DE7532876U - SEMI-CONDUCTOR UNIT - Google Patents
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Description
it · ,it ·,
I I .I I.
130/75 Ri/Ca130/75 Ri / Approx
19.9.1975September 19, 1975
BBC Aktiengesellschaft Brown, Boveri & Cie., Baden (Schweiz)BBC Aktiengesellschaft Brown, Boveri & Cie., Baden (Switzerland)
Halbleitereinheit und Verfahren zur Herstellung derselben.Semiconductor device and method of manufacturing the same.
Die Erfindung bezieht sich auf eine Halbleitereinheit mit einem oder mehreren Halbleiter-Scheibenelementen, welche zwischen Druckkörpern so eingespannt sind, dass jedes Halbleiter-Scheibenelement an seinen einander gegenüberliegenden Seitenflächen an je einem Druckkörper anliegt und mindestens zwei annähernd senkrecht zur Scheibenebene des Halbleiter-Scheibenelementes verlaufende Spannbolzen vorgesehen sind, die an ihrem einen Ende über ein Joch miteinander verbunden sind, das über Federn am benachbarten Druckkörper abgestützt ist, sowie auf ein Verfahren zur Herstellung derselben.The invention relates to a semiconductor unit with one or more semiconductor wafer elements, which between Pressure bodies are clamped in such a way that each semiconductor wafer element on its opposite side surfaces each rests against a pressure body and at least two approximately perpendicular to the plane of the wafer of the semiconductor wafer element extending clamping bolts are provided which are connected to one another at one end via a yoke, which is supported by springs on the adjacent pressure body, as well as a method for producing the same.
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1 ■ Il 1 ■ Il
130/75130/75
Ha]bleitereinheiten dieser Art sind bereits bekannt (CH-PS 522 288, CH-PS 526 857). Bei diesen Halbleitereinheiten sind Tellerfeder-Pakete vorgesehen, die von einer auf das Joch wirkenden Schraube vorgespannt werden, bis das Joch an einem Anschlag anliegt, wodurch eine vorgegebene Spannkraft des· Tellerfeder-Paketes eingestellt ist. Die Spannbolzen sind in das. Joch eingeschraubt und an ihren anderen Enden mit Tellerfedsrn versehen, die den Bolzenkopf gegen den Druckkörper abstützen. Die Federn haben die Aufgabe, die bei Streckung der Spannbolzen durch das Spannen oder bei extrem hoher Wärmedehnung der Halbleitereinheit auftretende Druckänderung zwischen den Druckkörpern und dem Halbleiter-Scheibenelement zu begrenzen.Semiconductor units of this type are already known (CH-PS 522 288, CH-PS 526 857). These semiconductor units are Disk spring packages are provided, which are pretensioned by a screw acting on the yoke until the yoke is attached to a Stop, whereby a specified tensioning force of the disc spring package is set. The clamping bolts are screwed into the. Yoke and provided at their other ends with Tellerfedsrn, which the bolt head against the pressure body prop up. The springs have the task of stretching the tensioning pin through tensioning or extreme high thermal expansion of the semiconductor unit occurring pressure change between the pressure bodies and the semiconductor wafer element to limit.
Tellerfeder-Pakete oder auch mehrschichtige Blattfedern haben den Nachteil, dass je Schichtungsreibfläche etwa 5 % Arbeitsverlust entsteht. Dieser Arbeitsverlust ist erheblich, da Schichtungen bis zu 10 Pederelementen üblich sind. Die Federkraft/Federweg-Kennlinie weist eine Hysterese auf, deren Ursache der Arbeitsverlust ist. Ferner betragen die Toleranzen der Federkraft von Tellerfedern bis zu 20 %. Diese Nachteile haben zur Folge,· dass bei geringen Veränderungen, z.B. durch Streckung oder Erwärmung der Spannbügelbolzen wesentliche Spannkraftänderungen auftreten, Die Verwendung einerDisk spring packages or multi-layer leaf springs have the disadvantage that around 5 % work loss occurs per layer friction surface. This loss of work is considerable, since layers of up to 10 Peder elements are common. The spring force / spring deflection curve shows a hysteresis, the cause of which is the loss of work. Furthermore, the tolerances of the spring force of disc springs are up to 20 %. These disadvantages have the consequence that in the case of minor changes, for example due to stretching or heating of the clamping bracket bolts, significant changes in the clamping force occur
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einschichtigen Blattfeder ist nicht möglich, da diese eine zu geringe Federkraft aufweist, bzw. bei ausreichender Federkraft einen zu geringen Federweg und ein zu grosses Biegemoment.single-layer leaf spring is not possible because this is a too has a low spring force, or if there is sufficient spring force, a spring deflection that is too small and a bending moment that is too great.
