DE1042132B

DE1042132B - Process for the production of crystallodes

Info

Publication number: DE1042132B
Application number: DET9441A
Authority: DE
Inventors: Dr Johannes Malsch
Original assignee: Telefunken AG
Current assignee: Telefunken AG
Priority date: 1954-05-07
Filing date: 1954-05-07
Publication date: 1958-10-30
Also published as: GB775934A

Description

DEUTSCHESGERMAN

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Kristalloden, wie z. B. Transistoren oder Kristalldioden, bei dem das dem Kristall umgebende Schutzgehäuse unter Anwendung von Wärme, beispielsweise durch einen Schmelz- oder Lötvorgang, verschlossen wird. Als Schutzgehäuse für die Kristalloden haben sich besonders solche aus Glas bewährt, die nach dem Einbau des Kristallsystems zugeschmolzen werden. Bei diesem Vorgang muß darauf geachtet werden, daß die Temperatur des empfindlichen Kristallsystems nicht zu stark ansteigt, da sich eine zu starke Erwärmung schädlich auf die elektrischen Eigenschaften der betreffenden Anordnung auswirken würde. Man ist daher bestrebt, die Wärmezufuhr bei diesem Vorgang möglichst nur auf den sehr kleinen Bereich zu lokalisieren, wo der Gehäuseverschluß vorgenommen wird. Wegen der geringen Dimensionen solcher Anordnungen ist diese Vorsichtsmaßnahme jedoch trotz größter Sorgfalt nur sehr schwer 'einzuhalten.The invention relates to a method for the production of crystallodes, such as. B. transistors or Crystal diodes, in which the protective housing surrounding the crystal is applied using heat, for example is closed by a melting or soldering process. As a protective housing for the crystal electrodes Those made of glass that melted shut after the installation of the crystal system have proven particularly useful will. During this process, care must be taken to ensure that the temperature of the sensitive Crystal system does not rise too much, as excessive heating is detrimental to the electrical Properties of the arrangement in question. The aim is therefore to reduce the supply of heat During this process, if possible, only to localize on the very small area where the housing lock is made. Because of the small dimensions of such arrangements, this is a precautionary measure however, despite the greatest care, it is very difficult to adhere to.

Gemäß der Erfindung wird eine schädliche Erwärmung des Kristallsystems bei solchen Anordnungen dadurch verhindert, daß das Gehäuse vor Beginn des Wärmeverschlusses zumindest teilweise mit einem isolierenden, zur Einbettung des Kristallsystems dienenden Material gefüllt wird, welches bei einer das Kristallsystem noch nicht schädigenden Temperatur einen thermischen Umwandlungspunkt besitzt.According to the invention, harmful heating of the crystal system is avoided in such arrangements thereby prevents that the housing before the beginning of the heat seal at least partially with a insulating material used to embed the crystal system is filled, which is the Crystal system has a thermal transition point at a temperature that is not yet damaging.

Als thermische Umwandlungspunkte im Sinne der Erfindung kommen z. B. der Schmelzpunkt, der Curiepunkt oder allotrope Umwandlungspunkte, die bekanntlich mit einer Änderung der Kristallstruktur verbunden sind, in Frage.As thermal transition points in the context of the invention, for. B. the melting point, the Curie point or allotropic transition points, which are known to occur with a change in the crystal structure are connected in question.

Die Wirkung dieses Vorschlags beruht darauf, daß bei dem Umwandlungspunkt die zugeführte Wärme lediglich zur Energielieferung für irgendeine sich vollziehende Zustandsänderung verbraucht wird, so daß der Stoff während der Umwandlung auf konstanter Temperatur verharrt. Erst wenn das gesamte Füllmaterial die Umwandlung vollzogen hat, steigt die Temperatur bei anhaltender Wärmezufuhr weiter an. Solche Materialien können somit bei ihrem thermischen Umwandlungspunkt unter Umständen zur Speicherung von recht beträchtlichen Wärmemengen dienen, ohne daß dies mit einer Temperaturerhöhung des Systems verbunden ist.The effect of this proposal is based on the fact that the heat supplied at the transition point is only used to supply energy for any change in state that is taking place, so that the substance remains at a constant temperature during the transformation. Only when the whole When the filler material has completed the transformation, the temperature continues to rise if the supply of heat continues at. Such materials can therefore, under certain circumstances, at their thermal transition point Storage of quite considerable amounts of heat are used without this having to do with a temperature increase the system is connected.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn als thermischer Umwandlungspunkt der Schmelzpunkt des Füllmaterials dient. Liegt der Schmelzpunkt des betreffenden Materials unterhalb der das Kristallsystem schädigenden Temperatur, so wird trotz ständiger Wärmezufuhr diese schädliche Temperatur nicht erreicht, solange noch nicht das gesamte Füllmaterial in den flüssigen Zustand übergeführt ist. Als Füllmaterial Verfahren zur Herstellung
von KristallodenIt is particularly advantageous if the melting point of the filler material serves as the thermal transition point. If the melting point of the material in question is below the temperature damaging the crystal system, this damaging temperature will not be reached in spite of the constant supply of heat, as long as the entire filler material has not yet been converted into the liquid state. As a filler material, method of manufacture
of crystallodes

