DE1037014B - Verfahren zur Herstellung eines fuer Starkstrom geeigneten, hermetisch verschlossenen Gleichrichters - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines für Starkstrom geeigneten, hermetisch verschlossenen Gleichrichters mit Kontaktfläche, die durch einen hitzeempfindlichen Halbleiter gebildet wird, wobei ein napfförmiges keramisches Glied als Teil des hermetisch verschlossenen Gehäuses des Gleichrichters verwandt wird, an dem die den Halbleiter und seine Zuleitungen tragenden Metallteile mit einem Lötmittel von niedrigem Schmelzpunkt angelötet sind.

Bei der Herstellung von mit Wechselstrom üblicher Frequenz betriebenen Starkstromgleichrichtern unter Verwendung eines hitzeempfindlichen Halbleiters, wie Germanium, als Kontakfläche ergibt sich das Problem des Schutzes des Gleichrichterelements gegenüber atmosphärischen Einflüssen. Während einerseits ein hermetisch verschlossenes Gehäuse für den angegebenen Zweck erforderlich ist, ist es andererseits bei der Herstellung eines solchen Gehäuses wesentlich, einen unzulässigen Anstieg der Temperatur des EIements nach Herstellung der Gleichrichterverbindung an seiner Oberfläche zu vermeiden. Es ist ferner wesentlich, das Gleichrichterelement gegen Überhitzung während des Betriebs zu sichern, indem die durch den durchfließenden Strom erzeugte Wärme vom Element abgeleitet wird. Diese Maßnahme ist erforderlich, da das Gleichrichterelement durch übermäßige Erwärmung ungünstig beeinflußt wird. Das erwähnte Problem liegt nicht im selben Maße bei Gleichrichtern für Hochfrequenz vor, die verwandt werden, wenn die in Frage kommende Energie verhältnismäßig klein ist. Es erscheint deshalb wesentlich, den Gleichrichter und sein Gehäuse derart auszubilden, daß etwaige Lötstellen im Gehäuse genügend weit entfernt von

Verfahren zur Herstellung

eines für Starkstrom geeigneten,

hermetisch verschlossenen Gleichrichters

Anmelder:

The British Thomson-Houston Company Limited, London

Vertreter: Dr. M. Herzfeld, Patentanwalt,
Düsseldorf, Kreuzstr. 32

Beanspruchte Priorität:
Großbritannien vom 8. August 1952

Robert Guy Hibberd,

Rugby, Warwickshire (Großbritannien),

ist als Erfinder genannt worden

dung einer Überhitzung des Elements während der Herstellung der die keramische Buchse einschließenden Verkleidung nicht auf.

Es ist ferner bekannt, den Halbleiterkörper mit einem Träger vermittels eines Lots von niedrigem Schmelzpunkt zu verlötend

Es sind, ferner Kristalldetektoren zur Spannungsmessung oder Demodulation elektrischer Wellen, ins-

dem Gleichrichterelement vorgesehen werden, um eine 35 besondere im Zentimetergebiet, bekannt, also in einem Erhitzung des letzteren während der Lötarbeit zu ver- Wellengebiet, in dem mit verhältnismäßig hohen F remeiden, wobei ferner bei der- Konstruktion eine Metallfläche nahe dem Element vorgesehen wird, die mit
wärmestrahlenden Ansätzen versehen werden kann.

Es ist bereits bekannt, einen Halbleiter-Kontakt- 40
gleichrichter mit einer Buchse oder einem napfförmigen Glied aus keramischem- Material zu versehen, das das Gehäuse bildet, wobei eine Öffnung im
Unterbau der Buchse vorgesehen wird, die zur Aufnahme der Zuleitung zu dem Kontaktdraht dient, 45 ringer Kapazität ausgebildet sein, während die Ladeweich letzterer mit der Leitung verlötet wird. Bei kapazität durch einen dem Kristall dicht benachbart einer derartigen Konstruktion wird der Halbleiter- angeordneten Kondensator dargestellt wird, körper auf einem hohlen Metallsockel angeordnet, der Die Metallbeläge desselben bestehen aus Metallin das andere Ende der keramischen Buchse hinein- schichten, die auf die Innen- und Außenflächen der ragt und innerhalb desselben befestigt ist, so daß er 50 gleichzeitig als.Dielektrikum dienenden Wandung des mit der Buchse und einer äußeren Metallverkleidung keramischen Rohres des Detektors aufgebracht sind, derselben einen Kondensator bildet, der in dem mit Ein solcher Kristalldetektor muß, um die vorstehendem Gleichrichter verbundenen Stromkreis liegt. Bei den Bedingungen möglichst weitgehend zu erfüllen, dieser Konstruktion tritt das Problem der Vermei- äußerst geringe Abmessungen besitzen. "

