DE2426113B2 - Thyristor-halbleiteranordnung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Thyristor-Halbleitern-Ordnung der im Oberbegriff des Anspruches 1 genannten Art. Eine solche Anordnung ist im wesentlichen bekannt aus der DT-OS 16 14 630.

In Halbleiteranordnungen ist die Halbleiterscheibe gewöhnlich in einer Dose hermetisch eingeschlossen. Die Halbleiterscheibe besteht normalerweise aus Silizium mit einer eventuell vorhandenen Stützplatte aus Molybdän oder einem anderen Material mit etwa gleichem Wärmeausdehnungskoeffizienten wie die Siliziumscheibe. Bekannte Dosen für diesen Zweck bestehen aus einem Boden und einem Deckel aus metallischem Material, wobei jedes dieser beiden Teile in elektrischem Kontakt mit der ihm zugewandten Seite der Halbleiterscheibe steht. Ferner gehören zu der Dose zwei in Stromrichtung der Halbleiteranordnung hintereinander angeordnete Ringe aus keramischem Material.

Bei einer bekannten Halbleiteranordnung sind die Ringe mit zwei Flanschen aus metallischem Material miteinander verbunden.

Dabei ist jeder Flansch an den einen der Ringe aus keramischem Material befestigt, und außerdem sind die Flansche direkt miteinander verounden. Wenn die Halbleiteranordnung ein Thyristor ist, so kann die Steuerelektrode in Form eines Drahtes an den Metallflanschen und dem Punkt auf der Silizium-Scheibe angebracht werden, wo sie den Kontakt mit der Scheibe herstellen soll. Die Flansche dienen dabei als äußerer Anschluß für die Steuerlektrode.

Bei der aus der DT-OS 16 14 630 bekannten Halbleiteranordnung wird auf solche Flansche zur Verbindung der beiden Ringe verzichtet. Die beiden Ringe sind über metallisiert Flächen in erster Linie unmittelbar miteinander verbunden. In der Verbindungsebene sind die beiden Ringe jedoch mit peripher außen liegenden Ausnehmungen versehen, in weiche ein kreisförmiger Stromleiter für die Steuerelektrode eingelegt und festgelötet wird. Dieser ringförmige Stromleiter ist mit einer radial nach innen ragenden Nase versehen, die durch ein«: öffnung in den miteinander verbundenen Ringen hindurchragt und den Kontakt zur Steuerelektrode herstellt.

Zur Herstellung des Koniaktes zwischen der Steuerelektrode und der Halbleiterscheibe sind im wesentlichen zwei prinzipiell verschiedene Ausführungen bekannt. Nach der einen Ausführung wird die Steuerelektrode an der Halbleiterscheibe durch Löten, Legieren oder Schweißen befestigt. Nach der anderen Ausführung (wie z. B. in der DT-OS 16 14 630) wird die Steuerelektrode durch eine Federkraft gegen die Halbleiterscheibe gepreßt, wobei die Halbleiterscheibe normalerweise eine im voraus präparierte Kontaktflächeh^t.

Aus der US-PS 34 37 887 ist es bei Halbieiterelementen bereits bekannt, zur Kontaktherstellung Scheiben mit vorstehenden Kontaktteilen zu verwenden.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Thyristor-Halbleiteranordriung der eingangs genannten Ausführungsart zu entwickein, bei der durch eine gegenüber den bekannten Konstruktionen vereinfachte Konstruktion ein sehr wirksamer und sicherer Kontakt zwischen der Steuerelektrode und der Halbleiterscheibe hergestellt wird.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird eine Thyristor-Halbleiteranordnung der im Oberbegriff d<;s Anspruches 1 genannten Art vorgeschlagen, weiche die im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 genannten Merkmale aufweist. Dabei können der Metallring und die Steuerelektrode aus einem einzigen, vorzugsweise aus einem Blech ausgestanzten Teil bestehen. Man erhält dadurch eine sehr robuste Halbleiteranordnung, und die bei den bekannten Ausführungen vorhandenen Schwierigkeiten mit inwendigen Verlaschungen und besonderen Konstruktionsteilen zur Erzeugung des Federdrukkes fallen fort.

