DE969491C - Semiconductor transmission device - Google Patents

Semiconductor transmission device

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DE969491C DEW5665A DEW0005665A DE969491C DE 969491 C DE969491 C DE 969491C DE W5665 A DEW5665 A DE W5665A DE W0005665 A DEW0005665 A DE W0005665A DE 969491 C DE969491 C DE 969491C
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Joseph Victor Domaleski
Emmet Loyola Gartland
Joseph John Kleimack
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Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Halbleiterübertragungseinrichtung, bei welcher der Halbleiterkörper und die mit ihm im Eingriff stehenden Elektroden in eine hohle nahtlose Hülle eingeschlossen sind, die die Elektroden mechanisch festlegt. Die vorliegende Halbleiterübertragungseinrichtung ist gegenüber den bekannten Übertragungseinrichtungen in Aufbau und Herstellung vereinfacht, die Abmessungen sind verkleinert undThe invention relates to a semiconductor transmission device, in which the semiconductor body and the electrodes engaged with it are enclosed in a hollow, seamless envelope that mechanically fixes the electrodes. The present semiconductor transmission device is simplified compared to the known transmission devices in structure and manufacture, the dimensions are reduced and

ίο dadurch der Materialaufwand verringert, und es ist jegliche Präzisionsarbeit bei der Fertigung vermieden. ίο this reduces the cost of materials, and it any precision work during production is avoided.

Zur Verwirklichung dieser Ziele empfiehlt die Erfindung, daß die mit dem Halbleiterkörper über eine begrenzte Fläche in Kontakt stehende Basiselektrode den Halbleiterkörper in Form einer Tasche teilweise derart umgibt, daß sie an der Begrenzung des Hohlraumes der durch Umgießen mit Gießharz gebildeten Hülle beteiligt ist und den Halbleiterkörper trägt. Die von der Basiselektrode gebildete Tasche übernimmt bei dieser Ausführung eine Mehrzahl von Funktionen, indem sie zur Festlegung des Halbleiterkörpers dient, eine teilweise Begrenzung des den Halbleiterkörper und die Elektroden enthaltenden Hohlraumes bewirkt und zugleich die Gießharzhülle trägt und in einem festen Verband mit dem Halbleiter und den Elektroden vereint. Abgesehen von der Vereinfachung der Fertigung, der Verkleinerung der Abmessungen und der Verringerung der Anzahl derTo achieve these goals, the invention recommends that the one with the semiconductor body over a limited area in contact base electrode the semiconductor body in the form of a Bag partially surrounds in such a way that it is at the boundary of the cavity by overmolding Sheath formed with casting resin is involved and carries the semiconductor body. The one from the base electrode formed pocket assumes a plurality of functions in this embodiment by being used for Defining the semiconductor body is used, a partial limitation of the semiconductor body and causes the cavity containing electrodes and at the same time carries the cast resin shell and in one solid association with the semiconductor and the electrodes combined. Apart from the simplification manufacturing, downsizing and reducing the number of

M» 542/4SM »542 / 4S

benötigten Bauteile bietet die erfindungsgemäße Übertragungseinrichtung den Vorteil besonders zuverlässiger Stabilität und besonders genauer Arbeitsweise.The transmission device according to the invention offers the particular advantage of components required reliable stability and particularly precise operation.

In weiterer zweckmäßiger Ausbildung weist wenigstens eine der anderen Elektroden einen in dem Hohlraum liegenden Federteil auf, welcher den Halbleiterkörper gegen die begrenzte Fläche der die Hülle haltende Elektrode drängt. Die dadurch bewirkte erhöhte Stabilität läßt sich noch weiter steigern, indem man den Hohlraum mit einem weichen Schutzmaterial ausfüllt.In a further expedient embodiment, at least one of the other electrodes has an in the cavity lying on the spring part, which the semiconductor body against the limited surface the electrode holding the sheath urges. The increased stability brought about by this can still be achieved Increase it further by filling the cavity with a soft protective material.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsform. In der Zeichnung zeigtFurther features of the invention emerge from the following description of the drawing illustrated embodiment. In the drawing shows

Fig. ι einen senkrechten Schnitt durch eine Halbleiterübertragungseinrichtung mit drei Elektroden, Fig. Ι a vertical section through a semiconductor transmission device with three electrodes,

so Fig. 2 einen um 90° verdrehten senkrechten Schnitt nach der "Linie. 2-2 der Fig. 1.2 shows a vertical section rotated by 90 ° along the line 2-2 of FIG.

