DE1185731B - Halbleiterelement mit pn-UEbergang - Google Patents

Halbleiterelement mit pn-UEbergang

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DE1185731B
DE1185731B DES78701A DES0078701A DE1185731B DE 1185731 B DE1185731 B DE 1185731B DE S78701 A DES78701 A DE S78701A DE S0078701 A DES0078701 A DE S0078701A DE 1185731 B DE1185731 B DE 1185731B
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semiconductor
junction
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Dipl-Ing Erich Nitsche
Eduard Krueger
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Siemens AG
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Description

  • Halbleiterelement mit pn-übergang Die Erfindung bezieht sich auf einen verbesserten Aufbau eines Halbleiterelementes mit pn-übergang und mit zwei auf gegenüberliegenden Seiten des Halbleiterelementes vorgesehenen Hilfsträgerplatten, bei dem die eine Hilfsträgerplatte mit der ganzen zugehörigen Seite und die andere Hilfsträgerplatte nur mit einem Teil der zugehörigen Seite derart verbunden ist, daß der durch den auf der gleichen Seite heraustretenden pn-übergang und den Rand des Halbleiterkörpers gebildete Oberflächenteil frei bleibt.
  • Der Halbleiterkörper besteht dabei aus einem Körper aus oder nach Art von Germanium oder Silizium oder einer interznetallischen Verbindung.
  • Für eine solche Bauform eines Halbleiterelementes ist es bekannt, einen plattenförmigen, einkristallinen n-leitenden Siliziumausgangshalbleiterkörper an seiner einen der beiden über die Dicke der Platte gegenüberliegenden Oberflächen über ein Silberlot mit einer Hilfsträgerplatte bzw. einer Anschlußkontaktplatte aus Molybdän, Wolfram oder einer Legierung dieser Metalle zu verbinden, welche auf beiden Stirnflächen mit je einem Silberüberzug gegebenenfalls auf einem darunterliegenden Nickel-Phosphid-Überzug versehen sind und wobei diese Hilfsträgerplatte in der Ebene, in welcher ihre Verbindung mit der Halbleiterplatte stattfindet, eine größere Flächenausdehnung als diese aufweist. An der gegenüberliegenden Oberfläche bzw. Seite ist die Halbleiterplatte über Aluminium oder eine Legierung auf Aluminiumbasis als Lot und gleichzeitig als einzudiffundierender Dotierungsstoff mit einem weiteren Anschlußkontaktkörper aus Molybdän verbunden.
  • Dieser Anschlußkontaktkörper hat die Grundform eines einheitlichen pilzförmigen Kontaktköraers, der bei kleinerer Flächenausdehnung seiner senkrecht zur Längsachse der Pilzform liegenden planen äußeren Pilzdachfläche als die Halbleiterplattenoberfläche, also nur mit einem Oberflächenanteil derselben über die zugleich als Lot und als einzudiffundierende, p-dotierende Stoffschicht aus Aluminium oder einer Aluminiumgrundlegierung verbunden ist. Die innere Pilzdachfläche geht in einem zentralen Flächenteil in den pilzschaftförmigen Anteil des Kontaktkörpers über, der von seiner freien Endfläche aus eine becherförmige Aussparung aufweist für das Einsetzen und Einlöten des Endes eines biegsamen bzw. litzenförmigen Anschlußleiters, der zum inneren Metallteil einer elektrisch isolierenden Durchführung führt.
