NL8520325A

NL8520325A - Magneto-elektrische transducent.

Info

Publication number: NL8520325A
Application number: NL8520325A
Authority: NL
Original assignee: Asahi Chemical Ind
Priority date: 1985-05-10
Filing date: 1985-10-14
Publication date: 1987-04-01
Also published as: DE3590792C2; KR910002313B1; NL188488C; DE3590792T; KR870700275A; US4908685A; NL188488B; WO1986006878A1

Description

8520325 VO 8521

Magneto-elektrische transducent.

Technisch terrein

De uitvinding heeft betrekking op een magneto-elektrische transducent, zoals een Hall element, of een magnetoweerstandselement om een magnetisch veld of een magnetische flux in elektrische signalen om te 5 zetten.

Stand der techniek

Normaliter is bij een magneto-elektrische transducent met een magnetisch aftastelement bestaande uit verbindingshalfgeleiders van groep III-V, zoals InSb of GaAs, gevormd op een isolerende laag van organisch 10 materiaal, zoals een polymeer, een Pb-Sn-soldeer gebruikt om geleider-aders te verbinden en is het onmogelijk geweest de magneto-elektrische transducent op een gedrukt ketenpaneel te pakketteren door middel van een proces, dat wordt uitgevoerd bij hoge temperaturen, welke hoger liggen dan het smeltpunt van het soldeer. Bij recente toepassingen van de magneto-15 elektrische transducent bij moderne inrichtingen, zoals een VTR- en een CD-weergeefinrichting wordt een pakketteringsproces, dat gunstig is voor massaproduktie, uitgevoerd bij hoge temperaturen, welke voorbij het smeltpunt van soldeer zijn gelegen. Derhalve is het noodzakelijk een werkwijze voor het één voor één op een gedrukt-ketenpaneel solderen van individuele 20 elementen te gebruiken. Derhalve heeft men een magneto-elektrische transducent gewenst, welke niet bezwijkt bij een proces bij hoge temperatuur, welke laatste boven 200°C ligt.

Een werkwijze om aan een dergelijk verzoek te voldoen is die, waarbij de elektroden op een dunne film van een verbindingshalfgeleider 25 van groep III-V op een organische isolatielaag worden gevormd en een draadverbinding tot stand wordt gebracht onder gebruik van draden, die bijvoorbeeld uit goud bestaan. Conventionele methoden maken een praktische realisatie van deze procedure niet mogelijk.

De redenen hiervan zullen worden beschreven. Men heeft getracht 30 de elektrode van een magneto-elektrische transducent, waarbij een verbindingshalfgeleider van groep III-V wordt gebruikt, te vormen door een werkwijze, waarbij nadat op de halfgeleiderlaag een ohmse contactlaag is gevormd, een metaallaag van Au, Al of dergelijke, welke goed geschikt is voor draadverbinding, bijvoorbeeld door neerslaan uit de dampfase wordt f · - - - - -2- gevormd en de metaallaag tot ongeveer 300 tot 400°C wordt verhit, zodat een dunne draad van Au, Al of dergelijke door compressieverbinding of onder gebruik van ultrasone compressieverbinding in combinatie met de metaallaag kan worden verbonden. Wanneer evenwel de bovenstaande methode 5 wordt toegepast bij een verbindingshalfgeleiderfilm die op een substraat is gevormd, welke aan het oppervlak daarvan is voorzien van een organische isolatielaag, doen zich twee problemen voor, zoals hieronder blijkt.

Het eerste probleem is, dat de temperatuur tijdens het verbinden niet voldoende kan worden verhoogd. Wanneer de temperatuur van het elek-10 trodegedeelte tot 300-400°C wordt verhoogd, zoals gewoonlijk het geval is, treedt niet slechts een loslaten tussen de organische isolatielaag en de halfgeleiderfilm op, doch vindt ook een degradatie, zoals een ver-koling van de organische isolatielaag plaats. Het loslaten is een gevolg van het feit, dat de organische isolatielaag en de verbindingshalfgelei-15 derlaag verschillende warmte-uitzettingscoefficiënten hebben en derhalve een thermische belasting optreedt aan het scheidingsvlak tussen de organische isolatielaag en de verbindingshalfgeleiderfilm wanneer de temperatuur van het elektrodegedeelte tot hoger dan 300°C wordt verhoogd.

Het tweede probleem is, dat aangezien de organische isolatielaag 20 zacht is, het lastiger is om de compressieverbinding met een concentratie van de ultrasone energie op het verbindingsgedeelte te effectueren dan bij een kristal, zoals Si. Bij compressieverbinding is het toevoeren van een grote hoeveelheid ultrasoon vermogen nodig met het gevolg, dat het loslaten tussen de organische isolatielaag en de verbindingshalfge-25 leiderfilm plaatsvindt. Om deze redenen is bij de conventionele draad-verbinding, als toegepast op de verbindingshalfgeleiderfilm op de organische isolatielaag, de opbrengst gedegradeerd en is de industriële toepassing daarvan slecht.

Op dit moment wordt ook gevraagd naar een verpakking bij ultra-30 hoge temperatuur, meer in het bijzonder voorgesteld door een terugstroom-soldeerproces. Hier betekent een verpakking bij hoge temperatuur, dat het element op de gedrukte bedradingssubstraat of dergelijke wordt verpakt bij ongeveer 180° tot 230°C en een verpakking bij ultra-hoge temperatuur betekent een verpakking bij ongeveer 230°C tot 260°C.

f"' -1 tr- r -> 1 * ; _ ;v: 3 -3-

Normaliter heeft een magneto-elektrische transducent met een magneetveldaftastgedeelte bestaande uit een verbindingshalfgeleiderfilm van groep III-V, welke op de substraat op de organische isolatielaag is gevormd, dat wil zeggen bijvoorbeeld een InSb-Hall element, dat in de 5 handel verkrijgbaar is om te worden toegepast bij elektrische huishoud-apparaten, bijzonder goede elektrische eigenschappen en een grote gevoeligheid bij magnetische versterking en dergelijke, doch doet zich daarbij het probleem voor, dat moeilijkheden optreden bij verpakking met het gedrukte-ketenpaneel door middel van een proces met ultra-hoge tem-10 peratuur, dat in de nabijheid van 260°C wordt uitgevoerd, zoals terug-stroomsolderen. De vorming van het magneetveldaftastgedeelte van de half-geleiderfilm op de organische isolatielaag voorziet in een goede hechting tussen deze twee elementen, hetgeen leidt tot het voordeel, dat de substraat vrij kan worden gekozen en dat een grote gevoeligheidskarakteris-15 tiek van het element kan worden verkregen, waardoor dit op grote schaal kan worden toegepast bij de vervaardiging van magneto-elektrische trans-ducenten.

Benaderingen tot het gebruik van een meerlaagselektrode met het oog op het verzekeren van een ohms contact met de halfgeleiderlaag, waar-20 bij een elektronenmigratie in het elektrodemetaal wordt belet en de dunne halfgeleiderfilm tijdens de soldeerverbinding wordt beveiligd, vindt men bijvoorbeeld in het Amerikaanse octrooischrift 4.081.601 op naam van Donald Dinella e.a. en het Amerikaanse octrooischrift 4.296.424 op naam van aanvraagster. In deze octrooischriften wordt evenwel geen organische 25 isolatielaag als een basissubstraat gebruikt en wordt geen draadverbin-ding overwogen.

Derhalve is een doel van de uitvinding het verschaffen van een magneto-elektrische transducent met een elektrodeconstructie, welke het mogelijk maakt, dat een stijve en zeer betrouwbare ultrasone draadverbin-30 ding wordt uitgevoerd met hoog rendement, bij een dunne verbindingshalfgeleiderfilm, die op een isolerende substraat is gevormd, dat wil zeggen een substraat, welke op zijn beurt bestaat uit een organisch isolatiemateriaal of een substraat, waarop zich een organische isolatielaag bevindt.

