DE2012440A1

DE2012440A1 - Halbleiterelement

Info

Publication number: DE2012440A1
Application number: DE19702012440
Authority: DE
Inventors: Isamu Takarazuka Yoneda Yoshitada Itami Hyogo Ueda Mamoru Toyonaka Osaka Yamamoto, (Japan) P
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1969-03-15
Filing date: 1970-03-16
Publication date: 1971-02-04
Also published as: US3746947A; DE2012440B2; DE2012440C3

Description

Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha, Tokyo / Japan

Halbleiterelement-.

Die Erfindung betrifft ein Halbleiterelement aus einem nach beiden Seiten offenen hohlen Zylinderteil aus elektrisch isolierendem Material, Elektrodenblöcken, welche die offenen Enden des h«hlen Zylinderteils, zur Bildung eines abgedichteten Raumes hermetisch abschließen und einem Halbleiterteilelement mit gegenüberliegenden Hauptflächen, welche in dem abgedichteten Raum von ,den Elektrodenblöcken berührt und von diesen getragen werden.

Sie betrifft insbesondere Verbesserungen bezüglich der Kühlung eines solchen Halbleiterelements. , \

-2-

009886/1338

HalbleiteieLemente 1er oben beschriebenen Art sind bereits bekannt. In letzter Zeit sind derartige Halbleiterelemente in den meisten Fällen se hergestellt worden, daß das Halbleitorteilelement unter Druck zwischen einem Paar von Elektrodenblöcken in dem abgedichteten Raum gleitend beweglich gehalten wird. Um da Halbleiterelemente zu kühlen, wurde eine Kühleinrichtung aus einem Paar wärmeableitender Teile aufgebaut, welche unter Druck gegen die äußeren Oberflächen der Elektrodenblöcke anstießen und^: diese zwischen sich geschichtet hatten. Falls gewünscht, konnte ein Kühlmittel wie Wasser, öl usw. durch die wärrneableitenden Teile strömen.

Bei den beschriebenen Halbleiterelementen konnte der thermische übergangswiderstand an der Kontaktfläche zwischen Elektrodenblock und dem zugehörigen wärmeableitenden Teil nicht unter einen Grenzwert verringert werden. Pies führte zur Unmöglichkeit, die Wirkung der Wärmeableitung zu verbessern, weil die äußere Oberfläche des Elektrodenblocks nur in Druckkontakt mit dem getrennt vom Elektrodenblock hergestellten wärmeableitenden Teil war. Allgemein kann gesagt werden, daß ein Paar metallischer Teile, die einander mit einer gegebenen Kontaktfläche berühren, einen thermischen Widerstand in der Größenordnung einer Kupferstange miMindestens 2 cm Lange bei gleichem Querschnitt aufweisen. Da z.B. eine Kupferstange mit k cm Durchmesser einen Wärmeleitwiderstand von o,o22°C je Watt und cm aufweist, ergibt der Übergang zwischen zwei Kupferteilen, welche eine Kontaktfläche entsprechend einem Kreis ir.it einem Durchmesser von 4 cm aufweisen, einen thermischen Übergangsviiderstand von etwa 0,05⁰C je Watt. Es ist daher leicht zu verstehen, daß eine Kontaktfläche für die Wärmeableitung hinderlich ist.

009886/1338

BAD ORIGINAL

Andererseits wurden in letzter Zeit Halbl.eiterteilelemente für höhere Spannungen und größere Leistungen entwickelt, · so daß ein Halbleiterteilelement entstanden ist, welches eine Verlustleistung vcn einigen Kilowatt aufweist. Z.B. ergibt eine Halbleiterdiode, welche eine Sannung von 5poo Volt aushält und für einen Strom vcn in der Größenordnung looo Ampere ausgelegt ist, eine Verlustleistung vcn 3 Kilowatt. Dies kommt daher, daß eine Widerstandsfähigkeit gegen hohe Spannungen unabwendbar zu einer Zunahme der Dicke des Halbleiterplättchens führt, was wiederum von einer Zunahme dessen Durchmessers begleitet ist, wobei trotzdem der Spannungabfall in Durchlaßrichtung auf einem hohen Wert bleibt. Daß der Spannungsabfall-doch auf einem hohen Wert bleibt, führt zusammen mit der hohen Strornbelastbarkeit zu einem sdch hohen Wert der Verlustleistung.