  • Bei einer anderen bekannten Halbleiterelemente-Ausführung ist das auf der Basis einer Silizumplatte hergestellte Halbleiterelement über eine mit ihm durch Verlötung bzw. Anlegierung mittels Aluminium verbundene Versteifungsplatte in einer zentralen Aussparung an der inneren Bodenfläche eines becherförmigen Gehäuseteiles aus Kupfer befestigt, welcher eine Einheit mit einem von seiner äußeren Bodenfläche ausladenden, zur Befestigung des Halbleiterbauelementes dienenden Schraubenbolzens bildet. Auf seiner anderen Oberfläche, welche also der zur Verbindung mit dem becherförmigen Gehäuseteil benutzten Oberfläche gegenüberliegt, folgt der Halbleiterplatte mit einer kleineren Flächenausdehnung ein Systemaufbau aus einem einlegierten Gold-Antimon-Elektrodenmaterial, ein Molybdänblech, welches gegenüber der Goldschicht mit einem Nickelüberzug und gegenüber einem mit ihm mittels einer Folie eingebrachten Silberlot hart verlöteten Kupferklotz mit einer Eisen-Nickel-Kobalt-Legierung versehen ist, so daß also an dieser Oberfläche der Halbleiterplatte der Rand des gebildeten pn-überganges heraustritt.
  • Für Halbleiterelemente der angegebenen Art ist es auch bereits vorgeschlagen worden, bei - elektrisch unsymmetrischem Aufbau einen mechanisch symmetrischen Aufbau zu wählen, so daß also das Halbleiterelement nach Wahl mit der einen Endfläche oder mit der anderen Endfläche des scheibenförmigen Halbleitersystems in seinen Sitz an einem Träger eingebracht werden kann, und auf diese Weise das Halbleiterelement nach Wahl mit der einen oder der anderen Durchlaßrichtung eingesetzt werden kann oder, kurz ausgedrückt, polaustauschbar aufgebaut ist.
  • Bei einem solchen Aufbau hat es sich aber trotzdem als zweckmäßig erwiesen, diesen noch derart zu gestalten, daß die Oberfläche des Halbleiterkörpers, wo der pn-übergang heraustritt, relativ leicht zugänglich bleibt und nicht zwischen gegenüberliegenden Flächen des Raumes, in welchem der pn-übergang heraustritt, nur ein relativ geringer bzw. enger Spalt bestehenbleibt. Es ist vielfach als zweckmäßig erkannt worden, die empfindlichen Teile der Halbleiteranordnung noch mit einem Überzug aus einem Schutzlack zu versehen. Dieser Schutzlack kann dabei gleichzeitig, gegebenenfalls zufolge eines besonderen Zusatzes, wie z. B. aus Alizarin, die Funktion haben, nach seinem Aufbringen mit einer bestimmten elektrischen Polarität zu wirken, um auf diese Weise in der Halbleiteroberfläche bestimmte entgegengesetzte elektrische Ladungen zu influenzieren. Dieser Lack würde sich aber dann nicht in einwandfreier Weise an- und einbringen lassen, wenn nur ein solcher angeführter Spalt bestehen würde, denn es können dann in unerwünschter Weise Lufteinschlüsse zwischen den Teilen des Halbleiterelementes und der sie umschließenden Lackhülle oder/und innerhalb dieser Lackhülle entstehen, die auch insbesondere z. B. die Spannungsfestigkeit der Halbleiteranordnung nachteilig beeinflussen können.
  • Hierdurch ergibt sich aber ein verschiedener Aufbau der beiden verschiedenen, an den entgegengesetzten Oberflächen des Halbleiterelementes benutzten Hilfsträgerplatten, die, wie üblich, aus einem Werkstoff wie Molybdän, Wolfram, Tantai oder Chrom bestehen, der also in seinem Ausdehnungskoeffizienten demjenigen des Halbleiterelementes möglichst benachbart liegt. Bei einer solchen Dicke der beiden Hilfsträgerplatten würde sich somit für die Abfuhr der an dem Halbleiterelement betriebsmäßig anfallenden Jouleschen Wärme über jede der beiden Hilfsträgerplatten bis zu deren. Endflächen ein verschieden großer Wärmeableitungswiderstand ergeben. Hierdurch würde aber die eine Art des räumlichen Einsatzes des Halbleiterelementes mit der einen Flußrichtung bzw. Polun2 in thermischer Hinsicht dann im Betrieb für das Halbleiterelement nachteiliger sein, als wenn der Einsatz des Halbleiterelementes mit der anderen Flußrichtung bzw. Polung erfolgt, insbesondere wenn die wesentliche Abfuhr der Jouschen Wärme über diejenige Endfläche des Halbleiterelementes bzw. der Hilfsträgerplatte erfolgt, mit welcher das Halbleiterelement in einem weiteren Träger eingesetzt bzw. eingespannt oder an diesem angedrückt ist.
