DE1976692U - CONTROLLED SEMI-CONDUCTOR RECTIFIER. - Google Patents

CONTROLLED SEMI-CONDUCTOR RECTIFIER.

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DE1976692U
DE1976692U DEG38092U DEG0038092U DE1976692U DE 1976692 U DE1976692 U DE 1976692U DE G38092 U DEG38092 U DE G38092U DE G0038092 U DEG0038092 U DE G0038092U DE 1976692 U DE1976692 U DE 1976692U
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Description

PA579 855*11·^PA579 855 * 11 · ^

53045304

General Electric Company, Sehenectady l.Y./USAGeneral Electric Company, Seeectady L.Y./USA

Steuerbarer HalbleitergleichrichterControllable semiconductor rectifier

Die Heuerung bezieht sich auf Halbleitergleichrichter und insbesondere auf Halbleitergleichrichteranordnungen mit großflächigen Elektroden, die allein durch Druck mit dem zwischen ihnen befindlichen Halbleiterkörper in Berührung gehalten sind.The hiring refers to semiconductor rectifiers and in particular on semiconductor rectifier arrangements with large-area electrodes, which can be operated solely by pressure with the semiconductor bodies located between them are kept in contact.

für die elektrische Energieumwandlung werden heute in immer stärkerem Maße Festkörpergleichrichter aus Halbleitermaterial, z.B. Silicium, verwendet, die hohe Ströme führen können. Damit durchschnittliche Vorwärts ströme von:.250 Ampdre oder mehr fließen können, sind großflächige Halbleiterkörper notwendig. Im allgemeinen werden dünne, scheibenförmige, •vielschichtige Halbleiterkörper verwendet, die zwischen ebenen Metallelektroden angeofi.net sind, welche derart an zwei entgegengesetzten Enden eines Isolatorhohlkörpers befestigt sind, daß der Halbleiterkörper von einem abgedichteten Gehäuse umgeben ist. Bei Verwendung eines zweischichtigen (PH)-Siliciumkörpers erhält man einen einfachen Glexhrichter oder eine Diode, wohingegen man bei Verwendung eines vierschichtigen (PIPl)-Halbleiterkörpers mit einer Steuerelektrode einen steuerbaren Gleichrichter bzw. Thyristor erhält. Im letzteren Pail ist am Gehäuse auch eine Steuerklemme vorgesehen, über die die SteuerelektrodeSolid-state rectifiers made of semiconductor material are increasingly being used today for converting electrical energy, e.g. silicon, which can carry high currents. So that average forward currents of: .250 amps or can flow more are large-area semiconductor bodies necessary. In general, thin, disk-shaped, multi-layered semiconductor bodies are used, which between flat metal electrodes are angeofi.net, which are in such a way two opposite ends of a hollow insulator body are attached that the semiconductor body is sealed by a Housing is surrounded. If a two-layer (PH) silicon body is used, a simple one is obtained Glexhrrichter or a diode, whereas when using a four-layer (PIPl) semiconductor body with a Control electrode receives a controllable rectifier or thyristor. In the latter pail is also on the case a control terminal is provided via which the control electrode

am Halbleiterkörper mit einer äußeren Spannungsquelle verbunden werden kann.connected to an external voltage source on the semiconductor body can be.

Bei einem für hohe Ströme ausgelegten Halbleitergleichrichter kann der erforderliche großflächige, niederohmige Kontakt zwischen dem Siliciumkörper und den angrenzenden Hauptelektroden in vorteilhafter Weise dadurch erreicht werden, daß man diese Teile unter hohem Druck gegeneinander drückt. Der !Teuerung liegt die Aufgabe zugrunde, einen derartigen Halbleitergleichrichter zu verbessern.In the case of a semiconductor rectifier designed for high currents, the required large-area, low-resistance contact between the silicon body and the adjoining main electrodes are advantageously achieved by that these parts are pressed against one another under high pressure. Inflation is based on the task of such a Improve semiconductor rectifiers.

Hach einem Ausführungsbeispiel der Neuerung enthält die Steuerklemme des Halbleitergleichrichter einen Metallring, der durch die Wand eines Isolatorhohlkörpers geführt und mi der Steuerelektrode des SilieiumMörpers verbunden ist. Ein zufälliger Kurzschluß zwischen dieser Steuerklemme und der näher liegenden Hauptelektrode wird dabei dadurch vermieden, daß der innere Durehmesser des Metallringes größer als der des Isolatorhohlkörpers ist und daß die Innenwand des Isolatorhohlkörpers in der mähe dieses Metallringes abgeschrägt ist.According to one embodiment of the innovation, the Control terminal of the semiconductor rectifier a metal ring, which is passed through the wall of a hollow insulator and mi the control electrode of the silicon body is connected. A accidental short-circuit between this control terminal and the closer main electrode is avoided, that the inner diameter of the metal ring is greater than that of the insulator hollow body and that the inner wall of the insulator hollow body in the mowing of this metal ring is bevelled.

Gemäß eines weiteren Ausführungsbeispiels der Feuerung liegt der Silieiumkörper auf einem Wolfram- oder Molybdänsubstrat, dessen äußeres Ende eine konkave Oberfläche aufweist. An dieser Oberfläche ist ein Edelmetallkontakt befestigt, dessen äußere Kontaktfläche eben sein muß, damit zwischen ihr und der angrenzenden Hauptelektrode ein niederohmiger, großflächiger Druckkontakt aufrechterhalten werden kann. Der Edelmetallkontakt enthält daher eine Anzahl dünner Scheiben mit verschiedenen Durchmessern, die konzentrisch an der Außenfläche des Substrats befestigt und anschließend derart bearbeitet sind, daß die erwünschte ebene Kontaktfläche entsteht.According to a further embodiment of the furnace is located the silicon body on a tungsten or molybdenum substrate, the outer end of which has a concave surface. At a precious metal contact is attached to this surface, the outer contact surface of which must be flat so that between you and the adjacent main electrode a low-resistance, large-area pressure contact can be maintained. The precious metal contact therefore contains a number of thin disks with different diameters that are concentric attached to the outer surface of the substrate and then machined so that the desired flat contact surface arises.

Die Heuerung wird man auch anhand der beiliegenden Abbildungen ausführlich beschrieben, wobei alle aus der Beschreibung und den Abbildungen hervorgehenden Einzelheiten oder Merlanale zur Lösung der Aufgabe im Sinne der Heuerung beitragen können.The hiring is also based on the enclosed illustrations described in detail, with all details or merlanale emerging from the description and the illustrations can contribute to solving the task in terms of hiring.

