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Zylindrisches Gehäuse für ein Leistungs-
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halbleiter-Bauelement Die vorliegende Erfindung betrifft ein zylindrisches
Gehäuse für ein Leistungshalbleiter-Bauelement mit einem Mantelteil aus Keramik
und mit zentral angeordneten, metallischen Stirnplatten, welche mit dem Mantelteil
durch Ringbleche verbunden sind, wobei mindestens auf einer Seite ein erstes Ringblech
mit einer Stirnplatte und ein zweites Ringblech mit der Keramik und beide Ringbleche
miteinander stoffschlüssig derart verbunden sind, dass sich ein den Mantelteil nach
aussen überragender Blechrand ergibt und auf dem Blechrand eine Anschlusslasche
stoffschlüssig angebracht ist.
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Leistungshalbleiter werden oft in hochwertige Gehäuse aus Keramik
eingebaut. Besonders bei Hochleistungs-Thyristoren ist der materielle Wert des Gehäuses
oftmals bedeutend höher als derjenige des aktiven Halbleiterteils. Bekanntlich können
defekte Halbleiter-Bauelemente in Steuerschaltungen relativ einfach mittels Schraub-
und Steckverbindungen ausgewechselt werden. Anders verhielt es sich bisher jedoch
mit der Reparatur des defekten Bauelementes selbst. Entweder konnten die defekten
Siliziumtabletten nicht ohne Zerstörung mindestens eines Teils des Gehäuses ausgewechselt
werden, oder die entsprechende Re#generation des Halbleiters war so aufwendig, dass
meist darauf verzichtet wurde.
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Die Erfindung stellt sich die Aufgabe, ein Gehäuse zu schaffen, welches
unter Beibehaltung der genormten Abmessungen und Formen auf einfache Weise ein Auswechseln
des aktiven Halbleiterteils zulässt.
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Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlusslasche
einseitig abgewinkelt und derart auf dem Blechrand angeordnet ist, dass sie sich
an der Keramik abstützt und mit dem Blechrand in dessen äusserster Randzone stoffschltlssig
verbunden ist.
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Anhand von Zeichnungen wird nachfolgend ein Ausfuhrungsbeispiel der
Erfindung näher erläutert.
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Es zeigen: Fig. 1 einen Teilschnitt eines in ein Scheibengehäuse einge-.
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bauten Thyristors gemäss dem Stand der Technik, Fig. 2 ein zu Fig.
1 entsprechendes jedoch regenerationsfähiges Gehäuse, und Fig. 3a,b und c eine Anschlusslasche
des Gehäuses nach Fig. 2.
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In Scheibengehäuse eingebaute Thyristoren sind bekannt, vgl.
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z.B. BBC Druckschrift Bestellnummer DHS 50952 D. Derartige Scheibengehäuse
weisen Anschlüsse auf für: Anode, Kathode, Hilfskathode und Steuerelektrode. Auf
Seite 10 dieser Druckschrift ist ersichtlich, dass der Hilfskathodenanschluss Bestandteil
eines das Scheibengehäuse überragenden Blechrandes ist. Es ist offensichtlich, dass
eine derartige Lösung materialaufwendig ist und fertigungstechnische Probleme aufwirft.
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Der Einbau von Scheibengehäusen in Kühlkörper sowie die Druckkontaktierung
sind ebenfalls in dieser Druckschrift dargestellt (Seiten 11 und 12).
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Das in Fig. 1 dargestellte Scheibengehäuse stellt eine Weiterentwicklung
des in der BBC Druckschrift beschriebenen dar. Es
besteht im wesentlichen
aus zwei Stirnplatten la, lb, einem Mantelteil aus Keramik 2, einer Silizium-Tablette
3 mit entsprechender Kontaktierung, einem ersten und einem zweiten Ringblech lc,
ld, einer Randzone 4, einem Steuerelektrodenanschluss 5, und einem Hilfskathodenanschluss
6 mit den zugehörigen Schweissstellen 7.
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Die Ringbleche lc, ld sind in der Randzone 4 stoffschlüssig miteinander
verbunden. Bewährt hat sich hierzu ein Plasmaschweissverfahren. Der aus einem Stück
gefertigte Hilfskathodenanschluss 6 weist in seinem den Blechrand überragenden Teil
dieselbe Form auf wie derjenige in der oben erwähnten BBC Druckschrift. Mittels
eines Punktschweissverfahrens wird der Hilfskathodenanschluss 6 auf dem Ringblech
lc stoffschlüssig angebracht. Zur Erzielung einer ausreichenden mechanischen Festigkeit
sind relativ starke Schweissstellen 7 notwendig.
