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Transistor mit Sockelanordnung Die Erfindung betrifft einen Transistor
mit einem auf einem Basisblech befestigten Halbleiterplättehen und mit
je einer sich über dem Halbleiterkörper erhebenden, auf den einander gegenüberliegenden
Flachseiten des Halbleiterplättchens aufgebrachten metallischen, als Emitter- und
als Kollektorelektrode ausgebildeten Kontaktelektrode und mit einer kürzeren und
zwei längeren, durch den Sockel des Transistors geführten Elektrodenzuleitungen,
wobei die kürzere Elektrodenleitung geradlinig ausgebildet und mit dem Basisblech
verbunden ist, während die beiden längeren Elektrodenzuleitungen an ihrem oberen
Ende von dem Halbleiierkörper hakenförmig weggebogen sind und an der Stelle
des gegenseitigen geringsten Abstandes unter mechanischer Vorspannung an
den Kontaktelektroden anliegen.
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# Legierungstransistoren der Bauart nach der französischen Patentschrift
1289 289 bestehen aus einem Halbleiterplättchen, auf dessen beiden Oberflächen
je
eine Legierungselektrode z. B. durch Einlegieren von pillenförmigem Dotierungsmaterial
angeordnet ist. Zum Kontaktieren der Basis dient gewöhnlich ein sogenanntes Basisblech,
das scheiben-, kreis-, rechteck-' förmig oder in Form eines Topfes mit einem Loch
in der Mitte ausgebildet sein kann. Das Halbleiterplättchen mit den Legierungselektroden
wird mit dem Blech derart legiert, daß die eine Elektrode in dem Loch des Legierungsbleches
liegt.
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Zum Kontaktieren derartiger Halbleiterplättchen dienen nach der genannten
Patentschrift und nach der britischen Patentschrift 890 830 gewöhnlich Sokkel,
bei denen drei Sockelstifte bzw. -drähte mittels einer Glasdurchführung durch einen
Metallkörper, den eigentlichen Sockel, geführt sind. Die einzelnen Elektroden des
Halbleiterplättchens werden mit je
einem Sockelstift verbunden. Gewöhnlich
wird dazu ein Sockelstift verkürzt, so daß er mit dem unteren Rand des Basisbleches
verbunden werden kann. Die beiden anderen, den verkürzten Stift überragenden Stifte
werden dann mit den obenliegenden Legierungselektroden verbunden. Aus der britischen
Patentschrift 890 830 ist weiter bekannt, die oberen Enden der beiden längeren
Stifte hakenförmig derart zu biegen, daß die zum Halbleiterplättchen hingebogenen
Haken die beiden Elektroden des Halbleiterplättchens berühren.
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Beim Einschieben des Halbleiterplättchens zwischen zwei hakenförmig
gebogene Sockelstifte treten jedoch Schwierigkeiten auf, die zur Zerstörung des
Halbleiterplättchens führen können. Das liegt daran, daß an die Eigenschaften der
mit den hakenförmigen Enden versehenen Sockelstifte sich widersprechende Forderungen
gestellt werden müssen.
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Es wird einmal gefordert, daß die beiden Enden der Sockelstifte auf
den beiden Elektroden mit hinreichend großem Druck federnd aufliegen. Dies ist notwendig,
damit die als Anschluß dienenden Stifte beim Erhitzen und Erweichen der Pillen züm
Zweck einer Lötkontaktierung in diese lötend eingebettet werden. Wegen der Schwankungen
in der Pillenhöhe kann der Abstand der Sockelstifte jedoch nicht eindeutig auf ein
erforderliches Optimum gebracht werden, da die Pillenabstände infolge der Fertigungstoleranzen
schwanken und auch bei kleinsten Pillenabständen dieser Druck vorhanden sein muß.
Mit größer werdenden Pillen steigt der Druck entsprechend an und führt zum Verschieben
der Pillen beim Einführen des Halbleiterpläftchens zwischen die hakenförmig gebogenen
Stiftenden.
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Es stehen sich also die Forderungen nach einem möglichst hohen federnden
Druck zum Einlöten in die Elektroden und nach einem geringen Federdruck während
des Einführens des Halbleiterplättehens entgegen.
