Halbleiterbauelement Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Halb leiterbauelement mit einem scheibenförmigen Gehäuse, das aus einem Isolierrahmen und zwei an seinen Rän dern dicht mit diesen verbundenen metallischen Deck platten besteht und in das ein scheibenförmiges Halb leiterelement eingeschlossen ist, das aus einem scheiben förmigen Halbleiterkörper mit zwei an den Endflächen liegenden Elektroden und zwei an die Elektroden an grenzenden scheibenförmigen Anschlusselektrodenkör- pern zusammengesetzt ist, die aus einem Metall beste hen,
dessen Ausdehnungskoeffizient mindestens ange nähert denjenigen des Halbleiterkörpers entspricht und bei dem das Halbleiterelement in seiner Lage gesichert an den Deckplatten gleitfähig anliegt.
Der in einem solchen Halbleiterbauelement verwen dete scheibenförmige Halbleiterkörper ist auf beiden Seiten mit je einem Anschlusselektrodenkörper durch Lötung oder Legierung stoffschlüssig verbunden. Dabei wurde festgestellt, dass die maximal erreichbare Sperr spannung des Halbleiterbauelementes hohen Anforde rungen nicht genügt, wenn der Halbleiterkörper einen kleineren Durchmesser als beide Anschlusskörper hat. Man ist daher dazu übergegangen, den Durchmesser eines der Anschlusselektrodenkörper kleiner als den des Halbleiterkörpers zu machen.
Es hat sich aber gezeigt, dass es bei einer solchen Anordnung bei der Abkühlung nach dem Löten oder Legieren leicht zur Kristallstörungen, vor allem in der Umgebung des Überganges vom Halbleiterkörper zu dem kleineren Anschlusselektrodenkörper kommt. Dies hat seinen Grund darin, dass das im Halbleiterkörper durch den Lötvorgang gebildete Eutektikum einen vom Material der Anschlusselektrodenkörper abweichenden Ausdehnungskoeffizienten hat. Das wirkt sich so aus, dass im Halbleiterkörper beim Abkühlen Spannungen entstehen, die die Kristallstörung hervorrufen.
Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe be steht darin, ein Halbleiterbauelement der eingangs er wähnten Gattung so weiterzubilden, dass Kristallstörun gen vermieden werden. Dies wird dadurch erreicht, dass der eine der An schlusselektrodenkörper lediglich lose an der einen der Elektroden des Halbleiterkörpers anliegt.
Zweckmässigerweise besteht die Elektrode aus Gold oder einer Goldlegierung, während der Anschlusselek- trodenkörper auf der an der Elektrode anliegenden Seite mit einem Silberüberzug versehen ist. Eine besonders einfache Anordnung erhält man dann, wenn der Innen durchmesser des Isolierrahmens dem Aussendurchmes ser der Anschlusselektrodenkörper angepasst ist.
Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbei spieles in Verbindung mit der Figur näher erläutert. Das in der Figur gezeigte scheibenförmige Halblei terbauelement besteht im wesentlichen aus zwei schei benförmigen Anschlusselektrodenkörpern 13 und 18, zwischen denen der eigentliche Halbleiterkörper 14 liegt. Dieser Halbleiterkörper 14 ist mittels einer aus Alu minium bestehenden Lotschicht 14a am Anschlusselek- trodenkörper 13 aufgelötet. Dieses Lot dient zugleich als Dotierungsmaterial für den Halbleiterkörper 14, der aus schwach positiv dotiertem Silizium besteht.
Der andere Anschlusselektrodenkörper 18 ist mit einer Schicht 16 versehen, die beispielsweise aus Silber bestehen kann und die mittels eines Lotes 17 auf den Anschlusselektrodenkörper 18 aufgebracht ist. Zur Kon- taktierung mit dem Anschlusselektrodenkörper 18 dient eine auf dem Halbleiterkörper 14 aufgebrachte Elek trode, die z. B. aus Gold/Antimon bestehen kann. Diese Gold/Antimon-Schicht dient gleichzeitig als Dotierungs- material für den Halbleiterkötper 14.
Weiter besteht das Halbleiterbauelement aus zwei Isolierrahmen 1 und 2 und Deckplatten 9 und 10. Die Isolierrahmen 9 und 10 sind noch mit ringförmigen Metallscheiben 3 bzw. 4 versehen, deren Aussendurchmesser grösser als der Au ssendurchmesser der Isolierstoffringe ist.
