PT628376E

PT628376E - Aquecedor electrico semicondutor e processo para realizar o mesmo

Info

Publication number: PT628376E
Application number: PT94304127T
Authority: PT
Inventors: Amitabh Das
Original assignee: Philip Morris Prod
Priority date: 1993-06-08
Filing date: 1994-06-08
Publication date: 2000-06-30
Also published as: US5659656A; MY111221A; JPH0855672A; EP0628376A1; KR100363780B1; DE69422087T2; ES2142378T3; DK0628376T3; GR3032886T3; KR950001859A; JP3418248B2; EP0628376B1; ATE187667T1; DE69422087D1; US5498850A; TW272312B

Description

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DESCRIÇÃO

"AQUECEDOR ELECTRICO SEMICONDUTOR E PROCESSO PARA REALIZAR O MESMO"

Motivo cia invenção A presente invenção refere-se a um processo para ligar um elemento metálico a um elemento semicondutor, e a um aquecedor eléctrico semicondutor. Mais particularmente, a invenção refere-se a um dispositivo de fumigar eléctrico, compreendendo um aquecedor eléctrico semicondutor.

Foi demonstrado que material semicondutor, tal como silício dopado com impurezas, pode ser utilizado para formar elementos de aquecimento, tendo uma relativamente grande resistividade eléctrica preseleccionável. Tais elementos de aquecimento podem ser utilizados em aquecedores compactos e leves que podem passar repetidamente da temperatura ambiente para temperaturas em excesso de 800°C, sem degradação térmica substancial ou alterações nas características de funcionamento. A EP-A-0 615 411, a qual faz parte do estado da técnica somente devido ao mérito do dispositivo 54(3) EPC, descreve um dispositivo de fumigar aquecido electricamente, no qual é aplicado energia eléctrica a vários elementos de aquecimento do tipo descrito acima, através dos respectivos contactos óhmicos. Os contactos óhmicos têm que possuir uma resistência eléctrica baixa de modo a concentrar a geração de calor no volume do material semicondutor, evitando deste modo o consumo excessivo de potência e degradação térmica da área de contacto. Além disso, os contactos têm que ser mecânica e quimicamente robustos de modo a resistir a. tensões térmicas e oxidações provocadas por ciclos de aquecimento repetidos e 1

tensões mecânicas provocadas durante a utilização pelo contacto mecânico de material de fumigar tabaco contra os elementos de aquecimento. Idealmente, os contactos devem ser de fabrico simples e económico.

Nos dispositivos de fumigar aquecidos eiectricamente, desue tipo, podem ser empregues, fa) grampos mecânicos que apertam contra patilhas de contacto óhmicos, (b) cordões metálicos ligados a contactos óhmicos ou (c) "patilhas" metálicas que efectuam o contacto óhmico directo com o elemento de aquecimento semicondutor, de modo a aplicar a potência de um condutor metálico, através dos contactos óhmicos. A presente invenção refere-se a um processo melhorado para proporcionar "patilhas" metálicas que efectuam o contacto óhmico directo com um elemento semicondutor. 0 processo pode ser utilizado na realização de um aquecedor eléctrico semiconc.utor para utilização num dispositivo de fumigar eléctrico.

Em vista do motivo atrás mencionado, tem-se como objectivo realizar um contacto óhmico de baixa resistência directamente entre um elemento metálico e um elemento semicondutor de modo a proporcionar uma ligação mecânica e quimicamente robusta entre um elemento metálico e um elemento semicondutor que suporte tensão mecânica, que pode ser provocada por contacto físico com o elemento semicondutor durante a utilização, e que suporte repetidamente tensões térmicas repetidas, assim como oxidação que pode ser provocada por ciclos de aquecimento repetidos do elemento semicondutor; de modo a proporcionar uma ligação de baixa resistência, e elevada solidez, que seja resistente à oxidação; 2

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de modo a proporcionar um processo para alcançar uma tal ligação, que não seja complicado, demorado ou seja dispendioso; e de modo a proporcionar um aquecedor semicondutor eléctrico que inclua uma peça semicondutcra e uma peça metálica ligada de acordo com o processo.

Os objectivos acima mencionados são alcançados, de acordo com a presente invenção, pelo processo definido na reivindicação 1 e pelo aquecedor eléctrico semicondutor definido na reivindicação 48.

As patilhas metálicas são soldadas, de preferência a laser, num elemento de material semicondutor. 0 processo de acordo com a invenção pode ser utilizado, realizando vários dispositivos eiéctricos que incluem um elemento semicondutor e um elemento metálico ligado quimicamente um ao outro. Por exemplo, o processo pode ser utilizado na formação de um aquecedor semicondutor para utilização num dispositivo de fumigar eléctrico.

De preferência, uma patilha de liga de cuproníquel, a ser ligada a um elemento de silício dopado, encontra-se dotada com um furo de passagem que atravessa no local da ligação pretendida. A patilha metálica é colocada próxima ou em contacto com o elemento de silício, com a posição relativa própria entre as duas partes. Opcionalmente, os componentes metálicos e de silício podem ser pré-aquecidos para reduzir as tensões térmicas que surgem subsequentemente. Então, um raio laser controlado, de preferência um raio laser pulsado de um laser NdrYAG, é direccionado através do furo de passagem, e para dentro do silício. A energia do raio laser derrete uma quantidade de silício dopado no lado da ligação. 0 silício fundido eleva-se para dentro do furo de passagem no elemento metálico devido a 3

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capilaridade, ebulição ou outra acção, começando a liga metálica, em redor do furo de passagem a fundir, reagindo o silício fundido com a liga metálica fundida. Como resultado da tensão de superfície, o material fundido da reacção forma uma superfície externa substancialmente côncava, dentro do furo de passagem e abaixo da superfície externa da patilha metálica.

Após o impulso controlado do laser ter terminado, o produto fundido reagido do silício dopado e a liga metálica, derrete e solidifica para formar um silicieto metálico dentro do furo de passagem. 0 silicieto metálico solidificado forma uma junta de som mecânica e proporciona ura contacto directo óhmico entre a patilha metálica e o elemento de silício.

Se for adicionalmente desejado proteger a superfície exposta do silicieto metálico da oxidação, um metal resistente à oxidação, por exemplo níquel, pode ser fundido e solidificado por cima da superfície externa côncava do silicieto de metal. Vantajosamente, o metal resistente à oxidação mistura-se e liga-se ao silicieto de metal·. - De preferência, um laser controlado é utilizado para. fundir o níquel no lugar. A ligação soldada a laser entre o semicondutor e a patilha metálica, é suficientemente mecanicamente forte para utilização em muitas aplicações. Embora a ligação seja resistente ao corte, não pode suportar grande tensão entre as peças dado que o interface entre o semicondutor e o silicieto de metal é relativamente quebradiço. Deste modo, em aplicações que envolvam tensão entre o semicondutor e a patilha metálica, é aplicado de acordo com a invenção, um grampo para segurar, unindo as peças, e suportar a tensão.

