DE1180848B

DE1180848B - Vorrichtung zum Zusammensetzen von glasumhuellten Halbleiterdioden

Info

Publication number: DE1180848B
Application number: DEJ19159A
Authority: DE
Inventors: John Hill
Original assignee: ELEKTRONIK MBH; TDK Micronas GmbH
Current assignee: ELEKTRONIK MBH; TDK Micronas GmbH
Priority date: 1959-12-18
Filing date: 1960-12-15
Publication date: 1964-11-05
Also published as: NL259157A; GB939762A; US3025978A; NL259156A; NL259155A; GB939763A; GB939764A

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Internat. Kl.: HOIl

Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:

Deutsche Kl.: 21g-11/02

J 19159 VIII c/21g
15. Dezember 1960
5. November 1964

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Zusammensetzen von glasumhüllten Halbleiterdioden, die aus einer ersten Teilanordnung mit in einem Ende eines am anderen Ende offenen Glasröhrchens eingeschmolzenem Zuführungsdraht, auf dessen in das Glasröhrchen ragendem Ende ein Halbleiterplättchen befestigt ist, und einer zweiten Teilanordnung mit einer in das Glasröhrchen der ersten Teilanordnung passenden Glasperle, die um einen Zuführungsdraht geschmolzen ist, an dessen einem Ende ein dünner Kontaktdraht befestigt ist, bestehen, bei welcher auf einem Drehtisch mehrere gleichartige Haltevorrichtungen angeordnet sind, die an außerhalb des Tisches feststehenden unterschiedlichen Arbeitsstationen vorbeibewegt werden.

Es sind bereits mechanische Anordnungen zum Zusammensetzen von Halbleiterbauelementen bekannt, bei denen die Bauelemente auf einem Drehtisch angeordnet sind und an einzelnen Stationen vorbeigeführt werden. Mit Hilfe dieser Vorrichtungen können Teilaufgaben bei der Herstellung von Halbleiterbauelementen automatisiert werden. So ist es z. B. bekannt, mit einer derartigen Vorrichtung Transistoren aufzusockeln. Weiterhin ist es bekannt, aus zwei Teilanordnungen bestehende Halbleiterdioden unter Zuhilfenahme einer mechanischen Vorrichtung zusammenzusetzen und die einzelnen Glasteile miteinander zu verschweißen. Die bekannte Vorrichtung arbeitet jedoch nicht vollautomatisch, so daß die für viele Dioden benötigte Präzision, insbesondere hinsichtlich des Kontaktdruckes, nicht erreicht werden kann. Die Erfindung befaßt sich mit einer vollautomatischen Vorrichtung, die es ermöglicht, speziell glasumhüllte Halbleiterdioden mit höchster Präzision herzustellen.

Das der Erfindung zugrunde liegende Problem besteht darin, die beiden Teilstücke automatisch sehr schnell und genau so zusammenzusetzen, daß der dünne Kontaktdraht das Halbleiterplättchen unter einem genau vorgegebenen, sehr kritischen Druck berührt, worauf das Drähtchen mit dem Halbleiterplättchen verschweißt oder legiert und die Glasperle in das offene Ende des Glasröhrchens oder Bechers eingeschmolzen wird. Man erhält damit Kontaktdraht und Halbleiterplättchen in einer abgeschlossenen Glasumhüllung.

Eine Halbleiterdiode kann sehr klein sein. Die Glasumhüllung besitzt dann z. B. eine Abmessung etwa 8 mm Länge und nur etwa 2,5 + 0,05 mm Durchmesser, das Halbleiterplättchen ist nur etwa 0,05 mm dick, und der aus Gold bestehende Kontaktdraht besitzt einen Durchmesser von etwa 0,05 mm.

Vorrichtung zum Zusammensetzen von
glasumhüllten Halbleiterdioden

Anmelder:

Intermetall, Gesellschaft für Metallurgie

und Elektronik m. b. H.,

Freiburg (Breisgau), Hans-Bunte-Str. 19

Als Erfinder benannt:

John Hill, Maiden, Mass. (V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:

V. St. v. Amerika vom 18. Dezember 1959

(860 528, 860 597, 860 598)

Beim Zusammensetzen muß der Kontaktdraht das Halbleiterplättchen mit einer Genauigkeit hinsichtlich seiner Lage von etwa 0,0013 mm berühren. Ferner muß die.Glasperle sehr genau in das offene Ende des Glasröhrchens passen, so daß beide Teile miteinander verschmolzen werden können. Trotz dieser hohen Genauigkeit bezüglich der Abmessungen müssen die beiden Teilstücke in einer möglichst kurzen Zeit zusammengebaut werden, um die Kosten des Endproduktes möglichst niedrig zu halten. Daher ist es erforderlich, mit sehr genauen automatischen Vorrichtungen zu arbeiten.

