DE2719400A1 - Disc shaped thyristor or diode assembly - has semiconductor element clamped between two contact discs sealed by two elastic, heat and oil resistant adhesive rings - Google Patents

Disc shaped thyristor or diode assembly - has semiconductor element clamped between two contact discs sealed by two elastic, heat and oil resistant adhesive rings

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Abstract

The thyristor has an insulating cylindrical ring serving as a case wall, and the thyristor etc. has pressure contacts in the form of two contact discs between which it is clamped. The contact discs (2, 2') have diameters corresponding to the inner dia. of the ring (1). They are held in position by two sealing rings (5) surrounding the thyristor (3) and made of a permanently elastic, heat and oil resistant adhesive. Their outer dia. also corresponds to the ring (1) dia. The two sealing rings may be positioned between the contact discs and a projection at the centre of the inner surface of the cylindrical ring.

Description

Scheibenförmige Halbleiterzelle"Disc-shaped semiconductor cell "

Die Erfindung betrifft eine scheibenförmige Halbleiterzelle für ein darin druckkontaktierbares Thyristor- oder Diodenelement mit den weiteren im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmalen, nämlich einem als Gehäusewand dienenden Zylinderring aus einem Isolator, in welchem das Halbleiterbauelement zwischen zwei die Halbleiterzelle an den zwei Stirnflächen dicht abschließenden und als Stromabnehmer seiner Hauptelektroden dienenden Kontaktierscheiben zentriert eingesetzt ist.The invention relates to a disk-shaped semiconductor cell for a therein pressure-contactable thyristor or diode element with the others in the generic term of claim 1 specified features, namely one serving as a housing wall Cylinder ring made of an insulator in which the semiconductor component is between two the semiconductor cell tightly closing at the two end faces and as a current collector its main electrodes serving contacting discs is inserted centered.

Es ist durch die DT-PS 2 021 158 eine Halbleiteranordnung dieser Art mit einem scheibenförmigen Gehäuse und einem darin eingesetzten Halbleiterbauelement bekannt, bei welcher ein Zylinderring aus Keramik das Gehäuse bildet, in dessen oberer und unterer Stirnfläche eine gegen das Ringinnere gerichtete Stufe eingelassen ist, in der an der oberen Stirnfläche ein Blechstützrin zur Abstützung eines die obere Gehäusestirnfläche dicht abschließenden membranartigen, kreisförmigen Kontaktierungsbleches aus Kupfer mit einer Randwulst eingelötet ist.DT-PS 2 021 158 describes it as a semiconductor device of this type with a disc-shaped housing and a semiconductor component inserted therein known, in which a cylinder ring made of ceramic forms the housing in which A step directed towards the inside of the ring is embedded in the upper and lower end faces is, in which a sheet metal support ring to support a die on the upper end face upper housing end face tightly sealing membrane-like, circular contacting sheet made of copper with a beaded edge is soldered in.

In der Stufe an der unteren Stirnfläche des Zylinderringes ist ebenfalls ein solches Kontaktierungsblech mit einer Ringwulst jedoch ohne Stützring eingelötet, welches die untere Gehäusestirnfläche dicht abschließt. Das Halbleiterbauelement ist an einer seiner Hauptflächen mit einer durch das Kontaktierungsblech an der unteren Gehäusestirnfläche kontaktierten Tragscheibe verbunden und steht an der anderen Hauptfläche mittels einer Kontaktierscheibe mit dem Kontaktierungsblech an der oberen Gehäusestirnfläche in Kontakt. Bei dieser Anordnung befindet sich sonach das Halbleiterbauelement einerseits mit seiner Tragscheibe und andererseits mit einer Kontaktierscheibe zwischen den zwei die Halbleiterzelle dicht abschließenden membranartigen Kontaktierungsblechen und wird mit diesen bei Druckausübung auf die Halbleiterzelle kontaktiert. Außerdem ist das Halbleiterbauelement zentriert und umspannfähig in die Zelle eingesetzt. Eine zur Verbindung des erwähnten Blechstützringes bzw. des membranartigen Kontaktierungsbleches erforderliche Hartlötung ist indessen aufwendig.In the step on the lower face of the cylinder ring is also Such a contact sheet with an annular bead but without a support ring is soldered in, which tightly seals the lower end face of the housing. The semiconductor component is on one of its main surfaces with one through the contacting plate on the lower housing end face contacted supporting disk connected and stands on the other main surface by means of a Contact washer with the contact sheet in contact with the upper face of the housing. In this arrangement there is therefore the semiconductor component on the one hand with its support disk and on the other hand with a contact disk between the two tightly sealing the semiconductor cell membrane-like contact plates and is with these when pressure is exerted on the Semiconductor cell contacted. In addition, the semiconductor component is centered and inserted into the cell so that it can be re-clamped. One to connect the mentioned sheet metal support ring or the membrane-like contacting sheet is required hard soldering laborious.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Halbleiterzelle mit den eingangs angegebenen Anordnungs- und Aufbaumerkmalen zu finden, die ohne den Zylinderring aus einem Isolator mit Kontaktierscheiben oder anderen Metallteilen durch Lötung oder ähnlich verbinden zu müssen, dicht abgeschlossen, zur Druckkontaktierung des zentriert darin eingesetzten Halbleiterbauelementes geeignet ist und die billig herzustellen ist.The object of the invention is to provide a semiconductor cell with the initially to find the specified arrangement and structural features without the cylinder ring from an insulator with contact washers or other metal parts by soldering or similar to have to connect, tightly closed, for pressure contact of the centered therein semiconductor component is suitable and cheap is to be established.

