Brevet FR2263603A1 — publié le 19751003

La présente invention concerne un procédé de fabrication d'éléments demi-conducteurs dont la jonction p-n libre comporte un revêtement électriquement isolant, un dispositif de serrage permettant l'application du procédé, et les éléments semi-conducteurs obtenus à l'aide de ce procédé. Un procédé permettant la réalisation de tels élé- ment s semi-conducteurs est divulguée par la publication de la demande de brevet en Allemagne nO 2.134.647. Dans ce procédé les éléments semi-conducteurs sont obtenus par un recouvrement des laces des disques semi-conducteursà l'aide de deux couches intermédiaires en argent, suivi du collage de celles-ci à laide d'une matière plastique recouvrant la jonction p-n. L'utilisation de couches in termédiaires en argent et les difficultés qui en résultent pour le centrage des disques semi-conducteurs au moment du montage provisoire des éléments semi-conducteurs augmentent sensiblement le prix de revient de ceux-ci.Le fait qu'avec ce procédé on ne peut réaliser que des éléments semi-conducteurs ne présentant pas de borne de raccordement destinée à une électrode de contact pour gachette constitue un inconvénient supplémentaire. Le but de l'invention est par suite d'indiquer une méthode permettant de fabriquer des éléments semi-conducteurs par un procédé simple et economique tel que les semi-conducteurs exécutés ainsi permettent le raccordement et le centrage simultanés de l'anode avec la cathode et électrode de contact pour gachette. Ce résultat sera obtenu en empilant les uns au-dessus des autres les disques semi-conducteurs, qui sont séparés par des disques d'écartement centrés et amovibles,et qui sont fixés dans un dispositif de serrage. Les espaces restant entre les disques d'écartement et les disques semi-conducteurs sont remplis par une substance éléctnquement isolante et ces derniers sont détachés les uns des autres au moyen des disques d'écartement. Il s'est avéré particulièrement avantageux de disposer les disques semi-conducteurs dans un anneau de centrage, concentriquement aux disques d'écartement grace à un gabarit vertical de centrage.L'empilage constitué par is disques semi-conducteurs et les disques d'écartement est maintenu contre des moyens élastiques par une vis de serrage et peut tourner autour de son axe dans l'appareil de serrage. L'empilage, disposé horizontalement, est mis en rotation lette tandis qu'unie matière synthétique fluide est projetée à l'aide d'une seringue sur la jonction p-r libre des éléments semi-conducteurs. Il est ensuite dégagé cans une enceinte sous vide et durci par ln séchage dans un four. Un élément semi-conducteur éxécuté par ce procédé présente un revêtement sur sa périphérie ayant la forme d'un anneau qui adhère fortement à la jonction p-n et assure de ce fait une protection excellente vis-à-vis des surtensions, des poussières et de l'humidité. De plus le revêtement annulaire protège contre les contraintes mécaniques les pourtours des disques qui sont fragiles et permet de résoudre les problèmes de centrage au moment du montage de l'ensemble. Ainsi les bourrelets intérieur et extérieur permettent de réaliser le centrage nécessaire à I'ohtention des contacts par pression pour les empreintes anodiques et cathodiques et provoquent en mEme temps le centrage des cathodes par rapport à l'électrode de contact pour gachette.Les dimensions du revêtement qui est rapporté peuvent être adaptées à une forme géométrique quelconque du disque semi-conducteur. Ci-dessous l'invention est décrite plus en détail à laide des dessis figurant une réalisation possible. Les figures représentent La figure 1 un dispositif de serrage conforme à l'invention pour le centrage et la fixation des disques semi-conducteurs et des disques d'écartement intermédiaires. La figure 2 est une vue en coupe pratiquée entre les disques d'écartement, d'un disque semi-conducteur comportant un revêtement annulaire. La figure 3 est une coupe de différentes sortes dedisques semi-conductgurs conformes à l'invention. Sur la figure 1, le repère 1 désigne un cadre de serrage dont la plaque de base 2 est réunié à la plaque 4 constituant le couvercle par des supports verticaux 3. La plaque 2 comporte une ouverture 5 destinée à recevoir une plaque inférieure 6 qui est montée tournante et en appui élastique dans un palier à butée 8 pourvu d'un ressort à disques. Le couvercle 4 présente un filetage 9 destiné à recevoir une vis de serrage10. Celle-ci peut exercer une pression sur une plaque 12 par l'intérmédiaire d'une bille 11. Le repère 13 figure un gabarit de centrage semi-circulaire. Les repères 14 et 15 concernent les