DE2812700A1

DE2812700A1 - Halbleiteranordnung mit zwei halbleiterelementen

Info

Publication number: DE2812700A1
Application number: DE19782812700
Authority: DE
Inventors: Horst Dipl Phys Dr Irmler
Original assignee: BBC Brown Boveri France SA
Current assignee: BBC Brown Boveri France SA
Priority date: 1978-03-23
Filing date: 1978-03-23
Publication date: 1979-12-06
Also published as: GB2037075A; EP0018363A1; WO1979000814A1; NL7902281A

Description

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Mp.-Nr. 509/78 Mannheim, 20. März 19 78

"Halbleiteranordnung mit zwei Halbleiterelementen"

Die Erfindung bezieht sich auf eine Halbleiteranordnung mit zwei Halbleiterelementen in Form von mit Elektroden versehenen, randseitig isolierten bzw. passivierten, für sich gehäuselosen Tabletten in einem gemeinsamen Gehäuse, von denen mindestens eines steuerbar ist und die elektrisch in Reihe oder parallel geschaltet sind, wobei zwei Hauptanschlüsse ungleichnamiger Hauptelektroden und mindestens ein Steueranschluß, dabei ein Hauptanschluß zwischen beiden Halbleiterelementen,- bei Reihenschaltung zusätzlich als Mittelabgriff, - nach einer einzigen Seite aus dem Gehäuse herausgeführt sind,, :

Die Erfindung bezieht sich weiterhin auf eine Halbleiteranordnung mit zwei Halbleiterelementen in Form von mit Elektroden versehenen, randseitig isolierten bzw_o passivierten, für sich gehäuselosen Tabletten in einem gemeinsamen Gehäuse, von denen mindestens eines steuerbar ist und die elektrisch mit gleicher Polung hintereinander geschaltet sind, wobei zwei Hauptanschlüsse ungleichnamiger Hauptelektroden,mindestens ein Steueranschluß und ein Anschluß zwischen beiden Halbleiterelementen als Mittelabgriff aus dem Gehäuse herausgeführt sind.

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Derartige Halbleiteranordnungen können als Module Anwendung finden zum Aufbau von Stromrichterschaltungen.

Bei bekannten derartigen Modulen, die wahlweise steuerbare oder nichtsteuerbare Halbleiterbauelemente oder beide Arten gemischt in verschiedenen Schaltungsvarianten enthalten, ist es bereits bekannt, einen elektrischen Mittelabgriff zwischai zwei Halbleiterelementen eines Moduls räumlich am Ende der in einer Reihe aus dem Gehäuse herausgeführten Anschlüsse anzuordnen ("Power Semiconductors" ν. März 1974 von der Firma AEI Semiconductors (Publication 111), S. 48/49). Diese Anordnung hat den Vorteil, daß, z.B. bei Verwendung von zwei Modulen mit jeweils zwei Halbleiterelementen in Reihenschaltung zum Aufbau einer Vollweg-Gleichrichterbrücke, die Mittelabgriffe für den Anschluß der Wechselstromanschlüsse leicht zugänglich sind. Über den inneren Aufbau eines Moduls ist der vorgenannten Literatursteile nichts zu entnehmen; jedoch kann davon ausgegangen werden, daß die einzelnen Halbleiterelemente isoliert nebeneinander auf einer Grundplatte angeordnet sind.

Bei einer solchen bekannten Anordnung von zwei Halbleiterelementen nebeneinander in einem gemeinsamen Gehäuse, wobei jedes Halbleiterelement auf einer gemeinsamen, über eine elektrisch isolierende Keramikscheibe auf einer Kupfer-Grundplatte fest aufgebrachten Kontaktschicht befestigt und leitend verbunden ist, werden für den Aufbau eines Moduls aus zwei Halbleiterelementen zwei Keramikscheiben als isolierende Zwischenscheiben und vier Metallscheiben für den Anschluß der Hauptelektroden benötigt (DE-Gm 75 12 573). Die bekannte Halbleiteranordnung mit zwei Halbleiterelementen nebeneinander auf einer Kupfer-Grundplatte ist allerdings insofern vorteilhaft, als sie bis zu Stromstärken von schätzungsweise 200 A eine weitgehend problemlose Abführung der Verlustwärme leistet.

