NL8503023A - Diode en metalen stud daarvoor. - Google Patents

Description

PHN 11.548 1 N.7. Philips' Gloeilampenfabrieken te Eindhoven.

"Diode en metalen stud daarvoor".

De uitvinding heeft betrekking op een diode omvattende een elektrisch isolerende omhulling waarbinnen een schijf halfgeleider materiaal met p-n overgang is opgesloten tussen metalen studs, en met een respektieve metalen stud verbonden stroomgeleiders die buiten de 5 omhulling uitsteken, waarbij de metalen studs sinterlichamen zijn in hoofdzaak bestaande uit wolfraam en een het sinteren bevorderend metaal; en op een metalen stud die daarvoor geschikt is. Een dergelijke diode is bekend uit de Japanse octrooiaanvrage 58-75862A (Touchou Kinzoku K.K.

1983-5-7).

10 Aan het wolfraam van de studs van de bekende diode is voor het sinteren minder dan 0.5 gew.% Ni toegevoegd. De toevoeging maakt het mogelijk de studs bij een lagere temperatuur (1800-1950°C) te sinteren dan bij afwezigheid van Ni het geval is. Zonder Ni dient het sinteren bij minimaal 2200°C plaats te vinden om de bewerking binnen 15 een redelijke periode van ca. 1/2 uur te kunnen voltooien.

Een bezwaar van het gebruik van Ni als sinteraktivator is dat het een sterke vergroving geeft van de struktuur van het sinterlichaam, zoals ook uit foto's in de geciteerde octrooiaanvrage blijkt. Gebleken is, dat met vergroving van de struktuur vermindering 20 van de mechanische sterkte van de metalen studs gepaard gaat.

De uitvinding beoogt nu (diodes met) gesinterde metalen studs van in hoofdzaak wolfraam te verschaffen, die zich gemakkelijk laten vervaardigen en een hoge sterkte hebben.

Dit doel is, bij een diode van de in de openingsparagraaf 25 omschreven soort en bij voor die diode geschikte metalen studs, volgens de uitvinding daardoor bereikt dat de metalen studs tevens een stof gekozen uit de groep bestaande uit ^2^3' ^2®3' Zr®2 en ThÜ2 bevatten.

Gebleken is, dat een kleine hoeveelheid van deze 30 toevoeging in de studs, de studs een hoge sterkte en tevens een fijne struktuur geeft. Dit is ook het geval als het metaal dat het sinteren bevordert aanwezig is in een hoeveelheid die volgens de geciteerde α £ j υ 2d _: . ::.¾ »·

. "C

ΡΗΝ 11.548 2

Japanse octrooiaanvrage niet meer toelaatbaar is, zoals 0.5 gew.% of meer.

Uit de Japanse octrooiaanvrage 55-123135 A (Tokyo Shibaura Denki K.K., 1980-9-22) is het bekend, dat wolfraam 5 sinterlichamen, in plaats van Ni, als metaal dat het sinteren bevordert Fe of Co kunnen bevatten. Voorts is, naar is gebleken, palladium een goed alternatief.

Een gunstig gevolg van de aanwezigheid van een genoemd oxide is juist, dat de sinteraktivator (het metaal dat het sinteren 10 bevordert) in een relatief grote hoeveelheid aanwezig mag zijn bijv. in een hoeveelheid van 0.2 - 2 gew.%, in het bijzonder 0.3 - 0.8 gew.%.

Gebleken is namelijk dat een hoge dichtheid van de gesinterde studs en een hoge sterkte al bij beduidend lagere temperaturen kunnen worden bereikt, binnen een korte periode. Een sintertemperatuur van omstreeks 15 1500°C, bijv. 1425-1600°C, gedurende 30 minuten geeft een dichtheid .... 3 van 95% of meer van de grootst mogelijke dichtheid (95% = 18,3 g/cm ).

De toevoeging van een genoemd oxide heeft nauwelijks invloed op de elektrische eigenschappen van de studs, aangezien met een kleine hoeveelheid kan worden volstaan. In het algemeen is een 20 hoeveelheid van 2 gew.% ruimschoots voldoende. In de regel kan met een hoeveelheid van 0.2 - 1 gew.%,in het bijzonder 0.4 - 0.7 gew.% worden volstaan.

Twee uitvoeringsvormen van de diode volgens de uitvinding worden in de tekening in zijaanzicht getoond.

25 In Fig. 1 is een schijf 1 van halfgeleider materiaal met p-n overgang binnen een glazen omhulling 2 opgesloten tussen metalen studs 3,4, die met een respektieve stroomgeleider 5,6 zijn verbonden, die buiten de omhulling 2 uitsteken. In de getoonde uitvoeringsvorm houdt de glazen omhulling 2 de studs 3,4 ter weerszijden tegen de schijf 30 1 aangedrukt.

