DE9413550U1

DE9413550U1 - Halbleiteranordnung mit wenigstens einem Halbleiterbauelement

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Publication number: DE9413550U1
Application number: DE9413550U
Authority: DE
Original assignee: Dylec Ltd
Current assignee: Dylec Ltd
Priority date: 1994-08-23
Filing date: 1994-08-23
Publication date: 1996-01-11
Anticipated expiration: 2004-08-24
Also published as: WO1996006457A1; AU3378995A

Description

&einfried Frhr. v. Schorlemer

Karthäuserstr. 5A 34117 Kassel Allemagne

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(0561)780031

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Dylec Ltd., Saint Peter Port, Guernsey, Großbritannien Halbleiteranordnung mit wenigstems einem Halbleiterbauelement

Die Erfindung betrifft eine Halbleiteranordnung der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Gattung.

Halbleiterbauelemente können als diskrete Bauelemente oder als integrierte Schaltungen vorliegen. Nur beispielsweise sei in diesem Zusammenhang auf Thyristoren, Triacs, Transistorschalter, Mosfets oder Mikroprozessoren hingewiesen. Bei allen diesen Bauelementen, insbesondere wenn sie als sog. Leistungshalbleiter vorliegen, ergibt sich das Problem, daß bei ihrer Belastung mit hohen Leistungen eine große Wärmeentwicklung aufgrund mangelhafter Ableitung von Verlustwärme auftritt. Daher ist es erforderlich, solche Bauelemente auf Kühlkörpern zu montieren. Die vielfältigen Probleme, die sich dadurch oder auch durch eine fehlerhafte Montage von Halbleiterbauelementen auf Kühlkörpern ergeben können, sind allgemein bekannt (z.B. "Design & Elektronik", Ausgabe 14 vom 10.7.1990, Seiten 76 - 104).

Ahnliche Probleme bringen Halbleiferbauelemente zur Verarbeitung hoher Frequenzen mit sich, weshalb es beispielsweise bei Mikroprozessoren bekannt ist, die Bauelemente mit kleinen Ventilatoren zu versehen (PC-Direkt, 2/94, Seite 76).

Das Problem der Wärmeabführung ergibt sich bei Halbleiterbauelementen unabhängig von der speziellen Umhüllung bzw. dem Gehäuse, das vom Herstellerwerk für das jeweilige Bauelement vorgesehen ist. Derartige Umhüllungen oder Gehäuse dienen nämüch unabhängig davon, ob sie aus Kunststoff, Keramik od. dgl. bestehen, hauptsächlich dem mechanischen Schutz der Bonddrähte und der Halbleiterchips und weniger der Wärmeableitung (H. Schaumburg in "Halbleiter", Verlag B.G. Teubner, Stuttgart 1991, Seiten 346 - 353 und Anhang F)_;

• ·

Wegen der beschriebenen Unzulänglichkeiten lassen sich bis heute beispielsweise keine elektrischen Relais herstellen, die in ihrem Raumbedarf mit mechanischen Relais vergleichbar sind, wie sie beispielsweise für Heizungs-, Pumpen- oder Motorsteuerungen od. dgl. benötigt werden, obwohl hierfür ein großer Bedarf besteht. Mit mechanischen Relais können bei vergleichsweise geringem Raumbedarf und Steuerleistungen von ca. 50 mA/12 V Lasten bis ca. 16 A/220 V geschaltet werden. Nachteilig ist dabei aber, daß nicht immer vermeidbare Gleichspannungsanteile im Lastkreis zu einer schnellen Zerstörung der mechanischen Kontakte führen (Kontaktbrände) und Ströme von 16 A oder mehr kaum geschaltet werden können. Alternativ dazu wäre es zwar möglich, elektronische Bauelemente wie z.B. Triacs zu verwenden, die diese Nachteile nicht aufweisen und ebenfalls mit geringen Steuerleistungen, z.B. 2 mA/4 V, zum Schalten von auch induktiven Lasten von 16 A/220 V verwendet werden können. Ein Nachteil hierbei ist allerdings der erhebliche, für Kühlkörper zu erbringende Installationsaufwand.

Bei nicht ausreichend dimensionierten Kühlkörpern oder bei fehlerhafter Montage von Leistungshalbleitern auf Kühlkörpern ergibt sich die Gefahr, daß die Bauelemente beim Betrieb ausfallen. Bei der Anwendung von Halbleiterbauelementen in Relaisschaltungen kommt hinzu, daß die als Schalter dienenden Übergänge (Sperrschichten) in die Eigenleitung übergehen und dann nicht mehr steuerbar sind. Dieser Effekt tritt bei fehlender Kühlung meistens schon bei 5 A und unabhängig davon auf, ob die Bauelemente für nur wenige Amperes oder z.B. zum Schalten von Lasten in der Größenordnung von 40 A/220 V ausgelegt sind. Das hat zur Folge, daß die Kühlkörper sicherheitshalber vergleichsweise große Abmessungen erhalten müssen (z.B. Halbleiterrelais der Baureihe G3PA der Fa. Omron Electronics GmbH, Düsseldorf, Deutschland) und dann um ein Vielfaches größere Gesamtabmessungen besitzen, als dem eigentlichen Bauelement selbst oder einem entsprechenden mechanischen Relais entspricht.

Als weiterer Nachteil kommt schließlich hinzu, daß die herkömmlichen Gehäusetypen keine ausreichende Durchschlagsfestigkeit besitzen. Daher müssen zwischen den Bauelementen und den Kühlkörpern in der Regel zusätzliche, z.B. aus Glimmer bestehende Isolierscheiben od. dgl. vorgesehen werden, die elektrisch gut isolieren. Für Leistungshalbleiter ist dabei häufig die Anwendung von speziellen Isolierstoffen mit hohen Übergangswiderständen erforderlich. Derartige Isolierstoffe reduzieren auch den Wärmeüber-

gang zwischen den Bauelementen und den Kühlkörpern, so daß die Größe der Kühlkörper weiter vergrößert werden muß.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Halbleiteranordnung zu schaffen, die keine Montage der Halbleiterbauelemente an speziellen Kühlkörpern wie Kühlblechen, Ventilatoren od. dgl. erfordert, im Vergleich zu mit derartigen Kühlkörpern versehenen Anordnungen ein wesentlich kleineres Gesamtvolumen besitzt und dennoch einfach herstellbar und so hoch belastbar ist, wie dies sonst nur bei Einhaltung der vorgeschriebenen Kühimaßnahmen gilt.
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Zur Lösung dieser Aufgabe dienen die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1.

