DE1212638C2

DE1212638C2 - Halbleiteranordnung mit einem in einem Gehaeuse eingeschlossenen Halbleiterelement

Info

Publication number: DE1212638C2
Application number: DE1963L0044199
Authority: DE
Inventors: Dr Rer Nat Ulrich Birkholz
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1963-02-23
Filing date: 1963-02-23
Publication date: 1966-09-29
Also published as: DE1212638B

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

PATENTSCHRIFT

Int. α.:

HOIl

Deutsehe Kl.: 21g-11/02

Nummer:

Aktenzeichen:

Anmeldetag:

L 44199 VIII c/21g

23. Februar 1963

17. März 1966

29. September 1%6

Auslegetag:

Ausgabetag:

Patentschrift stimmt mit der Auslegeschrift überein

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Halbleiteranordnung mit einem in einem Gehäuse eingeschlossenen Halbleiterelement, bei der eine gute Wärmeableitung der in dem Halbleiterbauelement erzeugten Verlustwärme erzielt wird, zu schaffen.

Die bei Halbleiterlementen an den Sperrschichten während des Betriebes auftretende hohe Verlustwärme macht es notwendig, besonders günstige Wärmeleitbedingungen zu schaffen. Zur Erzielung . solcher gewünschten günstigen Wärmeleitbedingungen ist es erforderlich, daß der thermische Widerstand gering und damit die Wärmeleitfähigkeit groß ist. Bei den üblichen Halbleiteranordnungen wird die Verlustwärme über den Gehäuseboden, der eine Elektrode des Halbleiterelementes bildet, geführt.

Zur Verbesserung der Wärmeableitung ist auch / bekanntgeworden, eine zweite, der ersten gegenüber-. liegende Elektrode zur Wärmeableitung heranzuziehen. Bei diesen bekannten Halbleiteranordnungen befindet sich das Halbleiterelement zwischen zwei elektrisch voneinander isolierten Deckplatten.

Die Erfindung betrifft eine Halbleiteranordnung mit einem in einem Gehäuse eingeschlossenen Halbleiterelement, bei der das Gehäuse aus einer metallischen Grundplatte, einer metallischen Deckplatte und einem hohlzylinderförmigen Abstandskörper aus Isoliermaterial besteht und bei der das Halbleiterelement auf der Grundplatte befestigt ist und auf der der Grundplatte gegenüberliegenden Seite eine zylinderförmige massive Abnahmeelektrode aufweist.

Die Erfindung besteht darin, daß die Abnahmeelektrode in einen an der Deckplatte vorgesehenen, gut elektrisch und thermisch leitenden Hohlzylinder so eingepaßt ist, daß sie sich bei gutem Wärmeübergang gleitend bewegen kann, und daß eine zustäzliche mechanisch elastische elektrische Verbindung zwischen der den Hohlzylinder abschließenden Deckplatte und der Abnahmeelektrode besteht.

An Hand eines in der Figur dargestellten Ausführungsbeispiels werden die Erfindung und ihre Wirkungsweise dargestellt und erläutert.

Das eigentliche Halbleiterelement ist mit 1 bezeichnet. Auf der einen Anschlußseite des Halbleiterelementes 1 ist eine massive zylinderförmig ausgebildete Abnahmeelektrode 2 angebracht; während sich auf der anderen Anschlußseite die Grundplatte 3 befindet, die beispielsweise aus Kupfer besteht und zur günstigen Wärmeableitung und damit Kühlung dient. Über die Abnahmeelektrode 2 wird ein hohlzylinderförmiger Körper 4 gebracht, in dem sich die Abnahmeelektrode 2 gleitend bewegen kann. Der Körper 4 ist mit einer gut wärmeleitenden und elektrisch

Halbleiteranordnung mit einem in einem
Gehäuse eingeschlossenen Halbleiterelement

Patentiert für:

Licentia Patent-Verwaltungs-G. m. b. H.,

Frankfurt/M., Theodor-Stern-Kai 1

Als Erfinder benannt:

Dr. rer. nat. Ulrich Birkholz, Kronberg (Taunus)

leitenden Deckplatte 6 fest verbunden. Diese Deckplatte 6 bildet mit dem Körper 4 eine Einheit und ist mittels einer elastisch biegsamen metallischen Verbindung 7 gut leitend mit der Abnahmeelektrode 2 des Halbleiterelementes verbunden. Sowohl die Deckplatte 6 als auch die Grundplatte 3 bilden einen Teil des Gehäuses für das Halbleiterelement und dienen gleichzeitig als Anschlußkontakte, beispielsweise als Kathode und Anode beim Gleichrichter oder als Kollektor und Emitter beim Transistor.