Anmelder:Applicant:

Telefunken G.m.b.H.,
Berlin NW 87, Sickingenstr. 71Telefunken GmbH,
Berlin NW 87, Sickingenstr. 71

Dr. Johannes Maisch, Ulm/Donau,
ist als Erfinder genannt wordenDr. Johannes Maisch, Ulm / Danube,
has been named as the inventor

für diese Zwecke sind besonders die festen Kohlenwasserstoffe, wie z. B. Paraffin, geeignet. Diese Stoffe können leicht vor dem Einbringen des Kristallsystems im flüssigen Zustand in das Gehäuse eingefüllt werden. Erst nach ihrer Erstarrung wird der Verschluß des Gehäuses vorgenommen, wobei das betreffende Material erneut ganz oder teilweise flüssig wird und einen großen Teil der zugeführten Wärme aufnimmt. Gemäß einer zweckmäßigen Weiterbildung empfiehlt es sich, wenn man ein Füllmaterial verwendet, welches zugleich eine hohe spezifische Wärme besitzt. Die auf diese Weise vergrößerte Wärmekapazität des Systems beansprucht ebenfalls einen Teil der zugeführten Wärmemenge und unterstützt somit den oben beschriebenen Vorgang.for these purposes, the solid hydrocarbons, such as. B. paraffin, suitable. These substances can easily be poured into the housing in the liquid state before the introduction of the crystal system. Only after they have solidified is the housing closed, the relevant Material becomes completely or partially liquid again and absorbs a large part of the heat supplied. According to an expedient further development, it is advisable to use a filler material, which at the same time has a high specific heat. The increased heat capacity in this way of the system also takes up part of the amount of heat supplied and thus supports the process described above.

An einem Ausführungsbeispiel sei die Erfindung im folgenden näher erläutert. An Abb. 1 ist ein Schichttransistor bekannter Bauart dargestellt. Mit 1 ist ein Glassockel bezeichnet, durch den drei Metalldurchführungen 2, 3 und 4 hindurchführen. An den Enden dieser Durchführungen sind die drei Anschlüsse des Halbleitersystems befestigt. Im Beispielsfalle möge der Transistor aus einem η-leitenden Germaniumeinkristallscheibchen 5 bestehen, auf dessen Oberflächen in bekannter Weise je eine Indiumperle 6 und 7 auflegiert ist. Hierdurch wird im Legierungsbereich bekanntlich die Leitfähigkeit des Kristalls in eine p-Typ-Leitfähigkeit umgewandelt. Über das gesamte System ist ein kleines Glaskölbchen 8 gestülpt, welches an seinem unteren Rand 9 mit dem Glassockel 1 fest verschmolzen oder mit Hilfe eines Glaslotes luftdicht verbunden wird. Bei diesem Vorgang ist erfahrungsgemäß eine Temperatur von 300 bis 500° C erforderlich. Da der Schmelzpunkt der Indiumperlen 6 und 7 des Halbleitersystems bei etwa 150° C liegt, sollte also bei diesem Vorgang die Temperatur des Kristallsystems nicht höher als auf etwa 120° CThe invention is explained in more detail below using an exemplary embodiment. In Fig. 1, a film transistor of known type is shown. 1 with a glass base is designated, through which three metal bushings 2, 3 and 4 pass. The three connections of the semiconductor system are attached to the ends of these bushings. In the example case, the transistor may consist of an η-conducting germanium single crystal disc 5, on the surfaces of which an indium bead 6 and 7 is alloyed in a known manner. As is known, this converts the conductivity of the crystal into a p-type conductivity in the alloy sector. A small glass bulb 8 is placed over the entire system, which is firmly fused to the glass base 1 at its lower edge 9 or is connected airtight with the aid of a glass solder. Experience has shown that this process requires a temperature of 300 to 500 ° C. Since the melting point of the indium beads 6 and 7 of the semiconductor system is around 150 ° C., the temperature of the crystal system should not be higher than around 120 ° C. during this process

