Brevet FR2173067A1 — publié le 19731005

La présente invention concerne un procédé de fabrication de redresseurs a' très haute tension par lequel on obtient un meilleur positionnement en série des jonctions et leur mise dans une enveloppe. Ces redresseurs présentent des résultats supérieurs à ceux obtenus par tous les procédés existant actuellement en même temps qu'ils sont plus économiques à réaliser. Comme cela est connu, pour fabriquer des redresseurs à haute tension généralement supérieure ou égale à 2 KV, on place en série un nombre de jonctions suffisant pour bloquer ladite tension. Une telle disposition en série de cristaux semi-conducteurs est décrite dans de nombreux brevets et est bien connue. Généralement, les cellules qui constituent l'ensemble du redresseur sont préalablement nickelées par exemple par le procédé "Electroless" et elles sont ensuite dorées ou non. Enfin, on les soude les unes aux autres au moyen de soudure mi-dure, ou dure, comme par exemple avec de l'étain, du plomb, un alliage or-germanium, or-étain, etc... Pour mettre en série des jonctions afin d'obtenir un dispositif redresseur à très haute tension, les procédés utilisés actuellement comprennent deux opérations - les cellules à diffusion de silicium sont préalablement nickelées par des procédés connus comme par exemple le procédé "Electroless" puis, elles sont dorées ou-non - ensuite on les soude les unes aux autres à l'aide d'une soudure tendre ou d'une soudure dure. L'objet de l'invention consiste à supprimer ces deux opérations et à les remplacer par une seule opération moins coûteuse et qui présente la particularité avantageuse que l'on obtient des points de fusion de l'alliage supérieurs à tous ceux des soudures antérieurement utilisées dans les procédés connus. le procédé selon l'invention consiste principalement dans la jonction de cellules les unes avec les autres à l'aide de plaques en alliages aluminium-silicium (composé eutectique). les contacts suivants se prennent sur les faces supérieures et inférieures formées par des cellules appelées "écran" à basse résistivité ( Diverses autres caractéristiques de l'invention résultent d'ailleurs de la description détaillée qui suit. 3es formes de réalisation de l'objet de l'invention sont repr sentées, à titre d'exemples non limitatifs, au dessin annexé. La fig. 1 représente une vue en coupe de la cellule à diffusion. La fig. 2 est une perspective en coupe de l'ensemble de plusieurs cellules avec une jonction aluminium-silicium, les extrémités étant constituées par des cellules écran sur lesquelles ont été soudées des plaques d'alliage or-nickel. La fig. 3 représente également en perspective comment on réalise,a' l'aide de lames actionnées selon des mouvements de vaet-vient en présence d'un abrasif en solution, le sciage pour obtenir des élément s en forme de parallélépipèdes qui représentent une diode multijonction à haute tension. La fig. 4 montre, d'une manière schématique, comment on place une diode multijonction dans un petit récipient de verre. La fig. 5 montre comment, après polymérisation de la résine ou vernis siliconé, on effectue un dépôt de résine époxy à au moins une des extrémités de manière à obtenir une union rigide entre la borne et l'enveloppe que forme le récipient. La fig. 6 montre, de manière schématique, le procédé de protection diélectrique à l'aide de résines (silastène, #TV, vernis ou analogues) en utilisant le vide pour permettre la pénétration de la résine dans l'enveloppe. Au dessin, la fig. 1 montre comment on utilise des cellules de silicium de type N o P dans lesquelles on effectue une diffusion par un procédé quelconque connu pour former une jonction P o N et une zone N+o P de l'autre coté de manière à obtenir un contact ohmique. Les parties intermédiaires sont soumises à une diffusion. Ces cellules peuvent être soumises ensuite à une diffusion au moyen d'or ou de platine pour diminuer le temps de r4cuoera- tion de la diode et augmenter ainsi la vitesse de commutation. A la suite de ces traitements, on nettoie les cellules par décapage dans un mélange d'acide (fluorhydrique, nitrique, phos phonique, acétique). A la fig. 2, on a représenté le type d'empilage utilisé pour obtenir la mise en série des cellules à diffusion. A cet effet, on dispose les unes sur les autres dans l'ordre suivant - une plaque (fig. 2) en alliage or-nickel - une cellule-écran en silicium 3 de type N o P monocris{;al- lineou polycristalline, de résistivité 0,01 Ohm x cm. - une plaque 