NO136159B - D¦rholderanordning. - Google Patents

Abstract

Dørholderanordning.

Description

Fremgangsmåte ved overtrekning av elektriske kretselementer med et énfaset classmateriale.

Foreliggende oppfinnelse vedrører en

ny art glassaktig materiale. Dette materi-

ale har bestemte fysiske og kjemiske egenskaper som peker på en rekke anvendelsesområder. Et viktig område er ved innkaps-

ling av elektriske kretselementer og sammenkoblede større enheter av slike elemen-

ter.

Bestemte nye glassarter har fremkom-

met ved eksperimenter, f. eks. arsen-svovel-tallium glasset. Dette glass skiller seg fra de fleste vanlige glass ved at det har et meget lavt «smeltepunkt»; Typiske glass i dette system har en viskositet på 30-

pois ved en temperatur på ca. 125° C. Den-

ne egenskap peker på at materialet kan anvendes som innkapslingsmateriale ved dyppe-belegning av halvledere som ellers ødelegges elektrisk eller fysisk ved smelte-punktet for de vanlige glasstyper. Disse glass kan, som følge av sine egenskaper, anvendes med særlig godt resultat ved innkapsling av kretselementer og forbedrer derved elementenes elektriske egenskaper.

Det er blitt konstatert at der, som følge

av den prosess som i alminnelighet tilskri-

ves gettervirkning, vil oppnås at halvleder-anordninger som er innkapslet i et slikt materiale, blir forbedret med hensyn til lek-kasje-strøm ved en tilbakerettet spenning; dette inntrer enten like etter neddyppingen eller etter en varme- eller effekt-mod-ningsbehandling. Utstrakte undersøkelser av det nevnte glassmateriale har ikke vist noen avvikelser fra dette resultat. Sam-menhengende varme- eller effekt-mod-ningsbehandlinger for de glassbelagte an-

ordinger har ledet til ytterligere forbedrin-

ger.

Selv om disse glassmaterialer synes å være en løsning på de fleste innkapslings-problemer i denne forbindele, er det blitt konstatert at de er beheftet med en min-

dre ulempe: glassene viser ikke noen uønskede egenskaper i de temperaturområder som de fleste anordninger anvendes ved;

utvidelses-koeffisienten for glasset og de fleste metalliske eller halvledende materi-

aler stemmer imidlertid ikke overens og som følge derav kan der oppstå sprekkdannelser ved meget lave temperaturer. Ved anordninger som er blitt innkapslet på denne måte og er blitt utsatt for sykliske temperaturprøver med en lav spesifikk temperatur på — 40° C, vil små sprekker oppstå i de fleste komposisjoner før førti perioder er avsluttet. Det er selvsagt unød-vendig å fastslå at glassene ikke mister sin anvendelighet som følge av denne egenskap. Da de elektriske egenskaper er utmerkede, kan glassene også anvendes fra et økonomisk synspunkt, selv når der anven-

des en metall- eller plastbeholder som en ytre kapsel. Fra et økonomisk synspunkt bør slike innkapslede anordninger bare anvendes når de ytre temperaturer blir så

lave som nevnt.

Da det er ønskelig å finne en glasskomposisjon som har arsen-svovel-tallium-materialets egenskaper uten å gi varme-sjokkeffekter ved meget lave temperaturer,

er det blitt utført vitenskapelige under-søkelser i håp om å finne et tilsetnings-materiale som kunne overvinne denne van-

skelighet. Disse undersøkelser har ledet til de blandinger som er formålet for foreliggende oppfinnelse.

Det er ifølge oppfinnelsen blitt konstatert at halogener, jod og brom har stort sett samme virkning på arsen-svovel-glasset som tallium, hvilken virkning ble antatt være forbundet bare med dette materiale. Det er som følge derav blitt konstatert at elementene arsen-svovel med jod eller brom danner énfasete glass innenfor bestemte kritiske komposisjonsområder. Det er videre blitt funnet at disse komposisjoner er oppløselige i det tidligere nevnte glassaktige materiale. En rekke oppløs-ningsmaterialer som med hensikt er blitt tilsatt, har hatt en eller annen virkning på de fysiske og kjemiske egenskaper av jod-systemet ifølge oppfinnelsen. Uten modifi-kasjoner har glass i dette nye system viskositeter på 30-pois i området fra ca. 50° C til ca. 400° C. De områder hvor jod- og bromglassene blir mykere, er bemerkelses-verdige, idet jod-glassets mykhetspunkt opptrer fra ca. 17° C opp til omkring 200° C. Brom-systemets mykhetspunkt kan ligge ennu lavere.

Som nevnt kan glassmaterialenes egenskaper forandres ved at bestemte materialer tilsettes. Det er f. eks. blitt konstatert at en liten mengde bly øker det plastiske flytepunkt samtidig som mykhetspunktet heves i en meget mindre grad. En tilsetning av antimon eller delvis erstatning av arsenet med dette har en lignende virkning. Hvis en del av svovelet erstattes med selén, økes materialenes fukte-egenskaper på keramiske eller glasserte overfla-ter av andre materialer. De virkninger som er blitt konstatert ved en tilsetning av andre materialer, skal angis nærmere i det følgende.

Som nevnt tidligere har tallium-glassene en markert virkning på de elektriske egenskaper for de anordninger som de anbringes på. Disse resultater er blitt forbundet med getter-effekten, og der er blitt funnet en del bevis for dette. I ethvert tilfelle er det klart at tallium-glassene på én eller annen måte binder jone-urenheter på overflaten av elektriske anordninger, som ellers ville ha en tendens til å bevege seg under påvirkning av et ytre eller indre felt, slik at de elektriske karakteristikker samtidig ville forandre seg. En slik forandring av de elektriske egenskaper er selvsagt ikke ønskelig, og når det gjelder halvledende anordninger, har dette vært en betydelig kilde til feil. i

Det er blitt konstatert at de glassaktige materialer ifølge oppfinnelsen har

en lignende virkning på elektriske elementer som kommer i kontakt med disse materialer. Det er et faktum, hvilket klart fremgår av de data som skal gis, at de elektriske egenskaper for innkapslede anordninger forbedres ' i en ennu mer utpreget grad når materialene ifølge oppfinnelsen anvendes ved de tidligste fremstillings-trinn. Som følge derav kan lekkasjestrøm-men ved halvledende transducer-anordninger som påtrykkes en motsatt rettet forspenning, reduseres én størrelsesorden eller mer, ganske enkelt ved at de neddyppes i en væskekomposisjon av denne art; dette fremgår tydelig av de følgende tabeller. Den økede grad av gettereffekt som oppstår ved ■ materialet ifølge oppfinnelsen i forhold til det tidligere kjente, antas henge sammen med en større flyteegenskap hos det nye materialet. Gettereffekten synes i sin alminnelighet å være så stor at anordninger ved en passende innkapsling forbedres i en slik grad at de elektriske egenskaper er bedre enn noen som tidligere er blitt

oppnådd. Det har forekommet data som synes indikere at de elektriske egenskaper for bestemte anordninger for første gang begrenses av -legemet som sådan i stedet for ved nedbrytninger på overflaten.

Selv om innkapslingen som regel resulterer i egenskaper som ellers sjelden på-treffes, er der tilfelle hvor ytterligere forbedringer oppstår ved effektmodning eller ved det som er blitt konstatert å være dens fulle ekvivalent, nemlig varme-modriing. Det er som følge derav blitt klart at det meget lille antall anordninger som ikke følger den vanlige tendens til forbedringer som lignende anordninger viser ved behandling i samme bad, kan gis disse forbedringer ved en varmemodnings-behandling under en kortere tid.

