AT230493B

AT230493B - Verfahren zur Herstellung von Halbleiter-, insbesondere Selengleichrichter-Tabletten mit einer im Verhältnis zu ihrer Gesamtfläche kleinen aktiven Fläche

Info

Publication number: AT230493B
Application number: AT690162A
Authority: AT
Original assignee: Siemens Ag
Priority date: 1961-10-31
Filing date: 1962-08-29
Publication date: 1963-12-10

Description

Verfahren zur Herstellung von Halbleiter insbesondere Selengleichrichter-Tabletten mit einer im Verhältnis zu ihrer
Gesamtfläche kleinen aktiven Fläche Für Selen-Kleinstgleichrichter werden bisher tablettenförmige Gleichrichterelemente verwendet, die einen Durchmesser von nur wenigen Millimetern, beispielsweise ein oder zwei Millimeter, haben können.

Derartige 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 grosser die Tablettenfläche ist, desto grösser sind auch die Sperrschichtkapazität und der Sperrstrom. Beides ist meist unerwünscht.

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von Halbleiter-, insbesondere Selen-Gleichrichtertabletten mit einer im Verhältnis zu ihrer Gesamtfläche kleinen aktiven Fläche.

Gemäss der Erfindung wird zunächst auf eine grössere, aus einer Trägerplatte und einer Halbleiterschicht bestehende Ausgangsplatte eine Schablone gelegt, die eine Vielzahl kleinerer, gleichmässig über die Ausgangsplatte verteilter Oberflächenbereiche der Halbleiterschicht frei lässt. Auf die mit der Schablone bedeckte Halbleiterschicht wird dann ein übliches Deckelektrodenmaterial aufgebracht, z. B. durch Aufspritzen oder Aufdampfen. Nach Entfernung der Schablone wird die gesamte Halbleiter- und Deckelektroden-Oberfläche der Ausgangsplatte mit einem isolierenden Lack bedeckt. 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.

Die Ausgangsplatte wird dann als Ganzes thermisch und bzw. oder elektrisch formiert und schliesslich in eine Vielzahl von Tabletten unterteilt. Dies geschieht derart, dass jede Tablette eine relatlv kleine Deckelektrode enthält, deren Grosse gleich der aktiven Fläche des Gleichrichterelementes ist, während der grösste Teil der Tablettenfläche infolge der zwischen Abnahmeelektrode und Halbleiterschicht liegenden Lackschicht elektrisch unwirksam ist.

Es hat sich gezeigt, dass bei dem Aufspritzen des Materials der Abnahmeelektrode mit einer üblichen
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dass ein Durchdringen der Lackschicht durch das Material der Abnahmeelektrode ausserhalb der Deckelektrodenbereiche nicht zur Ausbildung eines elektrischen Kontaktes mit der Halbleiter-Oberfläche führt.

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.

Die elektrische Formierung der Ausgangsplatte wird vorzugsweise erst nach dem Aufbringen der Abnahmeelektrode vorgenommen, da die Kontaktierung der Ausgangsplatte in diesem Zustand am einfachsten ist. Die thermische Formierung des Halbleitermaterials zur Umwandlung in die bestleitende Modifikation kann bereits durchgeführt werden, solange die Halbleiterschicht noch völlig unbedeckt ist. Da man jedoch im allgemeinen bestrebt ist, gleichzeitig mit der Umwandlung der Selenschicht eine Reaktion zwischen Halbleiter- und Deckelektrodenmaterial herbeizuführen, wird man in der Regel die thermische Umwandlung frühestens nach dem Aufbringen der Deckelektrodenschichten vornehmen.

Am

einfachsten ist es, auch die thermische Formierung erst nach vollständiger Beschichtung der Ausgangs- platte, also einschliesslich der Abnahmeelektrodenschicht, durchzuführen.

In diesem Fall wird vorzugsweise für die Abnahmeelektrode ein Material verwendet, das bei nach- folgenden thermischen und bzw. oder elektrischen Formierungsbehandlungen nicht schmilzt. Beim Aufsprit- zen des Materials der Abnahmeelektrode bildet dies einen porosen, gasdurchlassigen Korper ; dis Abnau- meelektrode ist daher in der Lage, Gase, die der Lack bei der Formierungstemperatur abgibt, durchzu- lassen, so dass Kontaktstörungen vermieden werden.