Die Pig. 1 ist ein Schnitt durch einen Halbleitergleichrichter für hohe Ströme nach der Heuerung.The Pig. 1 is a section through a semiconductor rectifier for high currents after hiring.

Die I1Ig. 1a zeigt einen Ausschnitt der Pig. 1 in Vergrößerung.The I 1 Ig. 1a shows a section of the Pig. 1 in enlargement.

Die Jig. 2 ist eine Seitenansicht einer bevorzugten Einspannvorrichtung für den Halbleitergleichrichter nach der Pig. 1.The jig. Figure 2 is a side view of a preferred jig for the semiconductor rectifier after the pig. 1.

Die Fig. 3 ist ein vergrößerter Schnitt durch den Halbleiterkörper zu einem Zeitpunkt vor seiner Fertigstellung.3 is an enlarged section through the semiconductor body at a time before its completion.

Im folgenden wird anhand der Pig. 1 ein Halbleitergleichrichter 11 beschrieben, dessen einzelne Teile, wenn es nicht ausdrücklich anders erwähnt ist, kreisförmig ausgebildet sind. Der Halbleitergleichrichter 1.1 enthält einen scheibenförmigen Halbleiterkörper 12, der zwischen den ebenen Böden bzw. Elektroden 13 und 14 zweier tassenförmiger Anschlußelemente angeordnet ist. Die Handabsciiitte 15 und 16 der beiden Anschluß elemente 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 Pig. 1 hervorgeht, ist der Halbleitergleichrichter unter Druck zwischen den einander zugewandtenThe following is based on the Pig. 1 describes a semiconductor rectifier 11, its individual parts when it is not expressly mentioned otherwise, are circular. The semiconductor rectifier 1.1 contains a disk-shaped semiconductor body 12 between the flat bottoms or electrodes 13 and 14 of two cup-shaped Connection elements is arranged. The hand parts 15 and 16 of the two connection elements are so attached to opposite ends 17 and 18 of an electrically insulating hollow body 19 that a one-piece, hermetically sealed housing for the semiconductor body 12 results. Like from the Pig. 1 is the semiconductor rectifier under pressure between the facing

Enden zweier aufeinander ausgerichteter Kupferstempel und 21 eingespannt, die als elektrische und thermische Leiter dienen. Eine bevorzugte Einspannvorrichtung ist in der Fig. 2 dargestellt, die später "beschrieben wird.Ends of two aligned copper stamps and 21 clamped, which are used as electrical and thermal Serve ladder. A preferred jig is shown in FIG. 2, which will be "described later".

Der scheibenförmige Halbleiterkörper 12 des Halbleitergleichrichters 11 besteht aus einem Halbleitermaterial und enthält, wie es in der Pig, 1a angedeutet ist, vorzugsweise eine z.B. 0,45 mm (18 mils) dünne großflächige, kreisrunde Scheibe 22 aus asymmetrisch leitendem Silicium 22, die auf anem dickeren, z.B. 1,5 mm (6o mils) dicken scheibenförmigen Substrat 23 aus Wolfram oder Molybdän befestigt ist, auf dessen äußerer Oberfläche ein Gold-lTickel-Kontakt 24 (z.B. 94 io Gold, 6 <fo nickel) vorgesehen ist, während auf der äußeren Oberfläche der Siliciumscheibe 22 ein dünner Goldkontakt 25 angebracht ist. lOlglich ist der dargestellte Halbleiterkörper 12 an seinen entgegengesetzten Enden mit Metallkontaktflächen versehen.The disk-shaped semiconductor body 12 of the semiconductor rectifier 11 consists of a semiconductor material and, as indicated in Pig, 1a, preferably contains, for example, 0.45 mm (18 mils) thin, large, circular disk 22 made of asymmetrically conductive silicon 22, which is attached to anem thicker, for example, 1.5 mm (6o mils) thick disc-shaped substrate 23 is mounted made of tungsten or molybdenum, on its outer surface a gold lTickel contact 24 (eg 94 io gold, 6 <fo nickel) is provided, while on the outer surface of the silicon wafer 22 a thin gold contact 25 is attached. The illustrated semiconductor body 12 is possibly provided with metal contact surfaces at its opposite ends.

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 PF-Übergang vorgesehen, der im wesentlichen parallel zu den Endflächen verläuft. Das gezeigte Ausführungsbeispiel 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 ohmseh verbunden,The semiconductor body 12 can be produced in a known manner. Its diameter is, for example, 32.4 mm (1.25 inches). In the interior of the silicon wafer 22, at least one large-area PF transition is provided which essentially runs parallel to the end faces. The embodiment shown is a controllable semiconductor rectifier, i.e. thyristor, the semiconductor body of which has four zones of alternately opposite conductivity types contains, one of which has a control electrode 26 at the edge, which is ohmic with a flexible control line 27 is contacted. With the., Substrate 23 is in this case a P-conductive zone of the semiconductor body 22 ohmically connected,

