DE1665244A1 - Halbleiterwiderstand und Verfahren zu seiner Herstellung - Google Patents

Description

Dipl.-lng. ERICH E. V/ALTHER

PatenV-swell·
Anmelder: N. V. PHiLIPS' GLOBLAfJIPENFABRIEKEN

Akte: PHN- 1609
Anmeldung vom« 5<>Juni 1967

"Halbleiterwiderstand und Verfahren zu seiner Herstellung.".

Die Erfindung besieht sicfe auf einen Halbleiterwider- λ stand mit einem mit Elektroden versehenen vorsugsweise gesinterten Körper aus Halbleitermaterial und auf ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen Widerstandes. Beispiele derartiger Widerstände sind PhotowiderständSf Thermistoren und'Varistoren*

Es ist für riele Anwendungsbereiche notwendig» über Halbleiterwiderstände verfügen au können, die charakteristische Eigenschaften beuitzen, tie nur durch einen sehr geringen Elektrodenabstand eraielbar sind. Mit den üblichen Herstellungsteohniken für die erwähnten Halbleiterwi derstände werden auf ein und derselben Flttohe eines HalbleiterkSrpers die Elektroden nebeneinander angeordnet· Wenn dies jedoch in sehr geringe» gegenseitigen Abstaut geschehen soll» wird es sohwer, bein Anbringen der Elektroden das zwischen den Elektroden liegend· Halbleitermaterial nicht au verunreinigen oder su beschädigen und die Exemplarstreuungen in »ulÄs-

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eigen Grenzen zu halten. Dadurch werden dann die Herstellungskosten derartiger Widerstände relativ hooh.

Die Erfindung beiweckt, einen zuverlässigen Halbleiterwiderstand der obenerwähnten Art zu sohaffen, der einen kleinen Elektrodenabstand hat und eioh wirtschaftlich herstellen läset.

Ein Widerstand der obenerwähnten Art naoh der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Körper eine im wesentlichen prismatische Form hat, bei der in der Nähe eines Endes mindestens eine der Seitenflächen bis au einar duroh eine Bruohfläche des Materials gebildeten quer zu den Seitenflächen des Korpers stehenden Endfläche abgeschrägt ist, wobei diese abgeschrägte Seitenfläche und eine gegenüberliegende Seitenfläche je mit einem sich bis zum Rand der erwähnten Bruohfläohe erstreckenden als Elektrode wirkenden Metallüberzug versehen sind. Ein derartiger Widerstand kann einen sehr geringen gut reproduzierbaren Abstand zwisohen den Elektroden besitzen, während die BruchflSohe eine nicht verunreinigte Fläche aus zwisohen den Elektroden liegendem Halbleitermaterial ist. Der Widerstand ist ohne zusätzliche Vorkehrungen zur Kontage auf einer Platte feitgpiruokter Verdrahtung verwendbar, wenn die Seitenflächen mit den Elektroden an dem dem abgeschrägten Ende abgewandten Ende in einem der Teilung dieser Verdrahtung entsprechenden gegenseitigen Abstand liegen, und letzteres Ende eine quer zu den Seitenflächen stehende Fläohe hat. Die oharaicteriatischen Eigenschaften eines Widerstandes nach der Erfindung werden im wesentlichen durch das Qebiet, in dem der Elektrodenabstand am kleinsten ist, bestimmt. Bei einem Photowiderstand naoh der Erfindung z.B. wird der Dunkelwiderstand von dem T«il des Wideretandes, der sich nioht in der Nähe der dann al· photoempfindlioher Teil wirksamen Bruohflache befindet, nahezu nieht beeinflusst, weil der Elektrodenabstand mn dieser Stelle* gegenüber dem an der Bruohfläche überall gross ist.

