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Elektrische Halbleiteranordnung
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Dehnungsänderungenspannt werden, wobei der Zwischenanschlusskörper innerhalb des inneren Umfanges der Ring- bzw. Rah- menzone mit einer solchen Vertiefung bzw. Aussparung versehen ist, dass dadurch der innerhalb der Ein- spannzone liegende Teil der Scheibenform des starren Anschlusskörpers eine ausreichende Bewegungsfrei- heit relativ zur Oberfläche des Zwischenanschlusskörpers erfüllt,
Es kann jedoch auch an beiden einander gegenüberliegenden Oberflächen des scheibenförmigen Kör- , pers je eine entsprechende ringförmige Auflage vorgesehen sein, welche den scheibenförmigen Körper mit seinen innerhalb der ring-bzw.
rahmenförmigen Auflage liegenden Flächen so von den Einsapnn- körpern distanzieren, dass für den diesem Flächenteil entsprechenden Teil des scheibenförmigen Körpers wieder die relative Nachgiebigkeit in Richtung auf bzw. von der Oberfläche des Zwischenanschlusskörpers gewährleistet bleibt. Hiebei kann es sich als zweckmässig erweisen, für diese Ring- bzw. Rahmenkörper an den Einspannkörpern entsprechende vorbereitete Sitzflächen vorzusehen, so dass durch diese eine ein- deutige Orientierung der Ring- bzw. Rahmenkörper an den Flächen der Einspannkörper gewährleistet ist.
Eine ähnliche Wirkung würde sich dadurch erreichen lassen, dass die Ring- bzw. Rahmenkörper nahe ihrer äusseren Mantelfläche mit entsprechenden Ausladungen oder an ihrem Umfang mit entsprechenden Abbie- gungen oder Erhebungen versehen sind, so dass auf diese Weise eine gegenseitige eindeutige lagemässige
Zuordnung zwischen den Zwischenlagen und den Einspannkörpern sowie auch für den scheibenförmigen
Körper des Anschlusskontaktes gesichert ist.
Es lässt sich schliesslich auch eine relativ einfache sinngemässe Aufbauform dadurch erreichen, dass der scheibenförmige Teil des starren Anschlusskörpers unmittelbar eine solche Formgebung erhält, dass er in der Achsrichtung des starren Anschlusskontaktes an demjenigen seiner Flächenteile, wo er eingespannt werden soll, entsprechend verstärkt ist, wodurch dann unmittelbar an dem starren Anschlusskörper diese
Auflageringe bzw. Distanzierungsringe gegenüber den Einspannkörpern gewonnen werden. Ein. solcher starrer Anschlusskontakt in dieser Form lässt sich z. B. durch einen einfachen Schlag-bzw. Schmiedeprozess herstellen.
Bei denjenigen Ausführungen, nach welchen besondere Zwischenlagenringe benutzt werden oder diesen gleichwertige Ringe unmittelbar an dem scheibenförmigen Teil des starren Anschlusskontaktes erzeugt wer- den, braucht dann derZwischenanschlusskontaktkörper nur eine einfache äussere geometrische Form-zu erhalten.
Es kann sich gegebenenfalls auch als zweckmässig erweisen, den scheibenförmigen Teil des starren
Anschlusskontaktes an seinem von der Einspannzone umschlossenen Teil noch eine besondere Formgebung für eine gute Nachgiebigkeit zu geben, indem er z. B. wellenförmig in seinem Querschnitt gestaltet ist.
Als ein geeigneter Wert für die Bemessung des scheibenförmigen Teiles des starren Anschlusskoniak- tes hat sich z. B. eine von 0, 1 bis 0,3 mm ergeben, wenn die lichte Weite der Einspannzone einen Durchmesser von etwa 3 bis 6 mm aufweist.
Die Erfindung ist naturgemäss grundsätzlich auch bei grösseren Durchmessern des Zwischenkontaktstückes entsprechend grösseren Halbleiterkörpern sinngemäss anwendbar. Der mit der Aussenfläche seiner Scheibenform an dem auf den Anschlusspol an dem Halbleiterelement bzw. dessen Elektrode aufgesetzten Zwischenanschlusskörper aufgesetzte elastisch bewegliche Kontakt wird dabei an der Ringzone, überwel- che der Kontakt und der Zwischenanschlusskörper in Berührung sind, vorzugsweise durch einen Isolierkörper angepresst, der zweckmässig mittels einer zentralen Aussparung auf dem Schaft des Anschlusskontaktes geführt ist.