Ao executar o processo de acordo com a invenção, as peças metálicas podem ser ligadas eiéctrica e mecanicamente a partes do semicondutor para fazer com que vários dispositivos tenham propriedades eléctricas e mecânicas únicas de acordo 4

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u, ^ com a invenção. 0 processo de acordo com a invenção é especialmente adaptado para fazer com que os aquecedores compreendam patilhas metálicas de alimentação eléctrica ligadas a elementos de aquecimento semicondutores.

Breve d€)Scrição dos desenhos A invenção será adicionalmente descrita utilizando exemplos e tomando como referencia os desenhos anexos, nos quais as referencias iguais se referem a partes iguais. As figuras representam:

Figura 1 perspectiva de um elemento semicondutor e duas patilhas metálicas, antes de ligar as peças de acordo com uma primeira forma de realização do processo da presente invenção, para formar um aquecedor semicondutor,

Figura 2 corte transversal incompleto ao longo da linha 2-2 da figura 1, apresentando uma patilha metálica posicionada contra um elemento semicondutor, a ser ligada de acordo com uma primeira forma de realização do processo da invenção,

Figura 3 corte transversal semelhante àquele da figura 2, mas apresentando um passo subsequente no processo da invenção, em que um raio laser derreteu material semicondutor e o material semicondutor fundido se misturou com o material metálico,

Figura 4 corne transversal semelhante ao das figuras 2 e 3, mas apresentando um passo subsequente adicional, em que o material fundido e misturado solidificou,

Figura 5 corte transversal semelhante ao das figuras 2 a 4, mas apresentando um passo opcional subsequente, em que um raio laser colide com um material resistente 5 p L·, ^f à oxidação que foi aplicado por cima do material misturado,

Figura 6 corte transversal semelhante ao das figuras 2 a 5, mas apresentando um dispositivo acabado, ligado de acordo com a invenção, em que o material opcional resistente à oxidação se solidificou para formar um vedante protector,

Figura 7 corte transversal incompleto de uma patilha metálica posicionada contra um elemento semicondutor, a ser ligada de acordo com uma segunda forma de realização da presente invenção,

Figura 8 corte transversal semelhante ao da figura 6, mas apresentando um dispositivo acabado, ligado, que compreende as peças apresentadas na figura 7,

Figura 9 corte transversal semelhante ao da figura 6, mas apresentando adicionaimente um grampo mecânico suportando e unindo a patilha metálica e o elemento semicondutor,

Figura 10 aquecedor para utilização num dispositivo de fumigar, e

Figura 11 corte transversal na linha XI-XI da figura 10.

Descrição pormenorizada da invenção

As figuras 1 a 6 ilustram uma primeira forma de realização do processo da presente invenção para formar uma ligação entre uma patilha metálica e um elemento semicondutor. Por exemplo, uma patilha metálica de alimentação eléctrica é ligada a um elemento semicondutor para proporcionar um aquecedor eléctrico. 6

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As figuras 1 e 2 apresentam um elemento 1 semicondutor em contacto físico com a patiiha 2 metálica, os quais são para ser ligados mecânica e electricamente de acordo com a primeira forma de realização do processo da presente invenção. De preferência, o elemento 1 semicondutor é silício com impurezas, do tipo n ou p, de modo a alcançar uma resistência eléctrica desejada para formar um elemento aquecedor semicondutor. 0 elemento 1 pode ser de qualquer tamanho apropriado para a sua aplicação pretendida. Por exemplo, num dispositivo de fumigar eléctrico, o elemento 1 semicondutor pode ter uma dimensão miniatura (por exemplo 0,25 mm (10 mils) a cerca de 0,38 mm (15 mils) de espessura), cerca de 1,5 mm de largura e cerca de 14 mm a cerca de 16 mm de comprimento. A patiiha 2 metálica encontra-se adaptada para proporcionar um contacto óhmico ao elemento 1 de silício, permitindo simultaneamente a ligação conveniente de um cabo de energia (não apresentado) para proporcionar fluxo de corrente eléctrica através do elemento 1 semicondutor. De acordo com a presente invenção, a patiiha 2 metálica pode ter qualquer liga ou composição pura de metal que reage rápida e facilmente com silício fundido para formar um silicieto de metal, tal como será descrito a seguir. Por exemplo, entre os vários formadores de silicieto, cobre, níquel e ferro, é preferido cobre pela sua reacção de formação de silicieto relativamente rápida, baixa temperatura de formação de silicieto (cerca de 850°), disponibilidade abundante e custo baixo. Se o elemento 1 semicondutor for silício com impurezas de fósforo, por exemplo, a patiiha 2 metálica compreende de preferência uma liga de cobre tendo uma elevada proporção de cobre ligado com um elemento metálico de transição que possui uma boa resistência à oxidação (por exemplo, uma liga 80Cu-20Ni ou Cu-Cr-Ni). Alternativamente, foi verificado que a patiiha metálica pode compreender uma liga de bronze de fósforo e cobre (por exemplo compreendendo cerca de 79,7% de 1 Γ L-Cj ^ cobre, 10% de estanho, 9,5% de antimónio e 0,8% de fósforo). Se desejado, a patiiha 2 metálica pode incluir como elementos de liga um mais metais resistentes à oxidação tais como níquel, crómio, titânio ou molibdénio. A patiiha 2 metálica compreende de preferência uma folha metálica, por exemplo menos de aproximadamente 0,25 mm (10 mils) de espessura, de preferência cerca de 0,08 mm (3 mils) a cerca de 0,20 mm (8 mils) de espessura e de maior preferência cerca de 0,15 mm (6 mils) a cerca de 0,20 mm (8 mils) de espessura.

Além disso, a patiiha 2 possui de preferência aproximadamente a largura do elemento semicondutor na presente realização mas pode te:: outras dimensões apropriadas para a sua aplicação pretendida. Conforme apresentado nas figuras 1 e 2, a patiiha 2 metálica inclui um furo 3 de passagem passando através da sua espessura. 0 furo 3 de passagem é geralmente preformado por qualquer processo conhecido tal como perfuração, puncionagem, ataque químico com mascara, etc. Alternativamente, o furo 3 de passagem pode ser formado por um raio laser numa operação separada ou na mesma operação que a aplicação do raio laser L para fundir o silício tal como descrito abaixo em relação à figura 3. 0 furo 3 de passagem possui um diâmetro de 0,5 mm. (20 mils) na realização preferida, mas pode ter qualquer diâmetro que irá permitir ao furo ser substancialmente preenchido por silicieto de metal durante a fusão do silício e reacção com o metal tal como será discutido a seguir.