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Dementsprechend sind die in Fig. 1 dargestellten Schweissstellen 7
als idealisiert zu betrachten. In der Praxis werden diese Schweissstellen 7 oft
grösser ausfallen und das Ringblech lc durchschweissen.
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Zur Regeneration eines Halbleiter-Bauelementes muss jedoch die Siliziumtablette
ausgewechselt werden. Zu diesem Zweck wird das Scheibengehäuse in der Randzone 4
aufgetrennt. Ein yationsllas Auftrennen des Scheibengehäuses ist nur möglich,
wenn
der Hilfskathodenanschluss 6 ebenfalls entfernt wird.
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Nach erfolgter Regeneration - auswechseln der Siliziumtablette 3 -
muss das Scheibengehäuse wieder dicht verschlossen werden, d.h. wieder verschweisst
werden können. Aufgrund der relativ dicken Schweissstellen 7 ist dies Jedoch. nur
in den seltesten Fällen möglich, so dass eine derartige Anordnung nicht als regenerationsfähig
zu betrachten ist.
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Das in Fig. 2 dargestellte Scheibengehäuse weist dieselben äusseren
Abmessungen wie dasjenige in Fig. 1 auf. Entsprechend sind die gleichen Teile mit
denselben Bezeichnungen versehen.
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Auf dem Ringblech lc ist eine Anschlusslasche 60 mit einem abgewinkelten
Teil 61 stoffschlüssig angebracht. Diese Anschlusslasche 60 hat ebenfalls die Funktion
eines Hilfskathodenanschlusses.
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In Fig. 3, einer Darstellung in drei Ansichten, ist die Anschlusslasche
60 in allen Einzelheiten ersichtlich. Der abgewinkelte Teil 61 der Anschlusslasche
60 weist eine abgerundete Form auf. Der flache Teil der Anschlusslasche 60 ist abgesetzt
mit einer Anschrägung 63 und einem Rasterloch 62 versehen.
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Die Montage der Anschlusslasche 60 geschieht folgendermassen: Auf
einem, an der Randzone 4 verschweissten Scheibengehäuse
wird die
Anschlusslasche 60 in radialer Richtung formschlüssig auf das Ringblech lc aufgelegt.
Dabei muss beachtet werden, dass der abgewinkelte Teil 61 an der Stirnseite der
Keramik 2 anliegt. Anschliessend wird durch eine Widerstandsschweissung die Anschlusslasche
60 am Schweisspunkt 70 mit der Randzone 4 verbunden.
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Die Ringbleche lc, ld sind ebenso, wie die Anschlusslasche 60, aus
Kovarblech gefertigt.
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Die Anschlusslasche 60 ist auf eine handelsübliche Steckerform ausgerichtet.
Der Hilfskathodenanschluss geschieht durch Aufschieben eines negativen Steckers
auf die Anschlusslasche 60, wobei der Stecker durch das Rasterloch 62 fixiert wird.
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Die erfindungsgemässe Ausführung einer Anschlusslasche nach den Fig.
2, 3 ermöglicht ein sehr einfaches Auswechseln der Silizium-Tablette 3. Zu diesem
Zweck wird die Anschlusslasche 60 in geeigneter Weise, beispielsweise mittels einer
Zange, bündig mit der Randzone 4 abgeklemmt. Anschliessend wird die Randzone 4 abgedreht
oder abgeschliffen, wobei gleichzeitig der Schweisspunkt 70 eliminiert wird. Dadurch
kann das Scheibengehäuse geöffnet werden, die Silizium-Tablette ersetzt und das
Scheibengehäuse wieder verschlossen und weiterverwendet werden. Das Wiederverschliessen
des Scheibengehäuses, sowie
die Montage der Anschlusslasche 60
erfolgt analog zum Fertigungsprozess. Bei sorgfältiger Ausführung der Schweissarbeiten
ist bei grösseren Thyristoren mindestens ein zweidreimaliges Auswechseln der Silizium-Tablette
3 möglich.
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Selbstverständlich könnte die erfindungsgemässe Anschlusslasche 60
auch einen anderen, einem entsprechenden Stecker angepassten Querschnitt aufweisen.
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Die bedeutende Scherunempfindlichkeit obiger Anordnung hat sich ebenfalls
als Vorteil erwiesen. Die beim Anschluss eines Steckers auftretenden Scherkräfte
werden zu einem grossen Teil durch den abgewinkelten Teil 61 der Anschlusslasche
60 bzw. durch seine Abstützung am Keramikteil 2 aufgenommen.
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