DE1589854A1 - Loetstellenfreier Halbleitergleichrichter - Google Patents

Loetstellenfreier Halbleitergleichrichter

Info

Publication number
DE1589854A1
DE1589854A1 DE1967G0051275 DEG0051275A DE1589854A1 DE 1589854 A1 DE1589854 A1 DE 1589854A1 DE 1967G0051275 DE1967G0051275 DE 1967G0051275 DE G0051275 A DEG0051275 A DE G0051275A DE 1589854 A1 DE1589854 A1 DE 1589854A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
semiconductor
semiconductor rectifier
semiconductor body
contact
rectifier according
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
DE1967G0051275
Other languages
English (en)
Other versions
DE1589854B2 (de
DE1589854C3 (de
Inventor
Sias Frederick Ralph
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
General Electric Co
Original Assignee
General Electric Co
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by General Electric Co filed Critical General Electric Co
Publication of DE1589854A1 publication Critical patent/DE1589854A1/de
Publication of DE1589854B2 publication Critical patent/DE1589854B2/de
Application granted granted Critical
Publication of DE1589854C3 publication Critical patent/DE1589854C3/de
Expired legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00—Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/26—Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/31—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process
    • H01L24/33—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process of a plurality of layer connectors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/02—Containers; Seals
    • H01L23/04—Containers; Seals characterised by the shape of the container or parts, e.g. caps, walls
    • H01L23/043—Containers; Seals characterised by the shape of the container or parts, e.g. caps, walls the container being a hollow construction and having a conductive base as a mounting as well as a lead for the semiconductor body
    • H01L23/051—Containers; Seals characterised by the shape of the container or parts, e.g. caps, walls the container being a hollow construction and having a conductive base as a mounting as well as a lead for the semiconductor body another lead being formed by a cover plate parallel to the base plate, e.g. sandwich type
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/34—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements
    • H01L23/40—Mountings or securing means for detachable cooling or heating arrangements ; fixed by friction, plugs or springs
    • H01L23/4006—Mountings or securing means for detachable cooling or heating arrangements ; fixed by friction, plugs or springs with bolts or screws
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00—Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/71—Means for bonding not being attached to, or not being formed on, the surface to be connected
    • H01L24/72—Detachable connecting means consisting of mechanical auxiliary parts connecting the device, e.g. pressure contacts using springs or clips
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/34—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements
    • H01L23/40—Mountings or securing means for detachable cooling or heating arrangements ; fixed by friction, plugs or springs
    • H01L23/4006—Mountings or securing means for detachable cooling or heating arrangements ; fixed by friction, plugs or springs with bolts or screws
    • H01L2023/4018—Mountings or securing means for detachable cooling or heating arrangements ; fixed by friction, plugs or springs with bolts or screws characterised by the type of device to be heated or cooled
    • H01L2023/4025—Base discrete devices, e.g. presspack, disc-type transistors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01005—Boron [B]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01006—Carbon [C]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01013—Aluminum [Al]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01015—Phosphorus [P]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01019—Potassium [K]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01021—Scandium [Sc]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01023—Vanadium [V]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01027—Cobalt [Co]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01029—Copper [Cu]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01033—Arsenic [As]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01038—Strontium [Sr]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01039—Yttrium [Y]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01042—Molybdenum [Mo]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01047—Silver [Ag]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01052—Tellurium [Te]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01057—Lanthanum [La]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01068—Erbium [Er]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01074—Tungsten [W]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01078—Platinum [Pt]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01079—Gold [Au]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01082—Lead [Pb]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/10—Details of semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/11—Device type
    • H01L2924/12—Passive devices, e.g. 2 terminal devices
    • H01L2924/1203—Rectifying Diode
    • H01L2924/12036—PN diode
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/10—Details of semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/11—Device type
    • H01L2924/13—Discrete devices, e.g. 3 terminal devices
    • H01L2924/1301—Thyristor

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Die Bonding (AREA)
  • Thyristors (AREA)
  • Electroplating Methods And Accessories (AREA)

