DE3338165A1

DE3338165A1 - Montage- und kuehlvorrichtung fuer halbleiterschaltungen

Info

Publication number: DE3338165A1
Application number: DE19833338165
Authority: DE
Inventors: Thomas B. Derry Pa. Geary; Kenneth G. Greensburg Pa. Longenecker
Original assignee: Westinghouse Electric Corp
Current assignee: CBS Corp
Priority date: 1982-10-22
Filing date: 1983-10-20
Publication date: 1984-04-26
Anticipated expiration: 2003-10-21
Also published as: BE898061A; US4518983A; GB2129215A; BR8305693A; GB8326923D0; CA1214574A; FR2535111B1; DE3338165C2; IE832149L; JPS6334625B2; JPS5994443A; IN161712B; IE54847B1; GB2129215B; FR2535111A1

Description

- 4 - WS 387 P - 2730

Montage- und Kühlvorrichtung für Halbleiterschaltungen

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Montage von Halbleiterschaltungen nach dem Oberbegriff des Hauptan- " Spruchs.

Vorrichtungen zur Montage von Halbleiterschaltungen oder Halbleiterbauelementen, die mit Druck arbeiten, sind im Stand der Technik bekannt, beispielsweise aus der US-Patentschrift 3,447,118, in der eine Anordnung mit übereinander geschichteten Elementen beschrieben wird, und aus der US-Patentschrift 4,313,128. Die Vorrichtung nach dem erstgenannten Patent bewirkt keine Kühlung und die des zweiten Patents weist eine ziemlich komplexe Struktur auf und kann außerdem nicht von drei Seiten gekühlt werden.

Das US-Patent 4,047,197 stellt ein typisches Beispiel der im Stand der Technik bekannten Vorrichtungen dar. Dort werden die Halbleiterschaltungen in einem Plastikgehäuse untergebracht, das eine aus Metall bestehende Grundplatte aufweist. Die Kühlung kann nur an der einen Seite mit der metallischen Grundplatte erfolgen. Außerdem werden die Schaltungen an Kontaktpunkte innerhalb des Gehäuses angelötet und können so nicht ohne weiteres wieder entnommen werden.

Die vorliegende Erfindung stellt sich daher die Aufgabe, eine Vorrichtung zur Montage von Halbleiterschaltungen der

BAD ORiGIMAL

WS 387 P - 2730

eingangs genannten Art anzugeben, die eine wirksame Kühlung gewährleistet, ohne großen Aufwand herzustellen ist und eine leichte Montage und Demontage der Schaltungen erlaubt.

Diese Aufgabe wird durch die im Hauptanspruch gekennzeichnete Erfindung gelöst; Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Die Montagevorrichtung nach der hier vorliegenden Erfindung besteht aus einem Metallkörper mit einem kreisförmigen Hohlraum, in den die Halbleiterschaltungen oder -bauelemente eingesetzt werden, und umfaßt Einrichtungen zur Erzeugung eines mechanischen Drucks, eine Vielzahl von aus Metall bestehenden Zylinderelementen, die in dem Hohlraum untergebracht sind und zwischen denen die Halbleiterschaltungen angeordnet sind, wobei die Druckeinrichtungen die Halbleiterschaltungen in elektrischem und thermischem Kontakt zu den Zylinderelementen halten, Isoliervorrichtungen, um die Zylinderelemente und die Halbleiterschaltungen elektrisch vom metallischen Grundkörper zu isolieren und Schaltungsvorrichtungen, mit denen ein elektrischer Kontakt zu den Halbleiterschaltungen vermittelt wird.

