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Elektrisches Schaltelement, besonders Photozelle und
Verfahren zur Herstellung dieses Elementes
Die Erfindung betrifft ein elektrisches Schaltelement, besonders eine Photozelle, mit einem vorzugs- weise langgestreckten Körper, besonders einem plattenförmigen photoempfindlichen Körper, in einer rohrförmigen, mit einem gewissen Spielraum herumpassenden Hülle, wobei der im Querschnitt am Um- fang des Körpers vorhandene Spielraum zwischen Hülle und Körper wenigstens über einen Teil der Kör- perhöhe mit einer weichen oder viskosen Masse ausgefüllt ist.
Die Erfindung betrifft weiter ein Verfahren zur Herstellung eines solchen elektrischen Schaltelementes, besonders einer Photozelle, wobei ein vor- zugsweise langgestreckter Körper in einer an einem Ende offenen, rohrförmigen Hülle untergebracht wird, die mit einem gewissen Spielraum um den Körper passt, wobei der im Querschnitt längs des Umfanges des
Körpers vorhandene Spielraum zwischen Hülle und Körper wenigstens über einen Teil der Körperhöhe mit einer viskosen oder weichen Masse ausgefüllt ist.
'Eine solche Ausführungsform und deren Herstellungsverfahren sind von Bedeutung für elektrische Schalt- elemente wie z. B. Photozellen mit einem langgestreckten z. B. flachen oder stabförmigen Körper, der wegen der Empfindlichkeit seiner elektrischen Eigenschaften gegen atmosphärische Einflüsse durch eine viskose oder weiche Masse in einer weiteren Hülle abgeschlossen werden muss.
An die Hülle wird dabei mit Rücksicht auf die Verwendungsart die Anforderung gestellt, dass sie möglichst klein und an die Gestalt und die Grösse des wirksamen Körpers angepasst sein soll. Dabei tritt unter anderem die Schwierigkeit auf, dass der im Querschnitt zur Verfügung stehende, häufig nur kleine Spielraum mit einer viskosen oder weichen Masse in gleichmässiger Verteilung über die Körperhöhe ausgefüllt werden muss, um die empfindlichen Teile des Körpers gleichmässig zu schützen.
Da bei solchen Hüllen die zu schliessende Öffnung verhältnismässig nahe am Körper liegt, liegt weiter die Aufgabe vor, den Körper derart in die häufig aus einem silico-organischen Fett bestehende Füllmasse einzubetten, dass durch ungleichmässiges Füllen die Füllmasse den Rand der zu schliessenden Öffnung der Hülle nicht beschmutzt, da dies nachträglich beim Abdichten Schwierigkeiten bei der Haftung mit sich bringen würde.
Es kann z. B. bei der Herstellung von Photozellen mit einem plattenförmigen, mit Elektroden versehenen, photoempfindlichen Körper, dieser in eine viskose Masse eingebettet und in einem weiteren, mit einem gewissen Spiel herumpassenden, flachen, an einem Ende offenen Glasrohr untergebracht werden, indem er in ein solches Rohr geschoben wird, das vorher bereits derart mit der Füllmasse gefüllt ist, dass diese Füllmasse nach dem Einbetten das Rohr bis zur gewünschten Höhe und bis zum gewünschten Abstand von der Öffnung ausfüllt. Beim Durchführen dieses Verfahrens wurde festgestellt, dass beim Füllen mit der Hand die Füllmasse an den schmalen Seitenkanten häufig auf unregelmässige Weise höher hinaufdrang als an den breiten Vorder- und Rückkanten, und den Rand der abzudichtenden Öffnung beschmutzte.
Bei gewissen Ausführungsformen einer Photozelle können diese Schwierigkeiten dadurch vermieden werden, dass die Masse nicht von Hand, sondern durch Zentrifugieren eingefuhrt wurde. Bei andern Ausführungsformen jedoch, z. B. bei denen mit einem anzubringenden Körper, der aus einem Metallträger mit einer darauf
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befestigten, photoempfindlichen Platte besteht, trat auch beim Zentrifugieren die Unregelmässigkeit der Füllung und die Beschmutzung des Randes auf.
