DE1042762B

DE1042762B - Surface rectifier or transistor, which has at least one of its electrodes in surface contact with a body which dissipates the heat loss

Info

Publication number: DE1042762B
Application number: DES42834A
Authority: DE
Inventors: Hans Nagorsen
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 1955-02-26
Filing date: 1955-02-26
Publication date: 1958-11-06
Also published as: CH340558A; US2907935A; GB802987A

Description

DEUTSCHESGERMAN

Bei Flächengleichrichtern bzw. -transistoren, insbesondere hohen Wirkungsgrades, die z. B. mit einem Halbleiter vom Charakter des Germaniums oder SiIiciums arbeiten, ist es wegen der hohen spezifischen elektrischen Belastbarkeit wichtig, daß die an dem System entwickelte Verlustwärme möglichst wirksam abgeführt wird, denn die thermische Beanspruchbarkeit dieser Halbleiter ist begrenzt, und beim Überschreiten derselben können diese schadhaft werden oder zumindest vorübergehend unwirksam werden. Es ist daher vor allen Dingen wichtig, daß ein unmittelbarer guter Wärmeübergang von dem Gleichrichterelement auf den zur Wärmeabführung bestimmten Körper stattfindet. Man hat bisher zu diesem Zweck die eine plattenförmige Elektrode eines p-n-Gleichrichters durch Lötung mit einem wärmeabführenden Körper verbunden.When surface rectifiers or transistors, especially high efficiency, the z. B. with a Semiconductors of the character of germanium or silicon work, it is because of the high specificity electrical load capacity is important that the heat loss developed in the system as effective as possible is dissipated, because the thermal resistance of these semiconductors is limited, and when exceeded these can become damaged or at least temporarily ineffective. It It is therefore important above all that there is good direct heat transfer from the rectifier element takes place on the body intended to dissipate heat. One has so far for this purpose the one plate-shaped electrode of a p-n rectifier by soldering with a heat dissipating Body connected.

Die vorliegende Erfindung bezieht sich ebenfalls auf einen Flächengleichrichter bzw. -transistor, welcher mit mindestens einer seiner Elektroden flächenhaft mit einem die Verlustwärme abführenden Körper in Kontakt steht. Sie besteht darin, daß die Elektrode und der die Verlustwärme abführende Körper lediglich unter Druck aneinander anliegen und daß der für die Wärmeabfuhr bestimmte Körper an der Fläche, mit welcher er sich gegen die Elektrode legt, mit einem durch Lötung oder Schweißung angebrachten Überzug aus einem schmiegsamen, metallischen Werkstoff versehen ist. Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß die bekannte Lötverbindung zwischen dem Gleichrichter- bzw. Transistorelement und dem wärmeabführenden Körper nicht frei von Nachteilen ist. Es ist ohnehin schwierig, größere Flächen einwandfrei miteinander zu verlöten; bei p-n-Gleichrichtern bzw. -transistoren kommt noch hinzu, daß das erforderliche Flußmittel bzw. seine Dämpfe die p-n-Übergangsschicht nachteilig beeinflussen und daß das Lot den p-n-Übergang kurzschließen kann. Zur Vermeidung dieser Nachteile ist daher bei der vorliegenden Anerdung lediglich eine Druckverbindung vorgesehen, wobei die erforderliche Güte des Wärmeüberganges durch einen schmiegsamen Überzug des wärmeableitenden Körpers gewährleistet ist.The present invention also relates to a surface rectifier or transistor, which with at least one of its electrodes surface with is in contact with a body that dissipates the heat loss. It consists in the electrode and the body dissipating the heat loss only rest against each other under pressure and that for the Heat dissipation certain bodies on the surface with which it lies against the electrode, with a Covering made of a pliable, metallic material applied by soldering or welding is provided. The invention is based on the knowledge that the known soldered connection between the Rectifier or transistor element and the heat dissipating body is not free from disadvantages. It it is difficult anyway to properly solder larger areas together; with p-n rectifiers or -transistors is added that the required flux or its vapors, the p-n junction layer adversely affect and that the solder can short-circuit the p-n junction. To avoid these disadvantages, therefore, only a pressure connection is provided with the present grounding, the required quality of the heat transfer through a pliable coating of the heat-dissipating Body is guaranteed.

