DE1227153B

DE1227153B - Transistor, insbesondere Planar- oder Mesatransistor

Info

Publication number: DE1227153B
Application number: DEJ25641A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Phys Dr Horst Knau; Dr Valentin Moll; Dipl-Phys Hans Weinerth
Original assignee: Deutsche ITT Industries GmbH
Current assignee: TDK Micronas GmbH
Priority date: 1964-04-11
Filing date: 1964-04-11
Publication date: 1966-10-20

Description

Transistor, insbesondere Planar- oder Mesatransistor hie Erfindung betrifft einen Transistor, insbesondere einen Planar- oder Mesatransistor, bei dem drei nicht in einer Ebene liegende Zuleitungsdrähte unterschiedlicher Länge isoliert durch einen Sockel in ein Gehäuse eingeführt und innerhalb des Gehäuses derart umgebogen sind, daß ihre Enden die Eckpunkte eines stumpfwinkligen Dreiecks bilden.
Es sind Transistoren bekannt, bei denen der Halbleiterkörper als Kollektor ausgebildet ist und auf einer Oberfläche des Halbleiterkörpers die Emitter-und Basiselektrode angeordnet sind. Diese können entweder nebeneinander wie z. B. bei sogenannten Mesatransistoren (nach deutscher Patentschrift 1056 747) angeordnet sein; sie können auch konzentrisch angeordnet sein, wobei gewöhnlich die Basiselektrode die Emitterelektrode umgibt. Die zuletzt genannte Anordnung wird häufig bei sogenannten Planartransistoren (nach- der französischen Patentschrift 1254 861) gewählt, bei denen mittels Maskiexungs- und Diffusionsvorgängen der Emitter und die Emitterelektrode sowie die Basiselektrode in dem Halbleiterkörper erzeugt werden.
Bei der Montage auf einen Sockel wird der Halbleiterkörper gewöhnlich direkt auf dem Sockelkörper befestigt. Damit ist gleichzeitig der Kollektoranschluß hergestellt. Emitter- und Basiselektrode werden mit zwei durch den Sockelkörper isoliert hindurchgeführten Sockelstiften verbunden. Nachteilig bei dieser Montageart ist, daß Sockel hergestellt werden müssen, bei denen zwei Zuführungsdrähte isoliert durch den Sockelkörper geführt sind und der dritte Zuleitungsdraht mit dem Sockelkörper verbunden ist, um einen Kollektoranschluß zu erhalten. Die Herstellung derartiger Sockel ist wesentlich aufwendiger als die der üblichen Sockel, bei denen drei Zuführungsdrähte isoliert durch den Sockelkörper geführt sind. Das ist schon dadurch bedingt, daß die Zuführungsdrähte nicht in einem Arbeitsgang angebracht werden können.
Durch die britische Patentschrift 902 257 ist ein Transistor bekanntgeworden, dessen drei isoliert durch den Sockel in ein Gehäuse geführte Zuleitungsdrähte so angeordnet sind, daß ihre Sockel-Durchstoßpunkte auf einer Geraden liegen. Der mittlere Zuleitungsdraht verläuft innerhalb des Gehäuses infolge Kröpfung in einem gewissen Abstand von und parallel zu der von den beiden äußeren Zuleitungsdrähten gleicher Länge aufgespannten Ebene. Auf das abgeknöpfte Ende wird die an einem den eigentlichen Halbleiterkörper haltenden Rähmchen angebrachte Hülse gesteckt, für das die Ebene des Halbleiterkörpers senkrecht zur von den äußeren Zuleitungsdrähten aufgespannten Ebene steht, während die äußeren Zuleitungsdrähte zum Halbleiterkörper hingebogen sind und ihn kontaktieren.
Ferner ist durch die französische Patentschrift 1314 677 ein Transistor bekanntgeworden, dessen drei isoliert durch den Sockel in ein Gehäuse geführte Zuleitungsdrähte so angeordnet sind, daß ihre Sockel-Durchstoßpunkte nicht in einer Ebene liegen. Der mittlere Zuleitungsdraht ist innerhalb des Gehäuses abgebogen und kontaktiert eine Zone des Halbleiterkörpers, während von den oberen Enden der äußeren Zuleitungsdrähte Verbindungsdrähte zu den anderen Zonen des Halbleiterkörpers führen und sie kontaktieren.
Zum Herstellen der elektrischen Verbindungen des Halbleiterkörpers mit den Sockelteilen wendet man gewöhnlich Verfahren an, bei denen unter Anwendung von Wärme und Druck, dem sogenannten Thermo-Kompressionsverfahren, der Sockelkörper mit dem Halbleiterkörper bzw. mit den Zuleitungsdrähten zwischen den Elektroden des Halbleiterkörpers und den Sockelstiften elektrisch und mechanisch verbunden wird. Diese Verfahren werden in der englischsprachigen Literatur mit Wafer-Bonding (kontaktieren von Plättchen) und Nailhead-Bonding (kontaktieren mit dem Kopf von nagelartigen Zuleitungen) bezeichnet. Damit diese Verfahren einen guten Kontakt ergeben, müssen die elektrisch zu verbindenden Teile (Zuleitungsdrähte und Sockelkörper) vergoldet werden.