Bei Halbleiterelementen mit den oben beschriebenen hohen Verlustleistungen ist der erwähnte thermische übergangswiderstand an der Kontaktfläche zwischen Elektrodenblook und wärmeableitendern Teil ein wesentlicher Nachteil, welcher der Verbesserung der Wärmeableitung entgegensteht. Es ist daher wünschenswert, ein Halbleiterelement vorzusehen, das keine derartige Kontaktfläche aufweist. In diesem Zusammenhang ist zu bemerken, daß bei Halbleiterelementen, bei welchen Elektrodenblöcke mit den offenen Enden eines hohlen Zylinderteils aus elektrisch isolierenden Material verbunden sind, die Elektrodenblöcke normalerweise durch Löten mit dem isolierenden Teil verbunden sind. Wenn dner die Kontaktfläche zwischen Elektrodenblock und wärmeableitendem Teil weggelassen werden soll, ist es- erforderlich, einen Aufbau vorzusehen, durch welchen der Verbindungsvorgang nicht behindert wird.

-4-

0 0 9886/1338

BAD ORIGINAL

2012U0

Es ist daher ein Ziel der Erfindung, ein neues und verbessertes Halbleiterelement zu schaffen, welches keine Kontaktflächen zwischen einem bei seinem Aufbau verwendeten Elektrodenblock und einem entsprechenden wärmeableitenden Teil aufweist und einen Aufbau hat, welcher den Verbindungsvorgang des Elek-■ trodenblocks mit dem verwendeten isolierenden hohlen Zylinderteil nicht behindert.

Dieses Ziel wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß mindestens ein Elektrodenblock kegeistumpfförmig ist und einen Endteil mit kleinerem rurchmesser mit einer Endfläche aufweist, welche in Kontakt mit der benachbarten Hauptfläche des Halbleiterteilelements steht, der andere Endteil mit größerem Durchmesser des Elektrodenblocks einen größeren Durchmesser als das zugehörige offene Ende des Zylinderteils aufweist, und daß der Endteil mit kleinerem Durchmesser über eine kegelstumpfförmige Oberfläche mit dem Endteil mit größerem Durchmesser verbunden ist.

Der konische Elektrsdenblock kann vorzugsweise am Endteil mit dem kleineren Durchmesser einen Flansch aufweisen, welcher mit einem fest am zugehörigen Ende des hohlen Zylinderteils befestigten Plansch verbunden ist.

Vorteilhaft kann der konische Elektrodenblock an seinem größeren Ende mit einer zentralen Vertiefung und einer Vielzahl von Vorsprüngen versehen sein, welche aus der Oberfläche der Vertiefung derart hervorragen, daß ein Strömen von Kühlmittel um die Vorsprünge möglich ist.

-5-

009886/1338

BAD ORiGiNAL

Die Erfindung wird klarer anhand der folgenden ausführ-. liehen Beschreibung von Ausführungsbeispielen, welche im Zusammenhang mit der Zeichnung erfolgt. Es zeigen

Pig. 1 einen Längsschnitt durch ein nach der Erfindung aufgebautes Halbleiterelement,

Fig. 2 einen Querschnitt des Halbleiterteilelements in Pig. 1,

Fig. 5 einen Längsschnitt durch den hehlen Zylinderteil aus elektrisch isolierenden Material in Fig. 1, " . "

Fig. 4 einen Längsschnitt durch einen der Elektrodenblöcke in Fig.' 1, ■■-.■-■.■■■:

Fig. 5 eine Draufsicht auf den Elektrodenblock in Fig. 1 und 4 und · ■

Fig. β eine Seitenansicht, teilweise im Längsschnitt, einer Modifikation der Erfindung. -

In Fig. 1 der Zeichnung ist ein Halbleiterelement dargestellt, welches entsprechend der Erfindung aufgebaut ist. Die dargestellte Anordnung umfaßt ein allgemein mit der Bezugsziffer Io bezeichnetes Halbleiterteilelement, einen allgemein mit der Bezugsziffer 2o bezeichneten hohlen Zylinderteil aus elektrisch isolierendem Material und ein Paar allgemein mit der Bezugsziffer 3o bezeichnete Elektrodenblöcke. Das Halbleiterteilelement Io kann die Form einer flachen Halbleiterdiode haben, wie sie in Fig. 2 dargestellt ist. Die dargestellte Diode oder das Halbleiterteilelement Io umfaßt ein. rundes Plättchen 11 aus

