DE1209210B - Verfahren zur Herstellung von Selengleichrichter-tabletten mit einer im Verhaeltnis zu ihrer Gesamtflaeche kleinen aktiven Flaeche - Google Patents
Verfahren zur Herstellung von Selengleichrichter-tabletten mit einer im Verhaeltnis zu ihrer Gesamtflaeche kleinen aktiven FlaecheInfo
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Description
BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND
DEUTSCHES
PATENTAMT
AUSLEGESCHRIFT
Int. CL:
HOIl
Deutsche KL: 21g-11/02
Nummer: 1 209 210
Aktenzeichen: S 76487 VIII c/21:
Anmeldetag: 31. Oktober 1961
Auslegetag: 20. Januar 1966
Für Selen-Kleinstgleichrichter werden bisher tablettenförmige
Gleichrichterelemente verwendet, die einen Durchmesser von nur wenigen Millimetern, beispielsweise
1 oder 2 mm, haben können und üblicherweise durch Ausstanzen aus einer größeren,
aus Trägerplatte, Halbleiterschicht und Deckelektrode bestehenden Ausgangsplatte hergestellt werden.
Derartig kleine Elemente sind nur schwer zu handhaben; Gleichrichter dieser Art erfordern daher
einen unverhältnismäßig hohen Montageaufwand. Auch für eine Automatisierung der Montage ist das
kleine Format der Tabletten hinderlich. Es ist in den meisten Anwendungsfällen nicht ohne weiteres möglich,
die extrem kleinen Tabletten durch größere zu ersetzen; je größer die Tablettenfläche ist, desto größer
sind auch die Sperrschichtkapazität und der Sperrstrom. Beides ist meist unerwünscht.
Bei der Herstellung von Selengleichrichterelementen, die durch Zerteilen einer größeren Ausgangsplatte
hergestellt werden, ist es bekannt, zwischen der Halbleiteroberfläche und der Deckelektrode
einen Lackraster vorzusehen, durch den die Teilungsschnitte geführt werden. Die Lackzwischenschicht
hat hierbei die Aufgabe, die empfindliche Sperrschicht gegen schädliche atmosphärische Einflüsse
abzuschließen. Bei den bekannten Verfahren wird die Selenschicht thermisch umgewandelt, während
sie noch unbedeckt ist (sogenannte offene Umwandlung):
danach werden der Lackraster und die Deckelektrode in der Weise aufgebracht, daß die
Deckelektrode die Lackflächen mindestens teilweise bedeckt. Die elektrische Formierung kann an der noch
ungeteilten Ausgangsplatte vorgenommen werden.
Es ist andererseits bekannt, daß die Ausbildung der Sperrschicht bei Selengleichrichtern durch eine
sogenannte geschlossene Umwandlung gefördert werden kann, d. h. eine thermische Formierung der
Selenschicht mit bereits aufgebrachter Deckelektrode. Diese geschlossene Umwandlung wird häufig
bei einer Temperatur durchgeführt, bei der die Deckelektrodenschicht
flüssig ist. Die Umwandlungstemperatur kann beispielsweise 216" C, der Schmelzpunkt
des Deckelektrodenmaterials etwa 180c C betragen. Das oben erläuterte Verfahren zur Herstellung
von Selengleichrichtern mit einem zwischen Halbleiter und Deckelektrode angeordneten Lackraster läßt sich auf die Anwendung der geschlossenen
Umwandlung nicht umstellen, da bei der Umwandlungstemperatur die in Frage kommenden
Lacke Gase abgeben, die zu einem Abheben der bereits aufgebrachten Deckelektrodenschicht oder zur
Blasenbildung in dieser führen würden.
