DE2265208C2 - High voltage semiconductor rectifier - Google Patents
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf einen Hochspannungs-Halbleitergleichrichter gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruch-.. Solche Gleichrichter mit geringer Stiomaufnahme werden insbesondere für einen Hochspannungsleisxungskreis eines Elektronenmikroskops, Röntgengeräts oder Fernsehempfängers verwendet.The invention relates to a high voltage semiconductor rectifier according to the preamble of patent claim- .. Such rectifiers with low current consumption are particularly suitable for a high-voltage power circuit an electron microscope, X-ray machine, or television receiver.
Ein Halbleitergleichrichter der vorausgesetzten Art ist aus der DE-GM 19 21 118 bekannt. Bei diesem sind zwichen den Halbleiterplättchen sowie diesen und den Elektroden zusätzlich zu den der gegenseitigen Verbindung dienenden Lötmateriallagen metallische Zwischenstücke einer derartigen Zusammensetzung und eines derartigen Wärmeausdehnungskoeffizienten, insbesondere aus Silber und Gold, eingefügt, daß s^h der resultierende Temperaturausdehnungskoeffizient jeder Reihenanordnung aus Halbleiterplättchen mit Lötschicht und Zwischenstück dem Temperaturausdehnungskoeffizienten des mehrere Reihenanordnungen aufnehmenden Glaszylinders in einem gewünschten Temperaturbereich von -600C bis +200°C im Bereich von 50 bis 150% annähert. Die Auswahl des für die Metallzwischenstücke verwendeten Materials wird durch die Tatsache erschwert, daß die elektrischen und mechanischen Eigenschaften der Plättchen, der Lötschichten und der Elektroden gleichzeitig berücksichtigt werden müssen.A semiconductor rectifier of the type required is known from DE-GM 19 21 118. In this case, between the semiconductor wafers and these and the electrodes, in addition to the solder material layers serving for mutual connection, metallic spacers of such a composition and such a coefficient of thermal expansion, in particular made of silver and gold, are inserted that s ^ h is the resulting coefficient of thermal expansion of each row arrangement of semiconductor wafers with a solder layer and the intermediate piece coefficient of thermal expansion approximates the multiple arrays accommodating the glass cylinder in a desired temperature range of -60 0 C to + 200 ° C in the range of 50 to 150%. The selection of the material used for the metal spacers is made difficult by the fact that the electrical and mechanical properties of the platelets, the solder layers and the electrodes must be taken into account at the same time.
Aus der US-PS 32 61075 ist es bekannt, die Glaseinbettung statt mit Hilfe eines Glaszylinders durch Auftragen einer Glaspulver-Wasser-Aufschwemmung und Schmelzen unter Erhitzung mit nachfolgendem Abkühlen zwecks Erstarrens herzustellen.From US-PS 326,075 it is known to embed the glass instead of using a glass cylinder Application of a glass powder-water suspension and melting with heating followed by To produce cooling for the purpose of solidification.