-6-

Q G 9 8 q 6/133 8

-β- 2012U0

einem geeigneten Halbleitermaterial wie Silizium mit einander gegenüberliegenden Haujfflächen und einem abgeschrägten Umfang und enthält eine p-Schicht und eine η-Schicht, um dazwischen einen p-n-Übergang 12 zu bilden. Eine Stützplatte IJ aus einem geeisten metallischen Material wie Molybdän oder Wolfram wird mit der Oberfläche der p-Schicht des Plättchens 11 durch eine Lötschicht l4, z.B. aus Aluminium in ohmschen Kontakt verbunden, und eine metallische Elektrode 15 ist auf die Oberfläche der η-Schicht des Plättchens 11 legiert. Pie Elektrode kann vorzugsweise aus Gold oder Antimon sein. Die ausgesetzte Oberfläche des Plättchens 11 aus Silizium ist natürlich einer bekannten Oberflächenbehandlung zur Stabilisierung unterzogen worden, um das Halbleiterteilelement Io zu vollenden.

Das so hergestellte Halbleiterteilelement Io wird aus seinem Platz in dem in Pig. 3 gezeigten isolierenden hohlen Zylinderteil 2o gebracht. Wie dargestellt, weist der Zylinderteil 2e einen hohlen zylindrischen Isolierkörper 21, der an beiden Enden offen ist, und eine ringförmige Rippe 22 auf, welche sich radial vom Umfang des Isolierkörpers nach außen erstreckt. Der hohle zylindrische Isolierkörper 21 und die ringförmige Rippe 22 sind einstückig aus einem geeigneten elektrischen Isoliermaterial, wie z.B. Keramik, geformt. Der zylindrische Isolierkörper 21 hat an seinen beiden offenen Enden ein Paar ringförmige Plansche 23 angelötet, deren innerer Durchmesser im wesentlichen gleich dem des offenen Endes und deren äußerer Durchmesser etwas geringer als der Außendurchmesser der Rippe aus einem Grund ist, welcher später klar werden wird.

Auf den einander gegenüberliegenden Haup^flächen des Halbleiterteilelements Io in dem isolierenden hohlen Zylinderteil sind ein Paar Elektrodenblöcke Jo angeordnet, von denen einer in Fig. 4 und 5 gezeigt ist. Beide Elektrodenblöcke Jo sind im

-7-

009886/1338

_₇_ / 2012AA0

'■ - s

Aufbau identisch und symmetrisch in Bezug auf das Hibleiterteilelenent Ic angeordnet. Daher wird nur einer der Elektrodenblöcke J)O, z.B. der obere Elektrodenblock Jo in Fig. 1, im einzelnen beschrieben werden.

Wie in Flg. 4 gezeigt, enthält der Elektrodenblock 30 ein metallisches Elektrodenelement ~$l, welches etwa die Form eines abgestumpften Hohlkegels hat und einen Endteil mit kleinerem Durchmesser und einer flachen -Endfläche 32 sowie einen anderen Endteil 33 größeren Durehmessers aufweist, der im wesent-.liehen wie ein Hohlzylinder geformt ist und auf dessen Umfang eine ringförmige Vertiefung odr RiUe J>h aus einem später klar werdenden Grund vorgesehen ist. Der größere Endteil 33 ist mit dem kleineren Endteil über eine kegelstumpfförmige Oberfläche verbunden. Das Elektrodenelement Jl weist am größeren End*³ eine zentrale Vertiefung auf, wodurch innen eine im wesentlichen konische Oberfläche J>6 entsteht, die zur äußeren Oberfläche 35 nahezu parallel"'ist. Zu einem Zweck, der später klar werden wird, ragen eine Vielzahl Vorsprünge 37 im Abstand und paiaLlel zueinander angeordnet von der inneren Oberfläche 36 zum größeren Ende des Elektrodenelements 31 und verlaufen längs des "Kegels". Die Vorsprünge haben, wie in Fig. 5 gezeigt, vorzugsweise einen kreisförmigen Querschnitt und ragen etwas über das größere Ende des Ele.ktrodenelements 31 hinaus. Sie weisen entsprechende flache Endflächen 37 a auf, die wie in Fig. 4 gezeigt, in einer zur Ebene der Endfläche des größeren Endes des Elektrodenelements 31 im wesentlichen parallelen Ebene verlaufen. Wie in Fig. 5 gezeigt, sind die Vorsprünge 37 am Mittelteil der konischen Oberfläche 36 von größerem Durchmesser als jene, die am Randgebiet angeordnet sind. Der Grund hierfür wird später klar werden. Das ". _ Elektrodenelement 31 und die Vorsprünge 37 können vorzugsweise

-8-

0098 86/133-8 , ' .

