Halbleiterbauelement Die Erfindung bezieht sich auf ein Halbleiterbauelement,
bestehend aus einem als Kühlkörper dienendeng.metallischen Gehäuseteil, an dem mindestens
ein Halbleiterkörper mit mindestens einem pn-Übergang angelötet isty und aus einer
weiteren, mit diesem Gehäuseteil verbundenen Umhüllung, die zusammen mit dem Gehäuseteil
ein den Halbleiterkörper vollständig umschließendes Gehäuse bildet, durch das ein
Anschlußleiter isoliert nach außen geführt ist.Semiconductor component The invention relates to a semiconductor component,
consisting of a metallic housing part serving as a heat sink, on which at least
a semiconductor body with at least one pn junction is soldered on and made of one
further casing connected to this housing part, which together with the housing part
forms a housing which completely encloses the semiconductor body, through which a
Connection conductor is insulated to the outside.
Bei bekannten Halbleiterbauelementen dieser Art besteht der metallische
Gehäuseteil aus kfer, da dies das einzige, unter
wirtschaftlichen
Gesichtspunkten in Betracht kommende Metall .ist, das ohne besondere Maßnahme lötfähig
und gut wärmeleit-e-nd und Strom leitend ist. Das im übrigen auch.für Kühlkörper
verwendetete und Wärme gut leitende Aluminium kommt für diesen Zweck nicht in Betracht,
da es nicht ohne weiteres lötbar ist. Die Halbleiterbauelemente wurden daher mit
besonderen Gehäusen versehen und in Kühlkörper aus Aluminium eingeschraubt oder
eingepreßt. Feruer hat man Aluminiumkühlkörper auch im Zusammenhang mit Druckkontakten
verwendet.In known semiconductor components of this type, there is the metallic
Housing part made of beetle, as this is the only one under
economic
Considerable metal .is that can be soldered without special measures
and has good thermal conductivity and electricity. Incidentally, this also applies to heat sinks
Used and heat-conductive aluminum is not suitable for this purpose,
because it is not easily solderable. The semiconductor components were therefore using
special housings and screwed into aluminum heat sinks or
pressed in. In addition, aluminum heat sinks are also used in connection with pressure contacts
used.
Die Erfindung hat eine Verbilligung von Halbleiterbauelementen der
eingaAge genannten Gattung durch Einsparung des verhältnismäßig teueren Kupfern
zum Zfel. Die Erfindung ist da.durch gekennzeichnet, daß das Gehäuseaus Aluminium
oder einer Wärme und Strom gut leitenden Aluminiumlegierung besteht, und daß das
Gehäuseteileuf mindestens der dem Halbleiterkörper zugewandten und mit ihm zu verbindenden
Oberfläche mit einem gut lötfähigen Material, wie Kupfer oder Silber überzogen,
vorzugsweise plattiert ist. Ausgangsmaterial bei der Fertigung der Gehäuseteile
sind wenigstens einseitig,plattierte Bleche, aus denen die Gehäuaeteile ausgestanzt-werden,
Die Form dieser Gehäuseteile kann dabei sehr unterschiedlich und inabesonders durch
konstruktive Be-.dingungen bestimmt sein, die nicht durch *das Halbleiterbauelement
selbst gestellt werden. Die aungestanzten Teile können no beispielsweise
auch
als Chassis für andere Bauelemente und/oder mehrere-Halbleiterbauelemente dienen.
Insbesondere können die einzelnen ausgestanten Teile untereinander identisch so
ausgeführt sein, daß sie sich zu einer größeren Baueinheit z.B, zu einer Gleichrichterbrücke
oder Mittelpunktschaltung bausatzartig zusammenfügen lassen. Dabei können die einzelnen
Teile die Form von Ringsektoren habeng-deren Außenradius beispielsweise dem Radius
einerelektcLochen klaächine angepaßt ist. Man kann dann ohne Schwierigkeiten und
großen Aufwand eine Gleichrichterbrücke an dem lagerschild einer Wechselstrommaschine
befestigen. Der Halbleiterkörper, vorzugsweise aus monokristallinem Silizium mit
mindestens einem diffundierten oder legierten pn-Übergang, bildet mit zwei durch
Übtung oder Legierung befestigten Elektrodenkörpern ein vorzugsweise vorgefertigtes
und vorgeprüftes Halbleiterelement. Der Halbleiterkörper ist dabei gegen die Atmosphäre
durch eine Lack- und/oder Hazachicht geschützt. Zwischen den Elektrodenkörpern können
dabei auch mehrere Halbleiterkörper nebeneinander liegen. Die einzelnen, so vorgefertigten
Halbleiterelemente können entweder auf die vollständig ebene oder in besonderer
Weise vorgeprägte, plattierte Seite des ausgestanzten Gehäuseteiles aufgelötet,werden.
Besonders geeignet hierfür ist ein Tauchlötvorgangg bei dem zugleich ein Anschiußleiter
auf der anderen Seite den Halbleiterelementes befestigt werden kann. .L,as Halbleiterelement
kann mit einem Isolieratoff umpreßt oder umgegossen seing was einen zusätzlichen
mechanischen Schutz und
auße-Tdem noch eine weitere Stabilisierung
der elektrischen Eigenschaften bringt, Als Isolierstoff kommen dabei Thermoplaste
oder Duroplaste in Frage. Die letzteren sind vor allem fUr das Umprüssen geeignet.
