DE2617335A1

DE2617335A1 - Halbleiterbauelement

Info

Publication number: DE2617335A1
Application number: DE19762617335
Authority: DE
Inventors: Werner Egerbacher; Heinz Martin; Werner Mitzkus; Dieter Wunderlich
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1976-04-21
Filing date: 1976-04-21
Publication date: 1977-11-03
Also published as: JPS52129378A

Description

Halbleiterbauelement
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Halbleiterbauelement mit mehreren Halbleiterelementen, die in Aussparungen innerhalb eines durch Boden und Deckel abgeschlossenen Gehäuses angeordnet sind und die im thermischen Kontakt mit dem Boden stehen.
Ein bekanntes Halbleiterbauelement dieser Art hat ein völlig aus Isoliermaterial bestehendes Gehäuse und in den Aussparungen sind Gleichrichterelemente mit zwei Zuleitungen angeordnet, die aus Jeder Aussparung herausgeführt sind. Es ist auch bereits ein Halbleiterbauelement der eingangs erwähnten Art bekannt, dessen Gehäuse aus Metall besteht. Dieses Gehäuse hat mehrere mit einem Isolierstoff ausgekleidete Ausnehmungen, in denen jeweils ein Halbleiterelement angeordnet ist. Durch Aufeinanderstapetn solcher Halbleiterbauelemente ergibt sich eine Reihenschaltung, wobei in einem Gehäuse durch Anordnung mehrerer Ausnehmungen eine Parallelschaltung von Halbleiterelementen erreicht wird.
Die beschriebenen Halbleiterbauelemente sind ohne weiteres als einfache Einweggleichrichter zu verwenden. Der Aufbau einer Brückenschaltung erfordert aber entweder äußeren schaltungstechnischen Aufwand oder ist wie beim zuletzt beschriebenen Halbleiterbauelement nicht ohne größere konstruktive Änderungen durchführbar.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Halbleiterbauelement der beschriebenen Art so weiterzubilden, daß es für verschiedene Anwendungszwecke, wie als Zweig einer Gleichrichterbrücke, Reihenschaltung, Verdopplerschaltung, verwendbar ist, wobei das Halbleiterbauelement möglichst einfach aufgebaut sein und möglichst wenig inneren schaltungstechnischen Aufwand aufweisen soll.
Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse zwei Aussparungen aufweist, daß die Halbleiterelemente auf einem die Aussparungen elektrisch verbindenden, mit dem Boden thermisch verbundenen, jedoch elektrisch gegen ihn isolierten Kontaktstreifen sitzen, daß auf den Halbleiterelementen Kontaktelektroden sitzen und daß diese durch eine oder mehrere an einem zwischen den Aussparungen liegenden Steg befestigten Federn an die Halbleiterelemente angepreßt sind und daß der Kontakt streifen und die Kontaktelektroden durch den Deckel gehen und Anschlüsse für die Halbleiterelemente bilden.
Zweckmäßigerweise sind die Federn Blattfedern. Sie können beispielsweise mit einer senkrecht zum Boden durch den Steg gehenden Schraube befestigt sein. Vorteilhafterweise ist der Steg Bestandteil des Gehäuses. Die Halbleiterelemente können, bezogen auf den Kontaktstreifen, elektrisch gleichsinnig oder gegensinnig angeordnet sein. Sind die Halbleiterelemente Thyristortabletten, so liegt auf der Seite des Steueranschlusses ein Druckstück, das die Steuerelektrode freiläßt und eine offnung für die Steuerleitung hat.
Die Erfindung wird an Hand eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit der Figur näher erläutert: Das Halbleiterbauelement gemäß der Erfindung hat ein Gehäuse, das aus einem Boden 1, einer Wand 2 und einem Deckel 3 besteht. Der Boden 1 ist aus einem gut wärmeleitenden Metall wie Aluminium, Kupfer hergestellt, während die Wand und der Deckel aus Isolierstoff besteht. Die Wand 2 kann beispielsweise auf den Boden 1 aufgeklebt oder sonstwie dicht mit ihm verbunden sein. Der Deckel kann beispielsweise aufgeschraubt sein.
Im Inneren des Gehäuses sind Aussparungen 4, 5 vorgesehen.
Beide Aussparungen sind am Boden durch einen aus. gut leitendem Metall bestehenden Kontaktstreifen 6 verbunden. Der Kontaktstreifen 6 ist über eine Schicht 7 aus thermisch gut leitendem, Jedoch elektrisch isolierendem Material mit dem Boden 1 verbunden. Die Schicht 7 kann beispielsweise aus Berylliumoxid bestehen. Der Kontaktstreifen 6 kann in das Gehäuse einfach eingelegt sein; dies geschieht zweckmäßigerweise vor dem Zusammensetzen von Wand 2 und Boden 1.
In den Aussparungen 4, 5 liegen Halbleiterelemente 8, 9, wobei das Halbleiterelement 8 mit der Kathode nach oben und das Halbleiterelement 9 mit der Kathode nach unten weist. Sind die Halbleiterelemente Thyristortabletten, so sitzt an der Kathodenseite jeweils ein Druckstück 10 beziehungsweise 11, das mit einer die Steuerelektrode freilassenden Bohrung versehen ist.
