DE1225303B - Transistor mit Sockelanordnung - Google Patents

Transistor mit Sockelanordnung

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DE1225303B
DE1225303B DEJ25642A DEJ0025642A DE1225303B DE 1225303 B DE1225303 B DE 1225303B DE J25642 A DEJ25642 A DE J25642A DE J0025642 A DEJ0025642 A DE J0025642A DE 1225303 B DE1225303 B DE 1225303B
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DE
Germany
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semiconductor
electrode
transistor
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transistor according
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Application number
DEJ25642A
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English (en)
Inventor
Dr Horst Knau
Guenter Neumann
Dr Valentin Moll
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
TDK Micronas GmbH
Original Assignee
Deutsche ITT Industries GmbH
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/48Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor
    • H01L23/488Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor consisting of soldered or bonded constructions
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
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    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/013Alloys
    • H01L2924/0132Binary Alloys
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Description

  • 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.
  • # 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Die weitere Ausbildung der Erfindung wird im folgenden an Hand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.

Claims (1)

  1. Patentansprüche: 1. Transistor mit einem auf einem Basisblech befestigten Halbleiterplättchen 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 Halbleiterkörper hakenförmig weggebogen sind und an der Stelle des gegenseitigen geringsten Abstandes unter mechanischer Vorspannung an den Kontaktelektroden anliegen, dadurch gekennzeichnet, 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 250 liegt, daß die Auflaufflächen mit einem die Reibung zwischen den Kontaktelektroden und den Auflaufflächen vermindernden Mittel versehen sind und daß der gegenseitige geringste Abstand der hakenförmig gebogenen Teile im entspannten Zustand kleiner ist als der Abstand b' der beiden äußeren Oberflächen der Kontaktelektrode und größer ist als die Dicke b des Halbleiterplättchens (6) und des Basisbleches (7). 2. Transistor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als die Reibung verminderndes Mittel ein Schmierfilm dient. 3. Transistor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schmierfilm (10, 11) aus wasserlöslicher Seife besteht. 4. Transistor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als die Reibung verminderndes Mittel ein auf die Auflaufflächen aufgebrachtes niedrigschmelzendes Lot dient, das während der Montage des auf dem Basisblech befestigten Halbleiterplättchens zwischen den beiden längeren Elektrodenzuleitungen durch Erhitzen flüssig gemacht werden kann. 5. Transistor nach Ansprach 4, dadurch gekennzeichnet, daß als niedrigschmelzendes Lot ein solches vorgesehen ist, das nach dem Aufschmelzen mit dem Material der Kontaktelektroden höher schmelzend wird. 6. Transistor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß als Lot Gallium-Indium und als Material für die Kontaktelektroden Indium vorgesehen ist. In Betracht gezogene Druckschriften: Britische Patentschrift Nr. 890 830; französische Patentschrift Nr. 1289 289.
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB890830A (en) * 1959-09-11 1962-03-07 Nippon Electric Co A glass sealed type semiconductor device
FR1289289A (fr) * 1960-05-17 1962-03-30 Ass Elect Ind Dispositif à transistor

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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