Weitere vorteilhafte Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die Erfindung wird nachfolgend in Verbindung mit der beiliegenden Zeichnung an Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Vorderansicht einer erfindungsgemäß ausgebildeten Halbleiteranordnung; Fig. 2 eine Unteransicht der Halbleiteranordnung nach Fig. 1;

Fig. 3 eine der Fig. 2 entsprechende Unteransicht einer erfindungsgemäßen, mit einem zusätzlichen Temperatursensor versehenen Halbleiteranordnung;

Fig. 4 eine Seitenansicht der Halbleiteranordnung nach Fig. 3;

Fig. 5 eine erfindungsgemäße Halbleiteranordung in Form eines Wechselspannungsrelais;

Fig. 6 eine erfindungsgemäße Halbleiteranordnung in Form eines Gleichstromrelais; und 30

Fig. 7 eine erfindungsgemäße Halbleiteranordnung in Form eines als Wechsler ausgebildeten Wechselspannungsrelais.

Fig. 1 und 2 zeigen schematisch eine Halbleiteranordnung mit einem Halbleiterbauelement 1 in Form eines Triac. Ein derartiges Bauelement 1 hat drei Anschlüsse 2, 3 und 4 und ist vom Hersteller in ein übliches Gehäuse 5 aus Kunststoff, Keramik od. dgl. eingebettet. Im Ausführungsbeispiel handelt es sich z.B. um einen Triac-Baustein ITXDV 812 oder TXDV 812, der als Wechselstrom-Relais verwendbar und in einem genormten Gehäuse, z.B. TO 220, untergebracht ist. Ein derartiges Triac ist nach dem zugehörigen Datenblatt für einen maximalen Effektivstrom von 12 A ausgelegt, was bedeutet, daß es bei optimaler Kühlung und bei einer Wechselspannung von 220 V zur Schaltung eines 12 A-Effektivstroms verwendet werden kann (Schaltleistung ca. 2,6 kW). Ohne Kühlung mit Hilfe von speziellen Kühlkörpern würde eine Belastung dieses Triac mit ca. 5 A (1 kW Schaltleistung) bereits in den Zustand der sogenanten Eigenleitung übergehen, in dem es nicht mehr steuerbar ist, oder auch zerstört, weil die vorgegebene maximale Sperrschichttemperatur von z.B. 115° C überschritten wird. Je besser die Kühlwirkung ist, um so mehr kann der Wert von 12 A angenähert werden, ohne daß eine Störung eintritt.

Erfindungsgemäß ist das ganze Bauelement 1 von einer Vergußmasse 6 umhüllt, wodurch eine kompakte Halbleiteranordnung 7 entsteht. Dabei kann die Vergußmasse 6 das Bauelement 1 entsprechend Fig. 1 und 2 von allen Seiten umhüllen, so daß kein Teil des Bauelements 1 frei liegt, aber auch nur teilweise umgeben. Bei der derzeit als am besten angesehenen Ausführungsform weist das Bauelement 1 entsprechend Fig. 1 und 2 eine etwa gleichförmig dicke, vollständige Umhüllung aus der Vergußmasse 6 derart auf, daß nur die Anschlüsse 2 bis 4 durch die Vergußmasse 6 nach außen ragen. Die Herstellung der Halbleiteranordnung 7 erfolgt beispielsweise einfach dadurch, daß das Gehäuse 5 einschließlich des darin befindlichen Chips und ggf. Substrats in eine z.B. würfel- oder kubusförmige Form gegeben, diese dann mit der Vergußmasse gefüllt und die fertige Anordnung 7 nach Erhärten der Vergußmasse 6 aus der Form entnommen wird. Alternativ wäre es allerdings auch möglich, das Bauelement 1 in der Form zu belassen, die dann ein fester Bestandteil der fertigen Halbleiteranordnung 7 ist.

Bei den erfindungsgemäß verwendbaren Vergußmassen handelt es sich um solche, die für den Verguß von elektrischen Bauteilen geeignet sind, insbesondere solche auf der Basis von Polyurethan, Epoxidharzen und/oder Silikonkautschuk oder auf der Basis von Polyurethan-Schaumharzen (FCKW-freier Hartschaum). Die derzeit als am besten

empfundene Vergußmasse ist die von der Fa. Iso-Elektra GmbH in 31008 Elze unter der Bezeichnung ISO-PUR K 760 vertriebene Vergußmasse, eine kalthärtende Zwei-Komponenten-Gießharzmasse auf Polyurethanbasis. Eine derartige Vergußmasse hat eine Wärmeleitfähigkeit von 0,5 W/K-m (Watt/Kelvin · Meter) und eine Durchschlagsfestigkeit von 21 kV/mm (Kilovolt/Millimeter). Außerdem ist sie bis zu den hier interessierenden, im Datenblatt üblicherweise angegebenen Sperrschichttemperaturen von z.B. 110° C bis 150° C ausreichend temperaturfest bzw. in ihren Eigenschaften stabil, da sie bis 250° C erhitzt werden kann, ohne weich zu werden od. dgl. oder wesentliche Eigenschaften zu verlieren.

Wird das Bauelement 1 mit einer ausreichend großen Menge der Vergußmasse umhüllt, sind zusätzliche Kühlmaßnahmen nicht erforderlich. Die angegebene Wärmeleitfähigkeit stellt vielmehr sicher, daß das Bauelement 1 bestimmungsgemäß angewendet werden kann, ohne zerstört zu werden oder in den Zustand der Eigenleitung überzugehen. Die angegebene Durchschlagsfestigkeit sorgt dabei für die erforderliche elektrische Isolation. Die bisher zusätzlich verwendeten und zur Vermeidung von Aufladungen der Kühlkörper bestimmten Glimmerscheiben od. dgl. zwischen dem Halbleitergehäuse und dem meistens aus Metall bestehenden Kühlkörper können bei Anwendung der erfindungsgemäßen Vergußmasse entfallen, sofern das Bauelement 1 an einer ausreichend mit Vergußmasse 6 belegten Stelle auf einer Platine od. dgl. montiert wird. Es genügt dann, die Anschlüsse 2 bis 4 des Bauelements 1 z.B. durch Löten fest mit der Platine zu verbinden.

