DE1639039A1 - Scheibenfoermiges Halbleiterbauelement - Google Patents

Scheibenfoermiges Halbleiterbauelement

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DE1639039A1
DE1639039A1 DE19671639039 DE1639039A DE1639039A1 DE 1639039 A1 DE1639039 A1 DE 1639039A1 DE 19671639039 DE19671639039 DE 19671639039 DE 1639039 A DE1639039 A DE 1639039A DE 1639039 A1 DE1639039 A1 DE 1639039A1
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frame
semiconductor
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sealing body
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Description

WESTINGHOUSE München 2, -
Electric Corporation
East pittsburgh Witteisbacherplatz 2
PA 67/8232 Hab/liob
Scheibenförmiges Halbleiterbauelement
Es wurde bereits ein Halbleiterbauelement vorgeschlagen, bestehend aus einem scheibenförmigen Halbleiterbauelement mit mindestens einem pn-tJbergang und zwei fläohenhaften Zontakt elektroden, aus zwei Strom und Wärme gui? leitenden Gehäuseteilen mit inneren und äußeren Kontaktflächen, die mit ihren inneren Kontaktflächen auf den Kontaktelektroden dea Halbleiterelementes gleitfähig aufliegen, aus einem zwischen den Gehäuseteilen eingespannten, das Halbleiterelement umschließenden, isolierenden Dichtungskörper, der in zugeordnete Sitzstellen in den dem. Halbleiterelement zugewandten
Neue Unterlagen (Art, 7ι1 ad·. 2 Nr. 1 s·« » *» £η*κιιηβΐ8·* ν. 4.9. ΐ9β7>
009822/0722
INSPECTED
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Flächen der Gehäuseteile eingreift, und aus einem die äußeren Kontaktflächen umschließenden Rahmen aus Isolierstoff, durch den die beiden Gehäuseteile miteinander rerbunden sind.
Die Erfindung betrifft ein solches Halbleiterbauelement und ist dadurch gekennzeichnet, daß federnde Handbereiche der beiden Gehäuseteile radial über den Dichtungskörper hinausragen, und daß lediglich ein Teil dieser Bandbereiche in dem Rahmen aus Isolierstoff so eingespannt ist, daß der Bichtungskörper zwischen den Sitzstellen der Gehäuseteile zusammengepreßt wird.
Dadurch läßt sich eine gute Abdichtung zwischen dem Dichtungs-
körper und den Gehäuseteilen einerseits und zwischen einer Preßform und den Randbereichen der Gehäuseteile andererseits selbst bei verhältnismäßig großen Fertigungstoleranzen eseichen. Äußerem kann der Dichtmgskörper in einfacher Weise zur Zentrierung des Halbleiterelements und gegebenenfalls eines Zwischenbleches relativ zu den Gehäuseteilen ausgenützt werden.
Weitere Einzelheiten der Erfindung werden anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele erläutert. Es zeigen:
Figur 1 einen Querschnitt durch ein erstes Ausführungsbeispiel
der Erfindung, Figur 2 einen Querschnitt durch ein weiteres Ausfünrungetieispiel
der Erfindung mit elm zweiteiligen Rahmen Figur 3 einen Querschnitt durch ein AusfÜhrungsbeisptel der Er-
findung, bei dem die Gehäuse teile in Hüten eines Isolier·*· rahmeno eingeeteck* flind, ' 009822/0722
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Figur 4 einen Querschnitt durch ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, das dem nach Figur 1 ähnlich ist, jedoch
einen einzigen Dichtungskörper aufweist, Figur 5 einen Querschnitt durch.das Gehäuse eines Thyristors
mit den erfindungsgemäßen Merkmalen, Figur 6 eine Vorrichtung zum Zusammensetzen und Verschließen der
Gehäuseteile, und
Figur 7 einen aus scheibeiiförmigen Zellen zusammengesetzten Stapel.
In den Figuren 1 bis 4 ist das Halbleiterelement eine Diode und mit 10 bezeichnet. Sie besteht nach Figur 1 und 2 aus einer unteren Elektrode 12, z.B. aus Wolfram, mit der über eine Hartlotschicht eine Scheibe 16 aus Silizium verbunden ist, die einen in üblicher Weise hergestellten , flächenhaften pn-übergang aufweist. Mit der anderen Seite der Scheibe 16 ist eine Gegenelektrode 20. z.B. aus Molybdän über eine Hartlotschicht 18 verbunden.