Der Zusammenbau des Halbleiterelements kann nun so vor sich gehen, dass zunächst jeweils die Deckplatten 9 und 10 an ihren Rändern 11 bzw. 12 mit den Isolier- rahmen 1 bzw. 2, die z. B. aus Keramik auf der Basis von Aluminiumoxyd (A1203) hergestellt sein können z. B. durch Hartlötung verbunden werden. Gleichzeitig, nachher oder vorher werden die ringförmigen Metall scheiben 3 oder 4 an die Isolierrahmen an den mit 7, 8 bezeichneten Stellen angelötet.
In das aus dem Isolier- rahmen 1, der Deckplatte 9 und der Metallscheibe 3 bestehende Gehäuseteil wird nun der Anschlusselektro- denkörper 18 mit der aufgelöteten Silberschicht 16 ein gelegt. Der Innendurchmesser des Isolierrahmens 1 ist dabei dem Aussendurchmesser des Anschlusselektroden- körpers 18 angepasst, so dass dieser in einer bestimmten Lage fixiert ist.
In das andere, aus dem Isolierrahmen 2, der Deckplatte 10 und der ringförmigen Metallscheibe 4 gebildete Gehäuseteil wird der Anschlusselektrodenkör- per 13 mit dem Halbleiterkörper 14 und der Elektrode 15 eingelegt. Hier ist der Innendurchmesser des Isolier- rahmens 2 dem Aussendurchmesser des Anschlusselektro- denkörpers 13 angepasst.
Das heisst, die Innendurchmes ser des Isolierrahmens sind um einen geringen Betrag grösser als die Aussendurchmesser der Anschlusselektro- denkörper, so dass eine Ausdehnung der Anschluss- elektrodenkörper in Folge von Temperaturerhöhungen möglich ist. Der thermische Ausdehnungskoeffizient der Anschlusselektrodenkörper ist dem des Halbleiterkör pers angepasst. Diese Anschlusselektrodenkörper beste hen daher z. B. aus Molybdän, Wolfram oder Tantal.
Die beiden Gehäuseteile werden nun an ihren ring förmigen Metallscheiben 3 und 4 aneinandergelegt, wo bei die Silberschicht 16 auf die Elektrode 15 zu liegen kommt. Die beiden Gehäusehälften werden zusammen- g- setzt, in dem die ringförmigen Metallscheiben 3 und 4 verlötet, verschweisst oder auch durch mechanische Ver fahren, wie z. B. Umbördeln, miteinander verbunden werden.
Das derart zusammengesetzte Halbleiterbauelement wird im Betrieb stets mit anderen Halbleiterbauelemen ten oder Kühlkörpern verwendet, die aussen auf die Deckplatten 9 bzw. 10 aufgesetzt werden. Zur einwand freien thermischen und elektrischen Verbindung wird auf die Deckplatten 9 und 10 und damit auf das Halb leiterelement ein bestimmter Druck ausgeübt. Dieser Druck führt in Verbindung mit der im Halbleiterele ment herrschenden Betriebstemperatur im Laufe der Zeit zu einer Diffusionslötung zwischen den Schichten 15 und 16.
Die beiden Deckplatten 9 und 10 sind im wesent lichen pfannenförmig ausgebildet. Dadurch ist das Halb leiterbauelement in der Mitte höher als an den Rändern. Es ist auf diese Weise leicht möglich, das Halbleiter- bauelement mit einer Kühlvorrichtung baulich zu ver- einen, ohne dass besonders geformte Zwischenstücke be nötigt werden. Die Deckplatten sind vorzugsweise aus einem duktilen Material, wie z. B.
Silber, wodurch eine einwandfreie Wärmeleitung von den Anschlusselektro- denkörpern 13 und 18 zum angrenzenden, nicht gezeig ten Kühlkörper ermöglicht wird. Die Verwendung von Silber für die Deckplatten hat ausserdem den Vorteil, dass die Anschlusselektrodenkörper 13 und 18 an diesen gleitfähig anliegen. Die Flächen der Deckplatten sind grösser als die der angrenzenden Kontaktkörper. Da durch wird vermieden, dass auf die Deckplatten ausge übte Schubkräfte auf die Anschlusselektrodenkörper und damit auf den Halbleiterkörper übertragen werden.
Au sserdem wirken diese Deckplatten wie Membranen, so dass die Toleranz der in das Gehäuse eingesetzten Halb leiterelemente nicht allzu streng eingehalten zu werden braucht.