Bei einer weiteren Ausarbeitung des halbleitenden Widerstandes naoh der Erfindung sind auf den metallisierten Seitenflächen flaohe streifenfSrmige Ansohlusselenente angebraoht, während sich bei einer bevorzugten Ausbildung die Ansohlueselemente mit ihrer Längsriohtung quer zur Bruohflache erstrecken. Duroh die flachen etreifenförmigen Anaohluaeelemente wird eine gute elektrische und meohanisohe Verbindung dieser Ansohluaeelemente »it den Seiten-

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flächen erhalten. Dadurch» dasβ sich die Ansohluseelemente mit ihrer Längriohtung in einer Rioh-tung quer zur Bruohfläohe eratreoken, wird veiter ein* sehr gedrängte Anordnung in einer Schaltung, in der4fcdeartiger Widerstand verwende* wird, möglioh.

Sie Erfindung beeieht «loh weiter auf ein Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterwiderstande· der eingangeerv&hnten Art. Qemäas diesem Teil der Erfindung wird ein derartiger *ideretand daduroh erhalten, dass eine beidseitig metallisierte Platte Halbleitermaterial zerbrochen wird, die mindestens auf einer dieser Seiten mit mindestens einer Rille versehen ist und bei der das Halbleitermaterial mindestens längs dieser Rille gebrochen wird,

Es ist bekannt, bei der Herstellung von Selengleiohrichterzellen eine Platte, deren beide Flächen metallisiert sind zu rillen und längs der Rillen zu breohen. Daduroh wird kein kleiner Elektrodenabstand längs der Bruohfläohe erhalten, während ; yeerdem eine der Elektroden eich nicht bis an die Bruohflache erstrecken kann.

Das erfindungagemäese Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dasL- die erwähnte Flüche nach dem Anbringen dieser Rille mit einem Netallüberzug versehen «ird.

Dieses Verfahren ermöglicht eine wirtschaftliche Herstellung eines erfindungsgero&saen Widerstandes. Daduroh, dass naoh dem Rillen dieser Platte der Metallüberzug angebracht ist, entstellt beim Brechen längs dieser Rille automatisch eine Bruchfläohe, neben der sich die Elektroden in sehr geringem gegenseitigem Abstand erstreoken.

Ein AusführungebeiBpiel der Erfindung ist in de» Zeichnungen dargestellt und wird im folgenden näher bsBohrieben. Es zeigen

Fig. 1 in isometrisoher Projektion"einen Halbleiterwiderotand naoh der Erfindung, der auf einer «ailweise dargestellten Platte mit gedruckter Verdrahtung montiert ie.ν

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Fig. 2 teilweis· im Sohnitt, teilweise in isometrieoher Projektion einen Teil einer Lesematrix für Loohstreifendaten, in die Widerstände naoh der Erfindung aufgenommen sind, die alt streifenfSrmigen flachen metallenen Ansohlusselementen versehen sind»

Fig. 3» 4, 5 und 6 unterschiedliche Herstellungs-Btufen eines naoh dem Verfahren naoh der Irfindung hergestellten Widerstandes.

In Figur 1 ist 1 ein halbleitender, s.B* temperaturempfindlioher Widerstand naoh der Erfindung, der fir die Montage auf einer Platte mit gedruokter Verdrahtung geeignet ist.

Der Widerstand 1 ist auf einer nur teilweise dargestellten Platte 3 mit gedruckter Verdrahtung 5, 7 montiert. Der Widerstand 1 besteht aus einem im wesentlichen prismatischen Körper 9 von etwa 1,25 ι 1,25 χ 3 mm³ au· einen gesinterten Halbleitermaterial, z.B. mit Lanthan verunreinigten Bariumtitanat. In der Nähe eines Endes des Körpers 9 sind zwei einander gegenüberliegende Seitenflächen 11 und 13 abgeschrägt. Die Abschrägungen eiden in einer quer zu den Seitenflächen des Körpers 9 stehenden Bruohfläohe I5. Die Seitenfläohen 1.1, 13 sind je mit einem Metallüberaug 17» 19 au« ζ.B aufgedampftem Ifiokelohrom versehen. Si· Metallüberzüge 17t 19 erstrecken sich einerseits bis an die Bruohfläohe 15 und andererseits bis an eine gegenüber der Bruohflache o
ο 15 liegende zweite Endfllohe 21. Di· aweit· EndflSch· 21 lieft