BAD ORIGINAL

einstückig aus einem geeigneten elektrisch und thermisch leitenden Material wie Kupfer durch Gießen geformt sein.

Das Elektrodenelement 31 v/eist am äußeren Umfang nahe der Endfläche 32 eine ringförmige Schulter 38 auf, auf welche ein gebogener Plansch 39 oder eine Scheibe in Form eines Ringes angelötet ist Der Flansch 39 ist aus einem geeigneten nachgiebigen metallischen Material wie Kovar (Warenzeichen) und hat einen geringeren Durchmesser als der zylindrische Endteil 33 des Elektrodenelements 3I· Er hat im wesentlichei/den gleichen Durchmesser wie der ringförmige Flansch 23 an dem isolierenden Zylinderteil 2o. Der nachgiebige Flansch 39 kann mit dem Flansch 23 verschweißt oder anderweitig verbunden werden.

Zur Bezeichnung der Teile des oberen Elektrodenblocks verwendeten Bezugszeichen sind auch dazu verwendet, die entsprechenden Teile des unteren Elektrodenblocks 30 zu bezeichnen.

Das Halbleiteid-ement lo, der isolierende Zylinderteil und die Elektrodenblöcke 3o* wie sie oben beschrieben wurden, können vorzugsweise zu einem Halbleiterelement nach Fig. 1 in folgenden Schritten zusammengestellt werden. Zuerst wird einer der Elektrodenblocke 30, in diesem Fall der untere Block in Fig. 1, mit dem unteren Ende des ZylinderteLls 2o dadurch verbunden, daß der ringförmige Flansch 39 gegen dc-n ringförmigen Flansch 23 gestoßen und mit diesem durch Bogenschweißen mit ■Argon verschweißt wird. Dann wird das Halbleiterteilelemont in dem hohlen Zylinderteil 2o auf die flache Endfläche 32 des Blektrödenbl<*oks 30 &o aufgesetzt, daß die Stutzplatte 13 des

-9-

009886/1338

BAD ORIGINAL

Halbleiterteilelements Io die Endfläche 32 konzentrisch berührt. Hierauf wird der obere Elektrodenblock auf die gleiche Weise wie oben beschrieben mit dem oberen Ende des Zylinderteils 2o verbundenj um das in Pig. I gezeigte Halbleiterelement fertigzustellen.

In dem sich ergebenen Element haben sowohl die Elektrode 15 des Halbleiterteilelements Io und die flache Endfläche 32 des oberen Elektrodenblocks 30 als auch die Stützplatte IJ des Halbleiterteilelements Io und die flache Endf1 äehe 32 des unteren Elektrodenblocks 3° je eine gemeinsame Kontaktflächen welche infolge des Verschweißens der Plansche 23 und 39 unter einem geeigneten Druck steht. Der Druck entsteht infolge der Nachgiebigkeit des Flansches 39. Daher ist das Halbleiterfeilelement Io unter Druck zwischen den oberen und unteren Elektrodenblöcken 30 geschichtet und ist über den hohlen Zylinderteil 2o und dfe an dessen beiden Enden anschließenden Elektrodenblöcke..hermetisch verschlossen. Auf diese Weise ist das Halbleiterteilelement Io gleitend in einer Kammer gehalten, welche duch den Zylinderteil 2o und die Elektrodenblöcke 30 begrenzt wird.

Die Elektrodenblöcke 30 sind in innigem Kontakt mit den einander gegenüberliegenden Hauptflächen des Halbleiterteilelements Io und stellen ein Paar Elektroden für das letztere dar, während sie gleichzeitig als Wärmeableiter für direkte Kühlung des HalbleiterteileTements Io dienen. D.h., die Elektrodenblöcke 30 können z.B. durch die um die Vorsprünge 37 strömende Luft eingekühlt sein, WQdurch das Halbleiterteilelement Io wirksamer gekühlt wird. Hierdurch ist kein eigener Wärmeableiter in Druckkontakt mit dem Elektrodenblock erforderlich, wodurch keinerlei

-lo-

009 886/133 8

BAD ORIGINAL

-Ic-

2012Λ40

Verbindung Metall-zu-Metall irr. übergangsw'ig der von Halblei ter·-- teileler.ient abgeführten '-.'ärine vorhanden ist. Die Wirksamkeit der Wärmeableitung ist daher wesentlich verbessert.

