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Vorrichtung mit äußerst nahe beieinander liegenden punktförmigen Kontakten,
insbesondere für Halbleiterkristalle mit mehreren Elektroden Bekanntlich besitzt
eine kristalline Halbleitermasse, auf deren eine Seite eine Elektrode mit einer
erheblichen Oberfläche gelegt ist, während auf die gegenüberliegende Fläche zwei
sehr nahe beieinander liegende punktförmige Kontakte aufgebracht sind, wenn der
Halbleiter richtig gewählt ist und die Teile des äußeren Stromkreises in der richtigen
Weise bestimmt sind, die Eigenschaft eines elektronischen Verstärkers (s. Physical
Review vom 15. Juli 1948, S. 23o, den Artikel von J. Bardeen und W. H. Brattain
über ein »transistor« genanntes Organ).
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Die Erfindung sucht wesentlich die Schwierigkeit der Herstellung von
äußerst nahe beieinander liegenden punktförmigen Kontakten zu überwinden, deren
_11>stand in der Größenordnung von etwa 10 cc licgt.
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Sie hat eine Vorrichtung zum Gegenstand', die mehrere Organe mit äußerst
nähe beieinander liegenden punktförmigen Kontakten mit einem Auflageteil aufweist.
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Diese Erfindung weist die folgenden wesentlichen Kennzeichen auf,
die getrennt oder beliebig kombiniert vorhanden sein können: i. Die durch die Befestigungspunkte
der Organe mit punktförmigem Kontakt gehende Ebene liegt unterhalb oder im Grenzfall
in der Berührungsfläche zwischen diesen Organen und dem Auflageteil; 2. die Organe
mit punktförmigem Kontakt sind an ihrem freien Ende gekröpft, und die den Auflageteil
berührende Spitze isst schräg geschnitten; 3. der Auflageteil kann in einer Richtung
quer zu der durch die Befestigungspunkte der Organe mit punktförmigem Kontakt gehenden
Ebene verstellt werden; 4. die Organe mit punktförmigem Kontakt sind in Teilen befestigt,
die parallel zti der durch die Befestigungspunkte dieser Organe mit punktförinigeni
Kontakt gehenden
Ebene verschiebbar sind; 5. diese Halteteile der
Organe mit punktförmigem Kontakt sind auch um ihre Achse drehbar; 6. die Halteteile
der Organe mit punktförmigem Kontakt und der Halteteil des Auflageteils sind in
Führungsmuffen eingebaut, in welchen sie gleiten können und gegebenenfalls drehbar
sind; 7. die erwähnten Führungsmuffen sind starr in einem Halter befestigt, der
gegenüber den Kontaktenden der Organe mit punktförmigem Kontakt ein Fenster aufweist,
welches die Beobachtung des Abstands der Punkte gestattet und nach der Regelung
dieses Abstands verschlossen werden kann; B. die erwähnten Organe mit punktförmigem
Kontakt sind Elektroden, und der erwähnte Auflageteil, auf welchem diese Organe
aufliegen, ist eine Halbleitermasse, deren der Auflageseite der freien Enden der
Elektroden gegenüberliegende Seite gegen eine andere Elektrode gelegt ist, welche
die entsprechende Seite dier Halbleitermasse auf einer erheblichen Fläche berührt.
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In der Zeichnung ist schematisch und nur beispielshalber eine Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung dargestellt.
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Fig. i ist eine sehr schematische Darstellung des allgemeinen Kennzeichens
der vorliegenden Erfindung; Fig. 2 ist ein Längsschnitt einer erfindungsgemäßen
Vorrichtung mit punktförmigen Kontakten; Fig. 3 zeigt schließlich in größerem Maßstab
die Form des freien Endes eines jeden der Organe mit punktförmigem Kontakt.
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Zum besseren Verständnis der vorliegenden Erfindung sei zunächst auf
das allgemeine Schema der Fig. i Bezug genommen.
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Die Elektroden A1 und A2, die an einem ihrer Enden die Kontaktpunkte
mit einer Auflagefläche S bilden sollen, sind an ihrem anderen Ende an den Punkten
01 und 02 starr befestigt. Anfänglich berühren sich die beiden freien Enden
der Elektroden A1 und A, an dem Punkt P, und die Fläche S liegt in einer durch
01 und 0Q gehenden Ebene. Dies ist die kritische Grenzbedingung der gegenseitigen
Lage der Spitzen der Elektroden und der Auflagefläche.
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Wenn man die Auflagefläche S lotrecht in der Pfeilrichtung um eine
Strecke y von S nach S' verschiebt, verhalten sich die Elektroden A1 und Az wie
Teile von Kreisumfängen mit dem Halbmesser r und den Mittelpunkten 01 bzw.
02, und die Spitzen der Elektroden kommen nach P1 bzw. P2, wodurch sich ein entsprechender
Abstand A x
der Kontaktspitzen P1 und P, ergibt.
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Dieser Abstand Ax ist gleich: 2
A x = 2 (r - 1/ y2 -
x2) , 2 y r Unter der Annahme, daß der Halbmesser i-=4 mm und die lotrechte Verschiebung
y = o,2 mm beträgt, wird der Abstand Jx merklich gleich 2o ,u.