Die automatisch arbeitende Vorrichtung muß in der Lage sein, die Glasperle innerhalb des Glasröhrchens vor dem Zusammenschmelzen beider Teile genau zentriert zu halten, weil anderenfalls, wenn beide Teilchen seitlich gegeneinander versetzt sind, das Endprodukt auf der einen Seite eine relativ dicke Glaswand und auf der anderen Seite eine sehr dünne Glaswand besitzen würde. Außerdem wären in diesem Falle die Wände der Glasumhüllung nicht senkrecht. Bei einem Wärmetest, dem jede zusammengesetzte Diode ausgesetzt wird, weisen die nicht genau zentrisch zusammengesetzten Anordnungen einen großen Ausfall bei starken Temperaturänderungen und Vibrations- sowie Stoßprüfungen auf. Der Ausfall wird wegen der unterschiedlichen Thermospannungen an den dicken bzw. dünnen Glaswänden verursacht. Ein weiterer empfindlicher Ausfall des Endproduktes tritt dann auf, wenn die Glasperle zu weit oder nicht weit genug in das Glasröhrchen während des Zusammenschmelzens hineinragt. Daraus ist ersichtlich, daß zwei sehr kleine Teilanordnungen elek-

409 710/298

irisch und mechanisch mit sehr großer Genauigkeit zusammengesetzt werden müssen.

Die Erfindung hat sich zum Ziele gesetzt, eine automatische Vorrichtung zum Zusammensetzen von Halbleiterdioden zu schaffen, wobei die Vorrichtung in der Lage sein muß, Halbleiterdioden oder ähnliche Bauelemente innerhalb sehr kleiner Toleranzen zusammenzusetzen. Ferner müssen einerseits größere Bewegungen mit großer Geschwindigkeit und andererseits danach geringe Bewegungen sehr sorgfältig bezüglich der Lage der Teilanordnungen zueinander ausgeführt werden. Weiterhin soll ein dünner Kontaktdraht mit einem Halbleiterkriställchen dann zusammengeschweißt oder legiert werden, wenn sich beide in einer genau bestimmten Lage zueinander befinden.

Ferner soll es möglich sein, sehr schnell und dabei doch sehr genau den dünnen Kontaktdraht auf ein Halbleiterplättchen zu bringen. Dabei muß die Vorrichtung schnell und doch vorsichtig eine empfind- so liehe Teilanordnung umdrehen können, wobei die empfindliche Teilanordnung von einer Zuführungsvorrichtung in eine Zusammensetzungsvorrichtung gebracht werden muß. Die empfindliche Teilanordnung muß auch von einer Arbeitsstation in eine andere Arbeitsstation übergeführt werden können. Dabei ist z. B. die eine Glasanordnung in eine Heizvorrichtung so einzubringen, daß sie mit einer anderen Glasanordnung in einer bestimmten Lage zueinander zusammengeschmolzen werden kann.

Bei ebenfalls bekannten Vorrichtungen wird der rohrförmige Glasteil der ersten Teilanordnung in einer Bohrung oder V-förmigen Aussparung aufgenommen, wobei der Boden der Glasanordnung auf einer die Lage bestimmenden Metallplatte aufliegt. Danach wird die Anordnung mit der Glasperle in die rohrförmige Glasanordnung eingeschoben. Dieses Verfahren ist jedoch nicht genau genug, weil der Boden der rohrförmigen Glasanordnung beim Einschmelzen des Zuführungsdrahtes in das Glas unregelmäßig erstarrt. Wenn aber schon die Lage der rohrförmigen Glasanordnung (erste Teilanordnung) ungenau ist, ist die Genauigkeit der Halterung der mit der Glasperle versehenen Anordnung (zweite Teilanordnung) sinnlos, da ihre gegenseitige Lage auf keinen Fall genau sein kann.

Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht daher darin, die Lage der ersten Teilanordnung durch eine Fläche der die beiden Teilanordnungen zusammenschmelzenden Heizvorrichtung zu bestimmen. Es wird dabei die obere Kante der röhrchenförmigen Glasanordnung als Bezugsfläche verwendet.

Diese Ziele werden mit der eingangs genannten Vorrichtung dadurch erreicht, daß nach der Erfindung diese Vorrichtung so ausgebildet ist, daß sich durch Drehung des Drehtisches die Halter von einer Arbeitsstation zur nächsten bewegen und an jeder Arbeitsstation anhalten, daß eine erste Arbeitsstation vorgesehen ist, die die ersten Teilanordnungen enthält und Vorrichtungen zum Zuführen der ersten Teilanordnung in eine in dem Halter befestigte Heizspule, daß eine zweite Arbeitsstation vorgesehen ist mit Vorrichtungen zum genauen Ausrichten der ersten Teilanordnung in der Heizspule, daß eine dritte Arbeitsstation vorgesehen ist, die die zweiten Teilanordnungen enthält und Vorrichtungen zum Zuführen der zweiten Teilanordnung in die unmittelbare Nähe der in den Haltern befindlichen ersten Teilanordnung, so daß sich der Kontaktdraht der zweiten Teilanordnung und das Halbleiterplättchen der ersten Teilanordnung fast berühren, daß eine vierte Arbeitsstation vorgesehen ist mit einer Feinausrichtungsvorrichtung und einer die Feinausrichtungsvorrichtung und den Strom der Heizspule steuernden elektrischen Steueranordnung, die die beiden Teilanordnungen in die gewünschte Lage zueinander bringt, wobei die Glasperle die Wände des Glasröhrchens in genau vorbestimmter Lage und der Kontaktdraht das Halbleiterplättchen unter einem genau vorgegebenen Druck berührt und anschließend das Zusammenschmelzen der Glasteile sowie das Verschweißen oder Zusammenlegieren des Drahtes mit dem Halbleiterplättchen bewirkt.

Die Merkmale und Vorteile der Erfindung werden an Hand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.