SOi 660/248SOi 660/248

ansteigen. Dabei ist insbesondere darauf zu achten, daß die längs der Zuführungsleitungen 2, 3 und4 eindringende Wärme nicht zu einer schädigenden Temperaturerhöhung des Kristallsystems 5., 6, 7 führt. Ernndungsgemäß wird zu diesem Zweck der Glaskolben 8 etwa bis zur Höhe 10 mit einem festen Kohlenwasserstoff gefüllt, der beispielsweise in flüssigem Zustand eingebracht wird. Erst nach seiner Erstarrung wird mit dem Verschluß des Gehäuses längs des Randes 9 durch entsprechende Wärmezufuhr begonnen. Dabei steigt die Temperatur des Kristallsystems, wie in Abb. 2 dargestellt ist, so lange an, bis der Schmelzpunkt des Füllmaterials T₁, im Zeitpunkt t_v erreicht ist. Trotz weiterer Wärmezufuhr, die für den Verschluß erforderlich ist, steigt von diesem Zeitpunkt ab die Temperatur des Kristallsystems nicht weiter an, da die zugeführte Wärme zur Verflüssigung des Füllmaterials verwendet wird. Erst nachdem im Zeitpunkt i₂ das gesamte Füllmaterial flüssig geworden ist, steigt die Temperatur des Kristallsystems weiter an. Bei genügend rascher Durchführung und geeigneten Maßnahmen kann dafür gesorgt werden, daß der Gehäuseverschluß beendet ist, bevor die für das Kristallsystem schädliche Temperatur T₂ erreicht ist. Normalerweise wird die Verschmelzung bereits in einer Zeitspanne beendet sein, die kleiner als t₂ ist.increase. It is particularly important to ensure that the heat penetrating along the supply lines 2, 3 and 4 does not lead to a damaging increase in the temperature of the crystal system 5, 6, 7 . According to the invention, for this purpose, the glass bulb 8 is filled approximately up to the level 10 with a solid hydrocarbon which is introduced, for example, in a liquid state. It is only after it has solidified that the closure of the housing along the edge 9 by means of a corresponding supply of heat is started. The temperature of the crystal system rises, as shown in FIG. 2, until the melting point of the filler material T ₁ is reached at time t _v. Despite the additional supply of heat that is required for the closure, the temperature of the crystal system does not rise any further from this point on, since the supplied heat is used to liquefy the filler material. Only after all of the filler material has become liquid at time i ₂ does the temperature of the crystal system continue to rise. If it is carried out quickly enough and suitable measures are taken, it can be ensured that the housing seal is terminated before the temperature T ₂ , which is harmful to the crystal system, is reached. Normally, the merger will already be completed in a time span which is less than t ₂ .

Claims

Patent claims:

1. Process for the production of crystallodes, such as. B. transistors or crystal diodes, in which the protective housing surrounding the crystal is closed using heat, for example by a melting or soldering process, characterized in that the housing is at least partially covered with an insulating, for embedding the crystal system, before the start of the heat seal Material is filled, which has a thermal transition point at a temperature that is not yet damaging to the crystal system.
ίο

2. The method according to claim 1, characterized in that that a filler material is used, the melting point of which is below that of the crystal system damaging temperature.

3. The method according to claim 2, characterized in that that a solid hydrocarbon, such as paraffin, is used as filler material will.

4. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that a filler material is used, which at the same time has a high specific heat.

5. The method according to any one of the preceding claims, characterized by its application in the manufacture of crystalodes with glass housings.

: Considered publications:

U.S. Patent Nos. 2,572,801, 2,626,985, 632,042;
British Patent No. 616,065;

Terrey and Whitmer: "Crystal Rectifiers",

1st edition, New-York and London, 1948, pp. 369 and 370.

1 sheet of drawings