Eine solche Halbleiterzelle ist erfindungsgemäß durch die im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmale gekennzeichnet, nämlich dadurch, daß die einen der lichten Weite des Zylinderringes angepaßten Durchmesser aufweisenden Kontaktierscheiben (2, 2') durch zwei gleiche, das Halbleiterbauelement umschließende und die Halbleiterzelle dicht abschließende Dichtungsringe aus einem dauerelastischen, temperaturbeständigen und ölfesten Kleber festgehalten sind, die einen ebenfalls der lichten Weite des Zylinderringes angepaßten Außendurchmesser aufweisen.According to the invention, such a semiconductor cell is characterized by what is stated in the patent claim 1 indicated features, namely in that one of the clear Width of the cylinder ring adapted diameter having contact discs (2, 2 ') by two identical ones, the semiconductor component enclosing and the semiconductor cell tight sealing rings made of a permanently elastic, temperature-resistant and oil-proof adhesive are held, which is also one of the clear width of the Have cylinder ring adapted outer diameter.

Die zwei Dichtungsringe haben einen der lichten Weite des Zylinderringes aus einem Isolator angepaßten Durchmesser und sind nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung zwischen den zwei Kontaktierscheiben einerseits, zwischen denen sich das Halbleiterbauelement befindet, und einem in der Mitte der Innenmantelfläche des Zylinderringes umlaufenden Vorsprung mit Rechteckprofil andererseits eingepaßt.The two sealing rings have one of the clear widths of the cylinder ring from an insulator adapted diameter and are according to a preferred embodiment of the invention between the two contact discs on the one hand, between which the semiconductor device is located, and one in the middle the inner circumferential surface of the cylinder ring circumferential projection fitted with a rectangular profile on the other hand.

Einer weiteren Ausbildung der Erfindung gemäß sind diese Dichtungsringe zu einem einzigen Dichtungsring zusammengesetzt und zwischen einer glatten Innenmantelfläche des Zylinderringes und einem das Halbleiterbauelement zentrierenden Isolierring, die Halbleiterzelle dicht abschließend, eingepaßt.According to a further embodiment of the invention, these sealing rings are Assembled to a single sealing ring and between a smooth inner jacket surface the cylinder ring and an insulating ring centering the semiconductor component, the semiconductor cell tightly fitting.

Dieser Isolierring begrenzt bei der Druckkontaktierung die Radialverformung des Dichtungsringes und bewirkt einen axial gerichteten Dehnungsweg für die Montage der Halbleiterzelle auf Kühlorganen unter hohem Druck und bewirkt ferner auch eine perfekte Abdichtung der Halbleiterzelle. Er dient außerdem zum Zentrieren des Halbleiterbauelements.This insulating ring limits radial deformation during pressure contact of the sealing ring and causes an axially directed expansion path for the assembly the semiconductor cell on cooling elements under high pressure and also causes a perfect sealing of the semiconductor cell. It also serves to center the semiconductor component.

