DE1210489B

DE1210489B - Semiconductor component with a semiconductor element enclosed in a gastight manner in a housing

Info

Publication number: DE1210489B
Application number: DES75252A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Gerald Klein; Herbert Vogt
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 1961-08-10
Filing date: 1961-08-10
Publication date: 1966-02-10

Description

DEUTSCHESGERMAN

PATENTAMTPATENT OFFICE

AUSLEGESCHRIFTEDITORIAL

Deutsche KL: 21g-11/02 German KL: 21g-11/02

Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:Number:
File number:
Registration date:
Display day:

S 75252 VIII c/21g
10. August 1961
10. Februar 1966S 75252 VIII c / 21g
August 10, 1961
February 10, 1966

Die Erfindung bezieht sich auf die Verbesserung des Aufbaues eines Halbleiterbauelementes mit einem in einem aus einem grundplattenförmigen und einem glockenförmigen Teil bestehendem Gehäuse gasdicht eingeschlossenen Halbleiterelement, das aus einem Halbleiterkörper und zwei mit diesem fest verbunden Versteifungsplatten mit einem thermischen Ausdehnungskoeffizienten, der demjenigen des Halbleiterkörpers benachbart liegt, besteht. Sie hat die Schaffung eines Aufbaues zum Ziel mit einer gegenseitigen Kontaktgabe zwischen Halbleiterelement und solchen massiven Anschlußkörpern, für welche nach Bedarf Körper guter elektrischer und thermischer Leitfähigkeit gewählt werden können und dessen ungeachtet doch trotzdem betriebsmäßig dabei auch gute thermische und elektrische Übergänge vom Halbleiterelement zum jeweiligen Anschlußkörper bestehen und erhalten bleiben. Auf jeden Fall können diese nicht dadurch gestört werden, daß am Übergang zwischen den Anteilen des Halbleiterelementes und den benachbarten Anteilen des Halbleiterbauelementes etwa wegen des Aneinanderliegens von Teilen aus Werkstoffen verschiedener bzw. voneinander abweichender thermischer Ausdehnungskoeffizienten thermische Spannungen und als deren Folge Schub- oder Biegespannungen zur Entstehung gelangen, die gegebenenfalls das Halbleiterelement in ihrer nachteiligen Auswirkung sonst erreichen könnten.The invention relates to improving the structure of a semiconductor component one in a housing consisting of a base plate-shaped and a bell-shaped part gas-tight enclosed semiconductor element, which consists of a semiconductor body and two fixed to this connected stiffening plates with a coefficient of thermal expansion equal to the one of the semiconductor body is adjacent, consists. Its aim is to create a structure with a mutual contact between the semiconductor element and such massive connection bodies, for which body of good electrical and thermal conductivity can be selected as required and Regardless of this, there are also good thermal and electrical transitions in terms of operation exist and remain from the semiconductor element to the respective connection body. In any In this case, these can not be disturbed by the fact that at the transition between the parts of the semiconductor element and the adjacent parts of the semiconductor component, for example because they are in contact with one another of parts made of materials with different or differing thermal expansion coefficients thermal stresses and, as a consequence, shear or bending stresses arise, which may affect the semiconductor element could otherwise achieve in their adverse effect.

Diese vorgezeichnete Aufgabe läßt sich bei dem eingangs genannten Halbleiterbauelement erfindungsgemäß dadurch lösen, daß das Halbleiterelement von dem als Kraftspeicher wirkenden glockenförmigen Gehäuseteil auf den grundplattenförmigen Gehäuseteil gleitfähig angedrückt wird.This predetermined task can be achieved in the case of the semiconductor component mentioned at the outset solve according to the invention in that the semiconductor element of the acting as an energy store bell-shaped housing part pressed onto the base plate-shaped housing part in a slidable manner will.

Es wird also zwischen den Endflächen des Halbleiterelementes und den benachbarten Anteilen des Halbleiterbauelementes im elektrischen Stromlauf und im thermischen Flußweg eine gegenseitige Druckkontaktberührung der Teile mit gleitfähiger und gleitfähig bleibender gegenseitiger Anlage hergestellt sowie betriebsmäßig aufrechterhalten, wobei zur Übernahme der Funktion eines Kraftspeichers für die Erzeugung und die Gewährleistung des erforderlichen Druckes an den Druckkontaktberührungsstellen sowohl bei der Montage unter gleichzeitiger Berücksichtigung eventueller Toleranzen an den zusammenwirkenden Teilen als auch betriebsmäßig unter Berücksichtigung thermischer Dehnungen der in kraftschlüssiger Verbindung miteinander stehenden Teile unmittelbar der glocken-Halbleiterbauelement mit einem in einem
Gehäuse gasdicht eingeschlossenen
HalbleiterelementSo it is between the end faces of the semiconductor element and the adjacent parts of the semiconductor component in the electrical circuit and in the thermal flow path a mutual pressure contact of the parts with slippery and slippery mutual contact established and maintained operationally, whereby to take over the function of an energy store for the generation and the Ensuring the necessary pressure at the pressure contact points both during assembly, taking into account possible tolerances on the interacting parts and operationally taking into account thermal expansion of the parts that are in frictional connection, directly the bell-type semiconductor component with one in one
Enclosed housing gas-tight
Semiconductor element

Anmelder:Applicant:

Siemens-Schuckertwerke Aktiengesellschaft,
Berlin und Erlangen,
ίο Erlangen, Werner-von-Siemens-Str. 50Siemens-Schuckertwerke Aktiengesellschaft,
Berlin and Erlangen,
ίο Erlangen, Werner-von-Siemens-Str. 50

Als Erfinder benannt:
Dipl.-Ing. Gerald Klein, München-Allach;
Herbert Vogt, MünchenNamed as inventor:
Dipl.-Ing. Gerald Klein, Munich-Allach;
Herbert Vogt, Munich

förmige Gehäuseteil des Halbleiterbauelementes benutzt wird.shaped housing part of the semiconductor component is used.