Jeder der Elektrod^-nblöcke 3° v/eist eine kegeistumpfförmige Oberfläche 35 auf der Seite auf, welche mit dem Zylinderteil 2o verbunden werden soll. Diese kegelstumpfförrnige Oberfläche 33 wirkt zur Erleichterung des Verbindungsvorgangs zwischen den Flanschen 39 und 23 durch Verschweißen. Würde man annehmen, daß der Elektrodenblock 30 im wesentlichen derart zylinderförmig ist, daß die kleinere Endfläche den Portsatz des zylindrischen Teils am größeren Ende schneidet, so könnten die Elektrodenblöcke 3o nur rr.it großer Schwierigkeit mit dem isolierenden Zylinderteil 2o verbunden werden. Wenn z.B. die beiden Planschen 23 und 39 durch einen Argonschweißvorgang miteinander verbunden werden sollen, bei welchem das elektrische Bogenschweißen in einer Schutzatmosphäre aus Argon durchgeführt wird, wobei eine Schweißelektrode nahe den Flanschen angeordnet ist, so wäre das Heranführen der Schweißelektrode an die Flanschen infolge der Form des Elektrodenblocks schwierig. Andererseits läßt die Außenfläche des Elektrodenblocks in Form eines Kegelstumpfes eine leichte Annäherung der Schweißelektrode an die Flansche 23 und 39 zu, wobei gleichzeitig die Überwachung des entsprechenden Schweißvorgangs erleichteife wird.

Wenn der Elektrodenblock 30 eine im wesentlichen zylindrische Form wie oben beschrieben aufweist, ist zu bemerken, daß die Umfangskante^eflachen Endfläche 32 von dem Halbleiterteilelement Io entfernt ist' und daher nicht besonders zur Wärmeableitung beiträgt. Aus diesem Grund wurde der äußere Umfang des Elektrodenblocks 30 als kegelstumpfförmige Oberfläche 35 ausgeführt, wodurch der SchweißVorgang wie oben beschrieben erleichtert wird.

-11-

009 8 8 6/1338

ORIGINAL

2012Λ40

Aus dem gleichen Grund sind die mittleren Vorsprünge 37, welche den: Halbleiterteilelement Io näher liegen, mit größerem Querschnitt als die äußeren Vorsprünge ausgeführt.

Wie bereits erwähnt liegen alle freien Endflächen 37a der Vorsprünge 37 in einer gemeinsamen Ebene, Diese Maßnahme hat den Vorteil,, daß das Halbleiterelement nach Fig. 1 zwischen ein Paar nicht gezeigten Druckplatten geschichtet werden kann,-In diesem Falle liegt jede Druckplatte auf allen Endflächen 37a der Vorsprünge 37 eines Elektrodenblocks 3o auf, um eine wirksame Kontaktkraft auf den zugehörigen Elektrodenblock zu übertragen.

In Fig. 6 ist ein Halbleiterelement nach Fig. 1 gezeigt, an dessen Seitenenden je eine Abdeckvorriehtung angebracht ist, um die Elektrodenblöcke ~}o mit einen 'Kühlmittel oder, einer Flüssigkeit wie Wasser, öl, oder gasförmigen Medien zwangszukühlen. Beide Abdeckvorrichtungen sind identisch im Aufbau. Daher soll nur eine der Vorrichtungen, z.B. die untere in Fig. 6, im einzelnen beschrieben werden, und die Teile der anderen oder oberen Vorrichtunggen mit den gleichen Bezugszeichen entsprechend den Teilen der unteren Vorrichtung versehen werden. Die allgemein mit der Bezugsziffer 5o bezeichnete Abdeckvorriehtung besteht aus einem schüsseiförmigen metallischen Deckel 51, der auf den zylindrischen Endteil 33 des zugehörigen Elektrodenblocks 3o, in diesem Falle des unteren Elektrodenblocks, aufgesetzt ist. Im einzelnen weist der Deckel 51 einen kreisförmigen Bodenteil 52, gegen welchen die meisten Vorsprünge des Elektrodenblocks 3o anstoßen, und einen zylindrischen Wand-.