Die in Fig. 1 und 2 dargestellte Drei-Elektroden-Übertragungseinrichtung 11 enthält einen Halbleiterkörper 12 aus Germanium oder Silizium, der an der Basiselektrode 13 durch eine ohmsche Verbindung festgelegt ist, und der auf seiner Oberseite mit zwei Spitzenkontakten 14 und 15 in Berührung steht, die die Steuerelektrode und die Sammelelektrode bilden. Die Elektroden 14 und 15 bestehen aus federndem Material. Günstige Ergebnisse sind mit einer Steuerelektrode aus Beryllium-Kupfer und einer Sammelelektrode aus Phosphorbronze erzielt worden. Das Ganze ist mit einer Hülle 17 umgeben, die aus Styrol-Polyester-Gießharz bestehen kann und einen Hohlraum 18 besitzt, welcher die Spitzenkontakte und die zugehörige Oberfläche des Halbleiterkorpers 12 umschließt. Im Hohlraum 18 befinden sich die federnden Teile 19 und 20· der Spitzenkontakte. Die federnden Teile sind gegen den Halbleiterkörper vorgespannt, so daß bei allen Temperaturänderungen und mechanischen Beanspruchungen, denen die Einrichtung im Betrieb unterworfen ist, die Elektroden 14 und 15 stets mit dem Halbleiterkörper in Berührung bleiben.The three-electrode transfer device shown in Figs 11 contains a semiconductor body 12 made of germanium or silicon, the is fixed to the base electrode 13 by an ohmic connection, and that on its upper side with two tip contacts 14 and 15 is in contact, the control electrode and the Form collecting electrode. The electrodes 14 and 15 are made of resilient material. Favorable results have been achieved with a control electrode made of beryllium copper and a collector electrode made of phosphor bronze. The whole thing is with one Sheath 17, made of styrene-polyester casting resin may exist and has a cavity 18, which the tip contacts and the associated Surface of the semiconductor body 12 encloses. The resilient parts are located in the cavity 18 19 and 20 · the top contacts. The resilient parts are preloaded against the semiconductor body, so that with all temperature changes and mechanical stresses that the device is subject to operation, the electrodes 14 and 15 always with the semiconductor body stay in touch.

Üblicherweise blieb der Hohlraum 18 in der Hülle leer. Es hat sich jedoch gezeigt, daß die Oberfläche des Halbleiterkorpers gegen Verunreinigungen geschützt ist und der Hohlraum in der Hülle zuverlässig erhalten bleibt und richtig bemessen werden kann, wenn der Hohlraum mit einem Material ausgefüllt wird, das bei allen Betriebstemperaturen der Einrichtung weichbleibt, das ferner die Oberfläche des Halbleiterkorpers nicht verunreinigt und dieselbe gegen andere Verunreinigungen schützt. Diese Forderungen lassen sich durch Stoffe wie Paraffin großer Reinheit oder PoIyäthylen-Polyisobutylen erfüllen.Usually the cavity 18 remained in the envelope empty. However, it has been shown that the surface of the semiconductor body is protected against contamination is and the cavity in the shell is reliably preserved and correctly sized can if the cavity is filled with a material that works at all operating temperatures the device remains soft, which furthermore does not contaminate the surface of the semiconductor body and protects it from other contaminants. These demands can be passed Substances such as high-purity paraffin or polyethylene-polyisobutylene fulfill.

Der Aufbau der Einrichtung läßt sich weiter dadurch vereinfachen, daß man die Enden der Kontaktdrähte 22 und 23 als Klemmen ausbildet.The structure of the device can be further simplified by the fact that the ends of the Forms contact wires 22 and 23 as terminals.

