DE2447092A1

DE2447092A1 - Verfahren zum selektiven auftragen einer metallbedeckung auf die durch einen isolierenden koerper hindurchgefuehrte metallteile von bauelementen

Info

Publication number: DE2447092A1
Application number: DE19742447092
Authority: DE
Inventors: Franciscus X Noz
Original assignee: Galentan AG
Current assignee: Galentan AG
Priority date: 1973-10-04
Filing date: 1974-10-02
Publication date: 1975-04-10
Also published as: JPS5077231A; NL7316245A; BR7408264D0; JPS5652120B2; FR2246658B3; FR2246658A1; US4007097A

Description

Patentanwalt Dipl. Ing. KJ. Hübner 896O Kempten/AIIg.

Lindauer Str. 32 · Teleion 0831/2IWl

It W.

GALElOTM AG

Gartenstrasse 2,ZUG

Verfahren zum selektiven Auftragen einer Metallbedeckung auf die durch» einen isolierenden Körper hindurchgeführte Metallteile von Bauelementen.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum selektiven Aufbringen einer Metallbedeckung, insbesondere aus einem Edelmetall wie Gold, auf die durch einen Isolierkörper hindurchgeführte Metallteile von elektrischen Bauelementen wie Transistoren, Dioden und ähnliche Elemente.

Die Edelmetalle bieten insbesondere Vorteile als Bedeckung der Metallteile von Bauelementen in der Elektrönika. Das Auftragen geschieht auf galvanischem Wege, weil in dieser Weise dünne Schichten gebildet werden können welche trotzdem eine genügende Reinheit und Korrosionsbeständigkeit besitzen.

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Gold ist hierbei vorzuziehen, insbesondere bei der Behandlung von Transistorgehäusen, weil dieses Metall sich leicht kaltschweissen lässt und es mit dem Metall des Halbleiterelementes leicht ein Eütektikum bildet.

Wegen des hohen Preises dieses Materiales ist jedoch erwünscht die Metallteile nur selktiv zu bedecken, dass heisst auf den Stellen desselben wo dies erforderlich und das Gold funktionell ist, das heisst, seine Aufgabe erfüllt.

Insbesondere bei Transistorgehäusen gilt, das3 ausschliesslich an einer Seite des Gehäuses eine Goldschicht erwünscht ist, das heisst an der ■Seite auf der das Kristall angeordnet ist und auf den Köpfen- der Drähte welche an dieser Seite isoliert durch das Gehäuse stecken. Als Isoliermaterial wird Glas verwendet, Die viel längeren Drahtenden welche an der anderen Seite hervorkommen , erfordern keine Goldbedeckung. Weil somit nur ein relativ geringer Teil des Transistorgehäuses vergoldet zu.werden braucht, wird beim genauen, selektiven Vergolden eine grosse Ersparung an Material erhalten.

Es sind schon Verfahren bekannt für das stromlose Vergolden. Hierbei ist jedoch die Qualität der Goldschicht in den meisten Fällen unge nügend« Es ist somit erforderlich elektrolytisch zu vergolden , wobei ein elektrischer Strom .an die erwünschten Produkte zugeführt wird, welche hierbei den negativen Pol in einem geeigneten Elektrolyten bilden.

Diese Behandlung ist jedoch insbesondere bei Transistorgehäusen schwierig, weil diese aufgebaut sind aus einer Kappe, in der untereinander mittels Glas getrennte Drähte angeordnet sind. Diese Drähte, deren Anzahl 2 bis 14 oder bisweilen noch mehr betragen kann, sollen sämtliche an den negativen Pol der Stromquelle angeschlossen werden, eine Behandlung, welche der geometrisch nicht exakten Patronen der Transistorgehäuse schwierig zu

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verwirklichen ist.

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Die Erfindung betrifft ein Verfahren "bei dein es in einfacher Weise möglich ist, die für die selektive Vergoldung erforderliche Stromzufuhr schnell und betriebssicher zustande zu bringen.

Die Erfindung besteht darin, dass die anfangs erwähnten Bauteile flüssigkeitsdicht befestigt werden in Oeffnungen einer elektrisch isolierenden Schablone und zwar derartig, dass die zu bedeckenden Teile an einer Seite und die nicht zu bedeckenden Teile an der anderen Seite der Schablone hervorragen, dass weiters die zu bedeckenden Teile wenigstens teilweise in ein Elektrolyt des Bedeckungsmateriales getaucht werden, welches in leitender Verbindung steht mit einer an eine Stromquelle anzuschliessenden Elektrode und die nicht zu bedeckenden Teile in Verbindung gebracht werden mit einem chemisch snicht und nahezu nicht aktiven, zweiten Elektrolyten , welcher in Verbindung gebracht wird mit der zweiten Elektrode der Stromquelle.