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Dieser Vorteil ist jedoch nicht sehr bedeutend, weil die v/ie erwähnt großvolumig bauende bekannte Anordnung zu hohen Gehäusekosten führt. Bei modernen Halbleiterbauelementen betragen die Kosten einer "nackten" Tablette nur etwa ein Drittel der Gehäusekosten.

Der Erfindung liegt, ausgehend von den eingangs genannten beiden Varianten der Halbleiteranordnung, die sich im wesentlichen in der Anordnung der äußeren Hauptanschlüsse unterscheiden, durch Herausführung beider Hauptanschlüsse nach einer einzigen Seite gegenüber der Herausführung nach unterschiedlichen Seiten, die Aufgabe zugrunde, eine kleinvolumige Anordnung für Stromstärken bis zu etwa 150 Ampere zu schaffen«

Eine erste Lösung dieser Aufgabe besteht erfindungsgemäß darin, daß die Tabletten, bezogen auf ihre Scheibenebene, turmartig übereinander auf einem für die mechanische Montage der Halbleiteranordnung eingerichteten, thermisch leitfähigen Bodenteil aufgebaut sind, wobei zwischen der unteren Tablette und dem Bodenteil eine thermisch leitfähige, elektrisch isolierende Scheibe sich befindet und zwischen beiden Tabletten sowie auf und unter beiden elektrisch und thermisch leitfähigen Metallronden - bei Reihenschaltung für den Mittelabgriff - sowie für die Hauptanschlüsse vorgesehen sind.

Eine zweite Lösung dieser Aufgabe besteht darin, daß erfindungsgemäß die Tabletten, bezogen auf ihre Scheibenebenen, turmartig übereinander auf einem für die Montage der Halbleiteranordnung eingerichteten, als einer der beiden Hauptanschlüsse dienenden und thermisch leitfähigen Bodenteil aufgebaut sind, wobei zwischen beiden Tabletten sowie auf und unter beiden elektrisch und thermisch leitfähige Metallronden für die Ankopplung der Hauptanschlüsse vorgesehen sind,,

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Die zweite Lösung unterscheidet sich von der ersten folglich durch Herausnahme der isolierenden Scheibe und Verwendung des Bodenteils als elektrischer Hauptanschluß.

Mit dem turmartigen Aufbau der Halbleiterelemente und der zugehörigen Teile werden gegenüber den bekannten Anordnungen von zwei Halbleiterbauelementen nebeneinander auf einer gemeinsamen Grundplatte folglich bei der ersten Lösung nur eine isolierende Scheibe, vorzugsweise eine Keramikscheibe, und nur drei Metallronden, vorzugsweise Molybdän-Ronden, benötigt. Weiterhin erlaubt keine der eingangs beschriebenen

'. bekannten Anordnungen die vorteilhafte Möglichkeit, die isolierende Scheibe aus der Halbleiteranordnung gemäß der ersten Lösung einfach herauszunehmen und damit bei zwei in Reihe geschalteten Halbleiterelementen den Bodenteil als einen Hauptanschluß zu benutzen.

Die Einsparung einer Keramikscheibe und einer Molybdänronde ! bei der ersten erfindungsgemäßen Lösung gegenüber den bekannten Anordnungen vereinfacht bei stoffschlüssigen Übergängen zwischen der Keramikplatte und dem Bodenteil und den Molybdänronden und den Halbleiterkörpern bzw. der Keramikscheibe die entsprechende Lötung. - Es ist jedoch auch eine Druckkontaktierung möglich. Das Stapeln und Druckkontaktieren von Halbleiterbauelementen ist als solches bekannt (DE-Gm 77 11 450 sowie BBC-Druckschrift "Thyristor CS 550" von 1973 (Best. Nr. D GHS 30382 D)). In den bekannten Fällen werden jedoch fertige Scheibenzellen, d.h. mit Gehäuse versehene Halbleiterbauelemente, gestapelt unddruckkontaktiert.