* derart auf der Platt· 3 mit gedruokter Verdrahtung 5, 6, dass die

^ Metallüberzüge 17, 19 mit ihren eioh längs der EndflSohe 2t erstrecken
•ο enden Rändern an den Leitern 5i 7 anliegen. Die Metallüberzüge 17»

v> 19 sind läng« dieser Ränder elektrisch leitend,.3.B. mit Hilf« eines elektrisch leitenden Klebers oder Kitts, wie di« ser aohematieoh dargestellt und mit 33 und 25 bezeichnet ist, an den Leitern 5t 7 befestigt. An der Bruohfläohe ist der Abstand swisohen den al« Elek-

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troden wirkaamen MetallüTjersüg·^ 17, 19 des SiltenflSoaen 11, 13 klein·* als an den anderen Stellen des Widerstandes. Dieser Abstand kann suvor ohne viel HSh· einige hundert μΐη oder kleiner geaaoht werden. Si· Bruohfläche 15 ist eine niohtvorunreinigte J?läohe. Die Eigenschaften des Widerstandes, die im wesentlichen duroh die Eigenschaften des Halbleiter* material· in der Bruohfläoh· oder in der HShe derselben bestimmt werden, worden also nicht von Verunreinigungen beeinflusst. Der Widerstand 1 kann β.B. auoh daduroh als lichtempfindlicher Widerstand ausgebildet sein,da·· 8.1, der Körner 9 aus Bit Kupfer und Gallium aktivierte« !Cadmiumsulfid bo3toht.

Sowohl dar Licht- als der Dunkelwideretand zwischen den Elektroden 17, 19 jwerden dann in wesentlichen duroh die der Bruchfla'oh« 15 bestirnt. An allen übrigen Stellen des Widerstände· ist der Elektrodenabstand und somit der Widerstand awisohen den Elektroden je OberflSoheneinheit der«· selben viel grosser als bei der Bruohfla'ohe, so dass die Widerstand· der übrigen Teile praktisch keinen Einfluss auf dio Eigenschaften des Qansen ausüben.

In- FLg. 2 sind einig· lichtempfindliche Widerstände 27, 29 nach dor Erfindung in Löchern 31 in einer elektrisch, isolierenden Platt· 33 montiert. Di· Woher 31 sind regelmlssig in Reihen und Spalten angeordnet und haben einen Durchmesser von s.B. 1,7 mn· Der Kittanabs tand »wieohen den aufeinanderfolgenden in einer Hein· oder Spalte liegenden Lochern betrlgt s.B. 2,54 mm. Di· Platte 33 hat eine StSrke von p.B. 10nn und be-¹ steht aus einen eleksjmUsoh isolierendsn, liohtsohluokenden Material, SrB.

_o undurchsichtige« Hartpapier. 01· Widerstände 27, 29 haben «inen i« Weeent-

(o liohen prisnatisohen Körper 32 aus s.B. gesintertem mit Kupfer und Qalliu»

cc ,

oo aktiviert·« Kadmiu«eulfid «it Abmessungen von s.B. 1 χ 1 χ 5*5 ■» ·

^. einander gegenüberliegend· Seitenflächen des Körpers 32 sind »it

^, silgen 34, 35* 8.B. einer aufgedampften Ooldsohioht, versehen, Di· metalli-

siert· SeitenflÄoh· 35 i*t abgesohrSgt und endet in einer Bruohflloh· 37» di· »la lichtempfindlich· Oberflffoh· wirksam ist. Auf den metallisierten