1 en aluminium-silicium à la composition eutectique (88-12) - une cellule ~ diffusion 4. On effectue ainsi un certain nombre de cellules à diffusion proportionnelle à la tension de blocage désirée - on ajoute ensuite une plaque en aluminium-silicium, une cellule-écran 5 et une plaque 6 en or-nickel. il y a lieu d'observer que la proportion de nickel est peu importante, l'intérêt résidant uniquement dans la seule présence du nickel, ce qui permet, d'une part, un meilleur dosage au moment de la jonction et, d'autre part, d'éviter une zone recristallisée d'or-silicium trop importante (problème ultérieur du décapage des diodes terminées où la zone recristallisée d'or-silicium se décape plus rapidement que le silicium pur). On évite ainsi la possibilité du détachement des contacts or-nickel sur les faces supérieures et inférieures. La fi . v illustre un procédé classique de découpage de diodes utilisé actuellement pour obtenir des éléments de forme parallélépipédique dans lesquels la section est proportionnelle 2 au courant direct auquel la diode sera soumise (1k/mm ). E# 7, on a rep-#ésenté des lames d'acier pour effectuer le découpage et, en 8, l'empilement des cellules. Les fig. 4 à 6 concernent une seconde réalisation selon l'invention qui consiste dans la mise en capsule du redresseur à l'intérieur d'une ampoule de cristal 10 du type connu habituellement sous la référence D029, et dont la hauteur est de 15 mm. A cette figure, on indique : en 9 la connexion, en Il des plaques de plomb, argent ou similaire, et en 14 l'empilage. il existe une certaine difficulté dans l'isolement ou la passivation des parties superficielles du semiconducteur, c'est pourquoi on introduit des résines ou des vernis à llintérieur de la capsule, par l'utilisation du principe du vide appliqué dans le baromètre de Dorricelli qui constitue une des caractéristiques selon l'invention. Après la polymérisation de la résine ou du vernis, on termine la mise en capsule en déposant, avec une pince ou une seringue, une goutte de résine époxy polymérisable à froid pour fixer la connexion métallique qui n'est pas réunie au cristal. A la fig. 5, on montre en 12 la résine époxy, en 13 la résine silastane et en 14 l'empilage. La fig. 6 montre d'une manière schématique la mise en capsule sous vide ;17 est la cloche à vide, 15 le vide, 18 les capsules, 19 l'entrée d'air, 16 la réalisation du vide et 20 indique la résine silastène. RE2V.h7NTDICADIGNS 1 - Procédé de fabrication de diodes à très haute tension du genre de celles constituées par une série de jonctions, caractérisé en ce qu il comporte deux phases : formation de la matrice du redresseur et mise en capsule des redresseurs élémentaires, ladite matrice étant formée par un nombre de jonctions suffisant pour bloquer la tension désirée, on dispose,entre les cellules à diffusion de silicium, des plaques en alliage d'aluminium-silicium en plaçant au bas du cylindre ainsi formé deux cellules de silicium N o P agissant comme écran et sur celles-ci deux plaques d'or-nickel destinées à servir ultérieurement de prise de contacts, on effectue lasoudure de l'ensemble empilé dans des fours appropriés de sorte que l'on obtient des jonctions très résistantes à l'élévation de température que peut subir le redresseur dans les applications auxquelles il est destiné. 2 - Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que, sur les cellules de type N o P sur lesquelles on a effectué une diffusion par un procédé connu en formant une jonction N o P et une zone N+ de l'autre côté, on effectue ensuite une diffusion à l'or-platine et on nettoie par décapage avec un mélange d'acides fluorhydrique, phosphorique, nitrique et acétique. 3 - Procédé suivant les revendications 1 et 2, caractérisé en ce que dans la seconde phase on réalise la mise en capsule de chaque redresseur unitaire formé dans une ampoule de verre de quelques 15 mm de hauteur, en effectuant la passivation des surfaces du semiconducteur par l'introduction de résines ou de vernis c-' l'intérieur de la capsule par l'utilisation du vide, en effectuant ensuite la polymérisation de la résine ou du vernis et en terminant la mise en capsule en fixant au cristal la connexion métallique au moyen d'un dépôt d'une goutte de résine époxy. 4 - Procédé suivant les revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les cellules à diffusion de silicium peuvent être substituées par des équivalents d'autres métalloïdes susceptibles d'acquérir la propriété de semi-conduction.