Für die erforderliche elektrische Trennung der elektrischen Pole des Halbleiterelementes an den Teilen des Halbleiterbauelementes kann der glokkenförmige Gehäuseteil als Kraftspeicher über einen zwischengeschalteten elektrischen Isolierkörper auf das Halbleiterelement unmittelbar oder über einen Anschlußkontakt für diesen wirken.For the required electrical separation of the electrical poles of the semiconductor element to the Parts of the semiconductor component can be the bell-shaped housing part as an energy storage device via a interposed electrical insulating body on the semiconductor element directly or via a Connection contact for this act.

Der Isolierkörper kann dabei gegebenenfalls auch derart gestaltet sein, daß er zusätzlich zu seiner Funktion als Druck übermittelnder Zwischenkörper noch die Funktion eines Zentrierungskörpers bzw. Lagesicherungs- oder Orientierungskörpers übernimmt, indem er z. B. mit einem Randteil das eingeschlossene Halbleiterelement im Halbleiterbauelement umschließt.The insulating body can optionally also be designed in such a way that it, in addition to his Function as a pressure-transmitting intermediate body nor the function of a centering body or Position securing or orientation body takes over by z. B. with an edge part the included Enclosing semiconductor element in the semiconductor component.

Wirkt der Isolierkörper mittelbar auf das Halbleiterelement für seinen Anpreßdruck, so kann dies so geschehen, daß er unmittelbar auf den zweiten Anschlußkontakt wirkt, der auf der anderen Endfläche des Halbleiterelementes, vorzugsweise ebenfalls nur über eine Hilfszwischenlage, gleitfähig zur Anlage gebracht ist. In diesem Fall kann der Isolierkörper^ dazu ausgenuzt werden, unmittelbar den Anpreßdruck an beiden Gleitflächenanlagestellen in dem Aufbau der Halbleiteranordnung zu schaffen. Die reine Gleitfiächenanlagestelle liegt dann an der unteren Fläche des Halbleiterelementes, die der Grundplatte des Gehäuses benachbart liegt, und die andere zwischen der Oberfläche des HaIbleiterelementes, die der Grundplatte abgewandt liegt, und dem elektrischen Anschlußkontakt an diese Oberfläche, wenn sowohl zwischen der oberen undIf the insulating body acts indirectly on the semiconductor element for its contact pressure, this can done so that it acts directly on the second terminal contact on the other end face of the semiconductor element, preferably also only via an auxiliary intermediate layer, slidable is brought to the plant. In this case, the insulating body ^ can be used immediately the contact pressure on both sliding surface contact points in the structure of the semiconductor device create. The pure sliding surface contact point is then on the lower surface of the semiconductor element, which is adjacent to the base plate of the housing, and the other between the surface of the semiconductor element, facing away from the base plate, and the electrical connection contact to this Surface if both between the top and

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der unteren Fläche des Halbleiterelementes und den Auf jenen Boden bzw. die genannte Platte folgen diesen benachbarten Körpern je eine gegenseitige in der Längsrichtung des Halbleiterbauelementes gleitfähige Anlage geschaffen werden soll, um auf innerhalb einer elektrisch isolierenden Auskleidung diese Weise der Entstehung von mechanischen Span- des metallischen becherförmigen Gehäuseteils aufnungen vorzubeugen, die auf die verschiedene 5 einander ein Stapel scheibenförmiger Gleichrichterthermische Dehnung der Werkstoffe der einander elemente, ein aus einer Platte sowie einem an ihr benachbart liegenden Körper zurückzuführen ist. befestigten, von dieser an der dem Gleichrichter-the lower surface of the semiconductor element and the on that bottom or said plate follow these adjacent bodies each have a mutual in the longitudinal direction of the semiconductor component Slidable attachment should be created to get on within an electrically insulating liner this way the formation of mechanical chip openings in the metallic cup-shaped housing part to prevent that on the different 5 each other a stack of disc-shaped rectifier thermal Expansion of the materials of each other's elements, one from a plate and one on it adjacent body is due. attached, from this to the rectifier

Die an dem Halbleiterelement an einer oder bei- plattenstapel abgewandten Oberfläche ausladenden den Seiten benutzten Versteifungsplatten bestehen Anschlußdraht bestehender pilzförmiger Anschlußdabei aus einem Werkstoff, der in seinem thermi- io kontakt, ein auf diesen Anschlußdraht aufgereihter, sehen Ausdehnungskoeffizienten dem Ausdehnungs- vorzugsweise aus Silikongummi bestehender Kissenkoeffizienten des Halbleiterkörpers möglichst be- körper und zwei starre Scheiben aus lameliiertem nachbart liegt, also z. B. aus Molybdän, Wolfram, Phenolisoliermaterial mit einer dazwischenliegenden, Tantal, Chrom oder einer Eisen-Nickel-Kobalt- ebenfalls aus Silikongummi bestehenden Scheibe; Legierung. 15 hierbei setzt sich die innerste der genannten starrenThe protruding surface on the semiconductor element on a stack of plates or a stack of plates The stiffening plates used on the sides consist of connecting wire with existing mushroom-shaped connection made of a material which, in its thermal contact, has a connecting wire lined up on this, see expansion coefficients as the expansion coefficient, preferably made of silicone rubber of the semiconductor body as solid as possible and two rigid discs made of laminated is adjacent, so z. B. made of molybdenum, tungsten, phenol insulating material with an intervening, Tantalum, chromium or an iron-nickel-cobalt disk, also made of silicone rubber; Alloy. 15 here the innermost of the above-mentioned stiffnesses