Description

Patentanwälte
DL-Ing. Wiliifhu Reinhel
DipHii.7. V/üI:':'i-ng Köichel
6 Ficn:-..j-.:a. M. 1
Paxksiraßö 13
P 15 89 854. 1-35 3. November 1969
General Electric Company RevS-Gu-5302
Lötstellenfreier Halbleitergleichrichter
Die Erfindung bezieht sich auf Halbleitergleichrichter und insbesondere auf Halbleitergleichrichteranordnungen mit großflächigen Elektroden, die ohne Lötverbindungen oder dergleichen allein durch Druck mit dem zwischen ihnen befindlichen Halbleiterkörper in Berührung gehalten sind.
Für die elektrische Energieumwandlung werden heute in immer stärkerem Maße Festkörpergleichrichter aus Halbleitermaterial, z.B. Silicium, verwendet, die hohe Ströme führen können. Damit durchschnittliche Vorwärtsströme von 250 Ampdre oder mehr fließen können, sind großflächige Halbleiterkörper notwendig. Im allgemeinen werden dünne, scheibenförmige, vielschichtige Halbleiterkörper verwendet, die zwischen ebenen Metallelektroden, angeordnet sind, welche derart an zwei entgegengesetzten Enden eines Isolatorhohkörpers befestigt sind, daß der Halbleiterkörper von einem abgedichteten Gehäuse umgeben ist. Bei Verwendung eines zweischichtigen (PN)-Siliciumkörpers erhält man einen einfachen Gleichrichter oder eine Diode, wohingegen man bei Verwendung eines vierschichtigen (PNPN)-Halbleiterkörpers mit einer Steuerelektrode einen steuerbaren Gleichrichter bzw. Thyristor erhält. Für einen optimalen Wirkungsgrad ist es in Jedem Fall erforderlich, daß die Grenzflächen zwischen den Endflächen des Halbleiterkörpers und den an diesen angrenzenden Elektroden einen möglichst geringen elektrischen und thermischen Widerstand aufweisen. In der Praxis ist es jedoch schwierig, zwi-
Unterlagen (Art. 7 SI Abe. 2 Nr. I Satz 3 dea Änderungsgea. v. 4. 9.1967)
109886/0340
sehen diesen Teilen des abgedichteten Halbleitergleichrichters eine großflächige Kontaktierung mit geringem Widerstand aufrechtzuerhalten, da der Halbleiterkörper nicht den gleichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten wie die angrenzenden Metallelektroden aufweist.
Zum Befestigen der Metallelektroden an einem Halbleiterkörper wird bevorzugt ein Lötmittel mit geringem Schmelzpunkt verwendet. Bei Halbleitergleichrichtern für sehr hohe Ströme, bei denen ein inniger Kontakt im Bereich einer großen Fläche von mehr als etwa 3,2 cm (0,5 Zoll ) über einen breiten Temperaturbereich von beispielsweise 150 0C aufrechterhalten v/erden muß, eignet sich dagegen besser ein durch Druck hergestellter Gleitkontakt,
Bei der Herstellung eines solchen durch Druck bewirkten Gleitkontaktes wird kein Lötmittel, Bindemittel oder dgl. zum Befestigen des Halbleiterkörpers zwischen den beiden Hauptelektroden des Halbleitergleichrichters verwendet. Stattdessen v/erden diese Teile unter Druck eingespannt und dabei in gleitender Berührung gehalten, so daß sie sich, wenn die Betriebstemperatur ansteigt, mit verschiedenen Geschwindigkeiten frei ausdehnen können.
Um die Gleitbewegung zu fördern, werden erfindungsgemäß die Kontaktflächen des Halbleiterkörpers mit einem dünnen Film aus einem inerten Schmiermittel überzogen, durch das sowohl der thermische und der elektrische Widerstand zwischen diesen Oberflächen und der angrenzenden Elektrode erniedrigt, als auch gleichzeitig eine relative Gleitbewegung zwischen diesen beiden gefördert wird. Das Schmiermittel besteht bevorzugt aus einem hochviskosen Silikonöl.
Die Erfindung wird, nun auch an Hand der beiliegenden Abbildungen ausführlich beschrieben, wobei alle aus der Beschreibung und den Abbildungen hervorgehenden Einzelheiten oder Merkmale zur Lösung der Aufgabe im Sinne der Erfindung beitragen können und mit dem Willen zur Patentierung in die Anmeldung aufgenommen wurden.
109886/0340
Die Fig. 1 ist ein Schnitt durch einen Halbleitergleichrichter für hohe Ströme nach der Erfindung.
Die Fig.1a zeigt einen Ausschnitt der Fig. 1 in Vergrößerung.
Die Fig. 2 ist eine Seitenansicht einer bevorzugten Einspannvorrichtung für den Halbleitergleichrichter nach der Fig. 1.
Die Fig. 3 ist eine Draufsicht auf das Ausführungsbeispiel nach der Fig. 1.
Die Fig. 4 ist eine Draufsicht auf den die Steuerelektrode enthaltenden Teil des Halbleitergleichrichters.
Im folgenden wird an Hand der Fig. 1 ein Halbleitergleichrichter 11 beschrieben, dessen einzelne Teile, wenn es nicht ausdrücklich anders erwähnt ist, »kreisförmig ausgebildet sind. Der Halbleitergleichrichter 11 enthält einen scheibenförmigen Halbleiterkörper 12, der zwischen den ebenen Böden bzw. Elektroden 13 und 14 zweier tassenförmiger Anschlußelemente angeordnet ist. Die Randabschnitte 15 und 16 der beiden Anschlußelemente sind derart an entgegengesetzten Enden 17 und 18 eines elektrisch isolierenden Hohlkörpers 19 befestigt, daß sich ein aus einem Stück bestehendes, hermetisch abgedichtetes Gehäuse für den Halbleiterkörper 12 ergibt. Wie aus der Fig. 1 hervorgeht, ist der Halbleitergleichrichter unter Druck zwischen den einander zugewandten Enden zweier aufeinander ausgerichteter Kupferstempel 20 und 21 eingespannt, die als elektrische und thermische Leiter dienen. Eine bevorzugte Einspannvorrichtung ist in der Fig. 2 dargestellt, die später beschrieben wird»'
Der scheibenförmige Halbleiterkörper 12 des Halbleitergleichrichters 11 besteht aus einem Halbleitermaterial und enthält, wie es in der Fig. 1a angedeutet ist, vorzugsweise eine z.B. 0,3 mm (12 mils) dünne großflächige, kreisrunde Scheibe 22 aus asymmetrisch leitendem Silicium 22, die auf einem dickeren, z.B. 1,5 mm (60 mils) dicken scheibenförmigen Substrat 23 aus Wolfram
1098 8-8/0340
oder Molybdän befestigt ist, auf dessen äußerer Oberfläche ein Gold-Nickel-Kontakt 24 (z.B. 9li% Gold, β% Nickel) vorgesehen ist, während auf der äußeren Oberfläche der Siliciumscheibe* 22 ein dünner Goldkontakt 25 angebracht ist. Folglich ist der dargestellte Halbleiterkörper 12 an seinen entgegengesetzten Enden mit Metallkontaktflächen versehen, obwohl beim erfindungsgemäßen Halbleitergleichrichter das Substrat 23 und/oder die Metallkontakte 24 und 25 im Bedarfsfall auch weggelassen werden kön-. nen. Wenn man das Substrat wegläßt, dann empfiehlt es sich, an der Bodenfläche der Siliciumscheibe 22 einen dünnen Gold-Bor-Kontakt zu befestigen oder die Oberfläche mit Nickel oder dgl. zu plattieren.