so daß der Vorwärtsstrom durch den Halbleiterkörper v.am Kontakt 24 zum Kontakt 25 fließt. Die äußeren Kontaktflächen dieser Kontakte sind vorzugsweise exakt parallel zueinander und liegen senkrecht zur Achse des Halbleiterkörpers 12,"die in radialer Richtung über die Oberfläche des Kontaktes 25 hinausragt, und auf demjenigen Teil der Obei'läche des Kontaktes 25} der neben der am Umfang befindlichen Steuerelektrode 26 liegt, ist ein Schutzüberzug 28 aus Isoliermaterial, z.B. Siliconkautschuk, vorgesehen. Der Halbleiterkörper 12 wird während seiner Herstellung verbogen. Dies ist in der Mg. 3 übertrieben dargestellt. Infolgedessen besitzt die äußere Oberfläche des kreisförmigen Substrats 23 dieses Halbleiterkörpers eine konkave Krümmung. Die Größe der Krümmung ist bei einem Wolframsubstrat geringer als bei einem Molybdänsubstrat. Wie schon erwähnt wurde, sind die äußeren Kontaktflächen des fertig bearbeiteten Halbleiterkörpers 12 vorzugsweise eben und parallel zueinander. Aus diesem Grunde werden der Gold-üTickel-Kontakt 24 auf dem Substrat 23 und der Gold-Kontakt 25 auf dem Siliciumkörper 22 geschliffen und/oder geläppt, damit längs der in der Mg. gezeigten Linien A und B planare Oberflächen entstehen. Gemäß der Neuerung kann man Edelmetall und dadurch Geld einsparen, wenn man den Kontakt 24 aus mindestens zwei dünnen Scheiben mit verschiedenem Durchmesser herstellt. In der Mg. 3 sind drei Scheiben 24a, 24b und 24 c mit einer Dicke von je etwa 0,025 mm ( 1 mil) dargestellt, die grundsätzlich alle aus einem Edelmetall, vorzugsweise Gold, bestehen. Unter einem Edelmetall wird hier ein reines Edelmetall oder eine Legierung verstanden, die mehr als 50 $ eines Edelmetalls enthält.
* Auf der ringförmigen Fläche des Halbleiterkörpers 12f so that the forward current flows through the semiconductor body from contact 24 to contact 25. The outer contact surfaces of these contacts are preferably exactly parallel to each other and perpendicular to the axis of the semiconductor body 12, "which protrudes in the radial direction over the surface of the contact 25, and located on that part of the Obei'läche of contact 25} to the next on the periphery Control electrode 26, a protective coating 28 of insulating material, for example silicone rubber, is provided. The semiconductor body 12 is bent during its manufacture. This is shown exaggerated in Fig. 3. As a result, the outer surface of the circular substrate 23 of this semiconductor body has a concave curvature. The size of the curvature is smaller in the case of a tungsten substrate than in the case of a molybdenum substrate. As already mentioned, the outer contact surfaces of the finished semiconductor body 12 are preferably flat and parallel to one another the gold contact 25 on the Si The silicon body 22 is ground and / or lapped so that planar surfaces are produced along the lines A and B shown in the figure. According to the innovation, you can save precious metal and money if you make the contact 24 from at least two thin disks with different diameters. In the Mg. 3 three disks 24a, 24b and 24c with a thickness of about 0.025 mm (1 mil) each are shown, which basically all consist of a noble metal, preferably gold. A noble metal is understood here to mean a pure noble metal or an alloy that contains more than $ 50 of a noble metal.
* On the annular surface of the semiconductor body 12 f

Die erste Scheibe 24a mit dem größten Durchmesser wird konzentrisch gegen die äußere Fläche des Substrats 23 gelegt, während anschließend die zweite Scheibe 24b mit dem mittleren Durchmesser konzentrisch gegen die Scheibe 24a und danach die Scheibe 24c mit dem kleinsten Durchmesser konzentrisch gegen die zweite Scheibe 24b gelegt wird. Alle drei Scheiben werden,miteinander verkittet und an der äußeren Oberfläche:., des Substrats befestigt, indem man einen Legierungsprozess oder dgl. anwendet. Danach wird der Siliciumkörper 22 durch ein Legierungsverfahren an der anderen Oberfläche des Substrats 23 befestigt, wodurch der Halbleiterkörper 12 gebogen wird.The first disc 24a with the largest diameter becomes placed concentrically against the outer surface of the substrate 23, while then the second disc 24b with the mean diameter concentrically against the disk 24a and then the disk 24c with the smallest Diameter is placed concentrically against the second disc 24b. All three panes are cemented together and attached to the outer surface:., of the substrate by alloying process or the like. applies. Thereafter, the silicon body 22 is adhered to the other surface of the substrate by an alloying method 23 attached, whereby the semiconductor body 12 is bent.

Der hierdurch entstehende Halbleitergleichrichter ist in der lig. 3 vor dem abschließenden fertigbearbeiten durch Schleifen und Läppen gezeigt. Es ist offenbar, daß sehr viel mehr Material verworfen werden müßte, wenn die Durchmesser der Scheiben 24b und 24c gleich dem der Scheibe 24a wären. Um das erwünschte Ergebnis zu erhalten, ist es nicht notwendig, daß die übereinandergestapelten Scheiben auf dem Substrat genauestens zentriert werden, oder daß die fertig bearbeitete Oberfläche völlig frei von Einbuchtungen ist. Eine die Scheibe 24b umgebende Rille in der Kontaktfläche verkleinert den wirksamen Bereich der äußeren, ebenen Kontaktfläche dieses Kontaktes nur unwesentlich.The resulting semiconductor rectifier is in the lig. 3 before the final finishing Grinding and lapping shown. It is evident that a great deal more material would have to be discarded if the The diameter of the disks 24b and 24c would be the same as that of the disk 24a. To get the desired result is it is not necessary that the stacked disks are centered exactly on the substrate, or that the finished surface is completely free of indentations. One surrounding the disk 24b Groove in the contact surface reduces the effective area of the outer, flat contact surface of this contact only insignificantly.

Wie aus der lig. 1 hervorgeht, befinden sich die entgegengesetzten Endflächen des Halbleiterkörper 12 mit je einer ebenen Oberfläche der parallelen Elektroden 13 und 14 der beabstandeten .Anschlußelemente des HalbleitergleichrichtersAs from the lig. 1, the opposite are located End faces of the semiconductor body 12, each with a flat surface of the parallel electrodes 13 and 14 of the spaced. Connection elements of the semiconductor rectifier

11 in izLlage, so daß der zwischen den Kupfer stempeln 20 und 21 fließende Verbraucherstrom auch durch die Elektroden 15 und 14 und den Halbleiterkörper 12 fließt. Dabei kann die Elektrode 13 auch als inode 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 BedarfsiüLl Wolfram oder Molybdän.11 in position so that the stamp between the copper 20 and 21 flowing consumer current also flows through the electrodes 15 and 14 and the semiconductor body 12. The Electrode 13 can also be referred to as inode and electrode 14 as cathode. Each electrode consists of one flat, uniformly thick, round disc of one conductive material, e.g. copper or, if necessary, tungsten or molybdenum.