Hierbei ist dieser Isolierkörper vorzugsweise an Scheiben auf das Ende des Auskleidungszylinders seinen Stirnflächen mit einer entsprechenden Ein- auf, und der Rand der äußeren Stirnfläche der lage, Auflage oder einem entsprechenden Überzug außenliegenden anderen starren Scheibe wird von versehen, welche in der Lage ist, für einen dichten dem nach innen um diesen freien Rand des mit Abschluß des Gehäuses nach außen zu sorgen. Der ao dünner Wand hergestellten, dem Rand der Becher-Isolierkörper kann hierfür z.B. an seiner Stirn- form benachbarten liegenden Längenteil des becherfläche auch mit einer oder mehreren Rillen versehen förmigen Gehäuseteils umfaßt,
sein, und in diese Rillen wird ein solcher geeigneter Bei einem Halbleiterbauelement von scheibennachgiebiger Stoff eingelegt, der in der Lage ist, förmigem Aufbau mit einem ringscheibenförmigen für einen gasdichten Abschluß nach außen zu 25 Isolierkörper und mit an dessen Stirnflächen anliesorgen. Ein solcher für die Zwecke der Einlage, genden und an über dessen Ringform hinaus radial Auflage oder des Überzuges geeigneter Stoff, der ausladenden Randzonen mit der Mantelfläche des insbesondere auch chemisch inert gegen das Halb- Ringkörpers gasdicht verbundenen Anschlußkontaktleitermaterial ist, würde z. B. ein Polytetrafluor- plattenkörpern besteht die Inneneinrichtung des äthylen sein. Der zweite Pol wird dann innerhalb 30 Halbleiterbauelementes aus einer weichen Metalldes Ioslierringes herausgeführt, über welchen das scheibe von relativ guter thermischer Leitfähigkeit, Halbleiterelement an der Grundplatte des Gehäuses wie aus einer Bleilegierung, aus einem Sperrschichtfestgespannt wird. Dieser zweite Anschlußpol kann nhn aus Aluminium, aus einer flachen Halbleiterunmittelbar als ein starrer Körper ausgebildet wer- scheibe, z. B. aus Silizium, auf einer metallischen den, der auch an seinem dem Halbleiterelement 35 Tragscheibe aus einer Eisen-Nickel-Kobalt-Legiebenachbart liegenden Ende, gegebenenfalls unmittel- ^rung von im wesentlichen gleichem Ausdehnungsbar mit einer entsprechenden Endplatte ausgestattet koeffizienten wie die von ihr getragene Siliziumist, so daß der elektrische Anschlußleiter dann den schicht, aus einer weiteren weichen Metallscheibe Charakter einer umgestürzten, mit ihrer Endfläche von guter thermischer Leitfähigkeit von gleichem auf die Elektrode des Halbleiterelementes gleitfähig 40 Werkstoff wie die erstgenannte und aus einem pilzaufgesetzten Pilzform hat. Auf die innere Fläche förmigen Anschlußkontakt, der mit der Außenfläche des Daches dieser Pilzform kann dann der Druck des anteiligen Pilzdachkörpers von rechteckförmigem ausgeübt werden, durch welchen das Halbleiter- Querschnitt sich gegen das aufgezählte Schichtenelement mit seiner Versteifungsplatte an die Grund- system legt. Mittels des als Niet benutzten Schaftes platte des Gehäuses angepreßt wird. Hierbei wird 45 der Pilzform sind gegen die innere Fläche der Pilzsich dann um den Schaft dieser Pilzform des zwei- dachform zwei einander kreuzende, auf den Schaft ten Anschlußleiters herum noch ein gewisser freier mit Aussparungen aufgeschobene rechteckförmige, Raum ergeben. Es kann dann zweckmäßig sein, bogenförmig gestaltete Blattfedersysteme mit dem diesen Raum noch mit einer geeigneten elektrisch mittleren Teil der konvexen Teile ihrer Bogenform isolierenden Vergußmasse auszufüllen, wodurch mit 5° festgespannt. Diese Federpakete stützen sich unter den Dichtungskörpern, welche einerseits zwischen Vorspannung mit den freien Schenkelenden der dem Halbleiterelement und dem Isolierkörper und Bogenform gegen die innere Fläche der zweiten andererseits zwischen diesem und dem zweiten Ge- metallischen Deckplatte des Halbleiterbauelementehäuseteil liegen, ein weiterer Dichtungsweg gegen gehäuses ab. Sowohl im elektrischen Stromweg über den Zutritt von Fremsdtoffen in dem Kammerraum 55 das -Halbleiterelement als auch im Wärmeflußweg des Gehäuses in Reihe geschaltet ist. vom Halbleiterelement liegt somit jeweils an den Bei einem bekannten Halbleiterbauelement ist ein Blattfederenden zu dem einen metallischen Deckplat-Gehäuse vorhanden aus einer einheitlichen Becher- tenteil des Halbleiterbauelementegehäuses ein nachform oder aus einem zylindrischen Teil und aus teiliger Isthmus vor.In this case, this insulating body is preferably attached to disks on the end of the liner cylinder, its end faces with a corresponding one, and the edge of the outer end face of the layer, support or a corresponding coating is provided by another rigid disk lying outside, which is capable of a tight to the inside to ensure this free edge of the closure of the housing to the outside. The ao thin wall made to the edge of the cup insulating body can for this purpose, for example, on its end shape adjacent to the longitudinal part of the cup surface, also includes a housing part provided with one or more grooves,
In these grooves, such a suitable material is inserted into a semiconductor component of disk-compliant material, which is able to provide a shaped structure with an annular disk-shaped insulating body for a gas-tight seal to the outside and to attach to its end faces. Such a substance suitable for the purpose of the insert, and on its ring shape also radially support or of the coating, the projecting edge zones with the lateral surface of the connection contact conductor material connected in a gas-tight manner to the half-ring body, in particular, would be, for. B. a polytetrafluor plate body consists of the interior of the ethylene. The second pole is then led out within the semiconductor component from a soft metal of the insulating ring, over which the disk of relatively good thermal conductivity, semiconductor element on the base plate of the housing like a lead alloy, is clamped from a barrier layer. This second connection pole can be made from aluminum, from a flat semiconductor disk directly as a rigid body, e.g. Example, of silicon, metal on a the, which lie at his the semiconductor element 35 support disk made of an iron-nickel-cobalt-Legiebenachbart end coefficient provided of substantially the same Ausdehnungsbar with a corresponding end plate optionally immediate ^ru ng as that of their borne silicon, so that the electrical connection conductor then has the layer of another soft metal disk character of an overturned, with its end face of good thermal conductivity of the same material as the former and made of a mushroom-shaped mushroom shape on the electrode of the semiconductor element. On the inner surface-shaped connection contact, which is with the outer surface of the roof of this mushroom shape, the pressure of the proportionate mushroom roof body of rectangular shape can then be exerted, through which the semiconductor cross-section lies against the enumerated layer element with its stiffening plate on the basic system. By means of the shaft used as a rivet plate of the housing is pressed. Here, there will be a certain free, rectangular space pushed onto the shaft of the mushroom shape against the inner surface of the mushroom, then around the shaft of this mushroom shape of the two-roof shape two connecting conductors that cross one another and are pushed onto the shaft. It can then be expedient to fill in arcuate leaf spring systems with the potting compound that isolates this space with a suitable electrically central part of the convex parts of their arc shape, thereby clamping them tightly at 5 °. These spring assemblies are supported under the sealing bodies, which on the one hand lie between preloading with the free leg ends of the semiconductor element and the insulating body and arched shape against the inner surface of the second on the other hand between this and the second metallic cover plate of the semiconductor component housing part, a further sealing path against the housing . The semiconductor element is connected in series both in the electrical current path via the entry of foreign substances in the chamber space 55 and in the heat flow path of the housing. In a known semiconductor component there is a leaf spring end to the one metallic cover plate housing from a unitary cup part of the semiconductor component housing a replica or from a cylindrical part and a partial isthmus.