Det er blitt angitt at innkapslingen ut-føres ved neddypping. Dette er selvsagt en enkel laboratoriefremgangsmåte for å oppnå hurtigere resultater og uten at der må anvendes innviklede prosessapparater. Det er imidlertid å vente at der ved fremstilling eller neddypping av elementer i større ska-la, kan anvendes fremgangsmåter som ba-serer seg på fordampningsavsetning eller at materialet på forhånd er blitt formet til enheter. En innkapsling ved hjelp av fer-digformet materiale, som skal beskrives nærmere under henvisning til figurene 7A og 7B,kan utnyttes i forbindelse med en enkel sylinderformet del av et materiale iføl-ge oppfinnelsen som først anbringes rundt én eller flere ledninger og som siden bringes til å flyte ut, slik at hele eller en del av anordningen innkapsles ved en øket temperatur. Dampavsetninger kan anvendes, ikke bare i forbindelse med belegning av individuelle elementer, men også for å gi beskyttelseslag på større sammenkoblede enheter bestående av slike elementer. Som et eksempel på slike større enheter kan nevnes trykte kretser og trykte kretsplater. Det er i denne forbindelse blitt funnet at det glassaktige materiale ifølge oppfinnelsen kan anbringes ved fordampning både på varme og kolde elementer. Belegg som er anbragt på denne måte er blitt under-søkt, og det er blitt konstatert at glass-materialene ifølge oppfinnelsen danner et stabilt glassbelegg på samme måte som når de anbringes på elementene ved andre fremgangsmåter.

De egenskaper som er blitt oppnådd ved eksperimentene, er først og fremst blitt anvendt i forbindelse med halvledende transducer-anordninger. Mange av de eksperimenter som ble utført, ble gjort i forbindelse med silikon-anordninger, hvor ledninger var festet ved termisk sammen-trykning. Eksperimentene ble utført på denne klasse materialer da materialenes følsomhet for forurensninger på overflaten med hensyn til de elektriske egenskaper er markant. Det er imidlertid velkjent at andre elektriske elementer ofte forandrer sine elektriske egenskaper av samme grunn. Det er f. eks. kjent at motstandsverdien av motstander forandrer seg med tiden. Denne forandring tilskrives joniske urenheter, særlig frembrakt under påvirkning av et elektrisk felt. Lignende egenskaper finnes hos andre anordninger som f. eks. kondensatorer, induktorer og lignende.

Det fremgår således at elektriske elementer av alle arter kan innkapsles eller på annen måte bringes i kontakt med materialer ifølge foreliggende oppfinnelse på ønsket måte. Selv hvor der ikke kreves en stabilisering av slike elementer ved at jone-ne bindes, vil den ubrytelige fuktighets-barrieren som oppstår, være en tilstrekkelig grunn til at materialet anvendes. At materialene i det følgende stort sett vil bli omtalt i forbindelse med halvledende transducer-anordninger, skjer bare for enkelhets skyld og må bare tas som et eksempel.

Uttrykket «innkapsling» anvendes i denne forbindelse på en nokså alminnelig måte; selv om det ofte angis at glassbeleg-get kan tjene som en ytre kapsling mellom elementets overflate og den omgivende atmosfære, er der tilfelle hvor andre eller ytterligere kapslinger også bør anvendes. Dette kan begrunnes med et ønske om stør-re mekanisk styrke og materialene ifølge oppfinnelsen kan således innkapsles ved andre midler, som f. eks. metallbokser.

I tillegg til at disse materialer kan anvendes som den endelige pakning, kan de også anvendes som et rengjøringsmiddel som etterpå fjernes. I denne forbindelse kan den kostbare og mer innviklede vakuum-bake-behandling som nå anvendes før anordningene innkapsles i en boks, erstattes ved at anordningen bringes i kontakt med en smeltet fortrinnsvis amorf komposisjon som er mest mulig væskeformet.

Det vil være klart for fagfolk at uttrykket «innkapsling» selv i sin strengeste betydning ikke behøver bety en total innkapsling, idet mange elementer bare krever at en mindre del som er følsom for over-flateeffekter, innkapsles. En slik følsom overflate kan bestå av det areal som bestemmes av et lite antall minoritets-bær-ende diffusjonsltengder av en aktiv forbindelse eller av kontaktdelen mellom et element og en elektrisk forbindelse. Som følge derav kan det være nødvendig eller ønskelig bare å dekke én overflate eller en del av en overflate av en bestemt anordning. En slik begrenset belegning kan utføres ved dampavsetninger gjennom en maske ved hjelp av kjente fremgangsmåter. Glasset ifølge oppfinnelsen væter alle de metaller som er blitt prøvet. Selv om disse materialer i likhet med andre glasskomposisjoner har en utvidelseskoeffisient som er betydelig større enn koeffisienten for metaller og halvledende materialer, slik at der oppstår en termisk ulikhet, så kompenseres denne ulikhet av de egenskaper som kan forbindes med det lave mykhetspunkt for glassene, hvorved alle de glass som er blitt under-søkt har stått for en periodisk varmebehandling mellom — 40° C og 110° C uten at der har oppstått sprekker. Ved en enkelt periode av prøven for de belagte anordninger ble behandlingen påbegynt ved romtemperatur; temperaturen ble deretter redusert til — 40° C og deretter hevet til 110° C, hvoretter den igjen ble senket til romtemperatur. Hastigheten av tempera-turforandringen var konstant over hele perioden og den samlede tid var 2 timer pr. periode. Denne periode ble gjentatt minst 30 ganger.

Oppfinnelsen skal beskrives nærmere under henvisning til tegningen, hvor fig. 1 viser et ter nært komposisjonsdiagram over glassområdene for komposisjoner av arsen-svovel-jodsystemet, fig. 2 et 30-poisviskosi-tetsdiagram av glass-systemet ifølge fig. 1, fig. 3 et ternært kompoisjonsdiagram ifølge fig. 1, som viser mykhetstemperaturene for bestemte komposisjoner i det angitte glassdannende område, fig. 4A, 4B og 4C skjematiske frontriss av en typisk halvledende transduceranordning som omkapsles ved en fremgangsmåte ifølge oppfinnelsen, fig. 5A, 5B og 5C skjematiske frontriss av samme art transduceranordning, idet denne innkapsles på en alternativ måte ifølge oppfinnelsen; fig. 6 viser et skjematisk frontriss av en type apparater som er blitt funnet å passe for dampbelegning med et glassaktig materiale ifølge oppfinnelsen, fig. 7A et perspektivriss av en halvledende anordning og en tidligere formet del av et materiale ifølge oppfinnelsen før den oppvarmes; fig. 7B viser et perspektivriss iføl-ge fig. 7A etter oppvarmningen, og fig. 8 et diagram mellom lekkasje-strøm og tid, hvor de forbedringer av karakteristikkene for ni anordninger som er blitt innkapslet i en glasskomposisjon ifølge oppfinnelsen, fremtrer.

