DE1439126B2 - Halter für mindestens ein Halbleiterbauelement - Google Patents

Halter für mindestens ein Halbleiterbauelement

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Description

flächen des Kühlkörpers legt und vorzugsweise auf diesen Flächen festgespannt wird. Das läßt sich im Rahmen der Erfindung auf relativ einfache Weise dadurch erreichen, daß dieser Körper, der in die Aussparung des Kühlkörpers eingesetzt wird, z.B. bereits die Ausgangsform eines pilzförmigen Körpers hat, der mit seinem Schaft in die Aussparung des Kühlkörpers eingepreßt wird, bis sich die Innenfläche der Pilzdachform gegen die entsprechende Gegenfläche an den Kühlkörper anlegt. Es ist nun, wie bereits angeführt, erwünscht, daß zwischen der Endfläche des eingesetzten Körpers und der Anlagefläche an dem Gehäuse des Halbleiterbauelementes eine gute gegenseitige Anlage entsteht, damit auf diese Weise für die Abführung der an dem Halbleiterelement anfallenden Jouleschen Wärme ein Übergangsquerschnitt hoher Güte entsteht. Dieser Übergangsquerschnitt kann aber eventuell auch gleichzeitig als ein Teil des elektrischen Stromführungsweges im Halbleiterelement dienen. Auch in diesem Falle ist es dann wichtig, daß eine gute gegenseitige Anlage der Flächen des Halbleiterelementegehäuses und des mit dem Halbleiterelement verbundenen Körpers stattfindet, damit nicht an dieser Stelle eine Strecke relativ hohen elektrischen Wider-Standes entsteht, die ihrerseits zur Entwicklung von unerwünschter Joulescher Wärme Anlaß gibt, und die dann somit auf diese Weise ebenfalls abzuführen ist, gleichzeitig aber auch eine Stelle unerwünschten Staues im Wärmeabführungsweg bilden könnte.
Es ist nun vielfach üblich, eine gütemäßige Anpassung oder Vorbereitung von Flächen dadurch vorzunehmen, daß diese Oberflächen mittels eines besonderen Druckstempels entsprechender Formgebung behandelt werden. Solche Druckstempel können sowohl in planer Form, also für eine Planierung als auch in einer gewölbten Form benutzt werden.
Aus dieser Tatsache läßt sich für die Zwecke der Erfindung dadurch Nutzen ziehen, daß der Hilfskörper in den Kühlkörper unter Benutzung eines Preß-Vorganges eingesetzt wird, der gleichzeitig dazu ausgenutzt wird, den Endflächen des eingesetzten Körpers eine bestimmte Form hoher Güte zu geben und diesen eingesetzten Körper in der Aussparung des Kühlkörpers sowie an dessen Oberflächen festzuspannen.
Im Rahmen dieses allgemeinen Grundgedankens kann somit z. B. so vorgegangen werden, daß derjenigen Fläche des Hilfskörpers des Kühlkörpers, welcher sich gegen die Außenmantelfläche des Halbleiterbauelementegehäuses legt, eine plane Form während des Preßvorganges gegeben wird, an dem anderen Ende jedoch an dem eingesetzten Körper eine erhabene oder konkave gewölbte Form erzeugt wird, die dann mit einem entsprechend geformten Druckkörper der Einspannvorrichtung zusammenwirkt. Dieser Druckkörper kann z.B. ein linsenförmiger Körper sein.
Zur näheren Erläuterung der Erfindung an Hand eines Ausführungsbeispieles wird nunmehr auf die F i g. 1 und 2 der Zeichnung Bezug genommen, in welchen zwei einander entsprechende Risse wiedergegeben sind.