Zweckmäßig wird man einen Härter und gegebenen' falls noch einen.Weichmacher zugeben.
Ein weiterer Zusatz an Siliconharz macht derartige Massen praktisch wasserundurchlässig.
fi iju; Verbesserung der mechanischen Verbindung zwischen Verguß- oder l'reßmanee
und dem Gehäuseteil empfiehlt es aich, dem letzteren eine solche Form züi gebenp
daß eine formschlüssige Verbindung zwiechen der Preß- oder Vergußmasse und dem Gehäuseteil
oder/und
mit dem StanzTorgang, im wesentlichen IJ-förmi.ge Ausnehnungen einx# zuprügen, In
dieae könmen dann die lialbleiterelemente eingelötet wcrden. Der verbleibende Raum,
der unter Umständen noch Betielia2tungselemente aufnehmen kann, wirddann mit Verguß-
oder lreßmasse gefüllt.
oder Kupfer und sind-mit einem Lot, z.B. Blei überzogen.Die freiliegenden
Oberflächen des Halbleiterkörpers 1 sind durch Lack 3
z.B. Alizarinfack,
gegen die Atmosphäre geschützt. Derartige Halbleiter elemente lassen sich billig
in großen Stückzahlen fertigen und prüfen. Es werden daher nur einwandfreie Halbleiterelemente
weiterverarbeitet. Der als Kühlkörper wirkende Gehäuseteil ist insgesamt mit 4 bezeichnet.
Er besteht zum größten Teil-aus Aluminium 41 und weist eine schmale Oberflächenzone
42 aus Kupfer auf. Die Oberfläche ist so geprägt, daß ein Vorsprung 43 entsteht,
dessen Fläche kleiner als die des Elektrodenkörper 22 ist. Dadurch ergibt sich eine
gute, formschlüssige Verbindung zwischender Preßmasse 6, dem Halbleiterelement
und dem Gehäusetei14.
leiter 5 in einem Tauchlötvorgang mit dem Gehäuseteil 4 verbunden. Zum EinsetZen
deB gesamten Halbleiterbauelementes in einen weiteren Konstruktionsteil is,t der
Gehäuseteil 4 z.B. mit einer mit 44 bezeichneten Rändelung.versehen.The invention makes semiconductor components of the type mentioned at the beginning cheaper by saving the relatively expensive copper for the cell. The invention is characterized in that the housing is made of aluminum or an aluminum alloy that conducts heat and electricity well, and that the housing part is preferably coated with a readily solderable material such as copper or silver on at least the surface facing the semiconductor body and to be connected to it is plated. The starting material for the manufacture of the housing parts is at least one-sided, clad sheets from which the housing parts are punched.The shape of these housing parts can be very different and in particular determined by structural conditions that are not imposed by the semiconductor component itself. The unstamped parts can also be used, for example, as a chassis for other components and / or a plurality of semiconductor components. In particular, the individual cut-out parts can be designed to be identical to one another so that they can be assembled as a kit to form a larger structural unit, for example, to form a rectifier bridge or midpoint circuit. The individual parts can have the shape of ring sectors - the outer radius of which is, for example, adapted to the radius of an electric hole. You can then attach a rectifier bridge to the end shield of an AC machine without difficulty and great effort. The semiconductor body, preferably made of monocrystalline silicon with at least one diffused or alloyed pn junction, forms a preferably prefabricated and pre-tested semiconductor element with two electrode bodies fastened by practice or alloy. The semiconductor body is protected from the atmosphere by a lacquer and / or Hazach layer. A plurality of semiconductor bodies can also lie next to one another between the electrode bodies. The individual semiconductor elements prefabricated in this way can either be soldered onto the completely flat or specially pre-stamped, plated side of the punched-out housing part. A dip soldering process is particularly suitable for this, in which at the same time a connection conductor can be attached to the other side of the semiconductor element. .L, the semiconductor element can be pressed around or cast around with an insulating material, which brings additional mechanical protection and also further stabilization of the electrical properties. Thermoplastics or thermosets are suitable as insulating materials. The latter are particularly suitable for overmolding. It is advisable to add a hardener and, if necessary, a plasticizer. A further addition of silicone resin makes such compounds practically impermeable to water. fi iju; To improve the mechanical connection between the potting or potting compound and the housing part, it is also advisable to give the latter such a shape that a positive connection between the molding compound or potting compound and the housing part and / or
With the punching gate, essentially punch in IJ-shaped recesses, into which the conductor elements can then be soldered. The remaining space, which may still be able to accommodate beta-wire elements, is then filled with potting compound or potting compound.
or copper and are coated with a solder, for example lead. The exposed surfaces of the semiconductor body 1 are protected from the atmosphere by varnish 3, for example alizarin paint. Such semiconductor elements can be manufactured and tested cheaply in large numbers. Therefore only perfect semiconductor elements are processed. The housing part acting as a heat sink is denoted by 4 as a whole. It consists for the most part of aluminum 41 and has a narrow surface zone 42 made of copper. The surface is embossed in such a way that a projection 43 is produced, the area of which is smaller than that of the electrode body 22. This results in a good, form-fitting connection between the molding compound 6, the semiconductor element and the housing part 14.
Head 5 connected to the housing part 4 in a dip soldering process. In order to insert the entire semiconductor component into a further structural part, the housing part 4 is provided, for example, with a knurling denoted by 44.