einem planen oder einem nach innen in Richtung 60 Bei einem bekannten Transistorbauelementeaufauf den Gehäuseraum zu gewölbten Bodenteil, die bau ist das Halbleiterelement durch eine mit isoliert beide miteinander verlötet und wobei im letzteren hindurchgeführten Zuleitungsdrähten versehene Tran-Fall an diesem Bodenteil außen ein elektrischer An- sistorbodenplatte über eine mit drei Füßen verschlußleiter befestigt ist oder im ersteren. Fall an sehene Tischplatte und einen Gummiring sowie einen der inneren Bodenfläche ein plattenförmiger Teil 65 becherförmigen Isolierkörper gegen die Innenbodenmit seiner einen Fläche anliegt, von der gleichzeitig fläche des becherförmigen Transistorgehäuseteiles ein an ihr befestigter elektrischer Anschlußleiter festgespannt. Es liegt also ein Gummikörper innerdurch die Bodenfläche des Gehäuses heraustritt. halb des Halbleiterbauelementegehäuses, der Anlaßone flat or one inward in direction 60 in a known transistor device the housing space to arched bottom part, the construction is the semiconductor element by an isolated with both soldered to one another and with lead wires being passed through in the latter on the outside of this base part an electrical anisistor base plate over a three-legged connection conductor is attached or in the former. Case on see table top and a rubber ring as well as one the inner bottom surface a plate-shaped part 65 cup-shaped insulating body against the inner bottom with one of its surfaces rests on the surface of the cup-shaped transistor housing part at the same time an electrical connection conductor attached to it clamped. So there is a rubber body inside the bottom surface of the case protrudes. half of the semiconductor component package, the occasion

zu für das Halbleiterelement schädlichen Ausscheidungen geben kann und bei dem das Gummi insbesondere unter dem wechselnden Wärmeeinfluß der betriebsmäßigen Temperaturänderungen des Halbleiterbauelementes altern und dadurch seine Elastizität und Speicherfähigkeit als Kraft- bzw. mechanischer Energiespeicher verlieren kann. Schließlich liegt das Halbleiterelement nur über Isolierwerkstoffe anderen Teilen benachbart, so daß die Abführung der betriebsmäßig anfallenden Jouleschen Wärme relativ schlecht werden kann.can lead to excretions harmful to the semiconductor element and in which the rubber in particular under the changing heat influence of the operational temperature changes of the semiconductor component age and thereby its elasticity and storage capacity as a force or mechanical Energy storage can lose. After all, the semiconductor element just lies on top of other insulating materials Parts adjacent, so that the dissipation of the operational Joule heat relatively can get bad.

