WO1980000512A1 - Semi-conductor rectifier bridge - Google Patents

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WO1980000512A1
WO1980000512A1 PCT/DE1979/000082 DE7900082W WO8000512A1 WO 1980000512 A1 WO1980000512 A1 WO 1980000512A1 DE 7900082 W DE7900082 W DE 7900082W WO 8000512 A1 WO8000512 A1 WO 8000512A1
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semiconductor
rectifier
conductor parts
parts
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R Maier
H Schaefer
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Semikron Gleichrichterbau
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Definitions

  • the invention relates to a semiconductor rectifier arrangement in a bridge circuit, in which the rectifier elements are attached to the ends of conductor parts of a conductor part structure formed from strip or wire-shaped conductor material, are contacted with the conductor parts and are enclosed in an envelope.
  • an advantageous embodiment of this method was that the legs of the metal bracket made of resilient, wire-shaped conductor material spread and formed at their free ends and directed against each other so that they touch when merging, and that the Metal clips are inserted into the slot-shaped recesses of a holding device in a self-retaining manner so that the
  • Semiconductor tablets can be arranged between the protruding, touching ends.
  • Rectifier arrangements with several semiconductor tablets and consequently also with several metal brackets require an undesirably high outlay in terms of devices and method steps for construction and interconnection.
  • a method for producing semiconductor rectifiers is known from DE-AS 19 07 075. Thereafter, periodically recurring geometric structures are formed from band-shaped conductor material within an edge zone enclosing them and with sections which serve as carrier bodies or as contact pieces or current conductor parts and are arranged in an interlocking manner. Furthermore, the current conductor points are attached from the center of the structure, running parallel to one another and are at the same time retaining webs between the structure and between the edge zone surrounding the structure. Then the semiconductor tablets are added and contacted at the corresponding contact points, and the arrangements thus formed are encapsulated and separated from the edge zone of the conductor material by separating the support webs.
  • DE-PS 19 16 554 discloses a method for producing semiconductor rectifier arrangements. There, essentially comb-shaped structures are formed from band-shaped conductor material, and contact points are produced by overlapping arrangement of conductor parts, at which semiconductor tablets are interposed in a predetermined electrical orientation. The conductor parts are arranged perpendicular to a common connecting web which serves as a transport strip and at the same time forms a longitudinal edge zone. Another base conductor part common to all structures is the other longitudinal edge zone.
  • the disadvantages of this known method also consist in a high expenditure of material for the intended conductor part structures, in a high expenditure of time for attaching the semiconductor tablets to the conductor parts, and in the danger that the semiconductor tablets are not added in the circuit-related electrical orientation.
  • the invention was based on the object of creating semiconductor small rectifier connections in a bridge circuit which have as few, particularly cheap ones as possible
  • Parts on iron, compared to known designs can be produced more efficiently and a perfect loading Ensure packaging with semiconductor tablets.
  • the solution to the problem in the semiconductor rectifier arrangement mentioned at the outset is that it has two semiconductor bodies, each of which consists of the number of integrated rectifier elements determined by the number of AC connections of the circuit, that each semiconductor body has at least one trench-shaped depression which differs from the one Main surface extends through at least one doped, layered zone and through the adjacent pn junction, which can be loaded in the reverse direction, into which the circuit-related number of rectifier elements is divided so that the semiconductor bodies are mutually arranged so that the circuit-related rectifier elements of both semiconductor bodies are connected in the shortest possible time Distance are each connected by the end of a conductor part, and that the conductor parts are formed, arranged and connected at one end to the rectifier elements that at their free end there is a mutual distance determined by the technical use.
  • the subject matter of the invention is particularly advantageous.
  • a further development of the invention consists in that a semiconductor body with three layers of different conductivity and an intermediate pn junction and a semiconductor body with four layers of alternately different conductivity types are provided.
  • the conductor parts can be made from a flat conductor part structure and arranged in a row, or can be provided from two flat conductor part structures and in two rows. In this case, the mutual spacing of the conductor parts determined by the technical use is advantageously given between all conductor parts.