  • Solche Mangelerscheinungen lassen sich jedoch bei einem Halbleiterelement der eingangs angegebenen Art dadurch beseitigen, daß erfindungsgemäß beide Hilfsträgerplatten gleiche Wärmeleitfähigkeit haben.
  • Für die Erreichung dieses Zieles können verschiedene Lösungswege eingeschlagen werden. So können die beiden Hilfsträgerplatten unter Berücksichtigung ihrer Querschnittsverhältnisse mit einer solchen relativen Dicke zueinander hergestellt werden, daß jeder der Wärmewiderstände, den die einzelne Hilfsträgerplatte bildet, etwa gleich demjenigen der anderen wird.
  • Eine weitere Lösung ergibt sich dadurch, daß die eine an der Bildung des den Rand des pn-überganges enthaltenden Raumes beteiligte Hilfsträgerplatte, von der Elektrode des Halbleiterkörpers aus gerechnet, derart aus Werkstoffen verschiedener Wärmeleitfähigkeit aufgebaut ist, daß den Endflächen der Hilfsträgerplatte benachbarte Teile ihres Aufbaues aus dem eigentlichen Werkstoff der Hilfsträgerplatte bestehen; dies ist für das Zusammenwirken mit der Elektrode am Halbleiterkörper wichtig, kann aber auch an der Anlagefläche des Halbleiterelementes über die Hilfsträgerplatte an dem weiteren Träger des Halbleiterelementes z. B. zur Erhaltung einer gegenseitigen Gleitfähigkeit beim gegenseitigen Anpressen für die Wärmeableitung vom Halbleiterelement und die Stromführung zu bzw. von diesem wichtig sein. So hat es sich z. B. bei der Einspannung eines Halbleiterelementes in eine besondere Einrichtung für den elektrischen Anschluß und die Wärmeabfuhr als zweckmäßig erwiesen, Endflächen aus Molybdän mit gegenüberliegenden Flächen aus Nickel oder Silber zusammenwirken zu lassen, um eine gleitfähige gegenseitige Anlage der unter Druck, vorzugsweise mittels eines Kraftspeichers gegeneinander gehaltenen Flächen der Körper aufrechtzuerhalten.
  • Es liegt im Sinne einer Weiterbildung der Erfindung, derjenigen Hilfsträgerplatte, welche zusammen mit der Hableiterkörperoberfläche an der Bildung des Raumes beteiligt ist, in welchem der Rand des pn-überganges heraustritt, eine pyramidenförmige oder kegelförmige Körperstumpfform zu geben, wobei die kleinere Grundfläche des Körperstumpfes mit der Elektrode des Halbleiterelementes verbunden ist oder an diese angedrückt ist. Die größere Grundfläche der Körperstumpfform kann dann unmittelbar an einem weiteren Träger zur Anlage gebracht werden, oder es kann mit dieser Körperstumpfform eine zusätzliche Platte größerer Flächenausdehnung zusammenwirken oder bereits als Einheit mit ihr verbunden sein.
  • Zur gegenseitigen Anpassung der Wärmewiderstände kann die größere Grundfläche dieser Stumpfform oder die Fläche der sich an die äußere Grundfläche dieser Stumpfform anschließenden Plattenform wesentlich größer bemessen werden als die Fläche derjenigen Hilfsträgerplatte, die an der gegenüberliegenden Fläche des Halbleiterkörpers über dessen volle Flächenausdehnung anliegt bzw. anlegiert oder durch Lötung befestigt ist. Es ist zu erkennen, daß auf diese Weise ebenfalls eine gegenseitige Anpassung der Wärmewiderstandswerte, welche die beiden Hilfsträgerplatten besitzen, stattfinden kann.