Bei einer Halbleiterzelle entsprechend der oben beschriebenen Ausfahrungsform der Erfindung für ein Thyristorbauelement geht nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung eine rohrartige Hülle mit einem zu der Steuerelektrode geführten Anschlußleiter durch den Zylinderring aus Isolator und entweder durch einen an dessen Innenmantelfläche umlaufenden Vorsprung oder durch einen zusammengesetzten Dichtungsring sowie jedenfalls durch einen das Thyristorbauelement umschließenden Isolierring hindurch.In the case of a semiconductor cell in accordance with the embodiment described above the invention for a thyristor component goes according to a further embodiment According to the invention, a tubular sheath with a connecting conductor led to the control electrode through the cylinder ring made of insulator and either through one on its inner surface circumferential projection or by a composite sealing ring as well as in any case through an insulating ring surrounding the thyristor component.

In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbe#iele der Erfindung dargestellt und nachstehend beschrieben.Two embodiments of the invention are shown in the drawing and described below.

Es zeigen Figur 1 einen Durchmesserquerschnitt durch eine scheibenförmige Halbleiterzelle für ein Thyristorbauelement Figur 2 einen Durchmesserquerschnitt durch eine scheibenförmige Halbleiterzelle für ein Diodenelement.FIG. 1 shows a diameter cross section through a disk-shaped one Semiconductor cell for a thyristor component Figure 2 shows a diameter cross-section by a disk-shaped semiconductor cell for a diode element.

In diesen Figuren haben gleiche Elemente die gleichen Bezugszeichen.In these figures, the same elements have the same reference numerals.

Bei den scheibenförmigen Halbleiterzellen nach Figur 1 und 2 bildet ein Zylinderring 1 aus einem Isolator, beispielsweise Keramik oder auch sonst ein Kunststoff, die Gehäusewand (Gehäusemantel). An den zwei Stirnflächen sind die Halbleiterzellen durch zwei gleiche Kontaktierscheiben 2 und 2' abgeschlossen, deren Durchmesser der lichten Weite des Zylinderringes 1 angepaßt ist. Ein Halbleiterbauelement 3 ist nach Fig. 1 und 2 in der Zelle zwischen den Kontaktierscheiben mittels eines das Bauelement umschließenden Isolierringes 4 zentriert angeordnet.In the case of the disk-shaped semiconductor cells according to FIGS. 1 and 2, forms a cylinder ring 1 made of an insulator, for example ceramic or another one Plastic, the housing wall (housing jacket). The semiconductor cells are on the two end faces completed by two identical contact disks 2 and 2 ', their diameter the inside width of the cylinder ring 1 is adapted. A semiconductor component 3 is according to FIGS. 1 and 2 in the cell between the contact discs by means of a the component enclosing the insulating ring 4 arranged centered.

Es sind die zwei Kontaktierscheiben durch zwei gleiche Dichtungsringe 5, 5' aus einem dauerelastischen temperaturbeständigem und ölfestem Kleber,z.B. ein Silikon mit der Bezeichnung Omni Visc festgehalten, welche das Halbleiterbauelement umschließen und die Zelle dicht abschließen. Die Außenmantelfläche 13 des Zylinderringes 1 aus einem Isolator ist, wie z.B.There are two contact washers with two identical sealing rings 5, 5 'made of a permanently elastic, temperature-resistant and oil-resistant adhesive, e.g. a silicone called Omni Visc held in place, which is the semiconductor component enclose and seal the cell tightly. The outer jacket surface 13 of the cylinder ring 1 is made of an insulator, e.g.