-12-

0 09886/133 8 ,

BAD ORIGINAL

teil 53 auf, der an der Umfangskante des Bodenteils 52 nach oben steht und mit Hilfe eines O-Rings ho in der ringförmigen Rille J>h des Endteils 33 des Elektrodenblocks 3o dichtend aufgepaßt ist. Auf der äußeren Oberfläche des Bodenteils 52 ist eine elektrische Klemr.ienplatte 54 mit einem scheibenförmigen Isolationskörper 55 auf ihrer dem Deckel 51 abgewandten Oberfläche angeordnet. Ein Taststift 56 ragt durch die Klemmenplatte 5^ und ist mit seinen beiden Enden mit vorbestimmter Ti ofυ in Mittelvertiefungen in dein Bodenteil 52 und dem Isolierkörper 55 eingepaßt. Eer Isolierkörper 55 weist auf seiner der Klemmenplatten 5^ abgewandten Seite einen zentralen Vorsprung 57 auf.

Um zur Kühlung der Vorsprünge 37 ein Kühlmittel durch das abgedichtete Innere des schüsseiförmigen Deckelrs 5I führen zu können, stehen mit dem Inneren des Deckels 51 eine Eingangsleitung 5Ö und eine Ausgangsleitung 59 in Verbindung.

Auf der Oberseite des Halbleiterelements lo-2o-3o in Fig. 6 sind den eben beschriebenen Teilen identische Teile angeordnet und mit den gleichen-B^zugszeichen bezeichnet. Die so aufgebaute Anordnung wird zwischen ein Paar Druckplatten 60 aurj einem geeigneten nachgiebigen metallischen Material wie Eisen geschichtet, wobei der zentrale Vorsprung 57 an jedem Isolierkörper 55 in ein zentrales Loch in jeder Druckplatte €0 eingepaßt wird. Eine Vielzahl Gewindestangen 6l ragen in gegenseitigem Abstand zueinander durch die Druckplatten Co an Stellen,

• wo sie den oberen und unteren Deckel 51 nicht berühren, und sind an den Druckplatten 60 mit Muttern ^;:2 verschraubt, wobei jede Gewindestange von einer isolierenden Hülse 63 umgeben ist.

. Durch Anziehen der Muttern 62 auf den Gewindebolzen 6l werden

-13-

009886/1338

ORIGINAL

die Druckplatten 60 fest miteinander verschraubt, was dazu führt, daß sich die Druckplatten aufeinander zu bewegen. Der Elektrodenblock 3o, die Abdichtung 50, die Klemmplatte 54 und der Isolierkörper 55 sowohl der oberen als auch der unteren Anordnung werden daher mit einer geeigneten Befestigungskraft zusammengehalten, die mit etwa I,ο bis 1,5 Tonnen vorgewählt ist. ' ■

In der in Fig. 6 gezeigten Anordnung wird das Kühlmittel in das Innere des Deckels 51 durch die Eingangsleitung 58 eingeführt, um die Vorsprünge 37 zu umströmen und das Halbeiterteilelement Io wirksam zu kühlen.

Die Erfindung hat verschiedene Vorteile. Zum Beispiel kann der Verbindungsflansch am Elektrodenblock leichter hermetisch mit dem isolierenden hohlen Zylinderteil, welcher das Halbleiterteilelement umgibt, verschweißt werden, während gleichzeitig die Wirksamkeit der Wärmeableitung vergrößert wird. Sie ist so sehr wirksam zur Vergrößerung der Leistungsfähigkeit von Halbleiterelement. Weiter können die Vorsprünge an dem Elektrodenblock zwangsgekühlt werden, um die Wirkung der Wärmeableitung weiter zu verbessern.

Während die Erfindung im Zusammenhang mit einzigen bevorzugten Ausführungsformen dargestellt und beschrieben wurde, versteht es sich, daß verschiedene Änderungen und Modifikationen durchgeführt werden können, ohne vom Gedanken und Bereich der Erfindung abzuweichen. Zum Beispiel ist die Erfindung statt für flache Halbleiterdioden in gleicher Weise mit anderen flachen Halbleiterteilelementen wie Leistungstransistoren und Thyristoren anwendbar.