Dieser Isolierkörper kann dabei vorzugsweise an seiner der Scheibenform des Kontaktes abgewendeten Fläche mit einem Sitz für mindestens eine Kraftspeicherfeder versehen sein, welche für den gegenseitigen Anpressdruck zwischen dem Anschlusskontakt und dem Halbleiterelement sorgt. Dieser Kraftspeicher ist dabei vorzugsweise derart bemessen, dass er Schenkelteile aufweist, die einen relativ grossen Federungsweg betriebsmässig durchlaufen können. Auf diese Weise ist dann selbst bei Toleranzen in den Abmessungen des Aufbaues der Einzelteile des Halbleiterelementes ohne weitgehende Aufmerksamkeit beim Montageprozess gewährleistet, dass stets betriebsmässig noch eine ausreichende potentielle Energie in dem Federsystem bei der Montage des Halbleiterbauelementes aufgespeichert ist.
Hiefür ist das Federsystem vorzugsweise also derart bemessen, dass bei seiner Aufladung schenkelartige Teile auf Biegung beansprucht werden, wodurch dann die Möglichkeit eines grösseren Federungsweges gegeben ist, als wenn lediglich eine oder mehrere Tellerfedern benutzt werden, die bekanntermassen in sich eine relativ grosse potentielle Energie. aufspeichern, jedoch nur einen relativ geringen Federungsweg bzw. eine nur relativ geringe Durchbiegung erreichen lassen.
Es liegt auch im Sinne der Erfindung zur Erzielung eines grossen Federungsweges an dem Kraftspeichersystem, dass die an diesem auf Biegung beanspruchten Hebelarme möglichst lang sind. Aus diesem Grunde wird zweckmässig der äussere Abstützpunkt des Federsystems möglichst weit von der Achse des Halb-
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leiterbauelementes entfernt gewählt. Hiefür erweist sich beispielsweise eine scheibenförmige, elektrisch isolierende Durchführung, etwa vom Charakter einer Druckglasdurchführung besonders geeignet. Das soll aber nicht ausschliessen, dass nicht auch eine Durchführung eventuell mit keramischem Isolierkörper be- nutzt werden kann. Bei einer solchen Druckglasdurchführung kann dann als radiale äussere Abstützstelle für das Federsystem z. B. der äussere Ring der elektrisch isolierenden Durchführung benutzt werden.
Es kann statt dessen auch ein Stützlager unmittelbar an dem Gehäuseteil des Halbleiterbauelementes ge- wählt werden, welcher das Halbleiterelement trägt.
Der Isolierkörper, welcher auf den Schaft des Anschlusskontaktes aufgeschoben ist und als Druck- übertragungskörper zwischen dem Federsystem und dem an diesem Zwischenanschlusskontaktanliegendem Teil des Anschlusskontaktes benutzt ist, wird vorzugsweise an seiner dem Halbleiterelement zuge- wendeten Seite becherförmig gestaltet, so dass er auf diese Weise den Anschlusskontakt, das Halbleiter- element und gegebenenfalls sogar dessen Träger teilweise umschliesst.
Auf diese Weise wirkt der Isolier- körper mit seiner inneren Mantelfläche unmittelbar als ein Lehrenkörper, der die genannten Teile rela- tiv zueinander und gegenüber der Grundplatte des Gehäuses bzw. dem Boden des becherförmigen Gehäuses in seiner Lage hält sowie bei der Montage der Anordnung als ein Hilfskörper ausgenutzt werden kann, der nach Art einer Lehre die Möglichkeit bietet, Teile in ihn einzuschichten und danach diesen mit einge- schichteten Teilen versehenen Körper mit der isolierenden Durchführung und dem zwischengeschalteten
Federsystem zusammenzuführen, wonach dann eine gegenseitige Verbindung der beiden Gehäuseteile bzw. eines becherförmigen Gehäuseteiles und der isolierenden Durchführung an ihrem Aussenring vorgenom- men werden kann.
Zur näheren Erläuterung der Erfindung an Hand von Ausführungsbeispielen wird nunmehr auf die
Figuren der Zeichnung Bezug genommen.
Nach Fig. 1 umfasst das Halbleiterelement einen becherförmigen metallischen Körper 1, z. B. aus
Kupfer bzw. versilbertem Kupfer. Dieser becherförmige Körper weist einen Bodenteil 2 auf. Von dem
Bodenteil erstreckt sich in der Achsrichtung des Halbleiterelementes ein Teil kleineren Durchmessers 3, der an seiner Aussenmantelfläche vorzugsweise mit Rippen 4 versehen ist. An seiner Aussenseite ist der
Bodenteil 2 bereits nach innen durchgewölbt, so dass sich eine pfannenartige bzw. konkave Form 5 er- gibt. Diese Bauform ergibt den folgenden Vorzug. Wird der Gehäuseteil 1 in seinen Sitz in eine Ausspa- rung an einem weiteren Träger mit seinem Teilkörper 3 eingepresst, z.