Das am häufigsten verwendete Material eines Halbleiterplättchens ist Silizium. Auch wird Aluminiumlot wegen seines geringen Preises, guten ohmschen Kontakts und der Abwesenheit von Verspannung, wenn man das Glas erhitzt, allgemeinn als Lötmaterial verwendet. Silizium, Glas und Aluminium haben Wärmeausdehnungskoeffizienten von 3,52 χ 10-6 bzw. 4,0x10-« bzw. 25,7 χ 10-VC. Dies zeigt, daß der Wärmeausdehnungskoeffizient von Glas etwa der gleiche wie der von Silizium ist, daß jedoch der Wärmeausdehnungskoeffizient des Aluminiumlots, wie vorstehend gezeigt, um etwa eine Größenordnung größer als der von Silizium ist, wodurch während des Vorganges der Abkühlung des Glases eine Druckbelastung im Glas und eine Zugbelastung im Siliziumhalbleiterplättchen und Aluminiumlot hervorgerufen werden. Wegen des Unterschiedes der Zugfestigkeiten dieser Materialien, die 1 kp/mm2 bzw. 4 kp/mm2 bzw.The most common material used in a semiconductor die is silicon. Aluminum solder is also widely used as a soldering material because of its low price, good ohmic contact, and the absence of stress when the glass is heated. Silicon, glass and aluminum have thermal expansion coefficient of 3.52 χ 10 6 or 4,0x10- "or 25.7 χ 10-VC. This shows that the coefficient of thermal expansion of glass is about the same as that of silicon, but that the coefficient of thermal expansion of the aluminum solder, as shown above, is about an order of magnitude greater than that of silicon, whereby a compressive stress in the glass during the process of cooling Glass and a tensile load in the silicon semiconductor plate and aluminum solder are caused. Because of the difference in tensile strengths of these materials, which are 1 kp / mm 2 or 4 kp / mm 2 or
ίο 15 — 30 kp/mm2 für Silizium bzw. Glas bzw. Aluminium betragen, kann es vorkommen, daß Siliziumhalbleiterplättchen oder sogar das Glas während des Abkühlens des Glases brechen, wodurch ein weitverbreiteter Gebrauch eines Hochspannungs-Halbleitergleichrichters mit derart glasüberzogenen Halbleiterplättchen verhindert wird.ίο 15-30 kp / mm 2 for silicon or glass or aluminum, it can happen that silicon semiconductor wafers or even the glass break while the glass is cooling, which prevents widespread use of a high-voltage semiconductor rectifier with such glass-coated semiconductor wafers.
Diesbezüglich ist es aus der US-PS 32 61 075 bekannt, zur Herstellung von in Glas eingekapselten Halbleiterbauelementen mit Elektrodenanschlüssen Glas-, HaIbleiter- und Elektrodenanschlußmetallmaterialien so auszuwählen, daß die Wärmeausdehnungskoeffizienten möglichst angeglichen sind; dadurch wird Bruch und Zerstörung des Halbleiterbauelementes auch bei großen Temperaturänderungen vermieden.In this regard, it is known from US Pat. No. 3,261,075 for the production of semiconductor components encapsulated in glass with electrode connections glass, semiconductor and electrode connection metal materials like this select that the coefficients of thermal expansion are as matched as possible; this will break and Destruction of the semiconductor component avoided even with large temperature changes.
Auf Anordnungen mit einem Plättchenstapel wird dabei nicht eingegangen.It does not deal with arrangements with a stack of tiles.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Hochspannungs-Halbleitergleichrichter der im Oberbegriff des Patentanspruchs vorausgesetzten Art derart zuThe invention is based on the object of providing a high-voltage semiconductor rectifier in the preamble of the claim type required in such a way
so verbessern, daß Eigenschaftsverschlechterungen oder Durchschläge infolge von Wärmeausdehnungserscheinungen mit einfachen Mitteln und bei unabhängig voneinander jeweils optimaler Auswahlmöglichkeit des Einbettungsglases und der Abstandsstücke verhindert werden, ohne daß die mechanische Festigkeit beeinträchtigt wird.improve so that deterioration in properties or breakdowns as a result of thermal expansion phenomena with simple means and with the optimal choice of the Embedding glass and the spacers can be prevented without affecting the mechanical strength will.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den im kennzeichnenden Teil des Anspruchs angegebenen Merkmalen gelöst.According to the invention, this object is given in the characterizing part of the claim Features solved.