Der Halbleiterkörper 12 kann in bekannter Weise hergestellt werden. Sein Durchmesser beträgt z.B. 32,4 mm (1,25 Zoll). Im Inneren der Siliciumscheibe 22 ist mindestens ein großflächiger PN-Übergang vorgesehen, der im wesentlichen parallel zu den Endflächen verläuft. Das gezeigte Ausführungsbeispfel ist ein steuerbarer Halbleitergleichrichter, d.h. Thyristor, dessen Halbleiterkörper vier Zonen von abwechselnd entgegengesetztem Leitungstyp enthält, von denen die eine am Rand eine Steuerelektrode 26 aufweist, die mit einer flexiblen Steuerleitung 27 ohmsch kontaktiert ist. Mit dem Substrat 23 ist in diesem Falle eine P-leitende Zone des Halbleiterkörpers 22 ohmsch verbunden, so daß der Vorwärtsstrom durch den Halbleiterkörper vom Kontakt 24 zum Kontakt 25 fließt. Die Kontakte sind geschliffen und geläppt, damit ihre Kontaktflächen parallel zueinander und senkrecht zur Achse des Halbleiterkörpers 12 liegen. Auf der ringförmigen Fläche des Halbleiterkörpers 12, die in radialer Richtung über die Oberfläche des Kontaktes 25 hinausragt, und auf demjenigen Teil der Oberfläche des Kontaktes 25, der neben der am Umfang befindlichen Steuerelektrode 26 liegt, ist ein Schutzüberzug 28 aus Isoliermaterial, z.B. Silikonkautschuk vorgesehen.
Wie aus der Fig. 1 hervorgeht, befinden sich die entgegengesetzten Endflächen des Halbleiterkörpers 12 mit je einer ebenen
109886/03AO
Oberfläche der parallelen Elektroden 13 und 14 der beabstandeten Anschlußelemente des Halbleitergleichrichters 11 in Anlage, so daß der zwischen den Kupferstempeln 20 und 21 fließende Verbraucherstrom auch durch die Elektroden 13 und 14 und den Halbleiterkörper 12 fließt. Dabei kann die Elektrode 13 auch als Anode und die Elektrode 14 auch als Katode bezeichnet werden. Jede Elektrode besteht aus einer flachen, gleichförmig dicken, runden Scheibe aus einem leitenden Material, z.B. Kupfer oder im Bedarfsfall Wolfram oder Molybdän. Die besten Ergebnisse erhält man, wenn man Kupfer verwendet und dieses mit dünnen Silber- oder vorzugsweise Nickelschichten plattiert.
Die Anode 13 ist mittels eines dünnen, im wesentlichen zylindrischen Rohrs 29 aus einem duktilen Metall, z.B. Kupfer, bleibend mit dem nach außen erweiterten Randabschnitt 15 verbunden, der an einer metallisierten Endfläche 17 des Isolatorhohlkör- - pers 19 angelötet oder andersartig befestigt ist. Die Teile 13» 15 und 29 bilden somit ein aus einem Stück bestehendes, tassenförmiges Anschlußelement, wobei das Rohr 29 ein Teil einer Art elastischer Membran(Diaphragma) ist, durch deren Mittelabschnitt die Anode 13 ragt. Das Rohr 29 ist innerhalb des Isolatorhohlkörpers 19 angeordnet, wobei zwischen dem Rohr 29 und der Innenwand des Isolatorhohlkörpers ein möglichst kleiner zylindrischer Raum vorgesehen ist. Ein ähnliches Anschlußelement ist durch die Katode 14, den Randabschnitt 16 und ein diese beiden Teile verbindendes Rohr 30 gebildet.
Die Fig. 3 ist eine Draufsicht auf dieses letztereAAnschlußelement. Wie die Figuren 1 und 3 zeigen, ist im linken Teil 31 der Katode 14 ein am Umfang befindlicher Teil von ihr abgebogen, damit derjenige Teil der Elektrodenfläche, der an die obere Oberfläche des Halbleiterkörpers 12 in der Nähe der peripheren Steuerelektrode 26 angrenzt, entlastet wird. Hierdurch wird verhindert, daß der Kontaktdruck auch auf einen zu nahe an der Steuerelektrode befindlichen Teil des Halbleiterkörpers 12 ausgeübt wird.
10 9 8 8 6/0340
Der periphere Randabschnitt 16 des an der Katode 14 befestigten Rohrs 30 besitzt erfindungsgemäß einen aus seinem linken Teil in radialer Richtung herausragenden Ansatz 32 aus leitendem Material. Der Ansatz 32 ist außerdem bis über den Umfang des Isolatorhohlkörpers 19 verlängert, so daß an einer geeigneten äußeren Stelle eine Anschlußmöglichkeit für eine Bezugsleitung für die Steuersignale besteht. Der Ansatz 32, das elektrisch leitende Rohr 30 und die Katode 14 bilden auf diese Weise einen Teil des Strompfades für den Steuerstrom, der dem Halbleiterkörper 12 über die Steuerelektrode 26 zugeführt wird. Da außerdem der Ansatz 32 auf derjenigen Seite des Anschlußelementes liegt, der dem abgebogenen Teil 31 der Katode 14 benachbart ist, dient er gleichzeitig als sichtbare Markierung für die Winkelstellung dieses Teils beim Einspannen des Halbleitergleichrichters zwischen den Kupferstempeln 20 und 21.
Damit auch die innere Steuerzuleitung 27 von außen her zugäng-'lich ist, enthält der Halbleitergleichrichter 11 eine Steuerklemme 33 aus leitendem Material, die durch den Isolatorhohlkörper 19 geführt ist. Wie die Fig. 1 zeigt, enthält der Isolatorhohlkörper 19 zwei koaxial zueinander angeordnete Zylinderringe 34 und 35 mit gleichem Innendurchmesser, die vorzugsweise aus Keramik bestehen. Der Zylinderring 35t an dessen metallisierter Endfläche 18 der Randabschnitt 16 des Katodenanschlußelementes angelötet ist, ist in Achsrichtung relativ kurz, wohingegen der Zylinderring 34 aus einer länglichen Hülse besteht, die die Anode 13, den Halbleiterkörper 12, die Katode 14 und den unteren Teil des Rohrs 30. umgibt.
Die beiden Zylinderringe 34 und 35, aus denen der Isolatorhohlkörper 19 zusammengesetzt ist, sind durch einen Metallring 36 und die ringförmige Steuerklemme 33 verbunden. Der Metallrin.g 36 und die Steuerklemme 33 sind koaxial zwischen den Zylinderringen 34 und 35 angeordnet, wobei die Steuerklemme 33 an der metallisierten Endfläche des Zylinderringes 34 befestigt ist und ringförmig nach außen ragt, während der ^etallring 36 an der metallisierten Endfläche des Zylinderrings 35 befestigt ist
109886/0340"
und in ähnlicher Weise ringförmig nach außen ragt. Der Metallring 36 und die Steuerklemme 33 sind längs ihres äußeren Umfangs miteinander verschweißt, so daß sich ein hermetisch abgedichtetes Gehäuse für den Halbleiterkörper 12 ergibt. Vorzugsweise wird die Verschweißung in einer inerten Atmosphäre vorgenommen, so daß Sauerstoff und andere unerwünschte Gase bleibend vom Inneren des Gehäuses abgehalten sind.
Wie aus der Fig. 2 hervorgeht, kann an den äußeren Rand der Steuerklemme 33 eine Leitung angeschlossen werden, die die Steuerklemme mit einer entfernt liegenden Spannungsquelle für die Steuersignale verbindet. Der aus zwei Teilen bestehende Isolatorhohlkörper 19 mit zwischen seinen beiden Teilen angeordneten Dichtungsringen ähnlich den Ringen 33 und 36 könnte auch in vorteilhafter V/eise zum Einkapseln eines Halbleiterkörpers 12 verwendet werden, der keine Steuerelektrode aufweist.