Bei Flächengleichrichtern bzw. -transistoren vom Charakter des Germaniums besteht die Elektrode vielfach aus Indium. In diesem Falle wird gemäß einer zweckmäßigen Weiterbildung auch für den schmiegsamen Überzug des zur Wärmeabführung bestimmten Körpers Indium benutzt.In the case of surface rectifiers or transistors with the character of germanium, the electrode is often made up made of indium. In this case, according to an expedient development, it is also suitable for the pliable Indium is used to coat the body, which is intended to dissipate heat.

Indium z. B. hat nun an sich die Eigenart, daß es im normalen Zustand ein relativ weiches Material ist. Bei einem genügenden Anpreß druck zwischen dem Halter des Elements und der Elektrode des Elements entsteht daher eine gute gegenseitige Anpassung zwi-Flächengleichrichter bzw. -transistor,
welcher mit mindestens einer seinerIndium e.g. B. now has the peculiarity that it is a relatively soft material in the normal state. With a sufficient contact pressure between the holder of the element and the electrode of the element, there is therefore a good mutual adaptation between the surface rectifier or transistor,
which with at least one of his

Elektroden flächenhaft mit einemFlat electrodes with one

die Verlustwärme abführenden Körperthe heat dissipating body

in Kontakt stehtis in contact

ίο Anmelder:ίο applicant:

Siemens-SchuckertwerkeSiemens-Schuckertwerke

Aktiengesellschaft,
Berlin und Erlangen,Corporation,
Berlin and Erlangen,

Erlangen, Werner-von-Siemens-Str. 50Erlangen, Werner-von-Siemens-Str. 50

Hans Nagorsen, Berlin-Siemensstadt,
ist als Erfinder genannt wordenHans Nagorsen, Berlin-Siemensstadt,
has been named as the inventor

sehen den beiden Indiumkörpern, die so weit geht, wie sich bei Versuchen ergeben hat, daß praktisch ein Druckverschweißen der aneinanderliegenden Oberflächen stattfindet. Damit diese Wirkung in einwandfreier Weise erreicht wird, ist es naturgemäß notwendig, daß der an dem Halter z. B. durch einen Lötprozeß vorgesehene Überzug aus Indium eine gewisse Mindestschichtdicke von etwa 50 · 1O^-4 cm aufweist, damit genügend Material vorhanden ist, welches bei dem gegenseitigen Anpressen zwischen diesem Überzug und der Elektrode des Halbleiterelements in die unregelmäßige Oberflächenfqrm der Elektrode des Gleichrichterelementes bzw. -transistors eindringen kann.see the two indium bodies, which goes as far as tests have shown that there is practically pressure welding of the adjacent surfaces. So that this effect is achieved in a satisfactory manner, it is of course necessary that the on the holder z. B. by a soldering process provided coating of indium has a certain minimum layer thickness of about 50 · 10 ^-4 cm, so that there is enough material available, which or when pressed against each other between this coating and the electrode of the semiconductor element in the irregular surface shape of the electrode of the rectifier element . -transistor can penetrate.

to Der Charakter des Indiums, ein relativ weicher Werkstoff zu sein, begünstigt auch den gesamten Aufbau eines Flächengleichrichters bzw. -transistors mit einem Halbleiter auf der Basis des Germaniums, weil ein solches Germaniumplättchen an sich ein relativ spröder Körper ist. Bei dem Einspannen des Gleichrichterelements bzw. -transistors wird die mechanische Beanspruchung bei der gegenseitigen Anpassung und Anpressung durch eine innere Verformungsarbeit der· beiden Indiumkörper übernommen, und es findet auf diese Weise keine solche unmittelbare mechanische Beanspruchung des Germaniumplättchens statt, die zufolge des bereits hervorgehobenen spröden Charakters dieses Plättchens zu mechanischen Schäden für dieses führen könnte.to The character of the indium, a relatively soft one Being a material also favors the entire structure of a surface rectifier or transistor a semiconductor based on germanium, because such a germanium platelet is a relative is brittle body. When clamping the rectifier element or transistor, the mechanical Stress during mutual adaptation and pressure due to internal deformation work of the taken over both indium bodies, and there is no such direct mechanical stress in this way of the germanium platelet, which is due to the brittle character that has already been emphasized this plate could lead to mechanical damage to it.

