DE1203399B

DE1203399B - Photoresist cell

Info

Publication number: DE1203399B
Application number: DEN20309A
Authority: DE
Inventors: Pieter Geert Van Zanten
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1960-07-12
Filing date: 1961-07-10
Publication date: 1965-10-21

Description

Photowiderstandszelle Die Erfindung bezieht sich auf eine Photowiderstandszelle mit einer hermetisch verschlossenen Glashülle, in der ein plattenförmiger photoempfindlicher Körper mit mindestens zwei aus der Hülle herausragender Stromzuleitungen angebracht ist. Der photoempfindliche Körper besteht im allgemeinen aus einem Chalkogenid eines zweiwertigen Metalles, z. B. aus Kadmiumsulfid oder Kadmiumselenid, und hat meist die Form einer rechteckigen oder kreisförmigen Platte, auf der ein interdigitales Elektrodensystem angebracht ist.Photoresistive Cell The invention relates to a photoresist cell with a hermetically sealed glass envelope in which a plate-shaped photosensitive Body attached with at least two power lines protruding from the shell is. The photosensitive body is generally composed of a chalcogenide divalent metal, e.g. B. from cadmium sulfide or cadmium selenide, and usually has the shape of a rectangular or circular plate on which an interdigital Electrode system is attached.

Bei der üblichsten Ausführungsform einer solchen Photowiderstandszelle besteht die Hülle aus einem runden Glaskolben, in dem die photoempfindliche Platte auf zwei Haltedrähten angebracht ist, die durch einen mit dem Kolben verschmolzenen Glassockel herausgeführt sind und die auch als Stromzuleitungen dienen. Der Kolben hat dabei die Form eines runden Rohres, dessen Durchmesser etwas größer ist als die Breite der photoempfindlichen Platte. Dabei erhält man zwar den erwünschten hermetischen Verschluß des photoempfindlichen Körpers in der Hülle, der Platzbedarf dieser Photowiderstandszelle ist jedoch verhältnismäßig groß. Da der ganze Querschnitt des Rohres abgedichtet werden muß, ist auch der Dichtungsrand bzw. die Dichtungsfläche ziemlich groß. Wenn der Innenraum der Zelle mit einem Schutzgas gefüllt werden soll, ist dies für ein größeres Volumen beiderseits des plattenförmigen Photowiderstandes durchzuführen.In the most common embodiment of such a photoresist cell The envelope consists of a round glass bulb in which the photosensitive plate is attached to two retaining wires that are fused to the piston by one Glass bases are led out and which also serve as power supply lines. The piston has the shape of a round tube, the diameter of which is slightly larger than the width of the photosensitive plate. You get the desired one Hermetic closure of the photosensitive body in the envelope, the space requirement however, this photoresist cell is relatively large. Since the whole cross-section of the pipe must be sealed, so is the sealing edge or the sealing surface quite large. If the interior of the cell is to be filled with a protective gas, this is for a larger volume on both sides of the plate-shaped photoresistor perform.

Bei einer Photowiderstandszelle der eingangs erwähnten Art werden ein geringer Raumbedarf, eine hermetisch abschließende geringe Dichtungsfläche und ein geringes Innenvolumen erreicht, wenn gemäß der Erfindung die Hülle der Form des photoempfindlichen Körpers mit engem Spielraum angepaßt und an mindestens einem Ende mittels eines Dichtungsmittels hermetisch verschlossen ist.In a photoresist cell of the type mentioned above a small space requirement, a hermetically sealed small sealing surface and a small internal volume is achieved when, according to the invention, the shell of the mold of the photosensitive body with a narrow margin and adapted to at least one End is hermetically sealed by means of a sealant.

Die erwähnten Vorteile ergeben sich dadurch, daß der photoempfindliche Körper mit nur wenig Spielraum in die flache rohrförmige Hülle hineinpaßt.The advantages mentioned result from the fact that the photosensitive Body fits into the flat tubular casing with little clearance.