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Seitenflächen 34» 35 Bind streifenförmig· flach· metallene Anaohlusselement« 39, 41 elektrisch Reitend befestigt, s.B« alt einen elektriaoh leitenden Kleber oder KiHe, Die Streifen 39, 41 können dieselbe Breit· haben wie der Körper 31 und ei oh in LSngeriohtung längs des K&rpers quer zur Bruchfliohe 37 erstrecken. Bas Ansohlusoelement 39 hat an decdtfte KSrper 32 abgewandten Oute einen quer abgebogenen Teil 43» alt de· es auf einer elektriaoh leitenden Sohloht 47 aus z.B. eines auf der Platte 33 befindlichen leitenden Silberlaok ruht. Die quer abgebogenen Teil· 43 sind mittels einos elektrisch leitenden Klebern oder Kftts 48 mit der leitenden Sohioht 47 verbunden. Bas Ansohlusselement 41 erstreokt sioh oinaraoite bis an da· der BruohflaOhe 37 abgewandte Etode des Körpers 32 und andererseits bis vor der Aboohrägung der metallisierten Seitenfläche 35. Bas Anoohlussolement 41 ist an seinem der Bruchfläohe 37 abgewandton Ende 45 gevissermaasen gesohmSlert. Die gesohmllerten Etaden? 45 der Anaohlueselemente 41 der Widerstände 27, 29 sind elektrisch leitend, z.B. durch Tauohldten in Buchsen 50 befestigt, dl« in einer elektrisch isolierenden Platte 49 aus a.B. Bartpapier mit einer Stärke von ungefähr 2 mm angeordnet) B.B, gefalzt, sind. Bie Buchsen 5° machen Kontekt mit Lotfahnen 51, mit denen für jeden Wideretand ein niohtdargestellter gesonderter Zufurungsleiter verbunden sein kann.Bie Platten 33 und' 49 werden vorzugsweise vor der Anordnung der Widerstände 27, 29 in einer gegenseitig richtigen Lage miteinander verleimt, wonach die Widerstünde 27, 29 in die Locher 31 gesteokt, und mit den Qiden 43 mit der Sohioht 47 der Platt· 33 verkittet oder verklebt werden. Bie Ebden 45 werden danach durch Tauchen der von der Platt« 33 abgewandten Seite der Platte 49 in «in LS.iMseA alt den Buohaen 50 vor·* lotet. Mit der oben beschriebenen Vorrichtung lisst eich ei» StrahlungemusAer detektieren wie dies z.B. beim Lesen von Loohstreifendaten durch eine Leeematrix erfolgen muss·

Bie Ausbildung der Widerstand· nach der Erfindung, bei dir die L&igeriohtung der Ansohlusaelemente quer zur Bruchflfiohe steht und die

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Ancchluaselemente auf beiden Seiten aus dem Körper hinausragen, ermöglicht einen sehr .jodr£ngten Bau der Matrix, während dennooh durch dfce einfaoh· . Bauart der Widerstände dor Preis niedrig sein kann.

Bei der oben beschriebenen Lesematrix vrird der Messwinkel der Photowiderstände durch die tiefe Lage der BruohflSchen 37 in den Laothern 36 beschränkt, was durch die günstige Bauart der PhotowiderßtSnde 27, 29 keine kostspieligen Vorkehrungen erfordert.

In den Figuren 3 bis 6 sind mehrere Stufen der Herstellung eines nalbleiterwidorstandes naoh der Erfindung dargestellt. Eine Platte 53 (Pig. 3) aus 3osini;ertem Halbleitermaterial mit einer Hill· 55 wird dadurch erhalten, daea eine Menge feinverteiltes Halbleitermaterial in einer Lehre zusammengepresst wird, w bei auch &i· Rille 55 durch dl· Lehre gebildet wird, wonach die in dieser Weise erhaltene Platte gesintert wird.

Danach (Fig. 4) wird atf beiden Seiten eine leitend© Schicht 57»' 59, z.B. aus QoId, angebracht, z.B. aufgedampft·. Dann wird dei Platt· g·- nä*B3 Ocn nit gestrichelten Linien 61 geseichneten Ebenen in einer Richtung quer aur Rille zerb±ooh*n_fso dasc die in Fig. 5 dargestelltem Blocke ent» stehen. Jeder der BltSok· wird sohliesslioh in der Rille 55 genSse einer mit d( r gestrichelten Linie 63 beaeiohneten Ebene zerbrochen.