Die Anode 13 ist mittels eines dünnen, im wesentlichen zylindrischen Rohr 29 aus einem duktilen Metall, z.B. Kupfer, bleibend mit dem nach außen erweiterten Randabschnitt 15 verbunden, der an einer metallisierten Endfläche 17 des Isolatorhohlkörpers 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, dürfe deren Mittelabschnitt die Anode 13 ragt. Das Rohr 29 ist innerhalb des Isolatorhohlkörpers 19 ageordnet. Sein Innesr durchmesser ist kleiner als der des Isolatorhohlkörpers, so daß zwischen dem Rohr und der Innenwand des Isolatorhohlkörpers ein möglichst kleiner ringförmiger Raum ausgebildet ist. Ein d?m Anschlußelement (1J, 15, 29) ähnliches Anschlußelement ist durch die Katode 14, den Randabschnitt 16 und ein diese beiden Teile verbindendes Rohr 30 gebildet.The anode 13 is by means of a thin, substantially cylindrical Tube 29 made of a ductile metal, e.g. copper, with the edge portion 15 flared outwards connected, which is soldered to a metallized end face 17 of the insulator hollow body 19 or fastened in some other way is. The parts 13, 15 and 29 thus form a one-piece, cup-shaped connecting element, the tube 29 is part of a type of elastic membrane (diaphragm), the central section of which is allowed to protrude the anode 13. The tube 29 is arranged within the insulator hollow body 19. His innersr diameter is smaller than that of the insulator hollow body, so that between the tube and the inner wall of the insulator hollow body the smallest possible annular space is formed. A similar connection element (1J, 15, 29) The connection element is through the cathode 14, the edge section 16 and a pipe 30 connecting these two parts.

Wie die 3?ig. 1 zeigt, ist im linken Teil der Katode 14 ein am Umfang befindlicher Teilr.31 von ihr abgebogen, damit derjenige Teil der Elektrodenfläche, der an die obere Ober· Hache des Halbleiterkörpers 12 in der Nähe der peripheren Steuerelektrode 26 angrenzt, entlastet wird. HierdurchLike the 3? Ig. 1 shows, in the left part of the cathode 14 a part 31 located on the circumference is bent away from it, so that the part of the electrode surface which adjoins the upper surface of the semiconductor body 12 in the vicinity of the peripheral control electrode 26 is relieved. Through this

wird verhindert, daß der Kontaktdruck auch auf einen zu nahe an der Steuerelektrode "befindlichen Teil des Halbleiterkörpers 12 ausgeübt wird.the contact pressure is prevented from being applied to a part of the semiconductor body which is too close to the control electrode 12 is exercised.

Der periphere Randabschnitt 16 des an der Katode 14 befestigten Rohrs 30 besitzt einen aus seinem linken Teil irr radialer Richtung herausragenden Ansatz 32 aus leitendem Matedal. 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.The peripheral edge portion 16 of the attached to the cathode 14 Tube 30 has a projection 32 made of conductive material protruding from its left part in the radial direction Matedal. The approach 32 is also up to the extent of the insulator hollow body 19 extended so that at a suitable external point a connection for a There is a reference line for the control signals. The extension 32, the electrically conductive tube 30 and the cathode 14 form in this way part of the current path for the control current, which is fed to the semiconductor body 12 via the control electrode 26. Since, in addition, the approach 32 on those Side of the connection element is adjacent to the bent part 31 of the cathode 14, it serves at the same time as a visible marking for the angular position of this part when clamping the semiconductor rectifier between the copper stamps 20 and 21.

Damit auch die innere Steuerzuleitung 27 von außen her zugänglich 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 gMchem Innendurchmesser, die vorzugsweise aus Keramik bestehen. Der Zylinderring 35, 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.The semiconductor rectifier 11 contains so that the inner control supply line 27 is also accessible from the outside a control terminal 33 made of conductive material, which is guided through the insulator hollow body 19. As Fig. 1 shows, contains the insulator hollow body 19 two coaxially arranged cylinder rings 34 and 35 with gMchem inner diameter, which are preferably made of ceramic. The cylinder ring 35, on the metallized end surface 18 of which the edge section 16 of the cathode connection element is soldered on, is relatively short in the axial direction, whereas the cylinder ring 34 consists of an elongated sleeve that holds the anode 13, the semiconductor body 12, the cathode 14 and the lower part of the tube 30 surrounds.

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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 Metallring 36 und die Steuerklemme 33 sind koaxial zwischen den Zylinderringen 34 und 35 angeordnet, wobei die Steuerklemme 33 βώ. der metallisierten Endfläche des Zylinderrings 34 befestigt ist und ringförmig nach außen ragt, während der Metallring 36 an der metallisierten Endfläche des Zylinderrings 35 befestigt ist 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. Wie aus der Mg. 2 hervorgeht, kann an den äußeren Rand der Steuerklemme 33 eine Leitung angeschlossen werden, die die Steuerklemme mit einer entfernt liegenden Sparinungsquelle für die Steuersignale verbindet. Der aus zwei Teilen bestehende Isolatorhohlkörper 19 ßiit zwischen seinen beiden Teilen angeordneten Dichtnngsringen ähnlich den Ringen 33 und 36 könnte auch in vorteilhafter Weise zum Einkapseln eines Halbleiterkörpers verwendet werden, der keine Steuerelektrode aufweist.The two cylinder rings 34 and 35, from which the insulator hollow body 19 is composed, are connected by a metal ring 36 and the annular control terminal 33. The metal ring 36 and the control terminal 33 are arranged coaxially between the cylinder rings 34 and 35, the control terminal 33 βώ. is attached to the metallized end face of the cylinder ring 34 and protrudes annularly outward, while the metal ring 36 is attached to the metallized end face of the cylinder ring 35 and similarly protrudes annularly outward. The metal ring 36 and the control terminal 33 are welded to one another along their outer circumference, so that a hermetically sealed housing for the semiconductor body 12 results. As can be seen from Mg. 2, a line can be connected to the outer edge of the control terminal 33, which connects the control terminal to a remote energy source for the control signals. The insulator hollow body 19, consisting of two parts, with sealing rings similar to the rings 33 and 36 arranged between its two parts, could also be used in an advantageous manner for encapsulating a semiconductor body which does not have a control electrode.

Gemäß der Pig. 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 gemäß der Neuerung abgeschrägt, bzw. sind die metallisieri.eSndflachen der Zylinderringe von deren Innenwänden her eingekerbt. 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.According to the Pig. 1, the inner diameter of the two rings 33 and 36 is greater than that of the cylinder rings 34 and 35. In the immediate vicinity of these rings, the inner surfaces 37 of the cylinder rings are beveled according to the innovation, or are metallized. e Snd surfaces of the cylinder rings notched from their inner walls. This prevents the metallic coatings on the end faces of the cylinder rings 34 and 35 from accidentally coming into contact with the tube 30, which in the semiconductor rectifier shown would result in a short circuit of the control electrode-cathode circuit.