Bei der oben beschriebenen Art der Montage, bei der der Halbleiterkörper unmittelbar auf dem Sockelkörper befestigt wird, ist es nachteilig, daß der ganze Sockel vergoldet werden muß. Dies führt zu einer Erhöhung der Herstellungskosten. Ferner muß für das Befestigen des Halbleiterkörpers auf dem Sockel mittels Thermokompression der gesamte Sockel auf erhöhte Temperatur gebracht werden. Das erfordert wiederum den Einsatz ziemlich aufwendiger Vorrichtungen.
Es ist daher wünschenswert, Mesa- und Planartransistoren auf gewöhnlichen Sockeln mit drei isoliert durchgeführten Zuführungsdrähten zu montieren. Schwierigkeiten entstehen bei Verwendung derartiger Sockel u. a. dadurch, daß diese Sockel im Interesse einer gegenseitigen Austauschbarkeit der Transistoren hinsichtlich der Anordnung und Zuordnung der Zuführungsdrähte genormt sind.
Die Durchstoßpunkte der Zuführungsdrähte durch den Sockelkörper-.liegen auf einem Kreis. Zwei Zuführungsdrähte liegen auf den Schnittpunkten einer durch den Kreismittelpunkt verlaufenden Geraden mit dem Kreis. Der dritte Zuführungsdraht liegt in der Mitte des Kreisbogens zwischen den beiden ersten Zuführungsdrähten. Die beiden auf der Geraden liegenden Zuführungsdrähte dienen als Emitter- und Kollektoranschluß, der dazwischenliegende als Basisanschluß.' Ferner ist noch festgelegt, welcher der beiden auf der Geraden liegenden Zuführungsdrähte Emitter- und welcher Kollektoranschluß ist. Der Emitteranschluß liegt gewöhnlich in der Nähe einer am Sockelkörper- angebrachten Nase.
Letzteres ist für die Erfindung nicht von Bedeutung. Nachteilig ist aber, daß man von vornherein bezüglich der- Einteilung der Zuführungsdrähte für Emitter-Basis- und Kollektoranschluß festgelegt ist, wenn man einen solchen genormten Sockel sinnvoll zum Montieren von Transistoren verwenden will. Man kann sich also nicht die unter montagetechnischen und geometrischen Gesichtspunkten günstigste Anordnung auswählen.
Die Erfindung gibt einen Transistor an, bei der die Nachteile der bisher üblichen Montage von Planar-bzw. Mesatransistoren vermieden- werden und bei der billige handelsübliche genormte Sockel mit drei definiert angeordneten isoliert durchgeführten Sockelstiften verwendet werden können.
Der Transistor ist erfindungsgemäß so ausgebildet, daß die Zuleitungsdrähte an ihren oberen Enden flachgepreßt sind, daß das obere Ende des kürzesten Zuleitungsdrahtes durch Umbiegen des Zuleitungsdrahtes in die durch die beiden längeren Zuleitungsdrähte bestimmte Ebene gelegt ist, daß der eine längere Zuleitungsdraht an seinem oberen Ende derart abgewinkelt ist, daß dieses über dem umgebogenen oberen Ende des kürzesten Zuleitungsdrahtes liegt und den Scheitelpunkt eines durch die Verbindungslinien mit den Enden der beiden anderen Zuleitungsdrähte gebildeten stumpfwinkligen Drei= ecks bildet, daß der Halbleiterkörper des Transistors auf dem über dem Ende des kürzesten Zuleitungsdrahtes liegenden Ende des einen der beiden längeren Zuleitungsdrähte elektrisch leitend als Kollektoranschluß befestigt ist und daß die auf der dem Kollektoranschluß gegenüberliegenden Oberfläche des Halbleiterkörpers vorgesehenen, Emitter und Basis bildenden Elektroden durch dünne Drähte mit den Enden der beiden anderen Zuleitungsdrähte elektrisch leitend verbunden sind.
Die Erfindung wird im folgenden an Hand der Zeichnung näher erläutert.
F i g.1 zeigt einen Querschnitt durch einen in ein Gehäuse 7 eingebauten Transistor nach der Erfindung mit einem montierten Planartransistor als Halbleiterkörper, und F i g. 2 zeigt eine Draufsicht auf den Transistor aus Richtung des Halbleiterkörpers mit den Zuführungsdrähten.