  • Es liegt weiterhin im Rahmen der Erfindung, die mit den gegenüberliegenden Elektroden des Halbleiterelementes verbundenen Körper aus verschiedenen Werkstoffen herzustellen. So liegt es auch z. B. im Rahmen der Erfindung, zwar die eine Hilfsträgerplatte, die über ihre gesamte Flächenausdehnung mit der Fläche des Halbleiterkörpers verbunden ist, aus einem Werkstoff herzustellen, der in seinem thermischen Ausdehnungskoeffizienten demjenigen des Halbleiterkörpers benachbart liegt, jedoch die Körperstumpfform, welche mit der gegenüberliegenden Elektrode des Halbleiterkörpers verbunden ist, aus einem gut wärmeleitenden Werkstoff, wie z. B. Kupfer, herzustellen. In diesem Falle muß aber dafür Sorge getragen werden, daß bei Erwärmung die verschiedene thermische Dehnung des Kupfers und des Elektrodenmaterials nicht zu mechanischen Schubbeanspruchungen an der gegenseitigen Anlagefläche bzw. Verbindungsfläche führen kann. Diese Wirkung läßt sich dadurch erreichen, daß man diesen Körper, der einen anderen thermischen Ausdehnungskoeffizienten als der Halbleiterkörper und das Elektrodenmaterial besitzt, an diesem Elektrodenmaterialkörper nur gleitfähig zur Anlage kommen läßt. Außerdem kann die thermische Dehnung des Körpers aus dem Werkstoff abweichenden Ausdehnungskoeffizientens durch einen Hilfskörper unterbunden bzw. auf ein zulässiges Maß in ihrer Auswirkung beschränkt werden. So kann z. B. um den Körper von größerem thermischen Ausdehnungskoeffizienten herum ein Spannring vorgesehen werden, der eine entsprechende Zugfestigkeit und entsprechende Formfestigkeit aufweist, um die Auswirkung der thermischen Spannungen senkrecht zur Achse des Körpers zu unterbinden. Ein solcher Spannring kann z. B. aus Stahl oder auch, um eine Anpassung an die am Halbleiterkörper auftretende thermische Dehnung zu erreichen, aus einem gleichartigen Material wie die Hilfsträgerplatte, aus Molybdän, Tantal, Wolfram, Chrom oder einer Legierung -derselben, die an der gegenüberliegenden Oberfläche des Halbleiterkörpers benutzt wird, hergestellt werden.
  • Eine weitere Lösung besteht darin, daß die Hilfsträgerplatte als Hohlkörper aufgebaut ist und einen oder mehrere Räume aufweist, in welche ein Werkstoff von besserer Wärmeleitfähigkeit eingepreßt bzw. eingegossen werden kann, so daß der von diesem gebildete anteilige Körper auf diese Weise zusammen mit dem eigentlichen Werkstoff der Hilfsträgerplatte für die resultierende Wärmeleitfähigkeit bzw. den Wärmeableitungswiderstand dieser Hilfsträgerplatte bestimmend ist.
  • Zur näheren Erläuterung der Erfindung an Hand einiger Ausführungsbeispiele wird nunmehr auf die Figuren der Zeichnung Bezug genommen, welche in einem zur Veranschaulichung der Erfindung gewählten Maßstab wiedergegeben sind.