Es sei bemerkt, daß auch eine Anordnung bekannt ist, bei der der plattenförmige Photowiderstandskörper in einem flachen Gehäuse aus Kunststoff angeordnet ist. Da Kunststoff verhältnismäßig durchlässig für Feuchtigkeit und Gase ist und bei einer derartigen Ausbildung die in dieser Weise durchlässige Fläche sich auf die ganze Hülle erstreckt, war es daher notwendig, den Innenraum mit einem weiteren flüssig eingebrachten und aushärtenden Kunststoff auszufüllen, wobei zusätzlich Gefahr auftritt, daß der Photowiderstandskörper, der wie alle Halbleiter sehr empfindlich gegen Verunreinigungen der Oberfläche ist, durch die Füllmasse in seinen Eigenschaften verschlechtert wird. .It should be noted that an arrangement is also known in which the plate-shaped Photoresistive body is arranged in a flat housing made of plastic. There Plastic is relatively permeable to moisture and gases and with a such training the in this way permeable surface on the whole Covering extended, it was therefore necessary to fluidize the interior with another to fill the introduced and hardening plastic, with an additional risk that the photoresist body, like all semiconductors, is very sensitive to impurities the surface, the properties of the filler deteriorate. .

Bei einer Photowiderstandszelle nach der Erfindung kann eine hermetische Abdichtung z. B. dadurch erzielt werden, daß, wenn der photoempfindliche Körper in das Rohr eingeschoben ist, die Enden des Rohres mit einem Polymerisationsharz, z. B. »Araldit«, gefüllt werden.In a photoresist cell according to the invention, a hermetic Sealing z. B. can be achieved in that when the photosensitive body is inserted into the tube, the ends of the tube with a polymerisation resin, z. B. "Araldit".

Da das dünne flache Rohr aus Glas besteht, ergibt sich eine gute Strahlungsdurchlässigkeit und eine geringe Durchlässigkeit für Gase und Dämpfe. Nach einer Ausführungsform der Zelle nach der Erfindung erhält man eine besonders gute hermetische Abdichtung mittels einer Lötverbindung an den Enden des flachen Glasrohres. Eine geeignete hermetische Abdichtung mittels einer Lötverbindung an einem oder beiden Enden läßt sich z. B. dadurch erhalten, daß an einem oder beiden Enden die betreffende Klemme an das betreffende Ende des Glasrohres angelötet wird. Eine gute hermetische Abdichtung ist auch dadurch erzielbar, daß ein metallener Abschlußkörper mittels einer Lötverbindung am betreffenden Ende des flachen Rohres befestigt wird, wobei dieser metallene Abschlußkörper auch als Stromanschluß dient und leitend mit einer Elektrode auf dem photoempfindlichen Körper verbunden ist. Die Abdichtung mittels einer Lötverbindung hat außerdem den großen Vorteil, daß sie bei einer niedrigen Temperatur, z. B. bei einer Temperatur unter 150° C, herstellbar ist, wodurch die elektrischen Eigenschaften des photoempfindlichen Körpers während des Abdichtens praktisch nicht beeinträchtigt werden. Auf einfache Weise läßt sich eine derartige Lötverbindung dadurch erhalten, daß das betreffende Ende des Glasrohres zuvor nach einem an sich zum Anlöten an Glas bekannten technischen Verfahren mit einer Metallschicht, z. B. einer Silber- oder Goldschicht, versehen wird, die erforderlichenfalls noch mit einem niedrig schmelzenden Lot, z. B. einer Indium-Zinn-Legierung, überzogen wird, wonach das so behandelte Ende unter Erhitzung an den Abschlußkörper oder an die Klemme angedrückt wird, der bzw. die erforderlichenfalls gleichfalls zuvor mit einem niedrig schmelzenden Lot überzogen sein kann.Since the thin flat tube is made of glass, there is good radiation permeability and a low permeability to gases and vapors. According to one embodiment the cell according to the invention gives a particularly good hermetic seal by means of a solder joint at the ends of the flat glass tube. A suitable one hermetic sealing by means of a soldered joint at one or both ends z. B. obtained in that the terminal in question at one or both ends is soldered to the end of the glass tube in question. A good hermetic seal can also be achieved in that a metal closure body by means of a soldered connection is attached to the end of the flat tube in question, this metal closing body also serves as a power connector and is conductive with an electrode on the photosensitive Body is connected. The seal by means of a soldered connection also has the great advantage that it can be used at a low temperature, e.g. B. at a temperature below 150 ° C, can be produced, making the electrical properties of the photosensitive body is practically not affected during the sealing will. Such a soldered connection can be obtained in a simple manner by that the end of the glass tube in question beforehand for soldering to a per se Glass known technical process with a metal layer, for. B. a silver or gold layer, which if necessary still with a low melting solder, e.g. B. an indium-tin alloy, is coated, after which the so treated end is pressed against the closure body or the clamp while being heated is, the or the if necessary also beforehand with a low melting point Solder can be coated.