F i g. 1 zeigt einen vergrößerten Querschnitt durch die erste Teilanordnung, welche aus einer ein Plättchen aus Halbleitermaterial umgebenden Glasrohre besteht;

Fig. 2 zeigt eine vergrößerte Seitenansicht der zweiten Teilanordnung, die auch als Anodenteilanordnung bezeichnet wird, die automatisch mit der ersten Teilanordnung zur Herstellung einer Diode verbunden werden soll;

Fig. 3 stellt eine Draufsicht auf einen Teil eines karussellartigen Drehtisches zum automatischen Zusammensetzen der beiden Teilanordnungen dar;

Fig. 4 ist die Seitenansicht eines Teils des in F i g. 3 dargestellten Drehtisches;

F i g. 5 ist ein vergrößerter Querschnitt der ersten Arbeitsstation zum Beladen der ersten Teilanordnung;

Fig. 6 stellt einen vergrößerten Querschnitt der zweiten Arbeitsstation dar, bei der die erste Teilanordnung in dem Drehtisch ausgerichtet wird;

F i g. 7 und 8 sind Seitenansichten der Zuführungsvorrichtung für die zweite Anodenteilanordnung zu dem Drehtisch, wobei diese zu der ersten Teilanordnung in die richtige Lage gebracht wird;

F i g. 9 zeigt eine Seitenansicht der Vorrichtung, welche schnell und genau die ausgerichtete Anodenteilanordnung auf die ersten Teilanordnungen zuführt;

Fig. 10 ist ein Querschnitt durch die Vorrichtung nach Fig. 9, welche die Teile zeigt, mit denen die feinen Kontaktdrähtchen der zweiten Teilanordnung auf die Halbleiterscheibe der ersten Teilanordnung geschoben werden.

In F i g. 1 ist eine erste Teilanordnung 15 zu sehen, welche aus einem kurzen Glasröhrchen 16 besteht, das mit seinem einen geschlossenen Ende einen Zuführungsdraht 17 umgibt. Innerhalb des Glasröhrchens 16 ist eine kleine Menge Lötmaterial 18 auf dem einen Ende des Zuführungsdrahtes 17 angebracht und ein kleines Halbleiterplättchen 19 aus Germanium, Silizium oder einem ähnlichen Material auf dem Lötmittel 18 befestigt, so daß ein elektrischer Kontakt mit dem Zuführungsdraht 17 besteht.

F i g. 2 zeigt ebenfalls eine vergrößerte Darstellung der mit einem dünnen Kontaktdrähtchen versehenen Teilanordnung 20 einer Germaniumdiode und besteht aus einer Glasperle 21, welche um einen Zuführungsdraht 22 geschmolzen ist, sowie einem sehr dünnen Kontaktdraht 23 aus Gold oder ähnlichem Material, der mit dem Zuführungsdraht 22 verbunden ist.

5 6

Gesamtanordnune ^{vor dieser Halter} wieder eine folgende fünfte Arbeits-

^s station 30 berührt. In der Praxis hat der Drehtisch

Die Vorrichtung nach der Erfindung ermöglicht es, 25 zwei komplette Arbeitsbereiche, so daß eine Diode

die aus dem Glasröhrchen bestehende erste Teilan- zusammengesetzt, gekühlt und entladen ist, wenn

Ordnung 15 und die mit dem dünnen Kontaktdraht 5 sich der Arbeitstisch um etwa 180° weitergedreht

versehene zweite Teilanordnung 20 zusammenzu- hat.

fügen. Dabei werden der dünne Draht 23 mit dem Fig. 4 dient der Erläuterung der Verfahrens-Halbleiterplättchen 19 unter einem vorgegebenen schritte, bei denen ein Halter 26 eine zusammensehr kritischen Druck in Berührung gebracht und gesetzte Diode entlädt und anschließend eine Teildanach beide Teile miteinander verschweißt, ver- io anordnung 15 aufnimmt. Der Zuführungsdraht 22 schmolzen oder legiert. Anschließend wird die Glas- der mit der Glasperle versehenen Teilanordnung beperle 21 mit der Innenseite der Rohrwandung des steht aus einem magnetisierbaren Draht, so daß, wie Röhrchens 16 verschmolzen, um die Anordnung ab- in Fig. 8 dargestellt, ein Magnet 41, der an einem zuschließen. Dabei entsteht eine Halbleiteranord- Magnetarm 42 montiert ist, diesen festhalten kann, nung, die eine Diode darstellt. 15 Nachdem ein Halter 26 die einzelnen Arbeitsstationen

Die Fig. 3 und 4 zeigen die Draufsicht bzw. durchlaufen hat und die Diode zusammengesetzt ist, Seitenansicht der Vorrichtung zum Zusammensetzen berührt der Magnetarm 42, welcher eine Rolle 43 an der beiden Teilanordnungen 15 und 20. Die Vorrich- seinem Kopfende besitzt, ein geeignetes Kurvenstück tung besteht aus einem karussellartigen Tisch 25, 44, das den Magnetarm nach oben bewegt. Die welcher mit einer Vielzahl von Haltern 26 versehen ao Diodenanordnung wird durch eine Klemmbacke, die ist, die beim Rotieren an einer Aufeinanderfolge von weiter unten näher beschrieben wird, gehalten. Infeststehenden Arbeitsstationen, die um die Peripherie folgedessen werden der Magnetarm 42 und der des Drehtisches 25 angeordnet sind, vorbeilaufen. Magnet 41 von dem magnetisierbaren Draht 22 weg-Der Drehtisch 25 dreht sich schrittweise, wobei eine bewegt. Anschließend wird die Klammer geöffnet, Bewegung 45 Sekunden dauert und anschließend der 25 und die Diode kann in einen in der Zeichnung nicht Tisch für 2 Minuten 15 Sekunden feststeht. dargestellten Sammelbehälter bei der Entladestation