In Fig. 6 ist skissenm&ssig der Widerstand dargestellt, wie dieser naoh dem Zerbrechen iSngs diner Bruohflfiohe 65 "Ctber die Rille 55 entstanden ist. Die BnichflSohe 65 entsteht also* am Ende der Bearbeitung, *o dui die BeschädiLyings- und Verunreinigungegefahr sehr ^crinG ist·

Die Tiefe der Rille 55 bestimmt den minimalen Abstand der Metallüberzüge 57, 59 an der Bruohflfioh· 65 ^und dadurch im wesentlichen di« elektrischen Eigenschaften des Widerstandes.

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Claims (4)

1. Patentansprüche!

   It Halbleiterwidersijimd mit einem mit Elektroden versehenen vorzugsweise gesinterten Ko ro or aus Halbleitermaterial, dadurch gokennzeiahnet, dass der Korper eine im ·>. es endlichen prismatisch· Form hat, bei der in der Näh· eines Endee mindestens eine der Seitenflächen bis zu einer durch eine Bruohflache des Materials gebildeten quer zu den Seitenflächen des Körpers stehenden Endfläche abgeschrägt ist, vrobei diese abgeschrägte Seitenfläche und eine gegenüberliegende Seitenfläche je mit einem sich Me zum Rand der erwähnten Bruohfläche erstreckenden als Elektrode wirksamen Metallüberzug versehen ist.
2. 2. Halbleiterwiderstand nach Anspruoh 1, dadurch gekennzeichnet, dass die metallisierten Seitenflächen mit streifenf'-'rmigen Ansclilusaelermenten versehen sind.
3. 3. Halbleiterwiderstand naoh Anspruch 2, daduröh gekonj ::< Lohnet, daso sich dl* Ans olilus β element· mit ihrer Längsrichtung in Richtung quer . zur Bruohfläche erstrecken-
4. 4. Halbleitervriderstand naoh Anspruoh 3, daduroh cekennaeichnet, dass dieser ein Photowiderstand ist, bei dta eich ein streifenförmiges flaches Ansohlueselement, das sioh an einer abgeschrägten Seitenfläohe befindet, mit einem Ende höchstens bis au dieser Absohrägung erstreckt, während sich das gegenüberliegende Ansohluss«lement bis jenseits der Bruohfläohe eratreokt und mit einem von der Bruohfläohe abgeb genen End· versehen ist.

   5· Halbleiterwiderstand naoh Anspruch 4» daduroh gekennzeichnet, dass dieser sich in einem Loch in einer auf der einen Seite mit einer elektrisch leitenden Sohloht versehenen Isolierplatte befindet, an welcher leitenden Sohioht daß von der Bruohfläohe abgeb gen· Ende des streifenformigen AneohluBselemente· elektrisch leitend befestigt ist, wobei an dem

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   dieser GoMoht abgewandten streifenformigen Ansohlusseleeent ein Sieletrisohes' Kontaktelement angebracht ist, während sich weiter in der erwähnten Platte mehr derartige Halbleitervideratände enthaltende Looher befinden, die in einem mehr oder weniger regelmSesigen Hueter angeordnet sind, Wubei die photoempfindliohen Bruohflä'ehen der Halbleiterwiderstlnd· zu denjenigen Offnungen der Löoher geriohtet sind, die sioh an der mit der elektrisch leitenden Schient versehenen.FlSohe der Platt« befinden, wobei dei Anordnung derart getroffen ist, dass die Platte mit den Halbleiterwiderständen eine Torriohtjms sum Detektieren einee Strahlungeroueters »it IUlfe Ton photolejtenden Elementen, insbesondere eine Lesematrix aum Leeen von Loohstreifendatenij ist«

   6· " Verfahren zur Ηογβteilung eines, Halbloiterwideretande· naoh einem der Ansprüche 1 bis 4» ΐ·1 dem der Widerstand daduroh erhalten wird_f dass eine beidseitig metallisierte Platte Halbleitermaterial aerbjoohen wird, die mindestene auf einer 'seiner PlSohen mit mindestens einer Rill· vcroehon iat, und bei dem das Halbleitermaterial mindestens länge dieser Kille gebrochen wird, dadurch, gekennaeiahnet, dass die erwähnte Fliehe naoh dem Anbringen dieser Rille mit einem Metallüberzug versehen wird«

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