Für die Verbindung der beiden Isolierringe sind keine besonderen Flansche erforderlich, die Verbindungsflächen der beiden Isolierringe bedürfen keiner besonderen Formgebung oder Bearbeitung und die Verbindung zwischen den beiden Isolierringen und dem Metallring erfolgt durch praktisch ein und denselben Arbeitsvorgang.

Anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele der Erfindung soll diese näher erläutert werden. Es zeigt

F i g. 1 bis 4 verschiedene Bauteile einer Halbleiteranordnung vor dem Zusammenbau,

F i g. 5 eine aus den Teilen der F i g. 1 —4 zusammengebaute Halbleiteranordnung,

F i g. 6 und 7 verschiedene Bauteile einer anderen Ausführungsform vor dem Zusammenbau,

F i g. 8 die aus den Teilen nach F i g. 6 und 7 zusammengebaute Halbleiteranordnung.

Sämtliche Figuren, außer F i g. 3, zeigen Querschnitte der betreffenden Bauteile oder Anordnungen, Fig.3 zeigt den Metallring gemäß F i g. 2 von oben.

F i g. 1 zeigt teils den Deckel der Dose, der aus einer zentralen, relativ dicken Scheibe 1 aus Kupfer und einem an dieser befestigten relativ dünnen Ring 2 aus einem Metall, wie Kupfer, Eisen, Eisen-Nickel-Legierung oder Eisen-Nickel-Kobalt-Legierung, besteht, und teils den der Dose am nächsten liegenden Ring 3 aus einem isolierenden Material, wie keramisches Material, z. B. Prozeüan. Die Scheibe I und der R.ing 2 sind durch Hartlöten mit beispielsweise Silberlot miteinander verbunden, und der Ring 2 sowie der Ring 3 sind miteinander durch Hartlöten und beispielsweise Silber-

lot oder durch Kleben z.B. mit einem Äthyxylinharz verbunden. Die Scheibe 1 hat eine diametral verlaufende Nut 4, um, wie es später erklärt wird, das Anbringen der Steuerelektrode mit ihrem Kontaktteil zu ermöglichen.

Die Fig. 2 und 3 zeigen den M^tallring 6, der zwischen den zur Dose gehörenden Ringen aus Isoliermaterial angeordnet wird und an dem die Steuerelektrode 7 angeordnet ist. Die Steuerelektrode hat ein senkrecht aus der Ringebene heraustretendes Kontaktteil 8, welches den Kontakt mit der Halbleiterscheibe der Halbleiteranordnung herstellt. Der Ring 6 ist ferner mit einem radial herausragenden Teil 9 für den elektrischen Anschluß an die Steuerelektrode versehen.

In dem dargestellten Beispiel bestehen die Elemente 6 bis 9 aus einem einzigen homogenen Teil, welches aus einem Blech des gewünschten Materials ausgestanzt wird, wobei das Kontaktteil 8 vorzugsweise nach dem Stanzen durch Kaltfließen des Mateiials herausgepreßt wird. Es ist von Vorieif, wenn wenigstens die Teile 6 und 7 aus einem einzigen, von Anfang an zusammenhängenden Blechstück bestehen. Die Teile 8 und 9 können eventuell nachträglich an den Teilen 7 bzw. 6 befestigt werden, beispielsweise durch Löten oder Schweißen. Ein geeignetes Material für die Teile 7 bis 9 ist Phosphorbronze, Eisen-Nickel-Kobalt-Legierung.

Fig.4 zeigt teils den Boden der Dose, der aus einer zentral liegenden, relativ dicken Scheibe 10 aus Kupfer und einem an dieser befestigten relativ dünnen Ring !Il aus demselben Material wie der Ring 2 besteht, und teils den dem Boden am nächsten liegenden Ring 12, der aus demselben Material wie der Ring 3 besteht. Die Teile !10 und 11 sind in der gleichen Weise miteinander befestigt wie die Teile 1 und 2, und die Teile 11 und 12 in der gleichen Weise wie die Teile 2 und 3. Auf der Scheibe 110 liegt eine runde Siliziumscheibe 13, die weder durch Lötung noch auf andere Weise mit der Scheibe 10 verbunden ist.

