DE1277445B - Isolierter, gasdichter, koaxial zu einem Anschlussbolzen liegender Steuerelektroden-anschluss fuer Halbleiterbauelemente - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

HOIl

Deutsche KL: 21g-11/02

Nummer: 1277445

Aktenzeichen: P 12 77 445.7-33 (S 100884)

Anmeldetag: 26. August 1961

Auslegetag: 12. September 1968

Steuerbare Halbleiterbauelemente weisen einen Steuerelektrodenanschluß auf, der, elektrisch isoliert, durch die Gehäuse des Halbleiterbauelementes herausgeführt ist. Dazu wird eine gasdichte, elektrisch isolierende Durchführung benutzt, die das Innere des Halbleiterbauelementes gegen die Außenatmosphäre abschirmt. Bei solchen Halbleiterbauelementen tritt das Problem auf, daß einerseits die Durchführung gasdicht sein muß, daß aber andererseits im Gehäuse des Halbleiterbauelementes eine verschließbare Öffnung vorgesehen sein muß, durch die ein reaktionsträges Gas in das Gehäuseinnere eingeleitet oder Luft abgesaugt werden kann.

Es ist bereits ein steuerbares Halbleiterbauelement beschrieben worden, dessen Steuerelektrodenan-Schluß mittels einer koaxial im Kathodenanschlußbolzen liegenden, isolierten und gasdichten Durchführung nach außen geführt ist. In der Beschreibung dieser Anordnung ist jedoch weder das oben aufgezeigte Problem angesprochen noch eine Lösung die- ao ses Problems vorgeschlagen worden.

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen isolierten, gasdichten, koaxial zu einem Anschlußbolzen liegenden Steuerelektrodenanschluß für Halbleiterbauelemente, as

Die Erfindung ist gekennzeichnet durch eine isolierende, vom Anschlußbolzen getragene Durchführung, in der ein einseitig gasdicht verschlossenes, in elektrischer Verbindung mit der Steuerelektrode stehendes Metallröhrchen sitzt. Vorzugsweise ist dabei die Durchführung eine Druckglasdurchführung. Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung wird die Durchführung durch einen ringwulstförmigen, elastischen Körper getragen.

Der Vorteil dieser Anordnung besteht darin, daß das Metallröhrchen, bevor es verschlossen wird, als Pumpstutzen zur Absaugung von Luft verwendet werden kann. Dadurch entfällt eine besondere Pumpöffnung im Gehäuse.

Zur näheren Erläuterung der Erfindung an Hand eines Ausführungsbeispiels wird nunmehr auf die Figur der Zeichnung Bezug genommen.

In dieser bezeichnet 1 den Grundplattenteil eines Gehäuses, der mit einem Befestigungsbolzen 2 versehen ist. Dieser Grundplattenteil trägt gemäß der gestrichelten Eintragung an seiner oberen Fläche ein Halbleiterelement 3. Dieses ist an seiner der Grundplatte 1 abgewandten Fläche mit zwei z. B. zueinander konzentrischen Elektroden versehen, wie es sich ergeben kann, wenn das Halbleiterelement ζ. Β. so nach Art eines vierschichtigen npnp-Halbleiters aufgebaut ist, und wie es für steuerbare Halbleiterstrom-Isolierter, gasdichter, koaxial zu einem
Anschlußbolzen liegender Steuerelektrodenanschluß für Halbleiterbauelemente

Anmelder:

Siemens Aktiengesellschaft, Berlin und München, 8520 Erlangen, Werner-von-Siemens-Str. 50