Die in CH-PS 522 288 und CH-PS 526 857 beschriebenen Halbleitereinheiten setzen bei der Montage oder beim Auswechseln der Halbleiter-Scheibenelemente beiderseitige Zugänglichkeit voraus, die jedoch aus Platzmangel nicht immer gegeben ist.The semiconductor units described in CH-PS 522 288 and CH-PS 526 857 require mutual accessibility when assembling or replacing the semiconductor wafer elements, However, this is not always the case due to a lack of space.
Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine Halbleitereinheit der eingangs genannten Gattung zu schaffen, die die Nachteile des Bekannten nicht aufweist, und bei der ein konstanter Druck zwischen den Druckkörpern .und dem Halbleiter-Scheibenelement selbst bei geringer Längenänderung der Spannbolzen gewährleistet ist.It is the object of the invention to provide a semiconductor unit of the type mentioned, which has the disadvantages of Known not has, and at which a constant pressure between the pressure bodies .und the semiconductor wafer element is guaranteed even with a small change in length of the clamping bolt.
Diese Aufgabe wird bei einer Halbleitereinheit der eingangs genannten Gattung erfindungsgemäss dadurcn gelöst, dass die federnden Mittel Schraubenfedern sind und dass Mittel zum •Vorspannen der Schraubenfedern vorgesehen sind.In a semiconductor unit of the type mentioned at the outset, this object is achieved according to the invention in that the resilient means are coil springs and that means are provided for preloading the coil springs.
Es ist von Vorteil, beim Vorspannen der Schraubenfedern zwischen dem Joch und dem benachbarten Druckkörper Anschlagmittel vorzusehen. Dadurch wird ein problemloses und exaktesIt is advantageous to have stop means between the yoke and the adjacent pressure body when the coil springs are pretensioned to be provided. This makes a problem-free and accurate
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·'·' 130/75· '·' 130/75
Einstellen einer definierten Spannkraft gewährleistet. Vor« zugsweise sind die Anschlagmittel an dem Joch befestigte Distanzstifte. Um ein Verschieben oder Entweichen der Schlaubenfedern zu verhindern, sind die Schraubenfedern zweckmässigerweise auf den Spannbolzen und/oder auf den Distanzstiften angeordnet. Besonders geeignet sind Schraubenfedern, deren Federweg bei Nennfederkraft das ca. lJ0-fache der zu erwartenden maximalen Längenänderung der Spannbolzen beträgt, da diese Schraubenfedern einen konstanten Anpressdruck zwischen dem Halbleiter-Scheibenelement und dem Druckkörper gewährleisten und ausseiMem den bei Halbleitereinheiten üblichen räumlichen Massen entsprechen. Bei Halbleitereinheiten, bei denen die Spannbolzen Teil eines Spannbügels sind, ist es zweckmässig, den Spannbügel an dem benachbarten Druckkörper zu befestigen. ] Dadurch wird erreicht, dass das Ersetzen des Halbleiterelements nur einseitige Zugänglichkeit (von der Jochseite) erfordert. Das Verfahren zum Herstellen der erfindungsgemässen Halbleitereinheit ist dadurch gekennzeichnet, dass der eine Druckkörper 5 und das Joch 11 unter Zwischenschaltung der Schraubenfedern 15 unter Zuhilfenahme der Mittel zum Vorspannen I1I soweit gegen den genannten Druckkörper 5 gedrückt wird, bis die Schraubenfedern 15 mit Nennfederkraft vorgespannt sind, und der andere Druckkörper l\ unter Zwischenschaltung des Halbleiter-Scheibenelementes 1 mit dieser Einheit handfest verbunden wird," undSetting a defined clamping force guaranteed. The stop means are preferably spacer pins attached to the yoke. In order to prevent the spring springs from shifting or escaping, the helical springs are expediently arranged on the clamping bolts and / or on the spacer pins. Helical springs are particularly suitable, the spring deflection of which at nominal spring force is approximately 10 times the expected maximum change in length of the clamping bolts, since these helical springs ensure a constant contact pressure between the semiconductor disk element and the pressure body and, apart from that, correspond to the spatial dimensions customary for semiconductor units. In the case of semiconductor units in which the clamping bolts are part of a clamping bracket, it is expedient to fasten the clamping bracket to the adjacent pressure body. ] This means that the replacement of the semiconductor element only requires access from one side (from the yoke side). The method for producing the semiconductor unit according to the invention is characterized in that the one pressure body 5 and the yoke 11 are pressed against said pressure body 5 with the interposition of the helical springs 15 with the aid of the means for prestressing I 1 I until the helical springs 15 are prestressed with nominal spring force are, and the other pressure body l \ is hand-tight connected to this unit with the interposition of the semiconductor wafer element 1, "and
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anachliesaend die Mittel zum Vorspannen 14 wieder gelöst werden. afterwards the means for prestressing 14 are released again.