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Die Erfindung gibt einen Transistor an, bei dem diese beiden sich
einander widersprechenden Forderungen durch verschiedene Maßnahmen weitestgehend
einander angeglichen werden können. Erfindungsgemäß zeichnet sich der Transistor
dadurch aus, daß die beiden längeren Elektrodenzuleitungen zumindest in dem unteren,
aus dem Sockel heraustretenden Teil in ihrem Material verdichtet und bandförmig
abgeflacht sind, daß die hakenförmig gebogenen Teile an ihren oberen Enden gerade
Schenkel mit ebenen Auflaufflächen haben, deren öffnungswinkel ec zwischen
10 und 25Q liegt, daß die Auflaufflächen mit
einem die Reibung
zwischen den Kontaktelektroden und den Auflaufflächen vermindernden Mittel versehen
sind und daß der gegenseitige geringste Ab-
stand der hakenförmig gebogenen
Teile in entspanntem Zustand kleiner ist als der Abstand b' der beiden äußeren
Oberflächen der Kontaktelektroden und größer ist als die Dicke b des Halbleiterplättchens
und des Basisbleches.
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Die weitere Ausbildung der Erfindung wird im folgenden an Hand eines
in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
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In der Zeichnung ist ein gebräuchlicher Sockel 1
dargestellt,
durch den mittels Glasdurchführungen drei Elektrodenzuleitungen bzw. Sockelstifte
2, 3
und 4 geführt sind. Der mittlere Sockelstift 4 ist gegenüber den beiden
äußeren Sockelstiften 2 und 3 etwas verkürzt. Die eigentliche Transistoranordnung
5 besteht aus dem Halbleiterplättchen 6 und den beiden Legierungselektroden
8 und 9 sowie dem mit einer zentralen Öffnung versehenen Basisblech
7. Das Halbleiterplättchen wird so eingeführt, daß das Basisblech
7 mit seinem unteren Rand die verkürzte mittlere Elektrode 4 berührt und
mit dieser verbunden werden kann und daß die hakenförmig vom Halbleiterkörper weggebogenen
oberen Enden 2 b und 3 b
der beiden längeren Sockelstifte 2
und 3 die beiden Legierungspillen 8 und 9 unter Druck berühren.
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Die beiden Sockelstifte 2 und 3 werden an ihren unteren Enden
2 a und 3 a unmittelbar nach ihrem Austritt aus dem Sockel 1 flachgequetscht.
Man erreicht dadurch eine Verdichtung des Materials an diesen Stellen, wodurch die
Elastizität der Stifte erhöht wird. Wegen des geringeren Querschnitts wird außerdem
die Kraft, die beim Einschieben des Halbleiterplättchens zum Auseinanderbiegen der
beiden hakenförmigen Enden benötigt wird, verminderL Wie bereits erwähnt
' müssen die hakenförmig gebogenen Stiftenden nach dem Einführen des Halbleiterplättchens
mit einem erforderlichen Mindestdruck gegen die Legierungselektroden 8 und
9 drilkken, damit diese beim Erhitzen im Hinblick auf einen guten Kontakt
in das erweichte Elektroderunaterial eingebettet werden können. Andererseits wäre
es für das Einschieben des Halbleiterplättchens zwischen die beiden Enden aus mechanischen
Gründen wünschenswert, wgnn diese überhaupt keinen Druck ausüben, damit die verhältnismäßig
weichen Legierungselektroden 8 und 9 nicht mechanisch beschädigt und
gegebenenfalls verschoben werden können. Da diese Forderungen gleichzeitig nicht
erfüllbar sind, werden nach der Erfindung andere Mittel angewendet, die den unbedingt
erforderlichen Druck hinsichtlich der Beschädigung der Legierungselektroden während
des Einschiebens weitestgehend unschädlich machen.