Vorzugsweise ist die untere Tablette in ihren Erstreckungen in der Scheibenebene größer als die obere Tablette bemessen. Ohne diese Maßnahme würde sich bei gleicher Last eine höhere Erwärmung der oberen Tablette ergeben. Macht man die untere

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Tablette etwas größer, so ist der durch sie zum Bodenteil hin gegebene Wärmewiderstand für die obere Tablette kleiner. Damit ist einmal ein größerer Stoßstrom möglich, zum anderen verschiebt sich die obere Temperaturgrenze für die höchstzulässige, periodische Spitzensperrspannung in Vorwärtsrichtung (Blockierspannung) nach oben« Die damit etwas erhöhten Kosten für die untere Tablette können wegen der durch den turmartigen Aufbau erreichten Einsparungen an Gehäusekosten in Kauf genommen werden. Insgesamt ergibt sich eine Kostenersparnis von etwa 33 5^ für den Turmaufbau „

Die elektrisch isolierende Scheibe bzw. die Keramikscheibe ist in ihren Erstreckungen in der Scheibenebene zweckmäßig größer als die untere Tablette bemessen. Mit dieser Maßnahme ergibt sich vorteilhaft ein großer Kriechweg und eine entsprechende Isolierung gegen Spannungsüberschläge.

Vorzugsweise dienen Kreisflächen als Grundflächen für die isolierende Scheibe, die Metallronden und die Tabletten, und es wird ein konischer Gesamtaufbau von isolierender Scheibe, Metallronden und Tabletten angestrebt« Hieraus ergeben sich zwei Vorteile:

Einmal wird wegen der Kreisflächen ein kleineres Gesamtvolumen erreicht, zum anderen vereinfacht sich die bereits angesprochene Lötung im Lötofen, d.h., die konische Gesamtanordnung kann einfach kopfüber in eine entsprechende konische Lötform im Lötofen eingebracht werden.

Die Tabletten sind wie bei den eingangs erwähnten bekannten Anordnungen zweckmäßig in Gießharz eingebettet. Dabei dient erfindungsgemäß ein Kunststoffrohr ab verlorene Form für das Gießharz, d.h. das Kunststoffrohr von vorzugsweise ebenfalls kreisförmigem Querschnitt umgibt den Turmaufbau von Scheibe, Metallronden und Tabletten und das Gießharz als Gehäusemantel_β

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Zweckmäßig besitzt der Bodenteil eine Ausnehmung bzw. eine Vertiefung für die Aufnahme des unteren Randes des Kunststoffrohres bzw. Gehäusemantels. Hierdurch ergibt sich einerseits vorteilhaft eine gute mechanische Fixierung, andererseits vorteilhaft eine Verbesserung der Isolierung, weil auch der Raum in der Ausnehmung unterhalb der Keramikscheibe mit Gießharz ausgefüllt ist.

Zweckmäßig ist der Bodenteil in an sich bekannter Weise als Schraubsockel ausgebildet (BBC-Druckschrift »Thyristor CS 16" von 1972 (Best. Nr. G HS 1474 a D)). Diese Ausbildung zeichnet sich durch eine vorteilhafte mechanische Anschlußmöglichkeit aus.

Alternativ dazu kann der Bodenteil als Anschlußteller mit Anschlußbohrungen ausgebildet sein. Bei dieser Ausgestaltung ist die Lage der Halbleiteranordnung bei Montage mittels durch die Anschlußbohrungen geführter Schrauben und somit auch die lage der elektrischen Anschlüsse auf der anderen Seite genau fixiere, wogegen bei Verwendung eines einfachen Schraubsockels sich die Anschlüsse beim Eindrehen des Gewindes verschieben können. Man kann jedoch auch den Schraubsockel mit Markierungen oder einem Anschlag für die Begrenzung der Drehbewegung versehen.

Bei Einsatz von steuerbaren Halbleiterelementen weisen die jeweils oberhalb der Tabletten befindlichen Metallronden Durchbrechungen für die mit den Steuerelektroden kontaktierten, isoliert durchgeführten Steueranschlüsse auf.

