DE2332896B2 - Halbleiteranordnung mit einem scheibenförmigen Gehäuse für ein Dioden- oder Thyristorelement - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft eine Halbleiteranordnung mit einem scheibenförmigen Gehäuse für ein Dioden- oder Thyristorelement, das ein ringförmiges Gehäuseteil aus Keramik aufweist, in dem zwischen zwei gleiche Durchmesser aufweisenden Kontaktierungsronden das Halbleiterelement angeordnet ist, welches aus einer Tragscheibe mit dem gleichen Durchmesser wie die Kontaktierungsronden, einem an der Tragscheibe befestigten scheibenförmigen Halbleiterkörper und mindestens einer an der freien Scheibenfläche desselben angebrachten Kontaktelektrode besteht, sowie ferner mit einem Isolierring, welcher mit einem dem Durchmesser der Kontaktierungsronden und der Tragscheibe des scheibenförmigen Halbleiterkörpers angepaßten Innendurchmesser als Zentriervorrichtung t>^r> für die aus den zwei Kontaktierungsronden und dem Halbleiterelement bestehende Teilanordnung dient und welcher eine öffnung hat, die zur Durchführung der Steuerelektrodenleitung eines Thyristors geeignet ist

Durch US-PS 36 88 163 und US-PS 37 21 867 sind Halbleiteranordnungen der eingangs beschriebenen Art, insbesondere mit je zwei Kontaktierungsronden und einem dazwischenliegenden scheibenförmigen Halbleiterelement, die sämtlich etwa gleich große Durchmesser haben, bekannt Bei den Halbleiteranordnungen nach US-PS 36 88 163 ist ein die Kontaktierungsronden und das Halbleiterelement zentrierender Isolierring verwendet mit einer durch den Ringmantel gehenden öffnung für den Zugang eines zur Steuerelektrode eines Thyristorelementes geführten Anschlußleiters. Zwei stufenförmige und dehnungsfähige Metallringe, die zwischen je einer Kontaktierungsronde und je einer Stirnseite eines ringförmigen Gehäuseteils aus Keramik angeordnet und mit diesen Teilen verschweißt sind, dichten die Anordnung ab.

Demgegenüber dient bei Halbleiteranordnungen nach US-PS 37 2i 867 zur Abdichtung ein elastischer sogenannter O-Ring, der in einer Kreisnut, die in einer der zwei Stirnseitflächen eines ringförmigen Gehäuseteils umläuft, eingesetzt ist Diese Anordnungen sind ebenfalls scheibenförmige Gehäuse, die an den zwei Stirnseitflächen durch zwei membranartige Kreisscheiben aus Metall abgeschlossen sind, wobei die Kreisscheiben mit dem ringförmigen Gehäuseteil verschweißt sein können.

Es liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Halbleiteranordnung mit scheibenförmigem Gehäuse zur Verfügung zu stellen, bei der eine im Vergleich zu den oben betrachteten bekannten Anordnungen einfache Halterung, Zentrierung und Verspannung von Kontaktierungsronden und Halbleiterelementen im Gehäuse sowie eine Dauerdruckkontaktierung des Halbleiterelementes geschaffen ist und bei der die Oberfläche des Gehäuses überwiegend aus einer staubabweisenden Keramik besteht

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Teilanordnung mit den Kontaktierungsronden und dem Halbleiterelement durch einen längs der Innenrandfläche an der Mantelfläche der einen Kontaktierungsronde hart angelöteten ersten Stützring aus Blech getragen, auf welchen der Isolierring aufgesetzt wird, mittels des ersten Stützrings auf einem an einer Stirnseite des ringförmigen Gehäuseteils ausgebildeten Innenflansch aufsitzt, daß die zweite Kontaktierungsronde durch einen längs der Innenrandfläche an ihre Mantelfläche hart angelöteten zweiten Stützring aus Blech, bei dem der Außenrand zahnförmig ist und der Außendurchmesser größer ist als der Innendurchmesser des ringförmigen Gehäuseteils, gegen das Halbleiterelement gedrückt und an der Innenwandfläche des Gehäuseteils abgestützt ist, daß ferner die zentrierte Teilanordnung mittels einer elastischen Vergußmasse mit dem ringförmigen Gehäuseteil verbunden ist und ein die zweite Kontaktierungsronde umgebender, mit der flanschfreien Stirnseite des ringförmigen Gehäuseteils abschließender Ring aus Keramik in die Vergußmasse eingelegt ist.