Zur näheren Erläuterung der Erfindung an Hand eines Ausfuhrungsbeispiels wird nunmehr auf die Figur der Zeichnung Bezug genommen, wobei sich noch weitere vorteilhaft in Verbindung mit der grundsätzlichen Erfindung benutzbare, technisch vorteilhafte Einzelmerkmale ergeben werden.For a more detailed explanation of the invention on the basis of an exemplary embodiment, reference is now made to the Reference is made to the figure of the drawing, with still further advantageous in connection with the Basic invention usable, technically advantageous individual features will result.

Mit 1 ist die z. B. aus Kupfer bestehende, gegebenenfalls oberflächenversilberte Grundplatte des Gehäuses bezeichnet, welche an der einen Seite mit einem Gewindebolzen 2 für die Befestigung der Halbleiteranordnung versehen ist. Diese Grundplatte ist an ihrer diesem Bolzen gegenüberliegenden Fläche an einem zentralen Teil mit einer sockelartigen Erhöhung 3 versehen. Auf dieser sockelartigen Erhöhung liegt eine Zwischenlage 4 aus duktilem Material, z. B. Silberblech, welche nach ihrem Rand zu zunächst mit einer Erhöhung 4 α und einem an diese anschließenden abfallenden Teil versehen ist, der dem Umfang der Sockelform 3 angepaßt ist und über diesen greift.With 1 the z. B. made of copper, optionally surface silver-plated base plate of the housing, which is provided on one side with a threaded bolt 2 for fastening the semiconductor device. This base plate is provided with a base-like elevation 3 on its surface opposite this bolt on a central part. On this pedestal-like elevation is an intermediate layer 4 made of ductile material, for. B. silver sheet, which is provided after its edge to first with an elevation 4 α and a sloping part adjoining this, which is adapted to the circumference of the base shape 3 and engages over this.

Auf diese Weise wird diese Zwischenlage 4 nach ihrem Auflegen auf den sockelartigen Teil unmittelbar in einer vorbestimmten Lage gehalten bzw. gesichert. Die Erhöhung 4 a von 4 wird ausgenutzt zur Zentrierung des auf diese Platte 4 aufgelegten Halbleiterelementes. Dieses Halbleiterelement besteht beispielsweise aus einer Versteifungsplatte 6 aus Molybdän, einer Aluminiumelektrode 7, einer aus schwach p-leitendem Silizium bestehenden Halbleiterplatte 8, einer einlegierten Goldantimonelektrode 9 sowie einer zweiten Platte 10 nach Art von 6. Die beiden Platten 6 und 10 bestehen somit allgemein aus einem in seinem thermischen Ausdehnungskoeffizienten demjenigen des Halbleiterkörpers 8 benachbart liegenden Werkstoff. Sie dienen also zur Versteifung des Halbleiterelementes und sorgen dafür, daß irgendwelche äußeren mechanischen Spannungen nicht in nachteiliger Weise auf den zwischen ihnen eingeschlossenen Halbleiterkörper übertragen werden können. Die Teile 6 bis 10 sind unmittelbar durch einen Legierungsprozeß miteinander verbunden worden, der gleichzeitig dazu dient, die auf die beiden Oberflächen des Halbleiterkörpers aufgebrachten Elektrodenmaterialien für die Erzeugung der gewünschten dotierten Zonen in den Halbleiterkörper einzulegieren. Auf die Platte 10 folgt in dem Systemaufbau wieder eine Zwischenlage 21 nach Art von 4. Auf dieser Zwischenlage 21 sitzt als Anschlußelektrode vom zweiten Pol des Halbleiterelementes ein massiver Anschlußbolzen 11, z. B. aus Kupfer, der aus einem Schaftteil lla und einem an diesen sich nach unten erstreckenden pilzdachförmigen Teil 11 b besteht. Dieser pilzdachförmige Teil ist vorzugsweise so gestaltet, daß er nicht nach Art einer einfachen ebenen Platte, gegebenenfalls mit parallel gegenüberliegenden Flächen gestaltet ist, sondern von seinem Rand in Richtung auf den Schaftteil zu konus- bzw. pyramidenartig ansteigt. Der Teil 11 ist nach seiner Randzone zu mit einer ringförmigen Vertiefung 12 versehen. In diese ist ein Dichtungskörper 13 eingelegt, der sich an einer Stirnfläche eines aus Isoliermaterial, z. B. keramischem Material, bestehenden Ringes 14 befindet. Die lichte Weite der Aussparung 12 an 11 ist in bezug auf die Dicke des Isolierkörpers 14 derart gewählt, daß praktisch der Teil 14 eine Passung mit den Wänden der Aussparung 12In this way, this intermediate layer 4 is held or secured in a predetermined position immediately after it has been placed on the base-like part. The elevation 4 a of 4 is used to center the semiconductor element placed on this plate 4. This semiconductor element consists, for example, of a stiffening plate 6 made of molybdenum, an aluminum electrode 7, a semiconductor plate 8 made of weakly p-conductive silicon, an alloyed gold antimony electrode 9 and a second plate 10 in the manner of 6. The two plates 6 and 10 thus generally consist of a material which is adjacent to that of the semiconductor body 8 in terms of its coefficient of thermal expansion. They therefore serve to stiffen the semiconductor element and ensure that any external mechanical stresses cannot be transferred in a disadvantageous manner to the semiconductor body enclosed between them. The parts 6 to 10 are directly connected to one another by an alloying process which simultaneously serves to alloy the electrode materials applied to the two surfaces of the semiconductor body in order to produce the desired doped zones in the semiconductor body. In the system structure, the plate 10 is again followed by an intermediate layer 21 of the type 4. On this intermediate layer 21, a solid connecting bolt 11, e.g. Example, of copper, of lla of a shank part and a to b is at these downwardly extending mushroom roof-shaped part. 11 This mushroom roof-shaped part is preferably designed in such a way that it is not designed in the manner of a simple flat plate, possibly with parallel opposing surfaces, but rather rises from its edge in the direction of the shaft part in the manner of a cone or pyramid. The part 11 is provided with an annular recess 12 towards its edge zone. In this a sealing body 13 is inserted, which is located on an end face of an insulating material, for. B. ceramic material, existing ring 14 is located. The clear width of the recess 12 at 11 is selected in relation to the thickness of the insulating body 14 such that practically the part 14 fits with the walls of the recess 12

