DE1439084A1

DE1439084A1 - Halbleiteranordnung

Info

Publication number: DE1439084A1
Application number: DE19611439084
Authority: DE
Inventors: Emeis Dr-Ing Reimer
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 1961-03-28
Filing date: 1961-06-24
Publication date: 1969-10-16
Also published as: BE614767A; CH377004A; NL275010A; DE1279198B; GB979465A; DE1248811B; US3280383A

Description

Die Anmeldung S 73 181 VIIIc/21g - unsere PIA 61/1177 - betrifft eine Halbleiteranordnung mit einem scheibenförmigen, im wesentlichen einkristallinen Halbleiterkörper und wenigstens einer mit diesem großflächig verbundenen Trägerplatte, insbesondere aus Molybdän, sowie einem zur Abführung und haw. oder der Verteilung der im Betrieb entstehenden Wärme dienenden, mit der Trägerplatte in Verbindung stehenden Körper (Kühlkörper), welche dadurch gekennzeichnet ist, daß die Trägerplatte auf einem Vorsprung des Kühl-

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körpers mit Hilfe eines die Trägerplatte aridrvckeriaer: lielteteils oefestigt ist, wobei die Abmessungen der Trägerplatte, dec Vorsprungs des Kühlkörpers und des Hälteteils in Richtung der Andruckkraft und ihre 'tfärmeausdehnungsko effizient en fo aufeinander abgestimmt sind, daß die Wärmeausdehnung des Kalteteils in Sichtung der Andruckkraft im wesentlichen gleich der Summe der Wärmeaus dehnung von Trägerplatte und Vorsprung des Kühlkörpers in dieser Richtung ist.

Die Erfindung nach der Hauptanmeldung bezweckt, die Schwierigkeiten, die beim Anlöten derartiger Trägerplatten an einen Kühlkörper auftreten, zu umgehen, sowie die bei einer lediglich durch Anpressen bewirktien Befestigung dieses Trägers auf dem Kühlkörper auftretenden Schwierigkeiten zu beseitigen. ,

In den Ausfüiirungsbeispielen der Hauptanmeldung sind Gleichrichteranordnungen dargestellt, bei denen, du reit ein derartiges Halteteil, welches beispielsweise aus Stalil bestehen kann, eine Trägerplatte aus Molybdän auf einem Vorsprung des Kühlkörpers aus Kupfer befestigt" ist, wobei sich die Abmessungen in Richtung der Andrückkraft wie 8:3:5 verhalten. Hierdurchergibt sich die erfIndungsgemäß angestrebte Wirkung, daß die Wärmeausdehnung des Stabteiles in Richtung der Andruckkraft gleich der Wärmeausdehnung der "beiden anderen Teile in dieeer Sichtung ist.

Durch ein weiteres glockenförmiges Halteteil werden weitere Anschlußteile auf die der Trägerplatte gegenüberliegende- Plach-

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saite des Halbleitörkorpers

Die Erfindung bezweckt eine Verbesserung der Halbleiteranordnung gemäß der Hauptanmeldung, insbesondere im Einblick auf einen gedrängten Aufbau "and eine leicrtere Montagemoglichkeit. Sie ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daS das Halteteil über _(i die Ebene der der !Trägerplatte gegenüberliegenden Flachseite des

/Halbleiterkörpers hinaus verlängert und diese Verlängerung als Halterung für weitere Anschlußteile auf dieser Seite ausgebildet ist.

In den Zeichnungen ist ein AusführungEbeispiel der Erfindung dar- ·.. gestellt, aus dem weitere Einz- Inerten und Vorteile der Erfindung hervorgehen. In. fi$·. 1 sind Teile einer derartigen Anordnung vor ,der Montage geneigt, in fig. 2 nach dem Zusammenbau. Ia Pig. 3 ist ein !peil eintr^Vorrichtung dargestellt, welches bei der Montage Verw€EM«ng findet.