Dadurch, daß bei einer Halbleiteranordnung gemäß der Erfindung Leistungshalbleiterbauelemente durch einfache Konstruktionsmittel in einem abgedichteten Gehäuse in gesicherter Lage zentrierbar und auf Dauer druckkontaktiert sind, so kann eine solche Anordnung auch einfacher als die bekannten Anordnungen hergestellt werden. Besondere Herstellungsvorgänge wie z. B. Verschweißen von Gehäuseteilen und dabei Maßnahmen eeeen nicht erwünschtes Erhitzen des

Halbleiterelementes und zur Einhaltung von Toleranzen sind bei der Herstellung nicht erforderlich.

Verwendbar ist ein mit der flanschfreien Stirnseite des Keramikgehäuses abschließender holierring aus KeramikmateriaL Der Verschluß der erfindungsgemäßen Anordnung mit dem Keramikgehäuse ist durch die mechanische Verspannung eines längs der Außenrandfläche zahnförmig ausgeformten Stützringes im Kraftschluß mit der Innenwand des Keramikgehäuses gegeben ucd. somit selbsthaltend.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt, das nachstehend beschrieben wird. Es zeigt

F i g. 1 eine Halbleiteranordnung in einem Durchmesserquerschnitt, deren Bestandteile auseinandergezogen dargestellt sind,

Fig.2 eine Halbleiteranordnung nach Fig. 1 im zusammengesetzten Zustand.

Eine Halbleiteranordnung gemäß dt/· Erfindung besteht, wie der Fig. 1 zu entnehmen ist, aus einem ringförmigen Gehäuse 1 aus Keramik, einer Kontaktierungsronde 2, einem zentrierenden Isolierring 5, einem Halbleiterelement 4, einer zweiten Kontaktierungsronde 3 und einem Keramikring 7. Das Gehäuse 1 hat einen an einer Stirnseite ausgebildeten Innenflansch 11 und einen durch das ringförmige Gehäuse hindurchgehenden Kanal 12, in den ein Röhrchen 13, durch das eine Steuerelektrodenleitung 13' hindurchgeführt ist, eingesetzt ist Die Kontaktierungsronde 2 hat einen Durchmesser, der kleiner ist als der Innendurchmesser des Innenflansches 11. Ein Stützring 2' aus tief ziehfähigem Eisenblech oder aus Kupferblech ist längs seiner Innenrandfläche mit der Mantelfläche der Ronde 2 hart verlötet Der Außendurchmesser dieses Stützringes ist größer als der Innendurchmesser des Innenflansches Γ. Das Halbleiterelement 4 ist eine Anordnung mit einer betriebsfähigen Thyristorscheibe 41, die an einer als Anode dienenden Tragscheibe A angebracht ist und an ihrer freien Scheibenfläche mit einer ringförmigen Kontaktelektrode K, die als Kathode dient, und ferner mit einer zentralen Steuerelektrode G versehen ist. An einer Kontaktierungsscheibe G' der Steuerelektrode ist die Leitung 13' hart angelötet Die Kontaktierungsronde 3 hat den gleichen Durchmesser wie die Ronde 2. Ein Stützring 3', wiederum aus tiefziehfähigem Eisenblech oder aus Kupferblech, ist längs der Innenrandfläche mit der Mantelfläche der Ronde 3 hart verlötet. Die Außenrandfläche des Stützringes ist zahnförmig ausgeformt Der Außendurchmesser des Stützringes ist größer als der Innendurchmesser des Gehäuses 1. Die Ronde 3 hat an ihrer dem Halbleiterelement 4 zugewandten Flachseite im Zentrum eine Ausnehmung 31, in welcher eine Druckkontaktierungsvorrichtung 34 für die Steuerelektrode G, die aus einem Satz Federscheiben besteht, angeordnet ist. Die ringförmige Elektrode K, die als Kathode dient, hat einen Radialschlitz R, durch den die Steuerelektrodenleitung 13' zu der Kontaktierungsscheibe G'der Steuerelektrode G hindurchgefühlt ist Zwischen der Druckkontaktierungsvorrichtung und der Kontaktierungsscheibe G' befindet sich eine Isolierscheibe 35, die in die ringförmige Kontaktelektrode K eingesetzt ist

Der Keramikring 7 hat einen Innendurchmesser, der größer ist als der Durchmesser der Kontaktierungsronde 3, und einen Außendurchmesser, der kleiner ist als der Innendurchmesser des ringförmigen Gehäuses 1 aus Keramik. Der Isolierring 5 dient zur Zentrierung der Teilanordnung 2, 4, 3 und hat einen dem Durchmesser der Ronden 2 und 3 angepaßten Innendurchmesser und eine Ringhöhe, die kleiner ist als der Abstand der Stutzbleche 2' und 3' voneinander, wenn die Anordnung zusammengesetzt ist. Der Isolierring 5 hat ferner eine öffnung 5' für die Steuerelektrodenleitung 13' der Kontaktierungsscheibe G, der Steuerelektrode G.