In den Figuren sind gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen. Durch einen Sockelkörper l sind drei Zuführungsdrähte 2, 3 und 4 z. B. mittels einer bekannten Glasdurchführung 5 isoliert hindurchgeführt und genormt angeordnet. Sie ragen über den Sockelkörper als drei zur Montage verwendbare Sockelstifte hinaus. Der eine Sockelstift 3 ist kürzer als die beiden anderen Sockelstifte 2 und 4. Das obere Ende 3 a dieses Sockelstiftes wird so umgebogen, daß es mit der von den beiden Sockelstiften 2 und 4 bestimmten Ebene abschließt. In der Zeichnung ist das durch die gestrichelte Linie 3 b angedeutet. Die oberen Enden 2 a, 3 a und 4 ä aller drei Sockelstifte liegen somit in einer Ebene. Ferner sind die oberen Enden aller drei Sockelstifte flach gepreßt. Das Umbiegen und Flachpressen kann in einem Arbeitsgang mittels einer geeigneten Schlaglehre erreicht werden.
Das Ende 2a des einen längeren Sockelstifes 2 wird anschließend rechtwinklig abgebogen. Dadurch liegt dieses Stiftende oberhalb des umgebogenen Stiftendes 3 a des kürzeren Sockelstiftes 3 und etwas unterhalb des oberen Endes 4 a des unverändert gebliebenen zweiten längeren Sockelstiftes 4. Das rechtwinklig abgebogene Ende 2 a bildet etwa den Scheitelpunkt eines Winkels a; der durch die .Verbindungslinien zwischen diesem Ende 2 a und den beiden Enden 3 a und 4 a der beiden anderen Sockelstifte gebildet wird. Es ist Wichtig, daß dieser Winkel a größer als 90°, am besten etwa 130°, ist, da andernfalls wegen der Eigenart des benutzten Thermokompressionsverfahrens leicht Kurzschlüsse bei der Herstellung der elektrischen Anschlüsse entstehen können.
Die oberen Enden der Sockelstifte werden als Vorbereitung für die elektrischen Anschlüsse des aufzu= sockelnden Halbleiterkörpers vergoldet.
Der Halbleiterkörper eines Planar- oder Mesatransistors wird auf das vergoldete Ende 2 a des rechtwinklig abgebogenen Sockelstiftes 2 aufgesetzt und in bekannter Weise unter Anwendung von Wärme und Druck elektrisch mit dem Sockelstift verbunden.' Damit ist der Kollektoranschluß hergestellt.
Zum Herstellen des Emitter- und Basisanschlusses werden mittels einer geeigneten-Vorrichtung dünne Drähte, vorwiegend Golddrähte, mit Hilfe von Mikromanipulationen auf den Emitterfleck 6 b bzw. den Basisring 6a des Halbleiterkörpers 6 und die entsprechenden Sockelstiftenden 3 a und 4 a aufgesetzt und unter Anwendung von Druck und Wärme elektrisch leitend verbunden. Durch die Eigenart dieses Verfahrens, bei dem die Verbindungsdrähte 8 und 9 von einem längeren Drahtstück nach dem Kontaktieren abgeschnitten werden, bleiben kleine Reststummel von Drahtenden bestehen. Diese machen es erforderlich, daß der Abstand der beiden Elektroden 4 a und 3 a möglichst groß sein muß: Er muß mindestens 1 mm betragen. Andererseits besteht die Gdfahr, daß durch die Drahtstummel Kurzschlüsse entstehen. Diese Forderung wird durch die - spezielle Sockelanordnung nach der Erfindung erfüllt. Die weiteren Vorteile der Erfindung bestehen darin, daß genormte Sockel mit drei isoliert durchgeführten Sockelstiften verwendet werden können. Diese Sockel sind, wie bereits eingangs erwähnt, billiger herzustellen als Spezialsockel, bei denen der Halbleiterkörper direkt auf dem Sockelkörper befestigt werden kann. Außerdem hat man hinsichtlich des elektrischen Anschlusses der aufgesockelten Halbleiterkörper größere Freiheiten, da der Kollektor nicht mit dem Sockelkörper und damit mit Masse verbunden ist. Weitere Vorteile entstehen bei der Vergoldung, da nur die oberen Enden der Sockelstifte und nicht mehr der gesamte Sockelkörper vergoldet zu werden brauchen. Auch während der Kontaktierungsprozesse braucht nicht mehr der gesamte Sockel erwärmt zu werden, sondern nur noch die Enden der Sockelstifte. Dies bedeutet kurze Aufheiz-und Abkühlzeiten und ermöglicht die Verwendung wesentlich einfacherer Vorrichtungen für diese Zwecke. Nach der Erfindung wird somit ein einfach herzustellender und billigerer Sockel zum Kontaktieren eines Transistors angegeben, der darüber hinaus noch in elektrischer Hinsicht Vorteile bietet und bei dem die übliche und genormte Elektrodenanordnung Emitter-Basis-Kollektor erhalten bleibt.