Als Erfinder benannt:
Herbert Vogt, 8000 München

tore vorgeschlagen worden ist, die nach Art von Entladungsgefäßen elektrisch steuerbar sind. Von einer zentralen kreisflächenförmigen dieser Elektroden geht ein biegsamer Anschlußleiter 4 in Form eines isolierten Drahtes aus. Von der äußeren kreisringförmigen einlegierten Elektrode der Arbeitsstrecke des Halbleiterstromtores geht ein hohler Litzenleiter S aus, der an seinen beiden Enden mit besonderen auf ihn aufgepreßten Anschlußkappen versehen oder zwischen entsprechenden Hülsenkörpern nach Art von 6 bzw. 7 eingepreßt sein kann. Mit dem Grundplattenteil 1 des Gehäuses wirkt für die Bildung des gasdichten Gehäuses ein weiterer Gehäuseteil 8 zusammen. Dieser besteht aus einem Zylinderring 9, ζ. B. aus keramischem Material. An dessen unterem Ende ist auf dem Umfang ein metallischer Ring 10 gasdicht befestigt, der einen radial ausladenden Flansch 11 besitzt, der zur gasdichten Verbindung mit einer gegenüberliegenden Fläche des Grundplattenteiles 1 verschweißt bzw. verlötet ist. Am oberen Ende des Isolierteiles 9 ist auf dessen Umfang eine Metallkappe 12 gasdicht befestigt.

An der inneren Randzone ist diese Metallkappe 12 mit einem hülsenartigen Teil 13 z. B. durch Hartlötung an der Stelle 14 verbunden.

Dieser Hülsenteil mit der Sammelbezeichnung 13 weist einen axialen Anteil 15 auf, in welchen das Ende des biegsamen Leiters 5 mit der äußeren Mantelfläche der um ihn herumgepreßten Hülse 7 eingeführt werden und dann mit ihm durch einen Quetschvorgang an 15 oder durch Lötung verbunden werden kann. Der Hülsenteil 13 ist dann nach einem Stück geringeren Durchmessers 16 wieder mit einem axialen Stück größeren lichten Durchmessers 17 aus-