Außer den angegebenen Vergußmassen eignen sich auch andere, z.B. wärmehärtende Epoxidharze mit hoher Wärmeleitfähigkeit und Durchschlagsfestigkeit. Dabei haben sich Wärmeleitfähigkeiten ab ca. 0,5 W/K · m als gut brauchbar erwiesen, während nach oben hin keine Grenzen zu bestehen scheinen. Auch Vergußmassen mit z.B. ca. 1,5 W/K-m sind sehr gut brauchbar. Dagegen sollte die Durchschlagsfestigkeit mit ca. 12 kV/mm wenigsten so groß sein, wie z.B. für elektrische Gehäuse vorgeschrieben ist. Auch hier konnte bisher keine obere Grenze für die Durchschlagsfestigkeit festgestellt werden.

Gehäuse des Typs TO 220 AB haben eine Größe von ca. 10 mm &khgr; 16 mm &khgr; 4,5 mm = 720 mm³ (ausgenommen ihre aus dem Gehäuse herausragenden Anschlüsse 2 bis 4). Sollen diese Bauelemente z.B. bis 12 A belastet werden, müssen sie bisher auf Kühlkör-

pern montiert werden, die zu einem Gesamtvolumen der Halbleiteranordnung von ca. 80 mm &khgr; 100 mm &khgr; 27 mm = 216000 mm³ führen, was einem Würfel mit einer Kantenlänge von ca. 60 mm entspricht und etwa 300 mal größer ist, als der Größe des Halbleitergehäuses selbst entspricht. Bei Anwendung der oben spezifizierten Vergußmasse ISO-PUR K 760 wird bei im wesentlichen gleichförmiger Einkapselung nur ein zusätzliches Volumen an Vergußmasse von ca. 25 mm &khgr; 35 mm &khgr; 45 mm = 39375 mm³ benötigt, was etwa dem 55-fachen des Volumens des eigentlichen Halbleitergehäuses entspricht. Durch Anwendung von Vergußmassen mit noch größerer Wärmeleitfähigkeit als 0,5 W/K · m lassen sich noch kleinere Volumina realisieren. Selbst bei Anwendung der genannten Vergußmasse beträgt der Raumbedarf aber bereits nur noch etwa 1/5 bis 1/6 des bisher üblichen Raumbedarfs, wobei das Erreichen von Werten bis herab zu 1/14 ohne weiteres realistisch ist.

Die Erfindung bringt somit den Vorteil mit sich, daß die erfindungsgemäß mit Vergußmasse umhüllten Bauelemente 1 zu Anordnungen 7 führen, die wesentlich kompakter als bisher ausgebildet sind und eine sofortige Anwendung ohne umständliche Montage der Bauelemente 1 auf Kühlkörpern od. dgl. ermöglichen. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß die erfindungsgemäßen Anordnungen 7 nicht nur bei Raumtemperaturen, sondern auch bei höheren Temperaturen bis z.B. 60° C mit den zulässigen Werten belastbar sind, während bei Anwendung von Kühlkörpern allgemein schon bei 40° C eine merkbare Verringerung der Belastbarkeit beobachtet wird.

Die Erfindung hat sich im übrigen bei allen erprobten Gehäusentypen als anwendbar erwiesen. Tiiacs IPDV 840 in Verbindung mit Gehäusen TO 3 beispielsweise waren bereits bei einem Gesamtvolumen der Anordnung von ca. 36000 mm³ ohne Anwendung zusätzlicher Kühlkörper bis 40 A belastbar.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird jedes Bauelement mit einer so großen Menge an Vergußmasse umhüllt, daß es nach dem jeweiligen Datenblatt bei Bedarf voll belastet werden kann. Dadurch entfällt die Notwendigkeit, die Bauelemente in Abhängigkeit von der jeweils gewünschten Belastbarkeit in unterschiedlichen Mengen von Vergußmasse einzukapseln. Es wäre aber auch möglich, z.B. ein Bauelement ITXDV 812 durch einmaliges kurzes Eintauchen in eine noch nicht gehärtete Vergußmasse derart

auszubilden, daß es im Gegensatz zu der ohne jede Kühlung möglichen Belastbarkeit von nur ca. 3 A z.B. bis 4,5 A anwendbar ist, oder durch schrittweise Vergrößerung der Vergußmasse Anordnungen herzustellen, deren Halbleiterbauelemente im Rahmen der maximal zulässigen Belastung entsprechend höher belastbar sind. Über die durch die Vergußmasse eingestellte maximale Belastbarkeit hinaus sollten die Halbleiterbauelemente nicht belastet werden.

Zur Sicherstellung der Anwendung einer ausreichend großen Menge an Vergußmasse wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, die folgende Formel anzuwenden: 10

V=

T —T =£

Darin ist V das zu verwendende Volumen an Vergußmasse, T₁ die Sperrschichttemperatur, T_A die Umgebungstemperatur, T_G die höchste zulässige Gehäusetemperatur (die Temperaturwerte für Tj und T_G ergeben sich in der Regel aus dem jeweils zugehörigen Datenblatt), A die gewünschte Amperezahl im Rahmen des zulässigen Maximums nach Datenblatt und K_v eine von der jeweiligen Vergußmasse und vom Gehäuse abhängige Konstante, die experimentell zu ermitteln ist.

Bei der Vergußmasse ISO-PUR K 760 beträgt der berechnete Wert von K_v etwa 2,89. Bei Anwendung des Triac TXDV 812 (oder auch ITXDV 812) mit % = 110° C (nach Datenblatt), T_A = 25° C und T_G = 75° C (nach Datenblatt) ergibt sich für eine erwünschte Amperezahl von 9 A (statt der maximal möglichen Amperezahl von 12 A):

V=

x9x2,89 [cm³] =29, 48ct?³ .

d.h. daß das Gehäuse des*fommemeH«pfhäl£Meiieii,Halbleiterbauelements lediglich mit

29,48 cm³ Vergußmasse umhüllt werden braucht, damit 9 A problemlos geschaltet werden können. Soll die volle Amperezahl von 12 A ausgenutzt werden, muß V = 39,3 cm³ betragen, was einem Würfel mit einer Kantenlänge von lediglich ca. 3,4 cm entspricht. Bei einer anderen getesteten Vergußmasse betrug K_v = 1,11 und damit V ungefähr 15,1 cm³ für eine gewünschte Belastung mit 12 A, was einem Würfel mit einer Kantenlänge von ca. 2,47 cm entspricht. Daraus folgt, daß ein Bauelement TXDV 812, das mit ca. 39,3 cm³ der Vergußmasse ISO-PUR K 760 umhüllt ist, ohne weitere Kühl- oder sonstige Vorsichtsmaßnahmen bis hinauf zu 12 A belastet werden kann, ohne daß es zerstört wird oder in den Zustand der Eigenleitung übergeht.