Mit dem Abstandsstück aus Halbleitermaterial an einem oder beiden Enden des Stapels und bei Einhaltung der Bedingung, daß damit die Wärmedehnung des Stapels höchstens gleich der der Glassschicht ist, werden in einfacher Weise Brüche der Halbleiterplättchen oder des Glases vermieden und ein fester und kompakter Aufbau mit guten elektrischen Eigenschaften gesichert, da man für die Abstandsstücke nicht erst Material mit besonderer Zusammensetzung und bestimmten Temperaturausdehnungskoeffizienten aussuchen muß, sondern in jedem Fall einfach das gleiche Material wie für die Halbleiterplättchen verwendet und indererseits für die Einbettung das zur Verbindung mit dem Stapel und den Elektroden und zur Passivierung optimale Glas verwenden kann.With the spacer of semiconductor material at one or both ends of the stack and at Compliance with the condition that the thermal expansion of the stack is at most equal to that of the glass layer is, breakages of the semiconductor wafer or the glass are avoided in a simple manner and a solid and compact structure with good electrical properties secured, since you do not have to wait for the spacers Select material with a special composition and specific temperature expansion coefficient must, but in any case simply the same material as used for the semiconductor wafer and on the other hand for the embedding that for the connection with the stack and the electrodes and for the passivation can use optimal glass.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der Zeichnung näher erläutert; darin zeigtAn embodiment of the invention is explained in more detail with reference to the drawing; in it shows
Fig. 1 einen Längsschnitt eines Hochspannungs-Halbleitergleichrichters
bisheriger Art,
F i g. 2 einen Längsschnitt eines Teils eines Hochspannungs-Halbleitergleichrichters
gemäß der Erfindung,1 shows a longitudinal section of a high-voltage semiconductor rectifier of the previous type,
F i g. 2 shows a longitudinal section of part of a high-voltage semiconductor rectifier according to the invention;
F i g. 3 einen Längsschnitt eines Teils einer integrierten Hochspannungs-Halbleitergleichrichteranordnung mit einer Mehrzahl von Halbleitergleichrichtern nach Fig. 2.F i g. 3 shows a longitudinal section of part of an integrated high-voltage semiconductor rectifier arrangement with a plurality of semiconductor rectifiers according to FIG. 2.
h5 In Fig. 1 bezeichnen die Bezugszeichen 11a, itb... 11/7 Siliziumhalbleiterplättchen mit einem PN-Übergang, die als lamellierter Stapel untereinander mittels Aluminiumlötmateriallagen i2b, 12c... 12n so verbun-h5 In Fig. 1, the reference numerals 11a, itb ... 11/7 designate silicon semiconductor wafers with a PN junction, which are connected as a laminated stack to one another by means of aluminum solder material layers i2b, 12c ... 12n.
den sind, daß die Halbleiterplättchen elektrisch in Reihe geschaltet sind. An den Siliziumhalbleiterplättchen 11a und 11/7, die an den Enden des Stapels liegen, sind äußere Zuführungsdrähte 13a und 130 angebracht. Die Elektroden 14a und 146 aus Wolfram oder Molybdän, die angenähert den gleichen Wärmeausdehnungskoeffizienten wie Silizium haben, woraus die Halbleiterplättchen 11a, 116 ... 11/7 bestehen, sind ebenfalls als Lamellierung mit den Halbleiterplättchen mittels Aluminiumlötmateriallägen 12a bzw. 12/7+1 verbunden, mden are that the semiconductor dies are electrically in series are switched. On the silicon semiconductor plate 11a and 11/7 that are at the ends of the stack outer lead wires 13a and 130 attached. The electrodes 14a and 146 made of tungsten or molybdenum, which have approximately the same coefficient of thermal expansion as silicon, from which the semiconductor wafers 11a, 116 ... 11/7 are also available as Lamination connected to the semiconductor wafers by means of aluminum soldering material layers 12a or 12/7 + 1, m
Die Anordnung mit diesem Aufbau wird Gleichrichtereinheit genannt, in der Praxis stellt man diese Gleichrichtereinheit her, indem man eine bestimmte Dicke von Aluminiumlot auf beiden Seiten eines Halbleiterplättchens mit einer bestimmten Oberfläche aufbringt, wodurch mehrere solche Plättchen übereinandergelegt und unter Erhitzung miteinander verbunden werden. Nach dem Abkühlen des Aluminiumlots und der Halbleiterplättchen werden die als Stapel verbundenen Halbleiterplättchen mit einer Diamantschneide oder einem anderen Schneidgerät zu einem zylindrischen Stapel geschnitten, um Haibleiterplättchen mit bestimmter Oberfläche zu schaffen. Beim nächsten Schritt werden die Elektroden unter Hitze mit dem Halbleiterplättchensignal verbunden, um die Gleichrichtereinheit zu vervollständigen.The arrangement with this structure is called a rectifier unit, in practice it is provided Make a rectifier unit by putting a certain thickness of aluminum solder on both sides of one Applies semiconductor wafer with a certain surface, whereby several such wafers are superimposed and are connected to each other under heating. After the aluminum solder has cooled down and the semiconductor wafers are the semiconductor wafers connected as a stack with a diamond blade or another cutting device cut into a cylindrical stack in order to produce semiconductor wafers to create with a certain surface. The next step is using the electrodes under heat connected to the die signal to complete the rectifier unit.