Auf den äußeren Kontaktelektroden des Halbleiterelements 10 liegt je ein elastischer Gehäuseteil 22 bzw. 24 auf; Diese bestehen vorzugsweise aus Kupfer, das auf beiden Seiten mit Silber oder Zinn überzogen ist. Es können aber auch Gehäuseteile verwendet werden, die vollständig aus Silber bestehen. Beide Gehäuseteile haben einen mittleren, ebenen Bereich 26 der von einem rinnenförmigen Bereich 28 umgeben ist, der als Sitzstelle für je einen Dichtungskörper bzw. 36 dient. An diesen rinnenförmigen Bereich', ι. sohließt sich ein radial nach außen sich erstreckender , f eddfrder Bereich an, der aus einem gegensinnig gebogenen rinnenförmigen Bereich 30 und einem im wesentlichen ebenen^tusladenden Flansch 32 besteht.
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BAD ORIGINAL
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Die Dichtungsringe 34 und 36 bestfeen vorzugsweise aus Silicongummi; ihre Abmessungen und die Lage der rinnenförmigen Bereiche 28 relativ zu den Abmessungen des Halbleiterelements 10 sind so gewählt, daß letzteres· durch die in die rinnenförmigen Bereiche eingreifenden Dichtungsringe zentriert wird. Die Dichtungsringe halten auch den Kunststoff des Rahmens 38 während des Umpressens , Umgießens und während des Aushärtens von dem Halbleiterelement 10 ab. Nach dem Aushärten des Kunststoffes des Rahmens 38 sind die beiden Gehäuseteile 22 und 24 fest miteinander verbunden und zwar so, daß diese Gehäuseteile auf den entsprechenden Kontaktflächen dee Halbleiterelements fest aufliegen und daß die Dichtungsringe fest gegeneinander gepreßt sind.
Als Material für den Rahmen kommen im wesentlichen monomere Materialien in Betracht, die polymerisieren und in Wärme zu einer festen Form aushärten. Zum Beispiel hat sich das in Wärme aushärtende Epoxydharz Typ" E 9405 der Fibrite Corporation, Winona, Minnesota als brauchbar werwiesen.
Figur 2 zeigt ein anderes Ausführungebeispiel der Erfindung bei dem lediglich die unterschiedlichen Teile gegenüber dem Ausführungsbeispiel nach Figur 1 mit Bezugszeichen versehen sind. Im Gegensatz zu Figur 1 besteht hier der Rahmen aus zwei Teilen 38 A und 38 B; jeder dieser Teile ist mit dem Flansch eines Gehäuseteiles fest verbunden. Am unteren Teil weist der eine Rahmenteil 38 A eine rings.«*t herum verlaufende Zunge 40 auf, die in eine entsprechend angepaßte' Nut 42 des anderen Rahmenteiles 38 B paßt. Formgebung und Abmessungen sind dabei so gewählt, daß die Zunge In die entsprechende Nut 42
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■j
einschnappt, wenn die beiden Rahmenteile aufeinander gedrückt werden. Die beiden Rahmenteile 38 A und 38 B können zusätzlich an ihren Berührungsflächen mit einem Kleber zusammengehalten werden*
Bei dem Ausführungsbeispiel nach Figur 3 ist ein einziger Dichtungskörper 50 anstelle von zwei Dichtungskörpern verwendet. Außerdem sind dort die beiden Gehäuseteile mit 44 und 46 bezeichnet. Der hier mit 52 bezeichnete Rahmen aus weicherem isoliermaterial hat an der Innenseite zwei in sich geschlossene Ringnuten 54 und 56 in die die federnden Planschstücke 58 und 60 der beiden Gehäuseteile 44 und 46 eingreifen. Der vorgefertigte Rahmenteil 52 ist mit einem radial nach innen ragenden Ansatz 62 versehen, das den Dichtungskörper 50 gegen das Halbleiterelement 10 drückt. Der Rahmenteil 52 besteht auch hier aus in Wärme aushärtbaren, plastischem Material, das jedoch vorzugsweise weicher als das im Zusammenhang mit den AusfUhrungsbeispiel nach Figur 1 und 2 verwendete Material ist, um ein leichteres Einführen der Flanschstücke 58, 60 in die entsprechenden Nuten zu ermöglichen.
