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Leistungs-Halbleiterbauelement
Die Erfindung bezieht sich auf ein Leistungs-Halbleiterbauelement mit einer flächenhaften Halb- leiteranordnung, an welche die beidseitigen Elektroden mittels eines Federsystems angedrückt werden.
Bekannt gewordene Leistungs-Halbleiterbauelemente, bei welchen zur Verbindung der Halbleiteranordnung mit den übrigen Teilen des Bauelementes ein Anpressdruck verwendet wird, sind vorwiegend derart ausgeführt, dass die Halbleiteranordnung zwischen den Elektroden bzw. den Kontaktplatten derselben liegt, wobei eine der Elektroden durch den Boden gebildet ist, an welchem mit ihrem unteren Ende eine zylinder-oder becherförmige Halterung, die in der Regel aus einem einzigen Stück besteht und die Halbleiteranordnung samt der Feder umschliesst, befestigt ist.
Die Feder, die eventuell aus mehreren Teilen zusammengesetzt ist, stützt sich mit ihrem unteren Ende an einer Kontaktplatte bzw. an einer auf dieser Kontaktplatte liegenden isolierenden Abstützung, und mit ihrem oberen Ende ist sie an einem am oberen Ende der Halterung vorgesehenen Anschlag abgestützt.
Bei einer derartigen Anordnung des Anpresssystems ist die Halterung der Feder entweder zerlegbar, oder unzerlegbar ausgeführt. Die Halterung kann einschliesslich des oberen Anschlages, der durch Einbiegen des oberen Endes der Halterung einwärts ausgestaltet ist, als selbständiger Teil vorgefertigt werden und mit ihrem unteren Ende am Boden entweder durch Einbiegen des Bodenmaterials über den Flanschrand der Halterung, oder durch Einwalzen des unteren Randes in die Wand des Ringes hergestellt werden.
In einem andern Falle ist das untere Ende der Halterung mit einem inneren Gewinde versehen und ist direkt am Bodensockel aufgeschraubt. Die zylinderförmige Federhalterung kann mit ihrem unteren Ende mit dem Boden fest verbunden sein, wobei die obere Abstützung der Anpressfedern aus einer Platte besteht, die am oberen Ende der Halterung durch Einwalzen oder Aufschrauben befestigt ist.
Ein Nachteil der unzerlegbaren Verbindung der Halterung mit den übrigen Teilen besteht darin, dass der endgültige Zusammenbau des Anpresssystems und die Befestigung desselben noch vor einer Kontrolle der eingebauten Halbleiteranordnung, das Bauelement im Falle auftretender ìv1ängel z. B.
Bruches des Halbleiterplättchens, vollkommen wertlos machen kann. Ist die Halterung der Anpressfedern mit dem Boden mittels eines Gewindes verbunden oder die Halterung mit dem Boden festverbunden und steht der Anschlag der Federn mit der Halterung durch Verschraubung in Verbindung, so ist zwar das Anpresssystem, sowie die Halbleiteranordnung ohne Gefahr einer Zerstörung frei zerlegbar, die eigentliche Demontage ist jedoch verhältnismässig schwierig.
Beim Freistellen der ganzen Halterung oder des Anschlages, gelangen die Federn in eine gleich- zeitigeDrehbewegung und die hochempfindliche Halbleiteranordnung in andere unkontrollierbare Bewegungen gegenüber den anliegenden Teilen des Anpresssystems bzw. des Gehäuses, wodurch die Halbleiteranordnung beschädigt oder zerstört werden kann. Ausserdem muss beim Wiederzusammenbauder ganze langwierige und anspruchsvolle Vorgang der genauen Federdruckeinstellung im ganzen Umfange
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neu durchgeführt werden.
Die Erfindung beruht auf bekannt gewordenen Lösungen der Halbleiterbauelemente mit druckkontaktierter flächenhafter Halbleiteranordnung und schafft ein Halbleiterbauelement, bei dem die erwähnten Nachteile vermieden sind. Das zu diesem Zweck erfindungsgemäss vorgesehene Halbleiterbauelement der genannten Art ist im wesentlichen dadurch gekennzeichnet, dass die ringförmige Hal- terung zumindest aus zwei gleichen Teilen besteht, von denen jeder durch einen Ringabschnitt gebildet ist, der kleiner als ein Halbkreis ist und an seinem oberen und unteren Ende an dem ringförmigen Teil mit einwärts der Halterung gerichteten Vorsprüngen versehen ist, wobei der Vorsprung des einen Endes der Halterung mit dem Anpresssystem und der Vorsprung des andern Endes der Halterung mit der einen Elektrode in Eingriff steht.
Durch die erfindungsgemässe Ausführung des Halbleiterbauelementes wird erreicht, dass, wenn nach der vor dem endgültigen Verschliessen des Gehäuses durchzuführenden KontrollederEigenschaf- ten der Halbleiteranordnung, im Falle eines Mangels einer der Bestandteile des Anpresssystems auszuwechseln oder instandzusetzen ist, die Demontage ohne Gefahr einer Beschädigung der einzelnen Teile, insbesondere des spröden Halbleiterplättchens, durchgeführt werden kann, wobei es sich erübrigt, die Einstellung des Anpressdruckes beim Wiederzusammenbau neu vorzunehmen. Die Demontage wird derart ausgeführt, dass die einzelnen Teile der Halterung mit ihren Enden aus dem Eingriff mit dem Anpresssystem und mit der Elektrode in radialer Richtung gelöst werden.
Zu diesem Zwecke kann zur Aufnahme der in axialer Richtung wirkenden Anpresskraft eine Hilfsvorrichtung verwendet werden, wobei die Teile der Halterung freigestellt werden und leicht abnehmbar sind.