Claims

Patentansprüche: 1. Transistor, insbesondere Planar- und Mesatransistor, bei dem drei nicht in einer Ebene liegende Zuleitungsdrähte unterschiedlicher Länge isoliert durch einen Sockel in ein Gehäuse eingeführt und innerhalb des Gehäuses derart abgebogen sind, daß ihre Enden die Eckpunkte eines stumpfwinkligen Dreiecks bilden, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Zuleitungsdrähte (2, 3, 4) an ihren oberen Enden (2 a, 3 a, 4 a) flachgepreßt sind, daß das obere Ende (3 a) des kürzesten Zuleitungsdrahtes (3) durch Umbiegen des Zuleitungsdrahtes in die durch die beiden längeren Zuleitungsdrähte bestimmte Ebene gelegt ist, daß der eine längere Zuleitungsdraht (2) an seinem oberen Ende (2a) derart abgewinkelt ist, daß dieses über dem umgebogenen oberen Ende (3a) des kürzesten Zuleitungsdrahtes (3) liegt und den Scheitelpunkt eines durch die Verbindungslinien mit den Enden der beiden anderen Zuleitungsdrähte (3 a, 4 a) gebildeten stumpfwinkligen Dreiecks bildet, daß der Halbleiterkörper (6) des Transistors auf dem über dem Ende des kürzesten Zuleitungsdrahtes liegenden Ende des einen (2) der beiden längeren Zuleitungsdrähte elektrisch leitend als Kollektoranschluß befestigt ist und daß die auf der dem Kollektoranschluß gegenüberliegenden Oberfläche des Halbleiterkörpers vorgesehenen Emitter (6b) und Basis (6a) bildenden Elektroden durch dünne Drähte (8, 9) mit den Enden (3 a, 4 a) der beiden anderen Zuleitungsdrähte (3, 4) elektrisch leitend verbunden sind.
2. Transistor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die oberen Enden (2 a, 3 a, 4 a) der Zuleitungsdrähte vergoldet sind. In Betracht gezogene Druckschriften: Britische Patentschrift Nr. 902 257; französische Patentschrift Nr. 1314 677.