Es bezeichnet 1 das in das Halbleiterbauelementegehäuse eingesetzte Halbleiterelement, welches z.B. eine Siliziumflächendiode sein kann. Das dieses Halbleiterelement einschließende Gehäuse besteht aus einem Isolierkörper 2, an dessen Stirnflächen je einer der Deckel- bzw. Bodenteile 3 bzw. 4 z. B. durch Hartlötung befestigt ist. Diese Teile 3 und 4 haben im übrigen an ihrem Flächenteil, der innerhalb des Innenumfanges des Isolierkörpers 2 liegt, einen tiefgezogenen Teil 5 bzw. 6 solcher Formgebung, daß auf diese Weise die entstehenden Becherformen gleichzeitig Halteeinrichtungen bilden, welche das eingeschlossene Halbleiterelement in seiner Lage halten. Auf die äußeren Mantelflächenteile von 3 bzw. 4 sind nun Kühlkörper 7 bzw. 8 aufgesetzt. Jeder dieser Kühlkörper 7 bzw. 8 besteht zunächst aus einem Kühlplattenteil 7 a' bzw. 8 d, der von einer durchgehenden Schiene, welche durch einen Walz- bzw. Ziehprozeß hergestellt wurde, abgeschnitten worden ist. Dieser Kühlplattenteil la bzw. 8a ist mit einer Bohrung 7 b bzw. 8 b versehen. In diese Bohrung 7 b bzw. 8 b ist ein Hilfskörper Tc bzw. 8 c eingesetzt worden, der als Ausgangskörper z.B. eine Pilzform besitzt, deren Pilzdachkörper durch Sd gebildet wird, von dessen innerer Dachfläche aus zunächst ein nur zylindrischer Schaft mit dem Querschnitt von 8 c ausladet, und zwar mit einer Länge, die größer als die Dicke d an dem mittleren Teil des Walzprofils ist. Dieser ausladende Teil des Schaftes ist mit einer solchen Länge bemessen, daß durch einen Schlag- bzw. Preßprozeß, der an dem soeben geschilderten Ausgangskörper 8 c, 8 d ausgeführt wird, der Körper 8 d erzeugt wird, durch welchen der pilzförmige Körper in der Aussparung 8 b und an den Oberflächenteilen von 8fl festgespannt wird sowie gleichzeitig an 8d ein pfannenförmiger Körper 8e erzeugt wird. Die Form der freien Oberfläche von 8 d wird durch diesen Preßvorgang unmittelbar planiert, während die freie Oberfläche 8e durch den Preßvorgang unmittelbar so vorbereitet wird, daß eine entsprechende Gegenpaßform zu einem linsenförmigen Druckkörper 9 bzw. 10 erzeugt wird, ohne daß es anschließend einer wesentlichen Nacharbeitung der Endflächen des eingesetzten Hilfskörpers 8 c der Kühlplatte 8 a bedarf, wenn die Teile in einer Halbleiterbauelementeanordnung zum betriebsmäßigen Einsatz kommen.
Der Isolierkörper 2 des Halbleiterbauelementegehäuses kann, wie auch dargestellt, an seinem äußeren Umfang noch mit Aussparungen 11 versehen sein, so daß eine Vielzahl solcher Halbleiterbauelemente, wie es bereits in dem Hauptpatent beschrieben ist, zu einem Stapel in einem Gerüst bzw. einem Gehäuse mit entsprechenden Führungsstangen bzw. Rippen an der Innenmantelfläche zusammengesetzt werden können, in welchem sie und eventuelle Anschlußleiter durch eine ihnen gemeinsame Einspannvorrichtung zusammengehalten werden.
Die Kühlkörper und die in sie eingearbeiteten Bolzen bestehen vorzugsweise aus einem Wärme gut leitenden Werkstoff, wie z. B. Kupfer.
Die Anwendung der Erfindung ist insbesondere gedacht bei Halbleiteranordnungen, die auf der Basis eines Halbleiterkörpers aus oder nach Art von Germanium oder Silizium oder einer intermetallischen Verbindung hergestellt sind.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

1 2 ten, metallischen Deckplatten, zwischen denen ein Patentansprüche: einkristallines Halbleiterelement mit mindestens einem pn-übergang gleitfähig angeordnet ist, vorge-
1. Halter für mindestens ein Halbleiterbauele- schlagen worden, das zwei Kühlkörper aufweist, die ment mit einem scheibenförmigen Gehäuse mit 5 mit je einer ebenen Kontaktfläche auf einer der beizwei voneinander isolierten, metallischen Deck- den Deckplatten des Halbleiterbauelementes liegen, platten zwischen denen ein einkristallines Halb- mit Einspannmitteln, durch die die beiden Kühlkörleiterelement mit mindestens einem pn-übergang per über Federn gegen die Deckplatten des Halbgleitfähig angeordnet ist, und das zwei Kühlkör- leiterbauelementes gepreßt sind, nach Patent per aufweist, die mit je einer ebenen Kontakt- io 1 276 209.
Fläche auf einer der beiden Deckplatten des Die gegen das Halbleiterbauelement gepreßten Halbleiterbauelementes liegen, mit Einspannmit- Kühlkörper bewirken eine Abführung der beim Beteln, durch die die beiden Kühlkörper über Fe- trieb des Halbleiterbauelementes anfallenden Verdern gegen die Deckplatten des Halbleiterbauele- lustwärme. Die vorliegende Erfindung bezweckt eine mentes gepreßt sind, nach Patent 1 276 209, d a - 15 Verbesserung der Wärmeabführung bei einem Halter durch gekennzeichnet, daß der Kühl- gemäß dem Hauptpatent.
