DE1596811A1

DE1596811A1 - Glass-mica semiconductor and process for its manufacture

Info

Publication number: DE1596811A1
Application number: DE19661596811
Authority: DE
Inventors: Mackenzie John Douglas
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1965-06-07
Filing date: 1966-06-02
Publication date: 1971-02-25
Also published as: GB1105600A

Description

HD rCDUADh DAT7CI 68 MAN N HEIM, den 28.Mai 1966HD rCDUADh DAT7CI 68 MAN N HEIM, May 28, 1966

UK. V^t KtIAKU KA I ZtL Seckenheimer Str. 36a · Telefon 46315 UK. V ^ t KtIAKU KA I ZtL Seckenheimer Str.36a Telephone 46315

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GENBRAL ELECTRIC COMPANYGENBRAL ELECTRIC COMPANY

1 River Road1 River Road

Sohenectady, New York/USA.Sohenectady, New York / USA.

Glas-Glimmer-Halbleiter und Verfahren zu seiner Herstellung. Glass-mica semiconductor and process for its manufacture.

Vorliegende Erfindung bezieht sich auf glasgebundenen Glimmer und insbesondere auf die Verwendung von halbleitendem Glas in glasgebundenen Glimmerkörpern bzw. Pormkörpern. The present invention relates to glass-bonded mica and in particular to the use of semiconducting glass in glass-bonded mica bodies or porous bodies.

Glasgebundener Glimmer ist ein weithin gebrauchtes Baumaterial, beispielsweise für elektronische Hochspannungsteile von Hochvakuumröhren, in denen er dazu dient, Metallteile aneinanderzuhalten. Sr kann ferner leicht in komplizierte geometrische Formen gebracht und gut bearbeitet werden.Glass-bonded mica is a widely used building material, for example for electronic high-voltage parts of high-vacuum tubes, in which it is used to hold metal parts together. Furthermore, Sr can be easily machined into complicated geometrical shapes and well machined.

Jedoch ist der bisher bekannte glasgebundene Glimmer .iuun nicht völlig zufriedenstellend, wenn er in Umgebungen eingesetzt wird, in denen er einer längeren Bestrahlung mit Elektronen ausgesetzt ist. Als Folge einer solchen Bestrahlung wurde nämlich beim glasgebundenen Glimmer des Standes der Technik festgestellt, dass ar mit dem Nachteil behaftet ist, elektrische Ladungen aufzubauen und anschliessend einen elektri-However, the previously known glass-bonded mica is .iuun not entirely satisfactory when used in environments where it has been exposed to prolonged exposure Exposed to electrons. As a result of such irradiation, the state of glass-bonded mica became the Technology found that ar has the disadvantage of building up electrical charges and then generating an electrical

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sehen Durchschlag zu verursaohen. Ein Versuch, diesen Nachteil zu überwinden, wurde dadurch gemacht, dass man die glaf gebundenen Glimmer-Elemente mit einem Material, wie beispielsweise Zinnoxyd, überzog, mit der Absicht, diese gegen .eine Ladungsbildung zu schützen, jedoch verteuert dies erheblich die Fabrikationskosten, ausserdem wird auf diese Weise keine völlige Lösung des Problems erreicht.see causing punch. An attempt at this disadvantage To overcome this was done by coating the glaf bound mica elements with a material such as tin oxide, with the intention of protecting them against a To protect charge formation, however, this increases the manufacturing costs considerably, and in this way there is no complete solution of the problem achieved.

Es wurde nun überraschenderweise gefunden, dass glasgebundene Glimmerkörper bzw. Formkörper, die in der Lage sind einer langen Bestrahlung mit Elektronen zu widerstehen, dadurch hergestellt werden können, dass man den Glas-Inhaltsstoff gegenüber den bekannten Elementen dadurch abändert, dass man nunmehr als bindendes Material halbleitende Gläser verwendet.It has now been found, surprisingly, that glass-bonded mica bodies or molded bodies which are able to withstand long exposure to electrons can be produced by changing the glass content compared to the known elements by now using it as a binding material semiconducting glasses used.

Da die Glasanteile des glasgebundenen Glimmerkörpers in ständigem Kontakt miteinander stehen, leiten sie jede elektrische Ladung durch den gauaen Körper und erlauben damit ein Abfliessen der Ladung unter Verhinderung einas elektrisahen Durchschlags.Since the glass parts of the glass-bonded mica body are in constant contact with one another, they each conduct electricity Charge through the gauaen body and thus allow a Discharge of the charge while preventing an electrical view Breakthrough.

Wie weiter unten, noch im einzelnen beschrieben .vird, werden die Eigenschaften, insbesondere der Widerstand les entstehenden Körpers durch Variation des Verhältnisses J_;as,, ;limmer oder durch Variation des Widerstands des Glases :ni\ .^ö dar Auswahl von Gläsern mit verschiedenen Widerständen, oescimmt.As described in detail below, the properties, in particular the resistance of the resulting body, are determined by varying the ratio J _; as ,,; limmer or by varying the resistance of the glass: ni \. ^ ö dar selection of glasses with different resistances, oescektiven.