Verfahren zur Herstellung von Selengleichrichtertabletten mit einer im Verhältnis zu ihrer
Gesamtfläche kleinen aktiven Fläche
Gesamtfläche kleinen aktiven Fläche
Anmelder:
Siemens-Schuckertwerke Aktiengesellschaft,
Berlin und Erlangen,
Erlangen, Werner-von-Siemens-Str. 50
Als Erfinder benannt:
Dipl.-Ing. Ernst Siebert, Berlin
Dipl.-Ing. Ernst Siebert, Berlin
Die Sperrschicht von Selengleichrichtern ist druckempfindlich;
man hat daher bereits an der durch Montagedruck beanspruchten Stelle der Selenoberfläche
eine Isolierschicht vorgesehen, die diesen Teil des Elementes von der Stromleitung ausschließt. Bei
einem bekannten Verfahren zur Herstellung eines Einzelelementes dieser Art wird die Isolierschicht,
z. B. aus Lack, in einem von der Deckelelektrode frei gelassenen Bereich der Selenoberfläche aufgebracht
und gemeinsam mit der Deckelektrode mit einer Abnahmeelektrode überdeckt. Hierbei ist auch
bereits vorgesehen, daß der Schmelzpunkt des Deckelektrodenmaterials niedriger, der Schmelzpunkt des
Abnahmeelektrodenmaterials höher liegt als die Temperatur der geschlossenen Umwandlung.
Zur Lösung der Aufgabe, bei einem Selengleichrichter den Teil der Gleichrichterfläche, der unter
Kontaktdruck steht, elektrisch inaktiv zu machen, ist ferner bekannt, einen Teil der Selenfläche eines einzelnen
Gleichrichterelementes mit einer Deckelektrodenschicht zu bedecken, danach die ganze Oberfläche
des Elementes mit einer Lackschicht zu überziehen und dann auf die Lackschicht eine zweite Metallschicht
aufzuspritzen, wobei die Lackschicht an den Stellen, an denen sie die Deckelektrode bedeckt,
durchschlagen wird, so daß an dieser Stelle ein elektrischer Kontakt zwischen den beiden Me tallschichten
gebildet wird. Auch bei diesem Verfahren wird eine offene Umwandlung der Halbleiterschicht angewandt.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von Selengleichrichter-
509 779/327
tabletten mit einer im Verhältnis zu ihrer Gesamtfläche kleinen aktiven Fläche, mit geschlossener thermischer
Umwandlung der Halbleiterschicht, gekennzeichnet durch die Kombination folgender Merkmale:
a) Auf eine größere, aus einer Trägerplatte und einer Halbleiterschicht bestehende Ausgangsplatte
wird eine Schablone gelegt, die eine Vielzahl kleinerer, gleichmäßig über die Ausgangsplatte
verteilter Oberflächenbereiche der Halbleiterschicht frei läßt; auf die frei gelassenen
Oberflächenbereiche wird ein Deckelektrodenmaterial aufgebracht.
b) Die Ausgangsplatte wird thermisch formiert.
c) Die gesamte Halbleiter- und Deckelektrodenoberfläche der Ausgangsplatte wird mit einem
isolierenden Lack bedeckt.
d) Auf die Lackschicht wird nach ihrer Trocknung eine durchgehende metallische Abnahmeelektrode
aufgespritzt, deren Material beim Aufspritzen die Lackschicht in den Deckelektrodenbereichen
durchdringt und mit dem Deckelektrodenmaterial metallischen Kontakt bildet.
e) Die Ausgangsplatte wird als Ganzes elektrisch formiert.
f) Die Ausgangsplatte wird in eine Vielzahl von Tabletten unterteilt.
Durch das vorgenannte Verfahren werden die Mangel, die durch ein Gasen der Lackschicht eintreten
können, vermieden, da sich während der geschlossenen Umwandlung keine Lackschicht zwischen
der Halbleiteroberfläche und den Deckelektroden befindet.