Zur weiteren Erläuterung der vorliegenden Erfindung wird im folgenden ein Ausführungsbeispiel anhand von Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht des Unterteils der Montagevorrichtung nach der hier vorliegenden Erfindung;

Fig. 2 eine perspektivische Ansicht des Oberteils der Montagevorrichtung nach der hier vorliegenden Erfindung;

BAD ORiGSWAL

0000 100

- 6 - WS 387 P - 2730

Fign. 3 und 4 die Vorderansicht bzw. die Aufsicht der Zylinderelemente der Montagevorrichtung;

Pign. 5 und 6 die Seiten- bzw. Vorderansicht der Endstücke der Montagevorrichtung;

Fig. 7 eine Vorderansicht einer Ringscheibe, die in der Montagevorrichtung verwendet wird;

Fig. 8 eine Vorderansicht einer Ringscheibe, mit der ein Druck ausgeübt werden kann und die

in der Montagevorrichtung Verwendung findet;

Fig. 9 eine Vorderansicht einer elektrisch isolierenden Scheibe, die in der Montagevorrichtung verwendet werden kann;

Fig. 10 eine Aufsicht auf eine dielektrische Folie, die in der Montagevorrichtung verwendet werden kann;
20

Fig. 11 eine perspektivische Ansicht einer teilweise zusammengebauten Montagevorrichtung; und

Fig. 12 eine perspektivische Ansicht der Montagevorrichtung nach der hier vorliegenden Erfin

dung mit einer auf der Oberfläche angebrachten gedruckten Schaltkarte.

Die modular aufgebaute Montagevorrichtung für Leistungshalbleiter nach der hier vorliegenden Erfindung vermittelt sowohl die elektrische Isolierung der darin enthaltenen Halbleiterscheiben als auch thermische Verbindungswege von der Halbleiterscheibe zum Gehäuse, so daß in ein und

BAD ORIGINAL

- 7 - WS 387 P - 2730

derselben Vorrichtung sowohl die Montage als auch das Kühlen von komplexen Schaltungen erfolgen kann.

Die hier verwendeten Halbleiterscheiben oder -bauelemente können Thyristoren, Transistoren, Gleichrichter oder Kombinationen dieser Elemente darstellen.

Fig. 1 zeigt das Unterteil 10 einer Montage- und Kühlvorrichtung für Leistungshalbleiter nach der vorliegenden Erfindung.

Das Unterteil 10 weist eine untere Oberfläche 12 und eine dazu senkrechte Kanten- oder Seitenfläche 14 auf sowie eine zweite senkrechte Seitenflächen 16. Die zweite senkrechte Seitenfläche 16 ist bezüglich der ersten Seitenfläche 14 um eine horizontale Stufe 18 zurückgesetzt, die im wesentlichen parallel zur unteren Oberfläche 12 verläuft.

Die obere Oberfläche 2o des Unterteils 10 besteht aus

zwei horizontalen Kanten 22, die von der Seitenfläche 16 . nach innen verlaufen, und aus einem konkav gekrümmtem Teil 24, der zwischen den Kantenbereichen 22 liegt. Die horizontalen Kantenteile 22 sind im wesentlichen parallel zur Stufe 18 und der unteren Oberfläche 12.

In dem konkav gekrümmten Teil 24 ist eine Reihe von externen und internen Rillen 26 bzw, 126 angebracht, die sich über den gesamten konkav gekrümmten Teil 24 erstrecken. Die Anzahl der internen Rillen 26 liegt zwischen zwei und der maximal benötigten Anzahl, die gewöhnlich gleich der Anzahl der Halbleiterscheiben oder -bauelemente ist, die

BAD ORSGINAL

0000 I OO

- 8 - WS 387 P - 2730

in der Vorrichtung montiert werden sollen. Die Funktion der internen und externen Rillen wird später noch im einzelnen erläutert.

Das Unterteil 10 hat zwei Endflächen 28 und 30. Außerdem sind im Unterteil 10 eine Mehrzahl von Öffnungen 32 vorgesehen, die von der Stufe 18 durch das ganze Unterteil 10 bis zu dessen unterer Oberfläche 12 verlaufen, um das Unterteil 10 auf eine Schiene, einen zusätzlichen Kühl- · körper oder ähnliches montieren zu können. In Fig. 1 sind vier Öffnungen 32 dargestellt; diese Anzahl ist jedoch nicht kritisch, solange nur die gewünschte Funktion erfüllt wird. Dasselbe gilt auch für den genauen Ort der Öffnungen 32.

