DE1188730B - Anordnung zur Herstellung von Halbleiterdioden mit hermetisch abgeschlossener Glasumhuellung - Google Patents

Anordnung zur Herstellung von Halbleiterdioden mit hermetisch abgeschlossener Glasumhuellung

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DE1188730B
DE1188730B DEI14166A DEI0014166A DE1188730B DE 1188730 B DE1188730 B DE 1188730B DE I14166 A DEI14166 A DE I14166A DE I0014166 A DEI0014166 A DE I0014166A DE 1188730 B DE1188730 B DE 1188730B
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Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND
DEUTSCHES
PATENTAMT
AUSLEGESCHRIFT
Int. CL:
HOIl
Deutsche KL: 21g-11/02
Nummer: 1188 730
Aktenzeichen: 114166 VIII c/21 g
Anmeldetag: 24. Dezember 1957
Auslegetag: 11. März 1965
Es ist festgestellt worden, daß eine Halbleitervorrichtung, ζ. B. eine Diode oder ein Transistor, eine längere Lebensdauer hat und zuverlässiger arbeitet, wenn sie mit einer hermetisch verschlossenen Glasumhüllung derjenigen Teile der Vorrichtung versehen ist, welche für ihre elektrische Eigenschaft verantwortlich sind. Bisher ist jedoch infolge der Probleme, die sich infolge der geringen Größe und der Zerbrechlichkeit der Teile und der starken Hitzeentwicklung ergeben, kein Verfahren zur automatischen Herstellung einer mit Glas umhüllten Halbleitervorrichtung gefunden worden. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung zu schaffen, die die automatische Herstellung einer mit Glas umhüllten Halbleiterdiode, in der alle Elemente entlang einer gemeinsamen Achse angeordnet sind, gestattet.
Für eine Anordnung zur Herstellung von Halbleiterdioden mit hermetisch abgeschlossener Glasumhüllung besteht die Erfindung darin, daß drei Haltearme, von denen der mittlere eine für die Herstellung der Umhüllung dienende Glasmuffe, der eine der beiden Außenarme einen Kristallträger mit Halbleiterkristall und der andere der beiden äußeren Arme eine Spitzenelektrode tragt, derart auf einer Gleitstrecke gegeneinander verschiebbar und arretierbar angeordnet sind und die gehaltenen Diodenteile dabei so geführt sind, daß längs einer gemeinsamen Achse eine zentrale Einführung der Diodensystemhälften in die Glasmuffe von beiden Seiten bis zur Berührung der Spitzenelektrode unter Druck mit dem Halbleiterkristall erfolgt, und daß die Glasmuffe vom Mittelarm so gehalten ist, daß nach beiden Seiten in der Achsrichtung überstehende Enden der Glasmuffe in dort zum Verschmelzen der Glasmuffe vorgesehene Heizringe bzw. Heizspulen eintauchen.
Im folgenden ist die Erfindung an Hand der nachstehend aufgeführten Zeichnungen näher erläutert:
F i g. 1 ist ein Schnitt durch eine Halbleiterdiode;
F i g. 2 ist eine schematische Darstellung einer Montagehaltevorrichtung;
Fig. 3 ist ein Schnitt in der EbeneX-X des Induktionsheizaggregats und der Montagehaltevorachtung nach Fig. 2.
In Fig. 1 ist eine mit Glas umhüllte koaxiale Halbleiterdiode gezeigt, die aus einer Kristallträgerelektrode 1, mit der ein Halbleiterkristall 2 ohmisch unter Verwendung einer Verbindungsplatte 3 verbunden ist, besteht. Eine Elektrodenzuleitung 4 ist tait einer Spitzenelektrode 5 versehen, die eine Gleichrichterverbindung mit dem Halbleiterkristall 2 Anordnung zur Herstellung von Halbleiterdioden mit hermetisch abgeschlossener Glasumhüllung
Anmelder:
IBM Deutschland Internationale Büro-Maschinen Gesellschaft m. b. H.,
Sindelfingen (Württ), Tübinger Allee 49
Als Erfinder benannt:
Frank Harrison Masterson,
Poughkeepsie, N. Y. (V. St. A.)
Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 26. Dezember 1956
(630 596)
bildet. Die Elektrodenzuleitung 4 und die Kristallträgerelektrode 1 werden zueinander in einem feststehenden Verhältnis durch eine Glasmuffe 7 gehalten, die an jeder der Elektroden 1 und 4 angeschmolzen ist und eine hermetische Abdichtung der ganzen Einheit bildet. Ein Kunststoffüberzug 8 umgibt das gesamte Glasgehäuse wegen der an sich bekannten Vorteile der Wärmeisolierung, Stoßdämpfung und Lichtabschirmung. Die Diode nach F i g. 1 zeigt, wie Halbleitervorrichtungen koaxial in Arbeitsgängen montiert werden können, deren kritische Natur durch die Eigenart der verwendeten Materialien und den Aufbau der Montageeinrichtungen in jedem Stadium steuerbar ist. Daher wird die automatische maschinelle Herstellung vereinfacht und heikle Handoperationen werden vermieden. Die das Aggregat bildenden Elemente sind entlang einer gemeinsamen Achse angeordnet, so daß ein schrittweises Montieren besser durchführbar ist.