Bei in bezug auf die Erfindung durchgeführten Experimenten hat es sich nunmehr ergeben, dass die ungleichmässige Ausfüllung unter anderem darauf zurückzuführen ist, dass der im Querschnitt längs des Körperumfanges vorhandene Spielraum örtliche Unterschiede aufweist. Bei den bereits erwähnten flachen Photozellen z. B. wird auf den schmalen Seiten ein grösserer Spielraum zugelassen als auf der breiten Vorder-und Rückseite, da bei der Herstellung der Hülle der Abstand zwischen den Seitenkanten weniger genau eingehalten werden kann. Wenn weiter in einer bestimmten Richtung in einem Querschnitt ein kleiner Spielraum gewünscht ist, kann es erwünscht sein, in einer andern Richtung dieses Querschnittes einen grösseren Spielraum anzuwenden, um das Anbringen des Körpers in der Umhüllung zu erleichtern.
Es wurde weiter gefunden, dass ein unregelmässiges Vorpressen der Füllmasse weiter begünstigt und sogar beim Zentrifugieren nicht vermieden werden konnte, wenn die spezifischen Gewichte des Körpers und der viskosen Masse einen zu grossen Unterschied aufweisen, was z. B. bei einer Photozelle mit am photoempfindlichen Körper befestigter Kühlplatte der Fall ist.
Auf Grund dieser Erkenntnisse bezweckt die Erfindung unter anderem, eine einfache und vorteilhafte Ausführungsform eines elektrischen Schaltelementes, besonders einer Photozelle, bei welcher die erwähnten Schwierigkeiten bei der Herstellung in einfacher Weise vermieden werden können, sowie geeignete Verfahren zur Herstellung eines solchen elektrischen Schaltelementes anzugeben.
Bei einem elektrischen Schaltelement, besonders bei einer Photozelle eingangs beschriebener Art gemäss der Erfindung hat der einzubettende Körper örtlich über die Höhe verteilt einen oder mehrere Ansätze, die in dem örtlichen Querschnitt Stellen mit grösserem Spielraum teilweise ausfüllen. Auf diese
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schen Hülle und Körper herzustellen und infolge der Anwesenheit der örtlichen Ansätze die Unterschiede in dem Spielraum auf einfache Weise derart zu beheben, dass eine gleichmässige Ausfüllung mit der viskosen oder weichen Masse erzielt und Verschmutzung der Abdichtungsöffnung vermieden wird. Bei der Herstellung von z. B.
Photozellen hat es sich dabei als möglich erwiesen, diejenigen Ausfuhrungsformen, die lediglich durch Zentrifugieren gleichmässig ausgefüllt werden konnten, auch von Hand gleichmässig einzubetten, ohne dass die Öffnung verschmutzt wurde. Bei einer solchen Ausführungsform z. B. einer Photozelle, für welche die Erfindung besonders bedeutungsvoll ist, ist der Körper plattenförmig und wird, im Falle einer Photozelle, wenigstens teilweise durch eine mit einem Elektrodensystem versehene, photoempfindliche Platte gebildet, während die Hülle aus einem mit einem gewissen Spielraum um den Körper herumpassenden, flachen Rohr besteht.
Gemäss der Erfindung ist diese Ausführungsform dadurch gekennzeichnet, dass, wenn der Spielraum im Querschnitt auf den schmalen Seitenkanten des flachen Rohres grösser ist als auf der Vorder- und der Rückseite, an den Rändern des plattenförmigen Körpers über die Höhe verteilt ein oder mehrere Ansätze angebracht sind, die in dem örtlichen Querschnitt einander gegenüberliegend den Spielraum auf den beiden Seitenkanten teilweise ausfüllen. Der Körper kann aus mehreren Teilen oder Schichten zusammengesetzt sein. Die Erfindung lässt sich auf ähnliche Weise bei einer Photozelle vorerwähnter Gestalt durchführen, bei welcher die photoempfindliche Platte auf einer Trägerplatte z. B. aus Glas oder keramischem Material angebracht ist, Es ergab sich weiter überraschenderweise, dass es möglich war, auch solche Ausführungsformen von Schaltelementen z.