35 Een ander doel van de uitvinding is het verschaffen van een zeer betrouwbare en zeer gevoelige magneto-elektrische transducent, waarin -4- een magneetveldaftastgedeelte, dat op een film van een verbindingshalf-geleider van groep III-V is gevormd op een substraat, waarop zich een organische isolatielaag bevindt, een grote thermische weerstand heeft of een hoge-warmtebestendigheidseigenschap heeft, welke voldoende is om 5 weerstand te bieden aan thermische schokken, welke optreden tijdens een verpakking bij ultra-hoge temperaturen, welke wordt uitgevoerd bij ongeveer 260°C, waardoor een automatische verpakking mogelijk wordt gemaakt. Beschrijving van de uitvinding

Teneinde de bovengenoemde bezwaren van de stand der techniek te 10 vermijden, heeft aanvraagster constructies en materialen van de elektrode uit verschillende oogpunten bestudeerd. Als een gevolg daarvan voorziet de uitvinding in een magneto-elektrische transducent voorzien van een meerlaagselektrodestelsel, waarin een tussengelegen uit een hard metaal bestaande laag met grote mechanische vastheid op een ohmse elektrodelaag 15 wordt gevormd en een verbindingslaag op de harde metaallaag wordt gevormd, waardoor het meerlaagse elektrodestelsel de indrukking van een zich daaronder bevindende organische isolatielaag tengevolge van zijn elasticiteit of zachtheid kan reduceren of kan beletten, waarbij de magneto-elektrische transducent is voorzien van zeer betrouwbare en uit stijve 20 draden bestaande verbindingselektroden, die geschikt zijn voor een ultrasone draadverbinding en welke door middel van een proces bij hoge temperatuur voorbij 200°C kunnen worden verpakt.

De uitvinding voorziet in een magneto-elektrische transducent, waarin het elektrodestelsel bestaat uit een tweelaags-structuur met een 25 ohmse elektrodemetaallaag, waarvan de dikte is vergroot teneinde ook als tussengelegen laag met een vereiste mechanische vastheid te dienen, en een verbindingslaag. Elk elektrodestelsel, als bovenbeschreven, maakt een zeer produktieve en sterk betrouwbare draadverbinding bij lage temperaturen met een geringe hoeveelheid ultrasone energie mogelijk.

30 Volgens een kenmerk van de uitvinding wordt voorzien in een mag neto-elektrische transducent voorzien van een dunne film van een verbin-dingshalfgeleider van groep III-V met een dikte van 0,1 ^im tot 10 ^im als magneetveldaftastgedeelte, gevormd op een substraat, waarop zich een organische isolatielaag bevindt, waarbij op een gewenst gebied van de 35 dunne film een ohmse elektrode is gevormd, en een voor een draadverbinding dienende meerlaagselektrode, voorzien van een harde metaallaag, f' r·. Λ, ,- e r -? X.‘ I '/ 'u .4 'T'ï -5- die op de ohmse elektrode is gevormd.

Volgens een ander kenmerk van de uitvinding voorziet in de meerlaagselektrode het type materiaal of de dikte van de metaallaag, welke zich onder de draadverbindingselektrode bevindt, in de mechanische 5 vastheid, welke voldoende is om de invloed, veroorzaakt door een uitwendige verbindingskracht die op de metaallaag wordt uitgeoefend, op de organische isolatielaag te beletten.

Volgens een verder kenmerk van de uitvinding is in de magneto-elektrische transducent met de meerlaagselektrode, een thermisch besten-10 dige dunne anorganische isolatielaag tenminste tussen de dunne verbin-dingshalfgeleiderfilm en de organische isolatielaag gevormd, waardoor een pakketteerproces bij hoge temperatuur voor de transducent mogelijk wordt gemaakt. Voor een pakketteerproces bij ultrahoge temperatuur, uitgevoerd in de nabijheid van 260°C, worden aan de beide zijvlakken van de dunne 15 verbindingshalfgeleiderfilm dunne anorganische isolatielagen gevormd.

Korte omschrijving van de tekeningen

Fig. 1 toont een doorsnede van een magneto-elektrische transducent overeenkomstig een uitvoeringsvorm volgens de uitvinding; fig. 2 toont een bovenaanzicht van fig. 1; 20 fig. 3A tot 3D zijn doorsneden, welke voorbeelden van een elek- trodeconstructie aangeven, beschouwd over de lijn A - A' van fig. 2; fig. 4 en 5 zijn respectievelijk een doorsnede en een bovenaanzicht van een andere uitvoeringsvorm volgens de uitvinding; fig. 6 toont een doorsnede van een Hall element met een de gevoe-25 ligheid vergrotend stelsel overeenkomstig een andere uitvoeringsvorm volgens de uitvinding; fig. 7 toont een doorsnede van een Hall element met een magneet-veldaftastgedeelte met een warmtebestendige structuur overeenkomstig een andere uitvoeringsvorm volgens de uitvinding; 30 fig. 8 toont een doorsnede van een Hall element, waarbij een modi ficatie volgens de uitvinding is aangegeven; fig. 9 toont een doorsnede van een variant van de uitvoeringsvorm volgens fig. 7; fig. 10 toont een doorsnede van een voorbeeld, waarbij een, de 35 gevoeligheid vergrotend stelsel aan de uitvoeringsvorm volgens fig. 9 is toegevoegd.

§529323 -6-

De beste wijze voor het toepassen van de uitvinding

De fig. 1 en 2 tonen een uitvoeringsvorm van de constructie van een Hall element, dat representatief is voor de magneto-elektrische trans-ducent volgens de uitvinding. Bij de doorsnede volgens fig. 1 is een orga-5 nische isolatielaag 13 op een substraat 12 van het Hall element gevormd, en is een Hall element, bestaande uit een dunne verbindingshalfgeleider-film op de laag gevormd. Meer in het bijzonder is een dunne verbindings-halfgeleiderfilm 14 met een grote elektronenbeweeglijkheid, welke het mag-neetveldaftastgedeelte vormt, op de isolerende substraat 11 gevormd, en 10 zijn elektroden 15 voor draadverbinding op vereiste gebieden van de dunne verbindingshalfgeleiderfilm 14 gevormd. De elektrode 15 omvat drie lagen waaronder een metaallaag 16, welke een ohms contact maakt met de dunne verbindingshalfgeleiderfilm 14, een tussengelegen metaallaag 17 met een grote mechanische vastheid, die op de metaallaag 16 is gevormd, en een 15 metaallaag 18, welke een verbindingslaag op de tussengelegen laag vormt. Het op deze wijze gelamineerde laaggedeelte wordt over het gehele oppervlak van de metalen ohmse contactlaag of een deel van het oppervlak daarvan bij vereiste gedeelten, al naargelang gewenst is, gevormd. Een centraal deel van de dunne verbindingshalfgeleiderfilm 14 tussen de elektro-20 den vormt een magneetveldaftastgedeelte 19 van het Hall element. Een beschermende siliconhars 41 is aanwezig om het magneetveldaftastgedeelte 19 te bekleden. Bij de magneto-elektrische transducent overeenkomstig de hier beschouwde uitvoeringsvorm met de bovengenoemde draadverbindings-elektroden, worden de elektroden 15 door middel van dunne draden 21 van 25 Au, Al, Cu of legeringen daarvan met geleidergestellen 22 verbonden.

De substraat 12 wordt via een hechtende kunstharslaag 50 aan het geleider-gestel 22 verbonden. Voorts zijn de substraat 11, de dunne draden 21 en dergelijke, behalve wat betreft de randgedeelten van de geleidergestellen 22, voor verpakking of inbedding in een uit kunsthars bestaand lichaam 30 23 ingebed.

Fig. 2 toont het Hallelement volgens fig. 1 beschouwd vanaf de bovenzijde. De verbindingslichaam-(elektrode-)gebieden zijn gevormd in gedeelten 15, welke zich uit elke rand van een kruisvormig patroon van het magneetveldaftastgedeelte van het element uitstrekken, die elk ge-35 woonlijk een minimaal oppervlak in de vorm van een vierkant met een zijde van 100 ^im en meer in het bijzonder een lichaamsoppervlak met een zijde U 3, ' c' ·-, _··; -7- van 150 ^im tot 400 ^im.