In Fig. 2 duiden zelfde verwijzingscijfers zelfde delen aan als in Fig. 1. De Fig. toont een druppeldiode, waarbij de glazen omhulling 12 een druppelvorm heeft. De studs 3,4 zijn in deze uitvoeringsvorm met soldeer aan de schijf 1 bevestigd.

35 In beide figuren zijn de metalen studs 3,4 sinterlichamen in hoofdzaak bestaande uit wolfraam en een het sinteren bevorderend metaal en bevatten ze tevens een stof gekozen uit de groep bestaande uit 8 o u 5 0 £ o ΡΗΝ 11.548 3 _. ^Ί,,Ί,...........

Υ2Ο3, ΑΙ2Ο3, S1O2, Z1O2 βΠ ThÜ2.

De metalen studs werden als volgt verkregen.

Wolfraampoeder werd opgenomen in een oplossing van 10.(1103)2 in gedenineraliseerd water. Het mengsel werd gedurende 2 5 uur geschud en vervolgens bij 100°C in vakuum gedroogd. Daarna werd het poeder opgenomen in een Y(NÜ3)3-oplossing in water, 2 uur geschud en vervolgens in vakuum gedroogd. Het poeder werd in waterstof op 850°C verhit on de zouten in Ni respektievelijk Y2O3 om te zetten. Het gehalte aan Ni bedroeg, evenals dat aan Y2O3, 0.5 gew.%.

10 Het verkregen poeder werd met een droge binder gemengd, vervolgens opgenomen in gedenineraliseerd water en gegranuleerd. Het granulaat werd gezeefd om de fraktie van 44-144yum te isoleren.

Het granulaat werd tot vormstukken geperst, waarna de 15 vormstukken bij 1000°C in waterstof/waterdamp werden ontkoold.

De vormstukken werden tot studs gesinterd door de temperatuur vanaf 1000°C met 25°C/min. te verhogen tot de eindtemperatuur en de vormstukken enige tijd op die temperatuur te houden.

20 Ter vergelijking werden op identieke wijze wolfraam studs gemaakt die slechts 0.5 gew.% Ni bevatten.

Van beide typen studs (nl. met en zonder Υ203) werd de dichtheid bepaald. Deze staat, uitgedrukt in % van de grootst mogelijke dichtheid, vermeld in tabel 1. Van die sinterlichamen waarvan 25 de dichtheid ten minste 95.0 % bedroeg werd de sterkte bepaald. Tabel 1 vermeldt de druk nodig om de sinterlichamen 1% te vervormen.

% Λ 57 T V i i ^ - i ·/ Λ

yt \J w *w V

PHN 11.548 4

Tabel 1

5 gesinterd op 1425°C 1500°C 1700°C

eindtemperatuur gedurende (min.) (%) N/mm2 (¾) N/mm2 (%) N/mm20 0 0%Y2 87.2 93.9 95.7 741 0.5%Y203 92.9 96.3 1264 97.5 1019 10 15 0%Y203 92.2 96.3. 797 96.1 699 0.5%Y203 95.2 1262 97.3 1162 97.4 999 30 0%Y203 93.9 96.8 774 96.3 705 0.5%Y203 95.0 1265 97.4 1169 97.7 938 60 0%Y203 94.6 96.6 775 15 0.5%Y203 95.7 1177

Uit deze tabel blijkt, dat de studs met Y203 steeds een grotere dichtheid hebben dan identiek vervaardigde studs zonder Y203.Tevens is gebleken dat de struktuur van de studs met Y203 20 aanzienlijk fijner is dan die van studs zonder Y203.

Voorts blijkt uit de tabel dat de studs met Y203 zeer aanzienlijk sterker zijn dan op overeenkomstige wijze vervaardigde studs zonder Y203.

Ook blijkt uit de tabel dat het zeer gunstig is als de 25 studs volgens de uitvinding op een, lage, temperatuur in het gebied van 1425-1500°C gesinterd zijn. De ruwheid van de studs volgens de uitvinding is steeds geringer dan de maximaal getolereerde ruwheid van 5 yum.

3103023

Claims (2)

1. Diode omvattende een elektrisch isolerende omhulling waarbinnen een schijf halfgeleider materiaal met p-n overgang is opgesloten tussen metalen studs, en met een respektieve metalen stud verbonden stroomgeleiders die buiten de omhulling uitsteken, waarbij de 5 metalen studs sinterlichamen zijn in hoofdzaak bestaande uit wolfraam en een het sinteren bevorderend metaal, met het kenmerk, dat de metalen studs tevens een stof gekozen uit de groep bestaande uit Υ203, SiO2, AI2O3, ZrÜ2 en TI1O2 bevatten.

2. Metalen stud geschikt voor de diode volgens conclusie 1 10 bestaande uit een sinterlichaam van in hoofdzaak wolfraam en een het sinteren bevorderend metaal, met het kenmerk, dat de metalen stud tevens een stof gekozen uit de groep bestaande uit Y2O3, Si02r AI2O3, Zr02 en Th02 bevat. 2502023