the lead 8 to the electrode 5. Between the end walls 3 and 7, the z. B. made of ceramic is located the wax 9. The entire system is surrounded by the casing 10. The place of the The carrier 3 on which the semiconductor 1 is soldered has a burn-in. metallic Coating on.

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. 2 shows a surface rectifier in which the semiconductor 1 is fastened on a carrier 11, the supply line 12 of which passes through the end wall 13 leads. On the semiconductor 1 there is a counter electrode 14, the lead thereof 15 leads through the end wall 16.

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.Fig. 3 shows a particularly favorable embodiment. The carrier 3 runs out on both sides into the end walls and has a metallic burn-in on which the semiconductor is soldered. The feed line 4 is continuous to at. the metallic burn-in is soldered into the carrier. The special form of the The carrier, which also leads the lead 8 to the tip contact 5, allows a careful adjustment of the arrangement. The resin 6 can be easily attached, and the wax 9 and the shell 10 protect the arrangement completely. In Fig. 4 is another tip transistor is shown. its tips 17 and 18 also with varnish are fixed and both are guided through the end wall 14.

Sämtliche Durchführungen durch Träger oder Abachlußwände sind vakuumdicht ausgeführt.All lead-throughs through girders or closure walls are vacuum-tight executed.

Claims

PATENT CLAIMS. 1. A method for producing an electrically asymmetrically conductive semiconductor arrangement. in particular of crystal rectifiers or amplifiers, characterized in that the crystal is provided with electrodes and leads. is, the leads are passed vacuum-tight through end walls, that then the crystal together with the electrodes and leads and at least the sides of the walls and bushings facing the semiconductor arrangement are surrounded by fusing with an electrically insulating wax and finally the entire arrangement is surrounded by a sheath or sleeve Plastic is coated.

2. Method according to claim 1, characterized in that germanium, Silicon or a semiconducting intermetallic compound is used.

3. Procedure according to claim 1 or 2, characterized in that the material used for the end walls Glass or ceramic is used.

4. The method according to claim 1 or one of the following, characterized in that the leads by means of melting, soldering or Burn-in are passed through the end walls.

5. The method according to claim 1 or one of the following, characterized in that when using a a support attached to at least the part of the crystal adjoining the crystal Carrier is surrounded with the wax.

6. The method according to claim 1 or one of the following, characterized in that the wax coating is guided in such a way that the The wax-metal boundary is nowhere in the open atmosphere.

7. The method according to claim 1 or one of the following for the production of semiconductor arrangements with electrodes, which are designed as point or small area rectifiers, characterized in that that the electrodes with as little shrinkage as possible and the semiconductor surface non-changing resin or lacquer are set on the crystal and that the Harr. or the paint is also completely surrounded by the wax. B. Procedure according to Claim 1 or one of the following. characterized in that the with the wax to be fused parts of the Abachlußwall are roughened. 9. "experienced according to claim 1 or one of the fol-generating, characterized in that as plastic for the Sheath or sleeve a hardening plastic with low shrinkage is used. 10. The method according to claim 1 or one of the following, characterized in, that as a carrier for the semiconductor body preferably roughened quartz, glass or ceramic material is used. 11. The method according to claim 1 or one of following. characterized in that for the connecting walls and the. Carrier of the Semiconductor body a single piece with preferably U-shaped Cross section is used. 12. The method according to claim 1 or one of the following, characterized in that the space between the semiconductor device and the shell is completely filled with the wax. 13. Procedure. according to claim 1 or one the following, characterized in that the wax shell to be protected by dipping Parts are created in liquid wax. 14. The method according to claim 1 or one the following, characterized in that the plastic coating by spraying, Potting or immersion is generated. Publications under consideration USA. Patents No. 2,475,940, 2,572,801; Belgian Patent No. 503,924; Terrey-Whitmer: “Crystal Rectifiers, "1st edition, New York and London, 1948, p. 17.