B. bis zum Anschlag an dem Ab- satz la, und es entsteht an 3 die Neigung zu irgendwelchen radial nach innen gerichteten Verformungen, so können diese stets nur eindeutig dazu führen, dass dieser Bodenteil 2 eine Verformung in Richtung auf den Hohlraum der Becherform 1 zu erfahren würde. Diese können aber in vorteilhafter Weise dann nur im
Sinne einer Aufladung der Kraftspeicherfeder, also im Sinne der gegenseitigen Anpressung der zusammen- arbeitenden Druckkontaktflächen des Halbleiterbauelementes wirken. An dem Bodenteil 2 ist ein Sockel- teil 6 vorgesehen. Auf diesem ist das Halbleiterelement 7 gelagert bzw. befestigt. Dieses und bzw. oder die mit seinen Elektroden zusammenwirkenden Flächen der benachbarten Korper konnen an ihren Kontaktflä- chen über besondere duktile Hilfsplatten 8 bzw. 8a, z.
B. aus Silber, zusammenwirken oder an diesen
Flächen mit. entsprechenden Überzügen versehen sein. Mit dem zweiten Pol des Halbleiterelementes der dem es tragenden Gehäuseteil abgewendet liegt, arbeitet über die duktile Hilfsplatte 8a ein Zwischenan- schlusskorper 9, z. B. aus Kupfer, zusammen. Dieser liegt mit seiner vollen unteren Fläche an der Hilfs- platte 8a an. Diese könnte jedoch auch ein an 9 aufplattierter Belag sein. An seiner oberen Fläche ist der metallische Zwischenanschlusskörper 9 mit einer Aussparung 10 versehen, welche somit von einer Ringzone an der oberen Fläche von 9 umschlossen ist. Auf dieser Ringzone ist der Anschlusskontakt 11 mit seinem
Pilzdachkörper bzw.
Scheibenkörper 12 an dessen Aussenfläche aufgesetzt und angepresst. Die Kontaktver- mittlung zwischen 9 und 12, insbesondere für die elektrische Stromführung, findet also über eine Ringzone statt. Diese Ringzone hat unter Berücksichtigung des sie bestimmenden Innen- und Aussendurchmessers aber eine relativ grosse Flächenausdehnung, so dass keine spezifisch hohe elektrische Strombelastung der Über- gangsstelle zwischen 12 und 9 : 1 stattfindet. Der Scheiben- bzw. Pilzdachkorper 12 wird über den Isolier- körper 21, der mit einer zentralen Aussparung 21a auf den Schaftteil 11 des Kontaktes aufgeschoben ist, an den Teil 9 angepresst und damit dieser Teil 9 an den Pol des Halbleiterelementes. Für die Erzeugung des entsprechenden Anpressdruckes sorgt eine Feder 26 als Kraftspeicher.
Diese ist vorzugsweise so aufge- baut, z. B. als Sattelfeder, dass sie, wie angegeben, Schenkelteile aufweist, welche eine relativ grosse
Durchbiegung für die Aufspeicherung von kinetischer Energie in ihnen erfahren können. Die Feder 26, welche gegebenenfalls auch eine anteilige Feder eines Federmagazins sein kann, ist mit einer zentralen
Aussparung 24 auf einen Sitz 22 an der oberen Fläche des Isolierkörpers 21 aufgeschoben, so dass sie da- durch in einer vorbestimmten Lage gehalten wird. Die Feder 26 stützt sich aussen an dem äusseren Ring 16
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einer elektrisch isolierenden Durchführung ab, die z. B. eine Druckglasdurchführung sein kann, deren
Glaskörper mit 15 und deren innere metallische Hülse mit 13 bezeichnet sind.
Der Aussenring 16 der elektrisch isolierenden Durchführung sitzt auf einer Fläche 17 des becherförmigen Gehäuseteiles 1 auf.