Gemäß der Fig. 1 ist der Innendurchmesser der beiden Ringe 33 und 36 größer als der der Zylinderringe 34 und 35. In unmittelbarer Nähe dieser Ringe sind die Innenflächen 37 der Zylinderringe abgeschrägt. Hierdurch wird vermieden, daß die metallischen Überzüge auf den Endflächen der Zylinderringe 34 und 35 zufällig mit dem Rohr 30 in Berührung kommen, was bei dem dargestellten Halbleitergleichrichter einen Kurzschluß des Steuerelektrode-Katode-Kreises zur Folge haben würde.
Die Steuerklemme 33 weist einen in das Innere des Gehäuses ragenden leitenden Vorsprung 38 auf, der auch in der Fig. 4 dargestellt ist. Dasjenige Ende der flexiblen Steuer.zuleitung 27, das nicht mit der Steuerelektrode 26 des Halbleiterkörpers 12 verbunden ist, ist um diesen Vorsprung 38 gewickelt und durch Ultraschallschweißung oder dgl. mit diesem verbunden. Hierdurch ist die Steuerklemme 33 mit der Steuerelektrode 26 elektrisch verbunden. Das äußere Ende des Vorsprungs 38 wird dinn mit einem Isolierrohr 39 umhüllt und längs der Innenwand des Zylinderrings 34 nach unten gebogen, wie es in der Fig. 1 dargestellt ist. Außerdem ist über den kurzen Abschnitt der Steuerzulei-
1 09866/03AO
tung 27 zwischen dem Zylinderring 34 und dem Schutzüberzug. 28 aus Isoliermaterial auf dem Halbleiterkörper 12 ein Isolierrohr 40 geschoben. Durch diese Anprdnung wird erreicht, daß die Steuerzuleitung 27 mit Hilfe des Vorsprungs 38 an der Steuerklemme 33 fest abgestützt ist, ohne daß die Schweißverbindung zwischen diesen beiden Teilen merkbar belastet ist. Ein Abschnitt 30a des sonst zylindrischen Rohrs 30 ist außerdem bevorzugt derart mit einer Einbuchtung versehen, daß zwischen dem Zylinderring 34 und dem Rohr 30 ein vergrößerter Raum für die Steuerzuleitung 27 und den Vorsprung 38 entsteht. Aus diesem Grunde ist das ^ohr 30 nicht völlig zylindrisch.'
Um beim Zusammenbau des Halbleitergleichrichters 11 und vor dessen Einspannen zwischen den Kupferstempeln 20 und 21 die Zentrierung des Halbleiterkörpers 12 auf der Anode 13 zu erleichtern, ist eine neuartige Zentrierungseinrichtung vorgesehen, die einen inneren Zentrierring 41 enthält, der in der Fig. 1 sichtbar ist. Dieser Zentrierring 41, der aus einem dünnen Stahlstreifen gestanzt und geformt werden kann, sitzt satt auf einem peripheren Flansch 42 auf, der bleibend an der Anode 13 ausgebildet ist, und erstreckt sich ächsparallel inRichtung der Katode 14. Der Innendurchmesser dieses verlängerten Teils ist etwas größer als der Außendurchmesser des Halbleiterkörpers 12. Der äußere Rand des metallischen Substrats 23, der an der Bodenfläche der Siliciumscheibe 22 des Halbleiterkörpers 12 beginnt und achsparallel ist, befindet sich nach dem Zusammenbau des Halbleitergleichrichters innerhalb des Zentrierrings 41. Dadurch, daß man den unteren Teil des Halbleiterkörpers in den Zentrierring 41 einsetzt, kann man den Halbleiterkörper leicht konzentrisch zur Anode 13 anordnen.
Der Halbleiterkörper 12 wird zwischen den Hauptelektroden 13 ■und 14 des Halbleitergleichrichters mechanisch unter Druck so eingespannt, daß er gleichzeitig elektrisch mit den Hauptelektroden in Serie liegt. Zum Verbinden dieser Teile wird kein Lötmittel oder dgl. verwendet. Der elektrische Kontakt zwischen den Metallflächen des Halbleiterkörpers 12 und den angrenzenden Kon-
109886/0340
taktflächen der zugeordneten Elektroden wird lediglich dadurch gesichert, daß diese Teile durch einen im Bereich der Grenzflächen wirksamen Druck eingespannt werden. Dieser Druck wird in erster Linie durch die elastischen Eigenschaften der beiden Anschlußelemente bewirkt, die an den beiden Enden des Halbleitergleichrichters angeordnet sind. Im Bedarfsfall kann der Halbleitergleichrichter auch.mit federnden Balganordnungen oder dgl. ausgerüstet werden, wenn der Kontaktdruck erhöht werden soll. Bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel werden jedoch die Anode 13 und die Katode 14 mittels der außen liegenden Kupferstempel 20 und 21 fest gegen den Halbleiterkörper gedrückt,.wodurch sich eine noch innigere Berührung und eine für hohe Ströme geeignete Grenzfläche mit geringem Widerstand ergibt. Zum Herstellen des Drucks kann irgendeine von außen her wirksame Einspannvorrichtung verwendet werden. Im folgenden wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel für eine solche Einspannvorrichtung . an Hand der Fig. 2 beschrieben.
Die Einspannvorrichtung besteht aus zwei oder mehr parallel zueinander liegenden Sätzen von aufeinander ausgerichteten, beabstandeten Druckkörpern, zwischen denen jeweils eine Anzahl von lösbaren Verbindungsgliedern vorgesehen sind, wobei die Verbindungsglieder zwischen den Druckkörpern mindestens eines Satzes einen Halbleitergleichrichter 11 enthalten, und aus einem auf Zug beanspruchten Bauteil, der in der Mitte zwischen den Sätzen von Druckkörpern und parallel zu diesen angeordnet ist und dessen beide Enden mit den zugehörigen Druckkörpern jedes Satzes mechanisch verbunden sind. Hierdurch werden alle Druckkörper fest gegen die zugehörigen Verbindungsglieder gedrückt. Die Druckkörper, zwischen denen der Halbleitergleichrichter 11 angeordnet ist, enthalten die oben erwähnten Metallstempel 20 und
Die aufeinander ausgerichteten Kupferstempel 20 und 21 besitzen einen kreisförmigen Querschnitt, dessen Durchmesser im allgemeinen größer als der des Halbleiterkörpers 12 des Halbleitergleichrichters 11 ist. Wie die Fig. 1 zeigt, sind die einander zugewandten Enden dieser Kupferstempel abgeschrägt, damit sie in
109886/0340
die tassenförmigen Anschlußelemente des Halbleitergleichrichters passen, und am Ende mit Kontaktflächen 43 bzw. 44 versehen. Die Kontaktfläche 43 des Kupferstempels 20 ist etv/a so groß wie die angrenzende äußere Kontaktfläche der Anode 13 und liegt dieser parallel. In ähnlicher Weise ist die Kontaktfläche 44 des Kupferstempels 21 etwa so groß wie die angrenzende äußere Kontaktfläche der Katode 14 und liegt dieser ebenfalls parallel. Beide Hauptelektroden 13 und 14 des Halbleitergleichrichters 11 sind somit innerhalb eines relativ großen Flächenbereiches leitend mit einer der beiden Kontaktflächen 43 bzw.