Zweckmässigerweiae kann beim Zusammenbau auch so vorgegangen werden, dass auf den einen mit Spannbolzen 6 versehenen Druckkörper 4 unter . Zwischenschaltung des Halbleiter-Scheibenelementes 1 der andere Druckkörper 5 aufgesetzt wird, auf dem seinerseits das Joch 11 unter Zwischenschaltung der Schraubenfedern 15 angeordnet wird, und unter Zuhilfenahme der Mittel zum Vorspannen 14 das Joch 11 soweit gegen den benachbarten Druckkörper 5 gedrückt wird, bis die Schraubenfedern 15 mit Nennfederkraft vorgespannt sind, das Joch 11 mit den Spannbolzen 6 handfest befestigt und das Mittel zum Vorspannen Ik wieder gelöst werden.Expediently, the assembly can also proceed in such a way that on the one provided with clamping bolt 6 pressure body 4 below. Interposition of the semiconductor disk element 1, the other pressure body 5 is placed, on which the yoke 11 is in turn arranged with the interposition of the coil springs 15, and with the aid of the means for pretensioning 14 the yoke 11 is pressed against the adjacent pressure body 5 until the coil springs 15 are prestressed with nominal spring force, the yoke 11 is fastened hand-tight with the clamping bolt 6 and the means for prestressing Ik are released again.
Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus einem nachstehend anhand der Zeichnung erläuterten Ausführungsbeispiel einer Halbleitereinheit.Further details of the invention emerge from a below Embodiment of a semiconductor unit explained with reference to the drawing.
Ein Halbleiter-Scheibenelement 1, dessen parallele Seitenflächen an je einer Stromschiene 2, 3 anliegen, ist mit den Stromschienen 2, 3 zwischen zwei Aluminiumdruckkörper 4, 5 ' eingespannt. Die Aluminiumdruckkörper 4, 5 sind mit je zwei Bohrungen senkrecht zur Scheibenebene des HalbleiterelementesA semiconductor disk element 1, the parallel side surfaces of which bear against a respective busbar 2, 3, is connected to the Busbars 2, 3 clamped between two aluminum pressure bodies 4, 5 '. The aluminum pressure body 4, 5 are each with two Bores perpendicular to the plane of the wafer of the semiconductor element
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•I I Ii• I I Ii
versehen, In den Bohrungen befinden sich Spannbolzen 6, die mit einem Ende in einer Grundplatte 7 eingegossen sind. Die Spannbolzen 6 bilden mit der Grundplatte 7 einen Spannbügel 8, der an der Aussenseite des Druckkörpers 1I mit einer Schraube 9 befestigt ist·. Die freien Enden der Spannbolzen 6 sind als Gewindezapfen 10 ausgebildet. Der Bügel 6 ist mit Ausnahme der Gewindezapfen ,10 allseitig mit einem isolierenden Kunststoff Iprovided, there are clamping bolts 6 in the bores, one end of which is cast in a base plate 7. The tensioning bolt 6 form with the base plate 7 a clamping bracket 8, which is attached to the outer side of the pressure body 1 I with a screw 9 ·. The free ends of the clamping bolts 6 are designed as threaded pins 10. With the exception of the threaded pin 10, the bracket 6 is covered with an insulating plastic I on all sides
überzogen'. Ein Joch 11 ist mit drei Bohrungen senkrecht zur Plattenebene .versehen, wobei der Abstand zwischen den beiden äusseren Bohrungen gleich dem Abstand zwischen den Spannbolzen 6 und die dritte Bohrung genau dazwischen ist. Auf dem Joch 11 sind zwei Distanzstifte 12 jeweils zwischen den Bohrungen montiert. Das Joch 11 ist so auf die Spannbolzen 6 aufgesteckt, dass die Distanzstifte 12 mit dem Druckkörper 5 in Wechselwirkung stehen. Mit zwei auf die Gewindezapfen 10 aufgeschraubten Muttern 13 ist das Joch 11 befestigt. Eine durch die mittlere Bohrung des Joches 11 geführte Schraube 14 ist in den Druckkörper 5 eingeschraubt. Zwischen dem Druckkörper 5 und dem Joch 11 befinden sich drei zylindrische Schraubenfedern 15, je eine auf den Bolzen 6 und eine auf der Schraubeoverdrawn'. A yoke 11 is provided with three holes perpendicular to the plane of the plate, the distance between the two outer holes equal to the distance between the clamping bolts 6 and the third hole exactly in between. On the yoke 11 two spacer pins 12 are each mounted between the holes. The yoke 11 is slipped onto the clamping bolt 6, that the spacer pins 12 interact with the pressure body 5. With two screwed onto the threaded pin 10 The yoke 11 is fastened to nuts 13. A screw 14 guided through the central bore of the yoke 11 is screwed into the pressure body 5. There are three cylindrical coil springs between the pressure body 5 and the yoke 11 15, one each on the bolt 6 and one on the screw