  • An advantageous embodiment of the object of the invention is that the semiconductor bodies are arranged at a distance axially one behind the other and with the same side in a plane, and that the conductor parts are each deformed and arranged out of the plane of their conductor part structure so that two conductor parts are in contact with their Extend each end of two rectifier elements located one behind the other and connect them, and each end of a further conductor part contacts the continuous contact surface of a semiconductor body.
  • Another advantageous embodiment is characterized in that the semiconductor bodies with their surface (s) having the recess (s) are mutually spaced in mirror image, and that one end of each conductor part contacts opposite rectifier elements and one end of each conductor part contacts the continuous contact surface of a Semiconductor body is connected.
  • the contacted and the free conductor part ends can each be arranged in the same or different directions.
  • FIGS. 1 to 9 Based on the exemplary embodiments shown in FIGS. 1 to 9, the structure, mode of operation and Manufacture of the subject of the invention shown and explained.
  • FIGS. 1a and 1b each show a semiconductor body divided into two integrated rectifier elements by a recess, with three layer-shaped zones and an intermediate pn junction.
  • FIGS. 2a and 2b show, in perspective or in plan view, the two semiconductor bodies according to FIGS. 1a and 1b with matching sides in a plane one behind the other and firmly connected to conductor parts arranged on two connecting straight lines.
  • the conductor parts arranged on a connecting straight line are still referred to as lying in series and are each section of a e.g. by punching band-shaped conductor material or by lining up metal brackets manufactured part structure.
  • FIG. 3a shows the semiconductor bodies one behind the other with conductor parts arranged in a row.
  • FIG. 3b shows a special shape of a conductor part according to FIG. 3a for fixing a semiconductor body.
  • Figures 4 to 9 represent designs in which the semiconductor bodies are each arranged in mirror image with their side divided by a recess and in which two conductor parts contact the two inner opposite surfaces and two conductor parts each contact an outer surface of each semiconductor body.
  • FIG. 4 shows such an arrangement in a top view of the end face of the two semiconductor bodies and with a contacting thereof by conductor parts arranged in a row.
  • FIGS. 5a and 5b each show the semiconductor bodies in different assignments to their conductor parts arranged in two rows.
  • FIG. 6 shows the semiconductor body in a top view of the left side surface of its arrangement according to FIG. 4 and contacted with conductor parts attached in a row.
  • FIGS. 7a and 7b the semiconductor bodies are also shown in this side view, but in different spatial positions between rows of conductor parts.
  • FIGS. 8 and 9 each show the semiconductor bodies in a top view of the lower of the two outer contact surfaces of the arrangement according to FIG. 4 and connected to conductor parts arranged in one row or with two rows.
  • the semiconductor bodies 1 and 2 according to FIGS. 1a and 1b consist of n-conducting and p-conducting starting material, each with a sequence of layer-shaped zones 11, 12, 13 produced by known diffusion steps in a p + nn + structure or 21, 22, 23 in n + pp + structure.
  • Contact layers 16, 17 and 26, 27 are applied to the outer zones, and both semiconductor bodies are each through a trench-shaped recess 15 and 25, which extends from the outer surface closest to the pn junction through the adjoining conductivity zone and the adjacent pn Transition extends through, divided into two rectifier elements 10, 10 and 20, 20, respectively. If both semiconductor bodies are provided from the same starting material, the depression extends through the two conductivity zones of the same name and the adjacent pn junction.
  • each semiconductor body determines the structure of rectifier arrangements according to the invention. Their surface area depends on the intended current carrying capacity. On its non-subdivided contact surface, each semiconductor body forms a branch point of the circuit provided, at which e.g. as shown, two elements are connected in the same electrical polarity.
  • semiconductor bodies with one depression each for a single-phase bridge circuit i.e. for a circuit with two AC connections
  • two semiconductor bodies, each with two depressions are therefore required for a three-phase bridge circuit.