Fig. 3 ist die Draufsicht eines Teiles des Dreh- 45 fallen.

tisch« 25 und mehrerer Halter 26. Während ein Hai- _{Erste Arbeitsstation 30}
ter 26 an der ersten Arbeitsstation 30 halt macht,

wird die röhrchenförmige Glasanordnung 15 zunächst 30 Die Fig. 3 und 5 zeigen die erste Arbeitsstation nur grob in den Halter 26 durch einen Mechanismus, 30. Diese besteht aus einem Zuführungsmechanismus der im einzelnen in Fig. 5 dargestellt ist, eingeführt. außerhalb des Drehtisches 25, durch den je eine erste Der Drehtisch 25 bewegt den beladenen Halter 26 Teilanordnung 15 einem Halter 26 zugeführt wird, zur nächsten Arbeitsstation 31, bei der ein Zentrier- wenn er an diese Station gelangt. Der Zuführungsarm 32 die Glasanordnung 15 vorsichtig in das In- 35 mechanismus enthält eine geneigte Schiene 60, welche nere einer Heizspule 33 befördert. Dabei wird die mehrere erste Teilanordnungen 15 enthält und welche obenliegende Fläche der Heizspule als Bezugsebene diese zu einer bestimmten Zeit über eine Rutsche 64 verwendet, um einen höchstmöglichen Grad an Ge- durch einen Ausrichtungs- und Führungsteil 65, nauigkeit für die Lage der Glasanordnung zur Heiz- durch die Heizspule 33 und durch eine V-förmige spule zu erhalten, was im einzelnen in F i g. 6 dar- 40 öffnung 66 auf eine genau ausgerichtete Platte 67 gestellt ist. Danach bewegt der Drehtisch die genau bringt, wobei der Zuführungsdraht 17 einen Magneten ausgerichtete, aus dem Glasröhrchen bestehende erste 62' berührt, der in einem Block 62 sitzt. Der Block Teilanordnung zur dritten Arbeitsstation 35, wo die 62 ist nur bei der Arbeitsstation 30 unter der Heizmit dem dünnen Kontaktdrähtchen versehene zweite spule 33 angeordnet. Diese Position ist in F i g. 4 Teilanordnung 20 von einer Vorratsstation zur Ar- 45 dargestellt. Während die erste Teilanordnung 15 an beitsstation bzw. zum Halter 26 durch einen in Fig. 7 ihren Platz gelangt, steht der Drehtisch still. An- und 8 im einzelnen dargestellten Mechanismus be- schließend dreht sich der Drehtisch weiter, um den fördert wird. Anschließend befördert der Drehtisch beladenen Halter zur zweiten Arbeitsstation 31 zu die zunächst grob ausgerichteten Teilanordnungen bringen.

15 und 20 zu der vierten Arbeitsstation 40, die die 50 Wenn sich der beladene Halter 26 von Station 30 Feinausrichtung vornimmt und die im einzelnen in zu Station 31 bewegt, klemmen sich oben und F i g. 9 und 10 dargestellt ist. Dort werden die beiden unten liegende Klemmbacken 49 und 50 um den Zu-Teilanordnungen sorgfältig, jedoch schnell justiert, führungsdraht 17 bzw. den Glasteil 16 der Teilanordmiteinander in Kontakt gebracht und mittels einer nung. Anschließend gleitet der Zuführungsdraht 17 Zeitschaltung das dünne Drähtchen mit dem Halb- 55 seitlich von dem Block 62 herunter, so daß die Teilleiterplättchen zusammenlegiert. anordnung ausschließlich durch die Klemmbacken 49

Anschließend wird die Heizspule 33 unter Strom und 50 gehalten wird. Die Klemmbacken 49 und 50

gesetzt und die Glasperle 21 mit dem Glasröhrchen werden durch einen darüber liegenden, Nockenstößel

16 verschmolzen. bzw. eine Laufrolle 52 gesteuert, welche mit den Der Drehtisch weist einen genügend großen Durch- 60 Klemmbacken 49 und 50 verbunden ist und durch

messer auf, so daß die Heizspule 33 genügend Zeit einen Drehbolzen 51 an dem Drehtisch 25 gehalten

hat, die beiden Glasteile zusammenzuschmelzen, und wird. Eine Feder 53 (F i g. 9) hält die Klemmbacken

außerdem genügend Zeit übrigbleibt, während der geschlossen. Bei der Stellung des Nockenstößels 52

die fertige Anordnung abkühlen kann, bevor die zu- an der erhabenen Stelle 54 eines feststehenden Füh-

sammengesetzten Dioden wieder entladen werden. 65 rungsstückes 55 werden die Klemmbacken gegen die

Die zusammengesetzten Dioden werden aus dem Federspannung geöffnet und gestatten der Teilanord-

Halter 26 entfernt, nachdem der Drehtisch 25 sich nung, zwischen die Klemmbacken und die Platte 67

um einen genügend großen Weg gedreht hat und be- zu gleiten. An diesem Punkt des Drehweges der be-

ladenen Halter 26 werden die obere und die untere Klemmbacke 50 und 49 fest um die Teilanordnung 15 geschlossen.