Eine zweite Vielzahl von Öffnungen 34 verläuft in dem Unterteil 10 von der horizontalen Stufe 22. Diese Öffnungen werden vorzugsweise mit einem Gewinde versehen. Statt der sechs dargestellten Öffnungen 34 kann eine beliebige andere Anzahl von Öffnungen vorgesehen werden. Die genaue Lage der Öffnungen 34 ist nicht kritisch, solange die im folgenden beschriebene Funktion erfüllt wird.

Das Unterteil 10 besteht vollständig aus Metall, vorzugsweise Aluminium; es kann aber auch Kupfer, Stahl, eloxiertes Aluminium, nickelbeschichteter Stahl oder ähnliches verwendet werden, um die Wärme abzuführen, die von den in der Vorrichtung untergebrachten Leistungshalbleiterscheiben oder -bauelementen erzeugt wird. Die Verwendung eines vollständig aus Metall bestehenden Unterteils führt zu einer besseren Wärmeabführung im Vergleich zu einem Unterteil, das aus Metall und einem anderen Material besteht, beispielsweise aus Metall und einem Kunstharz.

BAD OR!G!NAL

- 9 - WS 387 P - 2730

Fig. 2 zeigt ein Oberteil 36 einer Montage- und Kühlvorrichtung nach der vorliegenden Erfindung. Das Oberteil 36 weist eine oben liegende Oberfläche 38 auf, senkrechte Seitenwände 40, eine untere Oberfläche 42 und Endflächen 43. Die untere Oberfläche 42, die zwischen den beiden Seitenflächen liegt, weist nach innen von jeder Seitenfläche einen ersten horizontalen Teil 44, einen vertikalen Teil 46, einen zweiten horizontalen Teil 48 und einen kon- -^ kav gekrümmten Teil 50 auf, der zwischen den beiden zwei-

ten horizontalen Teilen 48 liegt. Der erste und der zweite horizontale Teil 44 bzw. 48 und die obere Oberfläche 38 sind im wesentlichen parallel zueinander.

Der gekrümmte Teil 50 ist ein Teil eines Kreises mit gloichem Radius wie der gekrümmte Teil 24 des Unterteils 10 und liegt zwischen den Endflächen 43. Der gekrümmte Teil 50 fällt mit einem Kreis zusammen, der durch Verlängerung des gekrümmten Teils 24 des Unterteils 10 erzeugt wird.

Der gekrümmte Teil 24 des Unterteils 10 und der gekrümmte Teil 50 des Oberteils 36 bilden eine Öffnung mit kreis-

f^ fÖrmigem Querschnitt, wenn das Unterteil 10 und das Oberteil 36 zusammengebaut werden. Der kreisförmige Querschnitt erstreckt sich durchgehend zwischen den Endflächen.

25

Das Oberteil 36 weist eine erste Mehrzahl von Öffnungen 52 auf, von denen beispielsweise sechs dargestellt sind; diese Öffnungen erstrecken sich durch das ganze Oberteil 36 und liegen vertikal ausgerichtet zu den Öffnungen 34 im Unterteil 10/ wenn das Unterteil 10 und das Oberteil 36 zusammengebaut sind. Die Öffnungen 52 sind in das Oberteil 36 versenkt.

BAD 0R1G5MAL

- 10 - WS 387 P - 2730

Das Oberteil 36 weist außerdem eine zweite Vielzahl von Öffnungen 56 auf, von denen beispielsweise vier dargestellt sind, die ganz durch das Oberteil 36 verlaufen und senkrecht mit den Öffnungen 32 des Unterteils 10 ausgerichtet sind, wenn das Unterteil 10 und das Oberteil 36 zusammengebaut sind.

Die Öffnungen 54 sind in das Oberteil 36 versenkt und der versenkte Teil 58 ist längs eines Teils der Seitenwand des Oberteils 36 freigelegt.