Zwischen der Grundplatte 3 und der Deckplatte 6 besteht die Gehäusewand aus einem isolierenden Hohlzylinder 5. Die metallische Verbindung zwischen der Abnahmeelektrode 2 und der' Deckplatte 6 ist elastisch und kann beispielsweise aus einer Litze bestehen. Ein Teil des Stromes und der Verlustwärme wird aber über die Abnahmeelektrode 2 und den Körper 4 zur Deckplatte 6 fließen.

Bei steuerbaren Halbleitergleichrichtern, Transistoren oder anderen mit einer dritten Elektrode versehenen Halbleiteranordnungen ist die dritte Elektrode 8 direkt durch die isolierende Gehäusewand 5 oder in isolierter Weise durch einen der Metallkörper nach außen geführt. Der im Gehäuse des Halbleiterelementes verbleibende Hohlraum 9 ist mit einem Gas, beispielsweise Wasserstoff oder Helium, gefüllt, das eine gute thermische Leitfähigkeit aufweist. An die Deckplatte 3 und an die Grundplatte 6 können in bekannter Weise sogenannte Rippenkörper als Wärmeaustauscher, im Bedarfsfall auch elektrisch isoliert, angebracht werden.

Tritt nun auf Grund der während des Betriebes auftretenden hohen Verlustwärme eine mechanische Ausdehnung des Halbleiterkörpers 1 auf, so wird diese Ausdehnung durch die in dem Hohlzylinder 4 des Körpers gleitende Abnahmeelektrode aufgefangen. Entsprechend der durch die Verlustwärme be-

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wirkten Ausdehnung des Halbleiterelementes wird" die Abnahmeelektrode in dem Hohlzylinder bewegt, so daß keine mechanischen Spannungen und damit auch keine mechanische Beanspruchung am Halbleiterelement auftreten können.

Mti Hilfe dieser einfachen Anordnung werden in vorteilhafter Weise sowohl die durch die auftretenden Betriebstemperaturen hervorgerufene Ausdehnung des Halbleiterelementes aufgefangen und damit mechanische Spannungen vermieden als auch eine günstige Wärmeableitung erzielt.

Claims

Patentansprüche:

1. Halbleiteranordnung mit einem in einem Gehäuse eingeschlossenen Halbleiterelement, bei der das Gehäuse aus einer metallischen Grundplatte, einer metallischen Deckplatte und einem hohlzylinderförmigeri Abstandskörper aus Isoliermaterial besteht und bei der das Halbleiter: jrrrnt auf der Grundplatte befestigt ist und auf der ζ Grundplatte gegenüberliegenden Seite eine zjl:; derförmige, massive Abnahmeelektrode aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Abnahmeelektrode in einen an der ,Deckplatte yqrj.esehenen, gut elektrisch und thermisch leitenden Hohlzylinder so eingepaßt ist, daß sie sich bei gutem Wärmeübergang gleitend bewegen kann, und daß eine zusätzliche mechanisch elastische elektrische Verbindung zwischen der den Hohlzylinder abschließenden Deckplätte und der Abnahmeelektrode besteht.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse mit, einem thermisch gut leitenden Gas gefüllt ist.

3. Halbleiteranordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse mit Wasserstoff oder Helium gefüllt ist.·

4. Halbleiteranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß an die beiden das Gehäuse abschließenden Platten Wärmeaustauscher direkt oder elektrisch isoliert angebracht sind.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Französische Patentschrift Nr. 1 306 203;
USA.-Patentschrift Nr. 2 956 214.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

609 538/304 3.66 O Bundesdruckerei Berlin