Die Halbleiteranordnung gemäß Fig. 2 besteht aus einem Kühlkörper 2, welcher beispielsweise aus Kupfer bestehen kann, und welcher elnen Vorsprung 2a besitzt, auf dem eine Trägerplatte 3 mit Hilfe eines Kalteteiles 4 starr gehalten wird. Vor dem Aufbringen der Trägerplatte 3, die beispielsweise aus Molydän bestehen kann, auf die Oberseite des Vorsprungs 2a_r wird diese Oberseite zweckmäßigerweise mit einer Silberauflage versehen, beispielsweise galvanisch versilbert. Sowohl die versilberte Oberseite des Vorsprungs, als auch die Unterseite der Trägerplatte 3 werden geläppt, wodurch eine

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genaue Anpassung der Flächen aneinander erreicht werden kann.

Die Trägerplatte 3 trägt "au!' ihrer Oberseite eine -I.albleiter-

scLeibe,. beispielsweise ein-e Silisiumscheibe 5, welche mit der ·

Trägerplatte, beispielsweise durch Legierung, verkünden sein kann.

Das aus den Teilen .',5 und 6 bestehende Aggregat kann zweckmässigerweise vor dem Zusammenbau in einem einzigen Legierungsvorgang hergestellt werde::. Auf eine Molybdänsch eibe von "etwa 22 mn-Durchmesser wird eine Aluininiumscheibe von etwa 19 mm Durchmesser aufgelegt. Auf dieseAluminiumscüeibe wird ein Plättchen aus p-leitendem Silizium rr.it einem spezifischen Widerstand, von etwa 1 000 Ohm cm und einem Durchmesser von etwa 18 mm aufgelegt. Darauf folgt eine Gold-Antimon-i'olie, die einen etwas kleineren Durchmesser, z.B. 14 mm, als die Siliziumscheibe aufweist. Das Ganze wird in ein mit diesen Metallen nicht reagierendes, nicht schmelzendes Pulver, beispielsweise G-raphitpulver_r eingepreßt und auf etwa 800° C unter Anwendung von Druck erhitzt. Diese Erwärmung kann beispielsweise in einem Legierungsofen durchgeführt werden, welcher evakuiert bzw. mit einem Schutzgas gefüllt ist _a Das Ergebnis ist das aus der Trägerplatte 3 und dem mit ihr durch eine Aluminiumlegierung verbundenen= üalbleiterscheibchen. 5< sowie der einlegierten Elektrode 6 bestehende Aggregat, welches auf den Vor-" sprung 2a aufgelegt wird. ,

Vor dem Auflegen dieser Halbleiteranordnungen auf den Vorsprung des Kühlkörpers 2 wird mit diesem Kühlkörper ein weiteres Teil 7 verbunden, welches zum Halten des Halt©teils 4 und weiterer Gehäu-

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seteile dient. Das Teil 7 kann auf den Kühlkörper beispielsweise durch Hartlötung befestigt sein und aus Ctahl bestehen.

Die Oberseite der Halbleiteranordnung, also die Elektrode 6, die aus einem Gold-Silizium-Eutektikum besteht, wird ebenfalls plangeläppt, worauf ein stempeiförmiger Teil auf diese Oberseite aufgesetzt werden kann. Dieser stemplförmige Teil wird zweckmäßigerweise ebenfalls vor dem Zusammenbau aus einzelnen Teilen zusammengesetzt, nämlich aus einem Kupferbolzen 8, einer ebenfalls aus Kupfer bestehenden Kreisringscneibe 9 und. einer !»Iolybdänscheibe 10. Diese Teile sind ebenfalls zweckmäßigerweise alle miteinander hart verlötet. Auch die Unterseite der Molybdäns ciieibe 10 ist zweckmäßigerweise mit einer Silberauflage versehen, z.B. plattiert, und danach plangeläppt.

Auf diesen stempeiförmigen Teil werden nun in folgender Reihenfolge eine beispielsweise aus Stahl bestehende Ringscheibe 11, eine Glimmerscheibe 12, eine weitere Stahlscheibe 15 und drei Tellerfedern 14, 15 und 16 aufgeschoben. Anschließend werden, das Halteteil 4, welches glockenförmig ist, über das stempelfömige Teil geschoben* die Tellerfedern zusammengedrückt und das Halteteil 4 mit Hilfe der in. Fig. 3 dargestellten Vorrichtung 17 mit seinem Rand in eine Hinterdrehung des Teiles 7 eingepreßt.