2 2 44 der Kupferstempel 20 bzw. 21 von etwa 3,9 cm (0,6 Zoll ) in Berührung, so daß der Halbleitergleichrichter 11 mit den Kupferstempeln elektrisch in Serie liegt.
Parallel zu dem Satz von Kupferstempeln 20 und 21, zwischen denen der Halbleitergleichrichter 11 eingespannt ist, ist wenigstens ein weiterer Satz von beabstandeten, in axialer Richtung ausgerichteten Druckkörpern vorgesehen, die zwei Stahlstempel 46 und 47 enthalten. Wie in der Fig. 2 angedeutet ist, ist im Zwischenraum zwischen den einander zugewandten Enden der Stahlstempel 46 und 47 ein Abstandsstück 48 aus einem elektrisch isolierenden Material vorgesehen. Mit Hilfe des auf Zug beanspruchten Bauteils, der einen länglichen Verbindungsbolzen 50 mit je einer Mutter 51 bzw. 52 an seinen beiden Enden enthält, wird das Abstandsstück 48 in axialer Richtung zwischen den Stahlstempeln 46 und 47 und werden die Hauptelektroden des Halbleitergleichrichters 11 zwischen den Kupferstempeln 20 und 21 eingespannt. Die Mutter 51 ist mit den äußeren Enden der Stempel 20 und 46 mit Hilfe einer (nicht gezeigten) Tellerfeder und . eines Isolierrings 53 und die Mutter 52 mit den äußeren Enden der beiden Stempel 21 und 47 mittels einer ähnlichen Tellerfeder und eines ähnlichen Isolierrings verbunden. Durch Anziehen der Muttern auf dem Verbindungsbolzen werden daher die Kupferstempel einem hohen Axialdruck ausgesetzt, so daß der Halbleitergleichrichter 11 fest, aber lösbar, eingespannt wird.
10988 6/0340
Zum elektrischen Verbinden des Halbleitergleichrichters 11 mit einer äußeren elektrischen Schaltung und zum mechanischen Befestigen der gesamten Anordnung sind die Kupferstempel 20 und 21 mit geeigneten Befestigungselementen versehen, die aus zwei L-förmigen Kupferstäben oder Kupferleitungen 54 bzw. 55 bestehen, die an den Kupferstempeln befestigt sind. Die äußeren Enden der Kjupferstäbe 54 und 55 liegen frei und können zum Festschrauben der gesamten Anordnung an einer (nicht gezeigten) elektrisch leitenden Stützplatte verwendet werden. Zur Erhöhung der Festigkeit und Steifigkeit ist der Kupferstab 54 auch am Stahlstempel 46 und der Kupferstab 55 auch am Stählstempel 47 befestigt.
Die beiden Kupferstempel 20 und 21 dienen nicht nur als mechanische Stütze oder elektrische Zuleitung, sondern auch als thermische Wärmesenke für den Halbleitergleichrichter 11. Um die V/ärmeableitung von den Stempeln zu fördern, sind diese mit zwei Gruppen 56 und 57 von beabstandeten Kühlrippen aus Metall ausgerüstet. Die erste Kühlrippe 56a am inneren Ende der Gruppe 56 ist in der Fig. 2 teilweise sichtbar. Um zu vermeiden, daß die Übertragung hoher Kontaktdrücke auf die Anode 13 und die Katode 14 des Halbleitergleichrichters gestört wird, befinden sich weder die Kühlrippen noch die Kupferstempel in unmittelbarer Nähe des Isolatorhohlkörpers 19 mit dem Halbleitergleichrichter 11 in Anlage. In den kleinen Zwischenräumen, die sich daher an den beiden Enden des Isolatorhohlkörpers 19 ergeben, sind Dichtungsringe 58 aus einem nachgiebigen Material, z.B. Silikonkautschuk, vorgesehen, die zur mechanischen Stabilität des Isolatorhohlkörpers 19 beitragen und verhindern, daß Staub oder andere Verunreinigungen in den Raum eintreten, der die abgeschrägten Enden der Kupferstempel 20 und 21 umgibt.
Wie die Fig. 2 zeigt,ist zwischen den beiden Gruppen 56. und 57 aus Kühlrippen eine Prallwand 59 aus Isoliermaterial vorgesehen. Ein Ende dieser Prallwand dient als Befestigungsplatte für einen koaxialen Anschluß 60 eines Drahts 61 a, der mit der
109886/0340
-.12 -
Steuerklemme 33 des Halbleitergleichrichters verbunden ist. Die Hülle des Anschlusses 60 ist über eine Bezugsleitung 61b, die mit dem Dra,ht 61 a verdrillt ist, mit dem Ansatz 32 verbunden, der an die Katode des Halbleitergleichrichters 11 angeschlossen ist.
Wenn der Halbleitergleichrichter 11 zwischen den Kupferstempeln 20 und 21 gemäß der Fig. 1 eingespannt ist, dann sind seine Anode 13 und seine Katode 14 fest gegen den dazwischen befindlichen, scheibenförmigen Halbleiterkörper 12 gedrückt. Auf die aneinandergrenzenden Kontaktflächen dieser Teile wird ein hoher Druck von beispielsweise 211 kg/cm (3000 psi) ausgeübt, so daß im gesamten Bereich der großflächigen Grenzfläche eine gute elektrische und thermische Leitfähigkeit sichergestellt ist. In radialer Richtung ist der Halbleiterkörper 12 dabei jedoch höchstens durch Reibung beansprucht.
Während des Betriebs wird der Halbleitergleichrichter Wärmestößen unterworfen, die Änderungen seiner Dimensionen zur Folge haben. Da die Anode 13 und die Katode 14 nicht aus dem gleichen Material wie der Halbleiterkörper 12 bestehen, besitzen diese Teile verschiedene thermische Ausdehnungskoeffizienten, so daß ihre miteinander in Berührung befindlichen Kontaktflächen gegeneinander reiben. Wenn der Halbleiterkörper beispielsweise von einer Raumtemperatur von 20 0C auf eine Betriebstemperatur von 120 0C erwärmt wird, dann vergrößert sich sein Radius, wenn er ursprünglich etwa 10,5 mm (0,4 Zoll) beträgt, um etwa 0,005 mm (0,2 mils), wohingegen sich die benachbarte Oberfläche der Anode 13 in radialer Richtung um etwa 0,018 mm (0, 7 mils) ausdehnt. Hierdurch ergibt sich eine relative Gleitbewegung an der Grenzfläche über eine Strecke von etwa 0,013 mm (0,5 mils). Um einen längstmöglichen Betrieb eines solchen für hohe Ströme ausgelegten Halbleitergleichr richters sicherzustellen, müssen solche Oberflächenverschiebungen bzw. Gleitbewegungen stattfinden können, ohne daß die in Berührung befindlichen Oberflächen angefressen, verschweißt, aufgerissen oder anderweitig verformt werden und ohne daß die
109886/0340
- Siliciumscheibe 22 beschädigt wird. Aus diesem Grunde wird in jede Grenzfläche ein sehr dünner, z.B. weniger als 0,003 mm (0,1 mil) dünner Film aus einem inerten Schmiermittel gebracht. Dies kann beispielsweise dadurch geschehen, daß man auf jede Oberfläche des Halbleiterkörpers 12 ein oder zwei Tropfen eines für Diffusio'nspumpen verwendeten Schmiermittels (Silikonöl) aufbringt, wenn der Halbleitergleichrichter 11 zusammengesetzt wird. Durch den sich ergebenden Ölfilm wird nicht nur die Reibung vermindert und das mechanische Gleiten der miteinander · in Berührung befindlichen Kontaktflächen gefördert, sondern es werden auch der thermische und der elektrische Widerstand zwischen diesen Kontaktflächen vermindert. Die Verminderung des elektrischen Widerstands ist überraschend, da Silikonöl im allgemeinen als guter elektrischer Isolator bekannt ist.
