DE1270695B - Semiconductor arrangement with a semiconductor body enclosed in a housing - Google Patents
Semiconductor arrangement with a semiconductor body enclosed in a housingInfo
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- H10W76/138—
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- Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
- Die Bonding (AREA)
Description
DEUTSCHESGERMAN
PATENTAMTPATENT OFFICE
AUSLEGESCHRIFTEDITORIAL
Int. CL: Int. CL:
HOIlHOIl
Deutsche Kl.: 21 g -11/02 German class: 21 g - 11/02
Nummer: 1 270 695Number: 1 270 695
Aktenzeichen: P 12 70 695.5-33File number: P 12 70 695.5-33
Anmeldetag: 12. Juni 1963 Filing date: June 12, 1963
Auslegetag: 20. Juni 1968Opening day: June 20, 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.The main patent application relates to a semiconductor arrangement with a semiconductor element enclosed in a housing, consisting of a disk-shaped, essentially monocrystalline semiconductor body and a metallic carrier plate which covers one flat side and is connected to it in a materially bonded manner and whose thermal expansion coefficient is adapted to the semiconductor body. According to the main patent application, the semiconductor element with a metal disc located on its other flat side is slidably clamped between a heat sink and another current-carrying metal body with a surface pressure of 100 to 500 kg / cm 2 by means of a spring part located outside the current path.
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.The construction of a semiconductor device of this type requires a larger number of individual parts, which enclose and hold the semiconductor element. The invention relates to a further improvement such a semiconductor arrangement and creates a particularly compact design of the housing.
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.According to the invention, the semiconductor arrangement is further developed according to the main patent application, that a holding part pressing the metal disk is designed as part of the housing wall. Advantageous Such a holding part is made of a tensile and pressure-resistant ceramic material. That The holding part consists in particular of sintered aluminum oxide. The device according to the invention has the additional advantage that it can be assembled particularly easily.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel dargestellt, aus dem weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung hervorgehen.In the drawing, an embodiment is shown, from which further advantages and details emerge from the invention.
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. The figure shows a capsule base 2, which can for example consist of copper and which serves as a heat sink. He is provided with a threaded bolt, with the help of which he is on further Cooling devices can be screwed on. A semiconductor element, in the present example a Rectifier is placed on the capsule base 2. It consists of a molybdenum disk 3, one Silicon wafer 4 and an upper alloy electrode 5. The lower alloy electrode, with their The aid of the silicon wafer 4 being alloyed to the molybdenum wafer 3 is not particularly indicated in the drawing.
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 HalbleiterkörperAdvantageously, the lower contact surface of the molybdenum disk 3 and the contact surface of the capsule base 2 are specially treated, e.g. B. by lapping according to the German Auslegeschrift 1 248 811. By lapping, a completely semiconductor device with one in a housing
enclosed semiconductor body
Zusatz zur Anmeldung: S 74774 VIII c/21 g —
Auslegeschrift 1263 190Addition to registration: S 74774 VIII c / 21 g -
Interpretation document 1263 190
Anmelder:Applicant:
Siemens Aktiengesellschaft, Berlin und München, 8520 Erlangen, Werner-von-Siemens-Str. 50Siemens Aktiengesellschaft, Berlin and Munich, 8520 Erlangen, Werner-von-Siemens-Str. 50
Als Erfinder benannt:Named as inventor:
Dr.-Ing. Reimer Emeis, 8553 Ebermannstadt - -Dr.-Ing. Reimer Emeis, 8553 Ebermannstadt - -
ebene Kontaktfläche geschaffen, welche eine geringe Rauhigkeit aufweist, wodurch ein guter Strom- und Wärmeübergang gewährleistet wird.created flat contact surface, which has a low roughness, whereby a good current and Heat transfer is guaranteed.
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.A silver foil 6 is expediently inserted between the molybdenum disk 3 and the capsule base 2, which, for example, can be 100 to 200 μm thick and which advantageously have a patterned surface having. For example, rolling a waffle pattern, similar to the knurling of knurled screws, to be imprinted. The silver foil can also be rolled out completely flat and then annealed and then z. B. be etched with the help of nitric acid. This results in a fine etched pattern on the surface, which is also particularly suitable, the transfer of electricity and heat to ensure.
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.Preferably, the pressure contact surfaces are formed so that at least one of these surfaces is roughened uniformly, such that its surface roughness has a value between 0.5 and 50 μ, and that each of the two contact surfaces is so flat that the mutual deviations of the averaged Area of a geometric plane is not greater than the surface roughness, ζ. Β. according to the Austrian patent specification 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-On the surface of the contact electrode 5, which for example consists of a gold semiconductor eutectic, z. B. a gold-silicon eutectic, may exist, a stempeif-shaped part is attached, which is composed of a copper bolt 7 and a molybdenum plate 8. The molyb
809 560/394809 560/394
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.Danish plate 8 can ζ. B. 2 to 3 mm thick and be soldered to the copper bolt 7 hard. Advantageous are the contact surfaces with which the molybdenum plate 8 and the contact electrode 5 touch each other, also lapped flat, whereby the required flatness and roughness can be achieved.
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.A bell-shaped housing part is put over the whole thing, which consists of various individual parts is composed. The core consists of a substantially cylindrical ceramic part 9 to which a lower metal part 10 and an upper metal part 11 are soldered. The ceramic part can be attached to the relevant Be metallized in a known manner before soldering. The metal part 11 is on Another metal part 12 with an H-shaped cross section is brazed on. For example, this can Metal part 12 made of copper, the metal part 11 made of an iron-nickel-cobalt alloy and the metal part 10 also consist of an iron-nickel-cobalt alloy. The ceramic part 9 is preferably made of sintered aluminum oxide, which has sufficient compressive and tensile strength so that the pressure the pressure contact connection can be supported.
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.A washer 13 made of iron, for example, and three disc springs are pushed onto the copper bolt 7 14, 15 and 16. In the ceramic part 9, which is offset at one point on the inside, there is a ring 17 made of a ductile material, e.g. B. silver or iron, inserted against which the spring 16 presses.
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.In the upper opening of the H-shaped part 12, a cable 18 is inserted and crimped connected to part 12. Also with the part 7, the part 12 is crimped after assembly connected from the side.
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.The metal part 10 is connected to the capsule base 2 by flanging in that an edge web 2 α is bent over the foot part of the metal part 10. The metal part 10 can also be connected to the capsule 2 by welding or brazing.
Das gesamte, in ein Gehäuse eingeschlossene Halbleiter-Bauelement weist vorzugsweise einen rotationssymmetrischen Aufbau auf, wodurch der Zusammenbau ebenfalls wesentlich erleichtert wird.The entire semiconductor component enclosed in a housing preferably has a rotationally symmetrical structure, whereby the assembly is also made much easier.
Claims (4)
USA.-Patentschrift Nr. 2 712 619.Considered publications:
U.S. Patent No. 2,712,619.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19631270695 DE1270695C2 (en) | 1963-06-12 | 1963-06-12 | SEMICONDUCTOR ARRANGEMENT WITH A SEMICONDUCTOR ELEMENT ENCLOSED IN A HOUSING |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19631270695 DE1270695C2 (en) | 1963-06-12 | 1963-06-12 | SEMICONDUCTOR ARRANGEMENT WITH A SEMICONDUCTOR ELEMENT ENCLOSED IN A HOUSING |
| DES0085642 | 1963-06-12 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE1270695B true DE1270695B (en) | 1968-06-20 |
| DE1270695C2 DE1270695C2 (en) | 1976-12-30 |
Family
ID=25751318
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE19631270695 Expired DE1270695C2 (en) | 1963-06-12 | 1963-06-12 | SEMICONDUCTOR ARRANGEMENT WITH A SEMICONDUCTOR ELEMENT ENCLOSED IN A HOUSING |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE1270695C2 (en) |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2712619A (en) * | 1954-06-17 | 1955-07-05 | Westinghouse Air Brake Co | Dry disk rectifier assemblies |
-
1963
- 1963-06-12 DE DE19631270695 patent/DE1270695C2/en not_active Expired
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2712619A (en) * | 1954-06-17 | 1955-07-05 | Westinghouse Air Brake Co | Dry disk rectifier assemblies |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE1270695C2 (en) | 1976-12-30 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| E77 | Valid patent as to the heymanns-index 1977 |