Er wird nach der Montage der Anordnung dadurch an dieser Sitzfläche 17 festgespannt, dass ein Mantel- teil 18 von 1, der zunächst bei der Montage eine zylindrische Form hat, wie durch die gestrichelte Dar- stellung angedeutet ist, nach innen radial umgelegt wird. Dieser Rand wirkt somit auf die Tläche 19 von
16, wodurch eine starre mechanische Verbindung zwischen 1 und 16 geschaffen wird, die gegebenenfalls bereits unmittelbar eine ausreichende Gasdichtigkeit, insbesondere bei eventueller Anwendung einer nicht dargestellten duktilenZwischenlage aufweisen kann. Zusätzlich kann jedoch an der Übergangsstelle zwi- schen 16 und/18 nochein. entsprechender Schutzüberzug bzw. eine Abdichtungsmasse 20 aufgebracht wer- den, die z. B. entweder ein Kleber oder ein Lot sein kann.
Nachdem die Anordnung in dieser Weise mon- tiert worden ist, bedarf es noch bei der dargestellten Ausführung der Herstellung einer gasdichten Verbin- dung zwischen dem Schaft 11 des Kontaktes und der inneren metallischen Hülse 13 der elektrisch isolie- renden Durchführung bzw. derDruckglasdurchführung. Diese gasdichte Verbindung kann mittels einer ge- eigneten Masse bzw. eines Lotes 14 hergestellt werden. Es kann jedoch auch gegebenenfalls nur eine ge- genseitige Verpressung zwischen 13 und 11 benutzt werden, oder es kann zusätzlich zu dieser Verpressung noch eine solche Abdichtung mittels einer Masse 14 oder mittels eines entsprechenden Lotes durch einen
Verlötungsvorgang stattfinden.
ImRahmen derErfindungwürdees auch liegen, dass nicht mit einem Hülsenteil 13 an der isolierenden
Durchführung gearbeitet wird, der nach aussen offen ist, sondern dass für den Körper 13 ein nach unten, d. h. in Richtung auf den Kammerraum zu, offener becherförmiger oder kappenförmiger Körper benutzt wird, in welchen der Kontakt mit seinem Schaftteil 11 eingeführt wird, wonach dann eine gegenseitige
Verpressung des Schaftteiles von 11 und eines ausserhalb der isolierenden Durchführung liegenden Teiles des inneren metallischen Kappen-bzw. Becherteiles der isolierenden Durchführung durch eine Verpressung vorgenommen wird. Es braucht die Kappenform, welche den inneren metallischen Teil der elektrisch isolierenden Durchführung bildet, auch nicht lediglich aus einem Stück hergestellt zu werden.
Es kann vielmehr zunächst die isolierende Durchführung innen einen Hülsenteil aufweisen, mit dessen oberer Stirnseite ein in diese eingesetzter bzw. ein-und aufgesetzter kappenförmiger Teil, z. B. durch Hartlötung, verbunden ist.
Der Isolierkörper 21, der z. B. aus Glas oder Keramik bestehen kann, ist, wie das Ausführungsbeispiel zeigt, vorzugsweise derart gestaltet, dass er eine nach unten offene Becherform aufweist, mit welcher er die Kontaktstelle zwischen 11 und 9 sowie gegebenenfalls auch das Halbleiterelement 7 und dessen Sitz an dem Sockelteil 6 umschliesst. Der Körper 21 erfüllt auf diese Weise gleichzeitig die Funktion, dass er im Innenraum von 1 die entsprechenden Teile in einer gegenseitigen ordnungsgemässen Lage hält bzw. aufrechterhält, insbesondere wenn 21 ausserdem noch als Zentrierungskörper über seine Aussenmantelfläche mit der Innenmantelfläche des Teiles 3 von 1 zusammenarbeitet.
Ein wesentliches Merkmal für den Erfindungsgegenstand ist gemäss der eingangs gegebenen Begründung, dass bei der thermischen Beanspruchung des Halbleiterbauelementes keine unerwünschten Spannungen dadurch in dem System auftreten können, dass zwischen dem Zwischenanschlusskörper 9 und dem äusseren elektrischen Anschluss ein starrer Anschlusskontakt benutzt ist, indem erfindungsgemäss die Pilzdachform bzw. Scheibenform 12 des an das Halbleiterelement angepressten Anschlusskontaktes betriebsmässig die Möglichkeit hat, um ihre Einspannstelle zwischen 21 und 9 sich in beiden Richtungen der Achse von 11 um entsprechende geringe Beträge auszubiegen. Hiefür darf 12 naturgemäss unter Berücksichtigung des Durchmessers eine gewisse leicht durch Versuche zu ermittelnde Dicke nicht überschreiten.