disques semi-conducteurs et les disques d'écartement. Sur la figure 2 le repère 16 représene le revêtement annulaire électriquement isolant, qui remplit l'espace compris entre les disques d'écartement 14 et le disque semi-conducteur 15 et qui présente un bourrelet extérieur 17 et un bourrelet intérieur 18. Les disques semi-conducteurs 1 5 sont empilés dans le dispositif de serrage de la figure 1 entre les disques d'écarte- ment interchangeables 14 en commençant par celui reposant sur la plaque 6, celui-ci étant guidé latéralement par le gabarit semicirculaire 13. A l'aide d'un anneau de centrage, non représenté, qui entoure le disque semi-conducteur 15, et dont le diamètre extérieur correspond à celui des disques d'écartement, le disque semiconducteur 15 est guidé par le gabarit 13 et centré sur le disque d'écartement 14. Le centrage du disque semi-conducteur au moyen de l'anneau de centrage peut être évité lorsque les disques semi-conducteurs ont le même diamètre que les disques d'écartement. L'empilage des disques, qui doit être revêtu d'une substance l'isolant électriquement, peut alors être réalisé en glissant simplement chaque disque semi-conducteur entre deux disques d' écartement dans le gabarit de centrage et en bloquant l'ensemble avec le dispositif de serrage. Les disques d'écartement 14 assurent non seulement 1 écartement entre eux des disques semi-conducteurs 15 mais ils doivent aussi former un espace qui, conformément à la figure 2, sera rempli par une substance isolante 16. Dans le présent éxemple cet espace est annulaire parce que les disques cylindriques d'écartement présente chaque fois sur leur face supérieure et leur face inférieure 'un décrochement circulaire. Les jonctions p-n libres se rebDuvent dans les espaces intermédiaires et sont protégées par le revêtement. L'empilage constitué par des disques d'écartement et par des disques semi-conducteurs est terminé à la partie supérieure par un disque d'écartement et bloqué entre la plaque supérieure 12 et la plaque inférieure 6 en agissant sur la vis de serrage 10. Après retrait du gabarit de centrage 13, l'empilage serré entre les deux plaques peut tourner. La rotation est rendue possible grâce à la bille il placée entre la vis 10 et la plaque supérieure 12, et au palier 8 dont est équipée la plaque inférieure 6. -Le ressort à disques 7 placé dans l'axe de l1e1age sous le roulement du palier 8 equilibre les efforts exercés sur la plaque 6 et le plaier 8 par la vis 10 et le poids de l'empilage. Le ressort à disques 7 assure aussi une répartition uniforme de la pression sur les disques semi-conducteurs 15 et un positionnement-élastique de l'empilage. Les disques semi-conducteurs ainsi serrés sont ensuite enrobés dans une matière plastique appropriée. Pour nettoyer les surfaces et obtenir une bonne adhérence entre les disques semiconducteurs et la matière plastique, il est recommandé, avant de placer les disques dans le dispositif de serrage, de les nettoyer et même éventuellement de les laver, avec une solution caustique, de les sécher et de les garder à l'abri des poussières. L'enrobage peut être réalisé par des injections de caouthouc silicone pratiquées à l'aide d'une seringue dans les espaces restés libres entre les disques d'écartement et les disques semi-conducteurs. A cet effet, il est opportun de placer le dispositif de serrage horizontalement et de faire tourner lentement 1' empilage constitué par les disques semi-conducteurs afin que le caoutchouc silicone soit injecté régulièrement dans les intervalles et autant que possible sans entratner des bulles d'air. Les bulles d'air restantes sont éliminées à l'aide d'une mise sous vide d'une durée de 20 à 30 minutes sousus pression inférieure à 1000pua. On obtient ainsi des revêtements actifs 16 privés d'air ce qui a pour effet d'améliorer les caractéristiques électriques de ces éléments actifs. Compte tenu de ces propriétés électriques particulièrement bonnes et de sa viscosité avantageuse, le caoutchouc silicone comportntdeux constituants s'est révélé comme un composé adequat. Toutefois, dans son utilisation, il faut éviter, quand on mélange du caoutchouc silicone avec le durcisseur, d'entratner de l'air. L'air excédentaire peut toutefois être extrait sans difficulté à l'aide d'une mise sous vide sous une pression d'environ 1 à 100 Pa. Néanmoins, pour réaliser une fabrication sans rebut, il est conseillé de ne remplir de composé qu'un tiers du récipient en verre placé dans l'enceinte mise sous vide. Le durcissement de la masse de caoutchouc silicone peut être réalisé dans un four de séchage réglable. Le caoutchouc subira d'abord une polymérisation préliminaire