Bei Anwendung anderer Gehäuseformen können sich andere Werte für K_v ergeben. Für ein Bauelement ITXDV 840 mit TO 3-Gehäuse wurde mit der oben erläuterten Vergußmasse ein Wert von K_v = 1,73 cm³/V ermittelt. Der kleinere Wert für K_v läßt sich mit den größeren Gehäuseabmessungen des TO 3-Gehäuses erklären. Mit diesem Wert für K_v folgt, daß für eine volle Belastung mit 40 A und sonst gleichen Werten von T₁, T_A und T_G das Volumen der Vergußmasse ca. 78,5 cm³ betragen muß, was einem Würfel mit einer Kantenlänge von nur ca. 4,3 cm entspricht. Anstelle von Würfeln können aber auch andere Gehäuseformen, z.B. Quader, vorgesehen werden.

Überraschend hat sich ergeben, daß die angegebenen Werte von V auch für den Fall gelten, daß mehrere gleichartige Bauelemente in derselben Umhüllung verwendet werden. Zwei Bauelemente des Typs TXDV 812 könnten daher in der doppelten Menge an Vergußmasse zu einem einzigen Bauelement zusammengefaßt werden, ohne daß sich die sonst unvermeidbaren Kühlprobleme ergeben.

Fig. 3 und 4 zeigen ein erfindungsgemäßes Halbleiterbauelement 8 analog zu Fig. 1 und 2, das jedoch durch einen Temperatursensor 9 ergänzt ist. Dieser besteht beispielsweise aus einem Heißleiter, vorzugsweise in Form eines sehr kleinen Perlenheißleiters (z.B. M 812 der Fa. Siemens AG, München), der eine in ein dünnes, kurzes Glasröhrchen eingeschlossene und an dessen Spitze 10 angeordnete Heißleiter-Perle 11 bzw. ein Halbleiter-Kügelchen enthält, an dem zwei aus dem Glasröhrchen herausgeführte Anschlußdrähte 12 befestigt sind. Ein solcher, auf dem Markt erhältlicher Temperatursensor 9 wird entsprechend Fig. 3 und 4 beispielsweise in unmittelbarer Nähe der Rückseite

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des Gehäuses 5 angebracht und mit seinen Anschlußdrähten 12 an eine Überwachungsschaltung angeschlossen. Hierdurch ist es möglich, den Temperatursensor beispielsweise auf die Sperrschichttemperatur einzustellen und ein Schaltsignal zu erzeugen, sobald innerhalb des Halbleiterbauelements 8 die kritische Sperrschichttemperatur erreicht oder überschritten wird. Dabei ist gleichgültig, warum dies der Fall ist, d.h. ob ein Kurzschluß in einer analog zu Fig. 1 und 2 angebrachten Vergußmasse 13 vorliegt, das Halbleiterbauelement defekt ist, ein Triac od. dgl. in die Eigenleitung übergegangen ist, der Strom im Lastkreis zu groß ist od. dgl., weil alle diese Phänomene zu einer Überhitzung am Ort des Temperatursensors 9 führen. Mit Hilfe des Schaltsignals der Überwachungsschaltung können die betreffenden Schaltungen, in die die Bauelemente 8 geschaltet sind, stillgesetzt und dadurch alle sicherheitsrelevanten Teile geschützt werden. Überwachungsschaltungen dieser Art sind bekannt (z.B. DE 41 20 126 Al) und brauchen daher nicht näher erläutert werden. Die Anwendung von Perlenheißleitern in diesem Zusammenhang ist besonders vorteilhaft, weil diese besonders klein und empfindlich sind. Wegen der großen Wärmeleitfähigkeit der Vergußmasse ist außerdem sichergestellt, daß sie praktisch die Temperatur am Ort des jeweils zu überwachenden Halbleiterbauelements messen können. Die fertige Anordnung 14 kann ohne weitere Kühlmaßnahmen sofort angewendet werden.

Nach einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung können die Halbleiterbauelemente 1 oder 8 zu kompletten Schaltungsanordnungen ergänzt werden, indem auch alle zugehörigen Überwachungs- und ggf. Steuerschaltungen sowie sonstige Bauelemente und Bauteile in die Vergußmasse eingebettet und zu einer kompakten Halbleiteranordnung verbunden werden. Dies ist in Fig. 5 für eine Halbleiteranordnung in Form eines Wechselstromrelais dargestellt, das nachfolgend beschrieben wird. 25

Ein entsprechend Fig. 1 bis 4 in eine Vergußmasse eingehüllter Leistungstriac 15, hier z.B. ein ITXDV 812, ist mit seinen Hauptanschlußkontakten an je einen die Vergußmasse durchragenden Lastanschluß 16 bzw. 17 angeschlossen. Mit dem Lastanschluß 17 ist eine Last 18, z.B. eine Umwälzpumpe einer Heizung, verbunden, und zwischen deren freiem Anschluß 19 und dem Lastanschluß 16 ist eine 220 V-Wechselspannung gelegt. Außerdem ist zwischen den Lastanschlüssen 16,17 eine Siebschaltung aus einem Widerstand 20 (z.B. 100 Ohm) und einem Kondensator 21 (z.B. 100 nF) gelegt, um hohe Spannungsspitzen, z.B. Einschaltspitzen, die den Triac 15 zerstören könnten, unschädlich zu machen.

Zusätzlich kann zwischen die Lastanschlüsse 16,17 ein Varistor 22 geschaltet sein, um Spannungsspitzen oberhalb von 800 V unschädlich zu machen.

Zur Steuerung des Triac 15 dient beispielsweise ein Optokoppler 24, der gleichzeitig eine galvanische Trennung zwischen dem Steuer- und dem Lastkreis schafft, was bei Lastkreisen von 2,6 kW und mehr häufig vorgeschrieben ist. Der Optokoppler 24 weist in üblicher Weise einen optischen Sender 25, z.B. eine Lumineszenzdiode, und einen nicht näher dargestellten Empfänger, z.B. einen Fototransistor, auf. Im Ausführungsbeispiel ist der Empfänger gleichzeitig ein Bestandteil eines Nullspannungsschalters 26, dessen Ausgang am Steuereingang eines Steuertriac 27 liegt, dessen einer Hauptanschluß direkt mit dem Lastanschluß 16 und dessen anderer Hauptanschluß über in Serie geschaltete Widerstände 28 und 29 mit dem Lastanschluß 17 verbunden ist. Der Verbindungspunkt der Widerstände 28,29 liegt am Steuereingang des Triac 15 und dient zur Einstellung von dessen Triggerstrom. Der beschriebene Optokoppler 24 ist z.B. ein Halbleiterbauelement MC 3040, dessen Nullspannungsschalter den Steuertriac 27 in den Nulldurchgängen