Die Anzahl der Öffnungen 52 im Oberteil 36 muß natürlich gleich der Anzahl von Öffnungen 34 im Unterteil 10 sein, ebenso wie die Anzahl der Öffnungen 56 gleich der Anzahl der Öffnungen 32 ist.

Eine dritte Vielzahl von im wesentlichen kreisförmigen Öffnungen 60, von denen beispielsweise drei dargestellt sind, verläuft vollständig durch das Oberteil 36. Die Öffnungen 60 haben im wesentlichen gleichen gegenseitigen Abstand und ihre Mittelpunkte liegen auf der Mittelachse der Oberfläche 38 zwischen den Endflächen 43.

Im gekrümmten Teil 50 der unteren Oberfläche 42 des Oberteils 36 ist eine Mehrzahl von nicht dargestellten Rillen angebracht. Die Anzahl der Rillen in der unteren Oberfläche 42 entspricht der Anzahl von Rillen 26 und 126 im gekrümmten Teil 24 der oberen Oberfläche 20 des Unterteils 10. Die Rillen sind vertikal zueinander ausgerichtet, so daß sich eine kreisförmige Rille ergibt, wenn das Oberteil und das Unterteil 10 zusammengebaut sind.

BAD ORIGINAL

- 11 - WS 387 P - 2730

Das Oberteil 36 besteht aus Metall, vorzugsweise demselben Metall wie das Unterteil 10. Die Verwendung eines Metalls, vorzugsweise eloxiertes Aluminium, für das Unterteil 10 und das Oberteil 36 stellt eine gute Wärmeableitung von den Halbleiterscheiben sicher, die in der Montagevorrichtung eingeschlossen sind, und erlaubt die Verbindung der Montagevorrichtung längs einer ihrer Seitenflächen oder ihrer unteren Oberfläche oder längs aller drei Seiten mit einem weiteren Bauelement oder weiteren Bauelementen zur Abführung der Wärme von der Montagevorrichtung.

Die zwischen den jeweiligen Endflächen gemessenen Längen des Unterteils 10 und des Oberteils 36 sind gleich.

In den Figuren 3 und 4 ist die Vorderansicht bzw. die Aufsicht eines Zylinderelements 62 dargestellt, das einen Bestandteil der hier beschriebenen Montagevorrichtung darstellt. Das Zylinderelement 62 besteht aus massivem Metall, beispielsweise aus Kupfer, und kann mit einem zweiten Metall überzogen sein, beispielsweise mit Elektrolytnickel.

Das Zylinderelement 62 weist eine vordere Oberfläche 64 und eine hintere Oberfläche 66 auf. Jede der Oberflächen 64 und 66 weist einen erhöhten Teil oder eine Kontaktober— fläche 68 bzw. 70 auf. Zwischen den Oberflächen 64 und 66 liegt ein Randteil 72. In der Mitte des Randteils 72 liegt eine erste zylindrische Öffnung 74, die sich senkrecht von der Oberfläche des Randteils 72 bis zu einer vorbestimmten Tiefe in das Innere des Elements 62 erstreckt, Wo die Öffnung 74 den Randteil 72 schneidet, ist eine Versenkung 76 angebracht, so daß eine Schulter 78 entsteht.

Eine zweite und relativ kleine Öffnung 80 verläuft von der Schulter 78 vertikal in das Zylinderelement 62 bis zu einer

BAD ORIGINAL

JJ J ö Ibö

- 12 - WS 387 P - 2730

dritten Öffnung 82, die sie schneidet und die vom erhöhten Teil der Oberfläche 64 in das zylindrische Element 62 verläuft. Die Öffnung 82 liegt mittig auf dem erhöhten Teil oder der Steueroberfläche 68 der Oberfläche 64 und schneidet die Öffnung 80 vorzugsweise unter einem rechten Winkel. Eine Federnut 84 ist in den Randteil 72 geschnitten und schneidet die Öffnung 74. Der Durchmesser "d" des Zylinderelements 62 ist so gewählt, daß das Zylinderelement 62 in die konkav gekrümmten Teile 24 und 50 des Unterteils 10 bzw. des Oberteils 36 paßt.