die Fig. 1 es zeigt, mit vielen parallel umlaufenden Rillen versehen, damit der Spannungskriechweg der Zelle groß wird. In der Mitte der Innenmantelfläche hat der Zylinderring 1 einen Rechteckprofil aufweisenden Vorsprung 14. Zwischen je einer Kontaktierscheibe einerseits und dem Vorsprung andererseits befindet sich ein Dichtungsring 5 bzw. 5' mit den oben angegebenen Materialeigenschaften. Mittels dieser zwei Dichtungsringe sind die Kontaktierscheiben mit dem Zylinderring verbunden und damit festgehalten. Die Dichtungsringe schließen die Halbleiterzelle ausreichend dicht ab, und verschaffen im ausgehärteten Zustand einen ausreichenden Bewegungsweg, damit die Zelle den zur Druckkontaktierung des Thyristorbauelementes erforderlichen Druck aufnehmen kann. die Höhe des Vorsprunges kann so bemessen werden, daß die lichte Weite des Zylinderringes beim Vorsprung dem Außendurchmesser der Tragscheibe 31 des Thyristors 3 angepaßt ist, so daß durch den Vorsprung das Halbleiterbauelement zentriert in der Zelle angeordnet ist. Nach Nach Fig. 1 ist das Bauelement 3 des Thyristors zwischen den Kontaktierscheiben 2, 2' in der Zelle mittels eines Isolierringes zentriert.Fig. 1 shows it, provided with many parallel circumferential grooves, so that the voltage creepage distance of the cell becomes large. In the middle of the inner jacket surface the cylinder ring 1 has a rectangular profile having projection 14 between there is one contact disk on the one hand and the projection on the other a sealing ring 5 or 5 'with the material properties specified above. Means of these two sealing rings, the contact washers are connected to the cylinder ring and thus held on. The sealing rings close the semiconductor cell sufficiently tightly, and provide a sufficient range of motion in the hardened state, so that the cell is required for pressure contacting the thyristor component Can absorb pressure. the height of the projection can be dimensioned so that the clear width of the cylinder ring at the projection the outer diameter of the support disk 31 of the thyristor 3 is adapted so that the semiconductor component through the projection centered in the cell. To According to Fig. 1, this is Component 3 of the thyristor between the contact disks 2, 2 'in the cell by means of centered by an insulating ring.

Bei der Halbleiterzelle nach Fig. 2 sind die zwei gleichen Dichtungsringe nach Fig. 1 aufeinanderliegend vereingt und sind zwischen der Innenmantelfläche 11 des Zylinderringes und einem wiederum ein Thyristorbauelement 3 umschließenden Isolierring 4 eingepaßt. Sie werden auf die Hauptflächen der Kontaktierscheiben aufgetragen, die in der Zelle aneinander zugewandt sind. Der Druckkontaktierung bieten die Dichtungsringe auch hier genügend Bewegungsweg. Nach Fig. 2 dient außerdem der Isolierring 4 zur Zentrierung des Bauelements 3. Er kann zu diesem Zweck in einer in der Kontaktierscheibe 2' befindlichen Kreisnut eingesetzt werden. Die Kontaktierscheiben 2 und 2' schließen die Halbleiterzelle mittels der Dichtungsringe 5 und 5' dicht ab.In the semiconductor cell of Fig. 2, the two are the same sealing rings according to Fig. 1 united one on top of the other and are between the inner circumferential surface 11 of the cylinder ring and one in turn enclosing a thyristor component 3 Insulating ring 4 fitted. They are on the main surfaces of the contact discs applied, which face each other in the cell. The pressure contact the sealing rings also offer sufficient movement here. According to Fig. 2 is also used the insulating ring 4 for centering the component 3. It can be used for this purpose in a circular groove located in the contact disk 2 'can be used. The contact discs 2 and 2 'close the semiconductor cell tightly by means of the sealing rings 5 and 5' away.

Nach Fig. 1 ist ein Anschlußleiter 7' für die Steuentektrode G des Thyristors in einer rohrartigen Hülle 7 durch den Vorsprung des Zylinderringes 1 hindurch in die Halbleiterzelle eingeführt und ist ferner durch den zentrierenden Isolierring 4 hindurchgeführt.According to Fig. 1, a connecting conductor 7 'for the control electrode G of the Thyristor in a tubular casing 7 through the projection of the cylinder ring 1 inserted through into the semiconductor cell and is further through the centering Insulating ring 4 passed through.

Bei den Ausführungsformen nach Fig. 1 und Fig. 2 ist die Ringhöhe der Dichtungsringe 5, 5' bzw. des Dichtungsringes 5 so bemessen, daß der Abstand zwischen den Kontaktierscheiben in der Zelle größer als die Höhe des Isolierringes 4 ist, wenn kein Druck auf die Halbleiterzelle ausgeübt wird, so daß der bzw. die Dichtungsringe genügend Bewegungsweg für die Druckkontaktierung des Bauelements 3 aufweisen. Die Kontaktierscheiben können, wie Fig. 2 zeigt, auch mit einem Außenflansch 21 bzw. 21' versehen sein.In the embodiments according to FIGS. 1 and 2, the ring height is the sealing rings 5, 5 'or the sealing ring 5 so dimensioned that the distance between the contact washers in the cell greater than the height of the insulating ring 4 is when no pressure is applied to the semiconductor cell so that the Sealing rings enough movement path for the pressure contact of the component 3 have. As FIG. 2 shows, the contact disks can also have an outer flange 21 or 21 'be provided.