  • the semiconductor bodies 1, 2 are arranged at a distance axially one behind the other and with a matching side in one plane.
  • the zones of the semiconductor bodies and their contact layers 16, 17 and 26, 27 are not shown.
  • the two rectifier elements which are spatially one behind the other, are contacted by the conductor sections 5a and 6a.
  • the continuous contact surface of the semiconductor body 1 is firmly connected to the conductor part 8a and the continuous contact surface of the semiconductor body 2 is connected to the conductor part 7a.
  • the conductor parts 5a, 6a serve as an AC connection conductor
  • the conductor parts 7a, 8a as a DC connection conductor for semiconductor bodies. They form the free ends of the conductor parts 5 to 8.
  • the conductor parts 5, 6 are at a mutual spacing m parts of a first comb-shaped structure of sections of a wire or strip-shaped conductor material that are essentially parallel to one another and determined by the use of the rectifier arrangement, and the conductor parts 7, 8 corresponding parts of a corresponding second structure arranged at a distance m from the first.
  • the conductor parts 5 to 8 are at their ends 5a to 8a parallel offset and arranged in such a way that there is space for arranging the semiconductor bodies in a row.
  • the correct electrical orientation of the semiconductor bodies is ensured by assigning the easily recognizable, subdivided side of the semiconductor bodies to the mutually parallel and equally long conductor-part ends 5a, 6a.
  • the semiconductor bodies 1, 2 are shown somewhat offset from one another in a plan view of their end face, corresponding to a view from above of the arrangement in FIG. 2a. This is to indicate their mutual spatial position.
  • the smaller thickness of the semiconductor body 1, 2 compared to the usually provided measure of the distance between the conductor parts 5 to 8 (m) requires a corresponding deformation of the conductor part ends out of the plane of the conductor part rows indicated by the dash-dotted lines.
  • Two conductor parts can be used one row (5a, 6a) serve as an AC connection conductor (as shown) and two conductor parts of the other row serve as a DC connection conductor. However, a different assignment of the conductor parts can also be provided.
  • the mutual spacing of the semiconductor bodies 1, 2 is determined by the condition of sufficient flashover strength between the continuous contact sides (17.27).
  • FIG. 3a shows the semiconductor bodies 1, 2 in the same mutual position, but in contact with the ends 35a to 38a of conductor parts arranged in a row at a mutual distance m.
  • the conductor part level is also the center level of the semiconductor body.
  • the conductor parts can also be connected to the respective contact surfaces in a different order.
  • the conductor parts can be designed and attached in such a way that the conductor part ends, as shown, have the same direction or that e.g. the ends contacting two rectifier elements are directed differently from the ends contacting a semiconductor body. Furthermore, the conductor parts 5, 6 can independently have different directions from the conductor parts 7, 8.
  • the conductor parts 37a, 38a can have a special arcuate configuration 38b to avoid a change in position of the semiconductor bodies within their plane.
  • the two semiconductor bodies 1, 2, with their contact areas given by subdivision are arranged in mirror image at a distance from one another.
  • the contact surfaces which are thereby “inside” are each connected via a conductor part 45a, 46a, which runs essentially parallel to the recesses 15, 25.
  • the conductor parts 47a, 48a make contact with the two outer contact surfaces, ie in each case a common branching point of two rectifier elements.
  • the conductor part ends 45a to 48a are assigned to conductor parts of a plane which, as shown, can correspond to the middle plane between the semiconductor bodies.
  • the contact surfaces of the semiconductor bodies can also be connected to the conductor parts in a different order.
  • FIGS. 5a, 5b show other exemplary embodiments with this arrangement of the semiconductor bodies and with conductor part ends from two conductor part levels.
  • the assignment of the conductor part ends 55a to 58a can also be in a different order, in that a conductor part end (55a, 56a) contacts two inner surfaces and the second conductor part end (57a, 58a) of each row is connected to an outer surface.
  • the deformation of the conductor part ends can be limited to one level, corresponding to the formation of the conductor part ends 55b to 58b in FIG. 5b.
  • the conductor part ends connected to the semiconductor bodies as well as the invisible conductor parts each have essentially the same direction in the three figures.
  • FIG. 4 Another advantageous construction of the subject matter of the invention is shown in FIG.
  • the two Semiconductor bodies in the arrangement according to FIG. 4 are shown in a top view of the left side surfaces.
  • the conductor parts are in a row on one level.
  • the conductor part ends 65a, 66a are attached in the opposite direction between the opposing rectifier elements, the further conductor part ends 67a, 68a are led to the continuous contact surfaces, and all conductor parts run in the same direction at their free end.
  • FIGS. 7a, 7b Other designs with this arrangement of the semiconductor bodies 1, 2 are shown in FIGS. 7a, 7b, each using conductor parts in two planes.
  • the interconnected conductor ends 75a, 76a are attached in the same direction, but differently but mutually in agreement, the conductor ends 77a, 78a.
  • the free ends of the conductor parts run in the same direction.
  • FIG. 7b corresponds with respect to the position and direction of the conductor part ends and the conductor parts to the structure according to FIG. 6, but conductor parts from two levels are provided.
  • FIGS. 8 and 9 show designs of the subject matter of the invention, in which the semiconductor bodies 1, 2 in the arrangement according to FIG. 4 are shown in a top view of the lower outer contact surface.
  • the center plane between the semiconductor bodies 1, 2 is perpendicular to the one conductor part plane.
  • the middle of the four conductor parts (85a, 86a) lying in series are hook-shaped in the opposite direction between the semiconductor bodies and contacted with opposite rectifier elements.
  • the two outer conductor parts the arrangement (87a, 88a) are perpendicular to the ends 85a, 86 and mutually opposite, and are contacted with a semiconductor body at a right angle to the recesses 15, 25.
  • the distance between the conductor parts in the area of their free ends can be 5 mm or a multiple thereof in accordance with the grid dimension in printed circuit boards.
  • the semiconductor bodies 1, 2 arranged according to FIG. 8 are contacted with conductor parts from two conductor part levels.
  • the conductor-part ends 95a, 96a provided between the rectifier elements are offset in opposite directions and the two further conductor-part ends 97a, 98a are alternately and correspondingly attached. All ends of the conductor parts can be produced particularly simply by appropriately bending the conductor parts at right angles, which all have the same direction, even in the construction according to FIG. 8.
  • the conductor part ends 85a to 88a or 95a or 98a can also be arranged in a different order and therefore in a different mutual direction. Furthermore, the conductor parts can preferably have mutually different directions, preferably in accordance with their electrical connection regulations.
  • two output disks made of n-conducting and p-conducting semiconductor material are used to manufacture arrangements according to the invention.
  • diffusion processes known per se these are each provided with a sequence of layer-shaped zones of different conductivity and at least one pn junction which is to be mixed in, and then on both sides with a coating of a readily solderable contact metal.
  • the coatings can be made of aluminum and silver, for example Nickel and gold exist.
  • depressions are made on the surface of the output wafers closest to the pn junction and then the wafers are divided into the semiconductor body.
  • the conductor part structures in the form of flat comb structures can be e.g. by punching from strip-shaped conductor material or by stringing metal brackets from round wire in larger numbers and in one device. In this way, it is also possible to produce structures which, by bending, have a multiplicity of conductor parts at two parallel conductor part planes which have a predetermined spacing.
  • the conductor parts provided with the appropriate shape for each arrangement are produced in these conductor part structures. This results in periodically recurring zones with the respective number of conductor parts obtained by bending and / or deforming for introducing the semiconductor bodies in circuit-related electrical and spatial assignment.
  • the easily recognizable surface of each semiconductor body, divided by at least one depression, ensures the correct electrical orientation in a particularly simple manner.
