DE1951128C3 - Halbleiteranordnung - Google Patents
HalbleiteranordnungInfo
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- 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
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Description
Die Erfindung betrifft eine Halbleiteranordnung mit einem Halbleiterelement aus einer beidseitig mit
Elektroden versehenen und mindestens einen pn-Übergang aufweisenden Halbleiterscheibe, das in einem
scheibenförmigen, gasdichten Gehäuse mit Deckelteilen aus Blech aufgenommen ist, wobei die Deckelteile mit
den Hauptelektroden des Halbleiterelements elektrisch und wärmeleitend verbunden sind und einen ringförmig
geschlossenen, planen Randbereich aufweisen, dessen eine, dem Halbleiterelement zugewandte Seite mit der
zugehörigen Stirnfläche eines ringförmigen, das Halbleiterelement umgebenden Keramikkörpers durch Lötung verbunden ist.
CH-PS 4 16 842 und dem DE-GM 19 76 692 bekannt. Bedingt durch den großen Unterschied der thermischen
Ausdehnungskoeffizienten von Keramik und insbesondere kupfer- oder kupferlegierungshaltigem Blech ist
die Lastwechselfestigkeit der Lötverbindungen zwischen Keramikkörper und Deckelteilen solcher Halbleiteranordnungen bei thermischer Beanspruchung
jedoch nicht sehr groß. Außerdem besteht bei solchen Lötverbindungen die Schwierigkeit, daß während des
Lötvorganges die zu verlötenden Teile mit einer an den Rändern der Gehäusedeckel angreifenden Lötlehre
zusammengehalten werden müssen, wobei es vorkommen kann, daß durch überschüssiges Lot eine ungewünschte Verklebung der Lötlehre mit den Gehäusedeckeln eintritt.
Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine Halbleiteranordnung der vorgenannten Art anzugeben,
welche durch eine hohe Lastwechselfestigkeit bei
thermischer Beanspruchung der Lötverbindungen zwischen Keramikkörper und Deckelteilen gekennzeichnet
ist und sich darüber hinaus in einem Lötverfahren herstellen läßt, bei dem eine durch überschüssiges Lot
> eintretende unerwünschte Verklebung der Lötlehre mit
den Deckelteilen vermieden wird.
Die Halbleiteranordnung gemäß der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß der plane Randbereich der
Deckelteile an seiner anderen, dem Halbleiterelement
ίο abgewandten Seite mit der planen Stirnfläche eines
Keramikringes verlötet ist. Zur näheren Erläuterung der Erfindung ist in der Figur eine Thyristor-Scheibenzelle
als Ausführungsbeispiel im Schnitt dargestellt.
schematisch dargestellten Halbleiterscheibe 1, die wie
üblich eine kegelig abgeschrägte und mit einer Isoliermasse 2 aus Silikongummi bedeckte Randzone
aufweist Die Halbleiterscheibe 1 ist an ihrer anodenseitigen Stirnfläche mit einer Trägerplatte 3 aus Molybdän
verbunden und auf ihrer kathodenseitigen Stirnfläche mit einer ringförmigen Emitterelektrode 4 und einer
zentralen Steuerelektrode 5 versehen.
Ein scheibenförmiges zur Aufnahme des Halbleitereiementes dienendes Gehäuse weist einen ringförmigen
>-. Keramikkörper 6 auf, der an seinen beiden Stirnseiten
mit planen, ringförmig geschlossenen Flächen 7, 8 versehen ist. Der Boden des Gehäuses wird durch einen
Deckelteil 9 aus Blech gebildet, der innerhalb einer ringförmigen Sicke 10 eine fiache pfannenartige
jo Vertiefung mit planem Boden bildet, welcher zur
Aufnahme der Trägerplatte 3 des Halbleiterthyristors dient. Dieser Deckelteil 9 weist einen planen Randbereich 11 auf, der mit seiner einen, dem Halbleiterelement
zugewandten Seite mit der einen planen, ringförmig
.15 geschlossenen Fläche 7 des Keramikkörpers 6 und mit
seiner anderen, dem Halbleiterelement abgewandten
13 verlötet ist.
