Einrichtung mit einem Halbleiterkörper mit magnetfeldabhängigem Widerstand
Es ist bekannt, Halbleiterplättchen mit magnetfeldabhängigem Widerstand zwischen
zwei isolierten Eisenplatten, die als mechanische Halterung dienen, anzubringen.
Weiter ist es bekannt, einen Halbleiterkörper auf einem Träger mit Hilfe eines Klebebandes
zu befestigen. Ferner hat man schon Widerstandskörper in Drahtform auf Papier aufgeklebt
und in eine Tasche aus Metall eingeschoben.Device with a semiconductor body with a magnetic field-dependent resistance
It is known, semiconductor wafers with magnetic field-dependent resistance between
to attach two insulated iron plates that serve as mechanical brackets.
It is also known to place a semiconductor body on a carrier with the aid of an adhesive tape
to fix. Furthermore, resistance bodies in wire form have already been glued to paper
and inserted into a metal pocket.
Um einen hermetischen Abschluß des Halbleiterplättchens gegen chemischeKorrosionseinflüsse
zu erzielen, ist schon vorgeschlagen worden, einen Halbleiterkörper zusammen mit
den an ihm zwecks Stromführung bzw. Hallspannungsabnahme angreifenden Elektroden
zusammen mit den Anschlußleitern zwischen zwei Schutzkörpern aus elektrisch isolierendem
Material einzubetten. Dadurch ist für den Halbleiterkörper eine mechanische Halterung
geschaffen, die den Widerstandskörper vor mechanischen Beschädigungen schützt und
zugleich die Zuleitungsdrähte und Anschlußstellen .fixiert.A hermetic seal of the semiconductor wafer against the effects of chemical corrosion
to achieve, has already been proposed to use a semiconductor body together
the electrodes acting on it for the purpose of conducting current or decreasing Hall voltage
together with the connecting conductors between two protective bodies made of electrically insulating
Embed material. This provides a mechanical holder for the semiconductor body
created that protects the resistance body from mechanical damage and
at the same time the lead wires and connection points .fixed.
Eingebettete Widerstandskörper haben den Vorteil, daß sie als solche
leicht auswechselbar sind und sich auch für den rauhen Betrieb eignen.Embedded resistance bodies have the advantage that they as such
are easily exchangeable and are also suitable for rough operation.
Zur Vermeidung von thermischen Spannungen im Halbleiterkörper hat
man ferner vorgeschlagen, diesen zusammen mit einem Unterlageplättchen in Gießharz
einzubetten. Um jedoch eine Krümmung der durch die Einbettung gebildeten Sonde auch
bei größeren Temperaturschwankungen vermeiden zu können, muß das Unterlageplättchen
verhältnismäßig dick ausgeführt werden. Dies bedingt einen größeren Luftspalt im
magnetischen Kreis. Der Erregeraufwand für das Magnetfeld wid daher sehr hoch.Has to avoid thermal stresses in the semiconductor body
it is also proposed to use this together with a base plate in cast resin
to embed. However, there is also a curvature of the probe formed by the embedding
To be able to avoid larger temperature fluctuations, the support plate must
are made relatively thick. This requires a larger air gap in the
magnetic circuit. The excitation effort for the magnetic field is therefore very high.
Die Erfindung bringt eine vorteilhafteVerbesserung an einer Einrichtung
mit einem Halbleiterkörper mit magnetfeldabhängigem Widerstand in Form einer mit
äußeren Stromanschlüssen versehenen Sonde, in der der Halbleiterkörper zusammen
mit den an ihm angebrachten Anschlußleitern unverrückbar in Isolierstoff eingebracht
ist, insbesondere zur Hallspamiungserzeugung. Gemäß der Erfindung bestehen die Schutzkörper
aus einem sinterkeramischen hochohmigen Werkstoff, dessen Wärmeausdehnungskoeffizient
weitgehend demjenigen des Halbleiterkörpers gleicht. Dadurch, daß die zwei Schutzkörper
gleichen Ausdehnungskoeffizienten besitzen, können Wärmeschwankungen keine Krümmung
des Sondenkörpers bewirken. Im Gegensatz zu der bekannten Ausführung, bei der das
Hallplättchen zwischen zwei Eisenplatten liegt, können Wärmeschwankungen auch keine
Verwerfungen bzw. Gefügeverschiebungen des Hallkörpers hervorrufen, die zu Störungen
führen können. Die Schutzplatten können sehr dünn gehalten werden, so daß der Erregeraufwand
für das magnetische Feld herabgesetzt ist. Der Widerstandskörper kann zunächst mit
dem einen Schutzkörper mechanisch fest verbunden, z. B. angeklebt werden, so daß
sich eine bessere Halterung für die weiterverarbeitenden Maßnahmen ergibt, wie beispielsweise
für das Anlöten der Zuführungsleitungen, vor allem aber für den Dünnschliff des
Widerstandsplättchens. Sind diese vorbereitenden Maßnahmen durchgeführt, wird der
andere Schutzkörper über das Halbleiterplättchen gelegt und mit dem ersten Schutzkörper
fest verbunden, so daß nunmehr das Halbleiterplättchen zwischen beiden Schutzkörpern
eingebettet ist. Besitzt das Material der Schutzkörper einen guten Wärmeleitwert
und einen hohen elektrischen Widerstand, so kann einerseits die beim Stromdurchgang
auftretende Verlustwärme schnell abgeführt werden, während andererseits sich in
dem Schutzkörper keine Wirbelströme ausbilden können, deren magnetische Felder das
Meßergebnis beeinträchtigen.The invention brings an advantageous improvement to a device