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quenzen gearbeitet wird, von deren Spannung die vom Detektor erzeugte Richtspannung proportional abhängig ist.

Bei einem solchen Kristalldetektor kommt es darauf an, die Hochfrequenzspannung möglichst unmittelbar an die Kontaktstelle zwischen Kontaktstift und Kristall heranzubringen. Uni dies zu erreichen, müssen die Leitungen möglichst .kurz und mit möglichst ge-

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Mit dem vorliegenden Verfahren wird ein ganz gungselements ist. Ein für diesen Zweck geeignetes andersartiger Zweck verfolgt. Es soll nämlich ein Lötmetall kann Antimon enthalten. Die Platte 9 wird Starkstromgleichrichter geschaffen werden, der bei mit dem Rand des Körpers 1 mittels des Haftmittels normalen, für solche Verstärker üblichen Frequenzen 10 verbunden, während die Verbindung zwischen der arbeitet. Die Kapazität an der Kontaktstelle hat für 5 äußeren Oberfläche des Randes des Körpers 1 und dem die Funktion eines solchen Gleichrichters keinerlei Flansch 4 ebenso wie die in der öffnung 2 gelegene Bedeutung, wie auch das Problem, die Hochfrequenz- Verbindung zwischen dem Körper 1 und dem Pflock3 spannung in unmittelbare Nähe der Spitzenberührung durch eine Verlötung 11 gebildet wird. Um die Wirkzu bringen, nicht auftritt. samkeit dieser Verbindungen zu sichern, werden die Die Aufgabe der Schaffung eines solchen für Stark- io Oberflächenteile 12 des napfförmigen Keramikstrom geeigneten, hermetisch verschlossenen Gleich- körpers 1 wie angezeigt metallisiert, richters wird nun erfindungsgemäß dadurch erreicht, Beim Zusammenbau der in der Zeichnung gezeigten daß zwecks Vermeidung schädlicher Erhitzung des Vorrichtung wird vorzugsweise das folgende ZuHalbleiters bei der Zusammenfügung der Metallteile sammenbauverfahren befolgt:

und des napfförmigen keramischen Gliedes zunächst 15 Nachdem der napfförmige Keramikkörper 1 an den ein durch ein Bodenloch des napfförmigen Gliedes Oberflächenteilen 12 metallisiert worden ist, wird der eingeführter, mit Flansch versehener Metallstopfen Pflock 3 in die öffnung in der Grundfläche des Koran dem Napf angelötet wird, worauf alsdann die mit pers eingeführt und darin verlötet; ein blindes Loch dem Halbleiter verbundene Zuleitung an einer Ver- 13 in dem Pflock 3 wird hierauf mit Lot von niedritiefung des Stopfens angelötet wird, worauf das Ge- 20 gerem Schmelzpunkt als dem zum Verlöten des häuse geschlossen wird, indem unter Zwischenfügung Pflockes 3 im Körper 1 verwendeten gefüllt. Der Zueiner mit einer in Kontakt mit der Fläche des Halb- sammenbau des Kristalls 6 mit dem daran befestigten leiters stehenden Abschlußscheibe zweckmäßig durch zugehörigen Leiter 7 mittels eines Verunreinigungseinen hitzebeständigen Kunststoffkitt mit dem Rand elements 8 wird vorbereitet, indem der Kristall mit des Napfes verbunden und alsdann ein die Platte und 25 der Platte 9 mittels des vorher erwähnten geeigneten den Napf umfassender Metallnapf an seinem ringsum Lötmetalls verbunden wird. Die Verlötung des Kri-1 auf enden Flansch mit der Außenwand des Napfes stalls mit der Platte 9 erfolgt in geeigneter Weise \'erlötet wird, mit der Maßgabe, daß für die drei auf- durch dieselbe Operation wie die Hineindiffusion des ei nan derf olgenden Verlötungen des Stopfens mit dem Verunreinigungselements in den Kristall zwecks Her-Napf, der Zuleitung mit dem Stopfen und des Napfes 30 stellung der Gleichrichterverbindung unter Verwenmit der Außenwand des Napfes Lötmetall mit fort- dung eines Lötmetalls von niedrigerem Schmelzpunkt schreitend niedrigerem Schmelzpunkt verwandt wird, als das zur Diffusion erforderliche. so daß durch jede folgende Verlötung die vorher- Der keramische Körperl mit dem daran befestigten gehende nicht beeinflußt wird. Pflock 3 wird dann mit dem Kristalleitersatz zu-

Zusätzlich kann zweckmäßig unterhalb des Napfes 35 sammengebaut.

eine die Wärmestrahlung des Gleichrichters aufneh- Hierzu wird der keramische Körper auf eine gemende und ableitende Platte, gegebenenfalls unter nügend hohe Temperatur gebracht, um das Lot in dem Zwischenschaltung einer wärmeleitenden Metallplatte, Loch 13 zu erweichen, so daß das Eindringen in das z. B. einer Bleiplatte, vorgesehen werden, wobei die Loch des Leiters 7 ermöglicht wird. Der Leiter 7 wird Platten durch eine auf einem Gewindeamsatz des 40 auf diese Art beim nachfolgenden Abkühlen des ZuNapfes aufgeschraubte Mutter mit dem Napf zu- sammenbaues in dem Loch befestigt, sammengehalten werden. Ein geeignetes Haftmittel wird zwischen den Rand Zum leichteren Verständnis des Verfahrens gemäß des Körpers 1 und den Umfang der Platte 9 eingeder Erfindung wird eine Ausführungskonstruktion führt. Man läßt dieses erweichen und sichert so die gemäß desselben im Querschnitt in der Zeichnung ge- 45 Verbindung zwischen dem Kristallsatz und dem Körzeigt, per 1, in dem der napfförmige Körper erhitzt wird. In der Zeichnung bedeutet das Bezugszeichen 1 Die letzte Stufe der Herstellung besteht darin, den den napfförmigen Körper aus keramischem Material. Kristallsatz, den napfförmigen Körper und das Er besitzt eine öffnung 2 in seiner Grundfläche, in Flanschteil 5 zusammenzubauen und die überlappenwelcher der Metallpflock 3 angeordnet wird, dessen 50 den Oberflächen des Randes des Körpers und des äußere Oberfläche vorzugsweise wie angedeutet mit Flansches 4 zu verlöten. Durch die Verwendung eines Schraubengewinde versehen ist. Lötmetalls 11 mit niedrigerem Schmelzpunkt als die Der Rand des napfförmigen Körpers 1 überlappt zur Bildung der vorhergehenden Verbindungen beden aufwärts gerichteten Flansch 4 eines Metall- nutzten Lötmetalle wird sichergestellt, daß die vorher körpers 5, welcher den Kristall 6 trägt und mit dem- 55 erzielten Verbindungen nicht beschädigt werden und selben verbunden ist. Der mitwirkende Leiter 7 ist mit daß der Kristall nur so hoch erhitzt wird, daß die dem Pflock 3 verbunden und stellt den Kontakt mit Gleichrichterwirkung der Berührungsstelle zwischen dem Kristall her. Germanium und Indium nicht schädlich beeinflußt Der Kristall 6 besteht vorzugsweise aus Germa- wird. Die durch das Haftmittel erzielte Abdichtung nium. 60 verhindert völlig, daß flüssiges Metall aus der Löt-Eine Gleichrichterverbindung vom Typ P-N wird verbindung in das Innere des vom Körperl gebildeten im Körper des Kristalls gebildet, indem man in den Gehäuses eindringen und den Kristall angreifen kann. Kristall ein Verunreinigungselement, wie z. B. In- Um den Gleichrichter an einen äußeren Stromkreis dium, hineindiffundieren läßt, welches auch, wie bei 8 anschließen zu können, ist der Teil 5 mit einem Zapfen angedeutet, als Lötmetall zum Verbinden des mit- ⁶5 14 versehen, welcher vorzugsweise außen mit Gewirkenden Leiters 7 mit dem Kristall dient. Der Kri- winde, ähnlich dem Pflock 3, versehen ist. Um die stall ist auf eine Stützplatte9 aufmontiert, mit welcher die Ableitung der Wärme von dem Gleichrichter wäher mittels eines Lötmetalls verbunden wird, dessen rend des Betriebs zu erhöhen, kann eine Strahlungs-Schmelzpunkt niedriger als der des zur Bildung der platte 15 auf der rückwärtigen Fläche des Teiles 5 Gleichrichterverbindung verwendeten Verunreini- 7° mittels einer Mutter 16 auf dem Zapfen aufgeschraubt

Claims (2)

werden. Eine Bleischeibe 17 kann zwischen die Strahlungsplatte 15 und die ihr zugekehrte Oberfläche des Teiles 5 zwecks besserer Wärmeleitung eingelegt werden. Zwischen der Mutter 16 und der Strahlungsplatte wird vorzugsweise eine Unterlagscheibe 18 verwendet. P A T Ii N T A N S P R C C H B:

1. Verfahren zur Herstellung eines für Starkstrom geeigneten, hermetisch verschlossenen Gleichrichters mit Kontaktfläche, die durch einen hitzeempfindlichen Halbleiter gebildet wird, wobei ein napfförmiges keramisches Glied als Teil des hermetisch verschlossenen Gehäuses des Gleichrichters verwandt wird, an dem die den Halbleiter und seine Zuleitung tragenden Metallteile mit einem Lötmittel von niedrigem Schmelzpunkt angelötet sind, dadurch gekennzeichnet, daß zwecks Vermeidung schädlicher Erhitzung des Halbleiters bei der Zusammenfügung der Metallteile und des keramischen Gliedes zunächst ein durch ein Bodenloch des napfförmigen Gliedes (1) eingeführter, mit Flansch versehener Metallstopfen (3) an dem Napf (1) angelötet wird, worauf alsdann die mit dem Halbleiter verbundene Zuleitung an einer Vertiefung des Stopfens (3) angelötet wird, worauf das Gehäuse geschlossen wird, indem unter Zwischenfügung einer mit einer in Kontakt mit der Fläche des Halbleiters (6) stehende Abschlußscheibe (9) zweckmäßig durch einen hitzebeständigen Kunststoffkitt mit dem Rand des Napfes (1) verbunden und alsdann ein die Platte (9) und den Napf (1) umfassender Metallnapf an seinem ringsum laufenden Flansch (4) mit der Außenwand des Napfes (1) verlötet wird, mit der Maßgabe, daß für die drei aufeinanderfolgenden Verlotungen des Stopfens (3) mit dem Napf (1), der Zuleitung (7) mit dem Stopfen (3) und des Napfes (4) mit der Außenwand des Napfes (1) Lötmetall mit fortschreitend niedrigerem Schmelzpunkt verwandt wird, so daß durch jede folgende Lötung die vorhergehende nicht beeinflußt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich unterhalb des Napfes (4) eine die Wärmestrahlung des Gleichrichters aufnehmende und ableitende Platte (15), gegebenenfalls unter Zwischenschaltung einer wärmeleitenden Metallplatte, z.B. Bleiplatte (17), vorgesehen ist, wobei die Platten (15) und (17) durch eine auf einen Gewindeansatz (14) des Napfes (4) aufgeschraubte Mutter (16) mit dem Napf zusammengehalten werden.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 863 372, 872 602;
USA.-Patentschrift Nr. 2 595 475;
belgische Patentschrift Nr. 502 229.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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