Nach einem weiteren Erfindungsgedanken kann das in Rede stehende Problem auch durch ein Verfahren
mit der Kombination folgender Merkmale gelöst werden:
a) Auf eine größere, aus einer Trägerplatte und einer Halbleiterschicht bestehende Ausgangsplatte
wird eine Schablone gelegt, die eine Vielzahl kleinerer, gleichmäßig über die Ausgangsplatte
verteilter Oberflächenbereiche der Halbleiterschicht frei läßt; auf die frei gelassenen
Oberflächenbereiche wird ein Deckelektrodenmaterial aufgebracht, dessen Schmelzpunkt unter
der Temperatur der später folgenden thermischen Formierung liegt.
b) Nach Entfernung der Schablone wird die gesamte Halbleiter- und Deckelektrodenoberfläche
der Ausgangsplatte mit einem isolierenden Lack bedeckt.
c) Auf die Lackschicht wird nach ihrer Trocknung eine durchgehende Abnahmeelektrode aufgespritzt,
deren Material beim Aufspritzen die Lackschicht in den Deckelelektrodenbereichen
durchdringt und mit dem Deckelelektrodenmaterial metallischen Kontakt bildet und ferner
einen Schmelzpunkt besitzt, der oberhalb der Temperatur der später folgenden thermischen
Formierung liegt.
d) Die Ausgangsplatte wird als Ganzes thermisch und elektrisch formiert.
e) Die Ausgangsplatte wird in eine Vielzahl von Tabletten unterteilt.
Bei diesem Verfahren bildet das Material der Abnahmeelektrode einen porösen, gasdurchlässigen
Körper, der infolge seines hohen Schmelzpunktes auch bei der thermischen Formierung in diesem Zustand
erhalten bleibt. Die Abnahmeelektrode ist daher in der Lage, Gase, die der Lack bei der Formierungstemperatur
abgibt, durchzulassen, so daß Kontaktstörungen an der Abnahmeelektrode vermieden
werden.
ίο Beim Aufbringen des Deckelektrodenmaterials
kann man eine Schablone verwenden, die mit einer Vielzahl z. B. kreisförmiger Löcher versehen ist. Die
Schablone kann jedoch auch eine Reihe paralleler Schlitze aufweisen, die schmale, etwa strichförmige
Bereiche der Halbleiterschicht frei lassen.
Es hat sich gezeigt, daß bei dem Aufspritzen des Materials der Abnahmeelektrode mit einer üblichen
Spritzpistole durch eine Lackschicht von etwa 20 bis 50 μ an ausreichend vielen Stellen ein zuverlässiger
metallischer Kontakt mit den Deckelektroden zustande kommt. Die Erfahrung hat ferner ergeben,
daß ein Durchdringen der Lackschicht duch das Material der Abnahmeelektrode außerhalb der Deckelektrodenbereiche
nicht zur Ausbildung eines elekirischen Kontaktes mit der Halbleiteroberfläche
führt.
Die Unterteilung der Ausgangsplatte geschieht derart, daß bei jeder Tablette die Abnahmeelektrode
über eine relativ kleine Brücke von Deckelektrodenmaterial mit der Halbleiteroberfläche in elektrischem
Kontakt steht, während der größte Teil der Tablettenfläche infolge der zwischen Abnahmeelektrode
und Halbleiterschicht liegenden Lackschicht elektrisch unwirksam ist.
Das Verfahren nach der Erfindung sei an Hand der F i g. 1 bis 6 erläutert.
In der F i g. 1 ist mit 1 eine Ausgangsplatte bezeichnet, die aus einer Trägerplatte, z.B. aus Aluminium,
und einer aufgedampften Selenschicht besteht. Die Selenoberfläche der Platte 1 wird mit einer
Schablone 2 bedeckt, die eine Vielzahl von Löchern 3 in regelmäßiger Anordnung aufweist. Die mit der
Schablone 2 bedeckte Platte 1 wird mit einer Deckelektrodenlegierung überspritzt, die beispielsweise
aus einer eutektischen Zinn-Kadmium-Legierung besteht. Nach Entfernung der Schablone 2 ist die Halbleiteroberfläche
der Platte 1 mit einer Vielzahl etwa walzenförmiger Deckelektroden bedeckt. Ein Schnitt
durch die Platte längs der Linie II-II ist in der Fig. 2 dargestellt; hier sind die Trägerplatte mit la,
die Selenschicht mit Ib und die Deckelektroden mit 4 bezeichnet. Beim Aufspritzen der Deckelektrodenlegierung
wird mit Vorteil ein nicht oxydierendes Druckgas, z.B. Kohlensäure, verwendet, um eine
teilweise Oxydation des Decklotes zu vermeiden.
