DE3009511A1 - Kompressions-halbleitervorrichtung - Google Patents

Kompressions-halbleitervorrichtung

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Description

12. Man: 1330
Kompressions-Halbleitervorrichtung
Die Erfindung betrifft eine Kompressions-Halbleitervorrichtung, bei welcher Halbleiterelemente, wie Transistoren, Thyristoren und Vollsteuergate- bzw. GTO-Thyristören unter einer Druckspannung gehalten werden.
Eine Kompressions-Halbleitervorrichtung mit unter Druckspannung stehenden Halbleiterelementen, wie Transistoren, Thyristoren und GTO-Thyristören, wird verbreitet als Leistungsvorrichtung (power device) angewandt. Der allgemeine Aufbau einer solchen Vorrichtung ist in Fig. 1 dargestellt. Dabei sind säulenförmige Metall-Druckplatten (stamps) 14, 15 mit hoher thermischer und elektrischer Leitfähigkeit unter Zwischenfügung von Metallscheiben 12, 13 auf gegenüberliegenden Seiten eines Halbleiterelements 11 angeordnet. Letzteres wird auf die durch die Pfeile angedeutete Weise zwischen den Metall-Druckplatten 14, 15 zusammengedrückt. Die Metallscheiben 12, 13 dienen dabei zum Schutz des Halbleiterelements 11 vor mechanischer Beanspruchung. Das Halbleiterelement 11 besitzt insbesondere einen von den Metall-Druckplatten 14, 15 wesentlich verschiedenen thermischen Ausdehnungskoeffizienten. Wenn sich daher die Metall-Druckplatten in unmittelbarer Berührung mit dem Halbleiterelement befinden, wird bei einer Temperaturänderung im Betrieb der Halbleitervorrichtung ein Bimetalleffekt hervorgebracht, so daß das Halbleiterelement 11 einer mechanischen Beanspruchung unterworfen
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wird. Zur Verhinderung dieses Effekts werden die Metallscheiben 12, 13 aus einem Werkstoff hergestellt, der einen zwischen den thermischen Ausdehnungskoeffizienten des Halbleiterelements 11 und den Metall-Druckplatten 14, 15 liegenden thermischen Ausdehnungskoeffizienten besitzt. Im allgemeinen wird für die Metallscheiben 12, 13 ein Werkstoff benutzt, dessen thermischer Ausdehnungskoeffizient nahe bei dem des Halbleiterelements liegt, z.B. Molybdän oder Wolfram. Wenn das Halbleiterelement 11 z.B. ein Thyristor ist, wird dieser gemäß Fig. 1 nach einem Legierungsverfahren an der Seite der Anode mit der Wolframscheibe 13 verbunden. Letztere wird zudem mittels einer Lotschicht 17 mit der Metall-Druckplatte 15» z.B. einem säulenförmigen Kupfer-Stempel verbunden. An der Kathodenseite ist die Molybdänscheibe 12 mittels einer Lotschicht 16 mit der Kupfer-Druckplatte 14 verbunden. Weiterhin wird die andere Seite der Molybdänscheibe 12 an der Kathodenseite an den Thyristor 11 angepreßt.
Bei den bisherigen Halbleiter-Leistungselementen, wie Thyristoren und Dioden, wird gemäß Fig. 2 eine Kathode 21 elektrisch einheitlich damit ausgebildet. Infolgedessen tritt auch bei einer etwas ungleichmäßigen Zusammendrückung des Halbleiterelements keine stärkere Änderung der elektrischen Eigenschaften auf. Bei 22 ist in Fig. 2 eine Gate-Elektrode angedeutet.
