146012. lajstromszámú szabadalom • Félvezető eszközök, kristályrétegdiódák, tranzisztorok evakuálása, ill. védőgázzal való töltése és lezárása
Megjelent: 1960. január 15. ORSZÁGOS TALÁLMÁNYI HIVATAL SZABADALMI LEÍRÁS 146.012. SZÁM 21. a2 . 18—20. OSZTÁLY — EE—513. ALAPSZÁM Félvezető eszközök, kristály rétegdiódák, tranzisztorok evakuálása, ill. védőgázzal való töltése és lezárása Egyesült Izzólámpa és Villamossági r. t., Budapest Feltalálók: dr. Bán Tamás mérnök, Patak János technikus, dr. Szép Iván mérnök, budapesti " lakosok, a Híradástechnikai Ipari Kutató Intézet „Bródy Imre" laboratóriumának munkatársai és Fried Henrik mérnök, budapesti lakos A bejelentés napja: 1958. február 11. Mint ismeretes, félvezető eszközök, különösen kristályrétegdiódák és tranzisztorok tartós és ingadozásmentes működtetésének alapfeltétele a maximálisan megengedett hőmérséklet alatti kezelés és üzemeltetés, valamint a félvezető kristályoknak különféle külső behatások (nedvesség, vegyi gőzök) elleni tökéletes védelme. Ez utóbbihoz feltétlenül szükséges a kristálynak a külső légtértől való tökéletes és légmentes lezárása. Emellett célszerű volna a kristályt vákuum alatt tartani. A jelenleg ismert különféle eljárások úgy igyekeznek ezt a problémát megoldani, hogy pl. a dióda vagy tran-' zisztor házát fémből készítik és a dióda, vagy tranzisztor szerelvényt lágy forrasztással a fémházhoz rögzítik. Az eddig ismert forrasztási eljárások csak úgy hajthatók végre tartósan és légmentesen, hogy a forrasztáshoz dezoxidáló anyagot használnak. Ezen dezoxidáló anyag gőzei viszont megtámadják a kristály felületeit és azt hamarosan tönkreteszik. A kristálydiódák és tranzisztorok tömeggyártását . a megengedett hőmérséklet pontos betartása is rendkívüli mértékben megnehezíti. Ugyanis a diódák és tranzisztorok kis méretei miatt a bura (fémház) és a kristály szerelvényt tartó állvány összeforrasztásánál a hőátadás rendkívül gyors és emiatt egyrészt a kristály-ón-felületen, másrészt a germánium — indium kristályfelület találkozásainál az átadott és a megengedettnél nagyobb hőfok a kémiai és mechanikai kötéseket megváltoztatva a rétegdióda, vagy tranzisztor tulajdonságait károsan befolyásolja, sőt azt teljesen tönkre is teheti. Ezen hátrányok elkerülésére a kristályt különféle eljárásokkal szokásos védeni a káros gőzök ellen. így pl. légmentesen gumicsövet húznak a szerelvényre stb. E védekezési módok között mind ez ideig legelterjedtebb és egyben legeredményesebb az a mód, melynél a kristály felületét szilikon lakkal vonják be és az egész szerelvényt szilikon zsírba ágyazzák. Bár kétségtelen, hogy ez utóbbi megoldás az eddigiek között feltétlenül a legkedvezőbb, ez sem mondható műszakilag tökéletesnek és jelentős hátrányokkal bír. A védőanyagként használt szilikonzsír is megtámadja egy bizonyos idő múltán a kristály felületét, tehát ha annak élettartamát és stabilitását növelni, működését pedig javítani akarjuk, feltétlenül kívánatos a szilikonzsír alkalmazásának elhagyása, ami azért is előnyös, mert a szilikonzsírba való ágyazás gépesítése rendkívüli nehézségekbe ütközik, viszont a tömeggyártás szempontjából célszerű az oly műveletek kiküszöbölése, melyek egyáltalában nem, vagy csak nehezen gépesíthetők. Ahhoz, hogy a szilikonzsírba való ágyazást és a szilikonlakk használatát kiküszöbölhessük, olyan lezárási, ill. forrasztási eljárást kellett találnunk, mely dezoxidáló anyagok alkalmazása nélkül is biztos vákuumzáró kötést hoz létre, tekintve, hogy a kristály élettartama és működése szempontjából lényegesen előnyösebb, ha vákuum alatt tartjuk, mintha szilikonzsírba ágyaznánk, vagy levegőn működtetnénk. Ügy találtuk, hogy evakuálás után célszerű a félvezető kristály buráját valamely kémiailag inaktív és egyben jó hővezető gázzal (pl. argonnal v. nitrogénnal) megtölteni, mert ezen védőgáztöltés amellett, hogy káros kémiai hatások ellen is védi a kristályt, vezetéssel a kristály felületére jutó hőmennyiség jelentős részét is elviszi, és így a kristálynak a káros hőhatások ellen is védelmet nyújt. Találmányunk eljárás félvezető eszközök, mint kristályrétegdiódák, tranzisztorok előállítására, melynek során egy állványra szerelt félvezető kristályt fémburába helyezünk és e burát légmentesen lezárjuk, azzal jellemezve, hogy a burában elhelyezett, de még légmentesen le nem zárt eszközt egy evakuálható tartályban helyezzük el, majd e tartály légterét és ezzel a félvezető eszköz buráját is evakuáljuk, és esetleg védőgázzal töltjük meg, majd hőkezelés révén a félvezető test állványa és burája között előre odahelyezett forrasztóanyag segítségével légzáró kötést hozunk