De modo a ligar a patiiha 2 metálica e elemento 1 semicondutor de acordo com o processo da invenção, primeiro as duas peças são apropriadamente posicionadas e seguras relativamente uma à outra para corresponder aproximadamente à realização pretendida final das peças. A patiiha 2 encontra-se posicionada de modo que o furo 3 de passagem se encontre na localização de ligação pretendida e assim que a superfície 8

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t 20 de contacto da patilha 2 sobreponha suficientemente a superfície 10 de contacto do elemento 1. Para a realização apresentada nas figuras 1 e 2, a patilha 2 sobrepõe-se ou entra em contacto com o elemento 1 nas superfícies de contacto 10 e 20 tendo uma superfície de contacto de cerca de 1 mm2 a cerca de 5 mm2.

De preferência, a patilha 2 metálica é pressionada contra o elemento 1 semicondutor de modo que as duas partes estejam num contacto de superfície intimo nas superfícies 10 e 20 de contacto. Se necessário, a superfície 10 de contacto, a superfície 20 de contacto e/ou a superfície interna do furo 3 de passagem pode ser limpa, por exemplo por ataque químico húmido ou. limpeza mecânica e polimento para retirar quaisquer óxidos significantes ou contaminantes antes da patilha 2 e o elemento 1 semicondutor sejam pressionados unindo-se. Foi geralmente verificado que pressionar uma patilha de folha metálica, contra, um elemento semicondutor faz com que a superfície 20 de contacto da folha se adapte e adira parcialmente à superfície 10 de contacto semicondutora, sendo os intervalos de ar entre as partes substancialmente reduzida.

Contudo, dado que a ligação mecânica e eléctrica. é alcançada no furo 3 de passagem tal como descrito a seguir, não é necessário eliminar todos os intervalos entre a patilha 2 e o elemento 1 semicondutor. Um pequeno espaço ou intervalo pode ser mantido entre as peças desde que não exceda as limitações de ajustamento geralmente reconhecidas na técnica de soldagem, o qual iria romper o processo de ligação associado ao furo 3 de passagem descrito a seguir.

Uma vez que a patilha 2 e elemento 1 semicondutor tenham sido alinhados e seguros numa posição apropriada, pode ser executado um passo de pré-aquecimento opcional. Foi verificado que pré-aquecer o sistema de metal semicondutor melhora a ligação final por redução da tensão que ocorre 9

durante a solidificação rápida de material fundido após o passo de aquecimento a laser descrito a seguir. Por exemplo, as peças podem ter pré-aquecidas por transmissão de um elemento de aquecimento convencional colocado em contacto com pelo menos uma das peças, enquanto escoa árgon ou nitrogénio ou outro gás inerte sobre a área do interface para reduzir a oxidação durante o passo de pré-aquecimento. As peças são de preferência pré-aquecidas para pelo menos cerca de 300°C e de preferência até cerca de 600°C.

Após o passo de pré-aquecimento opcional, o processo é adicions.lmente executado aplicando energia L de aquecimento ao elemento i semicondutor através do furo 3 de passagem conforme apresentado na figura 3. A energia L de aquecimento é de preferência um raio laser, de preferência um raio de laser pulsado de um laser de neodímio:ítrio-alumínio-granada. Por exemplo, um raio laser Nd:YAG tendo uma duração de impulso de cerca de 5 mseg., um diâmetro do foco de cerca de 0,013 mm e um período de pausa ajustado para fornecer cerca de 8 Joules de energia.

Um raio laser é preferido como uma fonte de energia de aquecimento porque pode rapidamente proporcionar uma elevada densidade de energia a uma zona de aquecimento localizada. A intensidade e localização do calor alcança baixa tensão interna, distorção das partes e arrefecimento rápido do material fundido e solidificação uniforme de um silicieto de metal formado de metal misturado e produto semicondutor. Alternativamente, qualquer outra fonte de energia controlável e localizável, tal como uma microflâmula, pode ser utilizada. Em tais casos, é preferível executar o calor sob uma atmosfera de gás inerte para evitar a oxidação durante períodos maiores de aquecimento.

Qualquer laser controlável de estado gasoso ou solido pode ser utilizado de acordo com a invenção. O laser seleccionado pode ser operado de uma maneira de onda contínua controlada 10

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II ou de um modo pulsado. Contudo, um laser pulsado de Nd:YAG é preferível a um laser C02 de onda contínua, por exemplo, porque os impulsos de laser YAG podem ser mais facilmente controlados para aplicar uma quantidade controlada de energia aos materiais finos a serem ligados. Além disso, pode ser mais fácil focar um laser YAG do que um laser C02 nas pequenas geometrias envolvidas.

Conforme apresentado na figura 3, quando o raio laser é direccionado através do furo 3 de passagem, a energia de aquecimento aplicada derrete algum marerial 5 de silício com impurezas do elemento 1 semicondutor dentro de uma área ligada pelo interface 4. 0 interface 4,pode ter uma forma em bolbo ou cogumelo invertido devido à penetração do raio laser L no silício e devido à condução do calor para dentro do material de silício. De modo a penetrar no silício, o raio laser L possivelmente vaporiza algum material de silício na superfície do elemento 1 semicondutor antes de fundir o silício dentro da área de penetração em forma de bolbo. 0 silício 5 fundido eleva-se para dentro do furo 3 de passagem, possivelmente por capilaridade, ebulição ou outra acção. Dado que o silício 5 fundido se encontra a uma temperatura acima de cerca de 1400°C (isto é a sua temperatura aproximada de fusão), a qual é substancialmente mais elevada do que a temperatura de fusão da liga 2 de cobre (por exemplo cerca de 1200°C) , a liga de cobre na área 6 em redor da parede do perímetro do furo 3 de passagem começa a fundir. 0 silício 5 fundido mistura-se e reage com a liga 6 de cobre fundida, para formar um silicieto de metal, substancialmente silicieto de cobre. 0 produto de metal de silício misturado eleva-se no furo 3 de passagem e, devido à tensão de superfície, forma uma superfície 7 rugosa, substancialmente côncava abaixo da superfície externa da patilha 2 metálica. 11

0 raio laser L pode ser aplicado conforme descrito acima, para fundir silício 5 num único impulso ou em impulsos múltiplos. 0 raio laser L pode ser direccionado para colidir com o silício enquanto permanece afastado das paredes ou furo 3 de passagem ou para colidir parcialmente com a liga de cobre em redor do furo 3 de passagem. Direccionar o raio laser L parcialmente na liga de cobre assegura que a liga de cobre na área 6 irá facilmente fundir e reagir com silício fundido. 0 bom controlo do processo e bons resultados foram alcançados direccionando três ou quatro impulsos sequenciais de raio laser L em três ou quatro locais em redor do perímetro do furo 3 de passagem.