Bei den meisten Halbleitervorrichtungen, die derzeit auf diesem Gebiet Beachtung gefunden haben, etwa bei Hochleistungstransistoren und GTO-Thyristoren, ist allerdings gemäß Fig. 3B ein Kathodenbereich 31 (oder Emitterbereich) in einem Mesaabschnitt ausgebildet. Der Kathodenbereich ist dabei gemäß Fig. 3A in eine Vielzahl von Mesazonen unterteilt, wobei an den Teilzonen des Kathodenbereichs ge-
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formte, nicht dargestellte Elektroden mittels einer Metall-Druckplatte über eine Metallscheibe in dem in Fig.3A durch die gestrichelte Linie umrissenen Bereich angepreßt werden. Wenn das Halbleiterelement ein GTO-Thyristor ist, können die Teilzonen des Kathodenbereichs 31 gleichzeitig als unabhängige GTO-Thyristören arbeiten und dabei die Steueranschluß-Abschaltfunktion für einen großen Strom erfüllen. Es ist daher unbedingt erforderlich, daß die gesamte Kathode gleichmäßig angepreßt wird, um Stromunregelmäßigkeiten zwischen den Kathodenelementen zu vermeiden, die durch einen teilweisen Andruck oder einen Unterschied im Kontaktwiderstand sowie durch ungleichmäßige Abschalteigenschaften aufgrund der unterschiedlichen Anpreßkraft hervorgerufen werden.
Erfindungsgemäß wurde festgestellt, daß der Anpreßzustand einer halbleitervorrichtung dieser Art grundsätzlich dem Fall entspricht, in welchem eine starre Säule (post) entsprechend der Metallscheibe und der Druckplatte gegen einen quasiunendlich elastischen Körper entsprechend dem Halbleiterelement angepreßt wird. Wenn beispielsweise gemäß Fig. 4A eine starre Säule 42 mit einer Druckkraft q gegen einen quasiunendlich elastischen Körper 41 angepreßt wird, bestimmt sich die im Körper 41 senkrecht zur Berührungsfläche erzeugte (mechanische) Spannung P(x) durch nachstehende Gleichung (1) gemäß z.B. Seite 45 von "Theory of Elastic Contact" von Garlin und Seite 1085 von "Handbook on Design of Strength":
P(x) - - (D
Tt Λ2 - χ2
worin bedeuten:
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q » auf die starre Säule einwirkender Druck R ■ Radius der starren Säule
χ * Abstand vom Zentrum der starren Säule.
Fig. 4b ist eine graphische Darstellung obiger Gleichung (1), Ersichtlicherweise nimmt die (mechanische) Spannung im quasiunendlich elastischen Körper 41 in Richtung auf den Umfang der starren Säule 41 allmählich zu, um in dem mit der Umfangskante dieser Säule in Berührung stehenden Bereich eine unendliche Größe zu erreichen. Dies läßt darauf schließen, daß die Spannung sich bei einer Kompressions-Halbleitervorrichtung am Umfangsteil des Halbleiterelements zu konzentrieren trachtet. Tatsächlich wurden im Betrieb zerstörte GTO-Thyristorvorrichtungen untersucht, wobei es sich herausstellte, daß bei der Mehrzahl dieser Vorrichtungen eine kreisförmige Eindrückung längs der gestrichelten Linie gemäß Fig. 3A in den GTO-Thyristorelementen zu finden war. Außerdem war bei einer GTO-Thyristorvorrichtung mit einer solchen Eindrückung eine merkliche Verringerung des maximalen Anodenstroms (des maximalen steuerbaren Stroms)im Betrieb zu beoabachten. Es wird angenommen, daß die ungleichmäßige Spannungsverteilung gemäß Fig. 4B zu Ungleichmäßigkeit in der Flächenverteilung (planar distribution) des Anodenstroms führt, wodurch die erwähnte Verringerung des maximalen Anodenstroms hervorgerufen wird. Eine GTO-Thyristorvorrichtung mit einer solchen kreisförmigen Eindrückung ist mit der weiteren, schwerwiegenden Schwierigkeit behaftet, daß der Umfangs(rand)abschnitt der Kathode aufgrund von thermischer Ermüdung im Betrieb herausgedrückt wird, so daß die Kathode in unmittelbare Berührung mit der Gate-Elektrode (Kurzschluß) gelangt.