  • In F i g. 1 bezeichnet 1 einen Halbleiterkörper in Form einer Platte, z. B. aus schwach p-leitendem Silizium, an welchem von der einen Oberfläche eine Elektrode 2 aus Aluminium und von der gegenüberliegenden Oberfläche eine Elektrode 3 aus einer Legierung Gold - Arsen zur Dotierung des Halbleiterkörpers einlegiert worden sind, wobei ein pnübergang la entstanden ist. Bei dieser Einlegierung ist an der unteren Oberfläche entweder gleichzeitig während des Legierungsprozesses zur Dotierung eine zur mechanischen Stabilisierung des Halbleiterelementes dienende Hilfsträgerplatte 4 aus einem der Stoffe Molybdän, Wolfram, Täntal oder Chrom oder einer Legierung derselben anlegiert worden. An der oberen Elektrode 3 ist gegebenenfalls ebenfalls unmittelbar im Verlauf des Legierungsvorganges oder in einem besonderen Prozeß eine Hilfsträgerplatte 5 befestigt worden oder an der Elektrode 3 nur zur gleitfähigen, durch einen Anpreßdruck hervorgerufenen Anlage gebracht. Die Hilfsträgerplatte 5 hat, wenn die Elektrode 3 Kreisflächenform hat, die Form eines kegelförmigen Körperstumpfes, der also mit seiner Grundfläche kleineren Durchmessers der Elektrode 3 benachbart liegt und eine Grundfläche größeren Durchmessers aufweist bei einer solchen Bemessung des Körpers 5, daß sein Widerstand für die Wärmeableitung der an dem Halbleiterkörper 1 anfallenden Jouleschen Wärme von diesem Halbleiterkörper etwa gleich ist dem Widerstand, den die Hilfsträgerplatte 4 für die Ableitung der am Halbleiterkörper 1 anfallenden Jouleschen Wärme bis an ihre freie Oberfläche bietet: Ein in dieser Weise aufgebautes Halbleiterelement kann also nach Wahl entweder mit der freien Oberfläche der Hilfsträgerplatte 4 oder zur Erzielung einer anderen Polung des Halbleiterelementes in dem Stromlauf, in welchem es liegt, mit der freien Oberfläche der Hilfsträgerplatte 5 auf einen weiteren zur Wärmeabführung dienenden Körper 6 aufgesetzt werden. Für die Anpassung der beiden Wärmeableitungswiderstände ist also in diesem Falle insbesondere eine Vergrößerung der freien Oberfläche bzw. Anlagefläche der Hilfsträgerplatte 5 gewählt worden.
  • Die in jedem Falle entweder mit der einen Polung oder der anderen Polung gleichartige räumliche Einordnung eines solchen Halbleiterelementes nach F i g. 2 läßt sich dadurch erreichen, daß die Hilfsträgerplatten 4 bzw. 5 Vorsprünge 7 bzw. 8 aufweisen, welche in entsprechende Aussparungen 9 der Flächen an denjenigen Körpern angreifen, an welchen die Hilfsträgerplatte 4 bzw. 5 im eingebauten Zustand zur Anlage kommen. An Stelle von Vorsprüngen an der Hilfsträgerplatte 5 können auch in dieser Aussparungen benutzt werden, die mit entsprechenden Vorsprüngen oder über einsetzbare Stifte mit Aussparungen an den Flächen der weiteren Körper zusammenwirken, an welchen das Halbleiterelement zur Anlage kommt bzw. zwischen welchen es eingesetzt wird.
  • In dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 2, in welchem gleichartige Teile, die bereits in F i g. 1 vorhanden waren, mit den gleichen Bezugszeichen versehen worden sind, ist die an der Elektrode 3 .des Halbleiterelementes befestigte oder zur Anlage gebrachte Hilfsträgerplatte 10 dadurch in ihrem Wärmewiderstand an denjenigen der Hilfsträgerplatte 4 angepaßt worden, daß sie in ihrer Dicke geringer gewählt ist, so daß also die Wegstrecke, welche der Wärmefluß zu durchlaufen hat, entsprechend geringer ist.
