Elektrisches Schaltelement, insbesondere Photozelle und Verfahren zur Herstellung dieses Elementes Die Erfindung betrifft ein elektrisches Schaltelement, insbesondere eine Photozelle mit einem langgestreckten Körper in einer rohrförmigen, mit Spiel den Körper um fassenden Hülle, wobei der im Querschnitt am Umfang des Körpers vorhandene Spielraum zwischen Hülle und Körper wenigstens über einen Teil der Körperhöhe mit einer weicher oder viskosen Masse ausgefüllt ist.
Die Erfindung betrifft weiter ein Verfahren zur Herstellung eines solchen elektrischen Schaltelementes, insbesondere einer Photozelle, wobei ein langgestreckter Körper in einer an einem Ende offenen, rohrförmigen Hülle unter gebracht wird, die mit einem gewissen Spiel um den Körper passt, wobei der im Querschnitt längs des Um fanges des Körpers vorhandene Spielraum zwischen Hülle und Körper wenigstens über einen Teil der Kör perhöhe mit einer viskosen oder weichen Masse aus gefüllt wird.
Bei einem solchen elektrischen Schaltelement bzw. Verfahren, soll z. B. der langgestreckte Körper wegen Empfindlichkeit seiner elektrischen Eigenschaften gegen atmosphärische Einflüsse durch die viskose oder weiche Masse gegen solche Einflüsse geschützt werden.
An die Hülle wird dabei mit Rücksicht auf die Ver wendungsart des Schaltelementes die Anforderung ge stellt, dass sie möglichst klein und an die Gestalt und die Grösse des wirksamen Körpers angepasst sein soll. Dabei tritt unter anderem die Schwierigkeit auf, dass der im Querschnitt zur Verfügung stehende, häufig nur kleine Spielraum mit einer viskosen oder weichen Masse in gleichmässiger Verteilung über die Körperhöhe aus gefüllt werden muss, um die empfindlichen Teile des Körpers gleichmässig zu schützen.
Da bei solchen Hül len die zu schliessende Öffnung verhältnismässig nahe an dem Körper liegt, lieb weiter die Aufgabe vor, den Körper derart in die häufig aus einem silico-organischen Fett bestehende Füllmasse einzubetten, dass durch un- gleichmässiges Füllen die Füllmasse den Rand der zu schliessenden Öffnung der Hülle nicht beschmutzt, da dies nachträglich beim Abdichten Schwierigkeiten bei der Haftung mit sich bringen würde. Es kann z.
B. bei der Herstellung von Photozellen mit einem plattenförmigen, mit Elektroden versehenen, photoempfindlichen Körper dieser Körper in eine vi skose Masse eingebetttet und das Ganze in einen mit Spiel herumpassenden, flachen, an einem Ende offenen Glasrohr untergebracht werden, indem der Körper in ein solches Rohr geschoben wird, da vorher bereits der massen mit der Füllmasse gefüllt ist, dass diese Füll masse nach dem Einbetten das Rohr bis zur gewünsch ten Höhe und bis zu dem gewünschten Abstand von der Öffnung ausfüllt.
Beim Durchführen dieses bekannten Verfahrens wurde festgestellt, dass beim Füllen von Hand die Füllmasse an den schmalen Seitenkanten häu fig auf unregelmässige Weise höher hinaufdrang als an den breiten Vorder- und Rückkanten, so dass sie dort den Rand der abzudichtenden Öffnung beschmutzte. Bei gewissen bekannten Ausführungsformen einer Photo zelle konnten diese Schwierigkeiten dadurch vermieden werden, dass die Masse nicht von Hand sondern durch Zentrifugieren eingeführt wurde. Bei anderen bekannten Ausführungsformen von Photozellen jedoch, z.
B. bei denen, die aus einem Metallträger mit einer darauf be festigten, photoempfindlichen Platte bestehen, trat auch beim Zentrifugieren die Unregelmässigkeit der Füllung und die Beschmutzung des Randes auf.
Bei in bezug auf die Erfindung durchgeführten Ex perimenten hat es sich nunmehr gezeigt, dass die un- gleichmässige Ausfüllung unter anderem darauf zurück zuführen ist, dass der im Querschnitt längs des Körper umfanges vorhandene Spielraum örtliche Unterschiede aufweist. Bei den bereits erwähnten flachen Photozellen, z. B., wird auf den schmalen Seiten ein grösserer Spiel raum zugelassen als auf den breiten Vorder- und Rück seiten, da bei der Herstellung der Hülle der Abstand zwischen den Seitenkanten weniger genau eingehalten werden kann.
