DE1089047B

DE1089047B - Einrichtung mit einem Halbleiterkoerper mit magnetfeldabhaengigem Widerstand

Info

Publication number: DE1089047B
Application number: DES42883A
Authority: DE
Inventors: Dr Rer Nat Friedrich Kuhrt; Dipl-Ing Karl Maaz
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1955-03-02
Filing date: 1955-03-02
Publication date: 1960-09-15

Description

Einrichtung mit einem Halbleiterkörper mit magnetfeldabhängigem Widerstand Im Hauptpatent ist eine Einrichtung beschrieben mit einem Halbleiterkörper mit magnetfeldabhängigem Widerstand aus einer halbleitenden Verbindung mit hoher Trägerbeweglichkeit in Form einer mit äußeren Stromanschlüssen versehenen Sonde, in der der Halbleiterkörper zusammen mit den an ihm angebrachten Anschlußleitern unverrückbar in Isolierstoff eingebracht ist. Der Halbleiterkörper ist unter Vermeidung von Lufteinschlüssen in einem härtbaren Isolierstoff hoher Wärmeleitfähigkeit, insbesondere in Gießharz, eingebettet. Die Einrichtung dient insbesondere zur Hallspannungserzeugung. Es hat sich nun gezeigt, daß durch die unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten des Halbleiterkörpers einerseits und des Isolierstoffes andererseits wie bei Bimetallschaltern eine Krümmung des Widerstandskörpers eintritt. Durch diese Krümmung entstehen unter anderem Verschiebungen des Halbleiters, die Potentialdifferenzen und damit Störungen des ohmschen Nullabgleichs zur Folge haben. Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Einrichtung nach dem Hauptpatent zu schaffen, die eine nullkompoiientenfreie Abnahme der Hallspannung auch bei schwankenden Temperaturen ermöglicht.
Erfindungsgemäß ist zur Versteifung des Widerstandskörpers dieser auf einem Unterlageplättchen befestigt und/oder von einem festen Rahmen umgeben, wodurch eine Krümmung des Widerstandskörpers infolge der unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten des Widerstandes und des Isolierkörpers verhindert ist.
Es ist zwar bekannt, Transistoren auf Keramikkörpern aufzubringen. Hierbei spielt jedoch die Größe und Form des Tragkörpers keine Rolle. Bei der erfindungsgemäßen Einrichtung hingegen muß die Anbringung der magnetfeldabhängigen Widerstände den besonderen. Gegebenheiten des magnetischen Kreises angepaßt sein. Die Befestigung des IHalbleiterkörpers auf einem Unterlageplättchen vereinfacht zudem die Weiterverarbeitung, z. B. den Dünnschliff des Halbleiterkörpers, das Anlöten der Elektroden, den Nullkomponentenabgleich usw., erheblich.
Für das Unterlageplättchen wird zweckmäßig ein Material verwendet; dessen Wärmegusdehnungskoeffizient weitgehend demjenigen des Halbleiterkörpers angeglichen ist und das außerdem einen hohen Elastizitätsmodul hat. Weiterhin soll das Unterlageplättchen zur schnellen Abführung der beim Stromdurchgang auftretenden Verlustwärme eine gute Wärmeleitfähigkeit besitzen und einen hohen elektrischen Widerstand haben, damit sich in dem Unterlageplättchen keine Wirbelströme ausbilden können, deren magnetische Felder das Meßergebnis beeinträchtigen. Diese Forderungen werden weitgehend von einem Unterlageplättchen aus Sinterkeramik erfüllt. Hat dieses Unterlageplättchen dieselben Seitenabmessungen wie der Halbleiterkörper, so wird das spätere Einbetten in den Isolierstoff erleichtert. Außerdem ist bei einer derartigen Formgebung ein minimaler Raumbedarf des Halbleiterkörpers bei einer optimalen Versteifung erreicht.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Fig. 1 dargestellt. An einem als Haugenerator dienenden magnetfeldabhängigen Widerstandskörper 1 sind die beiden Stromzuführungselektroden 2 und 3 sowie die beiden zur Abnahme der Hauspannung dienenden Elektroden 4 und 5 zu erkennen. Mittels einer dünnen Schicht aus Kunstharz 6 ist der Widerstandskörper 1 auf einem aus Sinterkeramik bestehenden Unterlageplättchen 7 befestigt. In diesem Unterlageplättchen 7 ist eine Kapillare *8 vorgesehen, durch die die Leitung zu der Hallspannungselektrode 5 gezogen werden kann. Dabei ist die Kapillare 8 derart angeordnet, daß eine induktionsfreie Abnahme der Hallspannung gewährleistet ist. Außerdem ermöglicht die Rückführung der einen Hallspannungselektrode durch dieKapillare 8 eine gute Isolierung bei geringstem Raumbedarf. Der soweit fertiggestellte, sogenannte aktive Teil des Hallgenerators kann nunmehr durch Einbetten in einen aushärtenden oder aushärtbaren elektrischen Isolierstoff, insbesondere Gießharz, die für den Verwendungszweck geeignete endgültige Form erhalten. Zur Versteifung kann der Halbleiterkörper auch von einem festen Rahmen umgeben sein, wie dies beispielsweise in der Fig. 2 dargestellt ist. Man erkennt wiederum den als Hallgenerator dienenden Halbleiterkörper 1 mit den beiden Stromzuführungselektroden 2 und 3 sowie den beiden zur Abnahme der Hallspannung dienenden Elektroden 4 und 5. Zur Versteifung dient ein Rahmen 18, der beispielsweise ein in Richtung auf den Haugenerator zu geöffnetes U-Profil haben kann, um dem den Hallgenerator umgebenden Schutzkörper 9 aus Isolierstoff einen besseren Halt zu geben. Der Schutzkörper ist unterhalb des Rahmens 18 mit zwei Flanschen 10 und 11 versehen, die mit Hilfe der Bohrungen 12 und 13 zur Befestigung des eingebetteten Haugenerators im Magnetfeld dienen können.