Die Siliziumscheibe ist vom pnp-Typ und die Halbleiteranordnung für eine Zentrumsteuerung vorgesehen. Die Siliziumscheibe kann auf einer oder beiden Seiten eine Stützplatte aus beispielsweise Molybdän haben. Wenn eine solche Stützplatte auf der Oberseite angeordnet ist, so ist sie mit einem zentralen durchgehenden Loch versehen, durch welches das Kontaktteil 8 der Steuerelektrode den Kontakt mit der Siliziumscheibe herstellen kann.

Die in Fig. 1 bis 4 gezeigten Teile werden durch Hartlötung oder Kleben des Metallringes 6 zuerst mit dem Isolierring 3 und dann mit dem Isolierring 12 zusammengefügt, wodurch man eine Halbleiteranordnung gemäß F i g. 5 erhält. Die Höhe des Kontaktteiles 8 ist größer als die Strecke, um die Jie obere vertikale Fläche des Ringes 12 über deren oberen vertikalen

ίο Fläche der Halbleiterscheibe 13 liegt. Dadurch und aufgrund der Befestigung des Metallringes 6 in den Isolierringen 3 und 12 wird das Kontaktteil 8 infolge der durch die Verformung entstehenden Federkraft wirksam gegen die Halbleiterscheibe 13 gepreßt.

Der Teil der Steuerelektrode 7, der in der Nut 4 liegt, wird vorzugsweise mit Isoliermaterial umgeben, beispielsweise mit einer Plastfolie, wie Polyäthylenglykolterephtalatfolie, um einen Kontakt zwischen der Elektrode und der Kupferscheibe 1 zu verhindern.

in den Fig.6 bis 8 werden dieselben Bezugszeichen verwendet, die für die entsprechenden Teile in den Fig. 1 bis 5 verwendet sind. Die Teile 1, 2 und 3 einerseits und die Teile 10, 11 und 12 andererseits sind miteinander in derselben Weise verbunden, wie es bei den Fig. 1 bis 5 erläutert wurde. Der Metallring 6a zwischen den Isoliermaterialringen hat in der Anordnung gemäß F i g. 6 bis 8 einen größeren Durchmesser als in der zuvor beschriebenen Anordnung. Er bildet daher einen außerhalb des Ringes 3 liegenden Abschnitt 14, der sich über den gesamten Umfang erstreckt. Am Isolierring 12 ist, wie insbesondere F i g. 7 zeigt, ein Ring 15 befestigt, der aus demselben Material wie der Ring 6 bzw. 6a bestehen kann und der einen Abschnitt 16 hat, der sich außerhalb des Ringes 12 um den gesamten Umfang erstreckt. Die Metallringe 6a bzw. 15 sind mit den Isolierringen 3 bzw. 12 in der gleichen Weise befestigt wie der Metallring 6 in der oben beschriebenen Ausführungsform. Die Zusammenfügung der beiden in F i g. 6 und 7 gezeigten Teile zu einer Halbleiteranordnung nach Fig.8 erfolgt durch Kaltpreßschweißung oder eine andere Schweißart oder durch Verlöten der Teile 14 und 16, wobei man eine periphere Schweißfuge bzw. Lötfuge 17 erhält. Durch die Zusammenfügung wird das Kontaktteil 8 mit starkem Federdruck wirksam gegen die Halbleiterscheibe gepreßt.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Thyristor-Halbleiieranordnung, deren Halbleiterscheibe in einer Dose eingeschlossen ist, die s einen Boden und einen Deckel aus metallischem Material hat, welche jeweils in elektrischem Kontakt mit der ihnen zugekehrten Seite der Halbleiterscheibe stehen, und zwei in Stromrichtung der Halbleiteranordnung hintereinander angeordnete Ringe aus ι ο Isoliermaterial, die über einen Metallring miteinander verbunden sind, an welchen die Steuerelektrode angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Steuerelektrode (7) quer durch die Dose erstreckt und an zwei zueinander im wesentlichen diametral gegenüberliegenden Stellen am Me'allring (6) verankert ist, und daß die Steuerelektrode (7) mit einem vorstehenden Kontaktteil (8) von solcher Höhe versehen ist, daß das Kontaktteil (8) allein durch die Verankerung der Steuerelektrode im Metallring gegen die Halbleiterscheibe (13) gedrückt wird.

2. Halbleiteranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Metallring (6) und die Steuerelektrode (7) aus einem einstückigen Stanzteil bestehen.