ίο eingeht. Darauf wird noch näher eingegangen werden. An seiner oberen Stirnfläche trägt der Ringkörper 14 wieder eine entsprechende Auflage aus einem Werkstoff nach Art von 13, der geeignet ist, eine Abdichtung zu bilden. Dieses Dichtungsmaterial 15 taucht zusammen mit dem oberen Ende des Zylinderringes 14 wieder mit Passung in eine mit 16 bezeichnete Rille ein, die sich an dem zentralen Rand des zweiten Gehäuseteiles 17 befindet. Dieser Gehäuseteil 17 ist glockenförmig gestaltet und aus einem solchen Material hergestellt, daß er nach seinem Zusammenbau mit den anderen Eelementen der Halbleiteranordnung zugleich nach Art eines Federkraftspeichers einen solchen ausreichenden Druck über den Zylinder 14 auf das Halbleiterelement übertragen kann, daß dieses mit einem vorbestimmten Druck gegen die Zwischenlage 4 gedrückt und damit mittelbar an der Grundplatte 1 festgespannt wird. Das Gehäuse 17 kann z. B. aus einem Chromnickelstahl durch einen Schmiedevorgang hergestellt worden sein und dann in seiner Wandstärke an einer oder mehreren Zonen durch geeignete Mittel derart herabgesetzt worden sein, daß es nach Art eines Kraftspeichers eine Druckwirkung ausüben kann, nachdem es an seinem äußeren Rind mechanisch mit der Grundplatte 1 zusammengespannt worden ist. Für dieses Zusammenspannen weist die Grundplatte 1 z. B. nahe ihrem äußeren Rand eine entsprechende rillenförmige Vertiefung 18 auf, in welche, solange diese ringförmige Aussparung noch Rechteckform besitzt, der Gehäuseteil 17 mit einem Flanschteil 19 eingesetzt wird, wonach dann der die Rille 19 außen begrenzende, zunächst noch zylindrische Teil an seinem oberen Ende derart nach innen umgebogen bzw. -gerollt oder -gebördelt wird, daß er den Flansch 19 an der Grundplatte 1 festspannt. Um zwischen dem Flanschteil 19 von 17 und ■ der Grundplatte 1 eine dichte Verbindung zu erreichen, wird zweckmäßig eine Einlage 20 unter dem Flansch 19 benutzt, welche vorzugsweise aus einem duktilen Material, wie z. B. Silber, bestehen kann.ίο comes in. This will be discussed in more detail later. On its upper end face, the ring body 14 again carries a corresponding support from a Material of the type 13 which is suitable for forming a seal. This sealing material 15 dips together with the upper end of the cylinder ring 14 again with a fit in a designated 16 A groove which is located on the central edge of the second housing part 17. This housing part 17 is bell-shaped and made of such a material that he after his Assembly with the other elements of the semiconductor arrangement at the same time in the manner of a spring force storage device such a sufficient pressure via the cylinder 14 on the semiconductor element can transmit that this is pressed with a predetermined pressure against the intermediate layer 4 and so that it is indirectly clamped to the base plate 1. The housing 17 can, for. B. from a chrome nickel steel have been produced by a forging process and then in its wall thickness one or more zones have been reduced by suitable means in such a way that, according to Art an energy storage device can exert a pressure effect after it has been mechanically applied to its outer cattle has been clamped together with the base plate 1. For this clamping, the Base plate 1 z. B. a corresponding groove-shaped recess 18 near its outer edge, in which, as long as this annular recess still has a rectangular shape, the housing part 17 with a Flange part 19 is used, after which the groove 19 delimiting the outside, initially still cylindrical Part is bent or rolled or crimped inwards at its upper end in such a way, that it clamps the flange 19 on the base plate 1. To between the flange part 19 of 17 and ■ the base plate 1 to achieve a tight connection, an insert 20 is expedient under the Flange 19 used, which is preferably made of a ductile material, such as. B. silver, may exist.