  • the semiconductor bodies have been introduced into the conductor part structure (s), which are only limited in length by manufacturing aspects. a larger number is carried out simultaneously by soldering, for example by dipping or in a continuous furnace, then encapsulating and separating the arrangements produced from the transport or connecting strip of the structure or from the device for holding metal parts.
  • the advantages of the subject matter of the invention consist in the fact that the semiconductor bodies can be optimally economically produced in large quantities regardless of the starting material and already have a label for their circuitry processing, so that their connection between the conductor part ends has already been surprisingly simple. Furthermore, with the conductor part structures, bending processes at free ends can be carried out much more efficiently and universally than the known method steps for cranking and parallel displacing of conductor part sections. Finally, the subject matter of the invention allows a variety of designs for desired applications, generally in an embodiment for at least semi-automatic mass production.

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Abstract

The semi-conductor rectifier bridge comprises rectifier elements (1, 2) mounted at the end of the conductors in band or wire shape and enclosed therewith in an envelope, said bridge presenting two semi-conductor bodies (1, 2) having each a member of integrated elements defined by the assembly. Each semi-conductor body comprises at least one pn jonction and is divided by at least one reinforcement of a main surface in a selected member of rectifier elements. By a corresponding relative arrangement of the semi-conductor bodies and of the conductors, the rectifier elements are connected with the smallest possible interval according to the assembly, by means of one extremity (5a, 6a, 7a, 8a) of a conductor, and the conductors are formed and arranged so that their free ends (5, 6, 7, 8) present a relative gap (m) fonction of the application.

Description

HALBLEIIERGLEICHRICHIER ANORDNUNG IN BRÜCKENSCHALTUNG SEMI-LEAD RECTIFIER ARRANGEMENT IN BRIDGE
Die Erfindung betrifft eine Halbleitergleichrichteranordnung in Brückenschaltung, bei der die Gleichrichterelemente an den Enden von Leiterteilen einer aus band- oder drahtförmigem Leitermaterial gebildeten Leiterteilstruktur angebracht, mit den Leiterteilen kontaktiert und in eine Umhüllung eingeschlossen sind.The invention relates to a semiconductor rectifier arrangement in a bridge circuit, in which the rectifier elements are attached to the ends of conductor parts of a conductor part structure formed from strip or wire-shaped conductor material, are contacted with the conductor parts and are enclosed in an envelope.
Aus der DE-PS 12 79 199 ist ein Verfahren zum Herstellen von Halbleitergleichrichteranordnungen bekannt, bei dem Halbleitertabletten, das sind mit Kontaktrαnden versehe ne Halbleiterscheiben, zuischen den Schenkeln von fletallbügeln festgeklemmt und an ihren Kontakteiektroden mit den Metallbügeln verbunden werden, bei dem die Metallbügel durch Auftrennen bzw. durch Entfernen von Abschnitten für die Verschaltung mit weiteren Leitungsanschlüssen vorbereitet uerden, und bei dem derartige Anordnungen in größerer Anzahl weiteren Verfahrensschritten unterworfen uerden.From DE-PS 12 79 199 a method for the production of semiconductor rectifier arrangements is known, in which semiconductor tablets, which are provided with contact surfaces, are clamped between the legs of metal brackets and connected at their contact electrodes to the metal brackets, in which the metal bracket is connected by Separation or by removing sections prepared for the connection to further line connections, and in which such arrangements are subjected to a large number of further process steps.
Gemäß der DE-AS 14 39 272 bestand eine vorteilhafte Ausgestaltung dieses Verfahrens darin, daß die Schenkel der aus federndem, drahtförmigem Leitermaterial bestehenden Metallbügel gespreizt und an ihren freien Enden so ausgebildet und gegeneinander gerichtet uerden, daß sie sich beim Zusammenführen berühren, und daß die Metallbügel in schlitzförmige Vertiefungen einer Aufnahmevor- richtung selbsthaltend so eingesteckt werden, daß dieAccording to DE-AS 14 39 272, an advantageous embodiment of this method was that the legs of the metal bracket made of resilient, wire-shaped conductor material spread and formed at their free ends and directed against each other so that they touch when merging, and that the Metal clips are inserted into the slot-shaped recesses of a holding device in a self-retaining manner so that the
Halbleitertabletten zuischen den herausragenden , sich berührenden Enden angeordnet uerden können.Semiconductor tablets can be arranged between the protruding, touching ends.
Dieses bekannte Verfahren ist im wesentlichen vorteilhaft für die Herstellung von Gleichrichteranordnungen mit einer Halbleitertablette. Gleichrichtexanordnungen mit mehreren Halbleitertabletten und demzufolge auch mit mehreren Metallbügeln erfordern jedoch zum Aufbau und zur Verschaltung einen unerwünscht hohen Aufwand an Vorrichtungen und Verfahrensschritten.This known method is essentially advantageous for the production of rectifier arrangements with a semiconductor tablet. Rectifier arrangements with several semiconductor tablets and consequently also with several metal brackets, however, require an undesirably high outlay in terms of devices and method steps for construction and interconnection.
Weiter ist aus der DE-AS 19 07 075 ein Verfahren zum Herstellen von Halbleitergleichrichtern bekannt. Danach uerden aus bandförmigem Leitermaterial periodisch wiederkehrende, geometrische Strukturen innerhalb einer diese umschließenden Randzone und mit Abschnitten gebildet, die als Trägerkörper oder als Kontaktstücke oder Stromleiterteile dienen und ineinandergreifend angeordnet sind. Weiter werden die Stromleitertelle vom Zentrum der Struktur aus zueinander parallel nach außen verlaufend angebracht und sind gleichzeitig Halterungsstege zwischen Struktur und zwischen der die Struktur umgebenden Randzone. Dann uerden Halbleitertabletten an den entsprechenden Kontaktstellen zuischengefügt und kontaktiert, und die so gebildeten Anordnungen werden gekapselt und durch Auftrennen der Halterungsstege von der Randzone des Leitermaterials getrennt.Furthermore, a method for producing semiconductor rectifiers is known from DE-AS 19 07 075. Thereafter, periodically recurring geometric structures are formed from band-shaped conductor material within an edge zone enclosing them and with sections which serve as carrier bodies or as contact pieces or current conductor parts and are arranged in an interlocking manner. Furthermore, the current conductor points are attached from the center of the structure, running parallel to one another and are at the same time retaining webs between the structure and between the edge zone surrounding the structure. Then the semiconductor tablets are added and contacted at the corresponding contact points, and the arrangements thus formed are encapsulated and separated from the edge zone of the conductor material by separating the support webs.
Dieses bekannte Verfahren erfordert einen hohen Materialaufwand für die vorgesehenen Leiterteilstrukturen. Weiter ist wegen der speziellen Ausbildung der Strukturen ein unerwünschter Zeitaufwand zum Einbringen der Halbleitertabletten notwendig. Außerdem werden häufig Halbleitertabletten in falscher elektrischer Orientierung eingebracht, wodurch Anordnungen mit einwandfreien Bauelementen unbrauchbar uerden. Dieses bekannte Verfahren ist zur wirtschaftlichen Massenherstellung von Halbleiter-Kleingleichrichteranordnungen nicht geeignet. Schließlich ist in der DE-PS 19 16 554 ein Verfahren zum Herstellen von Halbleitergleichrichteranordnungen offenbart. Dort werden aus bandförmigem Leitermaterial im wesentlichen kammförmige Strukturen gebildet, und durch überlappende Anordnung von Leiterteilen Kontaktstellen hergestellt, an welchen Halbleitertabletten in vorbestimmter elektrischer Orientier ng zwischengefügt werden. Die Leiterteile sind senkrecht zu einem gemeinsamen, als Transportstreifen dienenden und gleichzeitig eine Längsrandzone bildenden Verbindungssteg angeordnet. Ein weiteres allen Strukturen gemeinsames Basisleiterteil bildet die andere Längsrandzone.This known method requires a large amount of material for the conductor part structures provided. Furthermore, because of the special design of the structures, an undesirable expenditure of time is required to introduce the semiconductor tablets. In addition, semiconductor tablets are often introduced in the wrong electrical orientation, making arrangements with faultless components unusable. This known method is not suitable for the economical mass production of semiconductor small rectifier arrangements. Finally, DE-PS 19 16 554 discloses a method for producing semiconductor rectifier arrangements. There, essentially comb-shaped structures are formed from band-shaped conductor material, and contact points are produced by overlapping arrangement of conductor parts, at which semiconductor tablets are interposed in a predetermined electrical orientation. The conductor parts are arranged perpendicular to a common connecting web which serves as a transport strip and at the same time forms a longitudinal edge zone. Another base conductor part common to all structures is the other longitudinal edge zone.