Bei dem in Figur 4 dargestaLlten Ausführungsbeispiel sind die auf den Kontaktelektroden des Halbleiterelements 10 aufliegenden Ge-
häuseteile mit 64 und 66, ein Dichtungskörper mit 74 und der Rahmen mit 72 bezeichnet. Der Rahmen 72 besteht wieder aus Epoxydharz oder Siliconharz und umschließt Flanschstücke 70 der G-ehäuseteile 64 und 66. Bei der Herstellung wird zunächst der Dichtungekörper 74, vorzugsweise aus Silicongummi, über die Seiten des'.Halbleiterelements 10 gesteckt; dann werden die Gehäuseteile 64 und 66 auf die Kontakt-
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elektroden des Halbleiterelements aufgesetzt und die federnden Planschstücke 70 aufeinander zu gedrückt und schließlich mit einer aushärtenden den Rahmen 72 bildenden Hasse umpreßt.
Figur 5 zeigt die Anwendung der Bfindung bei einem Thyristor, dessen Halbleiterelement mit 101 bezeichnet ist. Es besteht aus einer Molybdänplatte 82 auf der eine Siliziumscheibe 84 mit den pn-Übergängen befestigt ist. Auf der anderen Seite der Siliziumscheibe ist eine Katodenelektrode 86 befestigt, die von einer kreisringförmigen Steuerelektrode 88 umgeben wird. Die Katodenelektrode 86 ist mit einer Silberscheibe 92, diese mit einer weiteren Molybdänscheibe 94 und diese wiederum mit einer Kupferscheibe 96 durch Lötung verbunden.
Mit der Steuerelektode 88 ist ein Zwischenblech. 100 verbünde^, das eine zentrale Ausnehmung für die Durchführung der Teile 86, 92
•j
und 94 aufweist. Das Zwischenblech hat ebenfalls eine Sitzstelle 102, die zur Zentrierung des Zwischenbleches mit Hilfe der Dichtungsringe 34 und 36 dient. Außerdem hat das Zwischenblech 100 einen durch den Rahmen 38 hindurchragenden Anschluß 108.
Figur 6 zeigt eine Vorrichtung zum Herstellen einer Anordnung beispielsweise nach Figur 1. Sie besteht aus einem oberen Formteil 110, einem unteren Formteil 112, und aus Druckstücken 114 und 116, mit denen die beiden Formteile gegeneinander gepreßt werden können. Jeder der beiden Formteile 110 und 112 hat eine zentrale Aussparung zur Aufnahme eines zylindrischen Formstückes 118.
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Zur Herstellung eines Bauelementes wird sun&Ghet das untere Gehäuse-
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teil 24 der Bauform nach Figur 1 in die entsprechende zentrale Ausnehmung des unteren Formteiles 112 eingelegt, derart, daß der ebene Teil des Gehäuseteiles 24 auf der oberen Fläche des zylindrischen Formstückes 118 aufliegt. Danach werden das Halbleiterelement 10 auf die Innenseite des unteren Gehäuseteiles 24 geDqgt und die beiden Dichtungsringe 34 und 36 über das Halbleiterelement gesteckt. Darauf wird der obere Gehäuseteil 22 aufgelegt und dann der obere Formteil 110 auf den unteren Formteil 112 gesetzt. Eine auf die Druckstücke 114 und 116 einwirkende, durch die Pfeile 111 symbolisierte Kraft wird nun über die zylindrischen Formstücke 118 unmittelbar auf die Gehäuseteile 22 und 24 übertragen, die dadurch fest gegen die Elektroden des Halbleiterelements gepreßt werden. Dadurch ist zugleich die Lage der einzelnen Teile des Halbleiterbauelements in der zentralen Aussparung der Preßform festgelegt. Die federnden Teile der Gehäuseteile werden durch entsprechnde ' < Vorsprünge 102 der Formteile gegeneinander und gegen die zwischen ihnen liegenden Dichtungskörper gedrückt. Die Flansche der Gehäuseteile ragen dabei in die kreisringförmige äußere Aussparung 122 der Formteile. Die zentrale Aussparung ist dabei gegen die äußere Aussparung 122 dadurch abgedichtet, daß die Vorsprünge 102 der Formteile gegen die federnden Randbereiche der Gehäuseteile anliegen. Durch ein Öffnung 124 wird dann ein geeigneter, flüssiger, aushärt'mbarer Kunststoff unter Druck eingepreßt. Nach dem Verfestigen können dann die beiden Formteile wieder voneinander getrennt und das fertig verbundene Bauelement herausgenommen werden. .
