Die hier dokumentierte Anzeige stammt aus dem Taschenrechner TI-1500. Es lassen sich acht vollständige Ziffern darstellen. Die neunte Stelle ist auf ein Minuszeichen und ein C beschränkt. Das C zeigt einen Überlauf an.
Das Kunststoffelement auf der Platine formt Linsen, die die relativ kleinen 7-Segment-Anzeigen vergrößern und so das Ablesen erleichtern.
Der TI-1500 arbeitet mit wiederaufladbaren NiCd-Zellen, die in diesem Modell ausgelaufen sind und große Schäden in der Elektronik verursacht haben. Die ausgelaufene Substanz ist Kaliumhydroxid, das in NiCd-Zellen als Elektrolyt dient. Im ganz linken Segment ist so viel der Lauge angekommen, dass man die Anzeige selbst gar nicht mehr erkennen kann.
Entfernt man das Kunststoffelement, so zeigt sich wie klein die 7-Segment-Anzeigen wirklich sind. Oberhalb und unterhalb verlaufen insgesamt acht Leiterbahnen, mit denen die Segmente und der daneben liegende Punkt über Bonddrähte verbunden sind. Die Fläche unter einer jeden Ziffer führt das exklusive Potential, über das die Ziffern nacheinander aktiviert werden können.
Die Platinenoberseite ist mit einer dünnen Beschichtung überzogen, die die Halbleiter vor Umwelteinflüssen schützen soll. Es ist deutlich zu erkennen, wie sich der Elektrolyt des NiCd-Akkus durch die Durchkontaktierung und unter der Beschichtung vorgearbeitet hat.
Bei dieser Ziffer hat der Elektrolyt den Halbleiter schon deutlich sichtbar angegriffen.
Teilweise entstanden an den Leuchtdioden große Ausblühungen. Kaliumhydroxid reagiert stark mit Aluminium, Zinn und Blei, aber auch mit Galliumarsenid. Rote Leuchtdioden basieren üblicherweise auf Galliumarsenid.
Bei der Ziffer ganz links sind die Reaktionen am weitesten fortgeschritten. Da diese Ziffer nur ein Minuszeichen und ein C darstellen muss, ist sie lediglich mit 5 Bonddrähten angebunden. Auch auf den Punkt hat man verzichtet.
Die Reaktionsprodukte haben imposante Formen geschaffen. Die höchsten Bereiche sind bereits an dem darüber liegenden Kunststoffelement angestoßen. Bei der Reaktion von Galliumarsenid mit Kaliumhydroxid entstehen Arsenite, die hochgiftig sind (LD50: 14mg/kg). Das ist erschreckend, wenn man bedenkt, dass eine ausgelaufene Batterie in einem Taschenrechner nichts Ungewöhnliches ist.
Eine Ziffer ist 0,86mm x 1,65mm groß. Die LED-Streifen sind mit vier oder fünf Streifen elektrisch kontaktiert. Um möglichst wenig Licht zu verlieren, will man mit möglichst wenigen Kontakten auskommen. Gleichzeitig muss der Strom aber ausreichend gleichmäßig verteilt werden. Die Ziffern sind auf der Platine leicht verkippt aufgebracht, so dass die vertikalen Segmente schräg stehen und die Zahlen gefälliger aussehen.
Die Beschichtung zeigt durchaus einige Defekte.
Im Detail zeigt sich, dass die Ecken der LED-Segmente etwas beschnitten wurden.
Der Leuchteffekt geht ein Stück weit über die sichtbare Abgrenzung des Segments hinaus. Wahrscheinlich hat sich die Dotierung etwas über die Begrenzung hinaus ausgebreitet. Es ist aber auch denkbar, dass sich der Rekombinationsbereich außerhalb der physikalischen Grenzfläche zwischen p- und n-Dotierung befindet.
Im Bereich des rechteckigen Fehlers scheint die eingebrachte Dotierung zu fehlen.
Die Punkte sind Leuchtdioden mit einer Kantenlänge von 0,37mm.
Der Elektrolyt scheint die aktiven Bereiche deutlich stärker anzugreifen als die Aluminium-Leiterbahnen. Auf den Anzeigen ist keine Passivierungsschicht zu erkennen. Höchstwahrscheinlich hat man die Oberfläche irgendwie maskiert, um die unterschiedliche Dotierung einzubringen. Diese Maskierung schützt offenbar die nicht leuchtenden Bereiche vor dem Elektrolyt, während die Segmente sofort chemisch reagieren.
Viele der Segmente leuchten trotz starker Beschädigung noch auf.
Die Segmente fallen außerdem nicht auf ganzer Länge aus. Teilbereiche können durchaus noch leuchten, wenn andere Bereiche bereits dunkel bleiben.
Bei stärker beschädigten Segmenten sind teilweise auch Leuchteffekte deutlich außerhalb der aktiven Bereiche zu erkennen. Es ist unwahrscheinlich, dass in diesen Bereichen tatsächlich eine Licht emittierende Rekombination auftritt. Wahrscheinlicher ist, dass das Licht über das Halbleitermaterial, die Beschichtung oder durch den Zwischenraum ein Stück weit übertragen wird.
Legt man eine Spannung an die stark angegriffenen Segmente an, so kann man unter der Beschichtung eine gewisse Dynamik beobachten: Video (60MB) Das elektrische Feld und die lokale Erwärmung können die chemischen Reaktionen stark beschleunigen.