809 600/423

gestattet. An der Übergangsstelle zwischen 16 und 17 Wie aus der Darstellung zu erkennen ist, können ist ein ringwulstförmiger Körper 18 mittels einer diese Tellerfedem 27, wenn der Teil 23 zunächst für Hartlötung 19 befestigt. Dieser Wulst von halbkreis- sich in eine solche Lage gebracht wird, daß die förmigem Querschnitt ist an seiner inneren Randzone Bodenfläche 24 unten liegt und die Kappenform eine durch eine Hartlötung 19 mit der äußeren metal- 5 nach oben offene Becherform ist, unmittelbar in lischen Hülse einer isolierten Durchführung 20 ver- dieses kappenartige System eingefüllt werden. Auf bunden, die z. B. eine Druckglasdurchführung sein die obere Endfläche dieses eingeordneten Federkann. Diese besteht also in diesem Fall dann aus systems wird dann ein ringförmiger Druckkörper 28 einer inneren metallischen Hülse, einer äußeren aufgebracht. Dieser ist hierfür an einem Anteil 29 metallischen Hülse und aus einem zwischen den io seiner Länge mit einem Schraubengewinde versehen, beiden Hülsenteilen eingeschlossenen Körper aus welches gleichartig ist demjenigen Muttergewinde, Glas, wobei diese Teile derart untereinander unter welches an dem Hülsenkörper 23 über dessen Länge Berücksichtigung ihres thermischen Ausdehnungs- 23 α an der inneren Mantelfläche vorgesehen ist.
koeffizienten bemessen sind, daß beim Erkalten die Nachdem die Tellerfedem 27 in die Becherform Glasmasse durch den äußeren Metallkörper der 15 von 23 eingefüllt worden sind, kann somit dieser Durchführung unter einen solchen Druck gesetzt Ringkörper 28 durch das Gewinde 23 α von 23 hinwird, daß bei den betriebsmäßigen thermischen Be- durch eingeschraubt werden, bis also das Gewinde 29 anspruchungen dieser Durchführung niemals Zug- das Gewinde 23 σ verläßt. Nunmehr wird sich die spannungen in dem Glaskörper auftreten können. untere Randzone 30 des Körpers 28 gegen das obere 21 bezeichnet die innere Hülse dieser isolierten 20 Ende des Gewindeteiles 23 α von 23 abstützen. Wird Druckglasdurchführung, die an der Stelle 22 bereits nun der Körper 23 mit seinem Muttergewinde 23 a in breitgequetschtem Zustand wiedergegeben ist. auf das Schraubengewinde 13 α von 13 aufgeschraubt, Diese Quetschung wird benutzt, um den von dem so wird sich schließlich das untere Ende des Ring-Halbleiterelement in diesen Hülsenkörper 21 bis in körpers 28 auf die obere Stirnfläche von 13 aufden Längenanteil 22 eingeführten biegsamen metal- 25 setzen. Hierdurch wird mit weiterem gegenseitigen lischen Leiter von 4 für die Herstellung einer elek- Verschrauben von 23 und 13 über die Gewinde 13 a, irischen Verbindung mit dem Hülsenteil 21, die 23 α der Ringkörper 28 in dem kappenförmigen Teil zweckmäßig unmittelbar eine gasdichte Verbindung 23 nach oben verschoben und dadurch das Federnach außen schafft, in diesem Hülsenteil festzu- magazin 26 bzw. die Tellerfedem 27 immer weiter spannen. Für die Herstellung eines elektrischen An- 30 unter Druck gesetzt bzw. als Kraftspeicher aufgeschlusses zwischen dem Hülsenkörper 13, der mit laden. Mit Steigerung des Zusammenpressens der dem einen Kontakt der Arbeitsstrecke des einge- Federn 26 bzw. 27 steigt aber die in diesem aufgeschlossenen Halbleiterelementes 3 elektrisch über den ladene Energie. Das bedeutet aber, daß die Gewindebereits angeführten biegsamen Anschlußleiter 5 in gänge von 13 α bzw. 23 α an ihren gegenseitigen BeVerbindung ist, mit weiteren äußeren Anschlüssen in 35 rührungsflächen in axialer Richtung immer stärker einem Stromleitungssystem wird mit dem Kontakt- unter Druck gesetzt werden, so daß schließlich ein körper 13 ein weiterer Hülsenkörper 23 zusammen- für den elektrischen Stromübergang bestimmter geführt, der an seinem oberen Ende mit einem Boden- gegenseitiger Anpreßdruck über diese Gewindegänge teil 23 und dadurch kappenartig gestaltet ist. In zwischen den Körpern 13 und 23 erreicht ist. Dieser diesem Boden 24 ist ein Kanal 25 vorgesehen, um 40 Gewindedruck wird auch immer bestehenbleiben, von der inneren Metallhülse 21 einen Anschlußleiter selbst wenn durch die Erwärmung der an der Stromherausführen zu können, der wieder mit dem Hohl- führung beteiligten zusammenwirkenden Kontakte körper 21 unmittelbar dadurch verbunden werden gewisse Dehnungen auftreten, so daß die Wirkung kann, daß er in diesem durch Breitquetschen eines des aufgeladenen Kraftspeichers zwischen den Geentsprechenden Teiles von 21 festgespannt wird. In 45 windeteilen immer bestehenbleibt. Der Kappenteil 23 der Aussparung 25 kann zwischen dem herausge- bzw. 24 ist noch mit einem seitlich ausladenden Teil führten Leiter und dem Kappenteil 24 dann ge- 31 versehen, in welchem eine Aussparung 32 vorgegebenenfalls eine spritzwasserdichte Verbindung, sehen ist. In diese Aussparung kann beispielsweise z. B. mittels eines Gummikörpers, vorgenommen ein biegsamer Leiter mit seinem Ende, welches vorwerden. 50 zugsweise bereits mit einem aufgepreßten kappen-Dieser kappenartige Teil 23 enthält nun außerdem artigen Teil versehen worden ist, eingeführt werden unmittelbar ein Kraftspeichersystem 26 in Form und dann durch eine Verformung der Wände von 31 eines Druckfedersystems. Dieses Druckfedersystem für eine gegenseitige Verpressung mit dem elektrikann entweder eine fortlaufende Wendel sein. Das sehen Anschlußleiter oder/und eine Verlötung in 32 Druckfedersystem kann aber auch wie dargestellt ein 55 an 31 befestigt werden.

