NO128507B - - Google Patents

Description

Halvledende elektrodesystem.

Oppfinnelsen angår et halvledende elektrodesystem, f. eks. en transistor eller en krystalldiode med et halvledende lege-

me til hvilket en ende av minst en elektrodetråd av hvilken minst manteldelen består av aluminium, er fastsmeltet.

Det er allerede foreslått å opphete legemet sammen med den tråd som med en ende er lagt på legemet, til en så høy temperatur at begge smeltes sammen på be-røringsstedet.

Når man på denne måte forsøker å smelte fast en tråd som består av aluminium, så viser det seg, særlig når det halvledende legeme består av silicium, at det er nødvendig med en opphetning til over aluminiumets smeltepunkt, slik at tråden,

selv om den er dekket med et naturlig oksydsjikt, smelter sammen til en dråpe eller i det minste mister sin trådform. Elektro-

der av aluminium blir derfor fremstillet på den måte at kuler eller skiver som be-

står av aluminium smeltes på. Det er der-

for vanskelig å forsyne de således tilveie-bragte elektroder med tilledningstråder, da som bekjent lodding på aluminium prak-

tisk talt er umulig som følge av det alle-

rede nevnte naturlige oksydsjikt som dan-

nes spontant ved innvirkning av luftens surstoff.

Hensikten med oppfinnelsen er blant annet å tilveiebringe en konstruksjon hvor disse ulemper ikke opptrer, og også en fremgangsmåte etter hvilken denne konstruksjon kan utføres på enkel måte..

Ifølge oppfinnelsen har tråden, av hvilken i det minste manteldelen består av aluminium, på den sylindriske ytterflate et så tykt genetisk oksydsjikt at smeltning

av aluminiumet er mulig uten at oksydsjik-

tet brister.

Dette sjikt har fortrinnsvis en tykkelse

som ligger mellom 5 og 40 [ i og er således meget tykkere enn det naturlige alltid på aluminium tilstedeværende sjikt hvis tykkelse bare er 0,1 til 0,2 \ i.

Et sjikt av tilstrekkelig tykkelse kan

på enkel måte tilveiebringes ved kjemisk reaksjon eller ved anodisk oksydasjon.

Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen

er karakterisert ved at en tråd av hvilken i det minste manteldelen består av aluminium, er forsynt med et genetisk oksydsjikt av sådan tykkelse at det er mulig å smelte aluminiumet uten at oksydsjiktet. brister, hvoretter denne tråd smeltes fast med en ende på det halvledende legeme. Man kan naturligvis også skjære av korte stykker av en lang oksydert tråd.

Med uttrykket genetisk oksydsjikt forståes et sjikt hvis aluminiumsinnhold i det vesentlige stammer fra den opprinne-

lige tråd. Ved oksydsjikt forståes også

sjikt som består av oksydhydrater, som f. eks. forbindelsen Al2Os . H20, og også oksydasjonssjikt som er forsterket ved im-pregnering eller på annen måte, slik det skal forklares nærmere nedenfor.

I alminnelighet består hele tråden av aluminium. Det er også mulig å anvende en tråd hvis manteldel består av aluminium og hvis kjerne består av et annet materiale. Under smelteoperasjonen kan mantelen og kjernen flyttes sammen.

Kjernen kan f. eks. bestå av et halvledende materiale som germanium eller silicium. Dets tilstedeværelse i elektrodematerialet, i dette tilfelle i tråden, kan på i og for seg kjent måte begrense inntreng-ningen av elektrodematerialet i det halvledende legeme. En slik tråd kan også fremstilles på den måte at et aluminium-rør fylles med et annet materiale, og deretter hamres eller strekkes det hele til et mindre tverrsnitt.

Utførelseseksempler på oppfinnelsen skal forklares nærmere under henvisning til tegningen. Fig. 1 viser skjematisk en diode sett fra siden. Fig. 2 viser en anordning for påsmelt-ning av tråder på halvledende legemer. Fig. 3 viser et tverrsnitt gjennom et halvledende elektrodesystem ifølge oppfinnelsen.

Den i fig. 1 viste diode består av en tynn siliciumskive 1 av n-typen på hvilken er fastsmeltet en aluminiumstråd 2 i en ovn ved en høyere temperatur enn aluminiumets smeltepunkt. Opphetningen skjer i en reduserende omgivelse, f. eks. i en blanding av nitrogen og hydrogen. En liten tilsats av saltsyregass øker klebnin-gen av tråden til legemet. Tråden er forsynt med et genetisk oksydsjikt 3, som be-virker at trådens form holder seg praktisk talt uendret under opphetningen og også begrenser utflytningen av aluminiumet in-nenfor bestemte grenser. På det sted hvor aluminiumet smelter sammen med silicium

er det forsterkede oksydsjikt naturligvis ikke tilstede. Tykkelsen av tråden er ikke vesentlig for oppfinnelsen og ligger i prak-sis vanligvis mellom 100 jx og noen milli-meter.

Det halvledende legeme er ved hjelp av tinn 4 festet til et underlag 5.

Som følge av tilstedeværelsen av oksydsjiktet blir anvendelsen av et flussmid-del, som f. eks. saltsyregass, vesentlig for-enklet fordi slike flussmidler for det meste også angriper aluminiumet kjemisk meget sterkt, og denne virkning blir ved hjelp av tilstedeværelsen av det forsterkede oksydsjikt vesentlig undertrykket.

Aluminiumstråden med det forsterkede oksydsjikt kan fremstilles på forskjellige kjente måter, f. eks. på ren kjemisk måte eller ved anodisk oksydasjon. Den sist-nevnte fremgangsmåte gir i alminnelighet tykkere oksydasjonssjikt enn den første måten og er derfor å foretrekke for tykkere tråder.