Zur Vermeidung der geschilderten Schwierigkeiten wurde bereits vorgeschlagen, die ungleichmäßige Spannungsverteilung
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durch Verwendung einer Metall-Druckplatte 51 mit einer Ausnehmung 51a gemäß Fig. 5 zu mildern. In diesem Fall wird jedoch eine zwischen der Druckplatte 51 und einem nicht dargestellten Halbleiterelement angeordnete Metallscheibe 52 je nach ihrer Dicke unterschiedlich verformt, so daß hierdurch keine zweckmäßige Lösung für das Problem der ungleichmäßigen Spannungsverteilung geboten werden kann. Außerdem wurde bereits vorgeschlagen, gemäß Fig. 6 den Umfangsrand 62a einer Metallscheibe 62 an der Seite des Halbleiterelements 61, z.B. durch Anfasen, unter einem spitzen Winkel abzustechen. Der Hinterschnittwinkel θ wird wahlfrei ohne vernünftige Begründung bestimmt, obgleich er üblicherweise mit 30° oder mehr gewählt wird. Im allgemeinen ist die Metallscheibe 62 etwa 500 bis 1000 μη hoch, wobei der hinterschnittene Teil am Rand der Metallscheibe 62 etwa 100 bis 300 μη hoch ist. Andererseits ist der Kathodenbereich des Halbleiterelements etwa 10 bis 30 μιη hoch. Hieraus ergibt sich, daß das Anfasen der Randkante der Metallscheibe 62 praktisch unbedeutend ist, vielmehr wird hierdurch lediglich die Berührungsstelle zwischen dem Halbleiterelement 61 und dem Rand der Metallscheibe 62 vom Punkt P auf den Punkt Q in Fig. 6 verschoben.
Unter diesen Umständen stellt die Lösung des Problems der ungleichmäßigen Spannungsverteilung am Halbleiterelement eine ernsthafte Aufgabe dar.
Der Erfindung liegt damit insbesondere die Aufgabe zugrunde, eine Kompressions-Halbleitervorrichtung zu schaffen, bei welcher keine Spannungskonzentration im Umfangsbereich des Halbleiterelements vorliegt und bei welcher die Gesamtfläche des Halbleiterelements gleichmäßig unter Druck gesetzt werden kann.
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Diese Aufgabe wird bei einer Kompressions-Halbleitervorrichtung, bestehend aus einem Halbleiterelement, mindestens einer Metallplatte oder -scheibe, deren eine Fläche in Flächenberührung mit der einen Seite des Halbleiterelements steht, und einer Preßeinrichtung mit einer Metall-Druckplatte (metal stamp) zum Verpressen des Halbleiterelements über die Metallscheibe, wobei der thermische Ausdehnungskoeffizient der Metallscheibe zwischen denen des Halbleiterelements und der Metall-Druckplatte liegt, erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Umfangsbereich der Metallscheibe an der Seite der Berührungsfläche eine gekrümmte Fläche bildet, so daß die genannte Seite des Halbleiterelements tangential zur gekrümmten Fläche der Metallscheibe liegt.
Im allgemeinen besitzt die Metall-Druckplatte einen fünfbis siebenmal so großen thermischen Ausdehnungskoeffizienten wie das Halbleiterelement (im allgemeinen Silicium), während der thermische Ausdehnungskoeffizient der Metallscheibe das 2- bis 4-fache desjenigen des Halbleiterelements beträgt.
Im folgenden sind bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung im Vergleich zum Stand der Technik anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine Schnittansicht einer bisherigen Kompressions-Halbleitervorrichtung,
Fig. 2 eine Aufsicht auf die Kathode und die Gate-Elektrode eines bisherigen Thyristors,
Fig. 3A eine Aufsicht auf den Kathodenbereich einer GTO-Thyristorvorrichtung,
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Fig. 3B einen Schnitt längs der Linie B-B in Fig. 3A,
Fig. 4A eine schematische Darstellung der Spannungsverteilung bei einer bisherigen Kompressions-Halbleitervorrichtung, bei welcher ein quasiunendlich elastischer Körper entsprechend einem Halbleiterelement durch eine starre Säule entsprechend einer Metallscheibe und einer Metall-Druckplatte mit Druck beaufschlagt wird,
Fig. 4b eine graphische Darstellung der Spannungsverteilung im quasiunendlich elastischen Körper unter den Bedingungen nach Fig. 4A1
Fig. 5 und 6 Schnittansichten anderer Kompressions-Halbleitervorrichtungen bisheriger Bauart,
Fig. 7A eine schematische Darstellung zur Verdeutlichung des Erfindungsprinzips, wobei ein quasiunendlich elastischer Körper entsprechend einem Halbleiterelement durch eine starre Säule entsprechend der Kombination aus einer Metall-Druckplatte und einer Metallscheibe zusammengedrückt wird,
Fig. 7B eine graphische Darstellung der Spannungsverteilung im quasiunendlich elastischen Körper unter den Bedingungen nach Fig. 7A,
Fig. 8 eine Schnittansicht einer Kompressions-Halbleitervorrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ,
Fig. 9A eine schematische Darstellung zur Verdeutlichung der erfindungsgemäßen Bedingungen zur Bestimmung einer Metallscheibe mit gekrümmtem Umfangsbereich
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unter Veranschaulichung der rechten Hälfte eines Systems, bei dem ein quasiunendlich elastischer Körper entsprechend einem Halbleiterelement durch eine starre Säule entsprechend der Kombination aus einer Metallscheibe und einer Metall-Druckplatte mit Druck beaufschlagt wird,
Fig. 9B eine graphische Darstellung der Spannungsverteilung im quasiunendlich elastischen Körper unter den Bedingungen nach Fig. 9A,
Fig. 10 eine graphische Darstellung der erfindungsgemäßen Beziehung zwischen dem Krümmungsradius des gekrümmten Bereichs einer Metallscheibe und dem Radius R einer starren Säule und
Fig. 11A bis 13 Darstellungen anderer Ausführungsformen der Erfindung.
Im folgenden ist nunmehr zunächst das der Erfindung zugrundeliegende Prinzip erläutert.
Bei einer erfindungsgemäßen Kompressions-Halbleitervorrichtung bildet der Umfange(rand)bereich einer Metallscheibe an der in unmittelbarer Berührung mit einem Halbleiterelement stehenden Seite eine gekrümmte Ebene bzw. Fläche, so daß die Oberfläche des Halbleiterelements tangential zur Krümmungsebene der Metallscheibe liegt. Fig. 7A zeigt, daß ein quasiunendlich elastischer Körper 71 entsprechend einem Halbleiterelement durch eine zylindrische (culumnar) starre Säule 72 mit einem Radius R, entsprechend der Kombination aus einer Metallscheibe und einer Metall-Druckplatte gemäß der Erfindung, mit Druck beaufschlagt wird. Es ist darauf hinzuweisen, daß der unterseitige Umfangs(rand)be-
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reich der starren Säulen 72 eine gekrümmte Fläche bildet, derart, daß die Oberfläche des genannten Körpers 71 tangential zum gekrümmten Bereich der Säule 72 liegt. In die sem Fall läßt sich die auf den Körper 71 ausgeübte (mechanische) Spannung P(x) durch folgende Gleichung ausdrücken:
4q
P(x) - [(C2 + 2x2) V C2 - x2] ... (2)
worin bedeuten:
q » Druck
C » Radius der Kreisfläche, auf welcher der quasiunendlich elastische Körper und die starre Säule praktisch miteinander in Berührung stehen, und
χ s Abstand vom Zentrum der starren Säule.
Fig. 7B ist eine graphische Darstellung obiger Gleichung (2). Aus Gleichung (2) und Fig. 7B geht hervor, daß der Radius R der starren Säule 72 für die Verteilung der auf den genannten Körper 71 einwirkenden Spannung P(x) irrelevant ist und daß die Spannung innerhalb der oben angegebenen Fläche auf diesen Körper einwirkt. Es ist wichtig darauf hinzuweisen, daß die auf den Umfangs(rand)bereich des quasiunendlich elastischen Körpers einwirkende (mechanische) Spannung weniger als das Doppelte der Spannung in seinem Hittelbereich beträgt. Hit anderen Worten: die auf diesen Körper ausgeübte Spannung oder Belastung ist vergleichsweise gleichmäßig und ohne übermäßig großen Anstieg im Umfangsbereich verteilt, wenn der Umfangsbereich der starren Säule bzw. der Metallscheibe auf spezielle Weise gekrümmt, d.h. abgerundet ist. Der Umfangsbereich
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der Metallscheibe sollte dabei vorzugsweise so gekrümmt bzw. abgerundet sein,daß der Radius der Metallscheibe nur geringfügig größer ist als der Radius der kreisförmigen Berührungsfläche zwischen Metallscheibe und Halbleiterelement, um eine hohe thermische Leitfähigkeit aufrechtzuerhalten, Strömungsgleichmäßigkeiten aufgrund von Unterschieden im Kontaktwiderstand zu vermeiden, die Bearbeitung der Metallscheibe zu vereinfachen und einer Vergrößerung der resultierenden Halbleitervorrichtung entgegenzuwirken.
Im folgenden sind spezielle Ausführungsformen der Erfindung im einzelnen beschrieben.
Die in Fig. 8 dargestellte Kompressions-Halbleitervorrichtung umfaßt als Halbleiterelement einen GTO-Thyristor 81, der vom pnpn-Typ ist und der nach einem üblichen Diffusionsverfahren hergestellt worden ist. Die oberste n-Typ-Schicht, d.h. die Kathodenzone des GTO-Thyristors 81 ist auf die in den Fig. 3A und 3B gezeigte Weise in eine Vielzahl von Mesa-Bereichen unterteilt, und an Kathodenzone, Anodenzone und mittlerer p-Typ-Schicht sind nicht dargestellte Elektroden angebracht.
Eine aus Wolfram bestehende Scheibe 83 mit größerem Durchmesser als dem des GTO-Thyristors 81 ist nach einem Legierungsverfahren (alloying method) unmittelbar mit der anodenseitigen Fläche des Thyristors 81 verbunden. An der anderen Seite des Wolframscheibe 83 ist mittels einer Lot(metall)schicht 87 eine Kupfer-Druckplatte (stamp) 85 befestigt. Weiterhin ist eine Molybdän-Scheibe 82 mit kleinerem Durchmesser als dem des GTO-Thyristors 81 nach einem Legierungsverfahren an der Seite der Kathodenzone mit diesem Thyristor 81 verbunden. Der unterseitige Umfangsrandbereich der Scheibe 82 ist dabei auf noch näher zu er-
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läuternde Weise gekrümmt bzw. abgerundet. Eine weitere Kupfer-Druckplatte 84 ist mittels einer Lotschicht 86 an der anderen Fläche der Scheibe 82 befestigt. Die Kupfer-Druckplatten 84 und 85 werden zur Herstellung der Kompressions-GTO-Thyristorvorrichtung in den durch die Pfeile angedeuteten Richtungen zusammengepreßt. Die Halbleitervorrichtung mit dem vorstehend beschriebenen Aufbau bietet die folgenden Vorteile:
1. Da die auf den GTO-Thyristor einwirkende (mechanische) Spannung vergleichsweise gleichmäßig verteilt ist, ist der Thyristor vor einer übermäßigen Beanspruchung geschützt, so daß die Zuverlässigkeit der Halbleitervorrichtung verbessert ist.
2. Aufgrund dieser vergleichsweise gleichmäßigen Spannungsverteilung ist zwischen den getrennten Abschnitten der Kathodenzone kein nennenswerter Unterschied in den elektrischen Eigenschaften zu beobachten, so daß eine Verschlechterung der Eigenschaften der GTO-Thyristorvorrichtung vermieden wird.