Tal como apresentado na figura 4, após o raio laser L ter sido desligado, o silício e metal misturados fundido ter reagido, arrefecido e solidificado para formar uma pastilha 5’ de silício e silicieto de metal, por exemplo silicieto de cobre. A pastilha 5' é suposta compreender um produto compiexc, misturado, reagido que pode incluir um ou mais dos seguintes componentes: silício amorfo ou semi-cristalino (formado durante o rápido arrefecimento após o raio L laser ter sido desligado) metal cristalino ou semi-cristalino, silicieto de metal e outros componentes. 0 fundo da pastilha 5' é definido por interface 4' em forma de bolbo entre a pastilha 5’ e o material de silício dc elemento 1. Ao longo deste interface, alguns átomos de metal, por exemplo átomos de cobre e níquel que se misturam para dentro da pastilha 5' enquanto se encontrava fundido (5), difundiu-se e misturou-se para dentro da pastilha 5' que rodeia o silício. A parte de cima da pastilha 5' nesta realização possui uma superfície 7’ substancialmente côncava dentro do furo 3 de passagem e de preferência debaixo da superfície superior da patilha 2 metálica.

Neste passo, conforme apresentado na figura 4, o silicieto de metal da pastilha 51 é exposto ao ambiente da superfície 7' 12

V I Γ côncava. Silicietos de metal, tais como o silicieto de cobre na presente invenção, são tipicamente sujeitos a oxidação rápida se expostos ao oxigénio da atmosfera e humidade, mesmo à temperatura ambiente. A oxidação e degradação são aceleradas nas elevadas temperaturas que ocorrem nos aquecedores dos dispositivos de fumigar. A oxidação do silicieto de cobre pode provocar dois efeitos perniciosos na ligação entre a patilna 2 metálica e o elemento 1 semicondutor. Primeiro, a oxidação pode aumentar a resistência eléctrica do silicieto de cobre e diminuir o contacto óhmico obtido pela ligação. Segundo, a oxidação pode tornar quebradiço o interface silicieto de cobre podendo deste modo diminuir a robustez mecânica da ligação. Tal como descritc a seguir, e de acordo com a presente invenção, a superfície 71 côncava pode ser vedada ou de outro protegida da oxidação, se desejado.

Tal como apresentado nas figuras 5 e 6, a protecção opcional contra oxidação do silicieto de cobre pode ser proporcionada aplicando uma camada de protecção ou cobertura à superfície 71 superior da pastilha 51. Adicionalmente, de acordo com a invenção, pode ser proporcionada uma resistência de oxidação adicionai ou secundária utilizando uma liga de metal na patilna 2 que inclui metais resistentes à oxidação conforme descrito acima. Estes metais de liga resistente à oxidação da patilha 2 também podem formar Silicietos de metal dentro da pastilha 51, que são mais resistentes à oxidação do que o silicieto de cobre, por exemplo. A figura 5 mostra um material 9 resistente à oxidação aplicado na superfície 71 da pastilha 51. 0 material 9 é de preferência um metal resistente à oxidação, tal como níquel que pode ser fundido para formar uma cobertura por cima da superfície 71 e isto que à superfície 7'. 0 material 9 resistente à oxidação pode ser aplicado na forma de pó, gotas, pasta, troço de fio ou alguma outra forma. Um raio L' 13

de enerçia de aquecimento é aplicado ao material 9 fundido. 0 raio L' de energia pode ser um raio laser controlado conforme desejado para uma energia de raio apropriada, diâmetro do foco, duração do impulso, período de pausa, etc. Vantajosamente, o raio L' laser pode ser produzido pelo mesmo dispositivo laser que produz raio L laser descrito acima, reajustando simplesmente os parâmetros do raio, conforme desejadc.

Dado que o níquel (material 9, por exemplo) possui uma temperatura de fusão de cerca de 1450°C, e silicieto de cobre uma temperatura de fusão de cerca de 850°C, quando o níquel 9 funde devido à aplicação do raio L' laser, acredita-se que silicieto de cobre (e cobre e silício) próximo da superfície 7' também funde parcialmente. 0 material 9 de níquel mistura-se com o cobre e silício próximo da superfície 7', forma uma cobertura de liga de níquel protectora e torna-se bem ligada à superfície 7' da pastilha 5'. Se desejado, o material 9 pode ser aplicado antes da pastilha 5' tiver arrefecido para facilitar a ligação do material 9 à superfície 7'.

De preferência, a quantidade de material 9 é suficiente para pelo menos cobrir a superfície 7' e parcialmente preencher o espaço restante do furo 3 de passagem durante a fusão. Se desejado, o material pode preencher o furo 3 de passagem pelo menos ao mesmo nível da superfície da patilha 2 metálica. Conforme apresentado na figura 6, após o raio L' laser ter sido desligado e material 9 tiver fundido e resolidificado para formar uma cobertura 9' protectora, a superfície da cobertura 9' pode ter uma cabeça ligeiramente arredondada que se salienta acima da superfície da patilha 2 metálica. Alternativamente, a cobertura 9’ pode ter uma superfície quase ao mesmo nível da cobertura 9" apresentada na figura 8 e descrtta a seguir. A cobertura 9' de protecção veda a superfície 7' do ambiente e reduz a oxidação do silicieto de metal da pastilha 5’ porque é relativamente resistente à 14

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oxidação, especialmente após formar uma camada de oxido de níquel cu outro oxido que resiste a uma oxidação adicional.

Deste modo, as figuras 1-6 ilustram uma primeira forma de realização do processo da presente invenção para formar uma ligação entre uma patilha metálica e um elemento semicondutor para proporcionar um aquecedor eléctrico. Se desejado, a ligação pode incluir uma camada protectora ou cobertura para protecção contra oxidação.

As figuras 7 e 8 ilustram uma realização adicional do processe da presente invenção. Conforme apresentado na figura 7, o furo 3' de passagem na patilha metálica 2' pode ter uma forma ligeiramente cónica, com paredes 3a' laterais inclinadas. A patilha 2' metálica e elemento 1’ semicondutor encontram-se proporcionados solidamente tal como descrito acima em relação ás figuras 1 e 2. Quando o raio L" laser é fortemente aplicado como descrito acima em relação à figura 3, o raio L" laser colide com os troços 3’d' inferiores das paredes 3a’ laterais inclinadas. Os troços 3b' inferiores compreendendo o material metálico da patilha 2' são fundidos pelo raio L" laser, o qual também funde o mauerial de silício do elemento 11, substancialmente conforme apresentado e descrito em relação à figura 3.

Se desejado, tanto para o furo 3 ou 3' de passagem, o raio L" laser pode ser aplicado num ângulo conforme apresentado na figura 7, de preferência substancialmente perpendicular à superfície do elemento 1 semicondutor conforme apresentado para o raio L laser na figura 3. Uma tal aplicação em ângulo do raio L" laser pode contribuir para a formação de uma zona de fusão de silício em forma de bolbo definida pelo interface 4" na figura 8. Alternativamente, o raio laser apresentado e descrito aqui em relação à figura 7 pode ser direccionado perpendicularmente como o raio L laser apresentado na figura 3. 15 VΓ u

Conforme apresentado na figura 8, após o raio L" laser ter sido desligado, o silício fundido e mistura de metal, reage, arrefece e solidifica para formar a pastilha 5" que compreende silício, metal e silicieto de metal conforme descrito para a pastilha 5' acima em relação à figura 4. A pastilha 5" encontra-se ligada essencialmente por um interface 4" em forma de bolbo entre a pastilha 5" e o elemento 1’ semicondutor, uma superfície 7" superior côncava dentro do furo 3' de passagem e paredes laterais de forma cónica definidas pelas paredes 3a’ inclinadas do furo 3' de passagem.

Tal como também apresentado na figura 8, formou-se uma cobertura 9" de protecção resistente à oxidação, de um modo semelhante à cobertura 9' descrita acima em relação às figuras 5 e 6. A cobertura 9" protectora apresentada aqui encontra-se quase ao mesmo nível da superfície da patilha 2' metálica, com somente uma superfície superior ligeiramente arredondada que se salienta da patilha 2' metálica.

Deste modo, as figuras 7 e 8 ilustram uma segunda forma de realização do processo da presente invenção para formar uma ligação entre uma patilha metálica e um elemento semicondutor, especialmente para proporcionar um aquecedor eléctrico. A invenção conforme descrita acima nas figuras 1-8 proporciona uma boa ligação mecânica e um contacto óhmico de baixa resistência entre um elemento semicondutor e uma patilha metálica, para o qual um cabo de energia pode ser então ser ligado convencionalmente. Em relação à figura 6, por exemplo, um caminho de baixa resistência eléctrica encontra-se proporcionado pela patilha 2 metálica, através do interface 6' da área de transição entre a patilha 2 metálica e pastilha 5', através da pastilha 5', através do interface 4’ entre a pastilha 5’ e o elemento 1 semicondutor e finalmente para dentro elemento 1 semicondutor. Em cada 16

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t interface 4' e 6', existe a respectiva difusão e mistura de elementos de modo que ocorre uma boa ligação eiéctrica e mecânica nos interfaces. Um outro caminho para a condução eiéctrica é através das superfícies 10 e 20 de contacto do elemento 1 e patilha 2, respectivamente. Foi verificado que a baixa resistência e contacto ónmico alcançado de acordo com a invenção é robusta e estável. Ensaios mostraram que um aquecedor que compreende um elemento semicondutor e uma patilha metálica ligada de acordo com a invenção pode ser sujeito a mais de 1000 ciclos de aquecimento/arrefecimento (alcançando temperaturas de superfície em excesso de 800°C) com pouca degradação das características eléctricas do contacto óhmico. A ligação formada de acordo com o processo da invenção é mecanicamente forte na direcção S (figuras 6 e 8) isto é, quando é aplicado corte à pastilha 5' ou 5", por exemplo quando o elemento 1, 1" é empurrado para a direita e a patilha 2, 2" é empurrada para a esquerda. Deverá ser entendido que um corte semelhante pode surgir na direcção perpendicular ao plano dos desenhos das figuras 6 e 8. Ensaios de tracção mecânica mosiraram que o elemento semicondutor de silício quebra antes que a ligação soldada, de acordo com a invenção quebre.

Contudo o interface 4', 4" entre o semicondutor e a pastilha 5’, 5" de silicieto de metal pode ser relativamente

quebradiço. Deste modo, a ligação soldada geralmente não é tão forte na direcção T em comparação com a direcção S (figuras 6 e 8), isto é, quando é aplicada uma tensão à pastilha 5', 5". Deste modo, quando a patilha 2, 2' e elemento 1, 1' são sujeitos a forças que empurram separando-os na direcção T, a pastilha 5', 5" pode tender a empurrar para fora do elemento 1, 1' ao longo do interface 4', 4" ou possivelmente ao longo do interface 6', 3a'. A solidez da ligação na direcção T é melhorada na realização da figura 8 comparada àquela da figura 6, na qual a forma de bolbo do 17

interface 4", isto é do troço da pastilha 5" que se estende para dentro do elemento semicondutor 1', fixa com mais segurança a pastilha 5" ao elemento 1'. De modo semelhante, a forma cónica do troço superior da pastilha 5", definida por paredes 3a' inclinadas do furo 3’ de passagem, fixa com maior segurança a pastilha 5" na patilha 2*.

Deste modo, o processo da presente invenção proporciona uma ligação entre um elemento semicondutor e uma patilha metálica que tem. uma resistência eléctrica óhmica baixa, elevada solidez mecânica e pouca degradação destas propriedades após ciclo térmico repetido. É adicionalmente vantajoso que o processo da invenção possa ser executado em relativamente poucos passos e num período de tempo total curto, por exemplo, dentro de poucos segundos ou menos. Foi observado que a apdicação descrita acima do aquecimento por raio laser, fusão de material de silício e mistura, reacção e solidificação de um produto silicieto de metal, pode ser executada em cerca de 20 a 50 milisegundos.

De acoro.o com a presente invenção, se um aquecedor eiéctrico tendo uma ligação soldada descrita aqui dentro é para ser utilizado numa aplicação que exige solidez mecânica adicionai na direcçâo S ou T, ou ambas, um grampo mecânico pode ser ligado ao aquecedor para proporcionar uma solidez mecânica melhorada. A figura 9 apresenta a realização dos componentes da figura 6 com a adição do grampo 10 mecânico. Deverá ser entendido que os componentes da figura 8 podem também ser utilizados com um grampo conforme apresentado na figura 9. O grampo 10 conforme apresentado na figura 9 inclui duas hastes 10a e 10b superiores, os quais pressionam na parte superior da patilha 2, e uma haste 10c inferior, a qual pressiona no fundo do elemento 1. As hastes 10a e 10b superiores encontram-se separadas e posicionadas para os lados respectivos da cobertura 9' protectora da ligação soldada. Se visto lateralmente, as hastes 10a, 10b superiores 18 t Γ juntamerite com a haste 10c inferior unidos por uma espinha dorsal (não visível na figura 9) formam um grampo em essencialmente em C.

As hastes 10a, 10b podem ser recebidas respectivamente em ranhuras 11a, 11b, na parte de cima da patilha 2 metálica. A haste 10c pode ser recebida na ranhura 11c no fundo do elemento 1. As ranhuras 11a e 11b podem ser preformadas na patilha 2 metálica, podendo a ranhura 11c ser preformada no elemento· 1 semicondutor por vários processos conhecidos. As hastes 10a e 10b que pressionam em direcção à haste 10c proporcionam uma resistência à tensão mecânica na direcção T apresentada nas figuras 6 e 8. As hastes 10a, 10b e 10c que se adaptam às respectivas ranhuras 11a, iib e 11c proporcionam uma resistência ao corte mecânico na direcção S apresentada nas figuras 6 e 8. Um técnico irá apreciar que outras configurações, tipos ou realizações de grampos podem ser utilizados em vez do exemplo especifico descrito aqui. 0 grampo mecânico proporciona solidez mecânica adicional para além daquela alcançada nas realizações descritas em relação às figuras 6 e 8.

Os aquecedores semicondutores preferidos de acordo com a invençãc, podem ter uma resistência de ΙΩαη a ΙΟΩαη, podendo ser tãc baixa como 10_3Qcm ou menor. A resistência de aquecedores de acordo com a invenção é de preferência de 0.5Ω a 3Ω.

Os aquecedores de acordo com a invenção encontram aplicação particular em aquecedores para fumigar, dispositivos do tipo apresentado nas figuras 10 e 11.

Uma unidade 110 de aquecimento, o qual é para ser empregue num dispositivo de fumigar, inclui a base 105 de unidade de aquecimento e vários aquecedores 111-118, os quais são de preferência feitos do material semicondutor descrito acima, com silício dopado com impurezas. Cada aquecedor 111-118 é de 19

V preferência substancialmente rectangular e possui dois extremos, marcados com 11IA-118A e 111B-1Í8B, respectivamente, para proporcionar contactos eléctricos óhmicos ao aquecedor. A base 105 é de preferência fabricada a partir de material isolador eléctrico e termicamente estável.

Os extremos 111A-118A do aquecedor são ligados à base 105 no anel 104 na circunferência da base 105. Os extremos 111A-1118A do aquecedor proporcionam a ligação comum à unidade 110 do aquecedor e devem por isso estar todos ligados unidos eiectricamente num ponto do anel 104 contíguo. De preferência, o anel 104 encontra-se em condução eléctrica nas zonas onde os extremos 111A-118A do aquecedor entram em contacto com o anel 104. Em alternativa, se o anel 104 for realizado de material isolante eléctrico, então os extremos 111A-118A do aquecedor devem ser ligados eiectricamente por outros meios contíguos ao anel 104.

Os terminais 121-128 encontram-se dotados com meios para entrarem, individualmente em contacto com os terminais 1113-118B do aquecedor. As ligações de fios individuais podem ser proporcionadas de cada extremo 111B-118B de aquecedor para o seu terminai correspondente, respectivamente. Estes fios individuais (não apresentados) podem correr para baixo na zona 106 do centro da unidade 110, na periferia 107 da unidade 110, contíguos a qualquer um dos aquecedores 111-118 ou por outros meios os quais permitam uma ligação aos extremos 111B-118B do aquecedor. Os terminais 121-128 embora apresentados cilíndricos nas figuras 10 e 11, podem ter qualquer formato, correspondendo ao formato de casquilho de montagem, numa fonte de energia eléctrica (por exemplo baterias, as quais podem ser recarregáveis se desejado, ou outras fontes de energia portáteis), para permitir que os aquecedores 111-118 sejam individualmente activados eiectricamente. 20

Embora não apresentado nas figuras 10 e 11, material de aroma de tabaco é posicionado contíguo a um ou dois lados substancialmente planos de cada aquecedor 111-118 (por exemplo, lados 113C e 113D do aquecedor 113). De preferência, a unidade 110 de aquecimento é permanente, sendo inserida uma unidade de material de aroma de tabaco descartável numa unidade 110 de aquecimento permanente. De acordo com o mesmo, o material de aroma de tabaco pode ser inserido na região 106 central ou pode ser colocado contíguo à periferia 107.

Quer a unidade aquecedora 110 seja "permanente" ou quer seja "descartável", se desejado, a base 105 pode incluir uma ou mais passagens de ar (não apresentadas) para permitir ao ar ser extraído dos terminais 121-128 adjacentes da região, através da base 105, para a região 106 central da unidade 110.

Embora a invenção tenha sido descrita com referencia particular à realização de um aquecedor semicondutor, por exemplo, para utilização num dispositivo de fumigar eléctrico, esta pode também ser aplicada numa variedade de outros dispositivos eléctricos que incluam um elemento semicondutor ligado ohmicamente ao elemento metálico.