Fig. 1 viser et ternært komposisjonsdiagram av arsen-svovel-jodsystemet. Området innenfor de rette linjer mellom punktene 1, 2, 3 og 4 angir de områder hvor materialer i dette system gir et énfaset, glassaktig materiale. Området innenfor de rette linjer 5, 3, 2 og 6 definerer det samme område, idet dette er avgrenset ved et minimum-innhold av jod på 5 vektprosent. En tilsetning av jod i en mengde på bare 1 vektprosent i en hvilken som helst arsen-svovel-komposisjon som ligger mellom de komposisjoner som tilsvarer punktene 1 og 4, har en synlig virkning, idet både 30-pois viskositetspunktet og mykhetspunktet sen-kes. En meget mer betydelig forskjell oppnås imidlertid når de tilsettes 5 vektspro-sent jod, og det kan ventes at der ved fa-brikkmessig fremstilling vil anvendes minst dette minimum-innhold. Av bestemte grun-ner må det antas at de foretrukne komposisjonsområder av det glassformede materiale i arsen-svovel-jodsystemet er begrenset til det område som ligger innenfor de rette linjer mellom punktene 5, 3, 2 og 6. Til enkelte formål vil det område som er å foretrekke, begrenses av punktene 7, 8, 9 og 10. Dette areal dannes på følgende måte: jodpunktet forbindes med de 40 % svovel — 60 % arsenikk og 70 % svovel — 30 % arsenikk binære komposisjonspunkter. En linje trekkes gjennom punktet 7 som tilsvarer en tilsetning av 20 % jod, den støkio-metriske blanding, og punktet 10 som tilsvarer en tilsetning av 10 % jod, 70 % svovel — 30 % arsen-komposisjonen. Den annen side av dette område bestemmes av en linje som går gjennom punktene 8 og 9, hvilken linje tilsvarer slutten på det glassdannende område med høyt jodinnhold.

Området mellom de to linjer som for-ener jodpunktet med den binære grense for arsen-svovel, angir et komposisjonsområde som fra et teoretisk synspunkt ikke viser noen tendens til å gå over i fast form som følge av krystallisering av elementet svovel på den ene side og arsen-sulfid på den annen side (selv om prøver ikke har påvist noen ustabilitet i noen av komposisjonene innenfor området mellom linjene som går mellom punktene 1, 2, 3 og 4). Punktene 7 og 10 på disse komposisjonslinjer svarer til den omtrentlige minimumsverdi av jod som kreves for å frembringe en senkning av 30-pois viskositetspunkt på ca. 30 % på celsius-skalaen, i begge tilfelle tilsvarende en verdi omtrentlig i overensstemmelse med den godtatte maksimaltemperatur som kan tåles av halvledende anordninger.

Det innringede punkt 11 tilsvarer en glassblanding ifølge oppfinnelsen som er blitt anvendt til empirisk å bestemme de

angitte grenser for systemets glassområder.

I virkeligheten ble det anvendt flere av disse blandinger ved innkapsling av halv-lederanordningene. De forbedringer av de

elektriske egenskaper som ble oppnådd i

forbindelse med bruken av disse, er angitt i denne oppfinnelse. 30-pois viskositets-punktene og oppmykningspunktene for mange av blandingene er for punktene 11 angitt på fig. 2 og 3. De innringede punkter 12 tilsvarer blandinger som er blitt anbragt ved fordampning, hvilket skal beskrives nærmere i det følgende.

De områder som er å foretrekke, og som er blitt omtalt i det foregående av-snitt, er angitt på diagrammet på fig. 1. Basisen for de foretrukne komposisjonsområder er angitt. Det bemerkes at disse områder bare er å foretrekke for bestemte formål. Som et eksempel kan nevnes at mini-mumsinnholdet av jod i hvert enkelt tilfelle ble bestemt hovedsakelig på grunn av re-duksjonen av 30-pois viskositets-temperaturen. En lav viskositet når materialet er smeltet, er av stor interesse i forbindelse med anbringelse av materialet ved neddypping på ømtålige gjenstander, hvor en for stor kraft kan resultere i at en ledning eller et kontaktpunkt blir brutt. Ved anbringelse av materialet ved fordampning kreves der ikke at gjenstanden som skal dekkes eller på annen måte komme i kontakt med materialet, oppvarmes til smeltetemperaturen, slik at det, når viskositeten har liten betydning, kan være fordelaktigere å bruke en komposisjon innenfor det større område 5, 2, 3, 6 og utenfor det område som ligger innenfor linjene mellom punktene 7, 8, 9 og 10. På samme måte er de viskositeter som kan anvendes i forbindelse med på forhånd formede ideler, av en noe større størrelses-orden; andre egenskaper kan kreve at andre komposisjoner anvendes. Det kan sies at de komposisjoner som er å foretrekke innenfor de foretrukne områder, velges ut på bakgrunn av de ønsker som kan stilles ved de spesielle anvendelsesområder.

De grensekomposisjoner som tilsvarer de nummererte punkter er i vektprosent følgende:

Fig. 2 viser et ternær-diagram for arsen-svovel-jodsystemet på de samme koor-dinater som fig. 1, idet der er angitt de temperaturer hvor noen av de nevnte komposisjoner har en viskositet på ca. 30-pois. Temperaturen er angitt i C°. De nøyaktige komposisjonspunkter ligger ved midten av det midtre tall i den angitte temperatur. De opplysninger som finnes på denne figur, er av særlig interesse ved innkapsling ved neddypning av ømfintlige deler. I alminnelighet er det ved neddypnings-belegning av halvleder-anordninger unødvendig med viskositeter som i nevneverdig grad overstiger 30-pois, som følge av anordningenes ømfintlighet. Noe større viskositeter kan anvendes ved innkapsling av større gjenstander eller ved mer stabile anordninger eller større sammenkoblede enheter. Fig. 3 viser et ternærdiagram for arsen-svovel-jod-systemet inntegnet på ko-ordinatene ifølge fig. 1 og 2; der er angitt de temperaturer som tilsvarer mykhetstemperaturene for disse komposisjoner. Den nøyaktige komposisjon ligger ved midten av hver av de angitte verdier. Data for mykhetspunktene av den art som angis her, er av største interesse ved konstruering av innkapslede anordninger som skal utsettes for meget lave temperaturer. Det fremgår av denne figur at mykhetspunktene for de angitte komposisjoner ligger mellom en nedre verdi på ca. — 17° C til en øvre verdi på ca. 200° C.

Som angitt ovenfor er opplysningene på fig. 3 for mykhetspunktene av betydning for det glassaktige materiales gettervirkning. Det er blitt konstatert at gettervirk-ningen av jod-komposisjonene er betydelig bedre enn ved de tidligere nevnte tallium-komposisjoner. Denne forbedring kan forbindes med getterprosessens bevegelses-egenskaper. Denne tendens ble selvsagt observert ved tallium-systemet, hvor en større getterkraft ble konstatert ved de komposisjoner som hadde lave mykhetspunkter.

Selv om glassområdet på fig. 1 er angitt som fullstendig nøyaktig, påpekes det at grensene er tilnærmelsesvise og i stor grad avhenger av de rådende fremstillings-betingelser. Det glassformede område kan strekkes ut noe ved en hurtig avkjøling, hvorved rekrystalliseringen blir så liten som mulig. I overensstemmelse med andre glassformede komposisjoner kan det ventes at materialer som ligger på utsiden av de angitte områder kan stabiliseres i den glassformede tilstand ved tilsetning av en eller flere stabiliseringsmaterialer.