Bei der Weiterbewegung des Halters zur zweiten Station 31 wird die obere Klemmbacke 50 allmählich infolge der Bewegung des Nockenstößels 52 auf der festen Führung 55 gelöst, so daß der Glaskörper 16 nicht mehr umfaßt ist.

Anschließend wird die genau ausgerichtete Teilanordnung 15 zur dritten Arbeitsstation 35 geführt, bei der die zweite Teilanordnung 20 (F i g. 2) schnell in die zur ersten Teilanordnung 15 entsprechende 5 Lage gebracht wird.

Dritte Arbeitsstation 35

Zweite Arbeitsstation 31

Bei der zweiten Arbeitsstation 31 (Fig. 3 und 6) stößt ein Hebelarm 32 die nur lose gehaltene Teilanordnung 15 weiter hinab in eine günstigere Lage zur Heizspule 33, wobei die obere Fläche der Heiz-

dann in seine ursprüngliche Lage zurück und ist bereit, die nächste Teilanordnung 20 dem nächsten Halter 26 zuzuführen, wenn er zu der Station ge-

Die Fig. 3, 7 und 8 zeigen die Anodenteilanordnung 20 in einem feststehenden Schlitz 80, durch den ίο sie in die umlaufenden Halter 26 gelangen. Wenn ein Halter 26 die dritte Arbeitsstation 35 erreicht, nimmt ein Arm 42 mit dem magnetischen Teil 41 eine Anodenteilanordnung 20 aus dem Schlitz 80 auf. Der Arm 42 wird durch eine Laufrolle 43, die mit der

spule als Bezugsfläche dient. Der Zentrierarm 32 ist 15 unteren Fläche des feststehenden Führungsteiles 81 im Punkt 29 drehbar gelagert, so daß das andere (F i g. 4) in Verbindung steht, abwärts bewegt. Der in Ende des Armes drehbar auf und ab bewegt werden F i g. 7 und 8 dargestellte Zuführungsmechanismus kann. Die untere Seite des Armes 32 besitzt ein dreht eine einzelne Teilanordnung 20 um 180°, so Kurvenstück mit einer oberen Begrenzung 34 und daß sie mit ihrem Draht 22 aus magnetisierbarem einer unteren Begrenzung 36. Eine Rolle 37 bewegt 20 Material gegen den Magneten 41 des Magnetarmes 42 sich zwischen der oberen und unteren Kurvenfläche gedrückt wird. Der Zuführungsmechanismus geht 34 und 36, zeitlich mit der Bewegung des Drehtisches
25 abgestimmt, hin und her, wodurch der Arm 32 in
entsprechenden Abständen gehoben und gesenkt
wird, so daß sich der Drehtisch einerseits weiter- 25 langt,
bewegen und andererseits die nur lose gelagerte Teil- Der Zuführungsmechanismus läuft synchron mit

anordnung in die gewünschte Lage gebracht werden dem Drehtisch 25. Er besteht aus einem Übertrakann, wenn der Drehtisch stillsteht. gungsmagneten 90, der an einem bei 92 drehbar an

Wie F i g. 6 zu entnehmen ist, besitzt das Ende des einem hin- und hergehenden Arm 93 gelagerten Armes 32, welcher die Teilanordnung 15 in die rieh- 30 Ubertragungsarm 91 befestigt ist. An dem dem tige Lage bringt, einen Teil 28, welcher die Teil- Magneten 90 gegenüberliegenden Ende des Überanordnung 15- während ihrer Ausrichtung führt. Eine tragungsarmes 91 sind ein Nockenstößelrad 94 sow^;e größere Manschette 27 berührt den oberen Rand der eine Feder 95 befestigt, welche das Nockenrad 94 Heizspule 33 und begrenzt damit die Abwärtsbewe- gegen die Kurvenscheibe 96 drückt. Wie Fig. 7 zu gung des Armes 32. Die Stellung des Teiles 28 kann 35 entnehmen ist, nimmt der Magnet 90 die Anodenteilmittels der Schraube 24 zu der Manschette 27 ver- anordnung 20 bei ihrem Draht 22 auf. Dann bewegt ändert werden. Dadurch kann man die Vorrichtung sich der hin- und herlaufende Arm 93 nach rechts, so justieren, daß die obere Seite des Glasteiles der wobei er infolge der Federspannung und des Nocken-Teilanordnung 15 sehr genau in bezug auf die Heiz- stößelrades 94 die Kurvenscheibe 96 hinunterläuft spule 33 in Stellung gebracht wird. Aus dieser Kon- 40 Wenn das Nockenstößelrad 94 den unteren Teil der struktion ist zu ersehen, daß die Heizspule selbst die Scheibe 96 erreicht, befindet sich der Übertragungs-Bezugsfläche für die Stellung der Teilanordnung 15 arm 91 in senkrechter Lage, und wenn das Rad 94 ist und daß die Abwärtsbewegung des Armes 32 sich auf der Kurvenscheibe nach rechts aufwärts bedurch diese Spule begrenzt wird. Es ist für das Ver- wegt, wird die Teilanordnung 20 umgedreht und an fahren nach der Erfindung von großer Bedeutung, 45 den Magneten 41 herangeführt. Es ist nun erforderdaß das Glasröhrchen 16 innerhalb der Spule 33 ge- lieh, daß die magnetische Kraft des Magneten 41 auf nau justiert ist. Anderenfalls erhält man eine schlechte den Draht größer ist als die magnetische Kraft des Verbindung, wenn die Glasperle 21 mit dem Röhr- Magneten 90, so daß die Teilanordnung 20 durch chen 16 verschmolzen wird. Wenn die Teilanordnung den Magneten 41 festgehalten wird, wenn der Über-15 zu tief in der Heizspule liegt, liegt die Glasperle 50 tragungsmechanismus in seine ursprüngliche Position 21 zu hoch, so daß kein luftdichter Verschluß erzielt zurückläuft.