Die Steuerklemme 33 weist einen in das Innere des Gehäuses ragenden leitenden Vorsprung 38 auf, der auch in der Pig. 4 dargestellt ist. Dasjenige Ende der flexiblen Steuerzuleitung 27, das nicht mit der Steuerelektrode 26 des Halbleiterkörpers 12 verbunden ist, ist um diesen Vorsprung 38 gewiekelt und durch Ultraschallschweißung oder dergleichen mit diesem verbunden. Hierdurch ist die Steuerklemme 33 mit der Steuerelektrode 26 elektrisch verbunden. Das äußere Ende des Vorsprungs 38, das gemäß der Fig. 1 längs der Innenwand des Zylinderringes 34 nach unten gebogen ist, ist mit einem Isolierrohr 39 umhüllt. Außerdem ist über den kurzen Abschnitt der Steuerzuleitung 27 zwischen dem Zylinderring 3# und dem Schutzüberzug 28 aus Isoliermaterial auf dem Halbleiterkörper 12 ein Isolierrohr 40 geschoben. Durch diese Anordnung 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 Eohrs 30 ist außerdem bevorzugt derart mit einer Einbuchtung verbunden, 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 Rohr 30 nicht völlig zylindrisch.The control terminal 33 has one in the interior of the housing protruding conductive projection 38, which is also in the Pig. 4 is shown. That end of the flexible control line 27, which is not connected to the control electrode 26 of the semiconductor body 12, is wound around this projection 38 and by ultrasonic welding or the like therewith tied together. As a result, the control terminal 33 is electrically connected to the control electrode 26. The outer end of the Projection 38, which is bent according to FIG. 1 along the inner wall of the cylinder ring 34 downwards, is with a Insulating tube 39 enveloped. In addition, the short section of the control line 27 is between the cylinder ring 3 # and the protective cover 28 made of insulating material on the Semiconductor body 12 pushed an insulating tube 40. This arrangement ensures that the control lead 27 is firmly supported by means of the projection 38 on the control terminal 33 without the welded connection between these two parts is noticeably burdened. A portion 30a of the otherwise cylindrical tube 30 is also preferred so connected to an indentation that between the cylinder ring 34 and the tube 30 an enlarged space for the control lead 27 and the projection 38 is created. For this reason the tube 30 is not completely cylindrical.

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 lig. 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 bleibendWhen assembling the semiconductor rectifier 11 and before it is clamped between the copper dies 20 and 21 To facilitate the centering of the semiconductor body 12 on the anode 13 is a new type of centering device provided, which contains an inner centering ring 41, which is in the lig. 1 is visible. This centering ring 41, which consists of A thin strip of steel stamped and formed fits snugly onto a peripheral flange 42 which is permanent

an der Anode 15 ausgebildet ist und erstreckt sich achsparallel in Richtung der Katode 14. Der Innendurchmesser dieses verlängertan 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.is formed on the anode 15 and extends axially parallel in the direction of the cathode 14. The inner diameter of this is extended Part is slightly larger than the outer diameter of the semiconductor body 12. The outer edge of the metallic substrate 23, which begins at the bottom surface of the silicon wafer 22 of the semiconductor body 12 and is axially parallel, is located after assembling the semiconductor rectifier inside the centering ring 41. By having the lower part of the semiconductor body is inserted into the centering ring 41, the semiconductor body can easily be arranged concentrically to the anode 13.

Der Halbleiterkörper 12 wird zwischen den Hauptelektroden und 14 des Halbleitergleichriehters mechanisch unter Druck so eingespannt, daß er gleichzeitig elektrisch mit den Hauptelektroden in Serie liegt. Zum Verbinden dieser Teile wird kein Lötmittel oder dergl. verwendet. Der elektrische Kontakt zwischen den Metallflächen des Halbleiterkörpers 12 und den angrenzenden Kontaktflächen der zugeordneten Elektroden wird lediglich dadurch gesichert, daß diese Teile durch einen cn) Bereich der Grenzflächen wirksamen Druck eingespannt werden. Dieser Druck wird in erster Linie durch die elastischen Eigenschaften der beiden Anschlußelemente bewirkt, dfe an den beiden Enden des Halbleitergleichrichter^ 11 angeordnet sind. Bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel werden die Anode 13 und die Katode 14 mittels der außen liegenden Kupferstempel 20 und 21 fest gegen den Halbleiterkörper gedruckt, 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 anhand der 3?ig. 2 beschrieben, das bereits in einer früheren Anmeldung vorgeschlagen worden ist.The semiconductor body 12 is clamped mechanically under pressure between the main electrodes 14 and 14 of the semiconductor straightener so that it is electrically in series with the main electrodes at the same time. No solder or the like is used to join these parts. The electrical contact between the metal surfaces of the semiconductor body 12 and the adjacent contact surfaces of the associated electrodes is only ensured by the fact that these parts are clamped by a cn) region of the boundary surfaces effective pressure. This pressure is primarily caused by the elastic properties of the two connection elements, which are arranged at the two ends of the semiconductor rectifier ^ 11. In the exemplary embodiment described, the anode 13 and the cathode 14 are pressed firmly against the semiconductor body by means of the copper stamps 20 and 21 located on the outside, which results in an even closer contact and an interface with low resistance that is suitable for high currents. Any external clamping device can be used to produce the pressure. A preferred exemplary embodiment for such a clamping device is described below with reference to FIG. 3. 2, which has already been proposed in a previous application.

Die Einspannvorrichtung bestellt 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 gedruckt. Die Druckkörper, zwischen denen der Halbleitergleichrichter 11 angeordnet ist, enthalten die oben erwähnten MetallstempelThe jig ordered from two or more parallel sets of aligned, spaced pressure bodies, between each of which a number of releasable connecting members are provided, wherein the connecting links between the pressure hulls contain at least one set of a semiconductor rectifier 11, and from a tensile component located midway between the sets of pressure hulls and is arranged parallel to these and its two ends with the associated pressure hulls of each set mechanically are connected. As a result, all pressure bodies are firmly pressed against the associated connecting links. The pressure hull, between which the semiconductor rectifier 11 is arranged contain the above-mentioned metal stamps

20 und 21.20 and 21.