For enkelhets skyld er komposisjons-verdiene angitt for det rene system arsen-svovel-jod. I overensstemmelse med hva en kan vente, er det blitt konstatert at mindre mengder tilsetnings- eller erstatningsma-terialer kan anvendes uten at den glassaktige tilstand påvirkes. Slike tilsetninger kan også fås uten at det er gjort med hensikt. Stoffer som forandrer de fysiske eller kjemiske egenskaper, kan tilsettes med hensikt. Det er f. eks. blitt konstatert at forskjellige materialer kan tilsettes for å øke den plastiske flytetemperatur. Tilsetninger av denne art behøver ikke nødven-digvis å ha samme effekt på mykhetspunktene. En tilsetning på mindre enn 2 vektprosent bly til et 30—70 vektprosent arsen-svovel bimateriale, hvilket er blitt tilsatt 10 % jod (24—67—9 vektprosent arsen-svovel-jod), har f. eks. resultert i en økning av 30-pois viskositetstemperaturen fra 311° C til 374° C, samtidig som mykhetspunktet bare ble hevet med ca. 2° til 55° C. En tilsetning av 5 vektprosent antimon til den samme grunnkomposisjon øker 30-pois punktet til 370° C og myknings-punktet til 87° C. Den nedre grense av en tilsetning av antimon som medfører en vesentlig virkning, er 1 % eller mindre, og for bly vesentlig lavere, ca. 0,1. En tilsetning av 5 % bismut eller tellur øker vætekraften på keramikk og resulterer og-så i en vesentlig væting av silikat-glass. Bismut virker meget på samme måte som antimon ved at det i det angitte område øker 30-pois punktet meget mer enn mykhetspunktet. Fundamentale undersøkelser synes å vise at der kan anvendes selén og/ eller tellur i stedet for svovel og antimon og/eller bismut i stedet for arsen helt opp til minst 20 molprosent av det erstattede materiale uten at den glassaktige tilstand påvirkes.

Flere av de komposisjoner som er angitt på fig. 1 er blitt fremstillet med brom i stedet for jod. I alminnelighet er det blitt funnet at brom-glass-området i det vesent-lige er det samme som for jod-systemet. For glassformede materialer av denne art er det typisk at viskositeten er noe mindre enn for det tilsvarende jod-system. Flere av brom-glassene har væskeform ved romtemperatur og noen av disse har viskositeter over et temperaturområde opp til ca. 350° C, som går mot vannets viskositet ved romtemperatur. Disse materialer kan anvendes som væskeformede fyllmaterialer og for renseoperasjoner før gjenstandene innkapsles på annen måte, dvs. de er en mulig erstatning for vakuum-baking av halvlederanordninger før de innkapsles i beholdere. Viskositet og mykhets-bindepunkt-verdier som ligger mellom dem som er ka-rakteristiske for glassene av jod og brom, kan selvsagt fåes ved at de to materialer kombineres.

De glassformede materialer ifølge oppfinnelsen og materialene med tallium og lignende systemer som er nevnt tidligere, kan oppløses i hverandre. En kombinasjon av denne art gir ennu en fremgangsmåte for frembringelse av de ønskede fysiske egenskaper for det resulterende materiale.

Som i de foregående eksperimentelle

glassystemer kan de grunnleggende ingre-dienser til en viss grad byttes ut. En erstatning av jod med brom er blitt nevnt. En erstatning av klor og fluor er en selvfølge-lig mulighet, selv om en absolutt erstatning med andre materialer antagelig er ufordelaktig som følge av de transportproble-mer som er forbundet med de mer gass-formige materialer som også reagerer let-tere. En delvis eller hel erstatning av arsen med antimon eller bismut medfører som regel en nedsatt flyteevne. Svovel kan delvis erstattes med selén, hvorved de glass-formige komposisjoner får en øket væte-kraft på keramikk eller andre glasskomposisjoner som f. eks. silikater og borosilika-ter. På samme måte vil en delvis erstatning av svovel med tellur i sterk grad øke de dielektriske konstanter for en bestemt arsen-jod komposisjon.

Det maksimale innhold av ikke- tilsik-tede materialer avhenger av hvordan kom-

posisjonen skal anvendes. Ved innkapsling eller på annen måte anbringelse av materialet på halvlederanordninger er det vanlig å holde seg til en meget høy grad av renhet. Ved dekning av mindre følsomme anordninger, f. eks. transformatorer, induktorer, kapasitorer og lignende, kreves der ikke en så høy grad av renhet ved fremstillingen. Ved de fleste anvendelsesområder antas glassene ifølge oppfinnelsen å ha sin verdi som følge av sine getteregenska-per.

Som nevnt ovenfor, er det blitt konstatert at forholdsvis store mengder på 20 vektprosent eller mer av en rekke ikke-joniske materialer, kan tilsettes glassene uten at deres glassegenskaper påvirkes, (selv om slike tilsetninger har den ønskede effekt ved å forandre de fysiske egenskaper). Materialer av denne art omfatter gal-lium, indium, tallium, antimon og bismut.

Det er blitt vist at en forholdsvis stor grad av joniske urenheter kan tolereres i komposisjonene, selv om materialene skal anbringes i direkte kontakt med overflatene på meget følsomme elektriske kretselementer. Det antas ikke desto mindre at der ved en større produksjon vil tas hensyn til den standard-renhet som i alminnelighet kreves for de anordninger som skal innkapsles eller behandles på denne måte. Da gettereffekten påvirkes av den totale mengde forurensninger som er tilstede, vil anvendelsen av meget rene materialer nok resultere i ennu større forbedringer av gjenstandene.

Det skal i det følgende — for å lette forståelsen av oppfinnelsen — beskrives en pasesende fremgangsmåte ved fremstilling av glassaktige materialer ifølge oppfinnelsen. Den metode som skal beskrives tjener imidlertid bare som et eksempel, da alter-native fremgangsmåter foreslås og andre er kjente for fagfolk. Fremgangsmåten kan anvendes ved fremstilling av en ternær komposisjon i overensstemmelse med diagrammet på fig. 1, dvs. en komposisjon av arsen-svovel-jod-systemet. Den samme fremgangsmåte kan anvendes ved fremstilling av glass i arsen-svovel-brom-systemet og for glass hvor arsen er blitt delvis ertattet med antimon, eller hvor bismut og svovel er blitt erstattet med tellur eller selén. Som det også vil fremgå, er glassene ifølge oppfinnelsen ikke begrenset til en tilsetning av to eller tre elementer, men kan inneholde mer enn 'ett element ved et hvilken som helst punkt, som f. eks. både svovel og selén eller arsen og antimon.

For å lette lagerføringen etc. av ut-gangsmaterialet kan der først fremstilles binære komposisjoner av f. eks. arsen og svovel og arsen og jod. En alternativ fremgangsmåte er å fremstille den endelige blanding av de tre elementære materialer.

Fremgangsmåte: Utgangsmaterialene er jod,svovel i pul-verform og arsen i metallform. Jodmate-rialiet veies og de mengder av svovel og arsen som kreves for å danne den ønskede komposisjon, utregnes i forhold til dette.

Svovelet veies og anbringes i et prøve-rør med en løstsittende kork og holdes over en Bunsen-brenner. Svovelet oppvarmes til det smelter til en tykk, gummiartet konsi-stens. Prøverøret kan få være åpent hvis der anvendes en inert beskyttelsesgass. Arsen i form av små metalldeler og jod i form av krystaller veies og tilsettes det smeltede svovel. Røret oppvarmes med sitt innhold til der oppstår en eksotermisk reaksjon ved en temperatur på ca. 500—600° C.