Die Schablone kann gebildet werden durch den Boden eines Behälters aus vorzugsweise isolierendem Material, in dem sich die Oeffnungen befinden, oder aus einem isolierenden Band mit Oeffnungen, welches über eine Rolle oder ein Rad fortbewegt wird.

Die Erfindung wird· im Folgenden näher erläutert an Hand der Zeichnungen in der:

Figur 1 einen Schnitt eines Transistorgehäuses dargestellt, bei der die Erfindung angewendet werden kann,

Figur 2 eine Vorrichtung angibt für die Anwendung des Verfahrens nach der Erfindung,

Figur 3 das Transistorgehäuse während der Behandlung darstellt, Figur 4 die Anordnung der Elektroden angibt,

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Figur 5A und 53 eine abgeänderte Ausführung der Schablone zeigt,

Figur 6 eine Vorrichtung angibt in der die Schablone nach der Figur 5 verwendet wird,

Figur 7 die Bearbeitung eines einzigen Transistorgehäuses zeigt.

Obschon die Erfindung an Hand eines Transistorgehäuses beschrieben werden wird, ist sie natürlich nicht darauf beschränkt, sondern sie kann angewendet werden bei Gegenständen welche zu anderen Zwecken dienen können.

Das Transistorgehäuse nach Figur 1, besteht aus einer Metalikappe 1 , einem mittels Glas 5 isoliertem, durch die Kappe geführten Draht 2, dem oberen Ende dieses Drahtes, hier Posten J zu nennen und mit einem mit dem Gehäuse verbundenen Erdungsdraht 4. Der Goldniederschlag -*-^s^ ausschliesslich erforderlich auf dem Posten 3 und auf der oberen Seite des Gehäuses, wie durch eine punktierte Linie 6 an diesen Stellen angegeben ist. Die Länge der Drähte 2 und 4 beträgt 12,5 - 40 mm. Sie sind aus liickeleisen hergestellt und während des Einschmelzens leicht geglüht. Weil es sich hier um eine Massenfabrikation handelt, ist es unsicher ob die Drähte vollständig gerade sind.

Die Figur 2 zeigt eine Errichtung für das Bedecken der Posten und der Seite des Gehäuses aus welcher die Posten herausragen, mit Gold. Eine zylinderförmige Büchse 7 aus Kunststoff oder aus einem inert Metall, zum Beispiel Titanium ist an der unteren Seite versehen mit einem Boden 8 aus dickem, formfesten Material, welches an der Aussenseite mit angeklebtem oder vulkanisiertem, weichem Material 9 bekleidet ist. In diesem Boden 8 befinden sich mehrere runde Löcher 11, in denen die Transistorgehäuse 10 angeordnet werden können, mit den Drähten 2 und 4 an der Innenseite.

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An der anderen Seite der Büchse befindet sich ein genügend dicker Deckel 13 der luftdicht aittels der Dichtung 14 auf der Büchse befestigt werden kann. Auf dieses Deckel befindet sich ein vakuundichter Anschluss ait Hahn 15, ebenso wie ein luftdicht ausgebildeter Anschluss für die Kathode, welche in Verbindung steht mit der Hilfskathode 17 £-s rostfreiem Stahl, welche parallel zu den Deckel, etwa bis zu der Hälfte der zylinderförnigen 3üchse 7, angeordnet ist.

Der Zylinder 7 wird bis etwa 60/$ nit einen Hilfselektrolyten 1 6 gefüllt, dieser Elektrolyt 16 soll gut elektrisch leitend sein und keinen schädlichen Einfluss ausüben auf das 1-lg.terial der Transistorgehäuse. TJeberdies darf es bei einen etwaigen Leck nicht schädlich sein für den Gold elektrolyt 20, der sich bein Ausführen des Verfahrens unterhalb der Büchse 7 befindet«

3ei der Ausführung des Verfahrens geht man wie folgt vor :

Die Büchse 7 wird umgekehrt auf einen Tisch gesetzt, worauf der Anschluss 15 niit einer Entlüftungsvorrichtung, zum Beispiel einer Wasserstrahlpunpe, verbunden wird. Der Hilfselektrolyt Ίο befindet sich dann ge^en den Dackel 13, während das Ende des Rohres 15 über diesen Elektrolyt 16 hervorragt.