Figur 7 zeigt mehrere in Reihenschaltung angeordnete Halbleiter-.
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bauelemente, die dort nit 126 bezeichnet sind. Der Stapel ist zwischen zwei Beckplatten 128 und 130 angeordnet, die fiber Abstandshalter 132 und Bolsen 134 isoliert miteinander rerbunden sind« Jedes Halbleiterbauelesent 126 ist zwischen zwei als Kühl» körper wirkenden Drucketücken 126, 142 und 138 eingespannt* Sin feil der zwischen den Halbleiterbauelementen liegenden Druckstücke 142 ist mit Kühlblechen 144 und 146 versehen-. Der ganze Stapel wird durch einenKraftspeicher 140 In der Deckplatte 128 zusammengepreßt. ' . , . '
6 Patentansprüche
7 Figuren
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Claims (6)

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1.) Halbleiterbauelements bestehend aus
Halbleiterelement ölt latedeetens einem pn-übergang und zwei flächenhaften Kontaktelektroden, aus zwei Strom imä Wärme gut leitenden Genaueeteilen mit inneren und ätsierea Kontaktflachen» die mit ihren inneren Kontaktflächen wet den Kontakt elektroden dee Halbleiterelements gleitfähig aufliegen» aus einem zwischen den Gehäuseteilen eingespannten» das Halbleiterelement umschließendens isolierendem Dichtungen körper, der in zugeordnete Sitzstellet! in äen dea lalbMterelestent zugewandten Flächen der §ehäU8et©il© eingreift» und aus einem die äußeren Kontaktflächen umsoh3.i@B@nd@^ Rahmen aus Isolierstoff, durch den die beiden Gshäussteil® mitein-
ander verbunden sind, dadurch gekennzeichnetg daß federnde Kandstücke (30,32) der beiden Gehäueeteile (32,24) radial über den Dichtungskörper C34»36) hinausragem* w&ä iaß lediglich ein Seil dieser Eandbereiche in den Rahmen (38) aus Isolierstoff so eingespannt ist, daß der swischen den Sitzstellen zusammengepreßt wird«
2.) Halbleiterbauelement nach Anspruch I9 dadurch da0 der 2)ichtungskÖrper aus zwei übereinanderliegenden. !Peilen (34,36) besteht.
3·) Halbleiterbauelement nach Aneprueh 2, dadurch-
4H> ^S W
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daS ein Zwischenblech (100) mit einem Durchlaß für einen Teil (92,94) dee Halbleiterelement (10t), vm& mit dem' Halbleiterelement zugeordneten Kontaktflächen Yorgesehen iatf das in einem Randbereich Sitzeteilen aufweist, die so . '.gelegt und der Form von mindestens einem Bichtungskörper (34,36) so angepaßt Bind,, daß eich eine bestimmte Zuordnung von Zwischenblech und Halbleiterelement ergibt (Figur 5).
4.) Halbleiterbauelement nach Anspruch 3$ dadurch gekennzeichnet $ , daß ein Randbereich des Zwisclienbleehee (100) von dem Material . des Rahmens (38) umschlossen ist.
5») Halbleiterbauelement nach Anspruch 3 oder 4$ dadurch gelcenn»* zeichnet, daß ein durch den Rahmen durchführender AnschluS-leiter (108) mit dem Zvischenblecit (100) verbanfien tat.
6.) Halbleiterbauelement naoh einem €er Äneprüciis 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die lag« der Sitzstsllen und di® Größe des Bichtisrigskörpers den Abmessungen des Halbleiter^» elementes so angepaßt sind, daß die lage des H&lMeitsrelementa zwischen den gehäuseteilen·ein&utig festliegtr . '
009822/0721
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