Fig. 3A tot 3D tonen in doorsnede over de lijn A - A' van fig. 2 verschillende typen van gelamineerde metaalelektrodestructuren. Fig. 3A toont een structuur, waarin gebieden van de ohmse contactmetaallaag 15, 5 de tussengelegen metaallaag 17 en de verbindingsmetaallaag 18 slechts in het verbindingslichaamsgebied zijn gelamineerde en fig. 3B en 3C tonen gelamineerde structuren, waarbij in de laminatie volgens fig. 3A de tussengelegen laag 17 zich naar het midden van een randcontactgebied uitstrekt respectievelijk het geheel van het randcontactgebied bedekt.

10 Fig 3D toont een elektrodeconstructie, waarbij de drie lagen 16, 17 en 18 alle volgens hetzelfde patroon zijn gelamineerd.

De fig. 4 en 5 tonen een uitvoeringsvorm, waarbij bij de constructie volgens fig. 1 en 2 een Hall element volgens de uitvinding direkt op een gedrukt-ketenpaneel is gemonteerd zonder dat de tussengelegen gelei-15 derrasters 22 worden toegepast. Dunne draden 21 zijn verbonden met een draadpatroon 25, dat op het gedrukte-ketenpaneel 24 is gevormd.

Fig. 6 toont een uitvoeringsvorm van een Hall element volgens de uitvinding met een constructie, waarbij het magneetveldaftastgedeelte van de magneto-elektrische transducent zich bevindt tussen een ferriet-20 substraat 12' en een magneetveldconcentratieplaat 42, bestaande uit fer-riet. De meerlaagselektrodestructuur is dezelfde als die volgens fig. 1.

Fig 7 toont een uitvoeringsvorm van het Hall element voor de magneto-elektrische transducent volgens de uitvinding, waarbij een dunne anorganische isolatielaag 26 tussen de halfgeleiderlaag 14 en de orga-25 nische isolatielaag 13 is gevormd. Aangezien de dunne anorganische isolatielaag 26 uitwendige thermische schokken, welke op de organische isolatielaag 13 worden uitgeoefend, onderbreekt, kan de thermische weerstand van de organische isolatielaag worden verbeterd en kan deze temperaturen in het gebied van 200°C tot 230°C uithouden.

30 Fig. 8 toont een modificatie van het Hall element volgens de uit vinding, waarbij de dikte van een ohmse contactlaag tweemaal of meer malen zo groot als de normale dikte is gekozen, zodat de ohmse contactlaag tevens als de tussengelegen laag volgens fig. 1 dient voor het verschaffen van een mechanische vastheid, welke vergelijkbaar is met die van de 35 tusengelegen laag. In dit geval heeft de draadverbindingselektrode (het lichaam) een tweelaagsstructuur.

ürs. 7 r\ j· o* i.-, y -u - ^ < > -8-

Fig. 9 toont een grondopbouw van het Hall element volgens de uitvinding, welke weerstand kan bieden aan thermische schokken, die een gevolg zijn van een pakketteerproces bij ultra-hoge temperatuur, welk element dunne anorganische isolatielagen 26 en 27 omvat.

5 Het oppervlaktegedeelte van het Hall element, dat verschilt van de elektrode 15 van het Hall element is geheel bedekt met de dunne anorganische isolatielaag 27. De dunne anorganische isolatielaag 27 kan zich natuurlijk ook slechts op het magneetveldaftastgedeelte 14 bevinden. Het magneetveldaftastgedeelte 14, waarnaar hier wordt verwezen, komt overeen 10 met een gedeelte, dat in hoofdzaak voorziet in een magneto-elektrisch omzeteffect, hetgeen normaliter betekent of slechts een dun halfgeleider-filmgedeelte of een dun halfgeleiderfilmgedeelte met hulpelektroden, zoals korte staven, welke aanwezig zijn om het magneto-elektrische omzeteffect te vergroten. De siliconkunstharslaag 41 kan, indien gewenst aan-15 wezig zijn en kan soms worden weggelaten.

De uitvoeringsvorm volgens fig. 9 is bijzonder geschikt om te worden toegepast in het geval, dat een magneto-elektrische transducent met een magneetveldaftastgedeelte, gevormd uit een dunne verbindings-halfgeleiderfilm van de groep III-V, welke As bevat, automatisch is ge-20 pakketteerd tot een gedrukt ketenpaneel door middel van bijvoorbeeld een terugstroomsoldeerproces bij 260°C aangezien de karakteristieken van de transducent niet zullen worden beïnvloed en in de transducent tijdens een dergelijk pakketteerproces geen thermisch breuk zal optreden. Derhalve is vergeleken met de uitvoeringsvorm volgens fig. 7 deze uitvoe-25 ringsvorm bijzonder gunstig voor een pakketteerproces bij 230°C of meer. Bij de beide uitvoeringsvormen werkt de tussengelegen anorganische isola-latielaag als de gewenste thermische isolatiebeschermingsfilm voor de organische isolatielaag en de halfgeleiderlaag van het magneetveldaftastgedeelte, doch beïnvloedt deze in verband met de geringe dikte daarvan, 30 het hechtvermogen in wezen niet.

Fig. 10 toont een modificatie van de Hall elementconstructie volgens fig. 9, waarbij voor het verder verbeteren van de thermische weerstand een magneetveldconcentratieplaat 42 op de siliconkunstharslaag 41 is aangebracht voor het verkrijgen van een magnetische versterking waar-35 door de gevoeligheid van het element verder wordt vergroot. In dit geval wordt voor de substraat 12 bij voorkeur gebruik gemaakt van een zacht magnetisch materiaal, zoals zacht ferriet.

8 F? " F* ” -M . · - i -9-

De halfgeleidende magneetveldaftastfilm 14 bestaat bij voorkeur uit een verbindingshalfgeleiderfilm van de groep III-V met grote beweeglijkheid, welke meer in het bijzonder wordt toegepast voor magneto-elektrische transducenten en kan nog liever worden vervaardigd uit een 5 binair of ternair halfgeleidermateriaal van een verbindingsgeleider van groep III-V, welke In of As of beide bevat. Meer in het bijzonder wordt bij voorkeur gebruik gemaakt van InSb, InAs of InAsP in verband met de grote beweeglijkheid daarvan. De gebruikte halfgeleiderfilm heeft een 2 elektronenbeweeglijkheid in het gebied van 2.000 tot 80.000 cm /V.sec en 10 bestaat uit een monokristallijne of polykristallijne dunne film.

Voor het vormen van een halfgeleiderfilm kan gebruik worden gemaakt van een normaal proces voor het vormen van een dunne halfgeleiderfilm, zoals LPE, CVD, MOCVD, neerslag uit de dampfase of MBE. Meer in het bijzonder wordt de voorkeur gegeven aan het MBE-proces omdat dit 15 voorziet in een halfgeleiderfilm met goede kristallisatie, waardoor in de dunne film een grote elektronenbeweeglijkheid wordt verzekerd, terwijl tevens de filmdikte, welke een factor met grote invloed op de gevoeligheid van de magneto-elektrische transducent is, op een gewenste wijze kan worden geregeld.

20 Voor de vorming van individuele metaallagen van de meerlaags- elektrode, kan gebruik worden gemaakt van processen, welke normaliter worden gebruikt voor het vormen van elektroden van halfgeleiderinrich-tingen, zoals platteren zonder elektroden, elektrolytisch platteren of een afhefmethode' door neerslaan uit de dampfase of spetteren. De dikten 25 van de verbindingslaag 18, de tussengelegen laag 17 en de ohmse contact-laag 16 zijn niet op een bepaalde wijze beperkt, doch kunnen normaliter 0,1 tot 30 ^un en bij voorkeur 0,1 tot 10 yam bedragen. Bij een gelamineerde elektrode met Cu-laag 16, Ni-laag 17 en een Au-laag 18 kan de dikte van elke laag bijvoorbeeld bij voorkeur 2-5 ^im bedragen.

30 Een materiaal voor de ohmse contactmetaallaag 16 wordt gekozen uit de groep bestaande uit Cu, Au, Au-legeringen, Al en Au-Ge-legeringen een materiaal voor de tussengelegen laag 17, dat voorziet in een mechanische vastheid, wordt gekozen uit de groep, welke in wezen bestaat uit Ni, Cu, Cr, Co, Ti, W, Mo en de legeringen daarvan, en een materiaal voor 35 de verbindingslaag 18 wordt gekozen uit de groep, welke in wezen bestaat uit Au, Al en Al-Si-legeringen.