Der Zylinderring 1 kann auch aus einem geeigneten Kunststoff bestehen.The cylinder ring 1 can also consist of a suitable plastic.

L e e r s e i t eL e r s e i t e

Claims (4)

Patentansprüche 0Scheibenförmige Halbleiterzelle mit einem als Gehäusewand dienenden Zylinderring aus einem Isolator für ein druckkontaktierbares Thyristor- oder Diodenbauelement, das zwischen zwei die Halbleiterzelle an den zwei Stirnflächen dicht abschließenden und als Stromabnehmer seiner Hauptelektroden dienenden Kontaktierscheiben zentriert eingesetzt ist, dadurch gekennzeichnet, daß diese einen der lichten Weite (W) des Zylinderringes (1) angepaßten Durchmesser aufweisenden Kontaktierscheiben (2, 2') durch zwei gleiche, das Halbleiterbauelement (3) umschließende und die Halbleiterzelle dicht abschließende Dichtungsringe (5) aus einem dauerelastischen, temperaturbeständigen und ölfesten Kleber festgehalten sind, die einen ebenfalls der lichten eite des Zylinderringes angepaßten Außendurchmesser aufweisen. Claims 0Disk-shaped semiconductor cell with a housing wall serving cylinder ring made of an insulator for a pressure-contactable thyristor or diode component, which is between two the semiconductor cell at the two end faces tightly sealing and serving as current collectors of its main electrodes is inserted centered, characterized in that this is one of the clear width (W) of the cylinder ring (1) having adapted diameter contacting disks (2, 2 ') by two identical ones, the semiconductor component (3) enclosing and the semiconductor cell tight sealing rings (5) made of a permanently elastic, temperature-resistant and oil-proof glue, which is also the clear side of the Have cylinder ring adapted outer diameter. 2. Scheibenförmige Halbleiterzelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei gleiche Dichtungsringe (5, 5') mit einem der lichten Weite des Zylinderringes (1) angepaßten Durchmesser zwischen den Kontaktierscheiben (2, 2') einerseits und einem in der Mitte an der Innenmantelfläche des Zylinderringes umlaufenden Vorsprung (14) mit Rechteckprofil andererseits eingepaßt sind. 2. Disc-shaped semiconductor cell according to claim 1, characterized in that that two identical sealing rings (5, 5 ') with one of the inner width of the cylinder ring (1) adapted diameter between the contact disks (2, 2 ') on the one hand and a circumferential projection in the middle on the inner circumferential surface of the cylinder ring (14) are fitted with a rectangular profile on the other hand. 3. Scheibenförmige Halbleiterzelle nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zwei gleichen Dichtungsringe (5) zu einem Dichtungsring zusammengesetzt und zwischen einer glatten Innenmantelfläche des Zylinderringes und einem das Halbleiterbauelement zentrierenden Isolierring (4) eingepaßt sind. 3. Disc-shaped semiconductor cell according to claim 1 and 2, characterized characterized in that the two identical sealing rings (5) form a sealing ring composed and between a smooth inner circumferential surface of the cylinder ring and an insulating ring (4) centering the semiconductor component are fitted. 4. Scheibenförmige Halbleiterzelle nach Anspruch 1 oder 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine rohrartige Hülle (9) mit einem zu der Steuerelektrode eines Thyristorbauelementes geführten Anschlußleiter (9) durch den Zylinderring (1) und entweder einen an dessen Innenmantelfläche umlaufenden Vorsprung (14) oder durch einen zusammengesetzten Dichtungsring (5) sowie jedenfalls durch einen das Thyristorbauelement umschließenden Isolierring (4) hindurchgeht. 4. Disc-shaped semiconductor cell according to claim 1 or 2 and 3, characterized in that a tubular sheath (9) with a connecting conductor (9) led to the control electrode of a thyristor component through the cylinder ring (1) and either a circumferential one on its inner circumferential surface Projection (14) or by a composite sealing ring (5) as well as in any case passes through an insulating ring (4) surrounding the thyristor component.
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