Außerdem weisen die Druckstücke 10, 11 (nicht gezeigte) seitliche Öffnungen auf, durch die die Steuerleitungen gehen. Auf dem Druckstück 10 beziehungsweise bei einfachen Gleichrichtertabletten auf der Kathode des Halbleiterelements 8 liegt eine Kontaktelektrode 12 auf. Entsprechend liegt auf der Anodenseite des Halbleiterelements 9 eine Kontaktelektrode 14. Sind die Halbleiterelemente Gleichrichtertabletten, kann auf die Druckstücke verzichtet werden. Die Verwendung von Druckstücken empfiehlt sich Jedoch auch hierbei, da die Kontaktelektroden einfacher ausgebildet sein können. Die beiden Kontaktelektroden sind von Isolierstücken 13, 15 bedeckt, auf denen wiederum die Enden zweier Blattfedern 16 aufliegen. Unter Umständen kann auch eine Blattfeder oder eine andere Form von Federn, wie beispielsweise Sattelfedern, verwendet werden. Die Federn 16 sitzen in der Mitte auf einem Steg 17 auf, der aus Isoliermaterial besteht. Dieser Steg kann Bestandteil der Gehäusewand 2 sein, er kann Jedoch auch lediglich an dieser befestigt sein.
Der Steg 17 hat eine senkrecht zum Boden 1 verlaufende Öffnung, durch die eine Schraube 18 gesteckt ist. Mit der Schraube 18 und einer Mutter werden die Federn 16 gespannt. Der Steg 17 bildet dabei den Anschlag, so daß bei bekannter Federkennlinie und bekanntem Weg auf die Halbleiterelemente 8, 9, die Kontaktelektroden 12, 14, die Isolierstücke 13, 15 und auf den Kontaktstreifen 6 ein definierter Druck ausgeübt wird.
Dieser liegt zweckmäßigerweise zwischen 50 und 300 kp/cm2.
Der Kontaktstreifen 6 und die Kontaktelektroden 12, 14 sind mit Zuleitungen 22, 23, 24 elektrisch verbunden, die durch den Deckel 3 des Gehäuses nach außen geführt sind. Die Zuleitungen sind auf der Oberseite des Deckels durch Schrauben 19, 20, 21 festgeklemmt. Die Schrauben 19, 20, 21 bilden die äußeren Anschlüsse des Halbleiterbauelements.
Das gezeigte Ausführungsbeispiel stellt einen Zweig einer Gleichrichterbrücke dar. Zwei dieser Halbleiterbauelemente bilden eine Ein-Phasen-Gleichrichterbrücke und drei dieser Halbleiterbauelemente können zu einer Drei-Phasen-Gleichrichterbrücke zusammmengeschaltet werden. Die Halbleiterbauelemente können dazu mittels nicht dargestellter Bohrungen auf einen gemeinsamen Kühlkörper geschraubt werden. Wird an die Zuleitungen 24 dieser Halbleiterbauelemente Wechselspannung angelegt, so liegt an der Zuleitung 22 positives und an der Zuleitung 23 negatives Potential. Die Schrauben 19, 20 sind beispielsweise durch einfache ebene Stromschienen verbunden.
Die Halbleiterelemente 9, 10 können in den Aussparungen, bezogen auf den Kontaktstreifen 6, auch elektrisch gleichsinnig angeordnet werden. Damit läßt sich dieses Bauelement in einer Verdopplerschaltung verwenden. Wenn anstelle positiven Potentials an der Zuleitung 22 und negativen Potentials an Zuleitung 23 die umgekehrte Polarität gewünscht wird, so läßt sich dies einfach durch Umdrehen der Halbleiterelemente 8, 9 erreichen. Handelt es sich um Thyristortabletten, so ist auf die Kathodenseite Jeweils das Druckstück 10 beziehungsweise 11 aufzulegen.
Nachdem die Halbleiterelemente in der gewünschten Polung eingelegt und die übrigen stromführenden Teile im Gehäuse untergebracht sind, wird der Deckel aufgesetzt, wobei die Enden der Zuleitungen 22, 23, 24 durch entsprechende Öffnungen im Deckel gehen. Dies ist mit strichpunktierten Linien veranschaulicht.
Anschließend werden die Zuleitungen um 90 ° in Richtung auf die Schrauben 19, 20, 21 gebogen. Damit wird gleichzeitig der Deckel 3 gegen die Gehäusewand 2 gepreßt, da die Zuleitungen ihrerseits über die Federn 16 und die Schraube 18 gehalten werden und somit ein Widerlager bilden. Dabei übernehmen die Schrauben 19, 20, 21 nur die Aufgabe des äußeren Anschlusses.
Vor dem Verschließen des Gehäuses wird dieses zweckmäßigerweise bis zur Höhe der Feder mit einer Isoliermasse 25 vergossen, wodurch Umwelteinflüsse von den Halbleiterelementen und den Kontakten ferngehalten werden.
Im Ausführungsbeispiel liegen die Halbleiterelemente parallel zum Boden 1. Sie können Jedoch auch zum Boden derart geneigt sein, daß sich die Resultierenden der angreifenden Kräfte in einem Punkt unterhalb des Bodens schneiden. Dadurch wird die auf den Boden ausgeübte Biegekraft kleiner.
Der Boden 1 des Gehäuses ~kann statt auf einem Kühlkörper montiert zu sein auch selbst als Kühlkörper ausgebildet sein.
Dieser ist potentialfrei und gestattet dann insbesondere in Verbindung mit Flüssigkeitskühlung eine universelle Verwendung des Halbleiterbauelements.
7 Patentansprüche 1 Figur