809 677/298'809 677/298 '

Eine beispielsweise Anordnung für die Anwendung der Erfindung zeigt die Zeichnung. In dieser bezeichnet 1 das Gleichrichterelement aus dem Halbleiterkörper 1 α mit den beiden Elektroden 1 b und 1 c, 2 und 3 bezeichnen die beiden Haltekörper für das Gleichrichterelement, welche gleichzeitig für die Wärmeabfuhr von diesem dienen. Diese beiden Körper 2 und 3 sind an ihren Berührungsflächen mit den Elektroden 1 b und 1 c des Gleichrichterelementes mit aufgelöteten Überzügen 4 bzw. 5 aus Indium versehen. Eine nicht besonders dargestellte Vorrichtung sorgt für einen genügenden Anpreßdruck zwischen den Elektroden des Gleichrichters bzw. -transistors und den durch die Überzüge 4 bzw. 5 gebildeten Körpern an den Haltern, so daß ein guter Wärmeübergang durch das gegenseitige Anschmiegen der Oberflächenformen erreicht wird.An example arrangement for the application of the invention is shown in the drawing. In this, 1 denotes the rectifier element from the semiconductor body 1 α with the two electrodes 1 b and 1 c, 2 and 3 denote the two holding bodies for the rectifier element, which simultaneously serve to dissipate heat therefrom. These two bodies 2 and 3 are provided with soldered-on coatings 4 and 5 made of indium on their contact surfaces with the electrodes 1b and 1c of the rectifier element. A device not specifically shown ensures sufficient contact pressure between the electrodes of the rectifier or transistor and the bodies formed by the coatings 4 and 5 on the holders, so that a good heat transfer is achieved by the mutual nestling of the surface shapes.

Die Erfindung ist nicht beschränkt auf die Anwendung von Indium für den Überzug an dem Haltekörper bzw. dem Körper für die Wärmeabfuhr, sondern es kann statt dessen auch ein anderes entsprechend weiches Metall, wie z. B. Gold, benutzt werden.The invention is not limited to the use of indium for the coating on the holding body or the body for heat dissipation, but it can also be a different one instead soft metal, such as B. gold, can be used.

Erfahrungsgemäß sind Metalle desto weicher, je größer ihr Reinheitsgrad ist. Für die Zwecke der Herstellung eines Überzuges nach der Erfindung werden daher vorzugsweise möglichst reine Metalle benutzt, d. h. solche, deren Grad an Verunreinigungen vorzugsweise kleiner als 0,1 Gewichtsprozent bzw. deren Reinheitsgrad größer als 99,9% ist.Experience has shown that metals are softer, the greater their degree of purity. For the purpose of For the production of a coating according to the invention, metals that are as pure as possible are preferably used, d. H. those whose degree of impurities is preferably less than 0.1 percent by weight or whose degree of purity is greater than 99.9%.

Claims

Patent claims:

1. Surface rectifier or transistor, which is planar with at least one of its electrodes is in contact with a body dissipating the heat loss, characterized in that the The electrode and the body dissipating the heat loss are only in contact with one another under pressure and that the body intended for heat dissipation on the surface with which it faces the electrode lays, with a applied by soldering or welding coating of a pliable, metallic material is provided.

2. Surface rectifier or transistor according to claim 1 with a semiconductor based on the Germanium or its character and with electrodes made of indium, characterized in that the coating on the holder is also made of indium, with such a minimum thickness, that when the coating is pressed against the irregular surface shape of the electrode the material of the coating can fill this completely.

3. Surface rectifier or transistor according to claim 1 or 2, characterized in that the metal used for the production of the coating has a degree of purity greater than 99.9 percent by weight owns.

Considered publications:
German patent applications W 3649 VIIIc / 21g (published October 18, 51); W 6366 VIII c / 21 g (published February 14, 52); T 6752 VIII c / 21 g (published January 28, 54);
U.S. Patent No. 2,406,405;
"ETZ-B" (1953), no. 5, p. 172;
Electronics (1954), December, p. 157.

1 sheet of drawings