Der Anschlußbolzen 11 besteht im Interesse einer guten elektrischen und thermischen Leitung vorzugsweise aus Kupfer. Die beiden Zwischenlagen 4 bzw. 21 bestehen vorzugsweise aus Silber. Bestehen 1 und 11, wie angegeben, aus Kupfer, so wirken diese Kupferkörper sinngemäß mit einem Körper aus Silber zusammen. Zwischen zwei solchen Körpern kann sich bei Druckbeanspruchung eine gegenseitige mechanische Verbindung ergeben, die ähnlich einer Verschweißung ist. Nun liegt aber diese jeweilige Platte 4 bzw. 21 aus Silber auf einer Versteifungsplatte 6 bzw. 10 auf, die, wie bereits oben geschildert wurde, vorzugsweise aus Molybdän besteht. Silber und Molybdän gehen aber selbst dann, wenn zwischen beiden eine Berührung unter gleichzeitiger Druckbeanspruchung stattfindet, nicht eine solche gegenseitige mechanische Haftverbindung ein, wie sie soeben zwischen Silber und Kupfer geschildert wor-The connecting bolt 11 is preferably made in the interest of good electrical and thermal conduction made of copper. The two intermediate layers 4 and 21 are preferably made of silver. Pass 1 and 11, as indicated, made of copper, these copper bodies work analogously with a body made of silver together. Between two such bodies there can be a mutual pressure load mechanical connection result, which is similar to a weld. But now this respective one lies Plate 4 or 21 made of silver on a stiffening plate 6 or 10, which, as already described above was, preferably made of molybdenum. But silver and molybdenum go even if there is contact between the two under simultaneous pressure load, not such mutual mechanical adhesive connection, as just described between silver and copper.

den ist. Es bleibt nach wie vor vielmehr eine entsprechende gleitfähige gegenseitige Anlage bestehen, die gegebenenfalls noch dadurch verbessert werden kann, daß die Endflächen von 10 bzw. 6 an ihrer Oberfläche geschliffen bzw. geläppt werden.that is. Rather, there remains a corresponding sliding mutual system that If necessary, it can be improved by the fact that the end faces of 10 and 6 on their surface be ground or lapped.

Die an beiden Seiten des Halbleiterelementes benutzten End- bzw. Versteifungsplatten oder Hilfsträgerplatten, die, wie angegeben, vorzugsweise aus Molybdän hergestellt sind, können zur Verbesserung der Gleitfähigkeit zwischen diesem Molybdän und der Silberplatte gemäß einer Weiterbildung der Erfindung mit einem besonderen Überzug aus Nickel versehen werden. Statt dessen kann auch zwischen der Versteifungsplatte und dem Silber eine besondere Nickeleinlage benutzt werden.The end or stiffening plates or auxiliary carrier plates used on both sides of the semiconductor element, which, as indicated, are preferably made of molybdenum, can be used for improvement the sliding ability between this molybdenum and the silver plate according to a further development of the invention be provided with a special coating of nickel. Instead, you can also choose between the Stiffening plate and the silver a special nickel insert are used.

Wie bereits geschildert worden ist, sind die stirnseitigen Enden von 14 und dieDichtungsmaterialauf- bzw. -einlagen 13 bzw. 15 in entsprechende Fassungen 12 in 11 bzw. 16 in 17 eingeführt. Ein solcher konstruktiver Aufbau ist dann wichtig, wenn das als Dichtungsmaterial benutzte Material die Eigenart hat, unter Druck zu erweichen bzw. breitzufließen. Im Fall einer solchen nach dem Ausführungsbeispiel gewählten Anordnung kann dieses Dichtungsmaterial von 12 bzw. 16 auch bei der von 17 ausgeübten Druckbeanspruchung nicht derart breitfließen, daß es seine Rolle als Stützkörper zwischen 17 und 14 verliert, sondern findet bei seiner Verformung seine Begrenzung durch die Passung zwischen den angegebenen Rillen 12 bzw. 16 und 14. Das ist insbesondere auch wichtig, wenn z. B. die Dichtungseinlagen aus einem Kunststoff, wie Polytetrafluoräthylen, bestehen.As has already been described, the front ends of 14 and the sealing material or inserts 13 and 15 are inserted into corresponding sockets 12 in 11 and 16 in 17, respectively. Such a Structural design is important when the material used as a sealing material has the peculiarity has to soften or flow wide under pressure. In the case of such according to the embodiment This sealing material of FIG. 12 or 16 can also be used for that of FIG. 17 Compressive stress does not flow so widely that it loses its role as a supporting body between 17 and 14, rather, when it is deformed, it is limited by the fit between the specified Grooves 12 or 16 and 14. This is particularly important when z. B. the sealing inserts a plastic such as polytetrafluoroethylene exist.

Nach dem Ausführungsbeispiel ist schließlich noch um den zentralen Teil 17 a des Teils 17 herum ein zylindrischer Teil 22 aufgesetzt und dann noch in den Hohlraum, der durch 12, 17 a, 14 und 11 begrenzt wird, eine Vergußmasse 23 eingefüllt worden, welche aus einem geeigneten Gießharz, wie z. B. aus einem Epoxyharz auf Äthoxylinbasis, besteht.According to the exemplary embodiment, finally, around the central part 17 a of the part 17 is still around cylindrical part 22 placed and then into the cavity bounded by 12, 17 a, 14 and 11 is, a potting compound 23 has been filled, which is made of a suitable casting resin, such as. B. off an ethoxylin-based epoxy resin.