with a semiconductor body with a magnetic field-dependent resistance in the form of a
external power connections provided probe in which the semiconductor body together
immersed immovably in insulating material with the connecting conductors attached to it
is, especially for the generation of reverberations. According to the invention, there are protective bodies
made of a sintered ceramic high-resistance material, its coefficient of thermal expansion
largely resembles that of the semiconductor body. Because the two protective bodies
have the same expansion coefficient, thermal fluctuations cannot bend
effect of the probe body. In contrast to the well-known version, in which the
Hall plate is between two iron plates, heat fluctuations can also not
Causing distortions or structural shifts in the reverberation body, which lead to malfunctions
being able to lead. The protective plates can be kept very thin, so that the excitation effort
for the magnetic field is reduced. The resistance body can initially with
the one protective body mechanically firmly connected, z. B. be glued so that
there is a better holder for the further processing measures, such as
for soldering the supply lines, but especially for the thin section of the
Resistance plate. Once these preparatory measures have been carried out, the
other protective body placed over the semiconductor die and with the first protective body
firmly connected, so that now the semiconductor wafer between the two protective bodies
is embedded. Does the material of the protective body have a good thermal conductivity?
and a high electrical resistance, so on the one hand the passage of current
occurring heat loss can be dissipated quickly, while on the other hand in
the protective body cannot form eddy currents, the magnetic fields of which the
Impair the measurement result.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung kann der Schutzkörper
aus einem ferromagnetischen Werkstoff bestehen. Elektrisch nicht leitende, ferromagnetische
Werkstoffe sind an sich bekannt. Zu diesen gehören beispielsweise die Ferrite. Der
Vorteil derEinbettung des Halbleiterplättehens zwischen zwei Schutzkörpern aus ferromagnetischem
Werkstoff besteht außer den bereits obengenannten Vorteilen einer guten Wärmeleitfähigkeit
und eines großen elektrischen Widerstandes noch darin, daß der effektive Luftspalt
zwischen den beiden Magnetpolen geringer wird. Bei Halbleiterplättchen, die in einen
Schutzkörper eingebettet sind, muß die Größe des Luftspaltes
zwischen
den beiden Magnetpolen zwangläufig mindestens gleich der Dicke des Halbleiterplättchens
zuzüglich der Dicke des Schutzkörpers sein. Wird nun der Schutzkörper aus einem
ferromagnetischen Werkstoff hergestellt, so bleibt zwar derAbstand der beiden Magnetpole
gleich, -der effektive Luftspalt verringert sich jedoch um die Dicke des Schutzkörpers,
da nunmehr die magnetischen Feldlinien in dem ferromagnetischen Schutzkörper einen
guten Leiter vorfinden. Infolge des äußerst kleinen effektiven Luftspaltes bei der
Verwendung eines Schutzkörpers aus ferromagnetischem Werkstoff ist es möglich, bereits
mit äußerst kleinen Magnetfeldsteuerleistungen eine gute Aussteuerung des magnetfeldabhängigen
Widerstandes zu erreichen. In diesem Fall, d. h. also bei sehr kleinen Magnetfeldsteuerleistungen,
tritt auch die verhältnismäßig niedrige Sättigungsgrenze ferromagnetischer Werkstoffe
nicht nachteilig in Erscheinung. Andererseits ist es möglich, diese niedrige Sättigungsgrenze
für besondere Effekte auszunützen, beispielsweise zur Spitzenbegrenzung.According to an advantageous development of the invention, the protective body
consist of a ferromagnetic material. Electrically non-conductive, ferromagnetic
Materials are known per se. These include, for example, ferrites. Of the
Advantage of embedding the semiconductor wafer between two protective bodies made of ferromagnetic
In addition to the advantages already mentioned above, the material has good thermal conductivity
and a large electrical resistance in that the effective air gap
between the two magnetic poles decreases. For semiconductor wafers that are in a
Protective bodies are embedded, the size of the air gap must
between
the two magnetic poles necessarily at least equal to the thickness of the semiconductor wafer
plus the thickness of the protective body. Now the protective body is made of a
ferromagnetic material, the distance between the two magnetic poles remains
same, -the effective air gap is reduced by the thickness of the protective body,
since now the magnetic field lines in the ferromagnetic protective body one
find a good leader. As a result of the extremely small effective air gap at the
Using a protective body made of ferromagnetic material, it is already possible
with extremely small magnetic field control power, a good control of the magnetic field dependent
To achieve resistance. In this case, i. H. so with very small magnetic field control powers,
the relatively low saturation limit of ferromagnetic materials also occurs
not detrimental in appearance. On the other hand, it is possible to use this low saturation limit
to be used for special effects, for example to limit peaks.