Vorzugsweise wird Aluminium als Lötmaterial zum Verbinden der Halbleiterplättchen 11a, 116 ... Hn untereinander und zum Verbinden der Elektroden 14a und 146 damit verwendet, da Aluminium nicht nur eine jo gute Benetzbarkeit für Silizium, sondern auch einen geeigneten Schmelzpunkt aufweist, so daß es nicht genügend schmilzt, um eine Trennung zwischen den verbundenen Teilen während des Erhitzungsvorganges des Glases zu verursachen, und einen niedrigen j5 elektrischen Widerstand hat. Auch andere Lötmaterialien, wie z. B. Lötmaterialfolie aus einer Aluminium-Silizium-Legierung läßt sich verwenden, soweit die erwähnten Erfordernisse erfüllt sind.Aluminum is preferably used as the soldering material for connecting the semiconductor wafers 11a, 116 ... Hn with each other and for connecting the electrodes 14a and 146 therewith, since aluminum is not just one jo good wettability for silicon, but also has a suitable melting point so that it does not melts enough to allow separation between the joined parts during the heating process of the glass, and has a low j5 electrical resistance. Also other soldering materials, such as B. soldering material foil made of an aluminum-silicon alloy can be used as far as the mentioned requirements are met.
Die Gleichrichtereinheit wird über die gesamte Länge zwischen den Elektroden 14a und 146 mit einer Niedrigalkaliglasschicht überzogen, um die freiliegenden Umfangsteile jedes PN-überganges zu stabilisieren und der Gleichrichtereinheit mechanische Festigkeit zu verleihen.The rectifier unit runs along the entire length covered with a layer of low alkali glass between electrodes 14a and 146 to protect the exposed To stabilize peripheral parts of each PN junction and to give the rectifier unit mechanical strength to lend.
Das Überzugsglas 15 besteht zunächst aus einer Mischung von Glaspulver und Wasser, die in Aufschwemmungsform gerührt und auf die Umfangsflächen der Gleichrichtereinheit aufgebracht wird. Das Verfahren zum Verarbeiten des Glases variiert mit dessen >o Zusammensetzung, doch nach den Ausführungsbeispielen der Erfindung wird das Glas für etwa 3 Minuten auf 700-730° C erhitzt und zu einem verfestigten Zustand abgekühlt. Daher sollen die Lötmateriallagen 12a, 126 ... 12/7+1 einen solchen Schmelzpunkt haben, daß sich v, die Halbleiterplättchen nicht bei Temperaturen von 7OO-73O°C wieder lösen, bei denen das Glas verarbeitet wird.The cover glass 15 consists initially of a mixture of glass powder and water, which is stirred in the form of a suspension and applied to the peripheral surfaces of the rectifier unit. The method of processing the glass varies with its composition, but according to the embodiments of the invention, the glass is heated to 700-730 ° C. for about 3 minutes and cooled to a solidified state. Therefore, the solder material layers 12a, 126 ... 12/7 + 1 should have a melting point such that v, the semiconductor wafers do not loosen again at temperatures of 700-730 ° C. at which the glass is processed.
Als Ergebnis wird während des Vorgangs der Verfestigung des Glases 15 das Glas 15 einer <io Zugbelastung und die Gleichrichtereinheit einer Druckbelastung unterworfen. Silizium, das ein Hauptbestandteil der Halbleiterplättchen ist, gibt leicht einer Zugbelastung nach, wie oben erwähnt ist, hält jedoch eine erhebliche Druckkraft aus. Die Halbleiterplättchen b> 11a, 116... 11/7 werden einer Druckkraft aufgrund der Wärmedehnung ausgesetzt, brechen jedoch selten während des Abkühlungsvorganges bei stark verbesserter Ausbeute.As a result, during the solidification process of the glass 15, the glass 15 becomes <io Tensile load and the rectifier unit subjected to a compressive load. Silicon, which is a main component that is, the die easily yields to tensile stress, as mentioned above, but holds a considerable compressive force. The semiconductor wafers b> 11a, 116 ... 11/7 are subjected to a compressive force due to thermal expansion, but rarely break during the cooling process with a greatly improved yield.