Der elektrische Anschluß an dem starren Anschlußkontakt, welcher isoliert durch den einen Gehäuseteil hindurchgeführt ist, kann, wenn sonst gegebenenfalls unerwünscht mechanische Beanspruchungen auf diesen Anschlußleiter übertragen werden könnten, über einen biegsamen Anschlußleiter erfolgen, was jedoch nicht besonders dargestellt ist. Für diese Zwecke kann beispielsweise auf dem Ende des Anschlußleiters ein hülsenförmiger Körper befestigt werden, in welchen'von der einen Seite der starre Anschlußkontakt und von der anderen Seite der biegsame Anschlußkontakt eingesetzt sind und die Mantelflächenteile dann auf den von ihnen umschlossenen Körpern z. B. durch einen Quetsch- oder Rollprozeß festgespannt sind oder die gegenseitige Verbindung der Hülsenzonen und der umschlossenen Leiter z. B. allein oder zusätzlich durch einen Lötprozeß vorgenommen wird.The electrical connection to the rigid connection contact, which is passed through the one housing part in an isolated manner, if otherwise possibly undesired mechanical stresses are transferred to this connecting conductor could be done via a flexible connecting conductor, but this is not particularly shown. For this purpose, for example, a sleeve-shaped body can be attached to the end of the connecting conductor be, in which 'from one side of the rigid connection contact and from the other side the flexible connection contact are used and the surface parts are then enclosed by them Bodies z. B. are clamped by a squeezing or rolling process or the mutual Connection of the sleeve zones and the enclosed conductor z. B. alone or in addition by a soldering process is made.

Claims

Patent claims:

1, semiconductor component with one in one of a base plate-shaped and a bell-shaped Part of the existing housing gas-tight enclosed semiconductor element, which consists of a Semiconductor body and two stiffening plates firmly connected to this with a thermal view Expansion coefficient which is adjacent to that of the semiconductor body, characterized in that the semicon terelement of the acting as an energy storage bell-shaped housing part on the base plate-shaped Housing part is slidably pressed.

2. Semiconductor component according to claim 1, characterized in that the bell-shaped Housing part presses on the semiconductor element via an insulating body.

3. Semiconductor component according to claim 2, characterized in that the insulating body is annular is formed and that special sealing inserts on its end faces, Conditions or coatings are provided for the action on the semiconductor element.

4. Semiconductor component according to claim 3, characterized in that the insulating ring on its end faces is provided with grooves or elevations, in or on which a sealing ring or several sealing rings can be inserted or placed on top.

5. Semiconductor component according to claim 3 or 4, characterized in that the insulating

'ring is also designed so that it is the semiconductor element encloses with a special edge part for securing its position in the circumferential direction.

6. Semiconductor component according to one of claims 1 to 5, characterized in that a rigid, mushroom-shaped connecting conductor with the outer roof surface of its mushroom shape on the upper surface of the semiconductor element rests slidably and that on the inner roof surface the Pressure action is exerted by the bell-shaped housing part.

7. Semiconductor component according to one of claims 3 to 6, characterized in that the clear space between the one extending from the second pole of the semiconductor element electrical connection conductor and the annular insulating body with a special potting compound is filled out.

8. Semiconductor component according to one of claims 1 to 7, characterized in that on an intermediate layer is arranged on a pedestal-like elevation of the base plate part, which forms a seat for the semiconductor element within a raised edge zone and further with one outside edge feather merged with the base part of the base plate for their centering is.

9. Semiconductor component according to one of claims 6 to 8, characterized in that between the upper end face of the semiconductor element and the mushroom-shaped connecting conductor an intermediate layer is arranged, which has an upwardly drawn edge portion, which as Centering seat for the lower end of the connecting conductor placed on it is used.

10. Semiconductor component according to claim 8 or 9, characterized in that the stiffening plates the semiconductor element made of molybdenum and the intermediate layers made of ductile material, like silver.

11. Semiconductor component according to one of claims 3 to 10, characterized in that the front end of the insulating ring with the sealing inserts on the adjacent one Body in such a socket with fit

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is used that a flow of the sealing material past the pressure load Side surfaces of the insulating cylinder is prevented.

12. Semiconductor component according to spoke 6, characterized in that the mushroom-shaped Connection conductor on its mushroom-roof-shaped end part facing the semiconductor element is designed such that its thickness increases from the edge in the direction of the shaft of the connection conductor increases.

13. Semiconductor component according to claim 7, characterized in that the bell-shaped Housing part at its central edge part with a special attached cylindrical Part is provided that forms a mold for filling potting compound.

14. Semiconductor component according to one of claims 1 to 13, characterized in that the bell-shaped housing part is provided with a flange part at its outer edge, with which it is held in a groove-shaped recess in the base plate by means of positive locking.

15. Semiconductor arrangement according to claim 14, characterized in that between the end face of the flange and the bottom of the groove of the

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Base plate a ductile intermediate layer, ζ. B. off Silver or tin, turned on and clamped.

16. Semiconductor arrangement according to spoke 1 or one of the following, characterized in that that the pressure contact surfaces of the stiffening plates are ground or lapped.

17. A semiconductor device according to spoke 10, characterized in that the molybdenum existing stiffening plates of the semiconductor element on their free surfaces with a special coating of nickel are provided or that between the end faces of these stiffening plates and a special nickel insert is provided for each of the intermediate layers made of silver.

Considered publications:

German Auslegeschrift No. 1057 240,
1072323;

U.S. Patents Nos. 2,822,512, 2,863,105,
956 214;

French additional patent specification No. 72,811;

"Telecommunications technical reports, supplements of the NTZ", Vol. 1 (1955), pp. 33 to 36.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings