DE2936780C2 - Halbleiterbauelement - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft <:in Halbleiterbauelement mit einem scheibenförmigen Halbleiterelement, dessen eine Seite mit einer Trägerscheibe verbunden ist und dessen andere Seite an einer Kontaktscheibe anliegt, mit einem diese Teile umschließenden zylindrischen Gehäuse, mit einem Zentrierring für das Halbleiterelement, mit einer die Randfläche des Halbleiterelements umschließenden Passivierungsmasse und mit einer innerhalb des Gehäuses liegenden, das Halbleiterelement umfassenden Schutzanordnung, die aus einem Hohlzylinder aus isolierendem Material und aus einer in das Innere des Gehäuses gerichteten Ringscheibe an der Stirnfläche des Hohlzylinders besteht.

Ein derartiges Halbleiterbauelement ist aus der US-PS 40 99 201 bekannt. Insbesondere bei Leistungsbauelementen können infolge elektrischer und damit thermischer Überlastung im Gehäuse Lichtbögen auftreten, die insbesondere zu einer Zerstörung der empfindlichen Dichtungsbereiche führen. Beim bekannten Halbleiterbauelement sind Vorkehrungen getroffen, um einen entsprechenden Lichtbogen aus dem Dichtungsbereich fernzuhalten. Dazu ist in der Nähe der Dichtung innerhalb des Gehäuses eine Scheibe aus Isolierstoff vorgesehen, die Gase abgibt, sobald sie einem Lichtbogen ausgesetzt ist. Durch die Gase wird der Lichtbogen von der Dichtungsscheibe ferngehalten.

Bei hohen Strömen in Rückwärtsrichtung kann aber auch zunächst an einer kleinen Stelle des Halbleiterelements, die nicht mehr sperrfähig ist, durch die dort entstehende hohe Stromdichte die Temperatur stark ansteigen, wodurch die Umgebung der schadhaften Stelle aufschmilzt und zum Teil verdampft. Der dort entstehende Lichtbogen treibt dann das heiße Material gegen die Gehäusewand. Kondensiert an einer Stelle der Gehäusewand eine ausreichende Menge des aus dem Halbleiterelement nach außen geschleuderten Materials, so wird dort die Gehäusewand durchgeschniolzen, so daß ionisierte Gase entweichen und zu einer Beschädigung der Anlage führen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Auftreffen von heißen Materialien auf die Gehäusewand zu verhindern.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die Schutzanordnung aus einem Stück und aus Keramik besteht, daß die Ringscheibe als Flansch am Hohlzylinder radial in das Innere des Gehäuses ragt und daß die Schutzanordnung in der Passivierungsmasse festgelegt ist.

Die Schutzanordnung umgibt den Randbereich des Halbleitereiementes und umfaßt dieses einschließlich der Randfläche seiner Trägerscheibe. Damit wirkt sie für die Innenwand des Zeliengehäuses wie eine Maske oder ein Schirm in einem Raumwinkel, in dem aufgeschmolzenes Material des Halbleiterelements im Falle einer überhöhten Belastung geschleudert wird. An der Innenwand des Zellengehäuses, soweit sie innerhalb des Raumwinkels liegt, können dann nicht durch die Wärme, die von der kondensierten Schmelze an die Gehäusewand abgegeben wird, Löcher durchgebrannt werden, da das geschmolzene Material von der Schutzanordnung abgefangen wird. Da diese einstückig ausgebildet ist, kann auch nicht der an der Schmelz- und Verdampfungsstelle entstehende Überdruck das geschmolzene Material durch einen Spalt treiben.

Die Erfindung soll anhand eines in der Figur dargestellten Ausführungsbeispiels erläutert werden.

Das Halbleiterelement wird von einem zylindrischen Gehäuse 1 umschlossen, das im wesentlichen aus einem keramischen Zylinderring 2 aus zwei stirnseitig gegenüberliegenden Mctallronden 3. 3' aus Kupfer besteht. Die Metallronden 3, 3' weisen jeweils an ihrer Mantelfläche zwei umlaufende Stufen 31, 3Γ auf. Für einen dichten Abschluß des Gehäuses sind zwei Blechringe 4, 4' aus Nickel-Eisenblech, die z. B. wellenförmig gestaltet sein können, vorgesehen, welche die Stufen 31, 31' mit den Stirnflächen 21, 22 des Zylinderrings 2 durch Schweißung verbinden. Das Halbleiterelement 61 wird mit seiner Trägerscheibe 62 in einer Zentrierung 5 aus z. B.Aluminium, Eisen oder Teflon gehalten.

Im Ausführungsbeispiel ist das im Gehäuse 1 gasdicht eingeschlossene Halbleiterelement 61 eine Diode mit einer anodenseitigen und kathodenseitigen Schichtelektrode A bzw. K. An die Schichtelektrode A schließt eine Trägerscheibe 62 und an die Schichtelektrode K eine Kontaktscheibe 63 unter Kraftschluß an.

Die Schutzanordnung 64 besteht aus Keramik und ist einstückig ausgebildet, wobei der Flansch 641 am Hohlzylinder radial in das Innere des Gehäuses ragt und die Schutzanordnung in der Passivierunßsmasse 65 aus einem dafür geeigneten Kunststoff auf dem Halbleiterelement festgelegt ist. Auf diese Weise wird ein wirksamer Ausblasschutz erzielt. Die Passivierungsmasse 65 umfaßt die freie Oberfläche und den Randbereich des Halbleiterelemenls 61, d.h. die Bereiche, in denen bei einer Überlastung Material geschmolzen und verdampft wird. Dadurch wird die Schutzwirkung noch weiter verbessert.

Die Schutzanordnung läßt sich auch vorteilhaft einsetzen, wenn das Halbleiterelement ein Thyristor ist. Auch in diesem Fall überdeckt die Schutzanordnung die gefährdeten Bereiche des Halbleiterelements und kann sich von der Kontaktscheibe bis zu einem die untere Metallronde umfassenden Paßring aus Isoliermaterial erstrecken. Der Piißring wird dann ebenfalls zur Schulzfunktion herangezogen.

Die Schutzanordnung mit ihrem radial in das Genause ragenden Flansch läßt die aus dem Halbleiterelement herausgetriebene heiße Schmelze nicht an das der Dichtung dienende Blcchteil gelangen, sondern reflektiert sie nach innen und unten. Bei Gehäusen mit Flachboden

lubbolzen läßt der massive Gehäuseboden ein
inen nicht zu. Bei Scheibenzellen verhindert
ierring zwischen Metallronde und Zylinderlie Schmelze das untere BlechteU erreicht und
nilzt. 5

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Halbleiterbauelement mit einem scheibenförmigen Halbleiterelement, dessen eine Seite mit einer Trägerscheibe verbunden ist und dessen andere Seite an einer Kontaktscheibe anliegt, mit einem diese Teile umschließenden zylindrischen Gehäuse, mit einem Zentrierring für das Halbleiterelement, mit einer die Randfläche des Halbleiterelements umschließenden Passivierungsmasse und mit einer innerhalb des Gehäuses liegenden, das Halbleiterelement umfassenden Schutzanordnung, die aus einem Hohlzylinder aus isolierendem Material und aus einer in das Innere des Gehäuses gerichteten Ringscheibe an der Stirnfläche des Hohlzylinders besteht, dadurch gekennzeichnet, daß die Schutzanordnung

   (64) aus einem Stück und aus Keramik besteht, daß die Ringscheibe als Flansch (641) am Hohlzylinder radial in das Innere des Gehäuses (1) ragt und daß die Schutzanordnung (64) in der Passivierungsmasse

   (65) festgelegt ist