Alternativ zu diei er Lösung für steuerbare Halbleiterbauelemente kann auch d±e obere Tablette exzentrisch zur bezüglich der Scheibenebene senkrechten geometrischen Mittelachse der unteren Tablette aufgesetzt sein. In diesem Fall befindet sich

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in dem Bereich der unteren Tablette, der in der Vertikalprojektion auf eine virtuelle untere Ebene nicht durch die obere Tablette abgedeckt ist, die Steuerzone mit Steuerelektrode und -anschluß des unteren Halbleiterelementes.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in der Zeichnung beschriebenen Ausführungsbeispiele näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 eine Halbleiteranordnung mit zwei Halbleiterelementen, die gegenüber einem Bodenteil durch eine Keramikscheibe elektrisch isoliert sind;

Fig. 2 das elektrische Schaltbild der Anordnung nach Figo 1 bei Reihenschaltung;

Fig. 3 das elektrische Schaltbild der Anordnung nach Figo 1 bei Parallelschaltung;

Fig. 4 eine Draufsicht auf eine Anschlußtafel für die Halbleiteranordnung nach Fig. 1 mit Tarianten yon deren Bodenteil;

Fig. 5 eine Blockierspannungs-Temperatur-Kennlinie für ein Halbleiterelement nach Fig. 1;

Fig. 6 einen Aufbau mit zwei Halbleiteranordnungen nach Fig. 1, ohne Keramikscheibe, nebeneinander auf einer Anschlußtafel;

Fig. 7 ein elektrisches Schaltbild zur Anordnung nach Fig. 6;

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Fig. 8 ein Beispiel für eine druckkontaktierte Anordnung;

Fig. 9a Varianten für die Zuführung von Steueranschlüssen bis 11b _und j_eweii_s eine Draufsicht auf die entsprechende Metallronde.

Gemäß Fig. 1 sind eine untere und eine obere Silizium-Tablette 10 bzw. 11 durch eine Metallronde 12, vorzugsweise eine Molybdän-Ronde, elektrisch miteinander verbunden, d.h., daß ihre nicht dargestellten Metallisierungen bzw. die entsprechenden ungleichnamigen Hauptelektroden elektrisch miteinander verbunden sind. Die andere Hauptelektrode der oberen Tablette 11 und die andere Elektrode der unteren Tablette 10 sind jeweils ebenfalls mit einer Metallronde 13 bzw. 14, vorzugsweise Molybdän-Ronden, kontaktiert. Die unterste Metallronde 14 ist über eine Lotschicht 15 mit einer isolierenden Scheibe 16, vorzugsweise einer Keramikscheibe, mechanisch und thermisch verbunden. Die Keramikscheibe 16 ist ihrerseits über eine weitere Lotschicht 17, vorzugsweise auf der Basis von Blei und Silber mit einem Schmelzpunkt bei etwa 320° C, mit einem Bodenteil 18 mechanisch und thermisch verbunden, der Bodenteil 18 ist in diesem Ausführungsbeispiel als Schraubsockel ausgebildet und besitzt eine Ausnehmung bzw. Vertiefung 19 für die Aufnahme des unteren Randes eines Kunststoffrohres 20, das als verlorene Form für die Aufnahme eines Epoxidharzes 21 sowie als Gehäusemantel dient.

An die untere Metallronde 14 ist ein erster äußerer Hauptanschluß 22 angelötet, an die obere Metallronde 13 ein zweiter Hauptanschluß 23 und an die mittlere Metallronde 14 ein Anschluß 24, der bei Reihenschaltung der Halbleiterelemente 10 und 11 als Mittelabgriff dient. Bei Parallelschaltung wird

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die obere Tablette 11 umgedreht. Für die obere Tablette 11 ist weiterhin ein Steueranschluß 25 strichliniert angedeutet. Ausführungen mit steuerbaren Halbleiterelements η werden nachfolgend noch näher beschrieben.

Aus Fig. 1 ist weiterhin ersichtlich, daß der Gesamtaufbau der Anordnung aus Tabletten 10 und 11, Metallronden 12 bis 14 und Keramikscheibe 16 im wesentlichen konisch mit Verjüngung zur Anschlußseite hin ν erläuft. Die Anschlußseite ist in der Darstellung die obere Seite„ Die Halbleiteranordnung kann jedoch lageunabhängig eingesetzt werden.