schaltet und daher ständig eingeschaltet läßt, sofern die Eingangsspannung des Senders 25 ausreichend groß ist. Entsprechend können die Werte der Widerstände 28,29 so gewählt sein, daß bei aktivem Optokoppler 24 auch der Triac 15 praktisch ständig durchgeschaltet ist.
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Zur Steuerung des Senders 25 ist dessen Anode über einen Begrenzungswiderstand 30 mit dem Ausgang einer Umkehrstufe 31 verbunden, deren Eingang am Ausgang eines als analoger Komparator geschalteten Operationsverstärkers 32 liegt. Dessen invertierender Eingang wird mittels einer zwischen zwei Steueranschlüssen 33,34 liegenden Serienschaltung aus zwei Widerständen 35,36 auf eine definierte Spannung von z.B. 5 V gelegt. Der nicht invertierende Eingang des Operationsverstärkers 32 ist dagegen über einen analog zu Fig. 3 und 4 dem Triac 15 zugeordneten Temperatursensor 37 mit dem Steueranschluß 33 und über einen weiteren Widerstand 38 mit dem Steueranschluß 34 verbunden, an den auch der andere Anschluß des Senders 25 angeschlossen ist. 30

Der Steueranschluß 33 dient zum Anschluß an eine positive Gleichspannung, während der Steueranschluß 34 mit Masse verbunden wird. Dabei ist die Anordnung so getroffen, daß die Spannung am nicht invertierenden Eingang normalerweise kleiner als am inver-

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tierenden Eingang des Operationsverstärkers 32 ist und daher dessen Ausgang auf einer Spannung entsprechend logisch "0" bzw. "L" liegt. Infolgedessen liegt das Ausgangssignal der Umkehrstufe 31 auf einer Spannung entsprechend logisch "1" bzw. "H" mit der Folge, daß der Optokoppler 24 aktiviert und der Triac 15 durchgeschaltet ist. 5

Nimmt der Triac 15 aufgrund irgendeiner Störung eine Temperatur an, die größer als die zugelassene Sperrschichttemperatur ist, sinkt der Widerstand des Temperatursensors 37, vorzugsweise Heißleiters, auf einen so geringen Wert, daß die Spannung am nicht invertierenden Eingang größer als am invertierenden Eingang des Operationsverstärkers wird. Daher geht die Spannung am Ausgang der Umkehrstufe 31 auf "0" zurück mit der Folge, daß der Optokoppler 24 ausgeschaltet wird. Der Leistungstriac 15 geht dadurch zwangsweise in seinen nicht leitenden Zustand über. Diese Zwangsabschaltung erfolgt sehr schnell, da der Temperatursensor 37 wegen der hohen Wärmeleitung der Vergußmasse praktisch immer dieselbe Temperatur annimmt, die im Leistungstriac 15 vorhanden ist.

Der Steueranschluß 33 kann gleichzeitig dazu verwendet werden, den Optokoppler 24 in Abhängigkeit von bestimmten Betriebszuständen, z.B. der Raumtemperatur od. dgl., ein- bzw. auszuschalten, indem die an ihm anliegende Spannung entsprechend gesteuert wird.

Übersteigt die zu schaltende Leistung den für den Leistungstriac 15 zugelassenen Wert, kann diesem ein zweiter Leistungstriac 15a parallelgeschaltet werden, wie in Fig. 5 mit gestrichelten Linien angedeutet ist. In diesem Fall wird das Volumen der Vergußmasse vorzugsweise verdoppelt.

Ein Vorteil des beschriebenen Wechselstromrelais nach Fig. 5 besteht darin, daß alle zu seinem Betrieb erforderlichen Bau- und Schaltelemente in eine gemeinsame Vergußmasse eingehüllt und keine zusätzlichen Kühlmaßnahmen erforderlich sind. Außerdem weist das Relais wie ein übliches mechanisches Relais zwei Last- und zwei Steuereingänge 16,17 bzw. 33,34 auf, so daß die zu steuernden Schaltungen wahlweise mit einem mechanischen Relais oder dem beschriebenen elektronischen Relais betrieben werden können. Außerdem können durch Anwendung mehrerer Leistungstriacs 15,15a im Prinzip beliebige Schaltleistungen erzielt werden. Schließlich ist der Raumbedarf für die gesamte, aus Fig. 5 ersichtliche Schaltungsanordnung im Vergleich zu auf Kühlkörpern od. dgl. montierten

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Schaltungen wesentlich kleiner.

Bei der Halbleiteranordnung nach Fig. 6, einem Gleichstromrelais, ist als Leistungshalbleiter ein Mosfet 41 vorgesehen. Sind sehr schnell schaltbare Relais erwünscht, beispielsweise zur Anwendung in Verbindung mit Mikroprozessoren, wird vorzugsweise ein BTS 240-Baustein verwendet. Der Drain-Anschluß des Mosfet 41 führt zu einem ersten Lastanschluß 42, an den z.B. eine Gleichspannung von + 12 V gelegt wird, während an einen zweiten, mit dem Source-Anschluß des Mosfet 41 verbundenen Lastanschluß 43 eine Last 44 angeschlossen wird, deren anderer Anschluß an Masse liegt.

Zwischen die beiden Lastanschlüsse 42,43 können weiterhin dem Schutz vor Überspannungen dienende Elemente geschaltet sein, z.B. eine Zenerdiode 45 zur Begrenzung von Spannungsspitzen auf z.B. 39 V, und/oder ein Kondensator 46 und ein Varistor 47 zur Ausschaltung von hochfrequenten Störsignalen. Die Elemente 45, 46 und 47 sind beispielsweise zweckmäßig, wenn das Gleichspannungsrelais in einem Kraftfahrzeug zum Einschalten von Scheinwerfern od. dgl. verwendet wird und eine Benzinpumpe, ein Anlasser od. dgl. als Störquelle wirken kann.