Kurz gesagt, ist die Leitung in diesen Gläsern völlig elektronischer Art und nicht ionisch; der Widerstand der verwendeten Gläser kann zwischen ΙΟ⁴" und 10 Ohm-cm, vorzugsweise zwischen ICr und 10 Ohm-cm, liegen. In short, the conduction in these glasses is entirely electronic and not ionic; the resistance of the glasses used can be between ΙΟ ⁴ "and 10 ohm-cm, preferably between ICr and 10 ohm-cm.

Halbleitende Gläser wurden an eich bereits vorgeschlagen, wobeiSemiconducting glasses have already been proposed to Eich, whereby

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zahlreiche dieser Gläser sogenannte Mehrkomponenten-Gläser sind, welche ausser dem Glasnetzwerk bildenden Bestandteil einen Glasnetzwerkmodifizierungsbestandteil und ein oder mehrere Oxyde mehrwertiger Metalle enthalten. Der Netzwerkmodifizierungsbestandteil kann ferner aus einem Erdalkalimetalloxyd bestehen, muss dann aber in jedem !Fall in einer Menge von 30 bis 60 Mol-#, bezogen auf das Gewicht des Glaskörpers bzw. der Glasmasse, zugegen'sein. Es kann ein Teil oder das gesamte Erdalkalimetalloxyd durch das Oxyd eines mehrwertigen Metalls ersetzt sein, welches zwei wichtige !Punktionen ausübt, nämlich einen Wechsel der Wertigkeit der Metallionen im Glas mit der Erreichung des neuen elektronischen Leitungseffekts und die.!Funktion des notwendigen Glasnetzwerkmodifizierungsbeetandteiles.many of these glasses are called multi-component glasses are which, in addition to the glass network forming component, a glass network modifying component and an or contain several oxides of polyvalent metals. The network modification component can also consist of an alkaline earth metal oxide, but must then in any case in one Amount of 30 to 60 mol #, based on the weight of the glass body or the glass mass, be present. It can be a Part or all of the alkaline earth metal oxide be replaced by the oxide of a polyvalent metal, which two performs important punctures, namely a change in value the metal ions in the glass with the achievement of the new electronic conduction effect and the.! function of the necessary Glass network modification bed part.

Diese Gläser enthalten ferner im allgemeinen notwendigerweise infolge ihrer Herstellungsweise einen Netzwerkbilder in Gestalt eines Silikats, Phosphats oder Germanate und einen Netzwerkmodifizierungsbestandteil, der aus Kalziumoxyd, Bariumoxyd, Strontiumoxyd, Uagnesiumoxyd oder einer Mischung aus zwei oder mehr dieser Oxyde oder einem oder mehrerer Oxyde mehrwertiger Metalle besteht. Wenn Magnesiumoxyd oder Kalziumoxyd verwendet wird und es notwendig ist zur Schaffung eines homogenen Körpers die Nichtmiechbarkeit des iJetzwerkmodifizierungebestandteile mit dem Netzwerkbilder zu überwinden, ist eine weitere Komponente, wie beispielsweise Aluminiumoxyd oder Kaliumoxyd ein essentieller Bestandteil der Gesamtkomposition. Das die Mischbarkeit erzielende Additiv wird bevorzugtermassen in einer Menge eingesetzt, die zwischen etwa 1 Mol-# und 5 Mol-%, bezogen auf die fertige Glaskomposition, liegt; dieses Additiv kann in die Rohmischung der Oxyde vor der Erhitsungsstufe eingearbeitet werden.These glasses also generally contain necessary a network image in shape due to the way they are made of a silicate, phosphate or germanate and a network modifying component, that of calcium oxide, barium oxide, strontium oxide, uagnesium oxide or a mixture of two or there is more of these oxides or one or more oxides of polyvalent metals. When using magnesia or calcium oxide and it is necessary to create a homogeneous body the non-smellability of the network modification components Overcoming with network images is another component, such as aluminum oxide or potassium oxide an essential part of the overall composition. The additive which achieves the miscibility is preferably in one Amount used that is between about 1 mol% and 5 mol%, based on the finished glass composition, lies; this additive can be added to the raw mixture of oxides before the heating stage be incorporated.

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Es kann andererseits auch dann zugegeben werden, wenn die Grundkomponenten des Glases sich im geschmolzenen Zustand befinden.On the other hand, it can also be added if the Basic components of the glass are in the molten state are located.

