DE1208822B - Verfahren zur Herstellung von Selengleichrichtertabletten mit einer im Verhaeltnis zu ihrer Gesamtflaeche kleinen aktiven Flaeche - Google Patents

Description

• Verfahren zur Herstellung von Selengleichrichtertabletten 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 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 Auf- gabe, die empfindliche Sperrschicht gegen schädliche atmosphärische Einflüsse abzuschließen. Bei dem 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 180'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.
• 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 Stronileitung ausschließt. Bei einem bekannten Verfahren zur Herstellung eines Einzelelementes dieser Art wird die Isolierschicht, z. B. aus Lack, in einem von der Deckelektrode 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.
• Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein 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 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) Nach Entfernen der Schablone wird die freie Halbleiteroberfläche der Ausgangsplatte mit einem isolierenden Lack bedeckt.
• d) Nach Trocknung der Lackschicht wird die gesamte Lack- und Deckelektrodenoberfläche der Ausgangsplatte mit einer durchgehenden metallischen Abnabmeelektrode bedeckt.
• e) Die Ausgangsplatte wird als Ganzes elektrisch formiert.
• 1) Die Ausgangsplatte wird in eine Viehahl von Tabletten unterteilt.
• Durch das vorgenannteVerfahrenwerden dieMängel, die durch ein Gasen der Lackschicht eintreten können, vermieden, da die geschlossene UmwandluDg in einem Stadium vorgenommen wird, in dem der Lack noch nicht auf die Halbleiteroberfläche aufgebracht ist.
• Nach einem weiteren Erfindungsgedanken kann das in Rede stehende Probkra auch durch ein Verfahren mit der K cmbiratien folgender Merkmale gelöst werden.
• a) Auf eine gröPere, aus einer Trägerplatte und einer Halbleiterschicht bestehende Ausgangsplatte wird eine Schablone gelegt, die eine Vielzahl kleinerer, .gleichmäßig über die Ausgangsplatte Nerteilter Oberflächenbereiche der Halbleiterschicht frei läßt; auf die frei gelassenen Oberflächenbereiche wird ein Deckelektrodenmaterial aufgebracht, dessen Schinelzrunkt unter der Temperatur der später folgenden thermischen Formierung liegt.
• b) Nach'#Eiitfern-ung der Schablone wird die freie Halbleitereberfläche der Ausgangsplatte mit einem isolierenden Lack bedeckt.
• c) Nach Trocknung der Lackschicht wird die gesamte Lack- und Deckelektrodenoberfläche der Ausgangsplatte durch Aufspritzen mit einer durchgehenden metallischen Abnahmeelektrode bedeckt, deren Schmelzpunkt oberhalb der Temperatur der später folgenden thermischen Forn:üerung 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 Ab- nahmeelektrode einen porösen, gasdurchlässigen Körper, der infolge seines hoben Schmelzpunktes auch bei der thermischen Formierung in diesem Zustand erhalten bleibt. Die Abnahmeelektrode ist daher in der Lage, Gase, die der Lack bei der Fornlierungstemperatur abgibt, durchzulassen, so daß Kontaktstörungen an der Abnabmeelektrode vermieden werden.* Bei Aufbringen des Deckelektrodemnaterials kann man eine Schablone verwenden, die schmale, etwa strichförmige Bereiche der Halbleiterschicht frei läßt. Die Schablone kann jedoch auch mit einer Vielzahl z. B. kreisförmiger Löcher versehen sein.
• Zum Aufbringen der Lackschicht kann man eine Schablone verwenden, die die freien Halbleiteroberflächen unbedeckt läßt und die mit dieser Schablone bedeckten Flächen der Ausgangsplatte mit Lack überspritzen. Man kann jedoch auch Dach dem Aufbringen des Deckelektrodenmaterials die gesamte Deckelektroden- und Halbleiteroberfläche mit einer Lackschicht bedecken und nach deren Trocknung die Teile der Lackschicht entfernen, die die Deckelektrodenbereiche bedecken. Dies kann beispielsweise auf mechanischem Wege, etwa durch Bürsten oder Abschleifen, geschehen. Man kann jedoch auch die betreffenden Teile der Lackschicht durch Lösen entfernen, wobei die zu er-.haltenden Teile der Lackschicht mit einer dicht aufliegenden Schablone oder einer von dem Lösungsmittel nicht angegriffenen Schutzschicht bedeckt werden können. w. 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, *ährend der größter Teil der Tab#lettenflächd 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 8 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 Reihe von parallelen Schlitzen 3 in gleichen Abständen aufweist. Die mit der Schablone 2 bedeckte Platte 1 wird mit einer Deckelektrodenlegieruing überspritzt, die beispielsweise aus einer eutektischen Zinn-Kadmium-Legierung besteht. Nach Entfernung der Schablone 2 ist die Halbleiteroberfläche der Platte 1 mit parallelen Rippen aus Deckelektrodermaterial bedeckt. Ein Schnitt durch die Platte senkrecht zur Rippenrichtung ist in der F i g. 2 dargestellt; hier sind die Trägerplatte mit la, die Selenschicht mit lb und die Rippen aus Deckelektrodenmaterial mit 4 bezeichnet. Die Oberfläche der Platte 1 wirdnurmehr mit einer Lackschicht 5 überzogen, beispielsweise überspritzt, die, wie aus der F i g. 3 ersichtlich, sowohl die Halbleiteroberfläche als auch die rippenartigen Deckelektroden überdeckt.
• Im weiteren Verfahren sind die Teile der Lackschicht, die oberhalb der Rippen 4 liegen, zu entfernen. Das kann beispielsweise derart geschehen, daß eine der Schablone 2 entsprechende geschlitzte Platte auf die Lackoberfläche aufgelegt wird -und die frei liegendeÜ Teile der Lackschicht durch die Schlitze der Schablone hindurch mit einer rotierenden Drahtbürste mechanisch entfernt werden. Man kann statt dessen auch eine weiche Bürste verwenden, die mit einem Lacklösungsmittel getränkt ist.
• Ein Schnitt durch die Platte nach diesem Verfahrensschritt ist in der F i g. 4 dargestellt; wie aus dieser Figur hervorgeht, liegen auf der Oberfläche der Platte abwechselnd metallische Rippen 4 und Lackstreifen 5 nebeneinander. In diesem Zustand wird die Plattenoberfläche mit einer durchgehenden Abnahmeelektrode 6 überspritzt. Für die Abnahmeelektrode wird vorzugsweise eine vorwiegend aus Zinn bestehende Legierung mit einem Schmelzpunkt von über 220'C verwendet. Die Abnahmeelektrode 6 bildet mit den Rippen 4 metallischen Kontakt; im übrigen ist sie von der Selensebieht 1 b durch die Lackstreifen 5 isoliert (F i g. 5).
• Die so vorbereitete Platte kann als Ganzes thermischen und elektrischen Formierungsbehandlungen unterworfen werden. Für die thermische Formierung oder wenigstens für eine Formierungsstafe ist eine Temperatur wenig unterhalb des Schmelzpunktes des Selens, z. B. 216'C, üblich. Hierbei schmilzt das Material der eigentlichen Deckelelektroden 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.
• Aus der fertig formierten Ausgangsplatte werden, wie es in der F i g. 6 angedeutet ist, einzelne Tabletten 7 ausgestanzt. Jede dieser Tabletten hat eine aktive Gleichrichterfläche in Form eines schmalen Rechtecks, während der restliche, größere Teil der Plattenfläche zur Stromleitung nichts beiträgt.
• Statt der mit Schlitzen versehenen Schablone 2 kann auch eine mit einer Vielzahl von Löchern versehene Schablore verwendet werden; die Ausgangsplatte ist dann mit kreisflächenförmigen Deckelektroden 8 bedeckt, wie es in der F i g. 7 dargestellt ist. Die aus dieser Platte ausgestanzten Tabletten 9 haben eine nahezu punktf örmige aktive Fläche.
• Ein Querschnitt durch eine Tablette 7 senkrecht zur Richtung des Deckelektrodenstreifens bzw. durch eine Tablette 9 ist in der F i g. 8 vergrößert dargestellt. In dieser Figur ist mit la wieder die Trägerplatte, mit lb die Selenschicht, mit 5 die Lackschicht und mit 6 die Abnahmeelektrode bezeichnet. Die eigentliche Deckelektrode 4 bildet eine schmale metallische Brücke zwischen der Abnahmeelektrode 6 und der Selenschicht lb. Für die Gleichrichterwirkung ist lediglich die Berührungsfläche zwischen 4 und lb maßgebend.

Claims (2)

1. Patentansprüche: 1. 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. b) Die Ausgangsplatte wird thermisch formiert. c) Nach Entfernen der Schablone wird die freie Halbleiteroberfläche der Ausgangsplatte mit einem isolierenden Lack bedeckt. d) Nach Trocknung der Lackschicht wird die gesamte Lack- und Deckelektrodenoberfläche der Ausgangsplatte mit einer durchgehenden metallischen Abnahmeelektrode bedeckt. e) Die Ausgangsplatte wird als Ganzes elektrisch formiert. f) Die Ausgangsplatte wird in eine Vielzahl von Tabletten unterteilt.
2. 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 freie Halbleiteroberfläche der Ausgangsplatte mit einem isolierenden Lack bedeckt. c) Nach Trocknung der- Lackschicht wird die gesamte Lack- und Deckelektrodenoberfläche der Ausgangsplatte durch Aufspritzen mit einer durchgehenden metallischen Abnahmeelektrode bedeckt, deren Schmelzpunkt oberhalb der Temperatur der später folgenden thermischen Formierung liegt. d) Die Ausgangsplatte wird als Ganzes therrnisch und elektrisch formiert. e) Die Ausgangsplatte wird in eine Vielzahl von Tabletten unterteilt. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangsplatte nach dem Aufbringen des Deckelektrodenmaterials mit einer Schablone bedeckt wird, die die noch offenen Halbleiteroberflächen frei läßt, und daß die mit dieser Schablone bedeckte Fläche der Ausgangsplatte mit Lack überspritzt wird. 4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Aufbringen des Deckelektrodenmaterials die gesamte Deckelektroden- und Halbleiteroberfläche mit einer Lackschicht bedeckt wird und daß nach Trocknung der Lackschicht ihre die Deckelektroden bedeckenden Teile entfernt werden. 5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Teile der Lackschicht auf mechanischem Wege entfernt werden. 6. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Teile der Lackschicht durch Lösen entfernt werden. 7. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch Verwendung einer Schablone, die strichförmige Bereiche der Halbleiterschicht frei läßt. 8. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch Verwendung einer Schablone, die kreisförmige Bereiche der Halbleiterschicht frei läßt. 9. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Tabletten durch Ausstanzen aus der mit Deckelektroden-, Lack- und AbnahmeelektrodenschichtenversehenenAusgangsplatte gewonnen werden. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 974 772; deutsche Auslegeschrift Nr. 1079 744; deutsche Patentanmeldung S 19632 VIII c/21 g (bekanntgemacht am 8. 5. 1952); britische Patentschrift Nr. 561873; USA.-Patentschriften Nr. 2 543 678, 2 775 023; Funkschau, 1955, H. 2, S. 489/490.