werden kann, wodurch zahlreiche Ausfälle auftreten. Um das Umschlagen des Übertragungsarmes 91 zu

Wenn die Teilanordnung 15 zu hoch in der Heiz- erreichen, wenn er aus der in Fig. 7 dargestellten spule angeordnet ist, besteht die Gefahr, daß der Stellung in die in F i g. 8 dargestellte Stellung läuft, Glaskörper 16 während der letzten Verschmelzung 55 ist es erforderlich, daß die Laufrolle 94 gegen die zerstört wird, wodurch wiederum Ausfälle auftreten. Kurvenscheibe 96 durch die Feder 95 gepreßt wird, Vor Anwendung dieser Justieranordnung traten etwa mit Ausnahme der Stellung, bei der das Laufrad die 14% Ausfälle während der Produktion wegen der tiefste Stelle 97 auf der Kurvenscheibe erreicht. Bei beiden obengenannten Fehler auf. Nach Anwendung dieser Stellung ist ein kleiner Zwischenraum der der Justiervorrichtung gemäß der Erfindung liegt die 60 Größenordnung von 1,3 bis 0,26 mm zwischen der Ausfallquote zwischen 1 und 3%. Kurvenscheibe 96 und dem Laufrad 94 vorhanden,

Nach Ausrichtung der Teilanordnung 15 durch durch den der die Laufrolle haltende Übertragungsden Arm 32 wird die Klemmbacke 50 durch die arm von der Kurvenscheibe getrennt ist. Die Feder Feder 53 in Verbindung mit dem Führungsstück 55 95 ist bei 98 an dem hin- und herlaufenden Arm 93 um den Glasteil 16 geschlossen und führt diesen in 65 unterhalb des tiefsten Punktes 97 der Kurvenscheibe den Schlitz 66 der Platte 67, wobei sich das Glas- befestigt. Wegen des geringen Zwischenraumes zwiröhrchen 16 in einer sehr genauen seitlichen und sehen der Laufrolle und der Kurvenscheibe wird in Höhenlage befindet. Verbindung mit der Federanordnung dem Arm 91

ein kleiner Ruck verliehen, der es ihm ermöglicht, die Kurvenscheibe bei 96 mit dem Arm 91 in umgekehrter Richtung hinaufzulaufen. Dieser kleine Ruck erschüttert die empfindliche Anodenteilanordnung 20 nicht besonders, da der Zwischenraum zwischen dem Laufrad und der Kurvenscheibe so gering ist, daß das Laufrad kaum die Kurvenscheibe verläßt.

Der Drehtisch 25 setzt seine Drehbewegung fort. Während seiner Bewegung zwischen den Stationen 35 und 40 wird die Anodenteilanordnung 20 durch den feststehenden oberen Führungsteil 81 (Fig. 4) abwärts auf die Teilanordnung 15 zugeführt, so daß der dünne Draht 23 sehr nahe an die Oberfläche des Halbleiterplättchens 19 in dem Glasröhrchen 16 herankommt. Danach verläßt der Halter 26 den unteren Teil des Führungsteiles 81, und ein Feinausrichtungsmechanismus 100, der sich in der vierten Station 40 (im einzelnen in F i g. 9 und 10 dargestellt) befindet, berührt den Oberteil des Halters 42 der Anodenteilanordnung 20 und drückt ihn nach unten, wobei der ao dünne Kontaktdraht 23 die Oberfläche des Halbleiterplättchens 19 mit einem gegebenen, sehr genau bemessenen Druck berührt und die Glasperle 21 in die genau festgesetzte Lage zum Glasröhrchen 16 gebracht wird. Dann wird ein elektrischer Stromstoß ausgelöst, welcher das Drähtchen mit dem Halbleiterplättchen verschweißt oder zusammenschmilzt. Außerdem wird die elektrische Heizspule 33 aufgeheizt, um die Glasperle 21 mit der Innenwand des Glasröhrchens 16 zu verschmelzen.

ζ . Vierte Arbeitsstation 40

Die Feinausrichtungseinheit 100 ist feststehend angeordnet und enthält eine Mikrometerschraube 101, welche auf den Halter 42 gelangt, bevor das dünne Kontaktdrähtchen23. das Halbleiterplättchen 19 berührt. Dabei wird ein elektrischer Stromkreis bei- Berührung mit den Drähten 108 und 109 geschlossen, der eine Steuerschaltung 110 mit einem Zeitmesser enthält. Beim Schließen des>; Stromkreises wird; der Zeitmesser eingeschaltet, der wiederum am-· Ende eines gegebenen kurzen Zeitabschnittes die Abwärtsbewegung der Mikrometerschraabe beendet. DierZeit und der Abschnitt, um den sich die Mikrometerschraube vorwärts bewegt,. sind so bemessen, daß eine Berührung zwischen dem dünnen Kontaktdrähtchen 23 und dem Halbleiterplättchen 19 mit einem ganz bestimmten Berührungsdruck stattfindet. Wenn der Zeitmesser die Bewegung der Mikrometerschraube beendet, löst er gleichzeitig einen Stromstoß durch die Drähte 108 und 109 aus, wodureh das Drähtchen mit dem Halbleiterplättchen verschweißt wird.