Wie Fig. 2 zeigt, ergibt sich ein sehr gedrängter Aufbau, bei dem alle Teile in ihrer genauen Lage zueinander festgehalten werden und demzufolge weder durch mechanische Erschütterungen noch durch

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Wa rm e bewegung en "verschieben werden können. Eine-wichtige Rolle übernimmt nierbei die Gl ί nun er scheite 12, welche sov/ohl zur elektrischen Isolierung des Halteteils 4 von der Oberseite der Halbleiteranordnung dient, als auch zur Zentrierung des stempelfor— * migen Teils innerhalb des Halteteils- 4 und damit auf der Halbleiteranordnung. Mit ihrem äu£eren Rand liegt die Grlimiaerscheibe 12 an dem -Halteteil 4 an, während sie mit ihrem Inneren Rand den Kupferbolzen 8 berührt. ;

Zum Schluß wird ein glockenförmiges Gehäuseteile welches aus den Einzelteilen TS, 19, 20 und 21 besteht, über die gesagte Anordnung ■gestülpt. An seinem unteren Ende wird das glockenförmige üeh&v.seteil an das Teil 7 angebördelt, während der Kujöferbolzeii 8 durch eine Anquetschung mit dem Teil 21 verbünden wlrdu Bas Teil'.21 kann beispielsweise aus Kupfer "be st eh en, während die Teile 18 und 20 aus Stahl oder einer FernicOlegierung, wie Kovar oder Vacon,. bestellen können. Das Teil 19, welches zweckmäßigerweise aus Keramik besteht, dient zur Isolierung. Es ist an öen Stellen* an denen es mit den Teilen 18 und 20 zugammenstößi;, metallisiert, so daß diese Teile mit ihm durch Lotung verbunden werden köniieii. Bin Kabel 22 ist in das Teil 21 von außen eingesehoben und ebenfalls äprcli An-Quetschung mit diesem verbunden»

4- "Patentanspruche
3 Figuren

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Claims

Patentansprüche

· Halbleiteranordnung nit einem scheibenförmigen, im wesentlichen einkristallinen Halbleiterkörper und wenigstens einer mit dieser großflächig verbundenen metallenen Trägerplatte, insbesondere aus I3olybdän_f sowie einem zur Abführung und bzw. oder Verteilung der im Betrieb entstehenden Wärme dienenden, mit der Trägerplatte in Verbindung stehenden Körper (Kühlkörper), bei dem die Trägerplatte auf einem Vorsprung des Kühlkörpers mit Hilfe eines die Trägerplatte andrückenden Halteteils befestigt ist, wot>ei die Abmessungen der Trägerplatte, des Vorsprunges des Kühlkörpers und des Halteteils in Richtung der Andrückkraft/ und ihre Wärmeauadehnungskoeffizient en so aufeinander abgestimmt sind, daß die Wärmeausdehnung des Halteteils in Richtung der Andruckkraft im wesentlichen gleich der Summe der Wärmeausdehnung von Trägerplatte und Vorsprung des Kühlkörpers in dieser Richtung ist, gemäß dem Patent ... ... (Anmeldung S 73 1.81 VIIIc/21g — unsere PLA 61/1177)» dadurch gekennzeichnet, daß das Halteteil über die Ebene der der Trägerplatte gegenüberliegenden Plaohseite des Halbleiterkörpers hinaus verlängert und diese Verlängerung als Halterung für weitere Anschlußteile auf dieser Seite ausgebildet ist. -
2. Halbleiteranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Halterung federnd ist. -

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3. Halbleiteranordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Halterung und den Anschlußteilen Tellerfedern vorgesehen sind.
4." Halbleiteranordnung nach Anspruch 1. mit- rotationssynmietrischeia Aufbau, dadurch gekennzeichnet, daß eine elektrisch isolierende Zentrierscheibe zwischen der Halterung und den Anschlußteilen so angeordnet ist, daß sie mit ihrem Süßeren Rand die Halterung und mit ihrem inneren Rand wenigstens eines der Anschlußteile \- formschlüssig berührt. ■

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