S52052S

-10-

Voor de substraat 12 kan een substraat, welke wordt gebruikt voor normale magneto-elektrische transducenten, worden gebruikt waaronder een monokristallijne of gesinterde ferrietsubstraat, een keramische substraat, een glazen substraat, een siliciumsubstraat, een saffiersubstraat, 5 een warmtebestendige kunstharssubstraat en een substraat van een ferro-magnetisch materiaal, zoals ijzer of permalloy.

Voor de organische isolatielaag 13 op het substraatoppervlak wordt bij voorkeur gebruik gemaakt van een isolerende laag van kunsthars, welke uit een organisch materiaal bestaat.

10 Meer in het bijzonder wordt de kunstharsisolatielaag 13 bij voor keur als een hechtlaat gebruikt, welke met de substraat 11 en de halfge-leiderfilm 14 met grote beweeglijkheid samenwerkt en kan bestaan uit een normaal toegepaste kunsthars, zoals een thermohardende epoxyhars, fenol-epoxyhars of TVB-hars, vervaardigd door Toshiba Ceramic. De dikte van de 15 isolatielaag 13 is minder dan 60 en bij voorkeur minder dan 10 ^im.

Bij de magneto-elektrische transducent volgens de uitvinding kan, als aangegeven in fig. 7, de dunne anorganische isolatielaag 26 ook worden aangebracht tussen de halfgeleiderlaag van het magneetveldaftastge-deelte en de organische isolatielaag teneinde te beletten, dat verontrei-20 nigingen de halfgeleiderlaag binnentreden en om de uitwendige thermische belasting te reduceren. In dit geval omvat.de anorganische isolatielaag een dunne bekleding van SiO^, SiO, Al^O^ of Si^N^ en is de dikte daarvan meer in het bijzonder minder dan 2 ^un, bij voorkeur gelegen in het gebied van 500 A tot 10.000 A.

25 Zoals aangegeven in fig. 9 kunnen bij de magneto-elektrische transducent volgens de uitvinding dunne anorganische isolatielagen bij de beide oppervlakken van de halfgeleiderfilm 14 worden gevormd. In dit geval bestaat de bovenste anorganische isolatielaag 27 uit een bekleding van hetzelfde materiaal en met hetzelfde diktegebied als de onderste 30 laag 26.

De aanwezigheid van dergelijke isolatielagen 26 en 27 verbetert de stabiliteit van de magneto-elektrische transducent tijdens het proces met hoge temperatuur op een drastische wijze. Waarschijnlijk is dit een gevolg van het feit, dat de dunne anorganische isolatielagen 26 en 27 35 het binnendringen van verontreinigingen in de halfgeleiderfilm vanuit de organische isolatielaag 13 of de substraat 12 beletten en bovendien de thermische belasting reduceren.

«•’λ o ,-'-ν l_ 7 'T' fc i /. ;·. v i, " ' L.3 J’ j -11-

De dunne anorganische isolatielagen 26 en 27 verbeteren de thermische stabiliteit van de magneto-elektrische transducent tijdens het bij ongeveer 260°C uitgevoerde pakketteerproces met ultra-hoge temperatuur aanzienlijk, waardoor een pakkettering met hoge tempera-5 tuur wordt verkregen, welke met de bekende methoden niet kan worden gerealiseerd. Bovendien kan elk van de dunne anorganische isolatielagen 26 en 27 als een meerlaagsconstructie worden uitgevoerd. In plaats van een dunne anorganische isolatielaag uit slechts Al^O^ te

O

vormen, wordt bij voorkeur een laag met een dikte van 4000 A bijvoor-

O

10 beeld op een Al^O^-laag van 2000 A gevormd teneinde een dubbellaag te verkrijgen, welke de dunne bovenste anorganische isolatielaag 27 vormt, waardoor de etseigenschappen, welke nodig zijn om in deze isolatielaag een venster aan te brengen, worden verbeterd.

De beide isolatielagen 26 en 27 behoeven wat betreft materiaal, 15 samenstelling, laagstructuur en dikte niet steeds aan elkaar gelijk te zijn. Voor de vorming van de dunne anorganische isolatielagen 26 en 27 kan gebruik worden gemaakt van verschillende typen neerslagprocessen waaronder neerslaan uit de dampfase, spetteren, reactief spetteren, CVD en neerslaan uit de dampfase onder gebruik van een moleculaire 20 bundel.

De elektrode 18 van de magneto-elektrische transducent is elektrisch verbonden met het geleidergestel 22 of met het bedradingspatroon 25, dat op het gedrukte ketenpaneel is gevormd, en wel door een dunne draad 21 van Au, Al, Cu of Al-Si-legeringen, welke voor een normale 25 draadverbinding worden gebruikt.

Waar een verbinding tot stand moet worden gebracht met het ge-drukte-ketenpaneel 24, kan een gedrukt-ketenpaneel, dat normaliter wordt gebruikt voor het bedraden en pakketteren van elektronische onderdelen, voor het paneel 24 worden toegepast. Bij voorkeur kan een 30 dunne laag van Au of Ag met goede bindingseigenschappen op de bedrading worden aangebracht.

Meer in het bijzonder wordt de magneto-elektrische transducent volgens de uitvinding gepakketteerd met een kunstharsvorm door middel van bijvoorbeeld een overdrachtsvormmethode. De kunstharsvorm 23 kan 35 worden vervaardigd uit een kunsthars, dat in het algemeen wordt toegepast voor het vormen van elektronische onderdelen. Bij voorkeur wordt gebruik gemaakt van een thermohardende kunsthars, zoals een epoxyhars f , » r* » ' T.

t* i " v. ^ -12- of fenolepoxyhars.

Voor het vormen kan een vormproces, dat normaliter voor elektronische onderdelen wordt gebruikt, worden toegepast waaronder een giet-vormmethode, een overdrachtsvormmethode en een proces, waarbij een vast 5 lichaam, dat op het element wordt geplaatst, wordt verhit teneinde het lichaam te doen smelten, waarna het voor de vormgeving wordt gehard.

Aangezien bij de magneto-elektrische transducent volgens de uitvinding de draadverbindingselektrode een meerlaagsstructuur heeft, welke het mogelijk maakt, dat de laag onder de verbindingsmetaallaag de ver-10 eiste mechanische vastheid heeft, is het mogelijk een zeer betrouwbare draadverbinding in de dunne halfgeleidende magneetveldaftastfilm op de isolerende substraat te vormen door ultrasone energie met gering vermogen bij lage temperaturen van ongeveer 200°C toe te voeren.

Men verkrijgt een rendement van de draadverbinding, dat meer dan 15 99% bedraagt, zodat dit vanuit een industrieel oogpunt sterk wordt ge waardeerd en een massaproduktie mogelijk wordt gemaakt. Bovendien verzekert de thermische weerstand, waarbij de transducent een temperatuur van 230°C of meer tijdens de pakkettering kan uithouden, een pakkette-ring van het element op het gedrukte-ketenpaneel door middel van een 20 pakketteerproces bij hoge temperatuur.

Door de anorganische isolatielagen bij de beide zijvlakken van de dunne halfgeleiderfilm te vormen, als aangegeven bij de uitvoeringsvorm volgens fig. 9 of fig. 10, kan bovendien de thermische weerstand van het element in sterke mate worden verbeterd met het gevolg, dat een 25 betrouwbaarheid tegen thermische schokken, veroorzaakt door het pakketteerproces met ultra-hoge temperatuur, zoals een terugstroomsoldeerproces in de buurt van 230°C tot 260°C, kan worden verzekerd, waardoor het pakketteerproces bij ultra-hoge temperatuur kan worden toegepast. Dat wil zeggen, 'dat een verbinding van de magneto-elektrische transducent in een 30 soldeerbad dat op 260°C wordt gehouden, mogelijk wordt gemaakt, hetgeen leidt tot een automatische pakkettering van de magneto-elektrische transducent door middel van een automatisch montageproces, dat bestemd is voor VTR en dergelijke.

Ofschoon boven uitvoeringsvormen van de magneto-elektrische trans-35 ducent volgens de uitvinding ter illustratie zijn beschreven voor een

Hall element is het duidelijk, dat de uitvinding even goed van toepassing J 2 3 -13- is op alle typen magneto-elektrische halfgeleidertransducenten, zoals halfgeleidende magneto-weerstandselementen, die magnetische signalen detecteren en deze in elektrische signalen omzetten en waarbij het Hall effect en het magnetoresistieve effect wordt gebruikt. Bovendien wordt 5 opgemerkt, dat magneto-elektrische halfgeleidertransducenten, waarbij van deze effecten en de andere effecten in combinatie gebruik wordt gemaakt, natuurlijk binnen het kader van de uitvinding vallen.

Zo verschilt het magneto-weerstandselement bijvoorbeeld van het Hall element wat betreft elektrodeconfiguratie, het aantal aansluit-10 elektroden en het patroon van het magneetveldaftastgedeelte doch bezit het elektroden, welke op precies dezelfde wijze kunnen worden gevormd als bij het Hall element en wat grondconstructie betreft identiek is aan het Hall element.

De uitvinding zal nu worden toegelicht door speciale voorbeelden, 15 doch het is duidelijk, dat de uitvinding op geen enkele wijze tot deze voorbeelden is beperkt en alle magneto-elektrische transducenten met de bovenbechreven basisconstructie bestrijkt.

Eerste voorbeeld

Een dunne InSb-film met een dikte van 1 yam en een elektronen-20 beweeglijkheid van 30.000 cm2/V.sec werd op een monokristallijne uit mica bestaande substraat met een vlak gemaakt oppervlak gevormd door neerslaan uit de dampfase in vacuo teneinde een halfgeleiderfilm 14 te verschaffen (fig. 1). Op het oppervlak van de dunne InSb-film werd een epoxyhars als een bekleding aangebracht tot een dikte van 10 yam en het beklede opper-25 vlak werd gehecht aan een vierkante keramische substraat (plaat) 12 met een dikte van 0,3 mm en een zijafmeting van 45 mm. Daarna werd het mica verwijderd. Vervolgens werd een fotolak gebruikt om op het oppervlak van het magneetveldaftastgedeelte van de dunne InSb-film op een gebruikelijke wijze een fotolakbekleding te vormen. Daarna werd koper tot een dikte 30 van 0,3 yam op slechts een gedeelte of een gebied, bestemd voor het vormen van de gewenste elektroden, door platteren zonder elektroden aangebracht. Teneinde de dikte van het Cu te vergroten, werd een elektroly-tische koperplattering uitgevoerd, waarbij een Cu-laag 16 met een dikte van 2 yam werd gevormd. Vervolgens werd de fotolak opnieuw gebruikt, zo-35 dat een Ni-laag 17 met een dikte van 2 yam op slechts een elektrodegedeel-te van de Cu-laag door elektrolytisch platteren werd gevormd. Voorts werd

8 ü f·: ” 1S

-14- door elektrolytisch platteren een Au-laag 18 met een dikte van 2 ^im op de Ni-laag 17 gevormd. Vervolgens werd de fotolak opnieuw gebruikt, zodat een ongewenste dunne InSb-film en een ongewenst gedeelte van het Cu werden weggeëtst met een oplossing van ferrichloride in zoutzuur en wel 5 door een fotolithografische methode, waardoor een patroon voor een aantal Hall eenheidselementen werd gevormd, die elk een magneetveldaftast-gedeelte en vier elektrodegedeelten (fig. 2) omvatten. Elke gelamineerde verbindingselektrode bezat een oppervlakte van 150 ^im x 150 ^im. Daarna werd siliconenhars direkt als een bekleding op het magneetveldaftastge-10 deelte aangebracht voor het vormen van een beschermende film 41. Vervolgens werd de plaat door een snijinrichting gesneden voor het verkrijgen van een aantal Hall elementlichamen, elk met een vierkant oppervlak van 1,1 mm x 1,1 mm. Elk lichaam werd gehecht aan een eiland 51 van een ge-leidergestel 22 onder gebruik van een harslaag 50. De elektroden 15 van 15 het lichaam werden daarna door uit Au bestaande dunne draden 21 met een diameter van 25 tot 30 ^im in de atmosfeer bij 200°C onder het aanleggen van een ultrasone uitgangsspanning van 26 tot 34 V onder gebruik van een snel werkende automatische ultrasone thermische compressiedraadverbin-dingsinrichting, type FB 105 R, vervaardigd door Kaijyo Denki-Ltd., met de geleidergestellen 22 verbonden. Vervolgens werd het elementstelsel 20 met epoxyhars een overdrachtsvormmethode gepakketteerd, waarbij de geleiders gedeeltelijk aan de buitenzijde vrij waren.

Het op deze wijze vervaardigde Hall element werd getest om na te gaan of de oppervlaktetemperatuur van het Au-elektrodegedeelte een ondergrens van 100°C voor verbinding toestond en onder deze omstandigheden 25 bedroeg het percentage defecte draadverbindingen 0,13%.

De ultrasone energie bij een normaal niveau kon worden toegevoerd zonder dat enig ongemak of enige moeilijkheid ontstond. Met andere woorden bleek, dat zelfs met de organische isolatielaag 13 een draadverbin-ding kon worden uitgevoerd onder de standaardomstandigheden van een auto-30 matische draadverbindingsmethode met een voldoend grote opbrengst, waaruit blijkt dat de uitvinding geschikt is voor industriële massaproduktie-methoden. Na het verbinden werd de verbonden draad op vastheid gecontroleerd onder het criterium, dat de vastheid 2 g of meer per draad voor een aanvaardbare verbinding bedroeg.

35 Het Hall element, dat op deze wijze aan een draadverbindings methode werd onderworpen, werd door een overdrachtsvormmethode gevormd β - ' .* ö - ·-, .J ^ £ $ -15- zonder dat een defect optrad tengevolge van een onvoldoende bindingsvast-heid van de Au-draden. Wanneer het op deze wijze vervaardigde Hall element, dat een magneto-elektrische transducent volgens de uitvinding vormt, gedurende 3 minuten in de atmosfeer bij 230°C aan thermische schokken 5 werd onderworpen, bleven de eigenschappen van het element bijna ongewijzigd met als enige uitzondering een verandering in de elektrische weerstand van -2,1%, waaruit blijkt, dat het element, zelfs met de organische isolatielaag, tijdens de pakkettering aanzienlijke thermische schokken kan uithouden, in tegenstelling met het feit, dat alle elektroden 10 bij de gebruikelijke Hall elementen, vervaardigd door een verbinding met soldeer, leiden tot het losraken van draden en breuk.

Tweede voorbeeld

Een InAs-film met een dikte van 1,2 ^im en een elektronenbeweeglijkheid van 10.000 cm^/V.sec werd op een micasubstraat met een glad ge-15 maakt oppervlak gevormd door middel een MBE-proces (epitaxiaal proces met moleculaire bundel).

Vervolgens werd aan het oppervlak van de InAs-film een epoxyhars als bekleding aangebracht en werd de dunne InAs-film 14 gehecht aan een vierkante keramische substraat 12 met een dikte van 0,3 mm en een zijde 20 van 45 mm, en wel op eenzelfde wijze als bij het eerste voorbeeld.

Daarna werd een Hall element op precies dezelfde wijze als bij het eerste voorbeeld gereed gemaakt. In dit geval was het percentage defecte draadverbindingen bij de automatische draadverbindingsinrichting precies gelijk aan dat van het eerste voorbeeld namelijk 0,13%. Tijdens het over-25 drachtsvormproces, trad bij de verbinding met de Au-draden geen breuk op.

Evenals bij het eerste voorbeeld bleek het element van dit voorbeeld zijn eigenschappen ongewijzigd te behouden bij een thermische schok-test, welke gedurende 3 minuten in de atmosfeer bij 230°C werd uitgevoerd, en bleek het element voldoende duurzaam te zijn bij een pakkettering met 30 het gedrukte ketenpaneel zelfs bij 230°C.

Derde voorbeeld

Een dunne InSb-film met een dikte van 1 ^im en een elektronenbeweeglijkheid van 30.000 cm^/V.sec werd op een monokristallijne micasubstraat met een geëgaliseerd oppervlak door neerslaan uit de dampfase 35 in vacuo gevormd voor het gereed maken van een halfgeleiderfilm 14.

Epoxyhars werd als een bekleding op het oppervlak van de dunne InSb-film - , - f'·» " Ί

c. :J

-16- gebracht en het met epoxyhars beklede oppervlak werd gehecht aan een vierkante ferrietsubstraat 12 (plaatje) met een dikte van 0,3 mm en een zijde van 45 mm (fig. 6). Daarna werd het mica verwijderd. Vervolgens werd de fotolak gebruikt om op het oppervlak van een magneetveldaftast-5 gedeelte van de dunne InSb-film op een gebruikelijke wijze een fotolak-bekleding te vormen. Daarna werd koper tot een dikte van 0,3 yim op slechts een vereist gebied door platteren zonder elektroden aangebracht. Om de dikte van het Cu te vergroten vond een elektrolytische koperplat-tering plaats, waarbij een Cu-laag 16 met een dikte van 2 ^im werd gevormd. 10 Daarna werd de fotolak opnieuw gebruikt zodat een Ni-laag 17 met een dikte van 2 ^im op slechts een draadverbindingselektrodegedeelte door elek-trolytisch platteren werd gevormd. Voorts werd door elektrolytisch platteren een Au-laag 18 met een dikte van 2 ^im op de Ni-laag gevormd. Vervolgens werd de fotolak opnieuw gebruikt, zodat een ongewenste dunne 15 InSb-film en een ongewenst gedeelte van het Cu werden weggeëtst met een oplossing van ferrichloride in zoutzuur onder gebruik van een fotolitho-grafische methode, waardoor een patroon voor een aantal Hall element-eenheden werd gevormd, elk bestaande uit een magneetveldaftastgedeelte en vier elektrodegedeelten. Vervolgens werd een magneetveldconcentratie-20 plaat 42 van ferriet direkt door siliconenhars 41 aan het magneetveldaftastgedeelte gehecht. Daarna werd dit plaatje door een snijinrichting gesneden voor het verschaffen van een aantal Hall elementlichamen, elk in de vorm van een vierkant van 1,1 mm x 1,1 mm. Elk lichaam werd daarna aan een eiland 51 van een geleidergestel 22 gehecht. Vervolgens werden 25 de elektroden 15 van het lichaam door dunne Au-draden 21 met de geleider-gestellen 22 verbonden op eenzelfde wijze als bij het eerste voorbeeld, en wel onder gebruik van een snel werkende automatische ultrasone draad-verbindingsinrichting. Het op deze wijze gevormde element werd door een overdrachtsvormbehandeling met epoxyhars gepakketteerd.

30 Het percentage defecte draadverbindingen van de Hall elementen, die op deze wijze volgens de uitvinding werden vervaardigd, bleef ongewijzigd vergeleken met het eerste voorbeeld. De thermische weerstand, beproefd door thermische schokken gedurende 3 minuten in de atmosfeer bij 230°C, bleek vergelijkbaar te zijn met het eerste voorbeeld.

i S N t ’ ·*>

V

35 V Jn ^ -17-

Vierde voorbeeld

Een dunne InAs-film met een dikte van 1,2 en een elektronenbeweeglijkheid van 10.000 cm2/V.sec werd op een micasubstraat met een geëgaliseerd oppervlak gevormd door middel van een MBE-proces (epitaxiaal 5 proces met een moleculaire bundel). Epoxyhars werd als een bekleding op het oppervlak van de InAs-film tot een dikte van 5 ^im opgebracht en een dunne InAs-film werd gehecht aan een vierkante ferrietsubstraat 12' met een dikte van 0,3 mm en een zijde van 45 mm. Daarna werd een Hall element op precies dezelfde wijze als bij het derde voorbeeld vervaardigd (fig.6). 10 Wanneer het op deze wijze vervaardigde Hall element werd onderworpen aan een draadverbinding met Au-draden onder gebruik van de snel werkende automatische ultrasone draadverbindingsinrichting, bleef het percentage defecte draadverbindingen ongewijzigd vergeleken met het eerste voorbeeld en bedroeg dit 0,13%. Een thermische schoktest werd gedurende 15 3 minuten bij 230°C uitgevoerd en daaruit bleek, dat de thermische besten digheid vergelijkbaar was met die van het tweede voorbeeld.

Vijfde voorbeeld

Een dunne InSb-film met een dikte van 1 ^im en een elektronenbeweeglijkheid van 30.000 cm2/V.sec werd op een monokristallijne micasub-20 straat met een geëgaliseerd oppervlak door neerslaan uit de dampfase in vacuo gevormd voor het verschaffen van een halfgeleiderfilm 14. Vervolgens werd op de dunne InSb-film door neerslaan uit de dampfase in vacuo een Al2C>3-film met een dikte van 3.000 A gevormd. Een epoxyhars werd als een bekleding op het oppervlak van de dunne A^O^-film opgebracht en het 25 beklede oppervlak werd gehecht aan een vierkant ferrietsubstraat 12' (plaatje met een dikte van 0,3 mm en een zijde van 45 mm. Daarna werd het mica verwijderd. Vervolgens werd een fotolak gebruikt om op het oppervlak van een magneetveldaftastgedeelte van de dunne InSb-film op een gebruikelijke wijze een fotolakbekleding te vormen. Vervolgens werd koper door platte-30 ren zonder elektroden tot een dikte van 0,3 ^im volgens een vereist patroon opgebracht. Om de dikte van het Cu te vergroten vond een elektro-lytische koperplattering plaats, waarbij een Cu-laag 16 met een dikte van 2 ^im werd gevormd. Daarna werd de fotolak opnieuw gebruikt om op slechts een draadverbindingselektrodegedeelte door elektrolytisch platte-35 ren een Ni-laag 17 met een dikte van 2 ^im te vormen. Voorts werd door elektrolytisch platteren op de Ni-laag een Au-laag 18 met een dikte van P, · Λ TT O s -18- 2 yam gevormd. Vervolgens werd de fotolak opnieuw gebruikt, zodat ongewenste dunne InSb-film en een ongewenst gedeelte van het Cu werden weg-geëtst met een oplossing van ferrichloride in zoutzuur onder gebruikt van fotolithografische methoden, waardoor een patroon voor een aantal 5 Hall elementeenheden werd gevormd, elk bestaande uit een magneetveld-aftastgedeelte en vier elektrodegedeelten (fig. 7). Daarna werd een mag-neetveldconcentratieplaat 42 van ferriet direkt door siliconhars aan het magneetveldaftastgedeelte gehecht (fig. 7). Vervolgens werd dit plaatje door een snijinrichting gesneden voor het verschaffen van een aantal 10 Hall elementlichamen, elk met een vierkante vorm en een afmeting van 1,1 mm x 1,1 mm. Elk lichaam werd daarna via een harslaag 50 aan een eiland 51 van een geleidergestel 22 gehecht. Vervolgens werden de elektroden 15 van het lichaam door dunne Au-draden 21 op dezelfde wijze als bij het eerste voorbeeld onder gebruik van de snel werkende draadver-15 bindingsinrichting met de geleidergestellen 22 verbonden. Het op deze wijze gevormde element werd door een overdrachtsvormbehandeling met epoxyhars gepakketteerd.

Wanneer het op deze wijze volgens de uitvinding vervaardigde Hall element aan een ultrasone thermische compressiedraadverbinding werd 20 onderworpen onder gebruik van de automatische verbindingsinrichting, bleef het percentage defecten ongewijzigd vergeleken met het eerste voorbeeld en bedroeg dit 0,13%. Een thermische schoktest, uitgevoerd gedurende 3 minuten bij 230°C toonde aan, dat de eigenschappen van de elementen van dit voorbeeld bijna ongewijzigd bleven. In dit verband bleek dat het 25 element volgens dit voorbeeld beter was dan het element van het eerste voorbeeld. Voorts bleek, dat het element bij 230°C kon worden gepakketteerd zonder dat zich moeilijkheden voordeden.

Zesde voorbeeld

Het zesde voorbeeld zal worden beschreven onder verwijzing naar 30 fig. 9. Een inAs-film met een dikte van 1,2 yam, een elektronenbeweeglijkheid van 8500 cm2/V.sec bij kamertemperatuur en een elektronenconcentra-16 —3 tie van 3 x 10 cm werd op een micasubstraat met een geëgaliseerd oppervlak gevormd onder gebruik van een MBE-proces (epitaxiaal proces met moleculaire bundel) voor het verschaffen van een halfgeleiderfilm 14. 35 Daarna werd op de halfgeleiderfilm door neerslaan uit de dampfase in

O

vacuo een A^O^-laag tot een dikte van 4.000 A gevormd teneinde een dunne ö Γ ' ^ Ï/-2 Ï5 “ - r-; „s

• ·~3 p_' L-n W

—19— anorganische isolatielaag 26 te verschaffen. Vervolgens werd een epoxyhars als een bekleding op het oppervlak van de dunne film opgebracht en werd het beklede oppervlak gehecht aan een vierkante uit aluminiumoxyde bestaande substraat 12 (plaatje) met een dikte van 0,3 mm en een zijde 5 van 50 mm, waarbij een organische isolatielaag 13 van epoxyhars werd gevormd. Vervolgens werd het mica verwijderd. Daarna werd de fotolak gebruikt om op het oppervlak van het magneetveldaftastgedeelte van de dunne InAs-film op een gebruikelijke wijze een fotolakbekleding te vormen. Vervolgens werd op slechts een vereist gedeelte koper tot een dikte van 10 0,3 ^im opgebracht. Teneinde de dikte van het Cu te vergroten vond een elektrolytische koperplattering plaats, waarbij een Cu-laag 16 met een dikte van 2 yim werd gevormd. Daarna werd de fotolak opnieuw gebruikt zodat op slechts een elektrodegedeelte door elektrolytisch platteren een Ni-laag 17 met een dikte van 2 ^im werd gevormd. Voorts werd door elek-15 trolytisch platteren op de Ni-laag een Au-laag 18 met een dikte van 2 ^im gevormd. Vervolgens werd de fotolak opnieuw gebruikt, zodat een ongewenste dunne InAs-film en een ongewenst gedeelte van het Cu werden wegge-etst met een oplossing van ferrichloride in zoutzuur onder gebruik van een fotolithografische methode, waardoor een patroon voor een aantal 20 Hall elementeenheden werd gevormd, elk voorzien van een magneetveldaftastgedeelte 19 en vier elektrodegedeelten. Daarna werd op het patroon door neerslaan uit de dampfase in vacuo een Al^O^-laag met een dikte van

O

2.000 A gevormd voor het verschaffen van een dunne anorganische isolatielaag 27. Vervolgens werd ongewenst Al2°3 °P elektroden 15 van het Hall 25 element weggeëtst met een ammoniumfluorideoplossing onder gebruik van een fotolithografische methode.

Daarna werd het plaatje in vierkante Hall elementlichamen gesneden onder gebruik van een snijinrichting. Elk lichaam werd daarna aan een eiland 51 van een geleidergestel 22 gehecht. Vervolgens werden de 30 elektroden 15, meer in het bijzonder de verbindingsmetaallagen 18 van het Hall element door dunne Au-draden 21 met de geleidergestellen 22 verbonden onder gebruik van de snel werkende automatische ultrasone draad-verbindingsinrichting en wel op dezelfde wijze als bij het eerste voorbeeld, en werd het element door een overdrachtsvormbehandeling met 35 epoxyhars gepakketteerd. Nadat het op deze wijze vervaardigde Hall element onder een pakketteertoëstand met ultrahoge temperatuur (gedurende 83-:.0 o'.δ -20- 5 minuten in een soldeerbad bij 260°C) was beproefd, was de ingangsweer-stand gewijzigd in een mate van -2,7%, hetgeen erop wijst, dat het ver-anderingsniveau bij de praktische toepassing geen moeilijkheden met zich mede brengt. Pas na een voldoende afkoeling na de test werd de weerstands-5 waarde na de verwarmingstest gemeten. De karakteristieken van het element behoudens de weerstand bleven praktisch ongewijzigd. Derhalve bleek, dat de thermische weerstand van het Hall element drastisch werd verbeterd door de halfgeleiderfilm 14 tussen de dunne isolatielagen van A^O^ aan te brengen. Derhalve bleek, dat het element door een herstroomsoldeer-10 proces bij 260°C kan worden gepakketteerd.

Zevende voorbeeld

Het zevende voorbeeld zal worden toegelicht onder verwijzing naar fig. 10. Een dunne anorganische isolatielaag 26 werd op dezelfde wijze als bij het zesde voorbeeld op de InAs-film en wel op dezelfde 15 micasubstraat als die van het zesde voorbeeld gevormd. Daarna werd een epoxyhars als een bekleding op het oppervlak van de dunne film opgebracht en werd het beklede oppervlak gehecht aan een vierkante ferriet-substraat (plaatje) 12' met een dikte van 0,3 mm en een zijde van 50 mm, waardoor een organische isolatielaag 13 werd gevormd. Het mica werd 20 daarna verwijderd. Vervolgens werden een magneetveldaftastgedeelte 19 en vier elektrodegedeelten 15 van elk Hall element op dezelfde wijze als bij het zesde voorbeeld op de substraat 12' gevormd. Daarna werd op het oppervlak van het plaatje behalve wat betreft de elektroden 15 van het Hall element op dezelfde wijze als bij het zesde voorbeeld een anorga-25 nische dunne isolatielaag 27 gevormd. Daarna werd een magneetveldcon- centratieplaat 42 van ferriet direkt door siliconenhars aan het magneetveldaftastgedeelte 19 gehecht.

Het element werd daarna op dezelfde wijze als bij het zesde voorbeeld gemonteerd. Nadat het op deze wijze vervaardigde Hall element 30 onder een pakketteertoestand met ultra-hoge temperatuur (gedurende 5 minuten in de atmosfeer bij 260°C) was beproefd, bleek de ingangsweerstand te zijn gewijzigd met een bedrag van -1,9%, hetgeen erop wijst, dat het veranderingsniveau bij de praktische toepassing van het element geen moeilijkheden veroorzaakt. Na een voldoende afkoeling na de test werd de 35 elektrische weerstandswaarde na de verwarmingstest gemeten. De karakteristieken van het element, behalve de elektrische weerstand, bleven bijna ip U . 1 " " -21- ongewijzigd. Derhalve bleek, dat de thermische bestendigheid van het Hall element drastisch werd verbeterd door de halfgeleidende magneetveld-aftastfilm 14 in te sluiten tussen de dunne isolatielagen 26 en 27 van Al^O^- Derhalve verkreeg men een zeer betrouwbare magneto-elektrische 5 transducent, welke geschikt was voor industriële massaproduktie bv. onder gebruik van het herstroomsoldeerproces en welke inrichting voldoende weerstand kon bieden aan het pakketteerproces met hoge temperatuur.

Achtste voorbeeld

Het achtste voorbeeld zal worden beschreven onder verwijzing 10 naar fig. 8. Een dunne InSb-film met een dikte van 1 ^im en een elektronenbeweeglijkheid van 30.000 cm^/V.sec werd op een monokristallijne micasubstraat met een geëgaliseerd oppervlak gevormd voor het verschaffen van een halfgeleiderfilm 14. Daarna werd op de film 14 door neerslaan uit de dampfase in vacuo (niet weergegeven) een Al^O^-film met een

O

15 dikte van 3.000 A gevormd. Epoxyhars werd als een bekleding op het oppervlak van de dunne Al^O^-film opgebracht en het beklede oppervlak werd gehecht aan een vierkante ferrietsubstraat (plaatje) 12' met een dikte van 0,3 mm en een zijde van 45 mm ter vervanging van de keramische substraat 12. Het mica werd daarna verwijderd. Vervolgens werd een fotolak 20 gebruikt voor het vormen van een fotolakbekleding op het oppervlak van een magneetveldaftastgedeelte van de dunne InSb-film en wel op een gebruikelijke wijze. Daarna werd door platteren zonder elektroden koper tot een dikte van 0,3 ^im op slechts een vereist gedeelte aangebracht. Om de dikte van het Cu te vergroten, vond een elektrolytische koperplattering 25 plaats, waarbij een Cu-laag 16 met een dikte van 5 ^im werd gevormd.

