DE1270695B - Halbleiteranordnung mit einem in ein Gehaeuse eingeschlossenen Halbleiterkoerper - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. CL:

HOIl

Deutsche Kl.: 21 g -11/02

Nummer: 1 270 695

Aktenzeichen: P 12 70 695.5-33

Anmeldetag: 12. Juni 1963

Auslegetag: 20. Juni 1968

Die Hauptpatentanmeldung betrifft eine Halbleiteranordnung mit einem in ein Gehäuse eingeschlossenen, aus einem scheibenförmigen, im wesentlichen einkristallinen Halbleiterkörper und einer dessen eine Flachseite bedeckenden und mit diesem stoffschlüssig verbundenen, in ihrem thermischen Ausdehnungskoeffizienten dem Halbleiterkörper angepaßten metallischen Trägerplatte bestehenden Halbleiterelement. Nach der Hauptpatentanmeldung ist das Halbleiterelement mit einer auf dessen anderer Flachseite befindlichen Metallscheibe zwischen einem Kühlkörper und einem weiteren stromführenden Metallkörper mit einem Flächendruck von 100 bis 500 kg/cm² mittels eines außerhalb des Stromwegs liegenden Federteils gleitfähig eingespannt.

Der Aufbau einer Halbleiteranordnung dieser Art erfordert eine größere Zahl von Einzelteilen, welche das Halbleiterelement umschließen und festhalten. Die Erfindung betrifft eine weitere Verbesserung einer derartigen Halbleiteranordnung und schafft eine besonders gedrängte Bauart des Gehäuses.

Erfindungsgemäß ist die Halbleiteranordnung nach der Hauptpatentanmeldung dadurch weitergebildet, daß ein die Metallscheibe andrückendes Halteteil als Teil der Gehäusewand ausgebildet ist. Vorteilhaft wird ein derartiges Halteteil aus einem zug- und druckfesten keramischen Material hergestellt. Das Halteteil besteht insbesondere aus gesintertem Aluminiumoxyd. Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist zusätzlich den Vorteil auf, daß sie besonders leicht zusammengebaut werden kann.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel dargestellt, aus dem weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung hervorgehen.

Die Figur zeigt einen Kapselboden 2, welcher beispielsweise aus Kupfer bestehen kann und welcher als Kühlkörper dient. Er ist mit einem Gewindebolzen versehen, mit dessen Hilfe er auf weitere Kühleinrichtungen aufgeschraubt werden kann. Ein Halbleiterelement, im vorliegenden Beispiel ein Gleichrichter, ist auf den Kapselboden 2 aufgelegt. Es besteht aus einer Molybdänscheibe 3, einer Siliziumscheibe 4 und einer oberen Legierungselektrode 5. Die untere Legierungselektrode, mit deren Hilfe die Siliziumscheibe 4 an der Molybdänscheibe 3 anlegiert ist, ist in der Zeichnung nicht besonders bezeichnet.

Vorteilhaft sind die untere Auflagefläche der Molybdänscheibe 3 und die Auflagefläche des Kapselbodens 2 besonders behandelt, z. B. durch Läppen gemäß der deutschen Auslegeschrift 1 248 811. Durch das Läppen wird eine vollkommen Halbleiteranordnung mit einem in ein Gehäuse
eingeschlossenen Halbleiterkörper

Zusatz zur Anmeldung: S 74774 VIII c/21 g —
Auslegeschrift 1263 190

Anmelder:

Siemens Aktiengesellschaft, Berlin und München, 8520 Erlangen, Werner-von-Siemens-Str. 50

Als Erfinder benannt:

Dr.-Ing. Reimer Emeis, 8553 Ebermannstadt - -

ebene Kontaktfläche geschaffen, welche eine geringe Rauhigkeit aufweist, wodurch ein guter Strom- und Wärmeübergang gewährleistet wird.

Zweckmäßig wird zwischen Molybdänscheibe 3 und Kapselboden 2 eine Silberfolie 6 eingelegt, welche beispielsweise 100 bis 200 μ dick sein kann und welche vorteilhaft eine gemusterte Oberfläche aufweist. Beispielsweise kann durch Walzen ein Waffelmuster, ähnlich der Rändelung von Rändelschrauben, eingeprägt werden. Die Silberfolie kann auch vollkommen eben ausgewalzt, danach ausgeglüht und anschließend z. B. mit Hilfe von Salpetersäure geätzt sein. Hierdurch ergibt sich ein feines Ätzmuster auf der Oberfläche, welches ebenfalls besonders gut geeignet ist, den Strom- und Wärmeübergang zu gewährleisten.