B. Photozellen, bei denen das Massengewicht zwischen Körper und Füllmasse z. B. durch die Anwesenheit einer metallenen Kühlplatte am Körper verschieden war und die nur durch Zentrifugieren mit den erwähnten Schwierigkeiten eingebettet werden konnten, durch die Anwendung der Ansätze und auch durch die Bremswirkung infolge der Verkleinerung des Spielraumes, gleichmässig durch Zentrifugieren auszufüllen. Bei einer günstigen Ausführungsform einer solchen Photozelle mit der vorstehend beschriebenen, flachen rohrförmigen Hülle wird der Körper im wesentlichen durch einen mit Elektroden versehenen, photoempfindlichen Körper gebildet, der gewünschtenfalls durch eine isolierende Zwischenschicht auf einem Teil eines metallenen Kühlstreifens, z. B. aus Kupfer. angebracht ist.
Die Ansätze können z. B. durch örtliche Verdickung eines um den Körper angebrachten Ringes gebildet werden, oder sie können durch Klemmen örtlich am Rande des Körpers angebracht werden. Bei einer besonderen Ausführungsform der Erfindung, bei der der Körper plattenförmig ist und die Hülle aus einem flachen Rohr mit einem grösseren Spielraum auf den beiden Seitenkanten dieses Rohres besteht, werden die Ränder des plattenförmigen Körpers von metallenen Klemmkörpern umfasst, die gewünschtenfalls gleichzeitig als Stromzuführungen dienen können und die örtlich mit Ansätzen in Form von Zungen versehen sind, welche durch Stanzen aus den Klemmkörpern selber gebildet werden können.
Um das Anbringen des Körpers in der Hülle zu vereinfachen, schliessen die Ansätze vorzugsweise einen Winkel von
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weniger als 900 mit den Rändern des Körpers ein, u. zw. in Richtung auf die Abdichtungsstelle. Die Ansätze können am Rande der Hülle liegen, so dass eine weitere Bremswirkung beim Einbetten erzielt wird. Um jedoch einen Unterschied in der Bremswirkung infolge Toleranzen in den Abmessungen des Hüllenquerschnittes zu vermeiden, werden die Ansätze vorzugsweise derart angebracht, dass sie in dem örtlichen Querschnitt nicht oder wenigstens nicht alle gleichzeitig die Innenwand der Hülle berühren. Um eine möglichst günstige, gleichmässige Einbettung zu sichern, sind über die Einbettungshöhe gleichmässig
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Bei der Herstellung kann derart vorgegangen werden, dass der Körper zunächst in die Hülle eingeschoben und darauf das Fett angebracht und verteilt wird, z. B. durch Zentrifugieren, wobei mittels der Ansätze auch eine gleichmässige Verteilung begünstigt werden kann. Gemäss der Erfindung wird das Einbetten vorzugsweise dadurch durchgeführt, dass der Körper mit den bereits beschriebenen Ansätzen in eine bereits vorher mit der gewünschten Menge der Füllmasse gefüllte Hülle eingeschoben wird, was in gewissen Fällen z. B. von Hand oder vorteilhaft durch Zentrifugieren erfolgen kann.
Die Erfindung wird nachstehend an Hand einiger Ausführungsbeispiele und der in der Zeichnung dargestellten schematischen Figuren näher erläutert. In den Fig. 1a, 1b, 1c ist eine Ausführungsform einer
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Die Erfindung wird zunächst an Hand einer besonderen Ausführungsform einer Photowiderstandszelle nach den Fig. la, 1b und 1c näher erläutert.