Die Drähte können um die Oberfläche der Hülle 17 herumgebogen und in einer äußeren Schicht aus dem gleichen Material festgelegt werden. Die Ver ankerung durch Einbettung der Bogen 30, 31 in der Hülle hat sich jedoch als ausreichend erwiesen. Die dargestellte Ausführungsform kann so hergestellt werden, daß man an der Basiselektrode 13 einen spatenförmigen Teil 25 anbringt. Dieser spatenförmige Teil 25 wird in einem Winkel von 90° gegenüber dem Haltedraht abgebogen. Das Ende 27 des Teils 25 wird dann so zurückgebogen, daß ein Absatz gebildet wird. Es kann auch ein flacher leitender Streifen als Basiselektrode 13 verwandt werden, der so gebogen wird, daß er eine Tasche bildet, in die der Halbleitkörper 12 eingesetzt wird. Ein solcher Streifen kann aus Kupfer bestehen und 1,27 mm breit und 0,13 bis 0,25 mm dick sein. Ein Halbleiterkörper 12 aus Silicium oder Germanium von 0,64 mm2 wird auf seinen beiden großen Flächen mechanisch poliert. Eine Fläche wird verzinnt und auf den spatenförmigen Teil 25 der Basiselektrode 13 aufgelötet oder aufgeschweißt. Die andere große Fläche wird dann geätzt, z. B. in einer Ätzflüssigkeit, die aus 15 Teilen Essigsäure, 25 Teilen Salpetersäure, 15 Teilen 48°/oiger Flußsäure und 1 Teil flüssigen Broms besteht. Nach dem Ätzen wird die Fläche gespült. Die Reihenfolge der Arbeitsgänge kann umgekehrt sein. Das chemische Polieren kann vor dem Anbringen des Halbleiterkorpers durchgeführt werden.The wires can be bent around the surface of the sheath 17 and secured in an outer layer of the same material. However, the anchoring by embedding the sheets 30, 31 in the shell has proven to be sufficient. The embodiment shown can be produced in such a way that a spade-shaped part 25 is attached to the base electrode 13. This spade-shaped part 25 is bent at an angle of 90 ° with respect to the holding wire. The end 27 of the part 25 is then bent back so that a shoulder is formed. A flat conductive strip can also be used as the base electrode 13, which is bent so that it forms a pocket into which the semiconductor body 12 is inserted. Such a strip can consist of copper and be 1.27 mm wide and 0.13 to 0.25 mm thick. A semiconductor body 12 made of silicon or germanium of 0.64 mm 2 is mechanically polished on its two large surfaces. One surface is tin-plated and soldered or welded onto the spade-shaped part 25 of the base electrode 13. The other large area is then etched, e.g. B. in an etching liquid, which consists of 15 parts of acetic acid, 25 parts of nitric acid, 15 parts of 48% hydrofluoric acid and 1 part of liquid bromine. After the etching, the surface is rinsed. The order of the operations can be reversed. The chemical polishing can be carried out before the attachment of the semiconductor body.

