DE2611749C3 - Halbleiteranordnung mit einem über Spannbolzen durch Druck kontaktierbaren Halbleiterbauelement - Google Patents

Halbleiteranordnung mit einem über Spannbolzen durch Druck kontaktierbaren Halbleiterbauelement

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Description

Durch Druck kontaktierbare Halbleiterbauelemente bestehen im wesentlichen aus einem zwischen zwei Zuführungselektroden liegenden Halbleiterelement, das mit den Zuführungselektroden lediglich unter Druck, d. h. nicht durch Löten, Schweißen, Legieren oder sonstwie stoffschlüssig verbunden ist. So ist beispielsweise in der DE-PS 12 76 209 eine Halbleiteranordnung beschrieben worden, bei der das Halbleiterelement in einem scheibenförmigen Gehäuse eingeschlossen ist. An das Gehäuse werden Kühlkörper angedrückt, welche auch die Funktion von Zuführungselektroden haben. Die durch Druck vorgenommene Kontaktierung machen Maßnahmen zur Zentrierung des Halbleiterelements und der Zuführungselektroden notwendig. Das Zentrieren eines unter Druck kontaktierten Halbleiterelements ist von ausschlaggebender Bedeutung für die Funktionsfähigkeit, da eine schiefe Belastung zur Zerstörung des Halbleiterelements führt. Bei der bekannten Anordnung weist das Gehäuse, in dem das Halbleiterelement eingeschlossen ist, nach innen weisende ringförmige Einprägungen auf, durch die das Halbleiterelement zentriert ist. Die Kühlkörper werden durch Spannbolzen an die Ober- und Unterseite des Gehäuses angedrückt. Die Spannbolzen greifen in am Außenrand des Gehäuses vorgesehene Kerben ein und zentrieren das Gehäuse. Bei der bekannten Halbleiteranordnung sind beispielsweise vier der genannten Spannbolzen erforderlich.
Es ist auch bekannt, in Gehäuse eingeschlossene Halbleiterelemente dadurch zu zentrieren, daß in Ober- und Unterseite des Gehäuses bijdenden Zuführungselektroden Sacklöcher vorgesehen sind, in die zu Kfihlkörpern gehörende Zentrierstifte eingreifen. Solche Halbleiterbauelemente werden ebenfalls mktels mehrerer, um den Gehäuseumfang herum verteilter Spannbolzen unter Druck kontaktiert Es ist auch bekannt, ein in einem Gehäuse eingeschlossenes
ίο Halbleiterelement dadurch zu zentrieren, daß ein Teil des Gehäuses in einer in einem Kühlkörper vorgesehenen Vertiefung sitzt Auch diese Anordnurgen werden mittels mehrerer am Umfang verteilter Spannbolzen oder Schrauben druckkontaktiert.
Die beschriebenen Lösungen erfordern also mehrere Spannbolzen und außerdem besondere Vorrichtungen zum Zentrieren des Hdlbleiterelements und damit einen hohen konstruktiven Aufwand.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Halbleiteranordnung mit einem über Spannbolzen durch Druck kontaktierbaren Halbleiterbauelement, welches ein zwischen Zuführungselektroden liegendes Halbleiterelement aufweist.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht darin, eine Halbleiteranordnung dieser Art einfacher als bisher zu kontaktieren, wobei der Kontaktdruck und die Zentrierung mittels eines einzigen einfachen Teils bewirkt werden soll.
Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Zuführungselektroden und das Halbleiterelement mit je einem zur Aufnahme des Spannbolzens bestimmten, zentrisch im Halbleiterelement und in den Zuführungselektroden angeordneten Loch versehen sind, und daß der Spannbolzen gegenüber den Zuführungselektroden und dem Halbleiterelement isoliert ist.
Weiterbildungen und vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Es sind bereits Halbleiteranordnungen beschrieben worden, bei denen das Gehäuse ein zur Aufnahme eines Bolzens bestimmtes Loch aufweist. Der Bolzen hält das Gehäuse zusammen. Im Innern des Gehäuses sind mehrere Halbleiterelemente und Zuführungselektroden angeordnet. Solche Halbleiterbauelemente sind in der Herstellung offensichtlich teuer und kompliziert, da jedes Halbleiterelement für sich kontaktiert werden muß. Außerdem wird das Gehäusevolumen schlecht ausgenützt (siehe DE-AS 12 59 470).
Die Erfindung wird an Hand von Ausführungsbeispie-
r>o len in Verbindung mit den F i g. 1 und 2 näher erläutert:
In Fig. 1 ist ein durch Druck kontaktierbares Halbleiterbauelement mit einem Halbleiterelement J^ dargestellt, welches zwischen zwei Zuführungselektroden 6 und 8 liegt. Das Halbleiterelement 1 besteht aus
r>5 einem beispielsweise aus Silicium gefertigten Halbleiterkörper 2, an dem eine beispielsweise aus Molybdän bestehende Elektrode 3 anlegiert oder angelötet ist. Das Halbleiterelement A ist mit einem auf die Ränder des Halbleiterkörpers 2 aufgebrachten Schutzlack 4 oder
bo einer sonsiigen Passivierungsschicht versehen. Das Halbleiterelement 1 und die Zuführungselektroden 6, 8 sind mit zentrischen Löchern 5 bzw. 7 bzw. 9 versehen. Die Löcher 5, 7, 9 dienen zur Aufnahme eines Spannbolzens, der in F i g. 1 der besseren Übersichtlich-
»>r> keit halber nicht gezeigt ist. Der Spannbolzen, der sowohl gegen das Halbleiterelement J^ als auch gegen mindestens eine der Zuführungselektroden 6, 8 elektrisch isoliert ist, hat einen nur wenig kleineren