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 Kupfersianpel abgeschrägt, damit sie in die tassenförmigen .Anschlußelemente des Halbleitergleichrichters passen, und am Ende mit Kontaktflächen 43 bzw. 44 versehen. Die Kontaktfläche 43 des Kupferstempels 20 ist etwa so groß wie die angrenzende äußere Kontaktfläche der Anode 13 und liegt dieser parallel. In ähnlicher Weise ist die!Kontaktfläche 44 des KupferstempeisThe aligned copper stamps 20 and 21 have a circular cross-section, the diameter of which is generally larger than that of the semiconductor body 12 of the semiconductor rectifier 11. As Fig. 1 shows, are the facing ends of this copper shell beveled, so that they fit into the cup-shaped connection elements of the semiconductor rectifier fit, and at the end with contact surfaces 43 and 44 respectively. The contact surface 43 of the copper stamp 20 is approximately as large as the adjacent outer one Contact surface of the anode 13 and this is parallel. The contact surface 44 of the copper stamp is similar

21 etwa so groß wie die angrenzende äußere Kontaktfläche der Katode 14 und liegt dieser ebenfalls parallel. Beide Hauptelektroden 13 und 14 des Halbleitergleichrichter 11 sind somit innerhalb eines relativ großen Flächenbereiches leitend mit aner der beiden Kontaktflächen 43 bzw. 44 der Kupferstempel 20 bzw. 21 in Berührung, so daß der Halbleiter-21 about as large as the adjoining outer contact surface of the cathode 14 and is also parallel to it. Both Main electrodes 13 and 14 of the semiconductor rectifier 11 are thus conductive with other of the two contact surfaces 43 and 44 of the within a relatively large surface area Copper stamp 20 or 21 in contact, so that the semiconductor

gleichriehter 11 mit den Kupferstempeln elektrisch in Serie liegt.11 electrically aligned with the copper stamps in Series lies.

Parallel zu dem Satz von Kupferstempeln 20 und 2}, zwischen denen der Halbleitergleichrichter 11 eingespannt ist, ist wenigstens ein weiterer Satz von "beanstandeten, 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 sin Abstandsstück 48 aus einem elektrisch isolierenden Material vorgesehen. Mit Hilfe des auf Zug beanspruchten Bauteils, der einen lägjnlichen Verbindungsbolzen 50 mit je einer Mutter 51 bzw. 52 an seinen beiden Enden enthält, wird das Abstandsstück in axialer Richtung zwischen den Stahlstempeln 46 und 47 und werden die Hauptelektroden des Halbleitergleichrichtas 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 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 lös:b"aiDii, eingespannt wird.Parallel to the set of copper punches 20 and 2}, between which the semiconductor rectifier 11 is clamped, at least one further set of "spaced apart, axially aligned pressure bodies is provided which contain two steel punches 46 and 47. As indicated in FIG is, a spacer 48 made of an electrically insulating material is provided in the space between the mutually facing ends of the steel stamps 46 and 47. With the help of the tensile component, which has a longitudinal connecting bolt 50 with a nut 51 or 52 at both ends contains, the spacer is clamped in the axial direction between the steel stamps 46 and 47 and the main electrodes of the semiconductor rectifier between the copper stamps 20 and 21. The nut 51 is connected to the outer ends of the stamps 20 and 46 by means of a disc spring (not shown) and an insulating ring and the nut 52 with the outer ends of the two punches 2 1 and 47 connected by means of a similar disc spring and insulating ring. Therefore, the copper stamps are subjected to a high axial force by tightening the nuts on the connecting bolt, so that the semiconductor rectifiers 11 firmly but lös: b "aiDii, is clamped.

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 Kupferstäbe 54 und 55 liegenFor electrically connecting the semiconductor rectifier 11 to an external electrical circuit and for mechanically fastening the entire arrangement, the copper stamps 20 and 21 are provided with suitable fastening elements which consist of two L-shaped copper rods or copper lines 54 and 55, respectively, which are fastened to the copper stamps . The outer ends of the copper rods 54 and 55 lie

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frei und tonnen 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 Stahlstempel 47 befestigt.Free and can be used to screw the entire assembly to an electrically conductive support plate (not shown). To increase the strength and rigidity, the copper rod 54 is also attached to the steel die 46 and the copper rod 55 is also attached to the steel die 47.

Die beiden Kupferstempel 20 und 21 dienen nicht nur als mechanische Stütze oder elektrische Zuleitung, sondern auch als thermische Wärmesenke für den Halbleitergleichrichter Um die Wärmeableitung yon 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 Kontaktdrüeke auf die Anode 13 und die Katode 14 des Halbleitergleichrichters gestört wird, befinden sich wäder die Kühlrippen noch die Kupferstempel in unmittelbarer Uähe 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. Siliconkautschuk, 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 Kupfertempel 20 und 21 umgibt.The two copper stamps 20 and 21 not only serve as mechanical support or electrical supply, but also as a thermal heat sink for the semiconductor rectifier In order to promote the dissipation of heat from the punches, these are made up of two groups 56 and 57 of spaced apart cooling fins Metal equipped. The first cooling rib 56a at the inner end of the group 56 is partially visible in FIG. 2. In order to avoid that the transmission of high contact pressure to the anode 13 and the cathode 14 of the semiconductor rectifier is disturbed if the cooling fins are still the copper stamp in the immediate vicinity of the insulator hollow body 19 the semiconductor rectifier 11 in plant. In the small gaps that are therefore at the two ends of the insulator hollow body 19, there are provided sealing rings 58 made of a resilient material such as silicone rubber, which contribute to the mechanical stability of the insulator hollow body 19 and prevent dust or other impurities enter the space surrounding the beveled ends of the copper temples 20 and 21.

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 61a, der mit der Steuerklemme 33 des Halbleitergleichrichters verbunden ist. Die Hülle des Anschlußes 60 ist über eine Bezugsleitung 61b, die mit dem Draht 61a verdrillt ist, mit dem Ansatz 32 verbunden, der an die Katode des Halbleitergleichrichters 11 angeschlossen ist.As FIG. 2 shows, a baffle wall 59 made of insulating material is provided between the two groups 56 and 57 of cooling fins. One end of this baffle serves as a mounting plate for a coaxial terminal 60 of a wire 61 a, which with the Control terminal 33 of the semiconductor rectifier is connected. The sheath of the connection 60 is via a reference line 61b, which is twisted with the wire 61a, connected to the extension 32, which is connected to the cathode of the semiconductor rectifier 11.