Vorzugsweise sind die Enden des photoempfindlichen Körpers in Metallklemmen, insbesondere U-förmige Klemmen, gefaßt, die galvanisch je mit einer der Elektroden auf dem photoempfindlichen Körper verbunden sind. Nach einer weiteren Ausbildung der Erfindung enthält mindestens eine der an den Enden des photoempfindlichen Körpers befestigten Klemmen einen biegsamen Ansatz, der am Abschlußkörper anliegt. Dieser biegsame Ansatz kann gegebenenfalls ein Ausdehnen oder ein Schrumpfen des photoempfindlichen Körpers bei Temperaturschwankungen ausgleichen. Das am Abschlußkörper anliegende Ende des Ansatzes ist vorzugsweise gleichfalls durch eine Lötverbindung am Abschlußkörper befestigt. Zu diesem Zweck können das Ende des Ansatzes und die betreffende Stelle des Abschlußkörpers zuvor mit einer niedrig schmelzenden Lötschicht versehen sein, so daß während der Erhitzung beim Abdichten zu gleicher Zeit eine Lötverbindung mit dem Abschlußkörper hergestellt wird.Preferably the ends of the photosensitive body are in metal clips, in particular U-shaped clamps, which are galvanically connected to one of the electrodes are connected on the photosensitive body. After further training of the invention includes at least one of those at the ends of the photosensitive body fastened clamps have a flexible extension that rests against the closure body. This Flexible approach may expand or shrink the photosensitive Balance your body in case of temperature fluctuations. The one lying on the closing body The end of the approach is preferably also by a soldered connection on the terminating body attached. For this purpose, the end of the approach and the relevant body the closure body must be provided with a low-melting solder layer beforehand, so that a soldered connection at the same time during the heating when sealing is made with the closure body.

Der Abschlußkörper kann z. B. als eine Platte ausgebildet sein, die etwa die gleiche Größe wie der Querschnitt des flachen Rohres haben kann. Vorzugsweise ist der Abschlußkörper in Form einer Stirnkappe ausgebildet, die auf das Ende des Rohres aufgeschoben ist und mit diesem mittels einer Lötverbindung verbunden ist.The closure body can, for. B. be designed as a plate that can be about the same size as the cross-section of the flat tube. Preferably the closing body is designed in the form of an end cap that is placed on the end of the Tube is pushed and is connected to this by means of a soldered connection.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand dreier Figuren näher erläutert, von denen F i g. 1 eine Ausführungsform einer Photowiderstandszelle gemäß der Erfindung teilweise im Längsschnitt und teilweise in der Draufsicht zeigt und F i g. 2 die gleiche Photowiderstandszelle im Querschnitt darstellt.The invention is explained in more detail below with reference to three figures, of which F i g. 1 shows an embodiment of a photoresist cell according to the invention shows partly in longitudinal section and partly in plan view, and FIG. 2 the represents the same photoresist cell in cross section.

F i g. 3 zeigt eine weitere Ausführungsform einer Photowiderstandszelle gemäß der Erfindung teilweise im Längsschnitt und teilweise in der Draufsicht.F i g. 3 shows another embodiment of a photoresist cell according to the invention partly in longitudinal section and partly in plan view.

Bei beiden Ausführungsformen besteht der photoempfindliche Körper 1 aus einer rechteckigen dünnen gesinterten CdS-Platte, deren Abmessungen z. B. 11 - 5,5 - 1 mm3 sind und auf deren eine Seite ein interdigitales Elektrodensystem (2, 3), z. B. aus Gold oder Silber, aufgedampft ist. In F i g. 2, die einen Querschnitt gemäß der Linie II-II der F i g. 1 zeigt, ist dieses interdigitale Elektrodensystem übertrieben dick dargestellt. In Wirklichkeit beträgt die Dicke etwa 1 Mikron. Der eine Satz Elektrodenlinien 2 ist, gegebenenfalls über eine Lotschicht oder eine leitende Paste, leitend mit der U-förmigen Klemme 4 verbunden, während der andere Satz Elektrodenlinien 3 in der gleichen Weise mit der U-förmigen Klemme 5 am anderen Ende der photoempfindlichen Platte 1 verbunden ist. Diese Klemmen können z. B. aus Nickel bestehen. Wie aus den F i g. 1 und 2 hervorgeht, ist der photoempfindliche Körper 1 mit den auf ihm angebrachten Elektroden 2, 3 und den an ihm befestigten Klemmen 4 und 5 in ein dünnes flaches Glasrohr 6 eingeschoben, in das er mit wenig Spielraum hineinpaßt. Die Außenabmessungen des flachen Glasrohres sind z. B. 14 - 9 - 3 mm3. Ein solches an beiden Enden offenes flaches dünnes Glasrohr ist dadurch herstellbar, daß man von einem Glasrohr mit rundem Querschnitt ausgeht, das unter Erhitzung geplättet wird. Aus einem solchen Rohr können dann Rohrstücke der gewünschten Länge geschnitten werden. An den beiden Enden ist das flache Glasrohr 6 auf der Innenseite und an der dünnen Seite auf dem ganzen Umfang mit dünnen Silberschichten 7 überzogen, die z. B. dadurch vorgesehen werden können, daß gemäß einem an sich bekannten technischen Verfahren die betreffenden Stellen mit einer Silberpaste, erforderlichenfalls unter Zusatz von Bleiborat, bestrichen und dann etwa 10 Minuten auf 500° C in Luft erhitzt werden. Dieser Überzug kann erforderlichenfalls auf galvanischem Wege weiter verstärkt werden.In both embodiments, there is the photosensitive body 1 from a rectangular thin sintered CdS plate, the dimensions of which z. B. 11 - 5.5 - 1 mm3 and on one side an interdigital electrode system (2, 3) e.g. B. made of gold or silver, is vapor-deposited. In Fig. 2 showing a cross section according to line II-II of FIG. 1 shows this interdigital electrode system shown exaggeratedly thick. In reality, the thickness is about 1 micron. Of the is a set of electrode lines 2, optionally over a layer of solder or a conductive paste, conductively connected to the U-shaped terminal 4, while the other Set electrode lines 3 in the same way with U-shaped clamp 5 on the other End of the photosensitive plate 1 is connected. These terminals can, for. B. off Nickel. As shown in FIGS. 1 and 2 is the photosensitive one Body 1 with the electrodes 2, 3 attached to it and the electrodes attached to it Terminals 4 and 5 inserted into a thin flat glass tube 6, in which he with little Space fits into it. The outer dimensions of the flat glass tube are, for. B. 14 - 9 - 3 mm3. Such a flat thin glass tube open at both ends is thereby manufacturable that one starts from a glass tube with a round cross-section, the below Heating is flattened. From such a pipe pipe sections of the desired Length to be cut. At the two ends, the flat glass tube 6 is on the Inside and on the thin side all around with thin layers of silver 7 coated, the z. B. can be provided that according to a per se known technical processes, the relevant areas with a silver paste, if necessary with the addition of lead borate, coated and then about 10 minutes be heated to 500 ° C in air. This coating can be galvanized if necessary Ways to be further strengthened.

An diesen Silberschichten 7 sind mittels eines niedrigschmelzenden Zinn-Indium-Lotes 8 die Abschlußplatten 9 und 10 befestigt, die z. B. aus Nickel bestehen. Zu diesem Zweck werden die Silberschichten und die Abschlußplatten vorzugsweise zuvor mit einer dünnen Lotschicht überzogen. Durch Andrücken unter gleichzeitiger Erhitzung auf z. B. l50° C läßt sich die gewünschte Lötverbindung herstellen. An den U-förmigen Klemmen 4 und 5 befinden sich Ansätze 11 und 12, z. B. aus Nickel, die federnd an den Abschlußplatten 9 und 10 anliegen. Die Enden der Ansätze 11 und 12 können zuvor gleichfalls mit einer dünnen Schicht eines Zinn-Indium-Lotes versehen sein, so daß bei der Erhitzung während der Abdichtung auch eine Lötverbindung zwischen den Abschlußkörpern hergestellt wird. Die Ansätze können zuvor durch Punktschweißen an den Klemmen 4 und 5 befestigt sein. Auf die gleiche Weise können erforderlichenfalls Zuleitungen 13 und 14 an den Abschlußkörpern befestigt sein. Dadurch, daß die Abdichtung in einem Raum durchgeführt wird, der nach Entlüftung mit einem bestimmten Gas, z. B. Wasserstoff oder Stickstoff, gefüllt wird, ist eine mit diesem Gas gefüllte Photowiderstandszelle erzielbar.On these silver layers 7, the end plates 9 and 10 are attached by means of a low-melting tin-indium solder 8, the z. B. consist of nickel. For this purpose, the silver layers and the end plates are preferably coated beforehand with a thin layer of solder. By pressing with simultaneous heating on z. B. 150 ° C, the desired soldered connection can be made. At the U-shaped terminals 4 and 5 are lugs 11 and 12, z. B. made of nickel, which rest resiliently on the end plates 9 and 10. The ends of the projections 11 and 12 can also be provided beforehand with a thin layer of tin-indium solder, so that a soldered connection is also made between the terminating bodies when heated during sealing. The approaches can previously be attached to terminals 4 and 5 by spot welding. In the same way, leads 13 and 14 can be attached to the closure bodies if necessary. In that the sealing is carried out in a room which, after venting with a certain gas, e.g. B. hydrogen or nitrogen is filled, a photoresistive cell filled with this gas can be achieved.

Die Ausführungsform nach F i g. 3 unterscheidet sich nur in der Form und der Anbringungsweise des Abschlußkörpers von derjenigen nach den beiden ersten Figuren. An Stelle einer Abschlußplatte ist bei der Ausführungsform nach F i g. 3 eine Stirnkappe 15, 16 verwendet, die auf kurzer Strecke, z. B. wenige Millimeter, auf das flache Glasrohr 6 aufgeschoben und mittels einer Lotschicht 8 und einer Silberschicht 7 an diesem befestigt ist. Auf diese Weise verläuft die Anbringung der Abschlußkörper einfacher und ergibt sich eine besondere gute hermetische Abdichtung. An den Stirnkappen 15, 16 oder den Abschlußplatten 9, 10 kann an Stelle einer durch Punktschweißen befestigten Zuleitung eine vorstehende Zunge befestigt sein, die als Stromanschluß dient.The embodiment according to FIG. 3 only differs in shape and the manner of attachment of the closure body from that of the first two Characters. Instead of an end plate, in the embodiment according to FIG. 3 an end cap 15, 16 is used, which over a short distance, for. B. a few millimeters, pushed onto the flat glass tube 6 and by means of a solder layer 8 and a Silver layer 7 is attached to this. This is how the attachment works the closure body simpler and results in a particularly good hermetic seal. At the end caps 15, 16 or the end plates 9, 10 can instead of one through Spot welding attached lead attached to a protruding tongue that serves as a power connection.

Es sei noch darauf hingewiesen, daß die Erfindung selbstverständlich nicht auf die an Hand der Figuren erläuterten Beispiele beschränkt ist, sondern daß im Rahmen der Erfindung noch viele Abänderungen Anwendung finden können. Es ist z. B. möglich, von einem nur an einem Ende offenen flachen Glasrohr auszugehen und die Zuleitungen an dieser Seite herauszuführen, z. B. unter Verwendung eines thermohärtenden Harzes als Abdichtungsmittel. An Stelle eines rechteckigen flachen photoempfindlichen Körpers kann erforderlichenfalls auch eine kreisförmige Scheibe verwendet werden. Für die Abdichtung können auch Polymerisationsharze oder thermohärtende Harze Verwendung finden, obgleich die beschriebene Lötverbindung an Glas zu bevorzugen ist. An Stelle einer gesinterten selbsttragenden photoempfindlichen Platte kann auch eine Trägerplatte mit einer aufgedampften photoempfindlichen Schicht Verwendung finden.It should also be pointed out that the invention goes without saying is not limited to the examples explained with reference to the figures, but that Many modifications can still be used within the scope of the invention. It is z. B. possible to start from a flat glass tube open only at one end and lead out the leads on this side, z. B. using a thermosetting Resin as a sealant. Instead of a rectangular flat photosensitive If necessary, a circular disk can also be used for the body. Polymerization resins or thermosetting resins can also be used for sealing find, although the described soldered connection to glass is preferable. Instead of a sintered self-supporting photosensitive plate can also be a carrier plate find use with a vapor-deposited photosensitive layer.

Claims

Claims: 1. Photoresistive cell with a hermetically sealed glass envelope, in which a plate-shaped photosensitive body is attached with at least two power supply lines protruding from the envelope, characterized in that the envelope (6) is adapted to the shape of the photosensitive body (1) with a narrow margin and is attached to at least one end is hermetically sealed by means of a sealing means (7, 8).

2. Photoresistive cell according to claim 1, characterized in that the glass envelope (6 ) is hermetically sealed by means of a closure body (9, 10) which essentially closes its opening and a sealing means (7, 8).

3. Photoresistive cell according to claim 1 or 2, characterized in that the seal consists of a soldered joint (7, 8), preferably a low-melting solder joint, at the relevant end of the Glass tube (6) consists.

4. Photoresistive cell according to claim 3, characterized in that a metal closure body (9, 10) is attached to the relevant end of the flat tube by means of a soldered connection (7, 8) , this metal closure body (9, 10) conductively with an electrode ( 2 or 3) is connected to the photosensitive body (1).

5. Photoresistive cell according to one or more of claims 1 to 4, characterized in that the ends of the photosensitive body (1) are held in metal clips (4, 5) which are each galvanically connected to one of the electrodes on the photosensitive body.

6. Photoresistive cell according to claim 4 or 5, characterized in that at least one clamp (4 or 5) attached to the photosensitive body (1 ) has a flexible extension (11 or 12) which is attached to the relevant closing body (9 or 10) is present.

7. Photoresistive cell according to claim 6, characterized in that the extension (11 or 12) resting on the closure body (9 or 10) is connected to the relevant closure body (9 or 10) by means of a soldered connection. B. photoresistive cell according to one or more of claims 4 to 7, characterized in that the metal closure body is designed as an end cap (15 or 16) which is pushed onto the end of the flat tube (6) and by means of a soldered connection (7, 8 ) is connected to this. 9. Photoresistive cell according to at least one of the preceding claims, characterized in that the shell (6) consists of a flat glass tube open only at one end and that the leads of the photosensitive body (1) are led out on the open side, which is through a sealing means , e.g. B. is hermetically sealed by a thermosetting resin. Considered publications: German utility model No. 1801790, 1827 892, 1828 760; French additional patent specification No. 72 526 to French patent specification No. 1124 464. When the application was published, a priority document was displayed.