.14-

0Q9886/133Ö

Zusammengefaßt beinhaltet die Erfindung ein flaches Halbleiterelement, welches in einem isolierten hohlen Zylinderteil angeordnet ist und rr.it seinen gegenüberliegenden Hauptflächen in Druckkontakt mit jeweils der kleineren Endfläche von Elektroden in Porin von abgestumpften Hohlkegeln steht, welche die Enden des isolierenden Zylinderteils abschließen. Die Elektroden weisen an ihren kleineren Enden nachgiebige Plansche auf, die mit entsprechenden nachgiebigen Planschen am benachbarten Ende des isolierten Zylinderteils verschweißt sind. Die Elektroden haben weiter viele Vcrsprünge, welche für Kühlzwecke aus vertieften größeren Endteilen hervorragen. Ein Deckel kann jeweils den größeren Endteil abdecken, um ein Kühlmittel um die Vorsprünge strömen lassen zu können.

-15-

00 9 8 86/1338

Claims

20.1 2 UO P a t e η t' a η s ρ r ü c h e

1. Halbleiterelement aus einem nach beiden Seiten offenen hohlen Zylinderteil aus elektrisch isolierendem Material, Elektrodenblöcke} welche die offenen-Enden des hohlen Zylinderteils zur Bildung eines abgedichteten Raumes hermetisch abschließen und einen: Halbleiterteilelernent mit gegenüberliegenden Hauptflächen, welche in dem abgedichteten Raum von den Elektrodenblöcken berührt und von diesen getragen werden, dadurch g e k e η η zeichne t, daß mindestens ein Elektrodenblock (Jo) kegelstumpfförmig ist und einen Endteil mit kleinerem Durchmesser mit einer Endfläche (32) aufweist,-"-welche in Kontakt mit der benachbarten Hauptfläche des Halbleiterteilelements (lo) steht, der andere Endteil (33) mit größerem Durchmesser* des Elektrodenblocks (3°) einen größeren Durchmesser als das zugehörige offene Ende des Zylinderteils (2o) aufweist, und daß der Endteil mit kleinerem Durchmesser über eine kegelstumpfförmlge Oberfläche (35) mit dem Endteil mit größerem Durchmesser verbunden ist.

2. Halbleiterelement nach Anspruch 1, dadurch g e k e η nzeichne t, daß der konische Elektrodenblock (3o) am Endteil mit dem kleineren Durchmesser einen Plansch (39) aufweist, welcher fest mit einem fest am zugehörigen offenen. Ende, des hohlen Zylinderteils (2o) befestigten Flansch(23) verbunden ist.

3· halbleiterelement nach Anspruch 1, dadurch g e k e η nzeichnet, daß der konische Elektrodenblock (3o) am größeren Ende mit einer zentralen Vertiefung und einer Vielzahl von Vorsprüngen (37) versehen ist, welche aus der Oberfläche (35)

-16-

009886/1333

,'.'-■ BAD ORIGINAL

- i6 ~

der Vertiefung so hervorragen, daß ein Kühlmittel um die Vorsprünge (37) strömen kann.

4. Halbleiterelement nach Anspruch 3 j dadurch g e k e η η-zeichnet, daß der konische Elektrodenblock (3°) an seinem Endteil (33) mit dem größeren Durchmesser mit einer Abdeckvorrichtung (5o) zur Abdichtung der Vertiefung und Bildung eines abgedichteten, der Vielzahl von Vorsprüngen (37) darin angepaßten Raumes versehen ist, und daß die Abdeckvorrichtung (5°) einu Eingangsleitung (58) und eine Ausgangsleitung (59) in Verbindung mit den abgedichteten Raum aufweist, über welche ein Kühlmittel dir- Vorsprünge (37) umströmen kann.

5. Halbleiterelement nach Anspruch 4, dadurch ge k e η η zeichnet, daß es eine Befestigungseinrichtung (60, Cl, ,2) mit ein Paar Druckplatten (60) aufweist, welche mit den Außenflächen der Abdeckvorrichtungen (50) verbunden ist und durch welche eine Befestigungskraft den Druckplatten zuführbar ist, um die Abdeckvorrichtungen (50) und damit die Elektrodenblöcke (30) zueinander hinzubewegen.

009886/1338 BAD ORIGINAL

Lee r s e i t e