DE977210C

DE977210C - Verfahren zur Herstellung von Trockengleichrichtern mit einer bei Erwaermung Gas abgebenden Isolierschicht an den auf Druck beanspruchten Stellen

Info

Publication number: DE977210C
Application number: DES43223A
Authority: DE
Inventors: Georg Hoppe; Ernst Dipl-Ing Siebert; Erich Dipl-Ing Waldkoetter
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1955-03-29
Filing date: 1955-03-29
Publication date: 1965-06-10

Description

AUSGEGEBEN AM 10. JUNI 1965

Jfe 977 KLASSE 21g GRUPPE 1102 INTERNAT. KLASSE H 011

S43223VIIIc/2ig

Georg Hoppe, 2)

. Ernst Siebert und Berlin-Siemensstadt

sind als Erfinder genannt worden . Erich Waldkötter,

an den auf Druck beanspruchten Stellen

Patentanmeldung bekanntgemacht am 27. September 1956

Patenterteilung bekanntgemacht am 20. Mai 1965

Es ist bekannt, daß die Sperrschicht von Trockengleichrichtern druckempfindlich ist, und zwar in dem Sinne, daß der Sperrwiderstand des Trockengleichrichters bei Anwendung von Druck (Kontakt- oder Montagedruck) zurückgeht. Man hat daher bereits Trockengleichrichterelemente an den betriebsmäßig auf Druck beanspruchten Stellen mit einer Isoliereinlage, beispielsweise aus Lack, zwischen Halbleiterschicht und Deckelektrodenschicht versehen, die diese Stellen von der Stromleitung ausschließt. Es ist ferner bekannt, zu dem gleichen Zweck die Oberfläche der Selenschicht eines Selengleichrichters an der auf Druck beanspruchten Stelle mit einer Isolierschicht zu bedecken, in der Umgebung dieser Isolierschicht die Deckelektrodenschicht aufzubringen und die Isolierschicht und einen angrenzenden Teil der Deckelektrodenschicht mit einer Abnahmeelektrode zu bedecken, die die elektrische Zuleitung zur Deckelektrode bildet und gleichzeitig den Kontaktdruck auf die Isolierschicht überträgt. Bei der bekannten Anordnung besitzt die Abnahmeelektrode eine größere mechanische Festigkeit und unter Umständen auch einen höheren Schmelzpunkt als die eigentliche Deckelektrode; sie hat den Zweck, eine Beschädigung der mechanisch empfindlichen Deckelektrode zu verhindern. Sie kann aus einem vorgefertigten Metallblatt oder aus einer Spritzschicht eines Metalls oder einer Legierung bestehen.

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Es ist weiterhin bekannt, Trockengleichrichter zwecks Endumwandlung ihrer Halbleiterschicht einschließlich der bereits aufgebrachten Deckelektrode einer Wärmebehandlung zu unterwerfen, bei der das Deckelektrodenmetall flüssig wird. Wendet man dieses Verfahren bei Gleichrichtern mit einer Isolierschicht zwischen Halbleiterschicht und Deckelektrode an, so ergeben sich, wie Versuche gezeigt haben, insofern Schwierigkeiten, als das ίο Material der Isolierschicht Gase abgeben und durch Blasenbildung die mechanischen und elektrischen Eigenschaften des über der Isolierschicht liegenden Deckelektrodenteils verschlechtern kann. Derartige Erscheinungen können sich außer bei Lacken auch bei anderen Isoliermitteln bzw. Isolierstoffen ergeben. Man könnte dies vermeiden, indem man die Deckelektrodenschicht nur in der Umgebung, also nicht über der Isolierschicht vorsieht und erst nach der Wärmebehandlung eine besondere Abnahmeelektrode anbringt. Es hat sich jedoch als schwierig erwiesen, bei einem solchen Verfahren einen einwandfreien mechanischen und elektrischen Kontakt zwischen Abnahme- und Deckelektrode herzustellen.

Ferner ist es bekannt, bei Trockengleichrichtern einen zur Stromabnahme verwendeten Draht mit der Gegenelektrode oder einer darüberliegenden Abnahmeelektrode durch Schmelzen einer der Elektroden zu verbinden. Dabei tritt gleichzeitig auch eine Verlötung zwischen der Gegenelektrode und der Abnahmeelektrode ein.