  • Bei dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 3, in welchem ebenfalls wieder für die bereits in den vorausgehenden Figuren vorhandenen gleichartigen Teile die gleichen Bezugszeichen beibehalten worden sind, wirkt mit der Elektrode 3 des Halbleiterelementes eine Hilfsträgerplatte 11 zusammen, die in ihrem Wärmeableitungswiderstand, bezogen auf denjenigen der Hilfsträgerplatte 4, dadurch angepaßt ist, daß sie aus einem gut wärmeleitenden Werkstoff, wie z. B. Kupfer, besteht, und daß zur Dosierung ihres Wärmewiderstandswertes gegebenenfalls in die Endfläche eine Aussparung bzw. Bohrung 12 eingearbeitet worden ist. Wegen der verschiedenen thermischen Dehnung des Werkstoffes der Hilfsträgerplatte 11 gegenüber derjenigen der Gold-Arsen-Legierung des Körpers 3 und zur Vermeidung von Schubspannungen, welche sich bei verschiedenen Temperaturen an der gegenseitigen Anlagefläche der Hilfsträgerplatte 11 und der Elektrode 3 ergeben könnten, sind zwischen ihre benachbarten Flächen noch je eine Silberschicht 13 und eine Molybdänschicht 14 in Form von Folien oder dünner Scheiben oder entsprechender Überzüge eingebracht worden, also aus zwei Metallen, die bekanntermaßen nicht die Neigung haben, miteinander bei der für die Anlage der Hilfsträgerplatte notwendigen Druckwirkung eine gegenseitige mechanische Verbindung nach Art einer Legierung oder Verschweißung miteinander einzugehen, so daß also in technisch vorteilhafter Weise entsprechend dem angestrebten Ziel jederzeit eine relative Gleitfähigkeit zwischen der Hilfsträgerplatte 11 und der Elektrode 3 über diese Zwischenschichten gewährleistet bleibt, wodurch also das Auftreten für das Halbleiterelement schädlicher mechanischer Schubspannungen an dem überlang zwischen Werkstoffen verschiedener thermischer Dehnung ausgeschlossen wird.
  • Auch in dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 4 haben bereits in den vorausgehenden Figuren enthaltene Teile wieder die gleichen Bezugszeichen erhalten. Mit der einlegierten Elektrode 3 des Halbleiterelementes wirkt in diesem Falle eine kegelstumpfförmige Hilfsträgerplatte 15 zusammen, die aus dem gleichen oder einem gleichartigen Werkstoff wie die Hilfsträgerplatte 4 besteht. Für die Anpassung der Hilfsträgerplatte 15 hinsichtlich ihres Wärmeableitungswiderstandes an denjenigen der Hilfsträgerplatte 4 ist die Hilfsträgerplatte 15 von der frei liegenden Oberfläche aus zunächst mit einer Vertiefung 16 versehen worden, in die ein besonderer Füllkörper 17 aus einem besser leitenden Werkstoff wie der der Hilfsträgerplatte 15 eingepreßt, eingesetzt oder eingegossen oder in Form eines gesinterten Körpers eingebracht oder unmittelbar in der Vertiefung 16 als Hilfsform erzeugt worden ist. Dieser gesinterte Körper kann dabei gegebenenfalls auch aus einer Mischung von verschiedenen Werkstoffen und von verschieden großer Körnung der Ausgangswerkstoffe bestehen, um auf diese Weise eine bestimmte Porosität des erzeugten Sinterkörpers mit Rücksicht auf den von ihm gelieferten Wärmewiderstandswert oder auch zugleich mit Rücksicht auf sein mechanisches Verhalten bei thermischen Beanspruchungen zu erreichen.
  • Der Wärmewiderstandswert der Hilfsträgerplatte 15 mit der Füllung 17 kann auch noch dadurch einer Feinjustierung unterworfen werden, daß die Füllung 17 nach Form und/oder Volumen nachträglich durch eine entsprechende Bearbeitung, z. B. durch Anbringung von Bohrungen oder eine andere spanabhebende Formung verändert wird.