In den Figuren 5 und 6 ist die Seitenansicht bzw. die Vorderansicht eines aus Metall bestehenden End- oder Haltestücks 86 dargestellt. Das Endstück 86 kann aus einem beliebigen geeigneten Material bestehen, beispielsweise aus Aluminium, Kupfer oder Stahl; vorzugsweise wird verzinnter Stahl verwendet.

Der Durchmesser "d" des Endstücks 86 ist so gewählt, daß der Rand 88 des Endstücks 86 in die Endrillen 126 des Unterteils 10 und der dazu vertikal ausgerichteten Rille im Oberteil 36 paßt. Das Endstück 86 weist in der Mitte seiner Oberfläche 92 einen ringförmigen Nippel 90 auf. Das Endstück 86 besitzt außerdem einen Schulterteil 94 zwischen seiner Oberfläche 92 und dem Rand 88.

In Fig. 7 ist eine Ringscheibe 96 aus einem elektrisch isolierenden Material dargestellt, beispielsweise aus Glimmer oder einer geeigneten kunstharzgetränkten Faser. 30

Fig. 8 zeigt einen Druckring, beispielsweise einen Federring 98, aus Stahl.

BAD ORJGlMAL

- 13 - WS 387 P - 2730

Fig. 9 zeigt eine elektrisch isolierende Scheibe 100, die beispielsweise aus Glimmer besteht. Der Durchmesser der Scheibe ist größer als der erhöhte Teil 68 oder 70 des Zylinderelements 62 und ist kleiner als der Durchmesser "d" des Endstücks 86.

Fig. 10 zeigt eine Folie 130 aus dielektrischem elektrisch isolierenden Material, beispielsweise aus (glas-)faserverstärktem Silikongummi oder aus Tetrafluorathylen, Polytetrafluorathylen, Trifluorchloräthylen mit oder ohne Faserverstärkung, Füllstoffen und ähnlichem.

Die Länge "L" der Folie 130 ist gleich dem Abstand zwischen den Endrillen 126; die Breite w der Folie ist so gewählt, daß diese die Zylinderelemente 62 vollständig umgibt, wobei Ausschnitte 132 vorgesehen sind, die den Öffnungen 74 in den Zylinderelementen 62 entsprechen. Fig. 11 zeigt die eingebaute Folie 130.

In Fig. 11 ist eine teilweise zusammengebaute Montagevorrichtung nach der vorliegenden Erfindung wiedergegeben. Die elektrisch isolierende Scheibe 96 ist um den ringförmigen Nippel 96 des Endstücks 86 gelegt. Zwei oder mehr Federringe 98 liegen über oder um den Ring 96. Der Rand des Endstücks 86 ist in eine der Endrillen 126 im Unterteil 10 gelegt, wobei die Seite mit dem Nippel des Endstücks nach innen bzw. auf die andere Endrille 126 hinweist.

Die elektrisch isolierende Scheibe 100 wird in Kontakt mit den Federringen 98 gebracht. Die dielektrische Folie 130 wird in den gekrümmten Teil 24 des Unterteils so eingelegt, daß ihre Mittelachse 134 mit der Mittelachse des ge-

BAD ORIGINAL

0 0 0 IDO

- 14 - WS 387 P - 2730

krümmten Teils 24 zusammenfällt und der abgeschnittene Teil im wesentlichen senkrecht liegt. Die Folie 130 liegt zwischen den Rillen 126. Das erste Zylinderelement 62 wird dann auf die Folie 130 in den gekrümmten Teil 24 des Unterteils 10 so eingelegt, daß der erhöhte Teil bzw. die Kontaktoberfläche 70 die elektrisch isolierende Scheibe 100 berührt.

Eine Halbleiterscheibe (Wafer) oder ein Bauelement, bei— spielsweise ein Thyristor 102 wird dann in physikalischen und elektrischen Kontakt mit der Kontaktoberfläche 68 des ersten Zylinderelements 62 gebracht. Statt eines Thyristorelements kann die hier beschriebene Montage- und Kühlvorrichtung natürlich auch für Transistor und Gleichrichterelemente oder Kombinationen davon Verwendung finden.

Die Mittelrillen 26, die von der dielektrischen Folie 130 bedeckt werden, sind beispielsweise mit RTV Silikonharz gefüllt, um den Kriechwiderstand der Montagevorrichtung zu erhöhen. Die gefüllten Rillen umgeben die Halbleiterscheibe 102.

Ein nicht dargestellter Kontakt ist vorher in die Öffnung 82 des Zylinderelements 62 eingeführt worden und eine elektrische Zuleitung 104, die diesem Kontakt berührt, verläuft durch die Öffnung 80 im Zylinderelement 62.

Ein "zweites Zylinderelement 62 wird anschließend in den gekrümmten Teil 24 des Unterteils 10 gebracht, wobei die Kontaktfläche 70 den Thyristorwafer 102 berührt. In der Öffnung 82 des zweiten Zylinderelements 62 wird ein zweiter, nicht dargestellter Kontakt angebracht, dessen elektrische Zuführung 204 durch die Öfffnung 80 im zweiten Zylinderelement 62 herausgeführt wird.

BAD ORIGINAL

^r ίο

- 15 - WS 387 P - 2730

Ein zweiter Thyristorwafer 202 wird dann eingesetzt, dessen Steuerkontakt mit dem zweiten Kontakt der Öffnung 82 des Zylinderelements 62 in Berührung gebracht wird und dessen Emittergebiet die Kontaktoberfläche 68 des zweiten Zylinderelements 62 beruht.

Ein drittes Zylioderelement 62 wird dann in den gekrümmten Teil 24 des Unterteils 10 eingesetzt, wobei die Kontaktoberfläche 68 den Thyristorwafer berührt.

Ein nicht dargestellter Thermistor kann in die Öffnung 82 des dritten Zylinderelements 62 eingesetzt werden, wobei eine elektrische Zuführung 304 zum Thermistor durch die Öffnung 80 im dritten Zylinderelement 62 verläuft.

15

Ein zweites Endstück 86 zusammen mit Ringscheibe 96 und Federringen 98 und der elektrisch isolierenden Scheibe wird dann wie oben beschrieben montiert und der Rand 88 des Endstücks 86 in die zweite Rille 126 eingeführt.

20

Die beiden Endstücke 86 können mit einer Vielzahl von Federringen 98 versehen werden, um einen genügend starken Druck zu erzeugen, der einen guten elektrischen Kontakt zwischen den Thyristorscheiben und den Zylinderelementen 62 sicherstellt.

In der Praxis erfolgt der oben beschriebene Zusammenbau in einem Montagegestell, aus dem die gesamte Anordnung dann in das Unterteil 10 übertragen wird. Die dielektrisehe Folie 130 isoliert die Zylinderelemente und die Halbleiterscheiben vom Unterteil 10.

Fig. 12 zeigt die Montagevorrichtung, nachdem die dielektrische Folie 130 um die Zylinderelemente 62 gelegt wurde

BAD ORIGINAL

OOOö I DO

- 16 - WS 387 P - 2730

und das Oberteil 36 mit dem Unterteil 10 mit Schrauben 106 verbunden ist, die durch die Öffnungen 52 im Oberteil und die Öffnungen 34 im Unterteil 10 verlaufen. Die Öffnung 34 im Unterteil 10 ist mit einem Gewinde versehen, um die Schrauben aufzunehmen. Federringe 108 können verwendet werden, um das Oberteil 36 fest gegen das Unterteil 10 zu drücken. Zur Befestigung des Oberteils 36 am Unterteil 10 werden ebenfalls elektrisch isolierende Unterlagsscheiben verwendet. Schrauben oder andere Arten von Befestigungs-. mitteln können zur Verbindung von Oberteil 36 mit dem Unterteil 10 Verwendung finden.