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Zu diesem Zweck kann einmal die geometrische j
Form der hakenförmig
gebogenen Enden benutzt werden. Es ist ohne weiteres einzusehen, daß die Schubkraft
der senkrecht auf die Elektroden drückenden Stiftenden beim Einschieben des Halbleiterplättchens
um so geringer ist, je weniger diese gekrümmt sind. Andererseits ist es für
das Einfädeln des Halbleiterplättchens zwischen die beiden gekrümmten Stiftenden
erforderlich, daß diese an ihrem oberen Teil einen größeren Abstand haben, als die
größte Dicke des Halbleiterplättchens, an den beiden äußeren Oberflächen der Legierungselektroden
gemessen, beträgt. Sie müssen also nach oben auseinanderlaufen. Es ist aber vorteilhaft,
wenn diese- oberen Teile der Sockelenden möglichst geradlinig verlaufen und als
ebene Flächen ausgebildet sind. Derartige Auflaufflächen bilden beim Einführen des
Halbleiterplättchens einen relativ geringen Reibungswiderstand. Es hat sich als
zweckmäßig erwiesen, den von den beiden Auflaufflächen der beiden oberen Stiftenden
2 b und 3 b gebildeten Winkel cc zwischen 10 und
25' zu wählen.
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Als weiteres Mittel zur Verringerung der Reibung beim Einschieben
des Halbleiterplättchens kann der Reibungskoeffizient zwischen der Oberfläche der
Auflaufflächen und den Legierungselektroden vermindert werden. Man kann diese Forderung
nach der Erfindung durch zwei Möglichkeiten erfüllen, Es ist einmal möglich, die
Stiftenden mit einem die Reibung vermindernden Mittel zu versehen. Man kann zu diesem
Zweck einen Schmierfilm 10 und 11 auf die Auflaufflächen aufbringen.
Der Schmierfilm kann z. B. aus einer wasserlöslichen Seife bestehen. Er erleichtert
das Gleiten der Legierungselektroden auf den Auflaufflächen der hakenförmig gebogenen
Stiftenden. Weiterhin besteht die Möglichkeit, die Auflaufflächen mit einem niedrigschmelzenden
Lot zu überziehen und dieses während des Einsetzens des Halbleiterplättchens zu
erhitzen, so daß das Lot flüssig wird. Das Halbleiterplättchen gleitet dann ebenfalls
in einer Art Schmiermittel. Besonders geeignet ist die Verwendung eines niedrigschmelzenden
Lotes, z. B. aus Gallium-Indium, das nach Aufschmelzen mit dem Material der Elektrode,
z. B. Indium, höher schmelzend wird. Dadurch vermeidet man, daß das gesamte Elektrodenmaterial
beim Montieren nochmals aufschmilzt. Schließlich ist es noch möglich, das Material
der Legierungselektroden selbst als Schmiermittel zu verwenden, indem diese beim
Einführen des Halbleiterplättchens an den Berührungsstellen mit den Auflaufflächen
aufgeschmolzen werden, indem sich ein Eutektikum, z. B. Indium-Zinn-Eutektikum,
bildet. Sie benetzen dann die Auflaufflächen der Sockelstifte und setzen damit die
Reibung herab.
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Als dritte Maßnahme zur Verhinderung von Schäden beim Einführen des
Halbleiterplättchens zwischen die hakenförmig gekrümmten Sockelenden kann selbstverständlich
die Regelung des Druckes, den diese Enden auf das Halbleiterplättehen ausüben, benutzt
werden. Zu diesem Zweck wird der Abstand der hakenförmig gekrümmten Teile an der
Stelle, an der sie den geringsten Abstand voneinander haben, so gewählt, daß dieser
kleiner ist als der Abstand b' der beiden äußeren Elektrodenoberflächen und größer
ist als die Dicke b des Halbleiterplättchens mit dem Basisblech. Dabei muß
natürlich noch berücksicbtigt werden, daß zwischen den einzelnen Halbleiterplättchen
hinsichtlich ihrer Dicke Schwankungen bestehen. Der Abstand b' bezieht sich
demnach auf den kleinstmöglichen Abstand der verwendeten Halbleiterplättchentypen
zwischen den beiden äußeren Oberflächen der Legierungselektroden. Der Abstand in
bezug auf b ist dagegen nicht so kritisch, da die Dickenschwankungen beim
Halbleiterplättchen nicht sehr groß sind.
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Das Zusammenwirken der beschriebenen Maßnahmen ermöglicht es,
Halbleiterplättehen in einen montagefertig vorbereiteten Sockel einzuschieben, ohne
daß zusätzliche Arbeitsgänge zum Anbiegen der einzelnen Sockelstifte an die Halbleiterplättchen-Elektroden
notwendig sind und ohne daß dabei mechanische Beschädigungen des Halbleiterplättehens
in nennenswertem Umfang auftreten.