Die abschließenden Einhüllungsoperationen mit der vorliegenden Anordnung seien nachstehend an Hand der in Fig. 2 schematisch dargestellten Einrichtung beschrieben. Fig. 2 zeigt eine Montagevorrichtung mit einem vertikal verstellbaren Glasmuffenhalter 30 und zwei Elektrodenhaltern 31 und
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Claims (1)

  1. 3 4
    32, die sich jeder vertikal bewegen können und mit gleiche Abstände von der Halbleiterdiodenanordnung Mitteln versehen sind, durch die sie in einem fest- haben. Nun werden die Induktionsheizelemente 36 stehenden Verhältnis zueinander gehalten werden. und 36A erregt, um das Glas der Muffe 7 zum Dies ist in F i g. 2 dadurch angedeutet, daß die Hai- Schmelzen zu bringen und so einen luftdichten Abter 30, 31 und 32 gleitbar auf dem Rahmen 33 sitzen 5 schluß gegenüber den Leitungen 1 und 4 zu bilden, und durch die Schrauben34, 34Λ und 34B fest- In der vergrößerten Darstellung nach Fig. 3 ist gestellt werden können. Die Induktionsheizaggregate gezeigt, daß die Elemente 36 und 36 A zwischen die
    36 und 36^4 sind so angeordnet, daß sie die Enden Spulen der Induktionsheizelemente 34 und 35 und einer Glasmuffe verschmelzen können, welche als die Glasmuffe 7 eingeführt sind. Die Elemente 36 luftdichte Einhüllung für die Halbleiterdiode ver- io und 36 ^ bestehen aus elektrisch leitenden Matewendet werden soll. Der Halter 30 ist von entspre- rialien mit hohen Schmelzpunkten, die zum Ausstrahchender Größe, so daß sich die Enden der Glasmuffe 7 len von Wärme dienen, bis die Leittemperatur von nach F i g. 1 über ihn hinaus erstrecken können. Die Glas erreicht ist. Es hat sich gezeigt, daß Glas leitend Induktionsheizeinsätze 36 und 36^4 sind zwischen und geeignet für die Induktionserhitzung wird, wenn den Induktionsheizspulen und der Glasmuffe 7 für 15 seine Temperatur auf 900° C und darüber ansteigt, nachstehend noch zu erklärende Zwecke vorgesehen. Vor Erreichen dieser Temperatur ist Glas jedoch
    In diesem Verfahrensschritt wird die Halbleiter- nicht leitend. Zu diesem Zweck werden die Elemente diode nach Fig. 1 mit der Glasumhüllung wie folgt 36 und 36^4 aus leitendem Material in die Spule34 hergestellt: Die Halbleiterdiodenuntergruppe, die und 35 eingeführt, um infolge der daran angelegten aus der Kristallträgerelektrode 1, der Platte 3, einem 20 induktiven Energie erhitzt zu werden und diese Hitze Halbleiterkristall 2 und der Spitzenelektrode 5 be- auf die Glasmuffe 7 auszustrahlen, bis die Leitsteht, ist in dem Halter 32 der Montagevorrichtung temperatur des Glases erreicht ist, zu welcher Zeit von Fig. 2 montiert und darin durch eine Schraube die Elemente 36 und 36^4 nach Belieben entfernt
    37 festgestellt. Der Halter 30 wird über der Dioden- werden können. Infolgedessen ist es möglich, die Untergruppe durch Nachlassen der Schraube 34^4, 25 Induktionserhitzung zum Schmelzen des Glases zu Bewegen des Halters 30 und Anziehen der Schraube verwenden und dadurch die korrodierenden Wirkun- 34^4 eingestellt. Eine Glasmuffe 7 mit für die Halb- gen und schwierige Temperaturregelung zu vermeileiterdiode passenden Abmessungen wird so in den den, welche sich bei Verwendung einer Flamme als Halter 30 eingesetzt, daß ihre beiden Enden frei Wärmequelle zeigen. Nach Beendigung des Schmelzliegen. Dann wird der Halter 30 so auf den Halter 30 Schrittes kann die Halbleiterdiode, wie sie in F i g. 1 32 zu bewegt, daß die Muffe 7 die Kristallträger- gezeigt ist, mit einem isolierenden Überzug 8 verelektrode 1 umgibt und das Diodenunteraggregat frei sehen werden, der die an sich bekannten Vorteile der liegt. Die Elektrodenzuleitung 4 wird in den Halter Wärmeisolierung, Stoßdämpfung und Lichtabschir-31 eingesetzt und darin durch eine Schraube 38 starr mung besitzt. Der Überzug 8 kann durch Tauchbefestigt. Jetzt bewegt man den Halter 31 in Rieh- 35 oder Sprühverfahren aufgebracht werden.