Rørets innhold blandes ved at det set-tes i svingninger til all den metalliske arsen går i oppløsning.

Røret oppvarmes deretter til innholdet helt er gått over til væskef orm.

Det har vist seg at en 50-grams blanding smeltes til en homogen blanding i lø-pet av ca. 20 min.

Den smeltede blanding kan avkjøles hurtig i væskeformet nitrogen, hvorved der hindres at den adherer til beholderen.

Denne fremgangsmåte passer særlig ved fremstilling i laboratorie-målestokk. De aktuelle reaksjons- og smelte tider kan for den største del bestemmes ganske enkelt ved iakttagelser. De aktuelle temperaturer har på samme måte liten betydning og varierer i forhold til blandingens komposisjon og reaksjonens natur. Den temperatur ved hvilken det glassaktige materiale dannes bestemmes f eks. av de energier som er forbundet med den eksotermiske reaksjon og av de apparat-temperaturer som kan godtas ved apparater når apparatene eller gjenstandene senere anvendes.

Den anordning som er vist på fig. 4A, 4B og 4C er en n + p diffusert forbindelses-diode av silikon med en nedbrytningsspen-ning på 56 V. Denne anordning omfatter et n<+>p element 21, bladformede ledninger 22 og 23 av gull<1> som ved varme og trykik er festet til gullovertrukne Kovar-elektroder

25 og 26 som på sin side går gjennom et gullplettert Kovar-hode 24. Elektrodene 25 og 26 er elektrisk isolert fra hodet 24 ved hjelp av en termisk tilpasset glass-tetning av borosilikat. Fremstillingen av hodet og det tilpassede glassartede materiale er velkjent fra andre områder. Elementets 21

toleranser er meget små og er av størrelses-ordenen 1/40 mm mellom ledningene 22

og 23 og den virksomme forbindelse. Anordninger av denne art er særlig følsomme for nedbrytning av de elektriske egenskaper som følge av forurensninger på overflaten.

Anordningen på fig. 4A er vist anbragt over en beholder 28 som kan bestå av kjemisk porselen eller annet glass, metall eller keramisk materiale; beholderen inneholder smeltet glassformlg materiale 29 ifølge oppfinnelsen. Glassmaterialet holdes smeltet ved hjelp av ikke viste varrnemid-ler.

På fig. 4B er anordningen 21 nedsenket i materialet 29 i beholderen 28.

Det har vist seg at nedsenkmingstidene er en kritisk faktor med hensyn til graden av den forbedring som kan oppnås ved en innkapsling. De verdier som er angitt på fig. 8 bile oppnådd ved anordninger som ble nedsenket for en tid av ca. 30 sek. De data som er angitt i tabell 2, ble oppnådd ved anordninger som ble nedsenket for en tid av 1 y2 min. Det fremgår at de forbedringer som oppnås, er større for de anordninger som b!e nedsenket for en lengre tid. Av fig. 8 og tabell II -kan det imidlertid sees at effektmodningen eller den termiske modning kan forårsake at anordningene får samme operasjonsegenskaper. Der det ble anvendt lengre neddypningstider (tabell II), hadde varmemodningen ikke resultert i ytterligere forbedringer i nevneverdig grad.

Etter neddypning av anordningen 21 med tilhørende deler, løftes den opp og det glassaktige materiale som hefter seg ved anordningen, tillates å stivne.

Fig. 4C viser en anordning av denne art

etter at materialet har stivnet.

Fig. 5A, 5B og 5C viser en alternativ framgangsmåte for innkapsling ved neddypning, hvor beholderen danner en endelig kapsling. På disse figurer finnes der en anordning 40 med samme form som den som er vist på figurene 4A til 4C; anordningen omfatter elementet 41, og ledninger 42 og 43 som er punktsveiset til elektroder 45 og 46, går gjennom et toppstykke 44.

Elektrodene 45 og 46 er isolert fra metall-overdelenj 44 og ved hjelp av et glassmateriale, som f. eks. borosilikat-glass. Beholderen 47 som kan være av glass, metall eller keramikk, oppvarmes ved hjelp av ikke viste varimemidler, og den inneholder smeltet glass 48 med komposisjon ifølge oppfinnelsen.

Fig. 5A viser anordningen 40 før ned-dypningen. Fig. 5B viser anordningen neddyppet i det smeltede glass 48; glasset holdes smeltet minst så lenge som det kreves for at alle overflatene skal dekkes. Det fremgår at kapselen 47 har en slik størrelse at den danner en tett forbindelse med over-delen 44. Det er som regel ikke nødvendig at denne forbindelse tettes hermetisk, da glasset danner en tett enhet rundt anordningen, slik at fuktighet etc. ikke kan trenge inn.

Materialet 48 på fig. 5C er stivnet, slik at anordningen 40 er innkapslet i det glass-atotige medium 48.

Figurene 4A til 4C og 5A til 5C viser innkapslings-fremgangsmåter for innkapsling av anordninger med glassene ifølge oppfinnelsen. Av andre fremgangsmåter kan der nevnes f. eks. påstrykning med pensel, sprøyting og dampavsettelse. Som tidligere nevnt kreves det ikke at hele anordningen innkapsles. I forbindelse med tidligere formede daler av glasset, er det fordelaktig at disse har en slik form at de passer nøyaktig over én eller flere ledninger som er festet til den mest omfangs-rike del av anordningen. Selv om den nevnte diodeanordning er et godt eksempel på den type anordninger som er mest føl-som for atmosfæriske påvirkninger og som derfor med stor fordel kan innkapsles ved de nevnte fremgangsmåter, kan også andre anordninger forbedres i vesentlig grad ved en lignende behandling. Motstander, kondensatorer, likerettere, både element- og oxydlikerettere, induktorer, transformatorer og andre kretselementer samt hele sammensetninger av slike elementer, kan med fordel innkapsles både ved de fremgangsmåter som er nevnt i forbindelse med fig. 4 og 5 og ved hjelp av andire fremgangsmåter.

Når anordningene skal få et belegg ved neddypning ifølge den beskrevne fremgangsmåte, er det fordelaktig at glasset holdes ved sin neddypnlngs-temperatur, som i alminnelighet angis å tilsvare en viskositet på ca. 30-pois, som ved en varm plate. Da imidlertid getter-acftiviteten for et bestemt glassaktig materiale har vist seg å være avhengig av temperaturen, er det å foretrekke at glassmaterialet holdes ved en temperatur som går mot den høyeste som kan tillates for den anordning som skal! innkapsles. Ved innkapsling av n<+>p silikondioder Me det funnet å være fordelaktig at temperaturen lå på mellom 300 og 350° C. For å beskytte glasset og muli-gens også anordningen fra oxydasjon ved denne høye tempeiratur, kan det være fordelaktig å holde det smeltede materiale i en inert atmosfære, selv om det ikke er blitt konstatert at luft har noen nedbryt-ende effekt på glasset. De gasser som kan ansees fordelaktige i denne forbindelse, omfatter nitrogen, helium og argon.

I overensstemmelse med vanlige fremgangsmåter kan der ved glassaktige materialer som har mykhetspunkter som ligger en god del over romtemperaturen, anvendes varmebehandling for å redusere de krefter som kan oppstå i anordningen; dette kan oppnås ved at temperaturen sen-kes gradvis fra den temperatur som tilsvarer mykhetspunktet og ned til romtemperaturen, f. eks. under et tidsrom på flere timer. Denne varmebehandling kan utføres direkte i forbindelse med kjølingen eller nedkjølingen etter innkapslingen, ellar på et senere tidspunkt som en egen behandling.