Die Keramikscheibe 16 ragt etwas über, d.h. sie ist in ihren Erstreckungen in der Scheibenebene, bei kreisrunder Gestaltung in ihrem Durchmesser, größer alf die darüberliegende Metallronde 14 sowie die untere Silizium-Tablette 10. Sie ist weiterhin auch größer als ein mittlerer Sockelteil 26 des unteren Bodenteiles 18. Bei dieser Gestaltung befindet sich auch unter den überragenden Bereichen der Keramikscheibe 16 Epoxidharz Wie bereits beschrieben ergibt sich damit ein großer Kriechweg, und die Halbleiteranordnung läßt sich dabei bis zu Spannungen von etwa 3000 Y isolieren.

Die Fig. 2 zeigt das Schaltbild der in Fig. 1 realisierten Reihenschaltung der beiden Silizium-Tabletten 10 und 11 mit ihren Anschlüssen. Bei der oben erwähnten Parallelschaltung mit umgedrehter oberer Tablette 11 muß die untere Metallronde 14 mit der oberen Metallronde 13 verbunden werden. Der äußere Anschluß 23 bildet dann den Anschluß zu den einen gleichnamigen Hauptelektroden, der äußere Anschluß 24, der mit der mittleren Metallronde 14 verbunden ist, bildet dann den äußeren Hauptanschluß für die beiden anderen gleichnamigen Hauptelektroden. Es versteht sich, daß die dargestellt Polung der Einzelelemente 10 und 11 bei beiden Anordnungen jeweils umgekehrt sein kann.

Natürlich ist in an sich bekannter schaltungstechnischer Weise (AEI Publication/ s.o.) auch eine Antiparallelschaltung zweier Thyristoren möglich, die dann als Modul zum Aufbau von Umkehrstromrichtern benutzt werden kann.

Fig. 4 zeigt eine Montageplatte 27, auf der ein Schraubsockel 18 montiert ist. Der Schraubsockel 18 mit der nicht gezeigten Halbleiteranordnung wird entsprechend einer Markierung 28 oder einem Anschlag eingeschraubt. Alternativ zum Schraubsockel 18 kann ein Anschlußblech 29 mit Bohrungen 30 als Bodenteil vorgesehen sein. Wie eingangs bereits beschrieben ist in diesem Fall die Lage der Anschlüsse 22 bis 25 durch die den Bohrungen 30 entsprechenden Durchgangsbohrungen oder Gewindebohrungen in der Montageplatte 27 festgelegt.

Der im wesentlichen konische Turmaufbau gemäß Fig. 1 erlaubt eine thermische Entlastung der oberen Silizium-Tablette 11. Die untere Silizium-Tablette 10 wird um 20 bis 50 fo größer gemacht als die obere. Dadurch ergibt sich ein kleiner Wärmewiderstand zum Bodenteil hin. Ohne diese l-iaßnahme läge gemä3 Fig. 5 die obere Temperatürgrenze für die höchstzulässige, periodische Spitzensperrspannung in Vorwärtsrichtung U_DRM "bei etwa 125° C (strichliniert dargestellt), mit thermischer Entlastung liegt sie bei etwa 150° C, jeweils bezogen auf Thyristoren. Zur Erhöhung der Festigkeit gegen Stoßströme kann man auch die mittlere Basiszone der Tablette 11 vergrößern, d.h. es wird ein größeres Volumen angeboten. Bei einem Thyristor für 1200 Υ Spitzensperrspannung, der normalerweise eine Dicke der Basiszone von 180/um aufweist, erhöht man diese z.B. auf 250 yum. Es entsteht somit eine größere neutrale Zone bei Beanspruchung sowo.il in Sperr- als auch in Blockierrichtung (Vorwärtsrichtun^). Für die Blockierrichtung kann dabei ebenfalls eine obere Temperaturgrenze von 150° C, für Dioden von 180 c, erreicht werden. Dabei wird ein etwas größerer Durchlaßspannungsabfall in Kauf genommen; aber dies ist wegen der möglichen wesentlich größeren Stoßströme unbedeutend. * DL-CS 2 337 694

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Bei der Kombination einer Diode mit einem Thyristor -wird die Tablette für die Diode vorzugsweise oben angeordnet, weil sie eine höhere Temperatur verträgt.