Zur weiteren Versteifung eines derartigen Halbleiterelementes können in den den Halbleiterkörper 1 umgebenden Isolierstoff 9 zusätzliche Verstrebungen mit eingegossen werden.
In manchen Fällen wird es vorteilhaft sein, einen entsprechend Fig.1 vorbereiteten Halbleiterkörper mit unterlegter Versteifungsplatte in einen Rahmen entsprechend Fig.2 einzugießen. Dadurch wird, erreicht, daß bei allen praktisch in Betracht kommenden Temperaturschwankungen der Halbleiterkörper keine Verkrümmungen erfährt.
Durch die oben beschriebenen Versteifungsmittel wird zwar eine Krümmung des Halbleiterkörpers weitgehend vermieden, jedoch grenzt beispielsweise in Fig. 1 die Oberseite des Hallgenerators mit den Elektroden 3 bis 5 direkt an die Einbettmasse, deren Wärmeausdehnungskoeffizient etwa fünfmal so groß ist wie derjenige des Halbleiterkörpers. Durch diesen großen Unterschied des Wärmeausdehnungskoeffizienten treten an der Oberseite der beispielsweise aus InAs bestehenden Schicht zusätzliche Verspannungen auf, die eine Beschädigung der Elektrodenzuführungen bzw. geringe Schwankungen der ohmschen Nullkomponente hervorrufen. Es ist daher vorteilhaft, den Halbleiterkörper mit den Elektroden und den Versteifungsmitteln zunächst mit Rohgummi zu überziehen und nach Vulkanisation dieses Gummis in den Isolierstoff einzubetten. Als Rohgummi kann hierfür vorzugsweise eine Silicongummipaste verwendet werden, mit der der gesamte Halbleiterkörper bestrichen wird. Die Vulkanisation des Gummis kann unter Umständen ohne zusätzlichen Arbeitsaufwand selbsttätig durch die Temperatur der flüssigen Einbettmasse erfolgen.
Ein Ausführungsbeispiel eines derart fertiggestellten Haugenerators zeigt Fig. 3. Auch hier ist wieder die aktive Schicht, beispielsweise aus InAs, mit 1, die Stromzuführungselektroden mit 2 und 3 und die Hallelektroden mit 4 und 5 bezeichnet. Unter der aktiven Schicht befindet sich die Verstärkungsplatte 7, beispielsweise aus Sinterkeramik, mit der Kapillare B. Der Haugenerator ist eingebettet in die Eingußmasse 9 und zum Schutz gegen Verspannungen mit einer Silicongummischicht 14 umgeben.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Einrichtung mit einem Halbleiterkörper mit magnetfeldabhängigem Widerstand aus einer halbleitenden Verbindung mit hoher Trägerbeweglichkeit in Form einer mit äußeren Stromanschlüsspn versehenen Sonde, in der der Halbleiterkörper zusammen mit den an ihm angebrachten Anschlußleitern unverrückbar in Isolierstoff eingebracht ist und der Halbleiterkörper unter Vermeidung von Lufteinschlüssen in einem härtbaren Isolierstoff hoher Wärmeleitfähigkeit, insbesondere in Gießharz, eingebettet ist, insbesondere zur Hallspannungserzeugung, nach Patent 1056 244, dadurch gekennzeichnet, daß zur Versteifung des Widerstandskörpers dieser auf einem Unterlageplättchen befestigt und/oder von einem festen Rahmen umgeben ist.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Unterlageplättchen denselben Wärmeausdehnungskoeffizienten hat wie der Halbleiterkörper.
3. Einrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Unterlageplättchen aus einem Material mit hohem elektrischem Widerstand besteht.
4. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Unterlageplättchen aus Sinterkeramik besteht.
5. Einrichtung nach Ans2ruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Halbleiterkörper auf dem Unterlageplättchen mittels Kunstharz befestigt ist.
6. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Unterlageplättchen eine Kapillare zur Aufnahme einer der beiden Hailspannungszuführungen vorgesehen ist.
7. Einrichtung nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch eine derartige Anordnung der Kapillare, daß eine induktionsfreie Abnahme der Hauspannung erreicht ist. B.
Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Rahmen ein U-förmiges Profil aufweist.
9. Einrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das U-förmige Profil zu dem Halbleiterkörper hin offen ist.
10 Einrichtung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß in den Isolierstoff Verstrebungen eingegossen sind.
11 Verfahren zur Herstellung einer Einrichtung nach Anspruch 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Halbleiterkörper mit den Versteifungsmitteln und den Elektroden verbunden, darauf mit Rohgummi, vorzugsweise einer Silicongummipaste, überzogen und das Gummi vor oder während des Einbettens des Halbleiterkörpers in den Isolierstoff vulkanisiert wird. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 814487, 601374.