Wegen der Gegenwart eines Schmiermittels in den Grenzflächen . können die Metallkontakte an den beiden Endflächen der Siliciumscheibe 22 relativ dünn gemacht oder auch weggelassen werden, wodurch die Herstellungskosten des Halbleiterkörpers 12 vermindert werden. Dadurch, daß die Katode 14 ohne festzukleben über den Metallkontakt 25 gleiten kann, wird nur eine vernachlässigbare kleine mechanische Spannung auf die Siliciumscheibe 22 übertragen, deren angrenzende Oberfläche daher frei von Rissen bleibt, die das Aufspreizen des Stroms in der dargestellten Siliciumscheibe während des normalen Einschaltvorgangs schädlich beeinflussen würden. Aufgrund der in mehrfacher Hinsicht günstigen Eigenschaften des Schmiermittels kann der Grenzflächenbereich vergrößert werden, so daß höhere Stromstärken möglich sind oder ein Halbleitergleichrichter von gegebener Querschnittsfläche einen größeren Wirkungsgrad erhält.
Das verwendete Schmiermittel sollte gegenüber den Materialien des Halbleitergleichrichters. 11 inert sein, d.h. es darf mit keinem dieser Materialien derart reagieren, daß die elektrischen Eigenschaften des Halbleitergleichrichters verschlechtert werden. Silikonöl ist für diesen Zweck am besten geeignet. An
100886/0 3 40
diesem Öl ist auch die Eigenschaft zu beobachten, daß es bei langdauernden Temperaturwechselbehandlungen mit großen Temperaturunterschieden wandert. Es kann daher von den Rändern der sich berührenden Kontaktflächen wegdampfen und sich anschließend an den kühleren Innenwänden des Isolatorhohlkörpers 19 kondensieren. Um einen hierdurch bedingten Verlust an Öl in der Grenzfläche möglichst klein zu halten, kann der abgedichtete Hohlraum innerhalb des Halbleitergleichrichters 11 mindestens teilweise mit dem Schmiermittel gefüllt werden, wie es bei 62 der Fig. 1 angedeutet ist. Hierdurch wird sichergestellt, daß die freiliegenden Ränder der Kontaktflächen dauernd in das Schmiermittel eingetaucht sind, so daß dasjenige Öl, das bei den höchsten Betriebstemperaturen aus dem mittleren Bereich der Grenzfläche gequetscht wird, während der nachfolgenden Abkühlung wieder zurückströmt.
Den Verlust an Öl durch Verdampfung kann man auch durch Verwendung eines Schmiermittels mit relativ geringem Dampfdruck in der Grenzfläche beschränken. Eine solche Eigenschaft erfordert im allgemeinen eine hohe Viskosität. Insbesondere sind Visko-. sitäten von etwa 100 Zentistokes oder mehr bei 25 0C erwünscht.
Dünne Filme aus Silikonöl oder dgl. können auch in den Grenzflächen zwischen den Hauptelektroden 13 und 14 des Halbleitergleichrichters 11 und den mit ihnen in Berührung befindlichen Kontaktflächen 43 und 44 der Kupferstempel 20 und 21 vorgesehen werden, um auch dort eine Gleitbewegung zu ermöglichen und die Leitfähigkeit zu erhöhen.
Das Öl dient in diesem Falle noch dem zusätzlichen Zweck, eine Oxidierung der miteinander in Berührung befindlichen Kontaktflächen zu verhindern und ihre Adhäsion zu verringern, so daß der Halbleitergleichrichters 11 leicht von den Kupferstempeln 20 und 21 getrennt und daher im Bedarfsfall leicht entfernt oder ausgewchselt werden kann.
I i J 9 8 8 G / 0 U 0
Ein bevorzugtes Verfahren zum Zusammensetzen der einzelnen Teile des Halbleitergleichrichters ist das folgende: Zuerst wird eine Teilanordnung hergestellt, indem man das untere tassenförmige Anschlußelement, daß die Anode 13 enthält, an die metallisierte Endfläche des Zylinderrings 34 und die Steuerklemme 33 an dessen entgegengesetzte Endfläche anlötet. In ähnlicher Weise stellt man dann eine zweite Teilanordnung her, indem man das obere tassenförmige Anschlußelement, das die Katode 14 enthält, an die metallisierte Endfläche 18 des Zylinderrings 35 und den Metallring 36 an dessen entgegengesetzte Endfläche lötet.
Die erste Teilanordnung (13, 33, 34) wird dann in einer geeigneten Haltevorrichtung abgestützt. Auf den peripheren Flansch 42 der Anode 13 wird der Zentrierring 41 aufgesetzt. Danach wird ein Tropfen Silikonöl auf die freie Oberfläche der Anode 13 getropft und der Halbleiterkörper 12 innerhalb des Zentrierrings auf diese Oberfläche gelegt, wobei die Steuerzuleitung 27 in der Nähe des nach innen ragenden Vorsprungs 38 der Steuerklemme 33 angeordnet wird. Danach wird das Isolierrohr 40 über die Steuerzuleitung 27 gezogen und das freie Ende der Steuerzuleitung um den Vorsprung gewickelt und an diesem festgeschweißt. Nach dem Anbringen des Isolierrohrs 39 wird dann das freie Ende des Vorsprungs 38 nach unten bis in die in der Fig. 1 gezeigte Stellung gebogen.
Der nächste' Schritt besteht darin, daß man auf die obere Oberfläche des Halbleiterkörpers 12 einen Tropfen Silikonöl gibt. Außerdem kann man in die erste Teilanordnung eine geeignete Menge Silikonöl tropfen lassen, damit der Vorratsbehälter 62 im Bedarfsfall gefüllt ist. Hierauf kann die zweite Teilanordnung (14, 35, 36) koaxial auf die erste Teilanordnung gelegt werden. Dabei wird der Ansatz 32 am Randabschnitt 16 der zweiten Teilanordnung derart angeordnet, daß die Steuerelektrode 26 des Halbleiterkörpers 12 unterhalb des umgebogenen Teils 31 der Kontaktfläche der Katode 14 liegt, d.h. der Ansatz 32 wird in Übereinstimmung mit der Fig. 1 auf die Steuerelektrode 26 des Halbleiterkörpers 12 ausgerichtet.
109886/0340
Zur Vervollständigung des Halbleitergleichrichters werden die Steuerklemme 33 und der Metallring 36 gegensinnig gegeneinander gedrückt und längs ihres gemeinsamen Umfangs fortlaufend verschweißt. Während dieses VerfahrensSchritts sollte dafür ge~ sorgt werden, daß der Ansatz 32 der zweiten Teilanordnung seine Winkelstellung bezüglich der inneren Steuerelektrode 26 beibehält. Dies kann dadurch geschehen, daß man ihn in einer Linie mit einer Markierung hält, die man vorher auf der äußeren Mantelfläche des Zylinderrings 34* außerhalb des Vorsprungs 38 anbringt. Nach dem Verschweißen der Steuerklemme 33 und des Metallrings 36 ist der Halbleiterkörper 12 bleibend in einem hermetisch abgedichteten Gehäuse eingeschlossen, das aus den beiden Hauptelektroden 13 und 14, dem Isolatorhohlkörper 19 und der Steuerklemme 33 gebildet· ist.
109886/0340

