DE1100201B

DE1100201B - Verwendung des an sich bekannten Zonenschmelzverfahrens zur Herstellung eines technischen Stoffschlusses

Info

Publication number: DE1100201B
Application number: DEST14065A
Authority: DE
Inventors: Rer Nat Heinrich August Bar Dr
Original assignee: Standard Elektrik Lorenz AG
Current assignee: Alcatel Lucent Deutschland AG
Priority date: 1958-07-15
Filing date: 1958-07-15
Publication date: 1961-02-23
Also published as: CH371329A

Description

Verwendung des an sich bekannten Zonenschmelzverfahrens zur Herstellung eines technischen Stoffschlusses Die Erfindung bezieht sich insbesondere auf ein Verfahren zur Bildung elektrischer Dauerkontakte, die z. B. im Aufbau elektrotechnischer Bauelemente wie Kondensatoren, Gleichrichter, Dioden, Transistoren usw. notwendig sind.
In der Regel erfolgt die Bildung eines technischen Stoffschlusses durch Löten, Sintern oder Schweißen. Es hat sich aber gezeigt, daß die auf diesen Wegen hergestellten Verbindungen von Stoffen, z. B. Kontaktierungen, oft mangelhaft sind und nicht den Anforderungen der Praxis standhalten. Dies ist z. B. bei Elektrolytkondensatoren der Fall, die eine gesinterte Elektrode, z. B. aus Tantalpulver, mit eingebetteter Stromzuleitung enthalten.
Um diese Mängel zu beheben, hat man schon vorgeschlagen, die Eintritts- und/oder Austrittsstellen der Stromzuleitung mit dem Sinterkörper zu verschweißen. Ferner ist schon vorgeschlagen worden, die Stromzuleitung während des Aufsinterns des Tantalpulvers zusätzlich zu erhitzen, um damit an der Übergangsstelle zwischen dem Metall der Stromzuleitung und dem Metall des Sinterkörpers etwa bestehende Oxydschichten zu sprengen oder zu zersetzen. Schließlich hat man vorgeschlagen, bei der Herstellung von elektrischen Kontakten reinigende Gase einwirken zu lassen, wie z. B. Halogene.
Es ist ferner bekannt, Halbleiterstoffe, wie z. B. Germanium und Silizium, auf dem Wege des Zonenschmelzens zu reinigen. Dieses Verfahren beruht auf der Tatsache, daß infolge der unterschiedlichen Löslichkeit von Verunreinigungen in der festen und in der flüssigen Phase des Halbleitermaterials diese mit der geschmolzenen Zone nach einem gewünschten Ende abtransportiert und dann gegebenenfalls entfernt werden können.
Hier knüpft die Erfindung an, die in der Verwendung des an sich bekannten Zonenschmelzverfahrens zur Herstellung eines dauerhaften technischen Stoffschlusses, insbesondere einwandfreier elektrischer Kontakte, besteht, indem eine örtlich begrenzte Schmelzzone durch das Übergangsgebiet zwischen den zu verbindenden Stoffen hindurchgeführt wird. Eine teilweise Erfassung des Übergangsgebietes kann unter Umständen genügen.
Die Erfindung wird nachstehend an einem Ausführungsbeispiel erläutert: Es bestehe die Aufgabe, eine Sinterelektrode aus Tantal mit der eingebetteten Stromzuleitung zu einem dauerhaften elektrischen Kontakt zu verbinden. Die Stromzuleitung möge den zylindrischen, zunächst nur aufgesinterten Sinterkörper in seiner ganzen Länge axial, z. B. in Form eines Drahtes oder Stabes, durchsetzen. Erfindungsgemäß erfolgt nun das Zonenschmelzen in der Weise, daß ein begrenztes Gebiet um die Stromzuführung herum geschmolzen und als Schmelzzone allmählich durch den Sinterkörper von einem zum anderen Ende hindurchgeführt wird. Das Erhitzen und Schmelzen wird zweckmäßig durch ein Hochfrequenzfeld vorgenommen, kann aber auch mit anderen Mitteln durchgeführt werden, z. B. durch Widerstandserhitzung, Strahlung od. dgl. Gleichzeitig kann eine äußere Kühlung des Sinterkörpers stattfinden, indem man z. B. ein inertes Gas vorbeiströmen läßt. Unter Umständen kann auch ein normaler Luftstrom verwendet werden, da der im festen Zustand verbleibende Mantel des Sinterkörpers als Abschirmung gegen das Eindringen äußerer Einflüsse, wie z. B. schädlicher Gase, wirkt. Die Erfindung erstreckt sich auch auf die Anwendung von Vakuum während des Zonenschmelzens, um etwaige gasförmige oder andere flüchtige Verunreinigungen aus dem Sinterkörper herauszuziehen.