aus Tellerfedem 27 übereinandergeschichtetes System Durch die Anwendung der Erfindung wird also ersein, wobei sich entsprechende benachbarte der reicht, daß ein Anschlußkontakt mit dem Kontakt Tellerfedern gegeneinander über ihre inneren bzw. eines Halbleiterelementes zusammengeführt werden äußeren Randzonen abstützen. Es kann aber der kann, ohne an diesem unerwünschte mechanische Aufbau des Federsystems auch derart gewählt 60 Beanspruchungen senkrecht zu dessen Achsrichtung werden, daß jeweils eine Anzahl von Tellerfedem, die verursachen zu müssen, die zu Nachteilen für den in der einen Richtung konkav sind, übereinanderge- Aufbau eines Halbleiterelementes führen könnten, schichtet werden und dann sich gegen ein ähnliches denn Beanspruchungen über den elektrischen An-Gruppensystem von Tellerfedern abstützen, die der schlußkontaktkörper 23 werden über 13 von dem konkaven Seite des ersten Federsystems mit ihrer 65 nachgiebigen kappenförmigen Armaturteil 12 überkonkaven Seite zugewandt liegen, bzw. die mit ihren nommen. Gleichzeitig ist der Anschlußkontakt, der konvexen Seiten der konvexen Seite des nachfolgen- mit dem Gegenkontakt an der Halbleiteranordnung den Federkörpersystems benachbart liegen. zusammengeführt wird, unmittelbar dazu ausbenutzt,

das Gehäuse für einen Kraftspeicher zu bilden, durch welchen nach der Herstellung der gegenseitigen mechanischen Verbindung zwischen den beiden für die Stromführung zueinander in Beziehung tretenden Kontakten stets ein vorbestimmter gegenseitiger Anpreßdruck gewährleistet ist und damit gleichzeitig ein Stromübergangsweg von eindeutig reproduzierbarer Güte. Schließlich bildet dieser Anschlußkontaktteil erfindungsgemäß unmittelbar ein Schutzgehäuse für die elektrisch isolierte Durchführung des inneren konzentrischen Anschlußkörpers, also für Teile, die wegen ihrer geringen bedingten Abmessungen für ihre Funktion an der Anordnung an sich mechanisch empfindliche Gebilde darstellen würden. Diese von dem Anschlußkontaktkörper am Halbleiterbauelement umschlossenen Anteile des inneren konzentrischen Anschlusses sind dabei von dem äußeren Kontaktkörper des Halbleiterbauelements über einen nachgiebigen Körper getragen, der insbesondere auch relative thermische Dehnungsdifferenzen des Durchführungskörpers des inneren elektrischen Anschlusses und des äußeren konzentrischen elektrischen Anschlußkörpers übernehmen kann.

Die Anwendung der Erfindung ist insbesondere gedacht in Verbindung mit Halbleiterelementen auf der Basis eines einkristallinen Körpers aus oder nach Art von Germanium oder Silizium oder einer intermetallischen Verbindung.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Isolierter, gasdichter, koaxial zu einem Anschlußbolzen liegender Steuerelektrodenanschluß für Halbleiterbauelemente, gekennzeichnet durch eine isolierende, vom Anschlußbolzen (13) getragene Durchführung (20), in der gasdicht ein einseitig verschlossenes, in elektrischer Verbindung mit der Steuerelektrode stehendes Metallröhrchen (21) sitzt.

2. Steuerelektrodenanschluß nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchführung (20) eine Druckglasdurchführung ist.

3. Steuerelektrodenanschluß nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchführung durch einen ringwulstförmigen, elastischen Körper (18) getragen wird.

In Betracht gezogene Druckschriften:

Deutsche Auslegeschriften Nr. 1 017 291,
240,1071233;

französische Patentschrift Nr. 1119 805;

britische Patentschriften Nr. 547 941, 589 357,
733;

BBC-Mitteilung, 48, 1961, Nr. 3/4, S. 265/6.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

809 600/423 9.68 © Bundesdruckerei Berlin