Zum Einschalten der Heizspule 33 kann ein Quecksilberschalter verwendet werden. Der Schalter ist in Fig. 9 dargestellt und besteht aus einer Kapsei 74, die auf einem Arm 75 befestigt ist, der bei 76 an der Platte 77 mit einem Gelenk angebracht ist. Die Platte 77 ist mit dem Drehtisch 25 verbunden. Ein feststehender Führungsteil 78 ist im Hinblick auf den Arm 75 so angebracht, daß ein drehbares Lager 79, 6p das an dem Arm 75 angebracht ist, auf dem Führungsteil 78 läuft. Bei der in Fig.· 9 gezeigten Stellung ist der Arm aufgerichtet, so daß das Quecksilber in die Kapsel 74 fließt und dabei den darin befindlichen Kontakt schließt, wodureh die Heizspule 33, die sich im Halter 26 befindet, unter Strom gesetzt wird. Der bei dem vorliegenden Beispiel spezielLverwendete Schalter ist für 15 A bemessen, während gewöhnlich 1,5 A fließen, so daß ein Sicherheitsfaktor von 10:1 gegeben ist. Außerdem ist er mit Wasserstoff gefüllt, um das Entstehen von lichtbogen zu verhindern.

Die im vorstehenden beschriebene Vorrichtung ist speziell zur Herstellung von Germanium-Dioden eingerichtet. Bei der Herstellung von Silizium-Dioden ist die in F i g. 9 und 10 dargestellte Feinzuführungsvorrichtung nicht notwendig. An ihrer Stelle wird ein etwas abgeänderter Führungstedl (Fig. 4) verwendet. Der geänderte Führungsteil hat einen Abschnitt 84, der in F i g. 4 mit gestrichelten Linien dargestellt ist. Dieser bringt den Magnetarm 42 für die Anodenteilanordnung 20 allmählich und genauso in Stellung, daß die Anodenteilanordnung mit der Teilanordnung in der gewünschten Lage angeordnet ist.

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Zusammensetzen von glasumhüllten Halbleiterdioden, die aus einer ersten Teilanordnung mit in einem Ende eines am anderen Ende offenen Glasröhrchens eingeschmolzenem Zuführungsdraht, auf dessen in das Glasröhrchen ragendem Ende ein Halbleiterplättchen befestigt ist, und einer zweiten Teilanordnung mit einer in das Glasröhrchen der ersten Teilanordnung passenden Glasperle, die um einen Zuführungsdraht geschmolzen ist, an dessen einem Ende ein dünner Kontaktdraht, befestigt ist, bestehen, bei welcher auf einem Drehtisch.mehrere gleichartige Haltevorrichtungen angeordnet sind, die an außerhalb; des Tisches feststehenden unterschiedlichen Arbeitsstationen vorbeibewegt werden können, g e k e η η ζ eic h η e t d y. r c h eine solche Ausbildung, daß sich durch D_trehung des Drehtisches (25). die Halter (26) von, ,einer Arbeits-

. station zur nächsten bewegen und. an jeder, Arbeitsstation , ,anh|lteöj · daß eine,, erste Arbeitsstation (30) vorgesehen ist, die die ersten ¹JTeU-anordnungen (15) enthält und Vorrichtungen (60, ■64, 65) zum Zuführen der ersten TeUanordnung in eine in dem Halter (26) befestigte Heizspule (33), daß ejne zweite. Arbeitsstätion vorgesehen ist mit Vorrichtuögen (27, 28,, 32) zuin genauen Ausrichten -der ersten Teüanordrumg (15) in der Heizspule (33), daß eine dritte ,Arbeitsstation (35)

.. yorgesehen ist, 'die die zweiten Teüanordnungen .(2Q) enthält und Vorrichtungen {90, 91, 93, 94, 95, 96) zum Zuführen, der zweiteji TeUanordnung in die unmittelbare Nähe der in,„den Haltern befindlichen ersten Tejlanprdiiung, so.daß -sich der Kontaktdreht (23,)_r der zweiten TeUanordnung und

■'..;.- das Halbleiterplättchen (19) der ersten TeUanordnungfastberühren, daß eine vierte Arbeitsstation (40) vorgesehen ist mit,-einer ,Feinausrichtungsvorrichtung (100) und einer.die peinausrichtimgsvorrichtung und den Strom der Heizspule, steuernden elektrischen Steueranordnung. (110), die die beiden Teilanordmmgeu (15.und. £0) in die gewünschte Lage zueinander brmgt^wo^ei dieijlasperle (21) die Wäsde des Glasrphrchens (iy) in genau vorbestimmter Lage, und der .Kontaktdraht (23) das Halbleiterplä,ttctienVunjer einem genau vorgegebenen Druck, beriihit .-ijttg. anschließend das Zusammenschmelzen der Glasteile sowie das Verschweißen oder Zusammenlegieren des Drahtes mit dem Halbleiterplättchen bewirkt.