Når de anordninger som innkapsles er skjøre, er det ønskelig at den smeltede bSandinig holdes på en slik temperatur at viskositeten ikke er stort større enn 30 pois. 30-pois området for disse glass finnes ved temperaturer på mellom 55 og 450° C. De temperaturer som kan tolereres, avhenger av den anordning som skal behandles. Som regel er den høyeste temperatur som kan tåles av en halvledende anordning, f. eks. germanium eller silikon eller en gruppe III — igruppe V diode, triode eller te-trode, som regel den som tilsvarer det lav-este smeltepunkt for det loddede tinn eller de legeringsmaterialer som er tilstede. I motsetning til vanlige glass er selv de høyeste temperaturer innenfor 30-pois området for lave til å frembringe noen forandring av betydning av formen eller egenska-pene for den anordning som skal innkapsles. 30-pois temperaturene for noen materialer er angitt som eksempler, på fig. 2.

Når det er ønskelig at glasset beskyt-tes mot ytre påvirkninger, kan dette oppnås ved at det omgis av et annet materiale, uten hensyn tiil dettes forurensninger. Der kan f. eks. benyttes plast, såsom polyvinyl-klorid, poilyetylen eller ilignende. En slik ytre innkapsling reduserer i vesentlig grad risikoen for sprekkdannelser når anordningen utsettes far meget lave temperaturer.

Når der ved innkapslingen skal oppnås en hermetisk tett forsegling, må der frembringes' en hermetisk tett forbindelse mellom belegget og de elektriske ledninger. Dette oppnås ved de beskrevne materialer, når de anvendes i forbindelse med metal-lene aluminium, sølv, gull, platina, tan-tal, molybden, nikkel, volfram, messing og kovar (en legering med ca. 53,7 vektprosent jern, 29 vektprosent nikkel, 17 vektprosent kobolt og 0,3 vektprosent mangan). Den utmerkede væteegenskap av de glassaktige materialer på aluminium og legeringer som inneholder aluminium, er særlig fordelaktig da dette metall har en temperatur-ko-effisient som ligger nærmere glassmateria-lets enn noen av de andre alminnelige metaller som anvendes som ledninger eller andre konstruksj onsdetal j er.

Det apparat som er vist på fig. 6, er med hell blitt anvendt i laboratorie-måle-stdkk med innkapsling med glass av de nevnte komposisjoner. Apparatet består av en plate 55 og en tettsluttende kuppel 56 som er hermetisk tettet til plattformen 55 ved hjelp av en neopren-ring 57. Gassen i apparatet fjernes gjennom røret 58 som er koblet til en ikke vist vakuumpumpe. Den glajssblandiing 59 som skal anbringes ved fordampning, anbringes i et kar 60 som på sin side anbringes innenfor den øverste vinding i en motstandsspole 62 som er festet til klemmer 63 og 64, som på sin side er festet til élektrode-holdere 65 og 66; glassmaterialet kan bestå av pulver eller ha en annen fordelaktig form. Elektrodestøttene 65 og 66 er elektrisk koblet til en kraftkilde 66 over ledninger 68 og 69. En gjenstand 70 som skal forsynes med et belegg, f. eks. en trykt kretsplate, festes til klemmen 71 på støtten 72. Apparatet kan forsynes med midler for å dreie støtten 72, slik at gjenstanden 70 kan beveges i forhoM til glass-kilden 59.

Hele det glassdannende område på fig. 1 samt de nevnte kombinerte eller erstattede systemer som er blitt beskrevet, kan anvendes ved dampbelegning. Det ansees å være en stor fordel at disse komposisjoner, i motsetning til de vanlige glasskomposisjoner, kan gi et belegg som er forholdsvis tykt (0,38/1000 mm eller tykkere).

Selv om der oppnås et homogent énfaset glass når hvilke som helst av de materialer som er blitt nevnt, anvendes, bør det bemerkes at avvikelser mellom kildemate-rialets og de avsatte materialers komposisjoner i visse tilfelle kan oppstå. I denne forbindelse er det blitt konstatert at damp-trykket av støkiometrisk arsenikk-sulfid er noe større enn for de jodblandinger som finnes i arsen-svovel- jod-systemet. Når materialet derfor fordampes helt, vil det materiale som først avsetter seg, være ri-kene på As2S.s, og det materiale som tilslutt fåes, vil være rikere på jod. Selv om dette ikke kan ansees ha noen betydning ved de fleste innkapsilings-fremgangsmåter, fås en større virkning av variasjonen i innholdet av jod som en forandring av 30-pois og mykhetspunkts-temperaturene; de avsatte materialer kan imidlertid homogeniseres ved oppvarmning av materialet enten under selve belegningen eller senere.

Når der anvendes en større material-kilde, kan den ønskede komposisjon for be-leggene oppnås ved at kildens komposisjon reguleres etterhvert. Som tidligere nevnt, vil glass som inneholder bismut, tellur og selén, ha en større væteeffekt. Det er spe-sielt blitt konstatert at forbindelser med meget stor adhesjonskraft dannes mellom glass som inneholder selén og en stor rekke av organiske og inorganiske materialer omfattende kullstoff, keramikk-materialer omfattende de som inneholder silikon og aluminium, andre materialer som boro-silikater og polymeriske materialer omfattende halogenerte hydrogenkullstoffer, som f. eks. perfluor-kullstoff.

En anbringelse av et belegg ved fordampning samt virkningen av en forandring av avstandene og andre forhold, er velkjent på dette område. Det er imidlertid blitt konstatert at der med en material-kilde 59 som har en diameter på ca. 1 cm, oppnås et belegg med jevn tykkelse på en anordning 70 som har et største mål på 3 cm og befinner seg på en avstand av 15 cm. Hvis avstanden mellom kilden og anordningen økes, vil ikke jevnheten av belegget bli dårligere, men den tid som kreves for å oppnå en bestemt tykkelse, økes. Hvis avstanden minskes, kan dette medføre at belegget får en ujevn tykkelse, hvilket kan være både fordelaktig og ufordelaktig.

Fig. 7A viser en halvlederanordning 75 som er festet til en varméledende del 76. De elektriske forbindelser er utført over elektroder 77 og 78. Anordningens følsomme del er i dette tilfelle dens øvre overflate, hvor elektrodeforbindelsen 78 er festet, eller en del av anordningen 75 over den varméledende del 78. Glassdelen 79, som kan bestå av et legeme som er presset av pulver av en av de nevnte glassaktige materialer, består av et kort rør som er anbragt over ledningen 78 i forbindelse med anordningens 75 øvre overflate.

Anordningens 79 temperatur heves til flytetemperaturen og holdes der for en tid som er tilstrekkelig til at glasset flyter rundt anordningen 75 og danner en forbindelse imellom glasset og den varmeavledende del 76. Utflytnings-temperaturene for glassene ligger et sted mellom 30-pois-.temperaturen og mykhets-temperaturen. Som et eksempel skal nevnes at et 24-67-9 vektprosent arsen-svovel-jod glassmateriale med et mykhetspunkt på ca. 53° C, er blitt funnet å ha tilstrekkelige flyteegenska-per over et temperaturområde på mellom 125 og 200° C, hvorved glasset flyter ut over anordningen i 'løpet av 10 til 15 mm.