    tung zum Halter 32, bis die Spitzenelektrode 5 in Im vorstehenden ist eine Anordnung zur Herstel-
    Kontakt mit der Elektrodenzuleitung 4 kommt. lung von Halbleiterdioden beschrieben, bei der alle
    F i g. 3 zeigt nun einen vergrößerten Schnitt durch Operationen entlang einer gemeinsamen Achse ausdas Aggregat, und zwar hat dort die Elektroden- geführt werden und jede Operation so durchgeführt zuleitung 4 Kontakt mit der Spitzenelektrode 5. Un- 40 wird, daß die physikalischen Eigenschaften der zu ter Verwendung einer nicht besonders dargestellten montierenden Elemente und die allgemeinen bau-Punktschweißvorrichtung stellt man eine Punkt- liehen Prinzipien der Haltevorrichtung, in der die schweißung 9 zwischen der Elektrodenzuleitung 4 Elemente montiert werden, dazu beitragen, heikle und der Spitzenelektrode 5 her. Das Punktschweiß- Handoperationen und sehr exakte Steuerbedingungen verfahren ist an sich bekannt. Jede Vorrichtung, die 45 auszuschalten, und zwar wird ein Verfahren der Inimstande ist, die Energie auf den Kontaktpunkt duktionserwärmung eines normalerweise nichtleitender Elemente 4 und 5 zu verteilen, bewirkt die für den Stoffes verwendet,
    die Punktschweißung nötige Verschmelzung. Zum
    Zweck der Veranschaulichung ist an der Elek- Patentanspruch:
    trodenzuleitung 4 ein Vorsprung dargestellt, der die 50
    Einstellung erleichtert. Dies ist aber ein frei wähl- Anordnung zur Herstellung von Halbleiterbares Merkmal, und solange ein elektrisch niedriger dioden mit hermetisch abgeschlossener Glasum-Widerstand und eine hohe mechanische Stabilität bei hüllung, dadurch gekennzeichnet, daß der Punktschweißung zwischen Spitzenelektrode 5 drei Haltearme (30, 31, 32), von denen der mitt- und Elektrodenzuleitung 4 erreicht wird, ist der Vor- 55 lere (30) eine für die Herstellung der Umhüllung sprang nicht nötig, obwohl er wegen der geringen dienende Glasmuffe (7), der eine der beiden Größe der Elemente von Nutzen ist. Außenarme (32) einen Kristallträger (1) mit
    Gemäß Fig. 2 werden nach der Ausübung der Halbleiterkristall (2) und der andere der beiden
    Punktschweißung 9 die Halter 31 und 32 etwas auf- äußeren Arme (31) eine Spitzenelektrode (5)
    einander zu bewegt. Dies ist als Biegung in der 60 trägt, derart auf einer Gleitstrecke gegeneinander
    Spitzenelektrode 5 angedeutet. Die Annäherung der verschiebbar und arretierbar angeordnet sind und
    Elektrode 1 und der Elektrodenzuleitung 4 aneinan- die gehaltenen Diodenteile (1, 2-5, 7) dabei so
    der hat den Zweck, eine Differenz im Ausdehnungs- geführt sind, daß längs einer gemeinsamen Achse
    koeffizienten zwischen der Glasmuffe 7 und den EIe- eine zentrale Einführung der Diodensystemhälften
    menten, aus denen der restliche Teil des Aggregats 65 (1, 2 und 5) in die Glasmuffe (7) von beiden
    besteht, auszugleichen. Jetzt wird der Halter 30 in Seiten bis zur Berührung der Spitzenelektrode (5)
    Richtung des Halters 31 bewegt, bis die Glasmuffe unter Druck mit dem Halbleiterkristall (2) er-
    die einzuschließenden Teile umfaßt und die Enden folgt, und daß die Glasmuffe (7) vom Mittelarm
    (30) so gehalten ist, daß nach beiden Seiten in der Achsrichtung überstehende Enden der Glasmuffe (7) in dort zum Verschmelzen der Glasmuffe vorgesehenen Heizringe (36, 36^4) bzw. Heizspulen (35, 35/4) eintauchen. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsches Gebrauchsmuster Nr. 1730741; USA.-Patentschrift Nr. 2762956; »Zeitschrift für Elektrochemie«, Bd. 58 (1954), Nr. 5, S. 283 bis 321.
    Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
    509 518/330 3.65 © Bundesdruckerei Berlin
DEI14166A 1956-12-26 1957-12-24 Anordnung zur Herstellung von Halbleiterdioden mit hermetisch abgeschlossener Glasumhuellung Pending DE1188730B (de)

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