Es werden darauf die Transistorengehäuse 10 in die Löcher 11 angeordnet, wobei ein mechanisches Püllsystera verwendet werden kann. Sobald alle Löcher 11 gefüllt sind, wird über das Rohr 1p ein Vakuun gebildet, wobei die Ränder der Gehäuse 10 sich festhaften auf den weichen Abdichtungsnaterial 9 . Es ist zu empfehlen, auf den Deckel 13 ein Vakuurrsessgerät anzubringen, wodurch es möglich wird die Güte der Abdichtung und des Vakuums nachzuprüfen. Nach dieser Behandlung wird die Büchse umgekehrt

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und in den Goldelektrolyt 20 gesetzt, und zwar so, dass gerade die obere Seite der Kappe 1 und des Drahtpostens 3 in dem Elektrolyt 20 hängen.

Die TransistorgehäuselO werden vorzugsweise zuvor gereinigt, aber sie können auch nach den Anordnungen in der Schablone 8 gereinigt werden.

Beim Vergolden wird der negative Pol der Stromquelle an dem Kontakt 19 angeschlossen. Ueber die Hilfselektrode 17 ( ?igur 4) wird der Strom auf den Elektrolyt 16 übergebracht und von dort auf die sich in den Elektrolyten befindlichen Drahtenden 2 und 4. In dieser Weise wird die zu vergoldende Oberfläche gleichmässig und betriebssicher auf den negativen Pol angeschlossen. In dem Goldelektrolyten 20 befindet sich schliesslich der positive Pol'(Anode) 21, durch den der Stromkreis geschlossen wird.

Nach Beendigung der Behandlung wird die Büchse 7 wieder umgekehrt, das Vakuum mittels des Hahnen 15 aufgehoben, worauf die fertigen Produkte ausgenommen werden können. Die Behandlung wird dann mit einer.neuen Füllung wiederholt.

Pur den Elektrolyten 16 kann beispielsweise eine verdünnte Lösung von Kaliumhydroxyd bei der Behandlung von Transistorgehäusen verwendet werden, Das Volumen der Luft in dem freien Raum der Büchse 7 soll derartig gewählt werden, dass die Mengen von Wasserstoff und Sauerstoff, -welche bei der Vergoldung an der Hilfselektrode 17 beziehungsweise den Drahtenden 2 und 4 freikommen, beträchtlich kleiner sind als erforderlich, um das Vakuum verschwinden zu lassen.

Bei der in Pigur 6 gezeigten Ausführungsfora ist ein endloses Band 22 ( ?ig. 5A und 5 B) vorhanden, welches aus einem Kern 22 von formfesxen Material hergestellt v/erden kann, von dem wenigstens eine Seite mit einer weichen Deckschicht 23 versehen ist. Hier- . befindet sich eine oder mehrere

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Reihen von Löcher 24. In diese Lb'eher worden vorzugsweise automatisch die Transistorgehäuse 10 angeordnet ( Figur. 5).

Wie in Figur 6 angegeben ist wird das endlose Band über Kiifsrollen 25 über ein drehbares Rad 26 geschlagen, das durch das Band 22 angetrieben wird.

In der äusseren Peripherie des Rades bedindet sich eine Rille 29 welche durch das Band 22 vollständig abgedeckt wird und zwar derartig, dass die nicht zu vergoldenden Drahtenden 2 und 4 in. den kammerförmigen Räum 27 des Rades 26 ragen. Dieser kamicerf öriaige Raum 27 ist mit Elektrolyten 1 6 gefüllt und es befindet sich darin auch eine Hilf ska thode 17. In dieser '/'eise schliessen das Band 22 und die Produkte die Kammer 27 flüssigkeitsdicht ab.

Das Rad 26 selbst ist in einen Behälter 28 angeordnet, in dem sich das Goldelektrolyt 20 und eine Anode 21 befinden. Beim Anschluss des Gleichstrompoles an die Anode 21 und die Kathode 17 wird sich das Gold auf den erwünschten Stellen 3 und 6 absetzen. Veil sich die Rille 29 im Rade 26 über die ganze Peripherie fortsetzt, können die entwickelten Gase, Sauerstoff und Wasserstoff direkt entweichen.