Det fremgår av fig. 7B at dem tidligere formede anordning 79 har forandret form ved oppvarmningen, slik at anordningen 75 er blitt innkapslet og en hermetisk tett forbindelse er blitt dannet med overflaten på den varmeaVledende del 76.

Selv om det fra laboratorie-synspunk-ter anses at innkapsling ved neddypning er den fremgangsmåte som er mest hensiktsmessig, antas det at det ved seriefrem-stilling vil være hensiktsmessig å anvende på forhånd formede glassenheter. Ved at der anvendes slike glassenheter, kan glasset anbringes på anordningene straks etter de er blitt fremstillet og et stort antall kan deretter innkapsles samtidig ved at de holdes på en passende temperatur for en kortere tid.

På fig. 8 er der vist kurver foir effektmodning for fosfor-bor diffuserte silikon dioder av den art istom er blitt beskrevet i forbindelse med fig. 4A til 4C, og som er blitt innkapslet med glass ifølge oppfinnelsen. De fremgangsmåter som er blitt fulgt, er de vanlige fremgangsmåter ved aldersmodning som anvendes ved gitter-anordninger. Ved de innkapslede anordninger som fremstilles på kommersiell basis, anvendes modningsfremgangsmåtene for å avsiløre de latente feil som kan finnes og samtidig stabilisere anordningenes karakteristikker, hvorved dette som regel resulterer i at karakteristikkene blir noe dårligere enn de anordningen hadde før innkapslingen. Ved anordninger som anbringes i tette beholdere, vil modningen vise om der finnes større lekkasjer samt peke på forandringer i karakteristikkene som følge av joniske eller andre kilder. Disse rnod-ningsprøver utføres under en rekke forskjellige betingelser. Dioder kan f. eks. påtrykkes en forspenning som enten er rettet mot eller med lederetningen. Det er kjent at den størst mulige effektmodning oppnås ved de betingelser som frembringer størst mulig oppvarmning av anordningen. Som følge derav oppstår en forringelse av karakteristikkene og en stabilisering av anordningene hurtigst, når der anvendes en forspenning i lederetningen, slik at der går en meget stor strøm og anordningen oppvarmes tilsvarende.

Ved forskjellige bestemte tidspunkter under effektmodningen fjernes denne forspenning og en ny motsatt rettet forspenning påtrykkes anordningen samtidig som lekkasjestrømmen måles. Ordinatene på fig. 8 i form av mJlllmikroampére er et mål for denne lekkasjestrøm. Det er vanlig å måle lekkasjestrømmen med en motrettet forspenning som er en forholdsvis stor del av anordningens nedbrytnings-spenning. Den anordning som gav de data som er vist på fig. 8, var en lavspennings-diode med en gjennomslagsspenning på ca. 56 V. Lekkas jestrømmene ble (målt undler en mot-rettet forspenning på 50 V.

Anordningen på fig. 8 ble innkapslet ved neddypning i et glassaktig materiale som bestod av 24 vektprosent ., arsen, 67 vektprosent svovel og 9 vektprosent jod. Det fremgår av kurvene at lekkasjestrøm-men viste en tendens til å gå ned for alle de anordninger som ble underkastet prø-ven, idet den gjennomsnittlige senkning under 100-timers prøven var ca. 5 ganger. Under prøvene ble anordningene påtryk-ket en forspenning i lederetningen som var tilstrekkelig til å frembringe en konstant strøm på 200 mA.

Anordningene ble holdt neddyppet i det smeltede glass for en tid av ca, 30 sek. Selv om det ikke er vist på figuren, opp-nåddes den største dei av forbedringene av iekkasje-strømmen under selve neddyp-ningen. Anordningene hadde en lekkasje-strøm ved 40 V mot-rettet forspenning på ca. 20 in.uA, eller større. Den forbedring som ble oppnådd ved neddyppingen var på én størrelsesorden eller større. Som det fremgår av kurvene, er denne store forbedring dog ikke den største som kan oppnås av anordningenes karakteristikker. Det bemerkes at der for de karakteristikker som er blitt opptegnet, ikke finnes noen sammenstråling av kurvene eller noen maksimal grad av forbedring. Det må derfor kunne antas at den videregående modning og/eller bruken av anordningene ville medføre en ytterligere forbedring av ope-rasjonskarakteristikkene og ytterligere ionisk gettereffekt. Anordningenes elektriske karakteristikker kunne alle godtas ifølge de vanlige spesifikasjoner, og dette gjaldt både før og etter neddyppingen. Den beskrevne forbedring kan derfor ikke forbindes med gjenvinning av kasserte enheter. I denne forbindelse kan det nevnes at de målte data har vist at en kassert enhet (tabell II) som hadde en lekkasjestrøm ved mot-rettet forspenning på over 100 m^A, ble forbedret i en slik grad at den etter neddyppingen og varme-behandlingen lå godt innenfor de godtagbare grenser, slik at denne kasserte enhet ble gjen-vunnet. Den påfølgende varmemodning på

17 timer ved 150° C medførte en ytterligere forbedring på 2 størrelsesordener, hvorved anordningen fikk samme karakteristikker som de andre som var fremstillet i samme gruppe. Fra et økonomisk synspunkt kan der trekkes den konklusjon at det økonomiske resultat som ble oppnådd med disse materialer, enten som et endelig innkapslings-middel eller som rense- eller fyillemateriale, ikke begrenses av innkapslingens total-pris. Den antydede økning i utbytte kan resultere i besparinger som er flere. ganger større enn de samlede utgifter ved innkapslingen. For å vise de forbedringer av de elektriske karakteristikker som kan fåes ved innkapsling, og samtidig vise ekviva-lensen mellom forskjellige glassaktige materialer med hensyn til dette, ble en ytterligere gruppe anordninger underkastet prø-ver; anordningene var av samme art som de som er blitt beskrevet i forbindelse med fig. 8. Anordningene ble først rengjort og lekkasjestrømmen under en mot-rettet forspenning på 40 V ble målt. Anordningene ble deretter dyppet i en smeltet oppløsning av et glassmateriale som ble holdt på en temperatur på 300—350° C; den art av kapsel som er blitt beskrevet i forbindelse med fig. 5A—5C, ble brukt i denne forbindelse, hvoretter de elektriske målinger ble gjentatt. Neddyppings-betingelsene var forskjellige fra dem som hersket ved neddyppingen av de anordninger som er beskrevet i forbindelse med fig. 8, hovedsakelig ved at neddyppingstiden i det smeltede glass var forskjellig. I dette tilfelle ble anordningene neddyppet for en lengre tid, nemlig iyz min. De resultater som ble oppnådd, var i alminnelighet jevne fra materiale til materiale og representerte en forbedring på ca. to størrelsesordener. Disse resultater er angitt i tabell II.

Anordningene ble utsatt for varmemodning ved en temperatur på 150° C og for en tid på 22 timer. De forandringer av karakteristikkene som fremtrådte var uregelmessige unntatt for de anordninger som hadde en relativt høy lekkasjestrøm etter neddyppingen. Diodene nr. 4, 15 og 19 hadde lekkasjestrømmer på 0.3, 0.45 og 0.3 m|xA etter varmemodningen. Et mindre antall som ble prøvet under samme betingelser som er angitt på tabell II, mislyktes. De mislykkede anordninger hadde alle en eller annen åpen elektrisk forbindelse, sannsyn-ligvis en åpen ledning eller kontakt. Det bemerkes at det glassaktige materiale som ble anvendt for diodene 1—5, er det samme som ble anvendt i forbindelse med fig. 8. Disse er blitt tatt med i tabellen for å danne grunnlag for en sammenligning og viser at de endelige verdier som er blitt oppnådd ved effektmodning, kan oppnås ved neddypping alene ved de angitte betingelser.