Allgemein hat Glas eine hohe mechanische Festigkeit, und der Glasüberzug 15 schützt nicht nur die Halbleiterplättchen lla, 116 ... lln, sondern vor allem die freiliegenden PN-Übergänge gegenüber äußeren Kärften. Auch ist es möglich, die Dicke des Glasüberzuges in Radialrichtung dünner zu machen, so daß sich ein kompakter Aufbau des Hochspannungs-Halbleitergleichrichters ergibt.In general, glass has high mechanical strength, and the glass coating 15 not only protects them Semiconductor wafers lla, 116 ... lln, but above all the exposed PN junctions across from the outer Carinthia. It is also possible to change the thickness of the glass coating to make thinner in the radial direction, so that a compact structure of the high-voltage semiconductor rectifier results.
Um das angestrebte Ergebnis zu erreichen, lassen sich nun erfindungsgemäß Abstandsstücke mit einem niedrigen elektrischen Widerstand und ohne jeglichen PN-Übergang in der Gleichrichtereinheit einfügen. Solche Abstandsstücke sollen zwischen den Elektroden und den Halbleiterplättchen eingefügt werden, um eine verbesserte Durchbruchsspannung derjenigen Halbleiterplättchen zu erzielen, die sonst direkt an die Elektroden angrenzend liegen würden.In order to achieve the desired result, according to the invention, spacers with a low insert electrical resistance and without any PN junction in the rectifier unit. Such spacers are intended to be inserted between the electrodes and the semiconductor die in order to achieve a to achieve improved breakdown voltage of those semiconductor wafers that would otherwise be directly connected to the Electrodes would be adjacent.
Das Prinzip dieser Maßnahme ist bei dem in Fig.2 dargestellten Halbleitergleichric';--;r verkörpert, wo man die Abs'andsslücke 36a und 3<>b zwischen der Elektrode 34a und der Halbleiterplättchengruppe 31a, 316 ... 31n und zwischen der Elektrode 346 und der Halbleiterplättchengruppe eingefügt und mittels Aluminiumiotmateriallagen verbunden sieht. Es ist vorteilhaft, leicht verarbeitbare Abstandsstücke mit einem niedrigen elektrischen Widerstand sowie mit einem angenähert gleichen Wärmeausdehnungskoeffizient und einer annähernd gleichen Bruchfestigkeit wie die Halbleiterplättchen zu verwenden. Nach dem Ausführungsbeispiel der Erfindung verwendet man ein P- oder N-Typ-Siliziummaterial mit einer Dotierungskonzentration von etwa 1 χ 1018bis 1 χ 1019 Atome/cm3 oder mehr.The principle of this measure is, in the illustrated in Figure 2 Halbleitergleichric '-; r represents where one 36a and 3 <> b Abs'andsslücke between the electrode 34a and the semiconductor chip group 31, 316 ... 31n and between the Electrode 346 and the semiconductor die group inserted and connected by means of aluminum material layers. It is advantageous to use easily processable spacers with a low electrical resistance and with an approximately the same coefficient of thermal expansion and an approximately the same breaking strength as the semiconductor wafers. According to the exemplary embodiment of the invention, a P- or N-type silicon material is used with a doping concentration of approximately 1 10 18 to 1 χ 10 19 atoms / cm 3 or more.
Wenn die Querschnittsfläche der Abstandsstücke größer als die der Halbleiterplättchen wäre, würde die Belastung aufgrund der Wärmeausdehnung auf die Abstandsstiicke 36a und 366, nicht aber auf die Elektroden wirken, wodurch die Einfügung der Abstandsstücke bedeutungslos wäre. Um dies zu verhindern, wird die Querschnittsfläche der Abstandsstücke 3oa und 366 gleich der der Halbleiterplättchen gemacht; dadurch erleichtern sich auch die Herstellungsverfahren der Abstandsstücke und Halbleiterplättchen.If the cross-sectional area of the spacers were larger than that of the die, the Load due to thermal expansion on the spacers 36a and 366, but not on the Electrodes act, making the insertion of the spacers meaningless. To prevent this, the cross-sectional area of the spacers 3oa and 366 is made equal to that of the semiconductor dies; this also simplifies the manufacturing processes for the spacers and semiconductor wafers.