For hver av disse fremgangsmåter skal der nedenfor angis eksempler.

Eksempel 1.

Ren aluminiumstråd blir i/2 minutt avfettet i et bad som inneholder 15 gram na-

triumhydroksyd til 100 gram vann ved en temperatur på 20° C. Etter spyling i vann blir eventuelle rester av dette bad nøytra-lisert i en oppløsning av salpetersyre med en spesifikk vekt på 1,25 ved værelsestem-peratur i ett minutt, hvoretter tråden spy-les i vann. Denne avfetting er ikke nød-vendig ved svært ren tråd.

Deretter blir tråden i 4 minutter dyp-pet i et bad som inneholder 55 ems fosforsyre H3P03, tetthet 1,7

22 g kromsyre Cr03,

3,3 g sur amoniumfluorid NH4HF2,

2,2 g sur diamoniumfosfat (NH4)2HP03 1000 g vann

ved en temperatur på 50° C.

Tråden blir deretter omhyggelig spylt og tørket. Tykkelsen av oksydsjiktet er fra 3 til 5 [ i.

Eksempel 2: Aluminiumstråd, som er avfettet som angitt ovenfor, blir ved 20° C underkastet en anodisk behandling ved 60 volt (like-spenning) i 1 time. Badet inneholder 50 g oksalsyre C204H2 . 2H20 pr. liter. Tykkelsen av det oppnådde oksydsjikt er ca. 40

Forskjellige slike rent kjemiske og elektrokjemiske fremgangsmåter er kjent, og det er ikke viktig for oppfinnelsen hvilken fremgangsmåte som anvendes forut-satt at det oppnådde sjikt har tilstrekkelig tykkelse og naturligvis ikke inneholder be-standdeler som påvirker elektrodesyste-mets virkemåte.

Av tråd som er oksydert ifølge eksempel 1 eller 2 skjæres opp i stykker på leng-der av ca. 15 mm som i en av grafitt bestående mal settes på legemer som består av silicium (se fig. 2). Malen består av to deler 11 og 12, som passer i hverandre. De len 12 har utsparinger 13, som holder fast halvledende legemer, og har dessuten bo-ringer 14 i hvilke trådstykkene 10 er sent-rert i forhold til legemene.

Etter ovenfor beskrevne opphetning i en ovn har trådstykkene bibeholdt sin opp-rinnelige form. Deretter blir elektrodesy-stemene etset på vanlig måte, f. eks. ved hjelp av fluorvannstoff, idet forsterkede oksydsjikt igjen byr den fordel at selve aluminiumet beskyttes mot kjemisk an-grep.

Det skal bemerkes at trådstykket 10 fortrinnsvis før påsmeltningen gis en plan endeflate ved hjelp av filing.

Trådstykket kan, ved hjelp av punktsveising forbindes med et stykke kobbertråd eller kobberkabel som ved lodding kan

forbindes med et tilslutningsorgan.

Ved denne punktsveising blir naturligvis det forsterkede oksydsjikt gjennom-brutt, men dette er ufarlig da det skjer i

en avstand fra det halvledende legeme.

Fig. 3 viser et eksempel på en konstruksjon ifølge oppfinnelsen og anvendt

for en diode i en vakuumtett beholder. Be

holderen består av en bunn 30 med en med

skruegj enger forsynt tapp 31 for befesti-gelse av en kappe 32. I kappen befinner det

seg en glassgjennomføringsisolator 33, som

er forsynt med et metallrør 34. Det av silicium bestående legeme 1 er fastloddet til

bunnen 30, mens aluminiumstråden 10 ved

35 er forbundet med en kobbertråd 36 ved

hjelp av punktsveising. Etterat denne tråd

er ført gjennom røret 34, blir bunnen 30

og kappen 32 ved hjelp av flensene 37 og 38

festet til hverandre, f. eks. ved hjelp av

sveising. Deretter blir beholderen fullsten-dig lukket, idet kobbertråden 36 loddes i

røret 34.

Som allerede nevnt ovenfor er det også

mulig å anvende en tråd hvis mantel består av aluminium og hvis kjerne består

av et annet materiale. Kjernen kan f. eks.

inneholde en aktiv forurensning, slik som

en donator og/eller en akseptor, resp. kan

bestå av en slik forurensning eller inneholde et halvledende materiale, særlig det

materiale som også legemet består av, og

som tråden skal smeltes fast på.

Claims (5)

1. Halvledende elektrodesystem f. eks. transistor eller krystalldiode, med et halvledende legeme til hvilket en ende av minst en sylindrisk elektrodetråd, av hvilken minst manteldelen består av aluminium, er fastsmeltet, karakterisert ved at tråden på den sylindriske ytterflate har et så tykt genetisk oksydsjikt at smeltning av aluminiumet er mulig uten at oksydsjiktet brister.

2. Halvledende elektrodesystem ifølge påstand 1, karakterisert ved at tykkelsen av oksydsjiktet er større enn 5 u.

3. Halvledende elektrodesystem ifølge påstand 2, karakterisert ved at tykkelsen av oksydsjiktet er mindre enn 40 |i.

4. Halvledende elektrodesystem ifølge én av de foregående påstander, karakterisert ved at trådens kjerne i det minste del-vis består av samme materiale som det halvledende legeme består av.

5. Fremgangsmåte til fremstilling av et halvledende elektrodesystem hvor der på det halvledende legeme fastsmeltes minst en elektrodetråd med den ene ende av hvilken tråd i det minste manteldelen består av aluminium, ifølge én av de foregående påstander, karakterisert ved at manteldelen forsynes med et genetisk oksydsjikt av sådan tykkelse at smelting av aluminiumet er mulig uten at oksydsjiktet brister, hvoretter tråden med en ende smeltes fast på det halvledende legeme.