Vorzugsweise werden die Druckkontaktflächen so ausgebildet, daß mindestens eine dieser Flächen gleichmäßig aufgerauht ist, derart, daß ihre Rauhtiefe einen Wert zwischen 0,5 und 50 μ hat, und daß jede der beiden Kontaktflächen in so hohem Grad eben ist, daß die beiderseitigen Abweichungen der gemittelten Fläche von einer geometrischen Ebene nicht größer sind als die Rauhtiefe, ζ. Β. gemäß der österreichischen Patentschrift 231 567.

Auf die Oberfläche der Kontaktelektrode 5, welche beispielsweise aus einem Gold-Halbleiter-Eutektikum, z. B. einem Gold-Silizium-Eutektikum, bestehen kann, ist ein stempeiförmiges Teil aufgesetzt, welches aus einem Kupferbolzen 7 und einem Molybdänplättchen 8 zusammengesetzt ist. Die Molyb-

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dänplatte 8 kann ζ. B. 2 bis 3 mm dick sein und an den Kupferbolzen 7 hart angelötet sein. Vorteilhaft sind die Kontaktflächen, mit denen die Molybdänplatte 8 und die Kontaktelektrode 5 einander berühren, ebenfalls plangeläppt, wodurch die geforderte Ebenheit und Rauhigkeit erzielt werden kann.

Über das Ganze ist ein glockenförmiges Gehäuseteil gestülpt, welches aus verschiedenen Einzelteilen zusammengesetzt ist. Der Kern besteht aus einem im wesentlichen zylindrischen Keramikteil 9, an welches ein unteres Metallteil 10 und ein oberes Metallteil 11 angelötet sind. Das Keramikteil kann an den betreffenden Stellen vor dem Anlöten in bekannter Weise metallisiert sein. Das Metallteil 11 ist an ein weiteres Metallteil 12 mit einem H-förmigen Querschnitt hart angelötet. Beispielsweise kann das Metallteil 12 aus Kupfer, das Metallteil 11 aus einer Eisen-Nickel-Kobalt-Legierung und das Metallteil 10 ebenfalls aus einer Eisen-Nickel-Kobalt-Legierung bestehen. Das Keramikteil 9 besteht vorzugsweise aus gesintertem Aluminiumoxyd, welches eine genügende Druck- und Zugfestigkeit aufweist, so daß der Druck der Druckkontaktverbindung abgestützt werden kann.

Auf den Kupferbolzen 7 ist eine Unterlegscheibe 13 z.B. aus Eisen aufgeschoben, sowie drei Tellerfedern 14,15 und 16. In das innen an einer Stelle abgesetzte Keramikteil 9 ist dort ein Ring 17 aus einem duktilen Material, z. B. Silber oder Eisen, eingelegt, gegen den die Feder 16 drückt.

In die obere Öffnung des H-förmigen Teils 12 ist ein Kabel 18 eingeschoben und durch Anquetschung mit dem Teil 12 verbunden. Auch mit dem Teil 7 wird das Teil 12 nach dem Zusammenbau durch Anquetschung von der Seite her verbunden.

Mit dem Kapselboden 2 wird das Metallteil 10 durch Anbördelung verbunden, indem ein Randsteg 2 α über den Fußteil des Metallteils 10 gebogen wird. Das Metallteil 10 kann mit der Kapsel 2 auch durch Schweißung oder Hartlötung verbunden werden.

Das gesamte, in ein Gehäuse eingeschlossene Halbleiter-Bauelement weist vorzugsweise einen rotationssymmetrischen Aufbau auf, wodurch der Zusammenbau ebenfalls wesentlich erleichtert wird.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Halbleiteranordnung mit einem in ein Gehäuse eingeschlossenen, aus einem scheibenförmigen, im wesentlichen einkristallinen Halbleiterkörper und einer dessen eine Flachseite bedeckenden und mit diesem stoffschlüssig verbundenen, in ihrem thermischen Ausdehnungskoeffizienten dem Halbleiterkörper angepaßten metallischen Trägerplatte bestehenden Halbleiterelement, wobei das Halbleiterelement mit einer auf dessen anderer Flachseite befindlichen Metallscheibe zwischen einem Kühlkörper und einem weiteren stromführenden Metallkörper mit einem Flächendruck von 100 bis 500 kg/cm² mittels eines außerhalb des Stromwegs liegenden Federteils gleitfähig eingespannt ist, nach Patentanmeldung S 74774 VIII c/21 g (deutsche Auslegeschrift 1 263 190), dadurch gekennzeichnet, daß ein die Metallscheibe

(8) andrückendes Halteteil (9) als Teil der Gehäusewand ausgebildet ist.

2. Halbleiteranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das als Halteteil (9) ausgebildete Teil der Gehäusewand innen an einer Stelle abgesetzt ist.

3. Halbleiteranordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Halteteil

(9) aus zug- und druckfestem keramischem Material besteht.

4. Halbleiteranordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Halteteil (9) aus gesintertem Aluminiumoxyd besteht.

In Betracht gezogene Druckschriften:
USA.-Patentschrift Nr. 2 712 619.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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