ringförmig geschlossenen, mehrere Absätze aufweisenden Blechteil 14 sowie durch einen ebenfalls aus Blech
bestehenden Deckelteil 15 gebildet. Der Blechteil 14 weist einen planen Randbereich 16 auf, der, ähnlich wie
der als Gehäuseboden dienende Deckelteil 9, an seiner
einen Seite mit der anderen planen ringförmig
geschlossenen Fläche 8 des Keramikkörpers 6 und an seiner anderen Seite mit der planen Stirnfläche 17 eines
zweiten Keramikringes 18 verlötet ist. Der Deckelteil 15, der eine pfannenförmige Vertiefung mit planem
so Boden 19 aufweist, ist mit seinem aufgebördelten Rand
20 mit dem ebenfalls aufgebördelten äußeren Rand 21 des ringförmig geschlossenen Deckelteils 14 durch
Lötung oder Schweißung gasdicht verbunden. Zwischen dem planen Boden 19 des Deckelteils 15 und dem
Halbleiterelement ist eine Kupferscheibe 22 angeordnet, die an der Stelle 23 mit einer Abflachung versehen
ist und die in den entsprechend geformten inneren Rand des ringförmigen Metallteils 14 paßt, wodurch die
Kupferscheibe 22 zentriert und gegen Verdrehung
<* gesichert ist. Ein niedriger, ringförmiger Ansatz 24 der
4 kontaktiert, ist mit einer Nut 25 versehen, in der die
''S ringförmigen keramischen Gehäusekörper 6 ein zylindrischer Kanal 26 vorgesehen, in dem ein Metallröhrchen 27 eingelötet ist, das bei der Herstellung der
Scheibenzelle gleichzeitig als Pumpstutzen dient. Ein
Silberdraht 28, der mit seinem einen Ende mit dem Ende
des Metallröhrchens 27 durch Abquetschung gasdicht
verbunden ist, verläuft durch den Kanal 26 sowie durch ein in die Nut 25 eingelegtes Isolierröhrchen 29 und ist
mit seinem anderen Ende mit der Steuerelektrode 5 verbunden. Als Material für die Deckelteile 9,14 und IS
des Gehäuses werden vorteilhaft Kupfer oder Kupferlegierungen
verwendet.
Im Betrieb ist die Thyristor-Scheibenzelle zwischen zwei sowohl jjr Wärmeabfuhr als auch als Hauptelektroden-Anschlüsse
dienenden Druckkörpern 30 und 31 unter hohem Druck eingespannt, wodurch ein kleiner
Übergangswiderstand zwischen dem Halbleiterthyristor und eine gute Wärmeabfuhr der im Aktivteil
entstehenden Verlustwärme gewährleistet wird.
Bei der Herstellung der Gehäuse wird das ringförmige
Keramikgehäuse 6 zunächst mit dem ringförmig geschlossenen Deckel 9, dem ringförmigen Deckelteil
17 und den beiden Keramikringen 13 und 18 verlötet. Dies geschieht dadurch, daß die zu verlötenden Teile
aufeinander angeordnet und an den Lötstellen dünne Lötringe angebracht werden. Der so gebildete Stapel
wird mit Gewichten beschwert, in einem Lötofen erhitzt, wobei das Lot schmilzt und in die wegen der
Rauhigkeit des Bleches bestehenden feinen Spalten zwischen den zu verlötenden Teilen durch Kapillarwirkung
hineingezogen wird.
In das auf diese Weise vorbereitete Gehäuse wird nun
der Halbleiterthyristor eingesetzt, der SieuerelektrodenanschluQ
montiert, die Kupferscheibe 22 eingesetzt und schließlich der eigentliche Gehäusedeckel 15 an
seinem Rand 20 mit dem Rand 21 des ringförmig geschlossenen Deckelteils 14 verlötet oder verschweißt.
Danach wird das Gehäuse über das Metallröhrchen 27 evakuiert, mit Schutzgas gefüllt und schließlich durch
Abquetschen des Metallröhrchens 27 gasdicht verschlossen.