Die Durchschaltung des Mosfet 41 erfolgt durch Anlegen einer positiven Gleichspannung an seinem Gate-Eingang. Zur Erzeugung dieser Steuerspannung wird vorzugsweise analog zu Fig. 5 ein Optokoppler 48 verwendet, der an seinen beiden Ausgängen eine Gleichspannung liefert. Vorzugsweise wird als Optokoppler 48 ein Baustein PVI 1050 verwendet, der im aktivierten Zustand an seinem Ausgang eine konstante Gleichspannung nach Art einer Batterie oder einer Solarzelle liefert und dessen positiver Ausgang über einen Vorwiderstand 49 mit dem Gate-Eingang des Mosfet 41 verbunden wird. Dadurch wird wie im Fall der Fig. 5 eine galvanische Trennung zwischen Last- und Steuerkreis herbeigeführt, ohne daß z.B. durch eine gemeinsame Masse im Steuerkreis und am negativen Ausgang des Optokopplers 48 Störungen auftreten können. Der im aktivierten Zustand des Optokopplers 48 zum Gate-Eingang fließende Strom von einigen &mgr;&Agr; reicht zum Durchschalten des Mosfet 41 aus.

An den Eingang des Optokopplers 48 könnte analog zu Fig. 5 eine Steuerschaltung gelegt werden, die einen die Temperatur des Mosfet 41 überwachenden Temperatursensor enthält. Da ein Mosfet BTS 240 aber bereits intern mit entsprechenden Überwachungs-

elementen versehen ist, kann dieser Teil der Steuerschaltung auch wegfallen. In Fig. 6 sind daher nur ein Vorwiderstand 50, der zu einem ersten Steueranschluß 51 führt, und ein zweiter Steueranschluß 52 dargestellt, der normalerweise geerdet wird.

Ein Mosfet 41 in der bisher beschriebenen Schaltung neigt beim Einschalten zum Flattern, d.h. er schaltet beim Erscheinen eines positiven Signals am positiven Ausgang des Optokopplers 48 allenfalls verzögert durch, weil das Potential am negativen Eingang des Optokopplers und daher auch die Spannung zwischen dem Gate-Eingang und dem Source-Anschluß des Mosfet 41 keinen definierten Wert hat und nicht sofort zur Verfugung steht.

Erfindungsgemäß wird daher vorgeschlagen, den negativen Ausgang des Optokopplers über eine zusätzliche, sehr schnell schaltende Diode 53 mit dem Lastanschluß 43 zu verbinden, wobei diese Diode 53 nur in Richtung des Lastanschlusses 43, aber nicht in Richtung des negativen Ausgangs des Optokopplers 48 leitend werden kann und daher Rückwirkungen vom Lastkreis auf den Optokoppler 48 bzw. dessen Steuerkreis vermeidet.

Vorzugsweise wird als Diode 53 eine Diode AA 118 oder AA 119 verwendet, durch welche der Mosfet 41 beim Aktivieren des Optokopplers 48 sofort in den leitenden Zustand geschaltet wird, weil das benötigte Potential am Gate-Eingang sofort zur Verfugung steht. Außerdem bringt die Diode 53 den wesentlichen Vorteil mit sich, daß das Gleichstromrelais nach Fig. 6 wie ein mechanisches Gleichstromrelais genau vier An-Schlüsse, nämlich zwei Last- und zwei Steueranschlüsse 42,43 bzw. 51,52 besitzt und daher ohne weiteres gegen ein entsprechendes mechanisches Relais ausgetauscht werden kann. Bei Anwendung eines langsamer schaltenden Mosfet könnte eine entsprechend langsamer schaltende Diode verwendet werden.

Im übrigen weist die Schaltungsanordnung nach Fig. 6 dieselben Vorteile wie die nach Fig. 5 auf. Insbesondere wird zweckmäßig die gesamte Schaltungsanordnung in eine ausreichende, anhand des Leistungshalbleiters (Mosfet 41) bemessene Menge an Vergußmasse eingebettet, in welchem Fall keine zusätzlichen Kühlmaßnahmen erforderlich sind.

Fig. 7 zeigt eine Schaltungsanordnung in Form eines sogenannten Wechselstrom-Wechslers, d.h. eines Relais, das nicht nur einen Stromkreis, sondern wahlweise einen von zwei Stromkreisen öffnen oder schließen kann.

Der Wechsler nach Fig. 7 enthält zwei Leistungstriacs 56 und 57, die z.B. aus je einem Baustein ITXDV 812 bestehen. Der eine Hauptanschluß des Triac 56 ist mit einem ersten Lastanschluß 58 verbunden, an den auch der entsprechende erste Hauptanschluß des Triac 57 über eine Leitung 59 angeschlossen ist. Dagegen führen die beiden anderen Hauptanschlüsse der Triacs 56,57 zu je einem zweiten bzw. dritten Lastanschluß 60 bzw. 61, mit dem analog zur Fig. 5 je eine Last 62,63 verbunden wird. Die Wechselspannung wird dabei an den Lastanschluß 58 und den jeweils freien Anschluß der Last 62,63 angeschlossen.

Der Lastanschluß 58 liegt ferner an einem Ausgang je eines Optokopplers 64 bzw. 65, der entsprechend Fig. 5 ausgebildet sein kann und z.B. aus je einem Baustein MOC 3040 besteht. Die anderen Ausgänge dieser Optokoppler 64,65 sind über je eine Reihenschaltung aus Widerständen 66,67 bzw. 68,69 mit den Lastanschlüssen 60 bzw. 61 verbunden, und die Verbindungspunkte der Widerstände liegen am Steuereingang eines zugehörigen Triac 56 bzw. 57. Die bisher beschriebene Schaltung nach Fig. 7 besteht somit im Prinzip aus zwei Schaltungen nach Fig. 5, bei denen die einen Ausgänge der Optokoppler 64,65 miteinander verbunden sind.

Zur Steuerung des Wechslers nach Fig. 7 ist der jeweils eine Eingang des Optokopplers 64,65 an einen ersten Steueranschluß 70 gelegt, der in der Regel mit Masse verbunden wird. Der andere Eingang des Optokopplers 65 ist direkt mit dem Ausgang eines Spannungsreglers 71 (z.B. MC 78M12) verbunden, während der andere Eingang des Optokopplers 65 über eine Umkehrstufe 72, die auch einen mit dem Steueranschluß 70 verbundenen Eingang besitzt, mit dem Ausgang des Spannungsreglers 71 verbunden ist. 25

Der eine Eingang des Spannungsreglers 71 ist mit dem ersten Steuereingang 70, der andere Eingang mit einem zweiten Steuereingang 73 verbunden. Dabei ist der Spannungsregler 71 z.B. so ausgebildet, daß er beim Anliegen einer positiven Gleichspannung an den Steueranschlüssen 70,73 bis zu 12 V eine Spannung entsprechend logisch "0" bzw. "L", beim Anliegen einer Spannung von z.B. 12 V bis 42 V dagegen eine Spannung entsprechend logisch "1" bzw. "H" an seinem Ausgang abgibt. Dadurch ergibt sich folgende Funktion:

1st die Steuerspannung an den Steueranschlüssen 70,73 kleiner als 12 V, dann erscheint am Ausgang der Umkehrstufe 72 ein Signal "1" bzw. "H", so daß der Optokoppler 64 aktiviert und der Triac 56 durchgesteuert wird. Die Last 62 liegt infolgedessen am Netz, während gleichzeitig die Last 63 ausgeschaltet ist, weil der Optokoppler 65 keine Steuerspannung erhält. Steigt die Steuerspannung an den Steueranschlüssen 70,73 dagegen auf einen Wert von über 12 V, dann ist umgekehrt die Last 63 ein- und die Last 62 ausgeschaltet, da jetzt der Optokoppler 65 aktiv und der Optokoppler 64 inaktiv ist.