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e 9 Halbleiterbauelement mit mehreren Halbleiterelementen, die in Aussparungen innerhalb eines durch Boden und Deckel abgeschlossenen Gehäuses angeordnet sind und die im thermischen Kontakt mit dem Boden stehen, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß das Gehäuse zwei Aussparungen (4, 5) aufweist, daß die Halbleiterelemente (8, 9) auf einem die Aussparungen elektrisch verbindenden, mit dem Boden (1) thermisch verbundenen, Jedoch elektrisch gegen ihn isolierten Kontaktstreifen (6) sitzen, daß auf den Halbleiterelementen Kontaktelektroden (12, 14) sitzen und daß diese durch eine oder mehrere an einem zwischen den Aussparungen liegenden Steg (17) befestigten Federn (16) an die Halbleiterelemente angepreßt sind und daß der Kontaktstreifen und die Kontaktelektroden durch den Deckel (3) gehen und Anschlüsse für die Halbleiterelemente bilden.
2. Halbleiterbauelement nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Federn (16) Blattfedern sind.
3. Halbleiterbauelement nach Anspruch 1 oder 2, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Federn mittels einer senkrecht zum Boden durch den Steg gehenden Schraube (18) befestigt sind.
4. Halbleiterbauelement nach Anspruch 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Steg (17) Bestandteil des Gehäuses ist.
5. Halbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Halbleiterelemente (8, 9) im Gehäuse, bezogen auf den Kontaktstreifen (6), elektrisch gleichsinnig angeordnet sind.
6. Halbleiterbauelement nach einem der AnsprUche 1 bis 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Halbleiterelemente im Gehäuse, bezogen auf den Kontaktstreifen, elektrisch gegensinnig angeordnet sind.
7. Halbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Halbleiterelemente (8, 9) Thyristortabletten sind und daß auf der Seite des Steueranschlusses ein Druckstück (10, 11) liegt, das die Steuerelektrode freiläßt und eine Öffnung für die Steuerleitung hat.