Die Güte des hergestellten Kontaktes kann durch Messungen kontrolliert werden. Gegebenenfalls wird das Zonenschmelzverfahren wiederholt angewendet.
Die Erfindung ist nicht auf das Ausführungsbeispiel beschränkt und nicht nur bei der Bildung von dauerhaften elektrischen Kontakten nützlich. Die Erfindung kann ganz allgemein zur Herstellung eines technischen Stoffschlusses benutzt werden, bei dem die Grenzflächen schwer zu reinigen sind oder aus Materialgründen, wie z. B. bei Aluminium, eine Entschlackung notwendig ist, um ein gutes Ineinanderfließen der Metalle zu bewirken. Die Erfindung ist gewissermaßen ein mit automatischer Reinigung der Grenzflächen der zu vereinigenden Metalle verbundenes Löt- oder Schweißverfahren. Die Erfindung kann beispielsweise auch Anwendung finden bei der Herstellung von Kontakten für Dioden und Transistoren. Hier kann die gleichzeitige Bildung einer besonders reinen Übergangsschicht eine zusätzliche Rolle spielen.
Unter den Begriff der allgemeinen Anwendung der Erfindung soll auch die Herstellung von Verbindungen zwischen groben elektrischen Leitern fallen, die auf anderem Wege nicht in einen guten Kontakt miteinander gebracht werden können.
Die Erfindung ist ferner nicht auf die Herstellung eines technischen Stoffschlusses zwischen gleichen Metallen beschränkt. Es können auch verschiedene Metalle miteinander verbunden werden. Ebenso ist die Erfindung bei Metallegierungen und Halbleiterstoffen oder auf eine beliebige Kombination zwischen den vorstehend genannten Stoffen anwendbar.
Das Zonenverschmelzen der Stoffe kann von verschiedenen Ausgangszuständen aus vorgenommen werden.
Die zu verbindenden Stoffe, z. B. Metalle; werden lose, aber sich möglichst gut berührend, aufeinandergelegt und durch eine geeignete Vorrichtung zusammengehalten, bis das Verschmelzen erfolgt ist. Eine andere Möglichkeit besteht in der vorhergehenden Verpressung der durch Zonenschmelzen zu verbindenden Teile. Ebenso kann ein Zusammenwalzen der Metalle od. dgl. vorgenommen werden, um eine Vorstufe für das Zonenverschmelzen zu schaffen. Schließlich können Sintcrvorgänge benutzt werden, wie das bei- dem beschriebenen Ausführungsbeispiel der Fall ist.
Die Entfernung der an einer bestimmten Stelle der Verbindung oder des Körpers gesammelten Verunreinigung kann z. B. auf mechanischem Wege erfolgen oder mit Hilfe anderer geeigneter Methoden, wie z. B. Ätzen.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Verwendung des an sich bekannten Zonenschmelzverfährens zur Herstellung eines technischen Stoffschlusses, insbesondere zur Herstellung von dauerhaften elektrischen Kontakten, indem eine örtlich begrenzte Schmelzzone mindestens teilweise durch das Übergangsgebiet zwischen den zu verbindenden Stoffen, insbesondere Metallen, hindurchgeführt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zu verbindenden Stoffe, insbesondere Metalle, zunächst durch Aufeinanderpressen, Zusammenwalzen, Aufsintern od. dgl. zusammengehalten werden und daß anschließend das Zonenschmelzverfahren stattfindet.
3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß während des Zonenschmelzens die zu verbindenden Teile außen gekühlt werden. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 910 240.