Der Aufbau der Halbleiteranordnung insgesamt und die einzelnen Aufbauschritte sind durch Vergleichen der F i g. 1 und 2 miteinander zu ersehen.

Zuerst wird die Kontaktierungsronde 2 mit dem angelöteten Stützring 2' von oben her in das ringförmige Gehäuse 1 eingeführt und ungefähr zentrisch eingelegt so daß der Stützring 2' auf dem Innenflansch 11 aufliegt. Sodann wird der Isolierring 5 von oben her über die Ronde 2 bis zum Stützring 2' geschoben. Das zusammengesetzte Halbleiterelement 4 wird anschließend ebenfalls von oben her in den Isolierring 5 eingeschoben auf die Ronde 2 gesetzt Es werden dabei der Radialschlitz R und die öffnung 5' des Isolierringes 5 fluchtend mit dem Kanal 12 des ringförmigen Gehäuses 1 ausgerichtet so daß die Steuerelektrodenleitung 13', die an der Kontaktierungsscheibe Chart angelötet ist, durch den Radiaischlitz R, die öffnung 5' und das Röhrchen 13 aus der Halbleiteranordnung herausgeführt werden kann. Als nächstes wird dann die Kontaktierungsronde 3 mit dem angelöteten Stützring 3' von oben her bis zur Kontaktgabe mit der Kathode K des Thyristors eingedrückt Hierbei wird der Stützring 3' aufwärts gespreizt, wodurch die Teilanordnung 2,4,3 kraftschlüssig mit dem ringförmigen Gehäuse 1 aus Keramik

verbunden wird. Außerdem wird die Steuerelektrode G durch die Druckkontaktierungsvorrichtung 34 über die Isolierscheibe 35 mit der Kontaktierungsscheibe C unter Druck kontaktiert. Es wird schließlich die zentrierte Teilanordnung 2, 3, 4 in einer elastischen Vergußmasse 6 eingebettet und dadurch in dem Keramikgehäuse 1 befestigt Ein mit der flanschfreien Stirnseite des ringförmigen Keramikgehäuses abschließender Ring 7, der ebenfalls aus Keramik besteht, wird dann noch von oben her in die aushärtende Vergußmasse 6 eingelegt

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Halbleiteranordnung mit einem scheibenförmigen Gehäuse für ein Dioden- oder Thyristorelement, das ein ringförmiges Gehäuseteil aus Keramik aufweist, in dem zwischen zwei gleiche Durchmesser aufweisenden Kontaktierungsronden das Halbleiterelement angeordnet ist, welches aus einer Tragscheibe mit dem gleichen Durchmesser wie die Kontaktierungsronden, einem an der Tragscheibe befestigten scheibenförmigen Halbleiterkörper und mindestens einer an der freien Scheibenfläche desselben angebrachten Kontaktelektrode besteht, sowie ferner mit einem Isolierring, welcher mit einem dem Durchmesser der Kontaktierungsronden und der is Tragscheibe des scheibenförmigen Halbleiterkörpers angepaßten Innendurchmesser als Zentriervorrichtung für die aus den zwei Kontaktierungsronden und dem Halbleiterelement bestehende Teilanordnung dient und welcher eine öffnung hat, die zur Durchführung der Steuerelektrodenleitung eines Thyristors geeignet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilanordnung (2,4,3) mit den Kontaktierungsronden (2,3) und dem Halbleiterelement (4) durch einen längs der Innenrandfläche an der Mantelfläche der einen Kontaktierungsronde (2) hart angelöteten ersten Stützring (2') aus Blech getragen, auf welchen der Isolierring (5) aufgesetzt wird, mittels des ersten Stützrings (2') auf einem an einer Stirnseite des ringförmigen Gehäuseteils (1) ausgebildeten Innenflansch (11) aufsitzt, daß die zweite Kontaktierungsronde (3) durch einen längs der Innenrandfläche an ihre Mantelfläche hart angelöteten zweiten Stützring (3') aus Blech, bei dem der Außenrand zahnförmig ist und der Außendurchmesser größer ist als der Innendurchmesser des ringförmigen Gehäuseteils (1), gegen das Halbleiterelement (4) gedrückt und an der Innenwandfläche des Gehäuseteils (1) abgestützt ist, daß ferner die zentrierte Teilanordnung (2, 4, 3) mittels einer elastischen Vergußmasse (6) mit dem ringförmigen Gehäuseteil (1) verbunden ist und ein die zweite Kontaktierungsronde (3) umgebender, mit der flanschfreien Stirnseite des ringförmigen Gehäuseteils (1) abschließender Ring (7) aus Keramik in die Vergußmasse (6) eingelegt ist.