¥enn der Halbleitergleichrichter 11 zwischen den Kupferstempeln 20 und 21 gemäß der lig. 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.¥ enn the semiconductor rectifier 11 between the copper stamps 20 and 21 according to the lig. 1 is clamped, then are its anode 13 and its cathode 14 pressed firmly against the disk-shaped semiconductor body 12 located between them. On the adjoining contact surfaces of these parts a high pressure of, for example, 211 kg / cm (3000 psi) is exerted so that in the entire area of the large-area interface good electrical and thermal conductivity is ensured. The semiconductor body is in the radial direction 12, however, at most stressed by friction.

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 2O0C auf eine Betriebstemperatur von 12O0G erwärmt wird, dann vergrößert sich sein Radius, wenn er ursprünglich etwa 10,5 mm (0,4 Zoll) beträgt, um etwa 0,005 mm (o,2 mils), wohingegen sich die benachbarte Oberfläche der Anode 13 in radialer Richtung um etwa 0,618 mm (0,7 mUs) ausdehnt. Hierdurch ergibt sich eine relative Gleitbewegung an der Grenzfläche über eine Strecke von etwa 0,013 mm (o,5 mils). TJm einen längsböglichen Betrieb eines solchen für hohe Ströme ausgelegten Halbleitergleichrichters 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 Siliciumscheibe 22 beschädigt wird. Um eine sanfte Gleitbewegung zu ermöglichen,During operation, the semiconductor rectifier is subjected to thermal shocks which result in changes in its dimensions. Since the anode 13 and the cathode 14 are not made of the same material as the semiconductor body 12, these parts have different coefficients of thermal expansion, so that their contact surfaces which are in contact with one another rub against one another. If the semiconductor body is heated, for example of a room temperature of 2O 0 C to an operating temperature of 12O 0 G and then increases its radius, mm (0.4 inches) if it is initially about 10.5 to about 0.005 mm (o, 2 mils), whereas the adjacent surface of the anode 13 expands in the radial direction by about 0.618 mm (0.7 mUs). This results in relative sliding motion at the interface over a distance of about 0.013 mm (0.5 mils). To ensure that such a semiconductor rectifier designed for high currents is operated in a longitudinal arc, such surface displacements or sliding movements must be able to take place without the surfaces in contact being pitted, welded, torn or otherwise deformed and without the silicon wafer 22 being damaged. To allow a smooth sliding movement,

wird in jede Grenzfläche ein sehr dünner, z.B. weniger als 0,003 mm (0,1 mil) dünner Mim aus einem inerten Schmiermittel gebracht. Dies kann beispielsweise dadurch geschehen, daß man auf jede Oberfläche des Halbleiterkörpers 12 ein oder zwei Tropfen eines für Diffusionspumpen verwendeten Schmiermittels (Siliconöl) aufbringt, wenn der Halbleitergleichrichter 11 zusammengesetzt wird. Durch den süi ergebenden Öffifilm 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. Aus einem ähnlichen Grund können in den Grenzflächen zwischen den Hauptelektroden 13 und 14 des Halbleitergleichrichters und den angrenzenden Kontaktflächen 43 und 44 der Kupferstempel 20 und 21 dünne Filme aus Siliconöl oder dgl. vorgesehen sdn. In diesem Falle dient das Öl außerdem zur Vermeidung von Oxidierungen an den sich berührenden Kimtaktflächen und zur Verminderung ihrer Adhäsion.becomes a very thin, e.g. less than, in each interface 0.003 mm (0.1 mil) thin Mim of an inert lubricant brought. This can be done, for example, by one or two on each surface of the semiconductor body 12 Drops of a lubricant (silicone oil) used for diffusion pumps applies when the semiconductor rectifier 11 is put together. Through the resulting public film not only reduces the friction and the mechanical sliding of the contact surfaces in contact with one another promoted, but it also reduces the thermal and electrical resistance between these contact surfaces. For a similar reason, in the interfaces between the main electrodes 13 and 14 of the semiconductor rectifier and the adjoining contact surfaces 43 and 44 of the copper stamps 20 and 21, thin films of silicone oil or the like are provided. In this case, the oil is also used to prevent oxidation on the contact surfaces and for the Decrease in their adhesion.

Ein bevorzugtes Verfahren zum Zusammensetzen der einzelnen Teile des Halbleitergleichrichters ist das folgende: Zuerst wird eine Teilanordnung hergestellt, indem man das untere tassenförmige Anschlußelement, das die Anode 13 enthält, an die metallisierte Endfläche des Zylinderringes 34 und die Steuerklemme 33 Bn dessen entgegengesetzte Endfläche anlötet. In ähnlicher Weise stellt man dann eine zweite Teilanordnung her, indem man das obere tassenförmige Anschlußelement, das die Katode 24 enthält, an die metallisierte Endfläche 18 des Zylinderrings 35 und den Metallring 36 an dessen entgegengesetzte Endfläche lötet.A preferred method of assembling the individual parts of the semiconductor rectifier is as follows: First, a subassembly is made by soldering the lower cup-shaped connection element containing the anode 13 to the metallized end face of the cylinder ring 34 and the control terminal 33 Bn its opposite end face. Similarly, a second subassembly is then made by soldering the upper cup-shaped terminal element containing the cathode 24 to the metallized end face 18 of the cylinder ring 35 and the metal ring 36 to its opposite end face.

Die erste Teilanordnung (13» 33, 34) wird dann in einer geeigneten Haltevorrichtung abgestützt. Auf den peripheren FlanschThe first sub-assembly (13 »33, 34) is then in a suitable Holding device supported. On the peripheral flange

der Anode 13 wird der Zentrierring 41 aufgesetzt. Danach wird ein Topfen Siliconöl auf die freie Oberfläche der Anode 13 getropft und der Halbleiterkörper 12 innerhalb des Zentrierrings auf diese Oberfläche gelegt, wobei die Steuerzuleitung 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, lach dem Anbringen des Isolierrohrs 39 wird dann das freie Ende des Vorsprungs 38 nach unten bis in die in der Pig. 1 gezeigte Stellung gebogen.the centering ring 41 is placed on the anode 13. After that, a pot of silicone oil is placed on the free surface of the anode 13 dripped and the semiconductor body 12 placed within the centering ring on this surface, the control lead near the inwardly extending projection 38 of the control terminal 33 is arranged. Then the insulating tube 40 is pulled over the control line 27 and the free end of the Control lead wrapped around the projection and welded to it, after attaching the insulating tube 39 then the free end of protrusion 38 down into the inside of the pig. 1 position shown bent.