Claims (7)

Patentansprüche
1. Halbleitergleichrichter mit einem scheibenförmigen Halbleiterkörper, der zwischen zwei metallenen Hauptelektroden angeordnet ist, welche zur Herstellung eines Druckkontaktes mit Hilfe zweier. Druckkörper, gegen den Halbleiterkörper gedrückt sind,
dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Hauptelektroden (13,14) an je einem Ende eines den Halbleiterkörper (12) umgebenden Isolatorhohlkörpers (34, 35) befestigt sind und mit diesem ein hermetisch abgedichtetes Gehäuse für den Halbleiterkörper (12) bilden, und daß zwischen mindestens einer Endfläche des Halbleiterkörper und der mit dieser in Berührung befindlichen Hauptelektrode ein Schmiermittelfilm vorgesehen iat.
2. Halbleitergleichrichter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der durch die Hauptelektrode und den Isolatorhohlkörper^ gebildete Hohlraum (62) teilweise mit Schmiermittel gefüllt ist.
3. Halbleitergleichrichter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Endflächen der Druckkörper (20,21) und den •Hauptelektroden (13,14) Schmiermittelfilme vorgesehen sind.
4. Halbleitergleichrichter nach Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Schmiermittel ein hochviskoses Silikonöl enthält.
5. Halbleitergleichrichter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die eine Hauptelektrode (13) scheibenförmig ausgebildet ist und an ihrem Rand einen ringförmigen Flansch (42) aufweist, auf den von der Seite der anderen Hauptelektrode her ein Zentrierring (41) aufgesetzt ist, in den der Halbleiterkörper (11) oder ein an dessen einer Endfläche befestigtes metallisches Substrat (23) fest einsetzbar ist.
109886/0340
Unterlagen (Art 7 § I Abs. 2 Nr. I Satz 3 des Änderungsoe·. v. 4.9.1967)
6. Halbleitergleichrichter nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Halbleiterkörper am Umfang eine Steuerelektrode (26) aufweist, die mit einer durch den Isolatorhohlkörper (19) geführten Steuerklemme (33) verbunden ist.
7. Halbleitergleichrichter nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Isolatorhohlkörper aus zwei in axialer Richtung übereianderliegenden Keramikringen (34,35) besteht, zwischen denen eine ringförmige Steuerklemme (33) angeordnet ist.
109886/0340
DE1589854A 1966-10-10 1967-10-07 Halbleitergleichrichter Expired DE1589854C3 (de)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US58542866A 1966-10-10 1966-10-10
US58618866A 1966-10-12 1966-10-12
US58618766A 1966-10-12 1966-10-12
US10032770A 1970-12-21 1970-12-21