körper an den an den Deckplatten anliegenden Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß der
Stellen den größten Querschnitt aufweist und sich Kühlkörper an den an den Deckplatten anliegenden
zu seinen Enden hin verjüngt. Stellen den größten Querschnitt aufweist und sich zu
2. Halter nach Anspruch 1, dadurch gekenn- 20 seinen Enden hin verjüngt.
zeichnet, daß der Kühlkörper aus einem Walz- In der deutschen Auslegeschrift 1 098 103 ist ein profil ausgeschnitten ist, daß das Walzprofil im Halbleiterbauelement beschrieben, dessen Halbleiter-Querschnitt aus einer Rechteckform besteht, an element auf einer gewölbten Fläche des Bodens des deren kürzere Seiten sich nach den freien Enden Halbleiterbauelementes aufsitzt. Die gewölbte Fläche zu verjüngende Querschnitte anschließen. 25 wird beim Zusammenbau des Gehäuses so verformt,
3. Halter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge- daß die vorher gewölbte Fläche nunmehr eben ist. kennzeichnet, daß die Kühlkörper sich unmittel- Damit ergibt sich eine feste und gut wärmeleitende bar über vorbearbeitete Flächenteile gegen das Verbindung zwischen dem Boden des Halbleiterbaubzw, die Halbleiterbauelementegehäuse anlegen. elementes und dem Halbleiterelement. Ein Kühlkör-
4. Halter nach den Ansprüchen 1 und 2, da- 30 per, der am Halbleiterelement anliegenden Stelle den durch gekennzeichnet, daß für die Bildung der größten Querschnitt aufweist und sich zu seinen En-Anlagefläche an einem benachbarten Halbleiter- den hin verjüngt, ist dieser Entgegenhaltung aber bauelement in die Kühlkörper ein besonderer nicht zu entnehmen.
Hilfskörper eingesetzt ist. Mit der Erfindung wird eine gute Kühlwirkung da-
5. Halter nach Anspruch 4, dadurch gekenn- 35 durch erreicht, daß der Querschnitt des Kühlkörpers zeichnet, daß der eingesetzte Hilfskörper aus den vom Halbleiterbauelement ausgehenden Wärmeeinem zylindrischen oder bereits pilzförmigen fluß angepaßt ist.
Ausgangskörper besteht, der nach dem Einsetzen Der Kühlkörper kann zweckmäßigerweise aus in eine entsprechende Aussparung des Kühlkör- einem Walzprofil ausgeschnitten sein, das im Querpers durch einen Preß- oder Schlagvorgang in die- 40 schnitt aus einer Rechteckform besteht, an deren ser derart verformt wird, daß er sich erstens ge- kürzere Seiten sich nach den freien Enden zu verjüngen die innere Mantelfläche der Aussparung fest- gende Querschnitte anschließen,
spannt, gleichzeitig aber auch gegen die die Aus- Nachdem ein solcher Kühlkörper von der entspresparung umschließende Oberfläche des Kühlkör- chenden Ausgangsmaterialschiene abgetrennt worden pers. 45 ist, muß dann zweckmäßig eine entsprechende Ober-
6. Halter nach Anspruch 5, dadurch gekenn- flächenbearbeitung an denjenigen Stellen stattfinden, zeichnet, daß für den Preß- bzw. Schlagvorgang mit welchen der Kühlkörper an dem Gehäuse des solche Stempelkörper benutzt werden, welche Halbleiterbauelementes und an der Einspannvorrichden Endflächen des eingesetzten Hilfskörpers tung zur Anlage kommt.
eine für das Zusammenwirken mit einem benach- 50 Um nun dem Gehäuse eine Aufbauform an seinen
barten Körper insbesondere auch gütemäßig vor- Deckplatten ge"ben zu können, die nicht durch das
bearbeitete Oberflächenform geben. Anbringen der Kühlkörper beeinträchtigt bzw. be-
7. Halter nach Anspruch 6, dadurch gekenn- dingt wird, kann es im Rahmen der Erfindung zeichnet, daß der eingesetzte Hilfskörper an der- zweckmäßig sein, an der Halbleiterplatte einen zujenigen Endfläche, mit welcher er an dem Gehäuse 55 sätzlichen Körper vorzusehen, der je einen von der des Halbleiterbauelementes zur Anlage kommt, Fläche des Walzmaterials an den Stellen der gegeneine plane Form, an der gegenüberliegenden seitigen Anlage mit dem Halbleitergehäuse und der Fläche jedoch vorzugsweise eine solche gewölbte Einspannvorrichtung ausladenden Teil ergibt, der Form erhält, daß er sich gegenüber einem mit dann mit seiner Fläche in unmittelbare Berührung dieser Endfläche zusammenwirkenden Druckkör- 60 mit den genannten benachbarten Teilen kommt. Dieper mit seiner Achse frei einstellen kann. ser zusätzliche Teil wird zweckmäßig in den Kühlkörper in eine entsprechende Bohrung eingesetzt. Er erhält zweckmäßig eine solche Form, daß er einerseits mit der Innenmantelfläche der Bohrung des
65 Kühlkörpers eine möglichst dichte Anlage eingeht,
Im Hauptpatent 1276 209 ist ein Halter für min- gleichzeitig aber auch mit seinem von der Endfläche
destens ein Halbleiterbauelement mit einem schei- der Bohrung bzw. Aussparung des Kühlkörpers aus-
benförmigen Gehäuse mit zwei voneinander isolier- ladenden Teilkörpern sich zusätzlich gegen die Ober-
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C3 Grant after two publication steps (3rd publication)
E77 Valid patent as to the heymanns-index 1977