Wenn weiter in einer bestimmten Richtung in einem Querschnitt ein kleiner Spielraum gewünscht ist, kann es erwünscht sein, in einer anderen Richtung dieses Querschnittes einen grösseren Spielraum zuzulas sen, um das Anbringen des Körpers in der Umhüllung zu erleichtern. Es wurde weiter gefunden, dass ein un- regelmässiges Vorpressen der Füllmasse weiter begün stigt wird und sogar beim Zentrifugieren nicht einmal vermieden werden, kann, wenn die spezifischen Ge wichte des Körpers und der viskosen Masse zu grossen Unterschied aufweisen, was z.
B. bei der Photozelle mit der am photoempfindlichen Körper befestigten Kühl platte der Fall ist.
Aufgrund dieser Erkenntnisse bezweckt die Erfin- dung unter anderem, ein einfaches und vorteilhaftes elektrisches Schaltelement, insbesondere eine Photozelle zu schaffen, bei welchem die erwähnten Schwierigkeiten bei der Herstellung in einfacher Weise vermieden werden.
Das elektrische Schaltelement gemäss der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass im Querschnitt der Spiel raum längs des Körperumfanges verschieden ist und dass der eingebettete Körper örtlich über seine Höhe ver teilt einen oder mehrere Ansätze hat, die Stellen mit grösserem Spielraum teilweise ausfüllen.
Auf diese Weise ermöglicht die Erfindung, Schaltelemente mit den ge wünschten Unterschieden im Spielraum zwischen Hülle und Körper herzustellen und infolge der Anwesenheit der örtlichen Ansätze die fabrikatorischen Unterschiede in dem Spielraum auf einfache Weise dermassen zu be heben, dass eine gleichmässige Ausfüllung mit der visko sen oder weichen Masse erzielt und eine Verschmut zung der Abdichtungsöffnung vermieden wird. Bei der Herstellung von z. B.
Photozellen darstellenden Schalt elementen hat es sich dabei als möglich erwiesen, die jenigen Ausführungsformen, die lediglich durch Zentri fugieren gleichmässig ausgefüllt werden konnten ,auch von Hand gleichmässig einzubetten, ohne dass die Öff nung verschmutzt wurde. Bei einer solchen Ausfüh rungSform, z.
B. einer Photozelle, für welche die Erfin dung besonders bedeutungsvoll ist, ist der Körper plat- tenförmig und wird wenigstens teilweise durch eine mit einem Elektrodensystem versehene, photoempfindliche Platte gebildet, während die Hülle aus einem mit einem gewissen Spielraum um den Körper herumpassenden, flachen Rohr besteht.
Bei dieser Ausführungsform ist im Querschnitt der Spielraum auf den schmalen Seitenkan ten des flachen Rohres grösser als auf der Vorder- und der Rückseite, wobei an den Rändern des plattenför migen Körpers über die Höhe verteilt, ein oder mehrere Ansätze angebracht sind, die in dem örtlichen Quer schnitt einander gegenüberliegenden den Spielraum auf den beiden Seitenkanten teilweise ausfüllen. Der Körper kann aus mehreren Teilen oder Schichten zusammen gesetzt sein.
Die Erfindung kann auf ähnliche Weise bei einer Photozelle vorerwähnter Gestalt durchgeführt werden, bei welcher die, photoempfindliche Platte auf einer Trä gerplatte, z. B. aus Glas oder keramischem Material angebracht ist. Überraschenderweise erwies es sich wei ter als möglich, z. B. aus solchen Photozellen, bei denen das Massengewicht zwischen Körper und Füllmasse, z.
B. durch die Anwesenheit einer metallenen Kühlplatte derart verschieden war, dass sie ohne weiteres durch Zentrifugieren nur mit den eingangs erwähnten Schwie- rigkeiten eingebzttet werden konnten, durch die Anwen dung der Ansätze und auch durch die Bremswirkung infolge der Verkleinerung des Spielraums, gleichmässig durch Zentrifugieren auszufüllen.
