DE1614273A1

DE1614273A1 - Verfahren zur Herstellung eines Hochspannungsgleichrichters und durch dieses Verfahren hergestellter Gleichrichter

Info

Publication number: DE1614273A1
Application number: DE1967N0031074
Authority: DE
Inventors: Esseling Ludovicus A Lambertus
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1966-08-26
Filing date: 1967-08-17
Publication date: 1970-05-27
Also published as: ES344416A1; SE334679B; DE1614273B2; US3543395A; DK116072B; NL6612022A; GB1190048A; AT276567B; JPS4841073B1; CH460958A

Description

WpI-In₀. ERICH E WALTHER

Patentanwalt . . .

Anmelder: N. V. PHILIPS'GLOEiLAMPENFABRIEKEN dJo/WG

Akte: PM- 1808 . ' '

Anmeldung vomi 16· Aug. 196?

"Verfahren zur Herstellung eines Hoohspannungsgleichriohtere und durch dieses Verfahren hergestellter Gleichrichter".

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Hochspannungsgleichrichters, der aus einem Stapel von Diodenelernenten besteht) der elastisch in einem isolierenden Halter zwischen StromzufChrungsorganen festgeklemmt ist)alt dessen Elemente einer Ae tabehandlung unterworfen werden· Unter einem Di odene leinen t wird hier eine Halbleiterplatte verstanden, deren Dicke) im Falle einer Rechteck— form, geringer ist ale die Länge und die Breite) oder_f im Falle einer runden Form, kleiner als der Durchmesser) wobei die beiden einander gegenüber liegenden grossen Flächen Kontakte bilden) die Platte besitzt mindestens zwei Zonen verschiedenen Leitfähigkeitetyps, deren Aueeenfläohen mit den betreffenden Kontakten in Verbindung stehen·

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Es ist üblioh, solch· Hochspannungsgleichrichter dadurch herzustellen, dass zunächst die Diodenelemente einer Aetzbehandlung unterworfen werden naohdem sie aus grSsseren Platten gesagt oder geschnitten werden sind.Danach werden sie elektrisch kontrolliert, um schadhafte Elemente zu entfernen, und ansohliessend aufgestapelt und elastisch zwischen den Stromzuführungeelementen festgeklemmt·

Es hat sich gezeigt, dass trotz der elektrischen Kontrolle die Durchschlagspannung des Hoohspannungsgleichrichters oft niedriger ist als erwartet werden dürfte. Der Erfindung liegt die Erkenntnis " zugrunde, dass dies in vielen Fällen auf den Umstand zurückzuführen ist» dass die geätzten Diodenelemente während der verschiedenen Behandlungen beim Aufstapeln sehr verletzbar sind, so dass Kurzschlüsse auftreten können.

Naoh der Erfindung werden die Diodenelemente nach dem Aufstapeln und nach elastieoher Einklemmung im isolierenden Halter gemeinsam einer Aetzbehandlung unterworfen. Da keine weitere mechanische Behandlung mehr notwendig ist, ist die Möglichkeit einer Beschädigung bedeutend geringer. Selbstverständlich werden der Halter und die Stromzuführungsorgane aus Materialien hergestellt, die gegenüber der Aetzbehandlung ziemlich widerstandsfähig sind. Bei dem Halter ist diese Aufgabe bequem losbar, da die meisten thermo-plaetisehen oder thermo-erhärtenden Kunststoffe, sowie die meisten keramischen Materialien diese Anforderung erfüllen. Bei den Stromzuführungsorganen läset sich diese Aufgabe dadurch 13sen, dass sie mit einem chemisch widerstandefähigen Ueberzug z.B. aus Gold, versehen werden.

Der Stapel von Diodenelementen und der isolierende Balter werden vorzugsweise derart ausgebildet, dass zwischen den Seitenkannten

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de· Stapel· und der Innenseite de· Halter· ein Zwischenraum ausgespart wird. Die Aetcflüssigkeit hat daher freien Zutritt eu den Elementen. Vorzugsweise wird der Stapel mit einem weiohen» z.B. einem elaetieohen oder viskBeen Isoliermaterial_f t.B. mit Silioonengummi, umhüllt« Der aieiohriohter kann endgültig in einer formfesterr Hülle untergebracht werden·

Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Figuren an einem Aueftihrungsbeispiel naher erlSutert. Die Figuren sind in vergr8esertem Hasetab sehr sohematisoh gezeichnet. · .

Die Fig. 1 bis 3 aeigen verschiedene Stufen der Here te 1!¹UBg eine· Biodenelernentee im Querschnitt.

Fig. 4 seigt perspektivisch ein fertiges Diodenelement. Fig. 5 zeigt perspektivisch ein Füllger&t.

Fig. 6 aeigt einen Stapel von Diodenelementen mit den Stromluführungsorganen teilweise lh einer Ansicht, teilweise in eines Schnitt.

Fig· 7 ist eine Seitenansicht eine· isolierenden Halters alt eines darin befestigten Stapel.

Fig. 8 aeigt einen Sohnitt durch diesen Halter IHnge der Linie YIII-VIII in Fig. 7.

Fig.,9 1st eine Seitenansicht eines Diodenelementea nach der Aetzbehandlung.

Fig. 10 seigt teilweise eine Ansicht und teilweise einen Sohnitt eines fertigen Hoohspannungsgleichriohters·

Das Auegangematerial ist z.B. eine üilioiumeoheibe 1 des p-Leitf&higkeitstype» von der in Fig. 1 einen Teil dargestellt ietj der spezifisohe Viaerstand iet 50 Ohm.cm und die Dicke ist 300 /v.m. Von einer Oberfläche her wird Phosphor eindiffundiert, so daas eine

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η-Typ SilioiumBchioht mit einer Dicke yon 50 mm entsteht, während von der gegenüber liegenden Oberfläche her Bor sur Bildung einer p- \ Typ Silioiumschioht 3 auch mit einer Dioke von 50 /um (Fig. 2) eindiffundiert wird. Darauf wird auf beiden Oberflächen in üblicher V«i·· •in· Niokelsohioht 4*B*troalo» duroh Reduktion ("electroless") niedergeschlagen. Diese Niokelsohichten, die in Fig. 3 durch gestrichelte Linien angedeutet eind, werden durch Erhitzung bei 65O⁰C während 5 Minuten eingebaoken und darauf galvanisch mit einer Goldsohicht 5

verstärkt. Auf einer dieser Goldsohichten kann dann nooh eine Rhodiua-" schicht 6 angebracht werden, um bei der weiteren Behandlung der Diodenelemente die Polarität durch den Farbuntersohied zwischen QoId und Rhodium bequem zu identifizieren.

Die Diodenelemente 10 werden durch Sägen oder Sohneiden, dieser Scheiben erhalten. Zur Durchführung der Erfindung ist es nicht wesentlieh, ob die Elemente rund oder rechteckig sind. Hit RÜoksioht auf Katerialverlust eind reohteokige oder quadratische Scheiben zu bevorzugen (siehe Fig. 4). Die Länge und die Breite des Elementes ist z.B. 1 mm.

Darauf wird in einem aus zwei lösbaren Hälften bestehenden Füllgerät eine Anzahl dieser Diodenelemente aufeinander gestapelt*

Fig. 5 «eigt, dass dieses Gerät einen Raum 12 hat, in den von unten her ein Stromzuführungsorgan 13 nahezu bis zur Oberseite des Raums 12 gesteckt wird. Das untere Ende dieses Organgs ist bei 14 eingeklemmt. Jeweils wenn ein Diodenelement von oben her in den Raum 12 gelegt wird, lässt man das Organ über einen Abstand gleich der Dicke eines Elementes, also hier über etwa 300 /um herabsinken. Sobald die erforderlich«

Anzahl von Elementen aufgestapelt ist, wird das andere Stroazuftihrung*-

ORiGINAL INSPECTED

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organ auf den Stapel gedrüokt und das Füllgerät kann geöffnet werden* Wie dies In Fig, 6 dargestellt ist, "besteht das Ganze dann aus einem oberen StromaufÖhrungsorgan I5 mit einem Kopf 16, einer Anzahl von Diodenelementen 10, einem unteren StromauftJhrungsorgan 13> das aue einem Draht mit einem verdickten Teil 17» einer Kappe 18 und einer Schraubfeder 19 besteht, die auf dem verdiWten Teil ruht und die Kappe gegen den Stapel drückt. Dieses Ganze wird in einen isolierenden Halter 20 (siehe Fig. 7) eingeführt, der ein Fenster 21 besitzt, dessen innere Breite z.B. 4 nun beträgt, bo dass auf beiden Seiten des Stape.ls ein gewisser Raum vorhanden ist. In dem oberen Querteil 22 und dein unteren Querteil 23 des Halters sind Schlitze 24 vorgesehen, in denen die StromaufChrungsorgane I5 bzw, 13 festgeklemmt werden (siehe Fig, 8).

Um die Diodenelsmente zu reinigen, insbesondere dort wo die üobergänge zwischen den Zonen entgegengesetzten Leitfähigkeitstype an der Oberfläche erscheinen, wird der ganze Halter mit dem darin festgeklemmten Stapel von Elementen während 30 Sekunden in ein Aetabad getaucht, das z.B. aus 100 Teilen konzentrierter Salpetersäure und 20 Teilen konzentrierter Fluorwasserstoffsäure besteht. Darauf wird das Ganze in { Fasser geapttlt, in einer 2,5^-igen Lösung von Natronlauge nachgeätst, wieder gespßlt und dann getrocknet. Da die Gold- und die etwaigen Rhodiumsohichten auf den Elementen nicht von den Aetzraitteln angegriffen werden, ragen diese nach Aetzung atwae Ober die Seitenkanten der Elemente hervor (siehe Fig. 9), Die Breite der herausragenden Känler 30 kann z.B. I5 /ti betragen» Es soheint, dass besonders das Metall dieser Ränder die Seitenkannten der Elemente verunreinigen und deren Durchschlagfestigkeit beeinträchtigen kann, wenn die dem Awfit»p»2n geStzt werden. Da di· Element·

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BAD

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jetzt nach dem Stapeln geätzt werden) wird diese Qefahr vermieden.

Nach dem Trocknen wird der Raum in dem Halter 21 UB den Stapel mit einem elastischen Isolieroittel 34 z.B. Silicongummi gefüllt» das in Fig. 10 gestrichelt dargestellt iet, vorauf das Qanse in einer aus isolierendem, thermo—plastischem Kunststoff beetehenden Hülle 35 eingekapselt wird*

Der Begriff "Isoliermittel" soll insbesondere in bezug auf das Material 34» das den Stapel direkt umgibt, so allgemein verstanden werden, dass er auch Materialien umfasst, die a.B. eine geringe Leitfähigkeit oder eine hohe dielektrische Konstante aufweisen. Solohe Materialien können zu einer gleichmassigen Spannungsverteilung über den Stapel beitragen.

3s wird einleuchten, dass obgleich vorstehend ein Gleichrichter beschrieben iet, in dem der isolierende Halter einen Stapel von Modenelementen enthält, innerhalb des Rahmens der Erfindung auoh Halter verwendet werden können, die mehr als einen Stapel enthalten« die ZtB. in Reihe geschaltet sein können· Diese Bauart ist insbesondere anwendbar, wenn die Anzahl von Diodenelementen so gross sein soll, dass ein einziger Stapel unstabil werden konnte. Bs ist Jedoch auoh möglich, eine Anzahl von Stapeln in anderer Weise zu verbinden« z.B. vier Stapel zu einer Brücke, zur Bildung einer sogenannten Qrätz-Sohaltung oder zwei Stapel in entgegengesetzt·« Sinne zur Bildung einer sogenannten Greinacker-Schaltung· Innerhalb des Rahmens der Erfindung ist es weiter möglich, nioht nur Stromzuführungsorgane an den Enden des Stapels zur elastischen Einklemmung sondern auoh Stroezuführungsorgane zwisohen gewissen Dioden«lernenten in des Stapel

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•neubringen. . -

Ein Hochspannungsgleichrichter nach der Erfindimg eignet sich" insbesondere eur Anwendung als Hochspannungsgleichrichter in FernBehgertten. . .

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Claims

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PATBTTAKPPKUECHEt

1. Verfahren zur Herstellung eines Hochspannungsgleichrichter·, der aus einem Stapel von Diodenelementen besteht, der elastisch in einen isolierenden Halter «wischen StromsufChrungeorganen festgeklenet ist, und dessen Elemente einer Aetzbehandlung unterworfen werden, daduroh gekennzeichnet, dass nach dem Aufstapeln und dem elastischen Festklemmen in dem isolierenden Halter die Diodenelemente gemeinsam der Aetzbehandlung unterworfen werden*

ψ 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, das· die Stromzuführungsorgane aus gegenüber der Aetzbehandlung wiederstandsfähigen Material bestehen*

3* Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Stromzuführungeorgane mit Oold überzogen sind.

4· Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Seitenkanten des Stapel· und der Innenseite des Halters ein Zwischenraum ausgespart ist« 5« Verfahren nach einem der vorhergehenden AneprQohe, dadurch gekennzeichnet» dass der Stapel nach dem Aetζen mit einem welchen Isoliermaterial umhüllt wird*

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daes der Stapel mit Silicongummi umgeben wird· 7* Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gleichrichter endgültig mit einer forafesten Hülle versehen werden·

8· Hochspannungsgleichrichter, der durch ein Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche hergestellt ist«

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