Zur Verbesserung des elektrischen Verhaltens ist weiterhin eine Podestierung bzw. eine entsprechende Distanzierung des unteren pn-Überganges der unteren Silizium-Tablette 10 in an sich bekannter Weise möglich (DE-OS 24 00 863). Die Tabletten 10 und 11 können weiterhin in an sich bekannter Weise randseitig negativ und/oder positiv abgeschrägt sein, um die Sperrfähigkeit zu erhöhen (AU-PS 244 374, DE-AS 12 81 584). Der Rand ist weiterhin vorzugsweise glaspassiviert.

Fig. 6 zeigt die Montage zweier Halbleiteranordnungen gemäß Fig. 1 mit Hilfe von Anschlußblechen 29 gemäß Fig. 4 auf einer gemeinsamen Montageplatte 27. Die Keramikscheiben 16 fehlen in diesem Fall. Die Montageplatte 27 bildet einen Hauptanschluß für beide Halbleiteranordnungen. Bei Verbindung der Hauptanschlüsse 23 entsteht somit ein vollgesteuerter Vollweg-Gleichrichter mit den beiden Wechselstromanschlüssen 24 und 24' und der in Fig. 7 dargestellten äußeren Anschlußpolarität. Die Steueranschlüsse sind in der Darstellung nach Fig. 6 weggelassen. In Fig. 7 ist strichliniert angedeutet, daß die Anordnung auch aus Dioden aufgebaut sein kann bzw. durch Dioden und 32 ergänzt sein kann.

Fig. 8 zeigt, daß die Halbleiteranordnung in einfacher Weise durch Druck kontaktiert werden kann. Zu diesem Zweck besitzt das Kunststoffrohr oben einen nach innen weisenden Rand 33, unten einen nach außen weisenden Rand 34, der einen nach innen weisenden Rand 35 des Bodenteils 18 hintergreift. Eine nicht dargestellte Spannvorrichtung (durch Pfeil 36 angedeutet) übt über ein vom oberen Rand des Kunststoffrohres 20 eingefaßtes Joch 37 den entsprechenden Kontaktdruck auf die HaIb-

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leiteranordnung aus. Zwischen den beiden Tabletten 10 und I können sich in diesem Fall eine Molybdän-Ronde 12', eine Kupfer-Scheibe 38 und eine Molybdän-Ronde 12·' befinden. Im Joch 37 und in den Ronden 13 und 12'' sowie in der Kupfer- : Scheibe 38 sind Durchführungen für die Verbindungen zu den nicht dargestellten äußeren Anschlüssen strichliniert dargestellt. Für die Steueranschlüsse wird beispielhaft auf Fig. verwiesen. Der Mittelabgriff 24- kann gesondert isoliert nach oben herausgeführt werden (Fig. 9a). Die Keracikscheibe 16, die in allen beschriebenen Ausführungsbeispielen aus Alurir.iur,-oxid (AIpO,) oder aus Berylliumoxid (ΒβρΟ-) bestehen karu¹., kann auch bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. S herausirenommen werden. Sie ist daher strichliniert dargestellt. Bei ' Herausnahme der Keramikscheibe 16 bildet der Bodenteil, im

■ Ausführungsbeispiel der Schraubsockel 18 und damit eine entsprechende Montageplatte das gemeinsame Potential für mehrere

! Module oder zugeschaltete Einzelbauelemente.

' Die Darstellung gemäß Fig. 9 zeigt eine Möglichkeit für das

Anbringen von Steueranschlür-sen 25 und 36. Das Gehäuse riit ¹ Bodenteil ist bei dieser Darstellung fortgelassen. Für die i bereits erläuterten Teile sind gleiche Bezugsseichen verf wendet, so daß sich eine diesbezügliche Beschreibung erübrigt. Der obere Hauptanschluß 23 ist strichliniert dargestellt, weil j auch die Möglichkeit zur Druckkontaktierung besteht. Die obere

^! Molybdän-Ronde 13 besitzt eine Durchführung 37 (Fig. 9b), die

j isoliert ist. Durch diese Durchführung 37 ist der an einer

^! entsprechenden Metallisierung 38 an einer Steuerzone der obe-

j ren Silizium-Tablette 11 angeschlossene Steueranschluß 25

. isoliert durchgeführt. Eine solche Durchfürung eines Steueran-

■ Schlusses ist bei gleichzeitiger Druckkontaktierung des be-

• nachbarten Hauptanschlusses an sich bekannt (DE-AS t6 39 402). j Die Steueransc üüsse 25 und 36 können auch in an sich bekannter Weise über Federn mit den entsprechenden Metallisierungen

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auf den entsprechenden Steuerzonen der Tabletten 10 und 11 druckkontaktiert sein (DE-AS 24 05 930). - Im Ausführungsbeispiel gemäß Fig_o 9a ist auch der Steueranschluß 36 für die untere Silizium-Tablette 10 mit einer entsprechenden Metallisierung 39 auf einer Steuerzone in der Silizium-Tablette 10 verlötet. Er ist isoliert zunächst durch die Molybdän-Ronde 12'' und ebenfalls isoliert durch zueinander senkrecht verlaufenden Bohrungen 40 und 41 der Kupfer-Scheibe 38 geführt.

Fig. 10a zeigt, daß die obere Silizium-Tablette 11 auch exzentrisch bezüglich der Mittelachse 42 der unteren größeren Silizium-Tablette 10 aufgesetzt sein kann. Die untere Silizium-Tablette 10 besitzt eine seitliche, längliche (Fig. 10b) Steuerzone 43. Die Molybdän-Ronde 12 braucht in diesem Fall keine isolierte Durchführung zu besitzen«,

Gemäß Fig. 11a ist nicht nur die obere Silizium-Tablette exzentrisch auf die untereSilizium-Tablette 10 aufgesetzt;, sondern auch die obere Molybdän-Ronde 13 ist exzentrisch zur Mittelachse der oberen Silizium-Tablette 11 aufgesetzt. Die Molybdän-Ronden 12 und 13 sind als Kreisscheibenabschnitte ausgebildet, was in Fig. 11b für die Ronde 12 dargestellt ist. Die Steueranschlüsse 25 und 36 sind zu entsprechenden seitlichen Steuerzonen 44 bzw. 43 mit Metallisierungen 38 bzw. 39 geführt.

Die Zuführung der Steueranschlüsse 25 und 36 kann in beliebiger Weise variiert werden. Es versteht sich, daß in Abwandlung der Ausführungsbeispiele auch die Kontaktierung eines Zentralgates möglich ist.

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L e e r s e i t e

Claims

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BROWN, BOVERl & CIE ■ AKTIENGESELLSCHAFT

MANNHEIM Shu¹.

Mp.-Nr. 509/77 Mannheim, 20. März 19 78

ZFE/P 3-Pp./dr

Patentansprüche:

M.) Halbleiteranordnung mit zwei Halbleiterelementen in Form von mit Elektroden versehenen, randseitig isolierten bzw. passivierten, für sich gehäuselosen Tabletten in einem gemeinsamen Gehäuse, von denen mindestens eines steuerbar ist und die elektrisch in Reihe oder parallel geschaltet sind, wobei zwei Hauptanschlüsse ungleichnamiger Hauptelektroden und mindestens ein Steueranschluß, dabei ein Hauptanschluß zwischen beiden Halbleiterelementen,-bei Reihenschaltung zusätzlich als Mittelabgriff, - nach einer einzigen Seite aus dem Gehäuse herausgeführt sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Tabletten (10, 11), bezogen auf ihre Scheibenebene, turmartig übereinander auf einem für die mechanische Montage der Halbleiteranordnung eingerichteten, thermisch leitfähigen Bodenteil aufgebaut sind, wcbei zwischen der unteren Tablette (10) und dem Bauteil eine thermisch leitfähige, elektrisch isolierende Scheibe (16) sich befindet und zwischen beiden Tabletten (10, 11) sowie auf und unter beiden elektrisch und thermisch leitfähige Metallronden (12, 13, 14) - "bei Reihenschaltung für den Mittelabgriff - sowie für die Hauptanschlüsse (22 bzw. 24) vorgesehen sind.

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2. Halbleiteranordnung mit zwei Halbleiterelementen in Form von mit Elektroden versehenen, randseitig isolierten bzw. passivierten, für sich gehäuselosen Tabletten in einem gemeinsamen Gehäuse, von denen mindestens eines steuerbar ist und die elektrisch mit gleicher Polung hintereinander geschaltet sind, wobei zwei Hauptanschlüsse ungleichnamiger Hauptelektroden, mindestens ein Steueranschluß und ein Anschluß zwischen beiden Halbleiterelementen als Mittelabgriff aus dem Gehäuse herausgeführt sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Tabletten (10, 11), bezogen auf ihre Scheibenebene, turmartig übereinander auf einem für die Montage der Halbleiteranordnung eingerichteten, als einer der beiden Hauptanschlüsse (22, 23) dienenden und thermisch leitfähigen Bodenteil aufgebaut sind, wobei zwischen beiden Tabletten (10, 11) sowie auf und unter beiden elektrisch und thermisch leitfähige Metallronden (12, 13, 14) für die Ankopplung des Mittelabgriffes (24, 24¹) und der Hauptanschlüsse (22, 23) vorgesehen sind.
3. Halbleiteranordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die untere Tablette (10) in ihren Erstreckungen in der Scheibenebene größer als die obere Tablette (11) ist.
4. Halbleiteranordnung nach den Ansprüchen 1 oder 2 und/oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrisch isolierende Scheibe (16) in ihren Erstreckungen in der Scheibenebene größer als die untere Tablette (10) ist.
5» Halbleiteranordnung nach den Ansprüchen 1 oder 2 und/oder folgenden, gekenizeichnet durch Kreisflächen als Grundflächen und einen konischen Gesamtaufbau von Scheibe (16) Metallronden (12, 13, H) und Tabletten (10, 11).

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6. Halbleiteranordnung nach den Ansprüchen 1 oder 2 und/oder folgenden, wobei die Tabletten in Gießharz eingebettet sind, dadurch gekennzeichnet, daß ein Kunststoffrohr (20) als verlorene Form das Gießharz umgibt.
7. Halbleiteranordnung nach den Ansprüchen 1 oder 2 und/oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß der Bodenteil eine Ausnehmung (19) für die Aufnahme des unteren Randes des Gehäusemantels (20) besitzt.
! 8. Halbleiteranordnung nach den Ansprüchen 1 oder 2 und/oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß der Bodenteil als Schraubsockel (18) ausgebildet ist.
9. Halbleiteranordnung nach den Ansprüchen 1 oder 2 und/oder einem oder mehreren der Ansprüche 3 bis 7» dadurch gekennzeichnet, daß der Bodenteil als Anschlußteller (29) mit Anschlußbohrungen (30) ausgebildet ist.
10. Halbleiteranordnung nach den Ansprüchen 1 oder 2 und/oder einem oder mehreren der Ansprüche 3 bis 9» gekennzeichnet durch Molybdänronden als Metallronden (12, 12', 12", 13, 14) und eine Scheibe (16) aus Keramik.
11. Halbleiteranordnung nach den Ansprüchen 1 oder 2 und/oder einem oder mehreren der Ansprüche 3 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die jeweils oberhalb der Tablette (10, 11) befindlichen Metallronden (12", 13) Durchführungen für die isoliert durchgeführten Steueranschlüsse (25, 36) aufweisen.
12. Halbleiteranordnung nach den Ansprüchen 1 oder 2 und/oder einem oder mehreren der Ansprüche 3 bis 10, dadurch ge-

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kennzeichnet, daß die obere Tablette (11) exzentrisch zur bezüglich der Scheibenebene senkrechten geometrischen Mittelachse (42) der unteren Tablette (10 aufgesetzt ist und in dem Bereich der unteren Tablette (10), der in einer Vertikalprojektion auf eine virtuelle untere Ebene nicht durch die obere Tablette (11) abgedeckt ist , die Steuerzone (43) mit Steueranschluß (36) der unteren Tablette (10) sich befindet.

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