Das aus der Basiselektrode und dem Halbleiterkörper bestehende Gebilde wird dann in eine geeignete Schablone eingesetzt. Zwei Spitzenkontakte 14 und 15, welche aus 0,12 mm Phosphorbronzedraht mit angeschrägten Enden hergestellt sein können, werden in einer Schablone so befestigt, daß der Abstand ihrer Enden 0,05 bis 0,12 mm beträgt. Die Drähte werden mit ihrer Schablone so angebracht, daß sie die polierte und geätzte Oberfläche berühren. Die beiden Kontaktdrähte besitzen in der Nähe des Berührungspunktes Teile 19 bzw. 20, die eine federnde Wirkung ausüben und die ein Mittel zur mechanischen Befestigung der Kontakte im Hüllenmaterial darstellen. Der S-förmige Teil der Kontakte, der dem Berührungspunkt am nächsten liegt, dient diesem Zweck. Ein Kügelchen aus Polyäthylen, Polyisobutylen oder aus einem anderen Material, das bei der Betriebstemperatur der Einrichtung weicihbleibt, wird so an dem Gebilde angebracht, daß die auf dem Halbleiterkörper aufruhende Spitze und der Bogen des an die Spitze anschließenden S-förmigen Teils jedes Komtaktdrahtes eingehüllt ist. Dieses Kügelchen, das die Bildung eines Hohlraumes innerhalb der umgebenden Hülle erleichtert, wird durch die Tasche in seiner Lage gehalten, die das Ende 27 des spatenförmigen Teils 25 der Basiselektrode mit den Kontaktdrähten bildet. Auf dem Kügelchen wird nun durch Aufbringen einer dünnen Schicht aus schnell trocknendem Lack eine Kruste gebildet. Dieser Lack muß von solcher Art sein, daß das Material des Kügelchens nicht angegriffen wird. Es muß jedoch so zäh sein, daß er eine tragende Kruste bildet. Für 'diesen Zweck kann ein Vinyllack ver-The structure consisting of the base electrode and the semiconductor body is then converted into a suitable one Stencil used. Two tip contacts 14 and 15 made from 0.12 mm phosphor bronze wire can be made with bevelled ends, are attached in a template in such a way that that the distance between their ends is 0.05 to 0.12 mm. The wires will be like this with their template attached so that they touch the polished and etched surface. Own the two contact wires in the vicinity of the point of contact parts 19 and 20, which exert a resilient effect and the one Represent means for mechanically fastening the contacts in the sheath material. The S-shaped part the contact closest to the point of contact serves this purpose. One bead out Polyethylene, polyisobutylene or any other material that can be used at the operating temperature of the The device softly remains is attached to the structure in such a way that the one resting on the semiconductor body Tip and the arch of the S-shaped part of each compact wire adjoining the tip is enveloped. This bead causing the formation of a cavity within the surrounding Sheath facilitated, is held in place by the pocket that forms the end 27 of the spade-shaped Part 25 of the base electrode forms with the contact wires. On the bead is now formed a crust by applying a thin layer of quick-drying varnish. This The paint must be of such a type that the material of the bead is not attacked. It must but be tough enough that it forms a load-bearing crust. A vinyl varnish can be used for this purpose.

wandt werden. Dann wird eine Hülle 17 aus Gießharz gebildet, welche die Zuführung der Basiselektrode 13, das Kügelchen für den Hohlraum 18 und die oberen Bögen 30 und 31 der S-förmigen Teile der Spitzenkontaktdrähte umhüllt. Der Einschluß der oberen Bögen der Kontaktdrähte in das Hüllenmaterial bewirkt, daß diese starr in ihrer Lage gehalten werden.be turned. Then a shell 17 is formed from cast resin, which feeds the base electrode 13, the bead for the cavity 18 and the upper arches 30 and 31 of the S-shaped Sheathed parts of the tip contact wires. The inclusion of the upper arcs of the contact wires in the Shell material causes these to be held rigidly in place.

Ein geeignetes Material für die Hülle ist Styrol-Polyester-Gießharz, das entweder in reinem Zustand oder zusammen mit Quarz verwandt wird, um die Wärmeableitung von den arbeitenden Teilen zu erhöhen. Diese Umhüllung wird anschließend, z. B. durch ι stündige Erhitzung auf eine Temperatur von 801 bis 1200 C getrocknet. Danach können die Spitzenkontaktdrähte um die Hülle herumgebogen werden, und eine zweite Schicht aus dem gleichen Material aufgebracht und getrocknet werden, um einen festen mechanischen Aufbau sicherzustellen.A suitable material for the shell is styrene-polyester casting resin, which is used either in its pure state or together with quartz to increase the heat dissipation from the working parts. This envelope is then, for. B. by ι hour heating to a temperature of 80 1 to 120 0 C dried. The tip contact wires can then be bent around the sheath, and a second layer of the same material applied and dried to ensure a strong mechanical structure.

Ein auf diese Weise gewonnenes Gebilde ist klein, elektrisch und mechanisch dauerhaft und eignet sich besonders gut für zusammengesetzte Schaltungen. Die Einrichtungen können auch mit nur einem Spitzenkontakt hergestellt werden. Sie können dann als Spitzenkontaktgleichrichter oder bei Verwendung von geeigneten durchsichtigem Material als lidhtempftndlidhe Übertragungseinrichtungen dienen. Wenn kein Photoeffekt erwünscht ist, wird es vorteilhaft sein, für die Hülle Materialzusammensetzungen zu verwenden, die lichtundurchlässig sind. A structure obtained in this way is small, electrically and mechanically durable and is particularly suitable for composite circuits. The facilities can also use only one tip contact can be made. You can then use it as a tip contact rectifier or with the use of suitable transparent material as lidhtempftndlidhe transmission devices to serve. If no photo effect is desired, it will be advantageous to use material compositions for the casing to use that are opaque.