Durchmesser als die Löcher 5, 7, 9 und dient somit zur Zentrierung der genannten Einzelteile. Gleichzeitig bringt der Spannbolzen, beispielsweise über entsprechende Druckripge, den für die Kontaktierung des Halbleiterelements 1 notwendigen Druck auf. Dieser iiegt üblicherweise zwischen 100 und 500 bar. Die Anordnung nach F i g. 1 kann, muß jedoch insbesondere für geringe Sperrspannungen nicht notwendigerweise in einem Gehäuse untergebracht sein. Die Zuführungselektroden 6,8 können Bestandteile des Gehäuses oder von Kühlkörpern sein. Sie können aber auch außerhalb des Gehäuses liegen. Das Gehäuse kann beispielsweise aus einem um die Zuführungselektroden 6, 8 herumgelegten Dichtungsring vervollständigt werden, wobei in die Hohlräume in an sich bekannter Weise beispielsweise aus Silikonkautschuk bestehende Ringe eingelegt werden. Beim Zusammenpressen dichten diese Ringe das Innere des Halbleiterbauelements ab. Die Hohlräume können jedoch in an sich bekannter Weise beispielsweise auch mit einem Kunststoff vergossen sein.
In der Anordnung nach F i g. 2 wird wiederum das mit _1 bezeichnete Halbleiterelement verwendet. Es sitzt auf einer Zuführungselektrode auf, die als Kühlkörper 13 ausgebildet ist. Dieser Kühlkörper hat einen Kanal 14, der beispielsweise von Kühlwasser durchflossen wird. Der Kühlkörper kann jedoch auch ein mittels Luft oder eines anderen Mediums gekühlt sein. Auf der Oberseite des Halbleiterelements J_ sitzt die Zuführungselektrode 8 auf. Darauf sitzt ein Anschluß 16, der ebenfalls mit einem zur Aufnahme des Spannbolzens bestimmten Loch versehen ist. Auf dem Anschluß 16 sitzt eine Ringscheibe 17, die beispielsweise aus Isoliermaterial bestehen kann. Auf der anderen Seite des Kühlkörpers sitzt in spiegelbildlicher Anordnung ein Halbleiterelement IL eine Zuführungselektrode 12, ein Anschluß 15 und eine Druckscheibe 18. Die Zuführungselektroden 8 und 12 besitzen Absätze, in die Dichtungsringe 23, 24 bzw. 25,26 eingelegt sind.
Durch die Löcher der oben aufgezählten Teile wird ein Spannbolzen 21 durchgesteckt, der mittels einer Mutter 22 über Tellerfedern 23 den für die Halbleiterelemente J. und 11 notwendigen Kontaktdruck liefert und diese zentriert Beim Anziehen der Mutter 22 verformen sich die Ringe 23, 24, 25 und 26 und dichten so die Halbleiterelemente gegen die Außenatmosphäre ab.
Die Halbleiterelemente i und H können elektrisch in Reihe oder auch gegeneinander geschaltet sein. Sind sie gegeneinander geschaltet, so kann die Anordnung nach Fig.2 einen Teil einer Einphasen- oder Dreiphasen-Gleichrichterbrücke bilden. In diesem Fall wird der Anordnung am Anschluß 27 und an weiteren gleichartigen Anschlüssen anderer gleichartiger Halbleiteranordnungen Einphasen- bzw. Dreiphasen-Wechselstrom zugeführt, wobei der gleichgerichtete Strom an den Anschlüssen 15, 16 abgenommen werden kann. Die Anschlüsse 15, 16 bilden dann zweckmäßigerweise für alle diese Halbleiteranordnungen gemeinsame Sammelschienen.
Sind beide Halbleiterelemente χ und Π in Reihe geschaltet, so läßt sich die Schaltungsanordnung als einfacher Gleichrichter betreiben. Die Sperrspannung verteilt sich dann auf beide Halbleiterelemente.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:
1. Halbleiteranordnung mit einem über Spannbolzen durch Druck kontaktierbaren Halbleiterbauelement, welches ein zwischen Zuführungselektroden Hegendes Halbleiterelement aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuführungselektroden (6,8) und das Halbleiterelement (1) mit je einem zur Aufnahme des Spannbolzens (21) bestimmten, zentrisch im Halbleiterelement (1) und in den Zuführungselektroden (6, 8) angeordneten Loch (5, 7, 9) versehen sind, und daß der Spannbolzen (21) gegenüber den Zuführungselektroden (6,8) und dem Halbleiterelement (1) isoliert ist
2. Halbleiteranordnung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen mit einem Locn versehenen Kühlkörper (13), der entweder am Halbleiterelement (1; U) oder an einer der Zuführungselektroden (8, 12)"anliegt, und durch einen durch die Löcher hindurchgehenden, Kühlkörper (13), Halbleiterelement (1; 11) und Zuführungselektroden (8, 12) zusammenpressenden Spannbolzen (21).
3. Halbleiteranordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zu beiden Seiten des Kühlkörpers (13) ein Halbleiterelement (1; 11) liegt und daß an der dem Kühlkörper (13) abgewandten Seiie je eine Zuführungselektrode (8, 12) und je ein mit einem zur Aufnahme des Spannbolzens bestimmten Loch versehener Anschlußleiter (15,16) liegt.
4. Halbleiteranordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Halbleiterelemente (U 11) in Reihe geschaltet sind.
5. Halbleiteranordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Halbleiterelemente (1; Ii) elektrisch gegensinnig geschaltet sind.
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