Bei einer besonders günstigen Ausführungsform einer solchen Photozelle mit der vorstehend beschriebenen, flachen rohrförmigen Hülle kann der Körper im wesentlichen aus einem mit Elektroden versehenen, photoempfindlichen Element be stehen, das gewünschtenfalls durch eine isolierende Zwi- schenschicht auf einem Teil eines metallenen Kühlstrei fens, z. B. aus Kupfer, angebracht ist.
Die Ansätze können z. B. durch örtliche Verdickung eines um der Körper angebrachten Ringes gebildet sein. oder sie können durch Klemmen örtlich am Rande des Körpers angebracht werden. Bei einer besonders vorteil haften Ausführungsform der Erfindung, bei der der ein gebettete Körper plattenförmig ist und die Hülle aus einem flachen Rohr mit einem grösseren Spielraum auf den.
beiden Seitenkanten dieses Rohres besteht, werden die Ränder des plattenförmigen Körpers in metallenen Klemmkörper gefasst, die gewünschtenfalls gleichzeitig als Elektrodenzuführungen dienen können und die ört- lich mit Ansätzen in Form von Zungen versehen sind, welche durch Stanzen aus den Klemmkörpern selber ge bildet werden können.
Um das Anbringen des Körpers in der Hülle zu vereinfachen, schliessen die Ansätze vorzugsweise einen Winkel von weniger als 90 mit den Rändern des Körpers ein, und zwar in Richtung auf die Abdichtungsstelle. Die Ansätze können am Rande der Hülle liegen, sodass eine weitere Bremswirkung beim Einbetten erzielt wird. Um jedoch einen Unterschied in der Bremswirkung infolge Fabrikationstoleranzen in den Abmessungen des Hüllenquerschnittes zu vermeiden, werden die Ansätze vorzugsweise derart angebracht, dass sie in dem örtlichen Querschnitt nicht oder wenig stens nicht alle gleichzeitig die Innenwand der Hülle berühren.
Um eine möglichst günstige, gleichmässige Einbettung zu sichern, sind, über die Einbettungshöhe gleichmässig verteilt, vorzugsweise mehr als zwei An sätze angebracht, welche Zahl um so grösser ist je grös- ser die Einbettungshöhe ist. Einer der Ansätze ist vor zugsweise auf oder nahe demjenigen Teil des Körpers angebracht, der zunächst mit der viskosen Masse beim. Einbetten in Berührung kommt.
Bei der Herstellung kann derart vorgegangen werden, dass der Körper zunächst in die Hülle eingeschoben und darauf das Fett angebracht und verteilt wird, z. B. durch Zentrifugieren, wobei mittels der Ansätze auch eine gleichmässige Verteilung begünstigt werden kann. Das Einbetten wird vorzugsweise dadurch durchgeführt, dass der Körper mit den bereits beschriebenen Ansätzen in eine bereits vorher mit der gewünschten Menge der Füllmasse gefüllte Hülle eingeschoben wird, was in ge wissen Fällen z. B. von Hand oder vorteilhaft durch Zentrifugieren erfolgen kann.
Die Erfindung wird nachstehend anhand einiger Aus führungsbeispiele und der schematischen Figuren nähe erläutert.
In den Figuren la, 1b, lc ist eine Ausführungsform einer Photozelle in einem Längsschnitt, in einem Quer schnitt an der Stelle der Klemmkörper bzw. in einem anderen Längsschnitt dargestellt.
Fig. 2 zeigt schematisch eine Herstellungsstufe der Photozelle nach Fig. 1.
Die in den Figuren la, lb und 1c dargestellte Photo- widerstandszelle besitzt eine Hülle, die aus einem lang gestreckten, flachen, auf der Unterseite offenen Glas rohr 1 besteht, dessen äussere Höhe etwa 40 mm und äusserer Querschnitt 15 mm x 5 mm betragen. In diesem Glasrohr 1, das eine Wandstärke von etwa 0,8 mm hat, befindet sich mit einem gewissen Spielraum passend ein plattenförmiger Photowiderstandskörper 2 z.