Die Oberfläche der Platte 1 wird nunmehr mit einer Lackschicht 5 überzogen, beispielsweise überspritzt,
die, wie aus der F i g. 3 ersichtlich, sowohl die Halbleiteroberfläche als auch die Deckelektroden
überdeckt. Die Lackschicht 5 wird an der Luft, eventuell bei etwas erhöhter Temperatur, getrocknet.
Auf die Lackoberfläche wird dann eine durchgehende Abnahmeelektrode 6 aufgespritzt, für die
vorzugsweise eine hauptsächlich aus Zinn bestehende Legierung mit einem Schmelzpunkt über 220 0C verwendet
wird. Beim Aufspritzen dieses Materials wird die Lackschicht 5 an einzelnen, insgesamt zahlreichen
Stellen von auftreffenden Metalltropfen durch-
schlagen. Die Abnahmeelektrodenschicht 6 bildet daher durch die Lackschicht S hindurch zahlreiche
metallische Kontaktbrücken mit den Deckelektroden 4.
Für die Lackschicht 5 ist ein bis zu etwa 220 C temperatuiiester Lack, z. B. ein Silikonlack, geeignet.
Die Lackschicht kann eine Dicke von etwa 20 bis 50 μ haben.
Nach dem Aufspritzen der Abuahmeeleklrode 6
kann die Platte als Ganzes thermischen und elektrisehen Formierungsbehandlungen unterworfen werden.
Für die thermische Formierung oder wenigstens für eine Formierungsstufe ist eine Temperatur wenig
unterhalb des Schmelzpunktes von Selen, z. B. 216 C, üblich. Hierbei schmilzt das Material der xs
eigentlichen Deckelektroden 4, während die Abnahmeelektrode 6 nicht schmilzt und infolge ihrer
porösen Struktur gasdurchlässig bleibt. Etwa von der Lackschicht 5 abgegebene Gase können daher durch
die Abnahmeelektrode 6 entweichen, ohne daß diese von der Lackschicht abgehoben wird. Beim Schmelzen
der Deckelektroden 4 ergibt sich eine Verlötung mit den durch die Lackschicht hindurchgreifenden
Teilen der Abnahmeelektrode 6 und damit eine Stabilisierung dieser Verbindungen.
Aus der fertig formierten Ausgangsplatte werden, wie es in F i g. 4 angedeutet ist, einzelne Tabletten 7
ausgestanzt. Jede dieser Tabletten hat eine aktive Gleichrichterfläche in Form einer kleinen Kreisfläche,
während der restliche, größere Teil der Piattenfläche
zur Stromleitung nichts beiträgt.
Statt der mit Löchern versehenen Schablone 2 kann auch eine mit parallelen Schlitzen versehene
Schablone verwendet werden; die Ausgangsplatte wird dann mit schmalen, slrichförmigen Deckelektroden
8 bedeckt, wie es in der F i g. 5 dargestellt ist. Die aus dieser Platte ausgestanzten Tabletten 9
haben dann eine aktive Fläche in Form eines schmalen Rechtecks.
Ein Querschnitt durch eine Tablette 7 ist in der F i g. 6 in vergrößertem Maßstab dargestellt. In dieser
Figur ist mit la wieder die Trägerplatte, mit Ib die Selenschicht, mit 5 die Lackschicht und mit 6
die Abnahmeelektrode bezeichnet. Die eigentliche Deckelektrode 4 ist mit der Abnahmeelektrode 6
durch die Lackschicht S hindurch über schmale metallische Brücken 6 α elektrisch verbunden. Für die
Gleichrichterwirkung der Tablette ist lediglich die Berührungsfläche zwischen 4 und Ib maßgebend.