Publications (3)

Publication Number Publication Date
DE1589854A1 true DE1589854A1 (de) 1972-02-03
DE1589854B2 DE1589854B2 (de) 1974-11-28
DE1589854C3 DE1589854C3 (de) 1975-07-24

Family

ID=27493123

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE1589854A Expired DE1589854C3 (de) 1966-10-10 1967-10-07 Halbleitergleichrichter
DE1967G0051296 Pending DE1589857A1 (de) 1966-10-10 1967-10-11 Steuerbarer Halbleitergleichrichter

Family Applications After (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE1967G0051296 Pending DE1589857A1 (de) 1966-10-10 1967-10-11 Steuerbarer Halbleitergleichrichter

Country Status (5)

Country Link
US (2) US3457472A (de)
BE (3) BE704885A (de)
DE (2) DE1589854C3 (de)
GB (3) GB1191890A (de)
SE (3) SE355436B (de)

Families Citing this family (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3581163A (en) * 1968-04-09 1971-05-25 Gen Electric High-current semiconductor rectifier assemblies
US3581160A (en) * 1968-12-23 1971-05-25 Gen Electric Semiconductor rectifier assembly having high explosion rating
US3705255A (en) * 1970-10-27 1972-12-05 Nasa Hermetically sealed semiconductor
US3654529A (en) * 1971-04-05 1972-04-04 Gen Electric Loose contact press pack
US3831067A (en) * 1972-05-15 1974-08-20 Int Rectifier Corp Semiconductor device with pressure connection electrodes and with headers cemented to insulation ring
US3852806A (en) * 1973-05-02 1974-12-03 Gen Electric Nonwicked heat-pipe cooled power semiconductor device assembly having enhanced evaporated surface heat pipes
US3852804A (en) * 1973-05-02 1974-12-03 Gen Electric Double-sided heat-pipe cooled power semiconductor device assembly
US3852805A (en) * 1973-06-18 1974-12-03 Gen Electric Heat-pipe cooled power semiconductor device assembly having integral semiconductor device evaporating surface unit
US3852803A (en) * 1973-06-18 1974-12-03 Gen Electric Heat sink cooled power semiconductor device assembly having liquid metal interface
DE2332896B2 (de) * 1973-06-28 1978-12-07 Licentia Patent-Verwaltungs-Gmbh, 6000 Frankfurt Halbleiteranordnung mit einem scheibenförmigen Gehäuse für ein Dioden- oder Thyristorelement
JPS5241146B2 (de) * 1974-01-30 1977-10-17
US4327370A (en) * 1979-06-28 1982-04-27 Rca Corporation Resilient contact ring for providing a low impedance connection to the base region of a semiconductor device
US4924345A (en) * 1988-05-04 1990-05-08 The Siemon Company Combined transient voltage and sneak current protector
JPH0744191B2 (ja) * 1989-12-15 1995-05-15 三菱電機株式会社 半導体装置およびそのための電極ブロック
DE19800469A1 (de) * 1998-01-09 1999-07-15 Asea Brown Boveri Niederinduktiv angesteuerter, gategesteuerter Thyristor
JP2000228451A (ja) * 1999-02-05 2000-08-15 Matsushita Electric Ind Co Ltd 電子部品
EP2447988B1 (de) * 2010-11-02 2015-05-06 GE Energy Power Conversion Technology Limited Leistungselektronikvorrichtung mit Randpassivierung
EP4372806A1 (de) * 2022-11-15 2024-05-22 GE Energy Power Conversion Technology Ltd Kühlkörper zur kühlung von gehäusen elektronischer vorrichtungen und zugehöriger verpackungsstapel

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2662997A (en) * 1951-11-23 1953-12-15 Bell Telephone Labor Inc Mounting for semiconductors
US2904431A (en) * 1954-08-26 1959-09-15 Rca Corp Electrographotographic charging means
US2854609A (en) * 1955-01-26 1958-09-30 Westinghouse Air Brake Co Rectifier stack assemblies
BE564064A (de) * 1957-03-01 1900-01-01
BE628175A (de) * 1961-08-04 1900-01-01
US3226608A (en) * 1959-06-24 1965-12-28 Gen Electric Liquid metal electrical connection
NL135878C (de) * 1961-08-12
US3248615A (en) * 1963-05-13 1966-04-26 Bbc Brown Boveri & Cie Semiconductor device with liquidized solder layer for compensation of expansion stresses
NL302170A (de) * 1963-06-15
NO118754B (de) * 1964-04-20 1970-02-09 Asea Ab
US3293508A (en) * 1964-04-21 1966-12-20 Int Rectifier Corp Compression connected semiconductor device
US3313987A (en) * 1964-04-22 1967-04-11 Int Rectifier Corp Compression bonded semiconductor device
US3319136A (en) * 1964-09-08 1967-05-09 Dunlee Corp Rectifier

Also Published As

Publication number Publication date
DE1589857A1 (de) 1971-02-18
DE1589854B2 (de) 1974-11-28
US3736474A (en) 1973-05-29
SE338370B (de) 1971-09-06
US3457472A (en) 1969-07-22
BE704885A (de) 1968-02-15
GB1191890A (en) 1970-05-13
GB1191888A (en) 1970-05-13
BE705024A (de) 1968-02-15
SE355436B (de) 1973-04-16
SE334422B (de) 1971-04-26
BE705023A (de) 1968-02-15
DE1589854C3 (de) 1975-07-24
GB1191889A (en) 1970-05-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE1589854A1 (de) Loetstellenfreier Halbleitergleichrichter
DE69209369T2 (de) Halbleitereinheit und Methode zu ihrer Herstellung
DE2041497B2 (de) Verfahren zum Herstellen eines Halbleiterbauelementes
DE1170558B (de)
DE2808531A1 (de) Lichtgetriggertes hochleistungs-halbleiterbauelement
DE1039645B (de) In ein Metallgehaeuse mit isolierten Leitungsdurchfuehrungen eingeschlossene Halbleiter-Kristallode
DE1133833B (de) Hermetisch dicht schliessend gekapselte Halbleiteranordnung
DE1241536B (de) In ein Gehaeuse eingeschlossene Halbleiteranordnung
DE1963478A1 (de) Halbleitergleichrichteranordnung fuer hohe Spitzenstroeme
DE3417170C2 (de) Sauerstoffühler
EP0169356B1 (de) Wechsellastbeständiges, schaltbares Halbleiterbauelement
DE2004776C2 (de) Halbleiterbauelement
DE2012440C3 (de) Halbleiteranordnung für gasdicht abgeschlossene scheibenförmige Halbleiterelemente
DE1279201B (de) Halbleiteranordnung
DE1514643A1 (de) Halbleiteranordnung
DE3044514A1 (de) Halbleiteranordnung
DE1916399A1 (de) Halbleitergleichrichter
DE2111098A1 (de) Transistor-Konstruktion
DE1236079B (de) Steuerbare Halbleiteranordnung
DE3318289A1 (de) Gehaeuse zur kapselung einer halbleiter-hochspannungsschaltanordnung und verfahren zu seiner herstellung
DE3640801A1 (de) Halbleiterbauelement
DE1539111B2 (de) Halbleiterbauelement
DE2855265A1 (de) Thyristor
DE1564444C3 (de) Halbleiteranordnung mit einem isolierenden Träger
DE1976692U (de) Steuerbarer halbleitergleichrichter.

Legal Events

Date Code Title Description
C3 Grant after two publication steps (3rd publication)