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Claims

Patentansprüche

M J Verfahren sun selektiven Aufbringen einer Bedeckung, insbesondere aus einem Edelmetall wie Gold, auf die durch einen isolierenden Körper hindurchgeführxen Metallteile von Elektrischen Bauelementen, wie Transistoren, Dioden und ähnlichen Elenenten, dadurch gekennzeichnet, days die Elemente (1O) flüssig-keitsdicht in Oeffnungen (11, 24) einer elektrisch isolierenden Sc/lablone (8, 22) angeordnet werden, so dass die zu bedeckenden Teile (3, 6) an einer Seite und die nicht zu bedeckenden Teile (2, 4) an der anderen Seite der Schablone hervorragen, dass weiters die zu bedockenden Teile (3, β) wenigstens Teilweise in einen Elektrolyt (20) des Bedeckungsaateriales getaucht werden, der in elektrischen Verbindung mit einer an eine Stromquelle anzuschliessenden Elektrode (21) steht und die nicht zu bedeckenden Teile mit einem chemisch nicht oder nahezu nicht aktiven zweiten Elektrolyten (16) in Kontakt gebracht werden, der in elektrischer Verbindung mit der Zweiten Elektrode (17) der Stromquelle steht.
2. Verfahren nach Anspruch 1., dadurch gekennzeichnet, dass die zu bedeckenden Gegenstände (1O) flüssigkeitsdicht in Oeffnungen ("Μ, 24) im Boden eines den zweiten Elektrolyt (16) enthaltenden Behälters (7, 26) aus isolierendem Material angeordnet werden, welcher innerhalb oder oberhalb des ersten Elektrolyten (2O) ,des Bedeckungsmateriales angeordnet wird, so dass die zu bedeckenden Teile (3, 6) wenigstens teilweise in diesem ersten Elektrolyten (20) getaucht sind, worauf ein Strom vom ersten Elektrolyten (16) zum zweiten (20) Elektrolyten geführt wird.
3. Verfahren'nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Behälter (7) an der Oberseite luftdicht abgeschlossen ist und nur teilweise gefüllt ist, während die Gegenstände (10) in umgekehrter Stellung de3 Behälters (7) im Boden (a) angeordnet werden, v/orauf die Stromzufuhr in der normalen Stellung des Behälters (7) stattfindet. 509815/1178
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, -dass dar Behälter (7) wenigstens teilweise entlüftet wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erinögiichung eines Kontinu-betriebes, die Gegenstände (1O) in einem isolierenden Band (22) an- , geordnet werden, welches über eine Rolle (26) fortbewegt wira.
6. Vorrichtung zur durchführung des Verfahrens zun selektiven Aufbringen einer Bedeckung, insbesondere aus einera Edelmetall wie Gold, auf die durch einen isolierenden Körper hindurchgeführten Metallteile von elektrischen Bauelementen, wie Transistoren, Dioden und ähnlichen Elementen, gekennzeichnet durch einen Behälter (7, 26) aus isolierenden: Material, dessen Boden (8, 22) mit mehreren Oeffnungen zur Aufnahme der zu bedeckenden Elemente versehen ist, und durch Mittel um einen elektrischen Stom, über einen sich im Behälter (7, 26) befindenden Elektrolyt (16), die Metallteile der Bauelemente (io) und einen sich ausserhalb des-Behälters (7, 26) befindenden Elektrolyten (20) des Bedeckungsmateri&les zu leiten.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6. ,dadurch gekennzeichnet, dass der Behälter an der oberen Seite abgeschlossen ist und mit einem Vakuummessgerät (28) versehen ist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 5., gekennzeichnet durch ein Band (22) aus isolierendem Material das mit mehreren Oeffnungen (24) versehen ist und über eine Rolle (.26) gelegt ist, wobei die Rolle (26) an der Peripherie mit einer Rille (29) zur Bildung einer Kammer (27) für den chemisch nicht aktiven Elektrolyt versehen ist, wobei die Kammer (27) durch das Band (22) gegenüber einem, an der Aussenseite des Bandes (22) angeordneten Behälter (28) für einen Elektrolyt (20) des Bedeckungsmateriales verschlossen ist.

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9. Gegenstände rr.it einc-r Ketallbedeckung, dadurch, gekennzeichnet, das die .•"stallbedeckunj unter Verwendung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1-5, oder mittels air.or Vorrichtung nach den Ansprüchen 6-8, aufgebracht ist.

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