Die dielektrische Folie 130 wird um den oberen Teil der Zylinderelemente 62 gelegt, so daß diese vom Oberteil 36 elektrisch isoliert sind.

Zur weiteren elektrischen Isolierung der Thyristorscheiben von Ober- und Unterteil und zur Isolierung von Ober- und Unterteil von der Umgebung können die inneren und die äußeren Oberflächen von Unter- und Oberteil mit einem Hartüberzug versehen werden, der aus eloxiertem Aluminium mit Tetrafluoräthylenimprägnierung besteht oder mit einem anderen isolierenden Material.

Die Verbindung der vertikalen und horizontalen Teile der oberen Oberfläche des Unterteils 10 mit den vertikalen und horizontalen Teilen der unteren Oberfläche des Oberteils 3 6 bildet kreisförmige Strompfade für Leckströme. Die Oberflächen können mit RTU-Verbindungen, Epoxiden oder anderen Verbindungen beschichtet werden, um eine Abdichtung zu erzielen und Leckströme zu unterbinden.

Stecker 112 bestehen aus einem elektrisch leitfähigen Metall, beispielsweise Kupfer, Aluminium oder nickelbe-

BAD ORIGINAL

- 17 - WS 387 P - 2730

schichteten! Kupfer. Die Stecker 112 bestehen aus einem Hauptteil 114, einem kleineren Teil 116 und einer Schulter 118. Von der Schulter 118 verläuft bis zur oberen Oberfläche 122 des Steckers 112 eine Federnut 120. Von der oberen Oberfläche 122 bis ungefähr zur Schulter 118 ist eine mittig angeordnete Öffnung 124 vorgesehen, in die ein Gewinde eingeschnitten ist.

Die Stecker 112 werden unter Druck in die Öffnung 74 der Zylinderelemente 62 bis zu einer Tiefe eingeführt, die im wesentlichen gleich der Länge des kleineren Teils 116 ist, so daß die Schulter 118 in Kontakt mit dem versenkten Teil 76 um die Öffnung 74 steht.

Die elektrischen Zuführungen 104, 204 und 304 verlaufen in den Federnuten 120.

Die Stecker 112 stellen die elektrischen Zuführungen für die Anode des einen Thyristorwafers und die Zuführungen für die Kathode des anderen Thyristorwafers dar. Die beiden Thyristorwafer sind elektrisch in Reihe geschaltet.

In jeden der Stecker 112 wird ein elektrischer Verbinder 125 eingeschraubt, der über einen Teil seiner Länge ein Gewinde 128 aufweist, das dem Gewinde in Öffnung 124 der Stecker 112 entspricht. Die zusätzliche Länge der Verbinder 125 und die Tatsache, daß die Zylinderelemente 62 drehbar sind, führt zu einer hohen Flexibilität beim elektrischen Kontaktieren der Thyristorwafer 102 in der Montage- und Kühlvorrichtung.

In Fig. 12 ist weiter eine gedruckte Schaltkarte 140 dargestellt, die aus elektrisch isolierendem Material besteht

BAD ORIGINAL

- 18 - WS 387 P - 2730

und auf der oberen Oberfläche 38 des Oberteils 26 befestigt ist. Die Karte 140 kann beispielsweise mit einem Epoxidharz auf die obere Oberfläche 38 geklebt sein.

Die Schaltkarte 140 hat drei durchgehende Öffnungen 142, die über den Öffnungen 60 des Oberteils 36 liegen und durch die die Stecker 112 verlaufen. Die Karte 140 weist außerdem Ausschnitte 143 auf, die über den Öffnungen 54 liegen.