Voorts werd op de Cu-laag door elektrolytisch platteren een Au-laag 18 met een dikte van 2 ^im gevormd (elektrodestructuur volgens fig.

8). Daarna werd de fotolak opnieuw gebruikt, zodat een ongewenste dunne InSb-film en een ongewenst deel van het koper werden weggeëtst met een 30 oplossing van ferrichloride in zoutzuur en wel langs fotolithografische weg, waardoor een patroon voor een aantal Hall elementeenheden werd gevormd, die elk een magneetveldaftastgedeelte en vier elektrodegedeelten omvatten. Vervolgens werd siliconhars als een bekleding direkt op het magneetveldaftastgedeelte aangebracht voor het vormen van een beschermen-35 de film 41. Daarna werd dit plaatje in een aantal Hall elementlichamen gesneden, elk met een vierkante configuratie van 1,1 mm x 1,1 mm en wel -22- door een snijinrichting. Elk lichaam werd daarna aan een eiland 51 van een geleidergestel 22 gehecht. Vervolgens werden de elektroden 15 van het Hall element door dunne Au-draden 21 op dezelfde wijze als bij het eerste voorbeeld onder gebruik van een snel werkende draadverbindings-5 inrichting met geleidergestellen 22 verbonden. Het element werd door een overdrachtsvormmethode met epoxyhars gepakketteerd. Het percentage defecten tengevolge van draadverbinding van de Hall elementen, die op deze wijze volgens de uitvinding waren vervaardigd, bedroeg 0,16%, hetgeen in hoofdzaak gelijk is aan het percentage van het eerste voorbeeld.

10 Bij dit voorbeeld kan het fabricageproces op een gunstige wijze worden bekort door de nikkelplattering te elimineren en de tijd voor het elek-trolytisch koperplatteren te verlengen. De warmtebestendigheid van het element volgens dit voorbeeld was dezelfde als die van het derde voorbeeld.

15 Industriële toepasbaarheid

Zoals boven is beschreven is de magneto-elektrische transducent volgens de uitvinding van nut om als verschillende motorsnelheidsbestu-ringsketens en positieaftastinrichtingen te worden gebruikt en meer in het bijzonder geschikt om te worden gebruikt als een contactloze minia- 20 tuurdetectie-inrichting voor de snelheidsregeling van VTR-motoren, harde-magneetschij faandrij fmotoren, CD-weergeefinrichtingsmotoren, micro-cassette bandregistratie-inrichtingsmotoren en "floppy disc"-aandrijf-mo toren.

85£Γ· 323

Claims

1. Uit een verbindingshalfgeleider bestaande magneto-elektrische transducent voorzien van: een substraat (11), die zich op een organische isolatielaag bevindt; 5 een laag (14) van een verbindingshalfgeleider van de groep III-V met een dikte van 0,1 tot 10 jrn, welke op de substraat is aangebracht en een vooraf bepaald patroon heeft voor het verschaffen van een magneet-veldaftastgedeelte; en een aantal elektroden (15), welke aansluiten op en ohms contact 10 maken met de verbindingshalfgeleiderlaag, waarbij de elektrode bij een vooraf bepaald gebied daarvan is voorzien van een draadverbindingselek-trode, gevormd door een gelamineerde laag van een aantal metaallagen, welke gelamineerde laag, onder een verbindingsoppervlak, dat een metaallaag omvat, is voorzien van een metaallaag (16, 17), die een mechanische 15 vastheid boven een vooraf bepaalde waarde verschaft.

2. Uit een verbindingsgeleider bestaande magneto-elektrische transducent volgens conclusie 1, waarbij de metaallaag, welke de mechanische vastheid verschaft, een harde metaallaag (17) is, welke op een metaallaag is gevormd, die in ohms contact staat met de verbindingshalfgelei- 20 derlaag.

3. Uit een verbindingshalfgeleider bestaande magneto-elektrische transducent volgens conclusie 1, waarbij de metaallaag, welke de mechanische vastheid verschaft, een metaallaag (16) is, welke een ohms contact maakt met de verbindingshalfgeleiderlaag, en zich naar het verbin- 25 dingselektrode - oppervlak uitstrekt teneinde een dikte te bezitten, welke weerstand biedt aan ten minste een ultrasone verbindingskracht.

4. Uit een verbindingshalfgeleider bestaande magneto-elektrische transducent volgens conclusie 1 voorzien van een dunne anorganische isolatielaag (26) tussen de verbindingshalfgeleiderlaag en de organische 30 isolatielaag.

5. Uit een verbindingshalfgeleider bestaande magneto-elektrische transducent volgens conclusie 1 voorzien van dunne anorganische isolatielagen (26, 27) bij de beide zijvlakken van de verbindingshalfgeleider-laag teneinde deze te bedekken. H > . i i » \ **" *_!3 O _ ·,' -24-

6. Uit een verbindingshalfgeleider bestaande magneto-elektrische transducent volgens conclusie 1, waarbij de verbindingshalfgeleiderlaag bestaat uit een verbindingshalfgeleider van de groep III-V met grote elektronenbeweeglijkheid, die arseen bevat.

7. Uit een verbindingshalfgeleider bestaande magneto-elektrische transducent volgens conclusie 1, waarbij de gelamineerde laag van de draadverbindingselektrode is voorzien van een ohmse contactlaag (16), bestaande uit een materiaal, gekozen uit de groep, die in wezen bestaat uit Cu, Au, Au-legering, Al en Au-Ge-legeringen, een tussengelegen laag 10 (17), bestaande uit een materiaal, gekozen uit de groep, welke in wezen bestaat uit Ni, Cu, Cr, Co, Ti, W, Mo en de legeringen daarvan, en een verbindingslaag (18) bestaande uit een materiaal, gekozen uit de groep, die in wezen bestaat uit Au, Al en Al-Si-legeringen.

8. Uit een verbindingshalfgeleider bestaande magneto-elektrische 15 transducent volgens conclusie 7, waarbij de ohmse contactlaag, de tussengelegen laag en de verbindingslaag elk een dikte van in hoofdzaak 2 yam tot 5 yam hebben en de tussengelegen laag voorziet in een buigvast-heid, welke weerstand biedt aan draadverbinding.

9. Uit een verbindingshalfgeleider bestaande magneto-elektrische 20 transducent volgens conclusie 1, waarbij de verbindingshalfgeleiderlaag ten minste één van InSb, InAs en InAsp omvat.

10. Uit een verbindingshalfgeleider bestaande magneto-elektrische transducent volgens conclusie 5, waarbij de anorganische isolatielaag O een dikte van 500 A tot 2 yam heeft.

11. Uit een verbindingshalfgeleider bestaande magneto-elektrische transducent volgens conclusie 1, waarbij de substraat uit ferriet of keramisch materiaal is gevormd.

12. Werkwijze voor het vervaardigen van een uit een verbindingshalfgeleider bestaande magneto-elektrische transducent, welke werkwijze de 30 volgende stappen omvat: het voormen van een dunne film van een verbindingshalfgeleider van de groep III-V met een dikte van 0,1 yam tot 10 yam, welke tenminste arseen bevat; het hechten van de dunne halfgeleiderfilm aan een substraat via 35 een organische isolatielaag; P ' 2 / 2 -25- het vormen van een verbindingselektrode door een metaallaag met een vooraf bepaald patroon te vormen, welke een ohms contact maakt met de dunne halfgeleiderfilm, die op de organische isolatielaag is gevormd, het lamineren van een metaal met een grote mechanische vastheid op de 5 metaallaag, en het daarna vormen van een draadverbindingsmetaallaag op de op deze wijze gelamineerde laag; en het verbinden van draden met de verbindingselektrode door een ultrasone thermische compressieverbinding. 8,,i