Lisboa, 14 de Março de 2000

AGENTE OFICIAL DA PROPRIEDADE INDUSTRIAL

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Claims

Γ

REIVINDICAÇÕES 1. Processo para ligar um elemento metálico e um elemento semicondutor, caracterizado por compreender: (a) proporcionar um elemento (2) (21) metálico dotado com um furo (3) (3'); (b) posicionar um elemento (1) (1' ) semicondutor adjacente ao furo do elemento metálico; (c) aplicar uma quantidade controlada de calor (L)(L"), provocando a fusão de uma quantidade de material (5) semicondutor, fazendo com que este funda e escoe para dentro do orifício e reaja com o material metálico; (d) permitir que os materiais da reacção solidifiquem no orifício para proporcionar uma ligação tendo uma resistência eléctrica óhmica substancial entre o elemento metálico e o elemento semicondutor.
2. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o passo (c) de aplicação de uma quantidade controlada de calor, compreender o direccionamento de um raio (L) (L”) laser no elemento (1) semicondutor através do orifício (3)(3') do elemento (2)(2') metálico.
3. Processo de acordo com a reivindicação 2, caracterizado por o passo de direccionamento de um raio (L) (L") laser para o elemento (1)(1’) semicondutor compreender o pulsar de um laser Nd:YAG direccionado para o elemento (1)(1 *) semicondutor.
4. Processo de acordo com as reivindicações 2 ou 3, caracterizado por serem direccionados vários impulsos (L)(L") de raio laser para o elemento (1)(1') semicondutor através do orifício (3)(3') do elemento (2)(2’) metálico. i
5. Processo de acordo com as reivindicações 2, 3 ou 4, caracterizado por o raio (L) laser se encontrar direccionado num ângulo substancialmente perpendicular a uma superfície do elemento (1) semicondutor.
6. Processo de acordo com as reivindicações 2, 3 ou 4, caracterizado por o raio (L") laser se encontrar direccionado num ângulo diferente de substancialmente perpendicular a uma superfície do elemento (1') semicondutor.
7. Processo de acordo com qualquer das reivindicações 2 a 6, caracterizado por o raio (L·) (L") laser se encontrar direccionado para colidir, peio menos parcialmente, com o material metálico em redor dos lados do orifício (3)(3').
8. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o passo (c) de aplicação de uma quantidade controlada de calor, compreender a aplicação de uma microflâmula ao elemento (1)(11) semicondutor, através do orifício (3)(3') no elemento (2)(2') metálico.
9. Processo de acordo com qualquer das reivindicações anteriores, caracterizado por compreender adicionalmente o pré-aquecimento do elemento (I) (1') semicondutor e do elemento (2) (2') metálico, antes do passo (c) de aplicação de uma quantidade controlada de calor.
10. Processo de acordo com as reivindicações 8 ou 9, caracterizado por compreender adicionaimente um gás inerte na área de adjacência do elemento (1) (1’) semicondutor e elemento (2)(2') metálico.
11. Processo de acordo com. a reivindicação 10, caracterizado por o gás inerte ser árgon ou nitrogénio. 2 I ^^
12. Processo de acordo com qualquer das reivindicações anteriores, caracterizado por compreender adicionalmente a formação de um orifício (3) (3') no elemento (2)(21) metálico.
13. Processo de acordo com a reivindicação 12, caracterizado por a formação do orifício (3) (3’) compreender o direccionamento do raio laser para o elemento (2) (2') metálico.
14. Processo de acordo com a reivindicação 13, caracterizado por a formação do orifício (3) (3') no elemento (2) (2') metálico, e o passo (c) de aplicação de uma quantidade controlada de calor, serem alcançados com um único raio (L)(L') laser.
15. Processo de acordo com qualquer das reivindicações anteriores, caracterizado por compreender adicionalmente a limpeza de pelo menos uma superfície, de pelo menos um dos elementos, antes do passo (b) de posicionamento do fure (3) (3') do elemento (2) (2') metálico contíguo a um elemento (1) í1') semicondutor.
16. Processo de acordo com a reivindicação 15, caracterizado por a limpeza da superfície compreender o ataque químico húmido.
17. Processo de acordo com a reivindicação 15, caracterizado por a limpeza da superfície compreender a limpeza mecânica.
18. Processo de acordo com qualquer das reivindicações anteriores, caracterizado por o elemento (2)(2') metálico e o elemento (1)(1') semicondutor serem seguros, em contacto intimo de superfície, durante peio menos os passos (c) e (d). 3 V Γ u
19. Processo de acordo com qualquer das reivindicações anteriores, caracterizado por compreender adicionalmente a aplicação de um material (9) resistente à oxidação, por cima de uma superfície exposta dos materiais (5') (5") da reacção.
20. Processo de acordo com a reivindicação 19, caracterizado por a aplicação de um material (9) resistente à oxidação, compreender a ligação do material resistente à oxidação à superfície (7')(7") exposta dos materiais (5')(5") da reacção.
21. Processo de acordo com as reivindicações 19 ou 20, caracterizado por a aplicação de um material (9) resistente à oxidação compreender a fusão de um metal resistente à oxidação.
22. Processo de acordo com a reivindicação 21, caracterizado por a fusão de um metal resistente à oxidação compreender a fusão de níquel.
23. Processo de acordo com as reivindicações 21 ou 22, caracterizado por a fusão de um. metal resistente à oxidação compreender o direccionamento de um raio (L1) laser para o metal resistente à oxidação.
24. Processo de acordo com qualquer das reivindicações anteriores, caracterizado por o passo (a) compreender um metal que reage com o material (1) (!’) semicondutor para formar um composto de metal.
25. Processo de acordo com qualquer das reivindicações anteriores, caracterizado por o passo (a) compreender o fornecimento de cobre. Processo de acordo com qualquer das reivindicações anteriores, caracterizado por o passo (a) compreender o
26 V

L-Cj ^ fornecimento de uma liga de cobre e um metal de transição resistente à oxidação, o qual forma compostos com o material (1) (1 *) semicondutor.
27. Processo de acordo com qualquer das reivindicações anteriores, caracterizado por o passo (a) compreender o fornecimento de uma liga de cobre e níquel, crómio, titâ.nio ou molibdénio.
28. Processo de acordo com qualquer das reivindicações 1 a 27, caracterizado por o passo (a) compreender o fornecimento de uma liga de bronze de fósforo e cobre.
29. Processo de acordo com qualquer das reivindicações anteriores, caracterizado por o passo (b) compreender o fornecimento de um elemento (1)(11) semicondutor de silício dopado com impurezas, para proporcionar uma resistividade eléctrica. predeterminada, que reage com o metal do elemento (2)(2') metálico, para formar um silicieto de metal.
30. Processo de acordo com qualquer das reivindicações anteriores, caracterizado por o passo (b) compreender o fornecimento de um elemento de aquecimento resistivo, e o passo (a) compreender o fornecimento de um condutor de alimentação eléctrica.
31. Processo de acordo com a reivindicação 30, caracterizado por compreender adicionalmente a adaptação do elemento de aquecimento resistivo ligado e o condutor de alimentação eléctrica, para utilização num dispositivo de fumigar eléctrico.
32. Processo de acordo com qualquer das reivindicações anteriores, caracterizado por o passo (b) compreender o fornecimento de silício dopado com impurezas, e o passo (a) compreender o fornecimento de uma liga de cobre. 5 I — L~i ^
33. Processo de acordo com qualquer das reivindicações anteriores, caracterizado por compreender adicionalmente a aplicação de um grampo (10) para suportar o elemento (2) (2') metálico e o elemento (i)(!') semicondutor.
34. Processo de acordo com qualquer das reivindicações anteriores, caracterizado por o passo (b) compreender o fornecimento de um elemento (1) (1') semicondutor com uma dimensão entre 0,1 mm a 0,5 mm.
35. Processo de acordo com qualquer das reivindicações anteriores, caracterizado por o passo (a) compreender fornecimento de um elemento (2) (2') metálico de folha fina com uma dimensão menor que 0.4 mm.
36. Processo de acordo com qualquer das reivindicações anteriores, caracterizado por o passo (a) compreender fornecimento de um elemento (2) (2') metálico de folha fina com uma dimensão menor que 0.25 mm.
37. Processo de acordo com qualquer das reivindicações anteriores, caracterizado por o passo (a) compreender o fornecimento de um elemento (2) (2') metálico de folha fina com uma dimensão entre 0.08 mm a 0.2 mm.
38. Processo de acordo com qualquer das reivindicações anteriores, caracterizado por o passo (a) compreender o fornecimento de um elemento (2) (2') metálico de folha fina com uma dimensão entre 0.15 mm a 0.2 mm.
39. Processo de acordo com qualquer das reivindicações anteriores, caracterizado por o passo (a) compreender o fornecimento de um elemento metálico tendo um orifício (3) (3') dotado com um diâmetro entre 0.1 mm a 0.8 mm. 6
40. Processo de acordo com qualquer das reivindicações anteriores, caracterizado por o passo (a) compreender o fornecimento de um elemento metálico dotado com um furo (3') frustocónico.
41. Processo de acordo com qualquer das reivindicações anteriores, caracterizado por o passo (c) compreender a fusão de uma quantidade de material (6) metálico.
42. Proc esso de acordo com a reivindicação 4i, cara.cterizaoo por a fusão de uma quantidade de material (6) metálico compreender a colocação de material semicondutor fundido em contacto com o material metálico.
43. Processo de acordo com a reivindicação 41, caracterizado por a fusão de uma quantidade de material metálico compreender o direccionamento de um raio (L)(L") laser, para pelo menos parcialmenre colidir com o material metálico em redor dos lados do orifício (3)(3’)·
44. Processo de acordo com qualquer das reivindicações anteriores, caracterizado por todos os passos serem executados num período total menor que 3 segundos.
45. Processo de acordo com qualquer das reivindicações anteriores, caracterizado por todos os passos serem executados num período total menor que 1 segundo.
46. Processo de acordo com qualquer das reivindicações anteriores, caracterizado por todos os passos serem executados num período total menor que 0.5 segundos.
47. Processo de acordo com qualquer das reivindicações anteriores, caracterizado por os passos (c) e (d) serem executados num período total entre 20 mseg. e 50 mseg. 7 p ^^
48. Aquecedor eléctrico semicondutor compreendendo um elerrento (2) (2’) metálico, dotado com um furo (3}(3’), um elemento (1) (!') de aquecimento resistivo semicondutor e uma ligação tendo uma resistência eléctrica ónmica substancial entre o elemento metálico e o elemento semicondutor, caracterizado por um troço do elemento semicondutor se encontrar contíguo a um troço do elemento metálico e cobrir substancialmente o orifício de um lado, compreendendo a ligação, localizada dentro do furo (3)(3')/ o produto solidificado (5)(5") de material semicondutor que reagiu com o material metálico.
49. Aquecedor semicondutor de acordo com a reivindicação 48, caracterizado por o produto (5')(5") solidificado da reacção, localizado dentro do furo (3) (3'), compreender o prod.uto solidificado de material semicondutor fundido com o material metálico fundido.
50. Aquecedor semicondutor de acordo com as reivindicações 48 ou 49, caracterizado por o elemento (2)(2') metálico compreender cobre.
51. Aquecedor semicondutor de acordo com a reivindicação 50, caracterizado por o elemento metálico compreender adicionaimente um metal de transição resistente à oxidação, o qual forma um composto com o material semicondutor.
52. Aquecedor semicondutor de acordo com a reivindicação 51, caracterizado por o metal de transição ser níquel, crómio, titânio ou molibdénio.
53. Aquecedor semicondutor de acordo com as reivindicações 48, 49 ou 50, caracterizado por o elemento (2)(2’) metálico compreender uma liga de bronze de cobre e fósforo. 8 r—' I—1 ^
54. Aquecedor semicondutor de acordo com qualquer das reivindicações 48 a 53, caracterizado por o elemento (1)(11) semicondutor compreender silício dopado com impurezas para proporcionar uma resistividade eléctrica predeterminada.
55. Aquecedor semicondutor de acordo com a reivindicação 54, caracterizado por as impurezas compreenderem dopantes do tipo n.
56. Aquecedor semicondutor de acordo com a reivindicação 55, caracterizado por os dopantes do tipo n compreenderem fósforo.
57. Aquecedor semicondutor de acordo com qualquer das reivindicações 48 a 56, caracterizado por o produto (5')(5") de reacção solidificado compreender silicieto de cobre.
58. Aquecedor semicondutor de acordo com qualquer das reivindicações 48 a 57, caracterizado por compreender adicionalmente um material (9')(9") resistente à oxidação, localizado numa superfície (7’) (7") exposta do produto (5')(5") de reacção solidificado.
59. Aquecedor semicondutor de acordo com a reivindicação 58, caracterizado por o material resistente à oxidação formar uma cobertura (9')(9") que cobre substancialmente a superfície (71)(7") exposta do produto (5')(5") de reacção solidificado, para substanciaimente isolar da atmosfera o produto da reacção solidificado.
60. Aquecedor semicondutor de acordo com as reivindicações 58 ou 59, caracterizado por o material resistente à oxidação compreender níquel. 9 V
61. Aquecedor semicondutor de acordo com qualquer das reivindicações 48 a 60, caracterizado por a dimensão máxima do aquecedor ser menor que 35 mm.
62. Aquecedor semicondutor de acordo com qualquer das reivindicações 48 a 61, caracterizado por o aquecedor possuir uma resistência eléctrica entre 0.5Ω e 3.0Ω.
63. Aquecedor semicondutor de acordo com qualquer das reivindicações 48 a 62, caracterizado por o elemento (1)(1') semicondutor possuir uma dimensão entre 0.1 mm a 0.5 mm.
64. Aquecedor semicondutor de acordo com qualquer das reivindicações 48 a 63, caracterizado por o elemento (2)(2') metálico compreender uma folha metálica fina com uma dimensão menor que 0.4 mm.
65. Aquecedor semicondutor de acordo com qualquer das reivindicações 48 a 64, caracterizado por o elemento (2)(2') metálico possuir uma dimensão menor que 0.25 mm.
66. Aquecedor semicondutor de acordo com qualquer das reivindicações 48 a 65, caracterizado por o elemento (2)(2') metálico possuir uma dimensão entre 0.C8 mm e 0.2 mm.
67. Aquecedor semicondutor de acordo com qualquer das reivindicações 48 a 66, caracterizado por o elemento (2) (2') metálico possuir uma dimensão entre 0.15 mm a. 0.2 mm.
68. Aquecedor semicondutor de acordo com qualquer das reivindicações 48 a 67 caracterizado por o furo (3)(3') no elemento (2) (2') metálico possuir um diâmetro entre 0.1 :mm a 0.8 mm. 10
69. Aquecedor semicondutor de acordo com qualquer das reivindicações 48 a 68, caracterizado por o furo (3') ser frus cocónico.
70. Aquecedor eléctrico semicondutor de acordo com qualquer das reivindicações 48 a 69, caracterizado por o elemento semicondutor compreender silício dopado com impurezas e a ligação substancialmente óhmica, incluir silicieto de cobre localizado dentro do furo (3)(31) e formado como produto (5')(5") solidificado, da reacção do material semicondutor fundido com o material metálico fundido.
71. Dispositivo de fumigar eléctrico, caracterizado por compreender um invólucro, um circuito de controlo eléctrico proporcionado no invólucro e um aquecedor semicondutor, de acordo com qualquer das reivindicações 48 a 70, ligado electricamente ao circuito de controlo, para activar e controlar um fluxo de corrente através do aquecedor.
72. Dispositivo de fumigar eléctrico de acordo com a reivindicação 71, caracterizado por compreender vários aquecedores semicondutores de acordo com qualquer das reivindicações 48 a 70, cada um ligado electricamente ao circuito de controlo para activar e controlar de modo independente um fluxo de corrente através de cada aquecedor. Lisboa, 14 de Março de 2000 AGENTE OFICIAL DA PROPRIEDADE INDUSTRIAL

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