  • In F i g. 5, in welcher für die gleichartigen, bereits in den vorausgehenden Figuren enthaltenen Einzelteile die gleichen Bezugszeichen beibehalten worden sind, ist die Hilfsträgerplatte 18, welche mit der Elektrode 3 des Halbleiterelementes mittelbar oder unmittelbar zusammenwirkt, in Form eines Körpers guter Wärmeleitfähigkeit, wie Kupfer, ausgebildet. Auf der Mantelfläche seines der Elektrode 3 benachbart liegenden Volumenteils ist ein zusätzlicher Körper 19 wesentlich größerer mechanischer Festigkeit aufgebracht bzw. aufgeschrumpft, der gegenüber der Hilfsträgerplatte 18 nur eine relativ geringe thermische Dehnung aufweist und mechanisch derart widerstandsfähig ist, daß er die Volumenvergrößerungen der Hilfsträgerplatte 18 bei Erwärmungen in radialer Richtung in wesentlichem Maße abfangen kann. Auf diese Weise werden bei den verschiedenen Temperaturen, die die Halbleiteranordnung annimmt, die tatsächlich an den benachbart liegenden Flächen der Hilfsträgerplatte 18 und der Elektrode 3 auftretenden Schubspannungen auf ein sehr geringes zulässiges Maß herabgesetzt. Die Hilfsträgerplatte 18 könnte daher gegebenenfalls auch eine feste mechanische Verbindung mit der Elektrode 3 des Halbleiterelementes über eine geeignete Lotschicht eingehen, wobei gegebenenfalls diese Lotschicht mit Rücksicht auf eine unschädliche Nachgiebigkeit bei thermischen Beanspruchungen mit einer entsprechenden Dicke bemessen werden kann.
  • Es kann jedoch auch zwischen der Hilfsträgerplatte 18 und der Elektrode 3 lediglich eine gleitfähige Anlage, gegebenenfalls über besondere Zwischenschichten aus Werkstoffen, benutzt sein, die bei den auftretenden Temperaturen und dem an den Berührungsflächen der Elektroden benutzten Anpreßdruck keine gegenseitige Verbindung nach Art einer Lötung oder Schweißung oder Legierung miteinander eingehen, wie z. B. Molybdän auf Silber oder Nickel, so daß also stets eine relative Beweglichkeit an den Kontaktflächen der Elektrode 3 und der Hilfsträgerplatte 18 gewährleistet bleibt.
  • In der vorausgehenden Beschreibung ist im wesentlichen zunächst davon ausgegangen worden, daß die an der unteren Fläche dez Halbleiterelementes vorgesehene Hilfsträgerplatte bereits die ausreichende mechanische Stabilisierung des Halbleiterelementes übernimmt. Es kann jedoch auch ein solcher Aufbau des Halbleiterelementes gewählt werden, bei welchem für die mechanische Stabilisierung des Halbleiterkörpers die anteilige Wirkung jedes der beiden Hilfsträgerplatten im Sinne der Hilfsträgerplatten 4 bzw. 5 nach F i g. 1 für die mechanische Stabilisierung des Halbleiterkörpers 1 in Rechnung gestellt ist bzw. wird, denn wenn an beiden Oberflächen des Halbleiterkörpers solche starre Hilfsträgerplatten benutzt werden, so wird jede derselben, ungeachtet dessen, ob sie mechanisch durch einen Verlötungs-, Legierungs- oder Verschweißungsprozeß mit dem Halbleiterelement verbunden ist oder nicht, d. h. im letzteren Falle lediglich an dieses angepreßt wird, für eine Erhaltung der Stabilität des Halbleiterkörpers anteilig beitragen, so daß sich durch das Zusammenwirken beider starrer Hilfsträgerplatten mit dem Halbleiterkörper für diesen eine Summenwirkung seiner mechanischen Stabilisierung ergeben wird.
  • Eine gegenseitige Anpassung der Wärmewiderstände der im wesentlichen zur mechanischen Stabilisierung dienenden Hilfsträgerplatte und der dem pn-Übergang benachbarten Hilfsträgerplatte des Halbleiterelementes kann gemäß einer Weiterbildung der Erfindung auch durch Anbringung von Schlitzen bzw. Sägeschnitten oder Eindrehungen an den Mantelflächen der beiden Hilfsträgerplatten erfolgen.