Nach einem andern Merkmal der Erfindung können die Vorsprünge des einen Endes der Halterung mit der Anpressfeder mittels eines becherförmigen Anschlages oder Widerlagers in Eingriff stehen, wobei der Rand des offenen Endes des Bechers mit einem auswärts gerichteten Vorsprung versehen ist.
Nach einem weiteren Erfindungsmerkmal kann die Aufsitzfläche der Vorsprünge zumindest eines Halterungsendes mit der inneren Wand der Halterung einen kleineren Winkel als 900 bilden.
In der Umgebung des wirksamen Punktes der Feder kommt es zu einer Änderung derFederstef- fe, die für jeden Punkt der Federkennlinie durch die Ablenkung der Anpresskraft je nach der Durchbiegung gegeben ist, d. i.
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wobei"P"= Anpresskraft und"f"= Durchbiegung.
Die Federsteife wird im Verlauf der Kennlinie durch das Verhältnis der Höhe "h" in nicht be-
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Diode mit flachem Anschlag zwischen der Halterung und den Anpressfedern, Fig. 2 einen Schnitt durch das Anpresssystem und die Halbleiteranordnung der Diode samt becherförmiger Halterung mit einem der Teile in zerlegtem Zustande, Fig. 3 einen Schnitt durch die Anpressfeder und Fig. 4 die Kennlinie der Feder nach Fig. 3.
Das Halbleiterbauelement gemäss Fig. 1, eine Diode, besteht aus einem Boden -1--, der beispielsweise aus Kupfer hergestellt ist und einen hervorragenden flachen Teil -2-- aufweist, auf welchen die flächenhafte Halbleiteranordnung --10-- untergebracht ist, auf deren oberer Fläche in Gleitver- bindung die Kontaktplatte --11-- des Verbindungsgliedes --12-- der Ausführung --6-- aufliegt.
An der oberen Fläche des flanschartigen Teiles des Bodens-l-, der eine der Elektroden bildet, ist ein Stalùring -3- befestigt, beispielsweise durch Hartlötung, der zugleich die Seitenwand des flachen Bodenteiles -2- umschliesst und an seinem oberen Ende einen radialen Vorsprung-5- aufweist.
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Die Feder-14-besteht aus mehreren aufeinandergestapelten Tellerfedern.
Diese Federn werden unter einer festgelegten Vorspannung durch eine Halterung gehalten, die aus zwei selbständigen Teilen-15, 15'- besteht, von denen jeder kleiner als ein Halbkreis ist. Die Halterung kann auch aus mehreren, gleichmässig am Umfang des Anpresssystems verteilten Teilen zusammengesetzt sein. Die Halterung kann auch als ein einziges Stück durch Drehen gefertig werden und dann in axialer Richtung in einzelne Teile zerschnitten werden.
Vorzugsweise können die einzelnen Teile der Halterung als Pressstücke hergestellt werden. Diese Halterung bzw. ihre Teile sind an ihren beiden Enden mit einwärts gerichteten Vorsprüngen-16, 16', 17, 17'- versehen, wobei die oberen Vorsprünge-16, 16'- mit der Feder-14-über einen flachen Anschlag-18-, die unteren Vorsprünge-17, 17'- mit dem entsprechenden Vorsprung-5des am Boden --1-- befesitgten Stahlringes --3--. in Eingriff stehen. Der Stahlring -3-- dient zugleich zum Befestigen der Kappe-4-des Gehäuses des Halbleiterbauelementes. DieseKappe-4- ist am Boden-l-beispielsweise durch Widerstandsschweissen, befestigt.
Die Ausführung des Erfindungsgegenstandes gemäss Fig. 2, unterscheidet sich von der in Fig. 1ge- zeigten Ausführung dadurch, dass die Anpressfedern'-14-durch die Halterung-15 51-mittelseines Anschlages bzw. Widerlagers -19- in Gestalt eines Bechers, welcher an seinem unteren Ende mit einer flanschartigen Verbreiterung-20-versehen ist, mit der die oberen Vorsprünge der Halterung - 15, 15'- in Eingriff stehen, festgehalten sind.
Die erfindungsgemässe Halterung ermöglicht eine gute Zerlegbarkeit des Anpresssystems des Bauelementes dadurch, dass die einzelnen Halterungsteile-15, 15'- radial aus dem Eingriff mit den Anpressfedern bzw.dem Widerlager --19-- und Stahlring --3--, gemäss Fig.2.gelöst werden. Bei der Freistellung der Teile wird vorzugsweise eine Hilfsvorrichtung angewendet, mittels welcher die Federn in axialer Richtung zusammengepresst werden, so dass die Halterung entlastet wird und dann leicht abgenommen werden kann.
Wie in Fig. 2 gezeigt, ist die Sitzfläche des oberen Vorsprunges-16 bzw. 16'-nach dem Inneren der Halterung abgeschrägt und gleichzeitig weist auch die flanschartige Verbreiterung-20-des Widerlagers --19-- eine entsprechende Abschrägung auf. Auf diese Weise ist eine zuverlässige Verbindung der Halterung --15- mit dem Widerlager --19-- gewährleistet.
Mit der erfindungsgemässen Halterung sind in vorteilhafter Weise Tellerfedem. verwendet, diedie Gestalt eines Kegelstumpfes aufweisen (Fig. 3). Für diese Federgestaltung ist die Federsteifefür jeden Punkt der Kennlinie durch die Ablenkung der Anpresskraft je nach der Durchbiegung gegeben, d. i.
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