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von Trockengleichrichtern mit einer bei Erwärmung Gas abgebenden Isolierschicht an den betriebsmäßig auf Kontakt- oder Montagedruck beanspruchten Stellen, in dessen Verlauf die Halbleiterschicht zwecks Umwandlung in die bestleitende Modifikation mit der bereits aufgebrachten Deckelektrode einer thermischen Behandlung unterworfen wird, bei der die Deckelektrode schmilzt. Die geschilderten Mangel werden gemäß der Erfindung dadurch vermieden, daß auf die bereits auf der Halbleiterschicht befindliche Isolierschicht oder Isolierschichten und auf mindestens einen angrenzenden Teil der Deckelektrode vor der genannten Wärmebehandlung eine als poröser Körper ausgebildete Abnahmeelektrode aufgebracht wird, deren Schmelzpunkt höher liegt als die Temperatur der genannten Wärmebehandlung, und die sich während der Wärmebehandlung durch eine Legierungsbildung mit der Deckelektrode verlötet. Bei dem Verfahren nach der Erfindung wird also der Aufbau des Gleichrichters einschließlich Deckelektrode, Isolierschicht und Abnahmeelektrode bereits vor der Wärmebehandlung fertiggestellt. Da der Schmelzpunkt des Materials der Abnahmeelektrode höher liegt als die Temperatur der Wärmebehandlung, behält die Abnahmeelektrode während der Wärmebehandlung ihre poröse Struktur bei. Die von der Isolierschicht gebildeten Gase können daher während der Wärmebehandlung durch die Poren der Abnahmeelektrode entweichen, während gleichzeitig eine Legierungsbildung an der Grenzfläche von Abnahmeelektrode und Deckelektrode stattfindet. Infolge dieser Legierungsbildung ergibt sich ein einwandfreier elektrischer und mechanischer Kontakt zwischen Abnahme- und Deckelektrode. Von besonderem Vorteil ist die Erfindung bei Verwendung einer Lackschicht als Isolierschicht; sie ermöglicht es, die Endumwandlung der Halbleiterschicht, die Aushärtung der Lackschicht und die Verlötung zwischen Abnahme- und Deckelektrode gleichzeitig durch eine einzige Wärmebehandlung herbeizuführen.

Im Rahmen der Erfindung können die gegen nachteilige Druckeinflüsse benutzte Isolierschicht und die ihr und einem Teil der Deckelektrode überlagerte Abnahmeelektrode entweder in einem zentralen Flächenteil des Gleichrichterelementes oder in dessen Randzone angeordnet werden, je nachdem, in welcher Weise das Gleichrichterelement nach der betriebsmäßigen Montage durch Druck beansprucht wird.

Die Abnahmeelektrode kann als zunächst selbständiger poröser Körper auf die Isolierschicht und den angrenzenden Teil der Deckelektrode aufgebracht werden; vorzugsweise wird sie jedoch ebenso ,wie die Deckelektrode durch einen Spritzvorgang hergestellt. Durch das Aufspritzen wird erreicht, daß eine gute gegenseitige Anlagerung der go beiden Elektrodenkörper an der Berührungsfläche stattfindet, da die nachträglich aufgebrachte Schicht sich der Flächenform der bereits vorhandenen Schicht ohne weiteres selbsttätig anpaßt. Aus dem gleichen Grunde ist es zweckmäßig, auch die Isolierschicht durch einen Spritzvorgang an dem Gleichrichterelement anzubringen.

Zur Erläuterung eines Ausführungsbeispieles für das Verfahren gemäß der Erfindung wird nunmehr auf die Figur der Zeichnung Bezug genommen.

Mit ι ist die Trägerplatte des Gleichrichterelementes bezeichnet, die mit einem besonderen nicht angedeuteten Überzug für eine sperrfreie Kontaktierung mit der aufzubringenden Selenhalbleiterschicht versehen sein kann. Auf die Trägerelektrode 1 ist die Halbleiterschicht 2 aufgebracht. Diese kann bei dem Aufbringen unmittelbar in einen vorkristallinen Zustand übergeführt worden sein. Auf die Halbleiterschicht 2 wird nunmehr durch einen Spritzvorgang unter Anwendung einer entsprechenden Schablone die Deckelektrode 3 aufgebracht, die z. B. aus einer eutektischen Legierung von Zinn-Kadmium bestehen kann. Alsdann wird wiederum unter Benutzung einer geeigneten Schablone die Isoliermaterialschicht 4 entweder aufgestrichen oder durch einen Spritzvorgang aufgebracht. Als Werkstoff für diese Isolierschicht wird vorzugsweise ein sogenannter Einbrennlack benutzt, der also eine entsprechende Temperaturbeständigkeit aufweist. Damit eine gute gegenseitige Anlage an der Übergangsstelle zwischen dem Deckelektrodenkörper 3 und dem Isolierringkörper 4 entsteht, kann es von Vorteil sein, was allerdings in der Figur nicht besonders angedeutet ist, den Deckelektrodenkörper an seinem in las diesem Falle inneren Rand in seiner Dicke radial

nach außen allmählich zunehmen zu lassen, d. h. so herzustellen, daß sich der Isolierring und der Deckelektrodenkörper 3 etwas überlappen. Nunmehr wird das in dieser Weise hergestellte Element einer Vortrocknung, gegebenenfalls durch Zuführung von Wärme, unterworfen, so daß auf diese Weise ein in der Isolierschicht enthaltenes Lösungsmittel bereits weitgehend verdunstet. Nach dieser Vortrocknung wird wieder unter Benutzung einer geeigneten Schablone der Abnahmeelektrodenkörper 5 aufgespritzt, der z. B. aus Zinn bestehen und in weiterer Ausbildung der Erfindung für seine Beständigkeit noch einen geringen Zusatz von Kadmium haben kann. Das in dieser Weise hergestellte Element wird nun einer Wärmebehandlung unterworfen, die zu einer Legierungsbildung zwischen den beiden Körpern 3 und 5 an ihrer gegenseitigen Berührungsfläche im Sinne einer innigen Verlötung führt und durch die gleichzeitig die Halbleiterschicht 2 in die bestleitende Modifikation umgewandelt wird.

Wird jedoch, wie es das Ausführungsbeispiel zeigt, zusätzlich zu den bereits für den Aufbau eines Gleichrichterelementes erläuterten Teilen noch ein weiterer Körper 6 benutzt in Form einer weiteren aufgespritzten Metallschicht, die vorzugsweise aus dem gleichen Material wie der Deckelektrodenkörper 3 besteht, so wird dieser Körper, da naturgemäß auch eine innige Verbindung zwischen den Körpern 3 und 6 nach Art einer Lötverbindung erwünscht ist, mit Vorteil vor der Endumwandlung aufgebracht, so daß die Verlötung bei dieser Behandlung gebildet wird.

Claims

PATENTANSPRÜCHE:

i. Verfahren zur Herstellung von Trockengleichrichtern mit einer bei Erwärmung Gas abgebenden Isolierschicht an den betriebsmäßig auf Kontakt- oder Montagedruck beanspruchten Stellen, in dessen Verlauf die Halbleiterschicht zwecks Umwandlung in die bestleitende Modifikation mit der bereits aufgebrachten Deckelektrode einer thermischen Behandlung unterworfen wird, bei der die Deckelektrode schmilzt, dadurch gekennzeichnet, daß auf die bereits auf der Halbleiterschicht befindliche Isolierschicht oder Isolierschichten und auf mindestens einen angrenzenden Teil der Deckelektrode vor der genannten Wärmebehandlung eine als poröser Körper ausgebildete Abnahmeelektrode aufgebracht wird, deren Schmelzpunkt höher liegt als die Temperatur der genannten Wärmebehandlung, und die sich während der Wärmebehandlung in an sich bekannter Weise durch eine Legierungsbildung mit der Deckelektrode verlötet.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abnahmeelektrode auf die Isolierschicht und einen angrenzenden Teil der Deckelektrode aufgespritzt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abnahmeelektrode als zunächst selbständiger -poröser Körper aufgebracht wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf den Rand der Abnahmeelektrode und einen angrenzenden Teil der Deckelektrodenoberfläche noch eine weitere Metallschicht aufgespritzt und durch die thermische Behandlung eine Legierungsbildung zwischen dieser Schicht und der Abnahmeelektrode sowie der Deckelektrode für eine Verlötung herbeigeführt wird.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Ausgelegte Unterlagen der deutschen Patentanmeldungen A 14661 VIIIc/21 g (bekanntgemacht am 26.6.1952); L 8567 VIIIc/21 g (bekanntgemacht am 11. 6. 1952);

USA.-Patentschrift Nr. 2 314 104;
Handbuch von Gmelin, Band Selen, Teil A, 1953, S. 468.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

© 609 620/364 9. (509 581/5 6.65)