Van der Heem - Transistorfabricage

Onderstaand artikel is gepubliceerd in het VDH-tje Nr. 588 van 28 februari 1959. Het is een van de artikelen in de serie 'Uit de VDH-keuken', deze artikelen verschenen met enige regelmaat in het personeelsblaadje. Zij werden geschreven door de desbetreffende afdelings-chefs, in dit geval de heer G.J. van Es.

Alweer een kijkje in de keuken bij Van der Heem en... wat voor keuken! Als wij een vergelijking zouden kunnen maken met een keuken, waar gerechten worden bereid, dan moeten wij er wel een zoeken waar de meest verfijnde gerechten vandaan komen, die met de grootste zorg zijn bereid. Er is slechts één verschil. In het ene geval is het mogelijk dat de minder kieskeurige kok eten voorzet dat door de consument met smaak wordt opgepeuzeld, voor transistoren gaat dat verhaal echter niet op, want, indien één van de processen, waarmee transistoren worden opgebouwd, niet correct wordt uitgevoerd, zodat deze niet aan de eisen voldoen, dan worden deze terzijde gelegd en komen niet voor verkoop in aanmerking.

De meetapparatuur die in samenwerking met onze laboratoria en de afdeling meetapparaten is ontworpen laat geen twijfel open of een transistor voor een bepaald doel bruikbaar is of niet. In theorie is een transistor niet moeilijk te maken. De praktijk zegt echter wel iets anders en daarom gaan we eens een kijkje in de keuken nemen. De transistorfabricage is in drie groepen ingedeeld.

1. Mechanische en technologische groep.

Hier gaan wij uit van bij voorbeeld germanium, dat in de meest zuivere toestand is gebracht die men in de wereld kent. Om zich hiervan een indruk te vormen,gaan wij uit van de veronderstelling dat u 100 à 200 m³ water per jaar verbruikt, dat is dus 100.000 à 200.000 liter. In deze enorme plas doet u niet meer dan één vingerhoed zeep. U merkt dan in deze verhouding totaal niets van de zeep, al zoudt u er kilo's indoen. Bij de transistorfabricage worden deze uiterst kleine toevoegingen door onze meetapparatuur zeer duidelijk aangetoond.

Van het bovengenoemde germanium worden germaniumkristallen gemaakt, hetgeen niets anders wil zeggen dan dat de atomen netjes volgens een bepaald patroon worden opgebouwd. Hiertoe gebruiken wij een correct entkristal, dat reeds de vereiste eigenschappen heeft en waarmee dan een vrij groot kristal moet worden gemaakt met precies dezelfde eigenschappen als het entkristal. Dit groeiproces wordt uitgevoerd bij een temperatuur die iets boven de smelttemperatuur van germanium is gelegen namelijk 940º C. en in een atmosfeer die geheel van de buitenlucht is afgesloten. Nu is een schommeling van nog geen 0,1º C. al voldoende om het kristal van vorm te laten veranderen, waardoor afwijkende eigenschappen kunnen ontstaan. Het spreekt dus vanzelf dat hiervoor een uiterst gevoelige en betrouwbare regelinstallatie nodig is om een grote nauwkeurigheid te bereiken.

De verdere bewerking bestaat uit het tot plakjes verwerken van het kristal door middel van zeer dunne diamantslijpschijven, gevolgd door de fijnere bewerkingen zoals lappen en etsen, zodat uiteindelijk zeer dunne germaniumplaatjes ontstaan tot achthonderdste millimeter dik en waarvan de vlakken zuiver parallel aan het kristalpatroon moeten lopen, terwijl de afwijkingen niet meer dan een paar duizendsten van een millimeter mogen bedragen.

Het zal duidelijk zijn, dat de machines, waarmee deze nauwkeurigheid wordt bereikt, voortdurend in goede conditie moeten worden gehouden, zodat een tolerantie-eis van de machines van 25.000 tot 100.000ste van een millimeter niet overdreven is.

2. De fabricagegroep.

Voor de bereiding van maaltijden pleegt men verschillende sappen te gebruiken. Bij de transistorfabricage is het al niet anders, alhoewel deze sappen in werkelijkheid etsen zijn, doch deze zijn wel wat sterker dan u thuis gewend bent, want u zult wel geen loog of bijna 100% sterke azijnzuur door uw salade mixen. Bovendien is de graad van zuiverheid weer geheel in overeenstemming met de kwaliteit waaraan het germanium voldoet, waardoor mede het karakter van de transistor wordt bepaald.

Vele bewerkingen zijn niet meer met het blote oog uit te voeren, zodat men van fijne instrumenten en microscopen gebruik moet maken, waardoor niets aan het oog ontsnapt dat nadelig zou kunnen zijn voor een goede transistorwerking.

De eigenlijke transistorfunctie, b.v. als versterkerelement, wordt verkregen door een speciale temperatuurbehandeling in een oven, die door zeer nauwkeurige instrumenten wordt geregeld. Wij noemen dit het alloy-proces. Feitelijk wordt tijdens dit alloy-proces de transistor dus geboren, echter zonder armen of benen, de zogenaamde uitlopers, die later door middel van miniatuur lasmachines worden aangelast.

Na een intensief droogproces, inkapselen en hermetisch afsluiten in een metalen busje, voorafgegaan door een warmtebehandeling, is de transistor voor duurzaam gebruik gereed.

3. De controlegroep.

Het zal wel niemand verwonderen dat men, uiterlijke afwijkingen daargelaten, aan de buitenkant van een transistor niet kan zien of deze wel of niet gezond is en voor welke speciale doeleinden deze geschikt is. Tijdens de verschillende fasen dienen wij dus te controleren. Hiervoor staat een uitgebreide apparatuur ter beschikking. Soms is een steekproef al voldoende, maar er zijn ook eigenschappen die stuk voor stuk moeten worden nagegaan. Tussen het zeer dure apparaat van vele duizenden guldens om het kristal te kunnen beoordelen en het goedkope kastje van een paar tientjes om sluiting te kunnen aantonen, ligt een grote verscheidenheid van meetapparaten, die allemaal nodig zijn om de transistoren binnen de afgesproken tolerantie te kunnen afleveren.

Niet onvermeld mag blijven, dat elke transistor speciaal op de hermetische afdichting wordt getest zodat later lek worden uitgesloten moet worden geacht. Verder worden nog steekproefsgewijs duurproeven genomen, waarbij de transistoren extra worden overbelast en dus vrij warm worden. Van tijd tot tijd worden deze op al hun eigenschappen onderzocht om zodoende de betrouwbaarheid van het fabrikaat na te gaan.

Om de metingen altijd onderling te kunnen vergelijken, wordt de temperatuur van het meetlokaal op 20º C. gehouden; de kans op foutieve aflezingen wordt daardoor tot een minimum beperkt.

Nu wij aan het eind van de rondwandeling zijn gekomen, moet nog worden opgemerkt dat er verschillende maatregelen zijn genomen om stof te weren o.a. door dubbele afsluiting van de lokalen en het filteren van verse buitenlucht. Deze maatregelen komen niet alleen het produkt, maar ook de werkomstandigheden ten goede.

Dus: altijd zuivere verse lucht tot een aangename temperatuur verwarmd en een mooi produkt door middel van prachtige machines en gereedschappen gemaakt, vindt men niet overal.

Ten slotte zal wel begrepen worden, dat voor het maken van transistoren mensen in aanmerking komen, die over voldoende vaardigheid, geduld en vakmanschap beschikken.

VDH