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Wenn die Verschiebung mittels einer Masse erhalten wird, deren Oberseite
die Auflagefläche S bildet, deren Ebene in der Grenzstellung die Ebene Ol-P-OE ist,
so ist es möglich, einen ganzen Bereich von Abständen zwischen den Spitzen P1 und
P2 zu erhalten.
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Bei der praktischen Ausführung der Erfindung, die auf Fig. 2 dargestellt
ist, ist das freie Ende der Elektroden i und 2 (Al und AZ der Fig. i) in der bei
3 und 4 auf Fig.2 dargestellten Weise umgebogen. Die Spitze dieser Elektroden ist
in der bei 5 auf Fig. 3 gezeigten Weise schräg geschnitten.
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Diese Spitzen der Elektroden legen sich gegen die Oberseite eines
Halbleiterkristalls 6, dessen Unterseite sich mit einer breiten Fläche gegen eine
Elektrode 7 legt. Diese Elektrode ist gleitend und gegebenenfalls drehbar in eine
Muffe 8 eingebaut, welche in beliebiger Weise (Verschraubung, Schweißung, Einzementierung
usw.) an einem isolierenden Halter io (z. B. aus einem keramischen Stoff) befestigt
ist, welcher gegenüber den Enden 3 und 4 der Elektroden i und 2 ein Beobachtungsfenster
ii aufweist, welches nach Einstellung der Spitzen der Elektroden durch ein beliebiges
geeignetes Mittel verschlossen werden kann.
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An dem ,isolierenden Halter sind in beliebiger geeigneter Weise zwei
weitere NZuffen 12 und 13
befestigt, in dienen Elektrodenlialter 14 und
1.5 gleiten und gegebenenfalls sich drehen können, an welchen die Elektroden
i und 2 starr befestigt sind.
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Die Befestigungspunkte der Elektroden in den Teileau 14 und 15 sind
vorzugsweise leicht exzentrisch, wie auf Fig.2 dargestellt. Diese Befestigungspunkte
sind in bezug auf die Oberseite des Halbleiterkristalls 6 so angeordnet, daB die
Verbindungslinie dieser Befestigungspunkte unterhalb oder im Grenzfall auf der Höhe
der Ebene dieser Oberseite des Kristalls liegt, wobei die Kontaktspitzen der Elektroden
i und 2 sich berühren sollen, wenn die Enden der Elektroden i und 2 und die Oberseite
des Kristalls 6 sich in der obenerwähnten Grenzstellung befinden.
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Befestigungsschrauben 16, 17 und 18 gestatten. die Elektrode 7 und
die beiden Elektrodenhalter 14 und 15 in ihrer eingeregelten Stellung festzustellen.
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Zur Vornähme der Einstellung der Vorrichtung bringt man durch Verstellung
der Elektrode 7 und der Elektrodienhalter 14 und. 15 die Oberseite
des Kristalls 6 auf die Höhe der Verbindungslinie der Befestigungspunkte der Elektroden
i und 2 in den Elektrodenhaltern 14 und 15, worauf man durch Verschiebung der Elektrodenhalter
14 und 15 in ihren Muffen 12 und 13 die Spitzen der Elektroden miteinander in Berührung
bringt. Hierauf verschiebt man die Elektrode 7 so, daß die Oberseite des Kristalls
6 angehoben wird, um den gewünschten Abstand der Spitzen der Elektroden i und 2
zu erzeugen.
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Alle diese Vorgänge werden durch das Fenster i i mit Hilfe von geeigneten
optischen Vorrichtungen (einfache oder besser stereoskopische Mikroskope) kontrolliert,
welche die Prüfung des Einflusses der verschiedenen, von dem praktisch unvermeidlichen
mechanischen Spiel herrührenden Veränderlichen gestatten. Falls man es wünscht,
kann das'Fenster i i
in geeigneter Weise nach Beendigung der Einstellung
der Anordnung verschlossen werden.
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Da bei gewissen Halbleitermassen die verwendbaren Kontaktpunkte
ganz verschieden auf der Oberseite des Kristalls verteilt sein können, kann man
diese Fläche dank der waagerechten Drehung abtasten, welche man dieser Seite durch
Drehung der Halteelektrode 7 in ihrer Muffe 8 erteilen kann.
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Ebenso sind die Elektroden'halter 14 und, 15 in ihren Muffen
12 und 13 verstellbar, und da die Befestigungspunkte der Elektroden i und
2 exzentrisch liegen, ist es möglich, die Längenunterschiede der Elektroden hei
der betrachteten Abtastung auszugleichen.
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Im vorstehenden war insbesondere der Fall beschrieben, daß die betrachtete
Vorrichtung durch eine kristalline Halbleitermasse gebildet wird, die zwei Elektroden
mit punktförmigem Kontakt und eine diese kristalline Masse tragende Elektrode aufweist,
wobei diese Vorrichtung die Rolle eines elektronischen Verstärkers spielen kann;
es ist jedoch klar, (laß die Erfindung auch jedesmal dann anwendbar ist, wenn es
sich darum handelt, die Kontaktpunkte zwischen zwei Spitzen von beliebigen Organen
und einer Oberfläche ebenfalls beliebiger Art zti regeln.