Die gedruckte Schaltkarte 140 enthält auf ihrer Oberfläche 146 elektrisch leitfähige Pfade 144, mit denen ein elektrischer Kontakt zu den Thyristoren und dem Thermistor hergestellt werden kann. Kontaktvorrichtungen 148 sind mit den elektrisch leitfähigen Pfaden 144 verbunden, um die Schaltkarte mit externen Elementen oder der Stromversorgung verbinden zu können.

Halbleiterscheiben oder Bauelemente, die sich besonders für die hier vorgeschlagene Montage- und Kühlvorrichtung eignen, sind in den US-Patentschriften 4,235,645 und 4,329,707 beschrieben. Andere Typen von passivierten Wafern oder Bauelementen, die keine hermetische Abschirmung verlangen, sind ebenfalls für die Verwendung in den hier beschriebenen Vorrichtungen geeignet.

Die Montage- und Kühlvorrichtung nach der vorliegenden Erfindung stellt eine durch Druck zusammengehaltene Struktur dar, bei der Federringe oder andere geeignete, einen mechanischen Druck erzeugende Elemente verwendet werden.

Die Vorrichtung läßt sich einfach auseinanderbauen, um Wafer oder Bauelemente zu ersetzen.

BAD ORIGINAL

Claims

PATENTANSPRÜCHE

'Ij. Vorrichtung zur Montage von Halbleiterschaltungen, mit einem metallischen Körper (10, 36), der eine kreisförmige Öffnung zur Aufnahme von Halbleiterbauelementen (102) aufweist, die unter mechanischem Druck gehaltert werden, dadurch gekennzeichnet,

daß in der kreisförmigen Öffnung eine Mehrzahl von metallischen Zylinderelementen (62) vorgesehen ist, zwischen denen die Halbleiterbauelemente (102) angeordnet sind, daß die Halbleiterbauelemente (102) durch mechanische Druckmittel (100) in elektrischem und thermischem Kontakt mit den Zylinderelementen gehalten werden, daß eine Isolierung (130) vorgesehen ist, mit der die Zylinderelemente und die Halbleiterbauelemente elektrisch vom metallischen Körper isoliert werden, und daß Schaltmittel (104, 204, 304) vorgesehen sind, mit denen die Halbleiterbauelemente elektrisch kontaktiert werden.

BAD ORfGIMAL

V I <</

- 2 - WS 387 P - 2730
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckmittel aus Federringen bestehen.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Isolierung eine Folie aus einem dielektrischen Material vorgesehen ist, die die Zylinderelemente (62) und die Halbleiterbauelemente vollständig umgibt.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltmittel zur Kontaktierung der Halbleiterbauelemente elektrisch- leitfähige Stecker (112) umfassen, die in Öffnungen (74) der Zylinderelemente passen, sowie elektrische Verbinder in Öffnungen (124) der Stecker, und eine gedruckte Schaltkarte (140), die auf der oberen Oberfläche des Oberteils (36) des metallischen Körpers befestigt ist.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der metallische Körper ein metallisches Unterteil (10) und ein metallisches Oberteil (36) umfaßt, die jeweils einen konkav geformten Mittelteil (24 bzw. 50) aufweisen, die nach dem Zusammenbau von Unter- und Oberteil eine zwischen den Endflächen liegende durchgehende zylindrische Öffnung ergeben.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß in die Wände der konkaven Oberflächen von Unter- und Oberteil jeweils eine Rille (126) in der Nähe der Endflächen angebracht ist, die nach dem Zusammenbau von Unter- und Oberteil eine ringförmige Nut ergeben.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß in jeder der ringförmigen Nuten ein Endstück (86) an-

BAD ORIGINAL

- 3 - WS 387 P - 2730

geordnet ist und daß zwischen jedem Endstück und dem benachbart liegenden Zylinderelement (62) Federringe (98) angeordnet sind.
8. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Federringen (98) und den benachbart liegenden Zylinderelementen eine elektrisch isolierende Scheibe (100) angeordnet ist, so daß die Federringe und die Endstücke (86) von den Zylinderelementen elektrisch isoliert sind.

BAD ORIGINAL