Das Verfahren nach der Erfindung sei an Hand der Fig. 1-6 erläutert.

In Fig. l ist mit 1 eine Ausgangsplatte bezeichnet, die aus einer Trägerplatte, z. B. aus Aluminium, und einer aufgedampften Selenschicht besteht. Die Selen-Oberfläche der Platte 1 wird mit einer Scha- blone 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 Halbleiter-Oberfläche der Platte 1 mit einer Vielzahl etwa warzenförmiger Deckelektroden be- deckt. Ein Schnitt durch die Platte längs der Linie li-il ist in 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 Fig. 3 ersichtlich, sowohl die Halbleiter-Oberfläche 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 vor-' zugsweise eine hauptsächlich aus Zinn bestehende Legierung mit einem Schmelzpunkt über 2200 C verwendet wird. Beim Aufspritzen dieses Materials wird die Lackschicht 5 an einzelnen, insgesamt zahlreichen Stellen von auftreffenden Metalltropfen durchschossen. Die Abnahmeelektrodenschicht 6 bildet daher durch die Lackschicht 5 hindurch zahlreiche metallische Kontaktbrücken mit den Deckelektroden 4.

Für die Lackschicht 5 ist ein bis zu etwa 2200 C temperaturfester Lack, z. B. ein Silikonlack, geeignet. Die Lackschicht kann eine Dicke von etwa 20 bis 50 J. l haben.

Nach dem Aufspritzen der Abnahmeelektrode 6 kann die Platte als Ganzes thermischen und elektrischen 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. Hiebei schmilzt das Material der eigentlichen Deckelektroden 4, während die, Abnahmeelektrode 6 nicht schmilztund infolge ihrerporösenStruktur 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 Fig. 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 Plattenfläche 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, strichförmigenDeckelektroden 8 bedeckt, wie es in Fig. 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 Fig. 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 5 hindurch über schmale metallische Brücken 6a elektrisch verbunden. Für die Gleichrichterwirkung der Tablette ist lediglich die Berührungsfläche zwischen 4 und Ib massgebend.

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Claims

PATENTANSPRÜCHE : 1. Verfahren zur Herstellung von Halbleiter-, insbesondere Selen-Gleichrichtertabletten mit einer im Verhältnis zu ihrer Gesamtfläche kleinen aktiven Fläche, gekennzeichnet durch folgende Merkma- le : a) Auf eine grössere, aus einer Trägerplatte und einer Halbleiterschicht bestehende Ausgangsplatte <Desc/Clms Page number 3> wird eine Schablone gelegt, die eine Vielzahl kleinerer, gleichmässig über die Ausgangsplatte verteil- ter Oberflächenbereiche der Halbleiterschicht frei lässt. b) Auf die mit der Schablone bedeckte Halbleiterschicht wird ein Deckelektrodenmaterial aufge- bracht. c) Nach Entfernung der Schablone wird die gesamte Halbleiter- und Deckelektroden-Oberfläche der Ausgangsplatte mit einem isolierenden Lack bedeckt.

d) Auf die Lackschicht wird nach ihrer Trocknung eine durchgehende metallische Abnahmeelek- trode aufgespritzt, deren Material beim Aufspritzen die Lackschicht in den Deckelektrodenbereichen durchdringt und mit dem Deckelektrodenmaterial metallischen Kontakt bildet. e) Die Ausgangsplatte wird als Ganzes thermisch und bzw. oder elektrisch formiert. f) Die Ausgangsplatte wird in eine Vielzahl von Tabletten unterteilt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Verwendung einer Schablone, die kreisförmi- ge Bereiche der Halbleiterschicht frei lässt.

3. Verfahren nach Anspruch l, gekennzeichnet durch Verwendung einer Schablone, die strichförmige Bereiche der Halbleiterschicht frei lässt.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die thermische Formierung der Halb- leiterschicht zur Umwandlung in die bestleitende Modifikation im Anschluss an das Aufbringen des Deck- elektrodenmaterials vorgenommen wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass für die Abnahmeelektrode ein Material verwendet wird, das bei nachfolgenden thermischen und bzw. oder elektrischen Formierungsbehandlungen nicht schmilzt. EMI3.1