à l'aide d'un chauffage moyen à une température d'environ 700C, pendant à peu près une heure, puis une polymérisation complète grace à un chauffage d'une durée de deux heures à une température de 1500C environ. Après refroidissement, l'empilage est retiré de son support agissant sur la vis 10 et les disques cylindriques semi- conducteurs 15 enrobés dans le caouthouc silicone sont séparés des disques otécartement. Pour les disques d'écartement le polytétrafluoréthylène a été très avantageusement utilisé. Ce matériau, gr - ce à ses caractéristiques anti adhésives et à son faible coefficient de frottement permet de séparer facilement les disques semi-conducteurs des disques d'écartement. La couche durcie de caoutchouc silicone f & preuve de remarquables caractéristiques électriques. Elle possède une bonne résistance mécanique et adhère bien aux disques semi-conducteurs. Elle protège ceux-ci contre les chocs et éloigne la poussière et l'humidité des jonction p-n. Le procédé conforme à l'invention ne se limite pas aux disques semi-conducteurs tels que ceux représentés sur les et figures 1 et 2/rUmportant un angle aigu symétrique. Comme représenté sur la figure 3, il est également utilisable pour recouvrir les jonctions p-n dans le cas de disques semi-conducteurs com wrtant un angle aigu asymétrique (fig. 3a), un angle aigu et un angle obtus (fig. 3b) ou deux angles aigus séparés par un angle rentrant (fig. 3d). Les dimensions et les formes géométriques des disques semi-conducteurs sont sans importance en ce qui concerne la réalisation du procédé. R E V E N D I C A r I O N S EVENDICAZONS 1. - Procédé de fabrication d'éléments semi-conducteurs dont les jonctions libres p-n sont recouvertes d'une couche électriquement isolante, caractérisé en ce que des disques semi-conducteurs (153 sont empilés les uns au-dessus des autres avec entre deux disques consécutifs un disque d'écartement centré et amovible (14), sont maintenus par un dispositif de serrage pendant que les espaces restants entre les disques d'éeartement et les disques semi-conducteurs sont remplis par une substance éléctriquement isolante (16) et enfin sont séparés les uns des autres par retrait des disques d'écartement. 2. - Procédé conforme à la reveriåication 1 caractérisé en ce que les disques semi-conducteurs (15) sont placés concentriquement aux disques d'écartement (14) à laide d'un gabarit vertical de centrage (13). 3. - Procédé conforme à la revendication 2 caractérisé en ce que l'empilage constitué par les disques d'écartement (14) et les disques semi-conducteurs (15) est maintenu contre des moyens élastiques par une vis de serrage et peut tourner dans le dispositif de serrage. 4. - Procédé conforme à la revendication 3, caractérisé en ce que l'empilage étant disposé horizontalement et soumis à une rotation lente, une matière synthétique liquide est injectée à l'aide d'une seringue sur les jonctions p-n restées libres des disques semi conducteurs (15), et est ensuite dégagée dans un appareil à vide et durcie dans un for de séchage. 5. - Procédé conforme à 1une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que les disques d'écartement (14) sont fabriqués en polytétrafluoréthylène. 6. - Procédé conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 4 caractérisé en ce que le revêtement électriquement isolant (16) est constitué par du caoutchouc et de préférence par du caoutchouc silicone. 7. - Dispositif de serrage pour la mse en oeuvre du procédé conforme à la revendication 1, caractérisé en ce qu'il est constitué d'un cadre de serrage dont la base (2) comporte une plaque (6) à la partie inférieure et dont la partie supérieure présente une plaque (4) dans laquelle est disposée une vis de serrage (lo) appuyant par l'intermédiaire d'une bille sur une plaque de serrage (12). 8. - Dispositif de serrage conforme à la revendication 7 caractérisé en ce qu'un gabarit de centrage (13) est susceptible d'être inséré dans le cadre de serrage (1). 9. - Elément semi-conducteur fabriqué conformément au procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que les jonctions p-n sont noyées dans un revêtement électriquement isolant (16) de forme annulaire. 10. - Elément semi-conducteur conforme à la revendication 9 caractérisé en ce que le revêtement annulaire (16) présente un centrage suffisant pour que le contact par pression s'exerce. 11. - Elément semi-conducteur conforme à la revendication 9 caractérisé en ce que le bourrelet extérieur (17) du reve- tement (16) est centré. 12. - Elément semi-conducteur conforme à la revendication g caractérisé en ce que le bourrelet intérieur (18) du rev!- tement (16) est centré.