An Hand des in der Figur dargestellten Ausführungsbeispieles sei die
Erfindung näher erläutert. Dabei sind zur besseren Erläuterung die einzelnen, an
sich dicht aufeinanderliegenden Teile auseinandergezogen, also mit größtem Abstand
dargestellt. Man erkennt die beiden Magnetpolenden 1 und 2, zwischen denen sich
der Hallgenerator 3 mit den Stromzuführungselektroden 3 a und den Hallspannungsabnahmeelektroden
3 b befindet. Der Haugenerator ist auf einer Ferritplatte 4, vorzugsweise mit Hilfe
einer dünnen Kunstharzschicht 5 befestigt. Über den auf der Ferritplatte 4 angeordneten
Hallgenerator 3 wird sodann die zweite Ferritplatte 4 a befestigt. Dabei kann es
vorteilhaft sein, zwischen die beiden Ferritplatten 4 und 4ca einen Distanzrahmen
6 anzuordnen, der aus einem beliebigen, nichtmagnetischen Material bestehen kann.
Um einen einwandfreien Korrosionsschutz zu erhalten, können sämtliche Stoßkanten
mit einem Kunstharz überzogen und gegebenenfalls der gesamte, von dem Hallgenerator
nicht ausgefüllte Zwischenraum zwischen den beiden Ferritplatten 4 und 4 a mit Kunstharz
ausgefüllt werden. Wird der Zwischenraum zwischen den beiden Schutzkörpern, d. h.
in diesem Fall zwischen den beiden Ferritplatten 4 und 4a, mit einer wärmeleitenden
Masse ausgefüllt, so ergibt sich infolge gesteigerter Ableitung der in Wärme umgesetzten,
beim Stromdurchgang auftretenden elektrischen Verlustenergie eine höhere Strombelastbarkeit
des Hallgenerators. Dadurch kann die erforderliche Mindestmagnetfeldstärke noch
weiter herabgesetzt werden. Als wärmeleitende Füllmasse kann beispielsweise Silicongixmmi
verwendet werden, welches mit Aluminiumoxyd oder Siliziumkarbid versetzt ist.On the basis of the embodiment shown in the figure, the
Invention explained in more detail. For a better explanation, the individual are on
Parts lying close together pulled apart, i.e. with the greatest possible distance
shown. You can see the two magnetic pole ends 1 and 2, between which there is
the Hall generator 3 with the power supply electrodes 3 a and the Hall voltage pick-up electrodes
3 b is located. The Haugenerator is on a ferrite plate 4, preferably with the help
a thin synthetic resin layer 5 attached. About the arranged on the ferrite plate 4
Hall generator 3 is then attached to the second ferrite plate 4 a. It can
be advantageous between the two ferrite plates 4 and 4ca a spacer frame
6 to be arranged, which can consist of any non-magnetic material.
In order to obtain perfect corrosion protection, all butt edges can
covered with a synthetic resin and possibly the whole of the Hall generator
unfilled space between the two ferrite plates 4 and 4 a with synthetic resin
fill out. If the space between the two protective bodies, d. H.
in this case between the two ferrite plates 4 and 4a, with a thermally conductive one
When the mass is filled, the result is, as a result of the increased dissipation of the heat converted,
The electrical energy loss that occurs during the passage of current has a higher current carrying capacity
of the hall generator. This allows the required minimum magnetic field strength
be further reduced. Silicongixmmi, for example, can be used as the thermally conductive filling compound
can be used, which is mixed with aluminum oxide or silicon carbide.
Die Erfindung eignet sich, wie bereits oben ausgeführt wurde, insbesondere
für solche Haugeneratoren, die mit geringen Magnetfeldleistungen ausgesteuert werden
sollen. Dies trifft beispielsweise für den Bau von Meßgeräten, wie Wattmetern u.
dgl., zu, da diese Meßgeräte nur eine möglichst geringe Leistung verbrauchen sollen.As already stated above, the invention is particularly suitable
for such high-power generators that are controlled with low magnetic field powers
should. This applies, for example, to the construction of measuring devices such as watt meters and the like.
Like., To, since these measuring devices should only consume as little power as possible.