3. Ein Kurschluß zwischen der Gate-Elektrode und der Kathode wird verhindert.
Selbstverständlich ergeben sich die vorstehend genannten Vorteile auch dann, wenn der GTO-Thyristor 81 durch ein anderes Halbleiterelement, etwa einen Transistor, einen (normalen) Thyristor oder eine Diode, ersetzt wird.
Wie erwähnt, bildet der unterseitige Umfangs(rand)bereich der Molybdän-Scheibe 82 bei der Ausführungsform nach Fig.8 eine gekrümmte Fläche. Die Fig. 9A und 9B veranschaulichen gemeinsam die Ausbildung dieser gekrümmten Fläche gemäß der
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Erfindung. Erfindungsgemäß durchgeführte Versuche haben gezeigt, daß keine nennenswerte Änderung der elektrischen Eigenschaften auftritt, wenn die höchste (mechanische) Spannung im Umfangsbereich des Halbleiterelements höchstens etwa das Dreifache des kleinsten Spannungswerts im Mittelbereich des Halbleiterelements beträgt. In Fig. 9A sind bei 91 und 92 ein GTO-Thyristor bzw. eine Metallscheibe mit dem Radius R dargestellt. Gemäß Fig. 9B wird eine Belastung oder Spannung 3·Ρ(ο) (mit P(o) » die auf das Zentrum des Thyristors 91 einwirkende Spannung) an einem Punkt χ auf den GTO-Thyristor 91 ausgeübt, d.h. P(x')«3P(o). Erfindungsgemäß ist die Metallscheibe 92 so abgerundet, daß die Oberseite des GTO-Thyristors 91 am Punkt x* tangential zum gekrümmten Teil der Metallscheibe liegt. Gemäß den Fig. 9A und 9B entspricht der kleinste Krümmungsradius r des abgerundeten oder gekrümmten Teils, wenn er dem Erfordernis gemäß der Erfindung genügen soll, dem Unterschied zwischen dem Radius R der Metallscheibe und dem Abstand des Punkts x1 vom Zentrum des GTO-Thyristors 91 (r· « R-x1). Die zulässige Krümmung läßt sich also durch folgende Gleichung ausdrücken:
r > R (1 -
Fig. 10 veranschaulicht die Beziehung zwischen dem Radius R der Metallscheibe und ihrem zulässigen Krümmungsradius r. Die ausgezogene Linie gemäß Fig. 10 gibt die untere Grenze für den zulässigen Krümmungsradius r an. Der Umfangs(rand)-bereich der Metallscheibe sollte daher eine Krümmung oder Abrundung mit einem innerhalb des schraffierten Bereichs über der ausgezogenen Linie liegenden Krümmungsradius besitzen.
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Die Fig. 11 bis 13 veranschaulichen weitere Ausführungsformen der Erfindung. Gemäß den Fig. 11A und 11B wird ein Halbleiterelement 111 durch eine ringförmige Metallscheibe 112 mit Druck beaufschlagt. In diesem Fall wird die Differenz zwischen Außen- und Innendurchmesser der Metallscheibe 112 durch 2 dividiert, so daß sich die Größe von R gemäß Fig.10 ergibt; die Beziehung nach Fig. 10 wird für die Bestimmung des Krümmungsradius des abgerundeten Bereichs am Umfang der Metallscheibe 112 herangezogen.
Gemäß den Fig. 12A und 12B wird ein Halbleiterelement 121 durch mehrere getrennte Abschnitte einer Metallscheibe 122 mit Druck beaufschlagt. In diesem Fall wird der erwähnte Krümmungsradius auf der Grundlage der Annahme bestimmt, daß Jeder der getrennten Abschnitte eine unabhängige Metallscheibe bildet.
Gemäß Fig. 13 ist der Krümmungsradius r größer als der Radius R einer Metallscheibe 132. Dabei ist der Radius der kreisförmigen Berührungsfläche zwischen der Metallscheibe 132 und einem Halbleiterelement 131» wie aus der Zeichnung hervorgeht, merklich kleiner als der Radius R der Metallscheibe 132 und daher nicht so wirksam. Die Anordnung nach Fig. 13 genügt jedoch der Beziehung zwischen R und r gemäß Fig.10; sie liegt deshalb ebenfalls innerhalb des Erfindungsrahmens. Mit anderen Worten: der Erfindungsrahmen umfaßt auch den Fall von R < r.