Die nur grob schematisch beschriebene Schaltungsanordnung nach Fig. 7 enthält bei Bedarf zusätzliche Elemente analog zu Fig. 5, insbesondere Vorwiderstände 74,75 für die Optokoppler 64,65, Dioden 76, 77 und 78 (z.B. jeweils 1N4001) zur Vermeidung von Rückwirkungen auf den Ausgang bzw. Eingang des Spannungsreglers 71 und Glättungskondensatoren 79 und 80 (z.B. je 100 nF). Die Widerstände 66 bis 69 und 74,75 haben beispielsweise je 1,6 kOhm. Die zum Schutz vorgesehenen Bauelemente zwischen den Lastanschlüssen 58, 60 und 61 können analog zu Fig. 5 sein und sind daher nicht einzeln dargestellt.

Die Schaltungsanordnung nach Fig. 7 bringt den Vorteil mit sich, daß nicht zwei separate Relais mit entsprechenden Kühlkörpern vorgesehen werden müssen, sondern die gesamte Schaltungsanordnung bis auf die Steuer- und Lastanschlüsse 70,73 bzw. 58, 60 und 61 erfindungsgemäß von einer Vergußmasse umhüllt ist, die weitere Kühlmaßnahmen unnötig macht. Dabei kann die zu verwendende Menge an Vergußmasse anhand der oben angegebenen Formel für einen der beiden Triacs 56,57 berechnet werden, da jeweils nur eines der beiden Leistungstriacs 56,57 durchgeschaltet ist. Dadurch wird trotz Anwendung von zwei Relais ein Gesamtvolumen für die Anordnung erzielt, die im wesentlichen dem Raumbedarf von nur einem Relais entspricht.

Ein weiterer wesentlicher Vorteil der Umhüllung der gesamten Halbleiteranordnung nach Fig. 7 mit Vergußmasse besteht in der Möglichkeit, zwei gleichartige Hauptanschlüsse der Leistungstriacs intern miteinander zu verbinden und an den einen Lastanschluß 58 anzuschließen. Dadurch wird auf einfache Weise ein kompakter Wechsler mit den üblichen fünf äußeren Anschlüssen 58, 60, 61, 70 und 73 erhalten, die außerdem entsprechend dem Kontaktbild von üblichen mechanischen Wechslern angeordnet werden könnten.

Schließlich kann die Schaltungsanordnung nach Fig. 7 analog zu Fig. 5 mit einem Temperatursensor, vorzugsweise einem Heißleiter, kombiniert werden. Dabei würde es ausreichen, einen einzigen, z.B. zwischen den beiden Triacs 56,57 angeordneten Temperatursensor vorzusehen, da immer nur einer der beiden Triacs 56,57 durchgeschaltet ist. 5

Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt, die sich in vielfacher Weise abwandeln lassen. Insbesondere die Halbleiteranordnungen nach Fig. 5 bis 7 wurden nur grob schematisch beschrieben, d.h. sie können mit nicht dargestellten weiteren Bauelementen kombiniert oder in anderen als den dargestellten Kombinationen . von Bauteilen verwendet werden. Die verschiedenen Typenangaben für die Bauteile dienen nur dem Zweck, die derzeit als am besten empfundenen Ausführungsbeispiele zu kennzeichnen, d.h. bei Bedarf können auch andere Typen vorgesehen werden. Weiter ist im Prinzip gleichgültig, ob die anhand Fig. 5 bis 7 beschriebenen Halbleiteranordnungen insgesamt oder nur die in ihnen verwendeten Leistungshalbleiter in eine erfindungsgemäße Vergußmasse eingehüllt werden. Im Hinblick auf die Wärmeabführung wäre es im Prinzip ausreichend, nur diejenigen Bauelemente mit Vergußmasse zu umhüllen, die sich beim Betrieb, wenn keine zusätzlichen Kühlmaßnahmen vorgesehen werden, über eine zulässige Temperatur hinaus erwärmen könnten.

Weiterhin ist die Erfindung nicht auf die beschriebene Vergußmasse und deren Wärmeleitfähigkeit und Durchschlagsfestigkeit beschränkt, die beide in Abhängigkeit vom Einzelfall zu wählen sind. Auch die zu verwendenden Mengen der Vergußmasse können anders als vorgeschlagen gewählt werden. Dabei versteht sich, daß die verwendeten Volumina um so kleiner ausfallen können, je größer die Wärmeleitfähigkeit bzw. je kleiner die von ihr abhängige Konstante K_v ist und je kleiner die im Einzelfall benötigte Durchschlagsfestigkeit ist.

Abgesehen davon ist die Erfindung nicht darauf beschränkt, die fertige, kommerziell erhältlichen Halbleiterbauelemente mit Vergußmasse zu umgeben. Dieselben Vorteile werden vielmehr auch dann erreicht, wenn die üblichen Kunststoff- oder Keramikgehäuse od. dgl. ganz weggelassen und das den Chip und die Anschlüsse tragende Substrat unmittelbar in die Vergußmasse eingehüllt wird, insbesondere so, daß nur die Anschlüsse durch die Vergußmasse nach außen ragen. Denkbar wäre sogar, auch das Substrat

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wegzulassen und nur den ein diskretes Bauelement oder eine integrierte Schaltung enthaltenden Chip und mit diesem verbundene Anschlüsse mit Vergußmasse zu umhüllen. Da jedoch der Raumbedarf der auf dem Markt erhältlichen Halbleiterbauelemente, auch der integrierten Halbleiterbauelemente, vergleichsweise klein im Verhältnis zum Gesamtvolumen an Vergußmasse ist (im obigen Beispiel des TDK 812 ca. 1 : 54), kann eine wesentliche Reduzierung des Gesamtvolumens besser durch eine Optimierung der Menge der Vergußmasse als durch Weglassung von Teilen eines üblichen Halbleiterbauelements erzielt werden. Dadurch ist es möglich, die Vorteile der Erfindung zu nutzen, ohne auf die herkömmlichen Herstellungsverfahren für Halbleiterbauelemente verzichten zu müssen.