Den maksimale lekkasjestrøm som tillates ifølge fremstillings-spesifikasjoner for de anordninger som ble underkastet prø-ve, og hvis prøveresultater er angitt i tabell II, er 100 muA. Det fremgår derfor at alle anordningene unntatt nr. 19, oppfyl-ler de handelsbetingelser som stilles både før og etter neddyppingen. I denne forbindelse er det interessant å kunne konsta-tere at forbedringen av lekkasjestrømmen for denne kasserte enhet var av samme størrelsesorden som de andre, og at lek-kasjestrømmens nivå ble redusert til den optimale verdi (som angitt for de andre enheter) etter varmemodning.

Det er således klart at en forbedring av karakteirstikkene kan frembringes ved varmemodning og effektmodning såvel som under innkapslingen. Selve innkapslingen har i bestemte tilfelle ledet til en vesentlig senkning av lekkasjestrømmen til en verdi som hittil er den beste som er blitt oppnådd for disse anordninger. Lekkasje-strømmens stabilitet ved varmemodning synes å vise at karakteristikkene er blitt så gode som bare mulig, i det minste for de rådende prøvebetingelser og for det glassaktige materiale som ble anvendt. Det fremgår at denne effekt økes ved en øket behandlingstid med det smeltede materiale og er således mer fremtredende ved innkapsling ved neddypping enn ved fordampning, særlig når bélegget anbringes på en ikke-oppvarmet anordning, selv om samme forbedring kan oppnås ved å holde anordningen oppvarmet for en tid som tilsvarer den som anvendes ved neddypping. Det fremgår også at en betydelig forbedring fåes ved varmemodning under en forholdsvis kort tid ved temperaturer rundt 150° C. Denne virkning økes ved høyere temperaturer selv om- dette kan medføre en plastisk utflyting når der anvendes en ikke-modifisert arsen-svovel-jod komposisjon uten en ytre beholder. Denne virkning kan unngåes ved at der anvendes en tilsetning som f. eks. bly, antimon, vismut eller et av de andre tidligere nevnte tilset-ningsstoffer.

Selv om materialer med lavere mykhetspunkter viser en større forbedring av Karakteristikkene ved modning for en bestemt tid og en bestemt temperatur, er det å vente at anordninger som innkapsles i en hvilken som helst av de nevnte komposisjoner, også de som inneholder tilsetninger eller hvor elementer er blitt erstattet med andre, slik at den plastiske fiytetem-peratur økes, tilslutt vil få slike egenskaper at karakteristikkene ikke påvirkes av ioniske forurensninger. At dette punkt er bitt nådd indikeres av plasma-nedbrytningen som i alminnelighet kan oppstå ved anordninger som har legemets begrensning, og som er blitt iakttatt ved anordninger som er blitt innkapslet 1 de glassaktige materialer. Denne endelige verdi avhenger selvsagt av anordningen som sådan i stedet for av det glassaktige innkapslingsmedlums natur.

Det understrekes at mange av de glassaktige materialer, omfattende alle de som diodene 6—19 (tabell II) ble innkapslet i, opprinnelig var ment for termiske prøver. Disse materialer ble ikke fremstillet i overensstemmelse med de krav på renhet som anbefales ved fremstilling av halvledende anordninger. De verdier som er blitt angitt viser at en høy renhetsgrad ikke kreves. Det første glassaktige materiale i tabell II ble også anvendt ved innkapsling av anordningene i forbindelse med fig. 8, og disse ble fremstillet på en forsiktigere må-te. Det ioniske forurensningsnivå for denne komposisjon var 0,001 %, og for de andre komposisjoner ca. 0,005 %. Det kan sees at de karakteristikker som ble målt, ikke skilte seg særlig fra én komposisjon til en annen. Eksperimenter har vist at effektmodning er virksom som et middel for hurtigere modning, bare så langt som anordningens temperatur økes som følge av oppvarmning. Varmemodning er derfor ekvivalent med effektmodning. Begge arter av modning anses derfor være en aksellerert prøvemåte som avslører de avvikelser i karakteristikkene som kan fås under bruken og, i en mindre grad, ved lagrings-modning.

De glassaktige materialers egenskaper er forøvrig meget gode. Den indre motstand for glass i arsen-svovel-jod systemet ligger i området 1012 til 1010ohm/cm. Di-elektrisitets-konstantene for glassene i jod-og bromsystemene ligger i området 4 til 12 henholdsvis 4 til 10. Dielektrisltets-tapet for disse materialer ved en mega-Hz er ca. 0,0005 henholdsvis 0,0003.

Det antas at de forbedringer av karakteristikkene som er blitt oppnådd, er en følge av innkapslingsmediet i seg selv og ikke av den bestemte innkapslfingsmåte som anvendes.

Den tanke å anvende de beskrevne glassmaterialer som getter-materialer er også blitt diskutert. De kan således anvendes 1 stedet for vakuum-baking eller andre rensemåter i forbindelse med innkapsling eller annen innpakning. Her kreves der bare en lokal væting av anordningen, idet en hermetisk forsegling ikke er nødvendig, men kan oppnås ved hjelp av en ytre beholder. Et slikt delvis overtrekk frembringer

også de forbedringer som er blitt nevnt.

Når det primære er å rense eller få en getter-effekt, kan materialet bestå av tørt

pulver som anbringes i anordningene, hvoretter den innkapslede anordning tilslutt

oppvarmes slik at materialet flyter ut og

dekker anordningene på de ønskede steder.

Claims (7)

1. Fremgangsmåte ved overtrekning

av elektriske kretselementer med et én-f aset glasslignende materiale, karakterisert ved at det glasslignende materialet med hvilket elementet bringes i kontakt, består av arsen, svovel og ett eller begge av elementene jod og brom.

2. Fremgangsmåte ifølge påstand 1, karakterisert ved at der anvendes en ternær arsen-svovel-jod komposisjon som iligger innenfor det område på det ter-nære komposisjonsdiagram av disse tre elementer som bestemmes av de rette linjer som forbinder følgende komposisjonspunkter uttrykt i vektprosent.

3. Fremgangsmåte ifølge påstand 2,karakterisert ved at det nevnte område bestemmes av de rette linjer som forbinder følgende komposisjonspunkter uttrykt i vektprosent.

4. Fremgangsmåte Ifølge påstand 1, karakterisert ved at kontakten mellom materialene oppnås ved at elementet neddyppes i det smeltede glasslignende materiale.

5. Fremgangsmåte ifølge påstand 1, karakterisert ved at materialet anbringes i kontakt med elementet ved dampbelegging av det glassaktige materiale under delvis vakuum.

6. Fremgangsmåte ifølge påstand 1, karakterisert ved at det glassaktige materiale i form av en på forhånd utformet bestemt enhet anbringes på elementet, hvoretter materialets temperatur heves slik at det flyter ut og dekker minst en del av elementet.

7. Fremgangsmåte ifølge påstand 1, karakterisert ved at det glassaktige materiale dessuten inneholder ett eller flere av elementene: bly, antimon, vismut, tellur og selén.