Zum Herstellen der Halbleitereinheit geht man so vor, dass man zwischen die Druckkörper 4, 5 und den daran befestigten Stromschienen 2, 3 das Halbleiterelement 1 einsetzt, jeweils eineTo manufacture the semiconductor unit, one proceeds in such a way that one is placed between the pressure bodies 4, 5 and the busbars attached to them 2, 3 uses the semiconductor element 1, one each
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Schraubenfeder 15 auf die Spannbolzen 6 steckt, die Schraube Ik durch die mittlere Bohrung des Joches 11 führt und auf die Schraube 11 eine Schraubenfeder 15 steckt. Das Joch 11 wird so auf die Spannbolzen 6 geisteckt, dass die Distanzstifte 12 gegen den Druckkörper 5 gerichtet sind. Nun schraubt man die Schraube 14 soweit in den Druckkörper 5, bis die Distanzstifte mit dem Druckkörper 5 in Wechselwirkung stehen, dadurch sind die Schraubenfedern 15 mit Nennfederkraft gespannt. Dann werden die Muttern 13 von Hand festgedreht und die Schraube Ik wieder soweit gelöst, dass der Kraftfluss über die Spannbolzen 6 erfolgt.The helical spring 15 is placed on the clamping bolt 6, the screw Ik passes through the central bore of the yoke 11 and a helical spring 15 is placed on the screw 11. The yoke 11 is ghosted onto the clamping bolts 6 in such a way that the spacer pins 12 are directed against the pressure body 5. The screw 14 is now screwed into the pressure body 5 until the spacer pins interact with the pressure body 5, as a result of which the helical springs 15 are tensioned with the nominal spring force. Then the nuts 13 are tightened by hand and the screw Ik is loosened again to such an extent that the force flow takes place via the clamping bolts 6.
Die Dimensionierung der Schraubenfedern 15 und die Anzahl der eingesetzten Schraubenfedern 15 ist abhängig von dem benötigten Anpressdruck zwischen dem Halbleiter-Scheibenelement 1 und den Druckkörpern *J, 5. Als besonders geeignet haben sich Schraubenfedern 15 erwiesen, deren Pederweg bei Nennfederkraft das ca. 40-fache von der zu erwartenden maximalen Längenänderung beträgt. Die Aenderung der Federkraft ist bei derartig kleinen Längenänderungen vernachlässigbar gering. Dadurch gewährleisten Halbleitereinheiten nach der Erfindung einen konstanten Anpressdruck zwischen dem Halbleiter-Scheibenelement 1 und den Druckkörpern k, 5.The dimensioning of the helical springs 15 and the number of helical springs 15 used depends on the required contact pressure between the semiconductor disk element 1 and the pressure bodies * J, 5. times the expected maximum change in length. The change in the spring force is negligibly small with such small changes in length. As a result, semiconductor units according to the invention ensure a constant contact pressure between the semiconductor wafer element 1 and the pressure bodies k, 5.
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Bei Halbleitereinheiten, bei denen die Spannbolzen 6 fest in dem Druckkörper 4 montiert sind, ist eine ausreichende Isolation zwischen dem Druckkörper 5 und den mit diesen in Berührung stehenden metallischen Teilen vorzusehen.In the case of semiconductor units in which the clamping bolts 6 are firmly mounted in the pressure body 4, there is sufficient insulation to be provided between the pressure body 5 and the metallic parts in contact therewith.
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Claims (9)
I + I.
I +
* C
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* C
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i10.
i
Brown, Boveri & Cie. \ BBC Public Company j
Brown, Boveri & Cie. \
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