B. aus CdS mit einer Höhe von 32 mm und einem Querschnitt von 11 x 1 mm . Auf einer Seite 3 der Photowiderstands- platte 2 befindet sich ein Elektrodensystem, das aus zwei kammförmigen, ineinander eingreifenden, aufgedampF- ten Elektroden 4 und 5 besteht, die z. B. eine Stärke von 0,5 #t haben. Die andere Seite 6 der Photowider standsplatte 2 ist durch eine Klebeschicht 7, z. B. aus einem Epoxyharz, mit einer Stärke von 0,1 nun auf einem Teil einer metallischen Kühlplatte 8, z.
B. aus Kupfer, mit einer Stärke von etwa 1,4 mm befestigt. Ein weiterer Teil dieser Kühlplatte befindet sich als Wärme abführen ausserhalb der abzudichtenden Öffnung und hat eine Bohrung 10 zwecks seiner Befestigung an einem Chassis. Die Abdichtung besteht aus einem Kunststoff 11, z. B. einem Epoxyharz, mit einer Füllplatte 12 aus Quarz zum Kompensieren der Ausdehnung des hin durchgeführten Teiles der Kühlplatte (9).
Die Photowiderstandsplatte 2 und die Kühlplatte 8 sind auf den Seiten in U-förmige Klemmkörper 13 und 14 mit einer Stärke von 0,2 mm, z. B. aus Kupfer oder Nickel, gefasst und das Ganze bildet gemeinsam einen Körper, der mit einem Spielraum in die Hülle 1 passt. Auf der Vorderseite 3 ist jeder dieser Klemmkörper 13 und 14 elektrisch leitend verbunden mit einer der kammförmigen Elektroden 4 bzw. 5. Die Klemmkörper 13 und 14 sind elektrisch gegen die Kühlplatte 8 durch eine Glimmerplatte <B>15</B> mit einer Stärke von 0,2 mm iso liert (siehe Fig. 1c). Die Klemmkörper 13 und 14 enden auf der Unterseite in Zuführungsleitungen 16 und 17, die durch die Abdichtung nach aussen geführt sind.
Der durch die Klemmkörper 13 und 14 an den Rändern be grenzte Körper, der aus der Photowiderstandsplatte 2, der Klebeschicht 7, dem Kühlplattenteil 8 und der Glimmerplatte 15 besteht, hat im Querschnitt (siehe Fig. 1c) einen kleinen, längs des Körperumfanges ver schiedenen Spielraum gegenüber der Hülle 1.
Der Spiel raum zwischen der Hülle und der Glimmerplatte 15 und der zwischen der Hülle und der wirksamen Seite 3 des Körpers an beiden Stellen ist nur 0,3 bzw. 0,4 mm, wäh rend auf beiden Seitenkanten des Körpers zwischen der Hülle 1 und den Klemmkörpern 13 bzw. 14 ein im Quer schnitt annähernd halbkreisförmiger Spielraum mit einem Radius von etwa 1 mm vorhanden ist. Der zusammen gesetzte Körper ist praktisch gleichmässig über seine Höhe auf allen Seiten in eine weiche oder viskose Füll masse 18 eingebettet, die z. B. aus einem silico-organi- schen Fett, z.
B. Dow Corning High Vacuum Grease , besteht und bis nahe an die Abdichtung reicht, wo eine kleine Luftkammer 19 als Expansionsraum für das Fett vorhanden ist. Um diese gleichmässige Einbettung zu erzielen, sind an der Stelle des grösseren Spielraumes auf den Seiten gleichmässig über die Körperhöhe ver teilt vier metallische Ansätze 20 auf beiden Seiten des Körpers befestigt, die in dem örtlichen Querschnitt (siehe Fig. 1c) den Spielraum auf den Seitenkanten teilweise ausfüllen, derart, dass derselben im Querschnitt längs des Umfanges praktisch ausgefüllt ist.
Diese Ansätze haben die Gestalt von Zungen, die einen festen Teil der Klemmkörper 13 und 14 bilden und aus den Seiten kanten dieser Klemmkörper durch örtliches Ausdrücken hergestellt sind, was auch aus Fig. 1b ersichtlich ist, wo die zurückgebliebenen Höhlungen 21 in der Seitenkante des Klemmkörpers 13 sichtbar sind. Zur Vereinfachung des Einbettens des Körpers bilden die Ansätze 20 einen Winkel von weniger als 90 mit den Seitenkanten und sind in Richtung der Abdichtung orientiert.