Claims (7)

PATENTANSPRÜCHE:PATENT CLAIMS: i. Halbleiterübertragungseinrichtung, bei der der Halbleiterkörper und die mit ihm im Eingriff stehenden Elektroden in eine hohle nahtlose Hülle eingeschlossen sind, die die Elektroden mechanisch festlegt, dadurch gekennzeichnet, daß die mit dem Halbleiterkörper über eine begrenzte Fläche in Kontakt stehende Basiselektrode den Halbleiterkörper in Form einer Tasche teilweise derart umgibt, daß sie an der Begrenzung des Hohlraums der durch Umgießen mit Gießharz gebildeten Hülle beteiligt ist und den Halbleiterkörper trägt.i. Semiconductor transmission device in which the semiconductor body and those in engagement with it Standing electrodes are enclosed in a hollow seamless sheath that holds the electrodes mechanically fixed, characterized in that the with the semiconductor body over a limited The base electrode in contact with the surface partially surrounds the semiconductor body in the form of a pocket in such a way that it is at the Limitation of the cavity of the shell formed by casting around with casting resin involved is and carries the semiconductor body. 2. Halbleiterübertragungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine der anderen Elektroden einen in dem Hohlraum liegenden Federteil aufweist, welcher den Halbleiterkörper gegen die begrenzte Fläche der die Hülle haltenden Elektrode drängt.2. Semiconductor transmission device according to claim 1, characterized in that at least one of the other electrodes has a spring part lying in the cavity, which spring part delimits the semiconductor body against the Surface of the electrode holding the sheath is pressing. 3. Halbleiterübertragungseinrichtung nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlraum mit einem weichen Schutzmaterial ausgefüllt ist.3. Semiconductor transmission device according to one of the above claims, characterized in that that the cavity is filled with a soft protective material. 4. Halbleiterübertragungseinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das weiche Schutzmaterial ein Kügelchen aus PoIyäthylen-Polyisobutylen ist.4. Semiconductor transmission device according to claim 3, characterized in that the soft protective material a bead made of polyethylene-polyisobutylene is. 5. Halbleiterübertragungseinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Kügelchen mit einer Schicht aus Vinyllack überzogen ist.5. Semiconductor transmission device according to claim 4, characterized in that the The bead is covered with a layer of vinyl varnish. 6. Halbleiterübertragungseinrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die federnde Elektrode S-förmig ausgebildet ist und der vom Halbleiterkörper weiter entfernte S-Bogen in der Hülle eingebettet ist, während der dem Halbleiterkörper näherliegende S-Bogen sich im wesentlichen innerhalb des Hohlraumes befindet.6. Semiconductor transmission device according to one of claims 2 to 5, characterized in that that the resilient electrode is S-shaped and that of the semiconductor body more distant S-bends are embedded in the sheath, while the semiconductor body Closer S-bend is located essentially within the cavity. 7. Halbleiterübertragungseinrichtung nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülle aus Styrol-Polyester-Gießharz besteht.7. Semiconductor transmission device according to one of the above claims, characterized in that that the shell is made of styrene-polyester casting resin. zogene Druckschriften: t Nr. 2 486 776;referred pamphlets: t No. 2,486,776; In Betracht gezogene Druckschriften: USA.-Patentschrift Nr. 2 486 776; schweizerische Patentschrift Nr. 264445; »Zeitschrift für Physik« (1939), S. 399 bis 408; »Bell System Technical Journal« (1948), S. 239; »Electronics« (1950), März, S. 216, Okt., S. 171; »Radio Electronics« (1950), S. 66.References considered: U.S. Patent No. 2,486,776; Swiss Patent No. 264445; "Zeitschrift für Physik" (1939), pp. 399 to 408; Bell System Technical Journal (1948), p. 239; "Electronics" (1950), March, p. 216, Oct., p. 171; "Radio Electronics" (1950), p. 66. Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings © 809 542/45 6.© 809 542/45 6.
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