Beim üJrfindungsgegenstand kann der verwendete Glimmer ein beliebiger natürlicher oder synthetischer Glimmer oder auch eine Mischung von verschiedenen Glimmern sein, wobei Muskovitglimmer zu bevorzugen ist. Der Glimmer wird vorzugsweise in Gestalt von Blättchen oder Stückchen der Form und der Grosse eingesetzt, die an sich bei der Herstellung von glasgebundenen Glimmerkörpern des Standes der Technik üblich ist. So kann vorteilhafterweise der Glimmer in den Formen eingesetzt werden, die im USA-Patent 3 131 114 beschrieben sind. Die Menge bzw. der Anteil an eingesetztem Glimmer ist der Wahl des Herstellers überlassen, wobei der Widerstandswert des Endprodukts durch das Verhältnis Glas/Glimmer und den Widerstandswert des jeweils verwendeten halbleitenden Glases bestimmt wird.In the case of the subject matter of the invention, the mica used can be a any natural or synthetic mica or a mixture of different mica, with muscovite mica is preferable. The mica is preferably in the form of flakes or bits of shape and size used, which is common in the production of glass-bonded mica bodies of the prior art. So can It is advantageous to employ the mica in the forms described in U.S. Patent 3,131,114. the The amount or the proportion of mica used is left to the choice of the manufacturer, with the resistance value of the End product through the ratio of glass / mica and the resistance value of the semiconducting glass used is determined.

Das erfindungsgemäss verwendete halbleitende Glas kann sich in der physikalischen Form befinden, die im allgemeinen bei den Herstellungsverfahren von glasgebundenen Glimmerkörpern bzw. Fonnkörpern des Standes der Technik benutzt wird. Vorzugsweise wird das Glas in Form von fein zerteilten Stückchen von -200 mesh (Tyler Standard) eingesetzt, so dass das Vermischen mit den Glimmerblättehen zu einer gleichförmigen Komposition begünstigt wird.The semiconducting glass used according to the invention can are in the physical form that is generally used in the manufacturing process of glass-bonded mica bodies or mold bodies of the prior art is used. Preferably the glass is in the form of finely divided pieces -200 mesh (Tyler standard) used so that mixing with the mica sheets to form a uniform composition is favored.

Die neuen Glas-Glimmer-Körper bzw. Formkörper der vorliegenden 'Erfindung werden nach einem Verfahren hergestellt, das darin besteht, dass zunächst das halbleitende Glas in fein zerteilterThe new glass-mica body or molded body of the present 'Invention are produced by a process that consists in first dividing the semiconducting glass into finely divided

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Form mit den Glimmerblättchen vermischt wird und sodann die entstandene, im wesentlichen homogene Mischung in die gewünschte Form gepresst wird. Das Glas und der Glimmer werden im allgemeinen vorteilhafterweise in trockener Form vermischt, wenngleich bei Verwendung entsprechender Mischvorriohtungen auch eine Nassmischung angezeigt sein kann.Form is mixed with the mica flakes and then the The resulting, essentially homogeneous mixture is pressed into the desired shape. The glass and the mica become generally advantageously mixed in dry form, albeit with the use of appropriate mixing devices wet mixing may also be indicated.

Es wurden durch Handvermischung von Muskovitglimmer und halbleitendem Glas (P2O5-V^Oc) im Gewichtsverhältnis 1:1 Scheiben eines Durchmessers von 5 cm und einer Dicke von 1,5 mm hergestellt. Dabei waren sowohl das Glas als auch der Glimmer trocken und besassen eine Grosse von -100 mesh (Tyler Standard). Sodann wurde das vorgeformte pulvrige Gemisch mit einem Druck von 700 kg/cm in die endgültige Form gepresst. Die entstandenen Scheibchen waren mechanisch stabil, sie konnten leicht ohne Brucherscheinungen bearbeitet, durchbohrt und geschnitten werden. Eine 100 stundige Anlegung eines 6-Volt Gleichstrompotentials ergab keinerlei Elektrolyseerscheinungen, womit die Halbleiternatur der Komposition bestätigt wurde.Slices were made by hand mixing muscovite mica and semiconducting glass (P2O5-V ^ Oc) in a weight ratio of 1: 1 a diameter of 5 cm and a thickness of 1.5 mm. Both the glass and the mica were dry and had a size of -100 mesh (Tyler standard). The preformed powdery mixture was then pressed into the final shape at a pressure of 700 kg / cm. The resulting Slices were mechanically stable, they could easily be machined, drilled and cut without any signs of breakage will. A 100 hour application of 6 volt DC potential did not show any signs of electrolysis, thus confirming the semiconducting nature of the composition.

Bei der Angabe von anteiligen Mengen in dieser Beschreibung und den Ansprüchen beziehen sich die ersteren auf das Gewicht.When proportional amounts are stated in this description and the claims, the former relate to the weight.

/ Patentaneprüohti/ Patent application

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Claims

1.) Semiconducting glass-mica body or molded body, characterized in that it consists of mica and electronically conductive glass, these components being connected to form a solid body and the glass having a resistance value between 10 ⁴ and 10 ¹² ohms at normal temperature -cm owns.

2.) Semiconducting glass-mica body or shaped body according to claim 1, characterized in that the proportional amounts of the electronically conductive glass and the Glimmers are about 1: 1.

3.) A method for producing a semiconducting glass-bonded mica body or shaped body, characterized in that that one particles of electronically conductive glass, which

at ordinary temperature an electrical resistance θα 12
value of 10 * to 10 ohm-cm, mixed with finely divided mica and then the homogeneous mixture on a mechanically strong and easily workable body baw. Molded body of the desired shape is pressed.

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