ίο Ein Vorteil der erfindungsgemäßen Halbleiteranordnung
besteht darin, daQ durch die zusätzlich angelöteten Keramikringe 13, 18 die Lastwechselfestigkeit der
Lötverbindungen zwischen Keramikkörper 6 und Deckelteilen 9, 14, 15 bei thermischer Beanspruchung
erhöht wird. Diese Erhöhung der Lastwechselfestigkeit wird dadurch bedingt, daß die bei thermischer
Beanspruchung wegen der unterschiedlichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten von Keramik und
kupferhakigen Blechen zwischen Keramikkörper 6 und jedem einzelnen Deckelteil 9,14,15 auftretenden Kräfte
durch Anlöten eines zusätzlichen '«ramikringes 13, 18
nun auf zwei statt iedigiich eine Lötsieii-r verteilt ist
Wegen der beim Verlöten der erfindungsgemäßen Halbleiteranordnung zusätzlich verwendeten Keramik-
2S ringe 13, 18 gelangt kein überschüssiges Lot an eine
gegebenenfalls benutzte Lötlehre, so daß das unerwünschte Verkleben der Lötlehre mit den Deckelteilen
vollkommen vermieden wird.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (3)
1. Halbleiteranordnung mit einem Halbleiterelement aus einer beidseitig mit Elektroden versehenen
und mindestens einen pn-Obergang aufweisenden Halbleiterscheibe, das in einem scheibenförmigen,
gasdichten Gehäuse mit Deckelteilen aus Blech aufgenommen ist, wobei die Deckelteile mit den
Hauptelektroden des Halbleiterelements elektrisch und wärmeleitend verbunden sind und einen
ringförmig geschlossenen, planen Randbereich aufweisen, dessen eine, dem Halbleiterelement zugewandte Seite mit der zugehörigen Stirnfläche eines
ringförmigen, das Halbleiterelement umgebenden Keramikkörpers durch Lötung verbunden ist,
dadurch gekennzeichnet, daß der plane Randbereich (11, 16) der Deckelteile (9, 14, 15) an
seiner anderen, dem Halbleiterelement (1. 3, 4, 5) abgewandten Seite mit der planen Stirnfläche (12,
17) eines Ke?amikringes(13,18) verlötet ist.
2. Halbleiteranordnung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens einer der
Deckelteile (9, 14, 15) aus einem scheibenförmigen Blechteil (15) und einem ringförmigen Blechteil (14)
besteht, die an ihren äußeren Rändern (20, 21) gasdicht miteinander verbunden sind und daß der
ringförmige Blechteil (14) den mit dem Keramikkörper (6) und dem zugehörigen Keramikring (18)
verlöteten planen Randbereich (16) aufweist.
3. Halbleiteranordnung gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Deckelteile (9, 14,
15) aus Kupfer oder eicer Kupferlegierung bestehen.
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CH1407869A CH505463A (de) | 1969-09-18 | 1969-09-18 | Halbleiteranordnung |
Publications (3)
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---|---|
DE1951128A1 DE1951128A1 (de) | 1971-04-01 |
DE1951128B2 DE1951128B2 (de) | 1977-08-04 |
DE1951128C3 true DE1951128C3 (de) | 1978-04-06 |
Family
ID=4397776
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE1951128A Expired DE1951128C3 (de) | 1969-09-18 | 1969-10-10 | Halbleiteranordnung |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
CH (1) | CH505463A (de) |
DE (1) | DE1951128C3 (de) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2246423C3 (de) * | 1972-09-21 | 1979-03-08 | Siemens Ag, 1000 Berlin Und 8000 Muenchen | Thyristor mit scheibenförmigem Gehäuse |
KR101716101B1 (ko) | 2014-01-21 | 2017-03-27 | 에이비비 슈바이쯔 아게 | 전력 반도체 디바이스 |
-
1969
- 1969-09-18 CH CH1407869A patent/CH505463A/de not_active IP Right Cessation
- 1969-10-10 DE DE1951128A patent/DE1951128C3/de not_active Expired
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE1951128B2 (de) | 1977-08-04 |
CH505463A (de) | 1971-03-31 |
DE1951128A1 (de) | 1971-04-01 |
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