+09 710/29«

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Führungsteile und -schienen (28, 34, 36, 44, 55, 60, 78, 81, 96) in Verbindung mit Nockenstößeln und Lagern (43, 52, 79, 94) die Arbeitsgänge in den einzelnen Stationen synchron zu der Bewegung des Drehtisches steuern.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die auf dem Drehtisch befestigten Halter (26) Klemmbacken (49' und 50) aufweisen, die durch die Bewegung eines Nockenstößels (52) auf einem festen Führungsstück (55) mit geeignet gekrümmter Oberfläche (54) gesteuert werden und die die an der ersten Arbeitsstation (30) eingeführte erste Teilanordnung (15) in geöffnetem Zustand aufnehmen und bei der Weiterbewegung in geschlossenem Zustand halten.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in der zweiten Arbeitsstation (31) ein Zentrierarm (32) die erste ao Teilanordnung (15) in bezug auf die im Halter (26) befestigte Heizspule (33) ausrichtet, indem ein in die Öffnung der Heizspule passender Teil (28) des Zentrierarmes (32) das obere Ende des Glasröhrchens (16) führt und eine größere Manschette(27), auf der der Teil (28) koaxial befestigt ist, auf dem oberen Rand der Heizspule aufliegt, so daß die Teilanordnung in der Spule (33) unter Verwendung des oberen Spulenrandes und des oberen Glasröhrchenrandes zentriert ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Halter (26) einen an einem Magnetarm (42) befestigten Magneten (41) aufweist, der durch den festen Führungsteil (81) in Verbindung mit der Rolle (43) eine lineare Hin- und Herbewegung durchführt und an der dritten Arbeitsstation (35) durch Berührung des magnetisierbaren Drahtes (22) die zweite Teilanordnung (20) aufnimmt und im Halter (26) hält.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch, gekennzeichnet, daß ein Zuführungsmechanismus jede in der dritten Arbeitsstation (35) in einem Schlitz (80) gehaltene zweite Teilanordnung (20) umdreht und an den Magneten (41) des Hatters (26) heranführt.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Zuführungsmechanismus aus einem an einem drehbaren Arm (91) befestigten Übertragungsmagneten (90) besteht, der die zweite Teilanordnung an einem magnetisierbaren Draht (22) faßt, diese um 180° dreht und dem Magneten (41) des Halters (26) zuführt, der eine größere magnetische Kraft auf den Draht (22) ausübt als der Übertragungsmagnet (90), und die zweite Teilanordnung (20) bei der Weiterbewegung des Halters (26) von dem Übertragungsmagneten (90) löst.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7„ dadurch gekennzeichnet, daß an dem dem Übertragungsmagneten (90) gegenüberliegenden Ende des Übertragungsannes (91) ein Nockenstößelrad (94) befestigt ist, welches auf der Kurvenscheibe (96) läuft und diese an ihrem tiefsten Punkt (97) verläßt, wodurch sich der Übertragungsarm (91) durch Einwirkung einer Feder (95) so dreht, daß die zweite Teilanordnung umgedreht wird und mit dem Draht (22) nach oben den Magneten (41) berührt.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Feder (95) einerseits mit dem Übertragungsarm (90) an seinem Nockenstößelrad (94) und andererseits mit der feststehenden Kurvenscheibe (96) unterhalb des tiefsten Punktes (97) ihrer Kurvenfläche verbunden ist.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Führungsteil (81) in Verbindung mit der am oberen Ende des Magnetarmes (42) angebrachten Rolle (43) die durch den Magneten (41) gehaltene zweite Teilanordnung (20) durch Abwärtsbewegung des Magnetarmes (42) bei der Weiterbewegung des Drehtisches (25) von der dritten zur vierten Arbeitsstation in unmittelbarer Nähe der im Halter (26) gehaltenen zweiten Teilanordnung bringt, so daß der Kontaktdraht (23) die Oberfläche des Halbleiterplättchens (19) fast berührt.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Feinausrichtungsvorrichtung (100) der vierten Arbeitsstation eine mit einer elektrischen Steuerschaltung (110) durch Drähte (108 und 109) gekoppelte Mikrometerschraube (101) und einen Quecksilberschalter (74) aufweist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Mikrometerschraube (101) den Magnetarm (42) des Halters (26) berührt, bevor das Kontaktdrähtchen (23) der zweiten Teilanordnung (20) das HalWeiterplättchen (19) der ersten Teilanordmtng (15) berührt, daß sich dabei durch Berührung der Drähte (108 und 109) ein elektrischer Stromkreis sehließt, der über die Steuerschaltung (110) über einen Antriebsmechanismus für eine bestimmte Zeit eine Abwärtsbewegung der Mikrometerschraube (101) verursacht, wobei die Zeit und die Bewegung so bemessen sind, daß am Ende der Abwärtsbewegung der Kontaktdraht (23) das Halbleiterplättchen (19) unter genau vorgegebenem Druck aa einer genau vorgegebenen Stelle berührt.

13. Vorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerschaltung (110) gleichzeitig mit Beendigung der Abwärtsbewegung der Mikrometerschraube einen Stromstoß über die Drähte (108 und 109) auslöst, der ein Zusammenschweißen oder -legieren von Kontaktdraht und HalWeiterplättchen bewirkt.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüchen bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß das auf einem Fühnmgsteil (78) laufende Lager (79) den Quecksilberschalter (74) kippt und damit einen Stromkreis durch die Heizspule (33) schließt, wodurch ein Zusammenschmelzen der Glasperle (21) mit dem Glasröhrchen (16) bewirkt wird.

In Betracht gezogene Druckschriften:
USA.-Patentschrift Nr. 2779 134;
»Electronics«, Bd. 32 (1959), H. 37, S. 132, 134, 135.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen