Brevet FR2135039A1 — publié le 19721215

La présente invention concerne un procédé de fabrication de piles de redresseurs. On a vu apparaître au cours de ces dernières années de erbreux éléments semi-conductears dans des appareils tels ceux de @éiévision et de radio. Les appareils de télévision sont par L le derniers dans lesquels les dispositifs a' semi-conducteurs ont compiètement remplacé les tubes à gaz ou à vide. Ceci est du une part au fait que des tensions très élevées sont engendrées dane errtsines parties des circuits de télévision.Un composant paiticulier qi a éé coûteux et difficile à réaliser sous forme de semi-cenducteur est le redresseur haute tension couramment as socié au transformateur de retour de balayage. En service normal, cc cosposant doit résister à une tension inverse de crete de l'ordre de 35 000 V ou plus appliquée à ses bornes. Il est connu scie les redresseurs à semi-conducteurs ne peuvent > as resister individuellement à des tensions de cette valeur, sis que plusieurs redresseurs isolés peuvent être branchés série pour former une pile de redresseurs capable de résis er à X ee.e tension. inverse de crête très élevée sans chute de t n@ion directe excessive. Par exemple, si lton applique une ten- 95 000 V aux bernes d'une pile de trente-cinq éléments ranlasseurs, La jonction de chacun de ces éléments redresseurs est soumlse à une tension de 1000 V seulement. Cette. solution paraît @sses sL:nple, mais malheureusement ces piles de redresseurs sent difficiles à réaliser et sont très coûteuses si l'on utilise pour leur fabrication des procédés classiques. Pour mieux comprendre les difficultés qui doivent être surmontées lors de la réalisation de piles de redresseurs, il faut tenir compte des dimensions extrêmement faibles de la pile de redresseurs terminée. ll fnut par exemple comprendre qu'une pile de redresseurs a une section transversale, de préférence de forme carrée, d'environ V,38 cl 1,27 mn de côté. La longueur de la de redresseurs dépand évidemment du nombre de jonctions à incorporer dans une pile. Les plaquettes employées pour la réalisation des piles ont, par exemple, 0,38 mm d'épaisseur.Par conséquent, la longueur de 1 la pile est en générai légèrement supérieure à 0,38 mm multiplié par le nombre de plaquettes employées. Des piles contenant entre quelques centaines et plus de 1000 redresseurs peuvent être découpées dans une seule pile constituée par des plaquettes d'environ 32 mm de diamètre. Il est classique, lors du découpage des plaquettes, par exemple en dés ou cubes, de fixer ces plaquettes sur une plaque de coupe et d'effectuer des coupes parallèles espacées en travers de la plaquette dans une direction déterminée. On tourne ensuite la plaquette de 900, et on effectue des coupes additionnelles perpendiculaires à la première coupe. Cependant, quand on emploie ce procédé avec des piles comportant de nombreuses plaquettes, on n'a pas de bons résultats. Par exemple, si la pile particulière voulue de redresseurs exige 20 jonctions p-n, la longueur de la pile doit être d'environ 8,9 mm. La première coupe par la pile peut être réussie.Cependant, quand on tourne la pile de plaquettes de 900 et commence la coupe suivante, un grand nombre de piles de dés se brisent et les piles de dés ainsi gravement endommagées sont inutilisables. On a observé que cela se produit même si le vide créé par la première coupe est comblé par de la cire ou une autre matière dans le but de stabiliser le reste de la matière ou Si les tranches sont comprimées les unes contre les autres pour réduire ce vide. Selon la présente invention, des plaquettes de matériau semi-conducteur préparées sont tout d'abord liées entre elles en série de manière à former une pile unique avec un liant électriquement conducteur et de préférence élastique, par exemple de la soudure tendre. La pile est réalisée de manière que les grandes faces de chacune des plaquettes soient parallèles tandis que le liant est utilisé pour relier la partie de conductivité du type 2 d'une tranche avec la partie de conductivité du type n de la tranche immédiatement voisine. La pile de plaquettes est ensuite placée sur une surface de fixation et plusieurs coupes parallèles espacées sont pratiquées par la pile, à peu près perpendiculairement aux grandes faces d'une plaquette.Ces coupes divisent la pile d'une seule pièce en un certain nombre de tranches de matériau semi-conducteur dont chacune comporte plusieurs jonctions p-n ayant les mêmes relations mutuelles que dans la pile de plaquettes. Toutes ces tranches de semi-conducteur sont ensuite placées sur une surface, une de leurs grandes faces étant parallèle à ladite surface et un certain nombre de coupes parallèles sont à nouveau faites à travers les bandes