Der nächste Schritt besteht darin, daß man auf die obere Oberfläche des Halbleiterkörpers 12 einen Tropfen Siliconöl gibt. Hierauf kann die zwei te Teilanordnung (14, 35, 36) koaxial auf die erste Teilanordnung gelegt werden. Dabei wird der Ansatz 32 am Randabaiinitt 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 lig. 1 auf die Steuerelektrode 26 des Halbleiterkörpers 12 ausgerichtet.The next step is to place a drop of silicone oil on the top surface of the semiconductor body 12 gives. The second sub-assembly (14, 35, 36) can then be placed coaxially on the first sub-assembly. It will the approach 32 on Randabaiinitt 16 of the second sub-assembly arranged such that the control electrode 26 of the semiconductor body 12 is below the bent part 31 of the contact surface the cathode 14 is, i.e. the approach 32 is in accordance with the lig. 1 on the control electrode 26 of the semiconductor body 12 aligned.

Zur Vervollständigung des Halbleitergleichrichters werden die Steuerklemme 33 und der Metallring 36 gegeneinander gedrückt und längs ihres gemeinsamen Umfangs fortlaufend verschweißt. Währaö dieses Verfahrensschritts sollte dafür gesorgt 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.To complete the semiconductor rectifier, the Control terminal 33 and the metal ring 36 pressed against each other and continuously welded along their common circumference. During this process step it should be ensured that that the extension 32 of the second sub-assembly maintains its angular position with respect to the inner control electrode 26. This can done by holding it in a line with a marking that was previously placed on the outer surface of the jacket of the cylinder ring 34 outside of the projection 38.

Haeh dem Verschweißen der Steuerklemme 33 und des Metallrings 36 ist der Halbleiterkörper 12 bleibend in anem hermetisch, abgedichteten Gehäuse eingeschlossen, das aus den beiden Hauptelektroden 13 und H , dem Isolatorhohlkörper 19 und der Steuerklemme 33 gebildet ist.Haeh the welding of the control terminal 33 and the metal ring 36 the semiconductor body 12 is permanently hermetically sealed, sealed housing included, which consists of the two main electrodes 13 and H, the insulator hollow body 19 and the control terminal 33 is formed.

Claims (4)

ΡΛ579 855*11- tö-67ΡΛ579 855 * 11- tö-67 -19--19- S chut zansprücheProtection claims Mt
1. Steuerbarer Halbleitergleichrichter mit einem schabenförmigen Halbleiterkörper, der zwischen zwei metallenen Hauptelektroden angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Halbleiterkörper (12) durch einen mittels zweier Druckkörper (20, 21) auf die Hauptelektroden (13, H) ausgeübten Druck mit diesen in Berührung gehalten und von einem aus zwei aufeinander ausgerichteten Zylinderringen (34, 35) mit gleichem Innendurchmesser bestehenden Isolatorhohlkörper (19) umgeben ist, daß ferner die Hauptelektroden an je einem äußeren Ende der Zylinderringe befestigt sind und mit diesen ein Gehäuse für den Halbleiterkörper bilden, und daß die Innenwände (37) äer beiden Zylinderringe, zwischen denen eine koaxiale Eingseheibe (33) liegt, deren Innendurchmesser größe? als der der Zylinderringe ist, im Bereich der Ringscheibe abgeschrägt sind. Mt
1. Controllable semiconductor rectifier with a scraper-shaped semiconductor body which is arranged between two metal main electrodes, characterized in that the semiconductor body (12) is in contact with the main electrodes (13, H) by a pressure exerted on the main electrodes (13, H) by means of two pressure bodies (20, 21) and is surrounded by a hollow insulator body (19) consisting of two aligned cylinder rings (34, 35) with the same inner diameter, that furthermore the main electrodes are each attached to an outer end of the cylinder rings and with these form a housing for the semiconductor body, and that the inner walls (37) of the two cylinder rings, between which there is a coaxial single disk (33), the inner diameter of which is greater than or equal to? than that of the cylinder rings are beveled in the area of the ring disk. 2. Halbleitergleichrichter nach Anspruch 1, da durch gekennz eichnet, daß die Hauptelektroden die Boden tassenförmiger Anschlußelemente sind, deren ringförmige Seitenteile (29,30), die einen Heineren Durchmesser im Vergleich zum Innendurchmesser der Zylinderringe haben, an den den Böden entgegengesetzten Enden einen erweiterten Rendabschnitt (15, 16) aufweisen, der konzentrisch am äußeren Ende des zugehörigen Zylinderrings befestigt ist.2. Semiconductor rectifier according to claim 1, as through gekennz eichnet that the main electrodes are the bottom of cup-shaped connection elements, the ring-shaped side parts (29,30), which have a Heineren diameter compared to the inner diameter of the cylinder rings, to the Bottoms opposite ends an enlarged rend section (15, 16), the concentric at the outer end of the associated Cylinder ring is attached. 3. Halbleitergleichrichter nach Anspruch 1 oder2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringscheibe (33) als Steuerklemme ausgebildet und mit einer am Umfang des Halbleiterkörpers befindlichen Steuerelektrode (2 6) verbunden3. Semiconductor rectifier according to claim 1 or 2, characterized characterized in that the annular disc (33) as Control terminal formed and connected to a control electrode (2 6) located on the periphery of the semiconductor body 4. Halbleitergleichrichter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Halbleiterkörper (12) aus einer dünnen, runden Halbleiterscheibe (22) besteht, an deren einer Endfläche ein rundes Metallsubstrat (23) mit konkav gewölbter Außenfläche befestigt ist, an der ein aus mehreren dünnen Scheiben (24a, 24b, 24c) mit verschiedenen Durchmessern bestehender Edelmetallkontakt mit eben geschliffener Außenfläche konzentrisch angebracht ist.4. Semiconductor rectifier according to one of claims 1 to 3, characterized in that the semiconductor body (12) consists of a thin, round semiconductor wafer (22), on one end face of which there is a round metal substrate (23) is attached with a concavely curved outer surface on which one of several thin disks (24a, 24b, 24c) Existing precious metal contact with different diameters with a flat ground outer surface attached concentrically is.
DEG38092U 1966-10-12 1967-10-11 CONTROLLED SEMI-CONDUCTOR RECTIFIER. Expired DE1976692U (en)

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