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förmiger Photowiderstandskörper 2, z. B. aus CdS mit einer Höhe von 32 mm und einem Querschnitt von 11 X 1 mm2. Auf einer Seite 3 der Photowiderstandsplatte 2 befindet sich ein Elektrodenzeilensystem, das aus zwei kammförmigen, ineinander eingreifenden, aufgedampften Zeilenelektroden 4 und 5 besteht, die z. B. eine Stärke von 0. 5 li haben. Die andere Seite 6 der Photowiderstandsplatte 2 ist durch eine Klebeschicht 7, z. B. aus einem Epoxyharz mit einer Stärke von 0. 1 mm auf einem Teil einer metallischen Kühlplatte 8 z. B. aus Kupfer mit einer Stärke von etwa 1, 4 mm befestigt.
Ein weiterer Teil dieser Kühlplatte steht als Wärmeabfuhr ausserhalb der abzudichtenden Öffnung vor und hat eine Öffnung 10 zur Befestigung an einem Chassis. Die Abdichtung besteht aus einem Kunststoff 11, z. B. einem Epoxyharz mit einer Füllplatte 12 aus Quarz zum Kompensieren der Ausdehnung des auch hindurchgeführten Teiles der Kühlplatte 9.
Die Photowiderstandsplatte 2 und die Kühlplatte 8 sind an den Seitenvon U-förmigen Klemmkörpern 13 und 14 mit einer Stärke von 0,2 mm z. B. aus Kupfer oder Nickel umfasst und das Ganze bildet gemeinsam einen Körper, der mit einem Spielraum in die Hülle 1 passt. Auf der Vorderseite 3 ist jeder dieser Klemmkörper 13 und 14 mit einer der kammförmigen Elektrodenzeilen 4 bzw. 5 elektrisch leitend verbunden. Die Klemmkörper 13 und 14 sind elektrisch gegen die Kühlplatte 8 durch eine Glimmerplatte 15 mit einer Stärke von 0,2 mm isoliert (s. Fig. lac). Die Klemmkörper 13 und 14 enden auf der Unterseite in Zuführungsleitungen 16 und 17, die auch durch die Abdichtung nach aussen geführt sind.
Der durch die Klemmkörper 13 und 14 an den Rändern begrenzte Körper, der aus der Photowiderstandsplatte 2, der Klebeschicht 7, dem Kühlplattenteil 8 und der Glimmerplatte 15 besteht, hat im Querschnitt (s. Fig. le) einen kleinen entlang des Körperumfanges gegenüber der Hülle 1 verschiedenen Spielraum.
Der Spielraum zwischen der Hülle und der Glimmerplatte 15 und der zwischen der Hülle und der wirksamen Seite 3 des Körpers an beiden Stellen ist nur 0,3 bzw. 0, 4 mm, während an den beiden Seitenkanten des Körpers zwischen der Hülle 1 und den Klemmkörpern 13 bzw. 14 ein im Querschnitt annähernd halb kreisförmiger Spielraum mit einer radialen Ausdehnung von etwa 1 mm vorhanden ist. Der zusammengesetzte Körper ist praktisch gleichmässig über seine. Höhe auf allen Seiten in eine weiche oder viskose Fall- masse 18 eingebettet, die z. B. aus einem silico-organischen Fett, z. B."Dow CorningHighVacuum Grease" besteht, bis nahe an der Abdichtung, wo eine kleine Luftkammer 19 als Expansionsraum für das Fett vorhanden ist.
Um diese gleichmässige Einbettung zu erzielen, sind an der Stelle des grösseren Spielraumes auf den Seiten gleichmässig über die Körperhöhe verteilt vier metallische Ansätze 20 auf beiden Seiten des Körpers befestigt, die im örtlichen Querschnitt (s. Fig. 1c) den Spielraum an den Seitenkanten teilweise ausfüllen und somit im Querschnitt längs des Umfanges den Spielraum praktisch ausgleichen.
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Ansätze hat. die im örtlichen Querschnitt Stellen mit grösserem Spielraum teilweise ausfüllen.