perpendiculairement à leur jonction p-n. Ces coupes servent à subdiviser les bandes en piles de dés qui forment les piles désirées de redresseurs quand des connexions électriques sont effectuées à chacune de leurs extrémités. D'autres objets et avantages de l'invention seront mieux compris à la lecture de la description qui va suivre d'un exemple de réalisation donné en référence aux dessins annexés dans lesquels les numéros de référence identiques désignent des pièces semblables : La figure 1 est une vue en plan de quatre piles de plaquettes de matériau semi-conducteur fixées sur une surface lors de la préparation du découpage. La figure 2 est une vue en élévation latérale d'une des piles de plaquettes représentées sur la figure 1. La figure 3 est une vue en élévation latérale d'une tranche de matériau semi-conducteur découpée dans les piles représentées sur la figure 1 et fixée sur une surface lors de la préparation du découpage. La figure 4 est une vue en plan d'une tranche représentée sur la figure 3. La figure 5 est une vue en perspective d'une pile complète de dés découpée dans une pile de tranches d'une seule pièce. La figure 1 est une vue en plan de quatre piles 10 d'une seule pièce de plaquettes 11 de matériau semi-conducteur fixées sur une plaque 12. Toutes les plaquettes de matériau semi-conducteur de chaque pile ont été préparées correctement en y faisant diffuser des impuretés de manière à créer une jonction p-n15 dans chaque tranche, comme indiqué sur la figure 2. Les tranches ont été assemblées de manière à former une pile d'une seule pièce avec un liant conducteur et Ièrement élastique, de préférence de la soudure tendre. Comme indiqué, les tranches sont empiLées de minière que les grandes faces de leurs jonctions p-n soient sensiblement parallèles entre elles tandis que le liant sert à relier électriquement la partie p d'une tranche à la partie n de la tranche immédiatement voisine. près avoir été ainsi préparées, les piles sont placées sur des surfaces telles celles représentées sur les figures 1 et 2, les grandes faces des diverses tranches et les plans de leurs jonctions p-n étant sensiblement parallèles è la surface de fixation 12. Les piles d'une seule pièce 10 sont de préférence fixées à la. surface 12 par de la cire, comme indiqué en pointillé en 14, de manière à être facilement retirées. Après avoir fixé les piles 10 à ladite surface, plusieurs coupes 16 parallèles verticales sont effectuées a travers les piles 10. Ces coupes sont perpendiculaires aux faces principales des diverses plaquettes formant les piles et aux jonctions p-n formées dans ces plaquettes. Les coupes 16 sont sensiblement équidistantes et traversent complètement la pile. L'intervalle entre les coupes 16 définit une dimension choisie de la pile de dés. On a observé qu'une scie à tronçonner comportant plusieurs plaques équidistantes convient particulièrement pour cette opération de découpage, car elle n'applique pratiquement aucune pression aux piles de plaquettes, réduisant au minimum le nombre de cassures.Les coupes 16 servent à subdiviser chaque pile en un certain nombre de tranches 18 comportant chacune des bandes 19 découpées dans les plaquettes formant la pile d'une seule pièce 10, dans laquelle elle a été découpée. Dans l'exemple particulier de la figure 1, 12 coupes sont effectuées à travers chacune des piles et par conséquent, chaque pile est subdivisée en 13 tranches 18. Chaque bande séparée 18 est ensuite retirée de la première plaque de fixation 12 et placée sur une seconde plaque de fixation 20. La tranche 18 est placée sur la surface de la plaque 20, avec sa grande face parallèle au plan de la surface 20 et par conséquent les plans des jonctions p-n contenues dans chaque tranche sont sensiblement perpendiculaires au plan de la surface 20. Comme c'était le cas avec les piles représentées sur la figure 1, les tranches sont de préférence fixées à la surface 20 par de la cire 22 pour les maintenir en place lorsqu'on les découpe et pour faciliter la séparation des piles de dés découpées dans les tranches 18. Après la fixation d'une tranche sur la surface 20, on effectue plusieurs coupes parallèles 24 å travers la tranche 18. Comme l'indiquent les figures 3 et 4, cette dernière étant une vue par dessus de la bande représentée sur la figure 2, les coupes 24 sont perpendiculaires au plan de la surface 20 et aux jonctions p-n 26 de la tranche 18. Les coupes 24 sont de préférence effectuées avec une scie à tronçonner à plusieurs lames parallèles et équidistantes. Les coupes 24 subdivisant les bandes 18 en piles terminées de redresseurs convenablement espacées sont séparées par la même distance que les coupes 16 subdivisant les piles d'une seule pièce 10 en tranches, de manière que les piles 30 de dés terminées aient une section transversale carrée. Après avoir effectué les coupes 24 à travers la tranche 18, les piles 30 de dés sont retirées de la surface de fixation 20 puis sont débarrassées de la cire restante. La figure 5 est une vue en perspective d'une pile 30 de dés découpée dans la bande 18 représentée sur les figures 2 et 3. Cet exemple particulier représente sept dés élémentaires 32 liés par des assemblages 34. Les piles 10 représentées sur la figure 1 comportent chacune sept tranches distinctes de matériau semi-conducteur préparé, liées entre elles pour former les piles d'une seule pièce. Comme l'indique également la figure 5, chaque dé 32 contient une région 36 ayant une conductivité du type p et une région 38 ayant une conductivité du type n formant une jonction redresseuse p-n 13. il est évident que, étant donné que chacun des dés redresseurs élémentaires 32 de la figure 4 a une forme sensiblement cubique et étant donné qu'il y a sept dés dans cet exemple particulier, la pile 30 est environ sept fois plus longue que large. Comme indiqué ci-dessus, le matériau semi-conducteur avec lequel on a réalisé les piles de redresseurs est très fragile et difficile à couper. En coupant les piles d'une seule pièce 10 tout d'abord en bandes 18 et en plaçant ensuite les bandes 18 sur leurs cotés à découper pour réaliser les piles 30 de redresseurs terminées, puis en liant entre elles les tranches élémentaires de matériau semiconducteur par un liant assez élastique tel que la soudure 30, les risques de cassure sont considérablement réduits.De plus, il est plus facile, en utilisant ce procédé, de réaliser une pile de redresseurs ayant une section transversale uniforme que si les piles de redresseur étaient toutes découpées dans des piles d'une seule pièce au cours de la même opération et en restant dans la position verticale, représentée sur la figure 1. Pour utiliser la pile 30, un contact est fixé a' sa surface supérieure 42 et un second à sa surface inférieure 44 pour former une pile de redresseurs. Lorsque les divers dés 32 de la pile de redresseurs sont reliés électriquement entre séries par le liant 34, une tension appliquée entre la surface 42 et la surface 44 est répartie également entre tous les dés 32. Par exemple, si l'on applique une tension de 7000 V entre les surfaces 42 et 44, la tension appliquée à chaque jonction p-n de la pile de redresseurs est seulement d'environ 1000 V. Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par l'homme de l'art aux dispositifs ou procédés qui viennent d'être décrits uniquement à titre d'exemples non limitatifs, sans sortir du cadre de l'invention. IIEVENDICATIONS 1. Procédé de réalisation de piles de redresseurs, caractérisé en ce qu'il comprend les opérations ci-après : lier entre elles par un matériau conducteur le nombre désiré de plaquettes de matériau semi-conducteur, toutes ces plaquettes comportant une jonction p-n dont le plan est sensiblement parallèle à-leurs grandes faces, de manière à former une pile avec lesdites plaquettes, fixation de ladite pile de plaquettes sur une plaque de manière que le plan de ladite plaque soit sensiblement parallèle au plan desdites jonctions p-n, réalisation de plusieurs coupes espacées simultanées et parallèles à travers ladite pile d'une seule pièce, à peu près perpendiculairement auxdites jonctions p-n, de manière à subdiviser ladite pile d'une seule pièce en un grand nombre de tranches ayant toutes un nombre de jonctions p-n égal à celui de ladite pile d'une seule pièce, fixation desdites tranches à une surface de manière que les grandes faces desdites tranches soient parallèles au plan de ladite surface et que les plans de toutes les jonctions p-n soient normaux à ladite surface, réalisation de plusieurs coupes simultanées parallèles et espacées à travers lesdites tranches et à peu près perpendiculairement auxdites jonctions p-n ct7plan de ladite surface de fixation, de manière à subdiviser lesdites tranches en plusieurs piles de dés, et fixation de connecteurs électriques à chaque extrémité de chacune desdites piles de dés. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdites tranches de matériau semi-conducteur sont assemblées avec une soudure tendre. 3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite pile d'une seule pièce et lesdites tranches de matériau semi-conducteur sont découpées avec une scie à tronçonner. 4. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite pile d'une seule pièce et lesdites bandes de matériau semi-conducteur sont fixées à ladite surface par une matière cireuse. 5. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdites tranches de matériau semi-conducteur sont assemblées à l'aide d'une matière conductrice élastique.