Claims (7)

  1. Patentansprüche: 1. Halbleiterelement mit pn-Übergang und mit zwei auf gegenüberliegenden Seiten des Halbleiterelementes vorgesehenen Hilfsträgerplatten, bei dem die eine Hilfsträgerplatte mit der ganzen zugehörigen Seite und die andere Hilfsträgerplatte nur mit einem Teil der zugehörigen Seite derart verbunden ist, daß der durch den auf der gleichen Seite heraustretenden pn-Übergang und den Rand des Halbleiterkörpers gebildete Oberflächenteil frei bleibt, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t, daß beide Hilfsträgerplatten gleiche Wärmeleitfähigkeit haben.
  2. 2. Halbleiterelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die auf der Seite des heraustretenden pn-Überganges vorgesehene Hilfsträgerplatte die Form eines Pyramiden- oder Kegelstumpfes aufweist, der mit seiner kleineren Grundfläche dem Halbleiterelement benachbart liegt.
  3. 3. Halbleiterelement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die vom Halbleiterelement abgewandte freie Oberfläche der auf der Seite des heraustretenden pn-überganges vorgesehenen Hilfsträgerplatte größer ist als die entsprechende Oberfläche der anderen Hilfsträgerplatte.
  4. 4. Halbleiterelement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die auf der Seite des heraustretenden pn-Überganges vorgesehene Hilfsträgerplatte eine geringere Dicke aufweist als die andere Hilfsträgerplatte.
  5. 5. Halbleiterelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die auf der Seite des heraustretenden pn-überganges vorgesehene Hilfsträgerplatte eine höhere spezifische Wärmeleitfähigkeit aufweist als die andere Hilfsträgerplatte und daß sie an dem Halbleiterelement unter Druck gleitfähig anliegt.
  6. 6. Halbleiterelement nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfsträgerplatte mit höherer spezifischer Wärmeleitfähigkeit zur Anpassung ihres Wärmewiderstandes an denjenigen der anderen Hilfsträgerplatte mit einer oder mehreren Aussparungen versehen ist.
  7. 7. Halbleiterelement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die auf der Seite des heraustretenden pn-Überganges vorgesehene Hilfsträgerplatte als Hohlkörper ausgebildet und in ihrem Hohlraum mit einer Füllung eines Werkstoffes größerer spezifischer Wärmeleitfähigkeit versehen ist. B. Halbleiterelement nach einem der Ansprüche 1 bis 7, gekennzeichnet durch eine Hilfsträgerplatte mit einer von der des Halbleiterkörpers wesentlich verschiedenen thermischen Dehnung und mit einem mindestens auf dem dem Halbleiterelement benachbarten Teil ihrer Mantelfläche aufgebrachten Ring bzw. Rahmen, der eine ähnliche thermische Dehnung wie der Halbleiterkörper und solche mechanische Eigenschaften hat, daß er parallel zur Elektrodenfläche des Halbleiterkörpers gerichtete thermische Dehnungen der Hilfsträgerplatte auf ein für das Halbleiterelement unschädliches Maß begrenzt. 9. Verfahren zur Anpassung des Wärmewiderstandes der Hilfsträgerplatte bei einem Halbleiterelement nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch eine Bearbeitung der Füllung nach Form und/oder Menge. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Auslegeschrift Nr. 1050 450; deutsches Gebrauchsmuster Nr. 1783 827.
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1050450B (de) * 1955-05-10 1959-02-12 Westinghouse Electric Corp Verfahren zur Herstellung einer Silizium-Halbleiteranordnung mit Legierungselektroden
DE1783827U (de) * 1957-12-20 1959-02-26 Seiemens Schuckertwerke Ag Gekapselter leistungsgleichrichter mit einer einkristallinen halbleiterscheibe.

Patent Citations (2)

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