Die aus einem Halbleiter eines einheitlichen Leitungstyps bestehenden Abstandsstücke mit einer hohen Dotierungskonzentration werden unter Hitze mit den Siliziumhalbleiterplättchen vorab mittels Aluminiiumlötmateriallagcn verbunden, und die Einheit wird dann zu einer zylindrischen Form geschnitten, worauf die Verbindung der Elektroden 34a und 346 einschließlich der äußeren Anschlußdrähte 33a und 336 mit dem zylindrischen Stapel unter Hitze und Bildung einer Gkictirichtereinheit folgt.The spacers made of a semiconductor of a uniform conductivity type with a high Doping concentrations are heated with the silicon semiconductor wafers beforehand by means of aluminum soldering materials connected, and the unit is then cut into a cylindrical shape, whereupon the Connection of the electrodes 34a and 346 including the external leads 33a and 336 to the Cylindrical stack with heat and formation of a Gki funnel unit follows.
Während des Verfahrens zum Aufbringen des Glases 35 auf die Gleichrichtereinheit kommt es manchmal vor, daß sich Luft mit der Glasaufschwemmung vermischt, so daß Luftblasen zwichen dem Abstandsstück 36a und der Elektrode 34a oder zwischen dem Abstandsstück 366 und der Elektrode 346 vorliegen. Die Anwesenheit der Abstandsstiicke 36a und 36ö verhindert jedoch, daß solche Luftblasen die freiliegenden Teile von PN-Übergängen der Halbleiterplättchen 31a und 31n erreichen, die sonst an die Elektroden 34a und 346 angrenzend angeordnet wären Infolgedessen wird die Durchbruchsspannung der Halbleiterplättchen 31a und 31n auch in Gegenwart der Luftblasen nicht verringert, wodurch es möglich wird, einen Hochspannungs-Halbleitergleichrichter mit gewünschter Druchbruchsspannung zuDuring the process of applying the glass 35 to the rectifier unit, it sometimes happens that air mixes with the glass suspension, so that air bubbles between the spacer 36a and the Electrode 34a or between spacer 366 and electrode 346. The presence of the However, spacers 36a and 36ö prevent such air bubbles from affecting the exposed portions of PN junctions of the semiconductor wafers 31a and 31n that would otherwise be adjacent to the electrodes 34a and 346 As a result, the breakdown voltage of the dies 31a and 31n is also shown in FIG Presence of the air bubbles does not decrease, which makes it possible to have a high voltage semiconductor rectifier with the desired breakdown voltage
erzielen.achieve.
Die Halbleiter-Abstandsstücke könnten an irgendwelchen Stellen zwischen den Halbleiterplättchen oder zwischen einer Elektrode und den Halbleiterplättchen eingefügt werden, wenn der einzige Zweck die Justierung der Wärmedehnung wäre. Wenn es jedoch um eine Verbesserung der Durchbruchsspannung geht, ist der vorstehend erläuterte Aufbau anzuwenden.The semiconductor spacers could be anywhere between the semiconductor dies or can be inserted between an electrode and the semiconductor die when the only purpose is the Adjustment of thermal expansion would be. However, when it comes to improving breakdown voltage, the structure explained above is to be used.
Bei diesem Halbleiter-Abstandsstücke verwendenden Ausführungsbeispiel läßt sich die Beziehung zwischen der Wärmedehnung der Gleichrichtereinheit und der des Glasiiberzugs 35 durch die UngleichungIn this embodiment using semiconductor spacers, the relationship between the thermal expansion of the rectifier unit and that of the glass coating 35 by the inequality
('/'/,- /',) («V, +llih +(7,M S (T11- T1)O1(I1 +1; +1,). ('/' /, - / ',) («V, + llih + (7, MS (T 11 - T 1 ) O 1 (I 1 +1; +1,).