Die Fig. 2 zeigt eine solche Abwandlung einer erfindungsgemässen Anordnung, wonach der starre Anschlusskontakt aus einem schaftförmigen Teil 11'besteht, an welchem bei Ausbildung des Zwischenan- schlusskontaktes 9'mit einer einfachen geometrischen, z. B. quaderförmigen oder zylinderförmigen Grund- form am unteren Ende des schaftförmigen Teiles 11'des starren Anschlusskontaktes ein scheibenförmiger Teil 12'unmittelbar durch einen Schlag- oder Schmiedeprozess in der Form erzeugt ist, dass an diesem scheibenförmigen Teil eine innere Zone geringer Dicke 12'a und eine äussere Ring- bzw.
Randzone 12'b von derart grösserer Dicke erzeugt ist, dass dadurch von den durch die Ebenen der Oberflächen von 12'a ausladende Teile entstehen, auf welche als Einspannkörper einerseits derZwischenanschlusskörper 9'und anderseits der Isolierkörper 21 wirken. Hiedurch ist der starre Anschlusskontakt anseinemscheibenförmigen Teilwiederderart sinngemäss eingespannt, dass sichsein von der Einspannzone umschlossener scheibenförmiger Teil gemäss der angestrebten Zielsetzung zur Vermeidung des Auftretens thermischer Spannungen relativ zur Oberfläche von 9'ausbiegen kann.
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In der Abwandlung nach Fig. 3, welche eine teilweise Darstellung einer Seite der Einspannung des scheibenförmigen Körpers 12" des starren Anschlusskontaktes enthält, ist wieder ein Zwischenanschlusskörper 9'einfacher geometrischer Formgebung benutzt, mit welchem wieder sinngemäss als zweiter Einspannkörper der Isolierkörper 21 zusammenwirkt. Bei dieser Ausführung ist zunächst auf den Zwischenanschlusskörper ein Ring 27 aufgelegt, der an seinem äusseren Umfang so gestaltet sein kann, dass er einerseits sich in seiner Lage gegenüber dem Zwischenanschlusskörper 9'orientiert, gleichzeitig aber auch lagebestimmend für den äusseren Rand des scheibenförmigen Teiles 12" des starren Anschlusskontaktes ist.
An der Einspannzone ist auf die obere Fläche ein weiterer Ring 28 aufgelegt, der wieder an seinem äusseren Umfang derart gestaltet sein kann, dass er sich unmittelbar in seiner Lage gegenüber dem scheibenförmigen Körper 12'orientiert. Der scheibenförmige Körper 12" des starren Anschlusskontaktes ist in diesem Falle mit einer wellenförmigen Zone innerhalb der Einspannstelle zwischen 27 und 28 gestaltet, so dass auf diese Weise die Nachgiebigkeit des starren Anschlusskontaktes an diesem scheibenförmigen Teil noch gefördert ist.
Die beiden Teile 11 und 12 können im Rahmen der Erfindung unmittelbar als ein einheitlicher Körper oder aber auch aus mehreren zunächst an sich selbständigen Teilen hergestellt werden. So kann z. B. der schaftartige Teil 11 mit dem plattenförmigen Teil 12 durch Hartlötung verbunden sein. Der Schaftteil 11 kann für eine vereinfachte Zusammenführung mit 12 auch an seiner unteren Fläche mit einem entsprechenden Zapfenteil versehen werden, der in eine entsprechende Aussparung an 12 eingeführt und dann an einem hervortretenden Teil eventuell als Nietkörper für die Verbindung zwischen 12 und 11 benutzt werden kann. Der Schaftteil und der Scheibenteil des starren Anschlusskontaktes könnte auch durch eine Stumpfschweissung von 11 an 12 miteinander zu einer Einheit verbunden werden.
PATENTANSPRÜCHE : l. ElektrischeHalbleiteranordnung, dadurch gekennzeichnet, dass ein aus einem Schaftteil mit einem scheibenförmigen Körper von grösserer Flächenausdehnung an seinem dem Halbleiterelement zugewendeten Ende bestehender Anschlussleiter nur derart über eine äussere Ring- oder Rahmenzone an einem auf der Elektrode des Halbleiterelementes sitzenden Zwischenanschlusskörper festgespannt bzw. eingespannt ist, dass der von der Ring- bzw. Rahmenzone umschlossene Teil des scheibenförmigen Körpers sich bei Temperaturänderungen des Halbleiterbauelementes elastisch bzw. nachgiebig relativ zur gegenüberliegenden Fläche des Zwischenanschlusskörpers in seiner Form verändern kann.