Bei der AusfUhrungsform gemäß Fig. 8 ist die Molybdänscheibe 82 kreisförmig, doch kann auch eine rechteckige Molybdänscheibe verwendet werden. In diesem Fall muß der Krümmungsradius r des abgerundeten Teils dieser Scheibe der Beziehung r > R (1-2 /2/3) genügen, worin R die Hälfte der kürzeren Seite der rechteckigen Scheibe entspricht.
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Wie aus der vorstehenden Beschreibung hervorgeht, wird die erfindungsgemäß erreichte Wirkung deutlich verbessert, wenn die Metallscheibe kleiner ist als das Halbleiterelement. Wenn mithin die Wolframscheibe 82 gemäß Fig. 8 kleiner ausgebildet wird als der GTO-Thyristor 81, sollte sie auf die spezielle Weise gemäß der Erfindung ebenfalls mit einem gekrümmten bzw. abgerundeten Umfangsbereich versehen sein.
Bei den beschriebenen AusfUhrungsformen ist Jeweils eine Metallscheibe unmittelbar mit einem Halbleiterelement verbunden. Es ist jedoch auch möglich, einen dünnen Film aus z.B. Aluminium oder Molybdän zwischen der Metallscheibe und dem Halbleiterelement vorzusehen. Dieser Film sollte dabei so dünn sein, daß die durch den gekrümmten Umfangsbereich der Metallscheibe hervorgebrachte Wirkung erhalten bleibt.
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Claims (11)

PATENTANSPRÜCHE
1./ Kompressions-Halbleitervorrichtung, bestehend aus einem Halbleiterelement, mindestens einer Metallplatte oder -scheibe, deren eine Fläche in Flächenberührung mit der einen Seite des Halbleiterelements steht, und einer Preßeinrichtung mit einer Metall-Druckplatte (metal stamp) zum Verpressen des Halbleiterelements über die Metallscheibe, wobei der thermische Ausdehnungskoeffizient der Metallscheibe zwischen denen des Halbleiterelements und der Metall-Druckplatte liegt, dadurch gekennzeichnet, daß der Umfangsbereich der Metallscheibe (z.B. 82) an der Seite der Berührungsfläche eine gekrümmte Fläche bildet, so daß die genannte Seite des Halbleiterelements (z.B. 81) tangential zur gekrümmten Fläche der Metallscheibe liegt.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallscheibe eine kreisrunde flache Scheibe ist.
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3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Krümmungsradius r der gekrümmten Fläche der Metallscheibe der Beziehung r £► R (1 - 2 V"2/3), mit R « Radius der Metallscheibe, entspricht.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallscheibe rechteckig ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Krümmungsradius r der gekrümmten Fläche der Metallscheibe der Beziehung r > R (1 - 2/~2/3), mit R = Hälfte der kürzeren Seite der rechteckigen Metallscheibe, entspricht.
6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallscheibe eine Ring(wulst)form besitzt.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Krümmungsradius r der Metallscheibe der Beziehung r > R (1 - 2 7^2/3), mit R - Hälfte der Differenz zwischen Außen- und Innendurchmesser der ringförmigen Metallscheibe, entspricht.
8. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Halbleiterelement ein Vollsteuergate- bzw. GTO-Thyristor ist und daß die Metallscheibe an der Seite zumindest der Kathode des GTO-Thyristors angeordnet ist.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7» dadurch gekennzeichnet, daß die Metallscheibe aus Molybdän oder Wolfram hergestellt ist.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch
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gekennzeichnet, daß zwischen der Metallscheibe und der Metall-Druckplatte eine Lotschicht vorgesehen ist.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7 , dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Halbleiterelement und der Metallscheibe ein dünner Metallfilm vorgesehen ist.
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