wiedergeben, worin Tu die anscheinende Erstarrungstemperatur des Glases 35. T.\ Raumtemperatur, tx, den linearen Wärmeausdehnungskoeffizient der Halbleiterplättchen. 1X2 den linearen Wärmpaiisrlphnungskopffizienten der Lötmateriallagen, ^i den linearen Wärmeausdehnungskoeffizient des Glases 35. Λ4 den linearen Wärmeausdehnungskoeffizient der Abstandsstücke, /1 die Gesamtdicke der Halbleiterplättchen. f> die gesamte Dicke der Lötmateriallagen und U die gesamte Dicke der Abstandsstiicke bedeuten.where Tu is the apparent solidification temperature of the glass 35. T. \ room temperature, tx, the coefficient of linear thermal expansion of the semiconductor wafers. 1X2 the linear thermal expansion coefficient of the solder layers, ^ i the linear thermal expansion coefficient of the glass 35. Λ4 the linear thermal expansion coefficient of the spacers, / 1 the total thickness of the semiconductor die. f> the total thickness of the solder material layers and U the total thickness of the spacer pieces.
Beim Ausführungsbeispiel nach F i g. 2 ist die Dicke der Halbleiterplättchen. Aluminiumlötmateriallagen und Abstandsstückc im Verhältnis zu ihren Querschnittsflächen zur Erleichterung der Darstellung übertrieben gezeichnet. Die Dicke dieser Elemente soll nun unter Bezugnahme auf ein Beispiel des Hochspannungs-Halbleitergleichrichters gemäß der Erfindung näher erläutert werden:In the embodiment according to FIG. 2 is the die thickness. Aluminum brazing material layers and spacers c in relation to their cross-sectional areas for ease of illustration drawn exaggerated. The thickness of these elements will now be discussed with reference to an example of the high voltage semiconductor rectifier are explained in more detail according to the invention:
Dicke eines einzelnen
Halbleiterplättchens
Zahl der miteinander
verbundenen
HalbleiterplättchenThickness of a single
Semiconductor die
Number of each other
connected
Semiconductor wafers
230 μπι230 μm
1313th
Unter diesen Bedingungen wurde festgestellt, daßUnder these conditions it was found that
Dri!Ckbp|?S'»ng f"f dip nipirhrirhtprfinhoit und 7nghp-Dri! Ckbp |? S '» n gf" f dip nipirhrirhtprfinhoit and 7nghp-
-» lastung auf den Glasüberzug wirkt.- »load acts on the glass coating.
Fig. 3 zeigt eine integrierte Hochspannungs-Halbleiteranordnung mit einer Mehrzahl von elektrisch in Reihe geschalteten Hochspannungs-Halbleitergleichrichtern gemäß der Erfindung.Fig. 3 shows an integrated high-voltage semiconductor device with a plurality of high-voltage semiconductor rectifiers electrically connected in series according to the invention.
In dieser Figur umfassen die Hochspannungs-Halb-Ieitcrgleichrichter4la. 41b und 41cGleichrichtcreinheiten, die mit Glas überzogen sind, und jede davon bildet einen -er Gleichrichter, wie er in F i g. 2 dargestellt ist. Die Anschlußdrähte 42a und 42b werden daranIn this figure, the high voltage semi-conductor rectifiers include 41a. 41b and 41c rectifier units covered with glass, each of which constitutes a rectifier as shown in FIG. 2 is shown. The lead wires 42a and 42b are attached
i" angebracht, um sie elektrisch in Reihe zu schalten, während äußere Anschlußdräh'e 43a und 43b mit den Hochspannungs-Halbleitergleichrichtern 41a und 41c verbunden werden, worauf Epoxyharz oder Glas 44 auf die gesamte Einheit aufgebracht wird. Jeder Hochspan-i "attached to connect them electrically in series, while outer lead wires 43a and 43b with the high-voltage semiconductor rectifiers 41a and 41c and then epoxy or glass 44 is applied to the entire unit. Every high voltage
r> nungs-Halbleitergleichrichter ist einer Beanspruchung aufgrund der Wärmedehnung während des Einformungsvorganges unterworfen, wird jedoch durch den Glasüberzug gegen Durchschläge oder Bruch geschützt.r> voltage semiconductor rectifier is a stress due to the thermal expansion during the molding process, but is subject to the Glass coating protected against punctures or breakage.
llier/u 2 Bl;ilt /cichniiiiücnllier / u 2 Bl; ilt / cichniiiiücn
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