Ein Ansatz paar befindet sich auf der Oberseite des Körpers, d.h. auf dem Teil, der beim Einbetten zunächst mit der viskosen oder weichen Füllmasse 18 (siehe auch Fig. 2) in Berührung kommt. In dem Beispiel der Figuren la, 1b und 1e sind diese Ansätze 20 derart angebracht, dass sie die Innenwand der Hülle 1 (siehe Fig. 1c) noch ge rade nicht berühren.
Es ist jedoch möglich, die Ansätze 20 etwas weiter vorstehen zu lassen, so dass sie örtlich, an der Innenwand liegen, in welchem Falle beim Ein betten eine manchmal gewünschte weitere Bremswirkung an der Wand erhalten werden kann. Dank dieser An sätze 20 kann beim Einbetten durch Zentrifugieren eine gleichmässige Ausfüllung längs des Umfanges über die Körperhöhe erhalten werden, trotzdem der Spielraum verschieden ist und das Massengewicht des Körpers be deutend grösser ist als das der Füllmasse 18 infolge der Anwesenheit der Kühlplatte (8, 9).
Fig. 2 zeigt schematisch eine Herstellungsstufe für eine Photozelle nach den Figuren la, 1b und 1c.
Zu diesem Zweck wird die Hülle 1 in den schema tisch dargestellten Halter 30 gebracht und in einer Zen trifugalmaschine 31, die um die Achse 32 drehbar ist, mit dem verschlossenen Ende der Hülle 1 in einem Ab stand von etwa 13 cm von der Achse 32 untergebracht. Die Hülle 1 wird vorher mit einer Menge weicher Füll masse 18 so weit gefüllt, dass nach dem Einbetten des Körpers die Masse bis zu der in Fig. la angegebenen Höhe gleichmässig ausgefüllt wird, Auf die Füllmasse 18 wird der einzubettende Körper gestellt, der aus den Klemmkörpern 13 und 14 und der von ihnen umfassten Glimmerplatte, der Kühlplatte 8, 9, der Klebeschicht und der photoempfindlichen Platte 2 besteht.
Der ein zubettende Körper ist auf die in den Figuren la, 1b und 1c dargestellte Weise mit den Ansätzen 20 versehen. Durch Zentrifugieren mit einer Geschwindigkeit von 2200 Umdrehungen/Minute während etwa 5 Minuten wird der plattenförmige Körper gleichmässig in die Füllmasse 18 eingebettet, so dass die in den Figuren la, 1b und 1c dargestellte Konfiguration erhalten wird, wor auf die Öffnung auf die anhand der Figuren la, 1b und 1c beschriebene Weise geschlossen wird.
Die Ausführungsformen der Figuren la, 1b, 1c und 2 beziehen sich auf eine flache Glashülle und einen plat- tenförmigen, einzubettenden Körper. Es wird einleuch ten, dass die Erfindung auch bei anderen Schaltelemen ten, z. B. Halbleiterschaltelementen und anderen Gestal ten von Hüllen und/oder Körpern benutzt werden kann, wo ähnliche Schwierigkeiten infolge verschiedener Spiel räume am Umfang des einzubettenden Körpers auftre ten. Es kann z.
B. eine ähnliche Schwierigkeit auftreten bei Verwendung einer rohrförmigen Hülle mit kreisför migem Querschnitt, die mit einem gewissen Spielraum um einen stabförmigen Körper, z. B. einen Halbleiter körper mit rechteckigem Querschnitt und ungleichen Längen der Seiten passt, so dass der Spielraum zwischen einem Seitenpaar und der Hülle dem zwischen dem an deren Seitenpaar und der Hülle ungleich ist. Um ein gleichmässiges Einbetten zu erzielen, werden auch in diesem Falle örtliche Ansätze benutzt, welche die Stel len mit grösserem Spielraum teilweise ausfüllen. Es ist daher klar, dass innerhalb des Rahmens der Erfindung dem Fachmann viele Abarten zur Verfügung stehen. Die Erfindung lässt sich z.
B. auch bei einer Konfigura tion nach Fig. 1 durchführen, wenn die Kühlplatte 8 weggelassen ist und der einzubettende Körper praktisch nur aus der photoempfindlichen Platte besteht. Je grös- ser die Höhe des einzubettenden Körpers, um so vorteil hafter ist es diese Erfindung durchzuführen.