Bei den Halbleiterbauelementen kann es sich beispielsweise um Transistoren, Thyristoren, Triacs, Hochlastdioden, Hochlastwiderstände und Mikroprozessoren oder Teile davon handeln. Unter den Bauteilen sind insbesondere alle diejenigen Teile zu verstehen, die zum Betrieb des jeweiligen Halbleiterbauelements erforderlich sind, wobei diese Bauteile auch solche sein können, die beim Betrieb nicht so erhitzt werden, daß sie in eine Vergußmasse eingehüllt werden müßten.

Claims

Ansprüche

1. Halbleiteranordnung mit wenigstens einem diskreten oder als integrierte Schaltung ausgebildeten Halbleiterbauelement, dadurch gekennzeichnet, daß das Halbleiterbauelement zumindest teilweise mit einer der Wärmeableitung dienenden Vergußmasse (6,14) umhüllt ist, die eine hohe Wärmeleitfähigkeit und Durchschlagsfestigkeit besitzt.

2. Halbleiteranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Halbleiterbauelement (1,8) mit einem Substrat versehen ist, auf dem ein Chip und Anschlüsse montiert sind.

3. Halbleiteranordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Halbleiterbauelement (1,8) mit einem einen Chip und/oder ein Substrat umgebenden Gehäuse (5) versehen ist.

4. Halbleiteranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Halbleiterbauelement (1,8) vollständig in die Vergußmasse (6,14) eingehüllt ist und nur zu den Anschlüssen führende Anschlußleitungen (2,3,4) durch die Vergußmasse (6,14) nach außen ragen.

5. Halbleiteranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Vergußmasse (6,14) eine Wärmeleitfähigkeit von wenigstens etwa 0,5 W/K · m aufweist.

6. Halbleiteranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Vergußmasse (6,14) eine Durchschlagsfestigkeit von wenigstens etwa 12 kV aufweist.

7. Halbleiteranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Vergußmasse (6,14) aus einer Zweikomponenten-Gießharzmasse auf Polyurethan- und/oder Epoxidharzbasis besteht.

8. Halbleiteranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Halbleiterbauelement (1,8) in ein so großes Volumen an Vergußmasse (6,14) eingehüllt ist, daß es ohne zusätzliche Kühlmaßnahmen bis zur zugelassenen Höchstgrenze belastbar ist.

9. Halbleiteranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Volumen der Vergußmasse (6,14) nach der Formel

T-T-

V=-^-—£xAxK_v[cm ³]

gewählt wird, worin T₁ die Sperrschichttemperatur, T_A die Umgebungstemperatur, T_G die maximal zulässige Gehäusetemperatur, A die maximale Strombelastung und K_v eine für die Vergußmasse (6,14) und das Gehäuse charakteristische Konstante sind.

10. Halbleiteranordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Volumen so gewählt wird, daß A der höchsten zulässigen oder einer vorgewählten geringeren Belastung des Halbleiterbauelements (1,8) entspricht.

11. Halbleiteranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß in die Vergußmasse (6,14) wenigstens ein weiteres Halbleiterbauelement und/oder ein weiteres Bauteil eingehüllt ist.

12. Halbleiteranordnung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das weitere Bauteil ein zur Überwachung der Temperatur des Halbleiterbauelements bestimmter Temperatursensor (9) ist.

13. Halbleiteranordnung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Temperatursensor (9) die Vergußmasse (14) durchragende Anschlußleitungen (12) aufweist.

14. Halbleiteranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet,

~ JL\j ■»&diams;»· »· ·« ·· ** # daß sie als Wechselstromrelais aufgebaut ist.

15. Halbleiteranordnung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Halbleiterbauelement wenigstens ein Triac (15,15a) umfaßt.

16. Halbleiteranordnung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß zur Steuerung des Triac (15,15a) ein weiteres Bauelement in Form eines Optokopplers (24) vorgesehen ist.

17. Halbleiteranordnung nach einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß einem Steuerkreis des Optokopplers (24) ein weiteres Bauteil in Form des Temperatursensors (37) zugeordnet ist.

18. Halbleiteranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß sie als Wechselstrom-Wechsler aufgebaut ist.

19. Halbleiteranordnung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß sie zwei Halbleiterbauelemente mit wenigstens je einem Triac (56,57) enthält, bei denen die einen Hauptanschlüsse an eine gemeinsame, die Vergußmasse durchragende Anschlußleitung

(58) angeschlossen sind.

20. Halbleiteranordnung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereingänge der Triacs (56,57) mit je einem Optokoppler (64,65) verbunden sind.

21. Halbleiteranordnung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß den beiden Optokopplern (64,65) weitere Bauteile (71,72) einer gemeinsamen, zwei Steueranschlüsse (70,73) aufweisenden Steuerschaltung zugeordnet sind.

22. Halbleiteranordnung nach einem der Ansprüche 18 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß sie als Ganzes in eine Vergußmasse eingebettet ist und fünf die Vergußmasse durchragende Anschlußleitungen (zwei Steueranschlüsse 70,73 und drei Lastanschlüsse 58,60,61) aufweist.

Zl

23. Halbleiteranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß sie als Gleichstromrelais aufgebaut ist.

24. Halbleiteranordnung nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß das Halbleiterbauelement wenigstens ein Mosfet (41) umfaßt.

25. Halbleiteranordnung nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß zur Steuerung des Mosfet (41) ein weiteres Bauelement in Form eines eine Steuer-Gleichspannung liefernden Optokopplers (48) vorgesehen ist.

26. Halbleiteranordnung nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß der negative Steuerausgang des Optokopplers (48) über eine Diode (53) mit dem Source-Anschluß des Mosfet (41) verbunden ist.

27. Halbleiteranordnung nach einem der Ansprüche 14 bis 26, dadurch gekennzeichnet, daß sie einschließlich aller zu ihrem Betrieb notwendigen Halbleiterbauelemente und Bauteile so in die Vergußmasse eingehüllt ist, daß die Anschlüsse (16,17,33,34; 42,43,51,52; 58,60,61,70,73) zugänglich bleiben.