50
Claims (5)
1. Verfahren zur Herstellung von Selengieichrichtertabletten mit einer im Verhältnis zu ihrer
Gesamtfläche kleinen aktiven Fläche, mit geschlossener thermischer Umwandlung der Halbleiterschicht,
gekennzeichnet durch die Kombination folgender, bei anderen Verfahren
zur Herstellung von Selengleichrichtern für sich bekanntgewordener Merkmale:
a) Auf eine größere, aus einer Trägerplatte und einer Halbleiterschicht bestehende Ausgangsplatte
wird eine Schablone gelegt, die eine Vielzahl kleinerer, gleichmäßig über die Ausgangsplatte verteilter Oberflächenbereiche
der Halbleiterschicht frei läßt; auf die frei gelassenen Oberflächenbereiche wird
ein Deckelektrodenmaterial aufgebracht.
b) Die Ausgangsplatte wird thermisch formiert.
c) Die gesamte Halbleiter- und Deckelektrodenoberfiäche
der Ausgangspia tie wird mit einem isolierenden Lack bedeckt.
d) Auf die Lackschicht wird nach ihrer Trocknung eine durchgehende metallische Abnahmeeie-ktrode
aufgespritzt, deren Material beim Aufspritzen die Lackschicht in den Deckelektrodenbereichen durchdringt und
mit dem Deckelektrodenmaterial metallischen Kontakt bildet.
e) Die Ausgangsplatte wird als Ganzes elektrisch formiert.
f) Die Ausgangsplatte wird in eine Vielzahl von Tabletten unterteilt.
2. Verfahren zur Herstellung von Selengleichrichtertabletten mit einer im Verhältnis zu ihrer
Gesamtfläche kleinen aktiven Fläche, mit geschlossener thermischer Umwandlung der Halbleiterschicht,
gekennzeichnet durch die Kombination folgender, bei anderen Verfahren zur Herstellung
von Selengleichrichtern für sich bekanntgewordener Merkmale:
a) Auf eine größere, aus einer Trägerplatte und einer Halbleiterschicht bestehende Ausgangsplatte
wird eine Schablone gelegt, die eine Vielzahl kleinerer, gleichmäßig über
die Ausgangsplatte verteilter Oberflächenbereiche der Halbleiterschicht frei läßt; auf
die frei gelassenen Oberflächenbereiche wird ein Deckelektrodenmaterial aufgebracht,
dessen Schmelzpunkt unter der Temperatur der später folgenden thermischen Formierung liegt.
b) Nach Entfernung der Schablone wird die gesamte Halbleiter- und Deckelektrodenoberfläche
der Ausgangsplatte mit einem isolierenden Lack bedeckt.
c) Auf die Lackschicht wird nach ihrer Trocknung eine durchgehende Abnahmeelektrode
aufgespritzt, deren Material beim Aufspritzen die Lackschicht in den Deckelektrodenbereichen
durchdringt und mit dem Deckelektrodenmaterial metallischen Kontakt bildet und ferner einen Schmelzpunkt besitzt,
der oberhalb der Temperatur der später folgenden thermischen Formierung liegt.
d) Die Ausgangsplatte wird als Ganzes thermisch und elektrisch formiert.
e) Die Ausgangsplatte wird in eine Vielzahl von Tabletten unierteilt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch Verwendung einer Schablone, die
kreisförmige Bereiche der Halbleiterschicht frei läßt.
4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch Verwendung einer Schablone, die
strichförmige Bereiche der Halbleiterschicht frei läßt.
5. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Tabletten durch
Ausstanzen aus der mit Deckelektroden-, Lack- und Abnahmeelektrodenschichten versehenen
Ausgangsplatte gewonnen werden.
In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 974772;
deutsche Auslegeschrift Nr. 1079 744;
deutsche Patentanmeldungen S 19632 VIIIc/21g
(bekanntgemacht am 8. 5. 1952), W 3253 VIIIc/21g
(bekanntgemacht am 15. 5. 1952); britische Patentschrift Nr. 561873;
USA.-Patentschriften Nr. 2444255, 2543 678,
023;
»Funkschau«, 1955, H. 22, S. 489/490.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
509 779/327 1.66 © Bundesdruckerei Berlin
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