Die Nachteile dieses bekannten Verfahrens bestehen ebenfalls in einem hohen Materialaufwand für die vorgesehenen Leiterteilstrukturen, in einem hohen Zeitaufwand für die Anbringung der Halbleitertabletten zuischen den Leiterteilen, und in der Gefahr, daß die Halbleitertabletten-nicht in der schaltungsbedingten elektrischen Orientierung zuischengefügt werden.The disadvantages of this known method also consist in a high expenditure of material for the intended conductor part structures, in a high expenditure of time for attaching the semiconductor tablets to the conductor parts, and in the danger that the semiconductor tablets are not added in the circuit-related electrical orientation.
Durch den ständig steigenden Einsatz von Halbleitergleichrichteranordnungen in vielen Bereichen der Steuer und Regeltechnik mit häufig geringen Anforderungen an die elektrischen Eigenschaften besteht ein hoher Bedarf an Halbleiter-Kleingleichrichtern als billigen Schaltungsbauteilen. Dabei kommen im wesentlichen Klein gleichrichteranordnungen in Brückenschaltung in Betracht.Due to the steadily increasing use of semiconductor rectifier arrangements in many areas of control and regulating technology with often low demands on the electrical properties, there is a high demand for small semiconductor rectifiers as inexpensive circuit components. Essentially small rectifier arrangements in bridge circuit come into consideration.
Der Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, Halbleiter-Kleingleichrichteranürdnungen in Brückenschaltung zu schaffen, die möglichst wenige, besonders billigeThe invention was based on the object of creating semiconductor small rectifier connections in a bridge circuit which have as few, particularly cheap ones as possible
Teile aufueisen, gegenüber bekannten Bauformen rationeller herstellbar sind und eine einwandfreie Be stückung mit Halbleitertabletten gewährleisten.Parts on iron, compared to known designs can be produced more efficiently and a perfect loading Ensure packaging with semiconductor tablets.
Die Lösung der Aufgabe besteht bei der eingangs erwähnten Halbleitergleichrichteranordnung darin, daß sie zwei Halbleiterkörper aufweist, die jeweils aus der durch die Anzahl der Wechselstromanschlüsse der Schaltung bestimmten Anzahl von integrierten Gleichrichterelementen bestehen, daß jeder Halbleiterkörper durch wenigstens eine grabenförmige Vertiefung, die sich von der einen Hauptfläche aus durch wenigstens eine dotierte, schichtförmige Zone und durch den angrenzenden, in Sperrichtung belastbaren pn-Übergang erstreckt, in die schaltungsbedingte Anzahl von Gleichrichterelementen unterteilt ist, daß die Halbleiterkörper gegenseitig so angeordnet sind, daß jeweils die schaltungsbedingt zu verbindenden Gleichrichterelemente beider Halbleiterkörper in kürzestem Abstand jeweils durch das Ende eines Leiterteils verbunden sind, und daß die Leiterteile so ausgebildet, angeordnet und an ihrem einen Ende mit den Gleichrichterelementen verbunden sind, daß an ihrem freien Ende ein durch den technischen Einsatz bestimmter gegenseitiger Abstand gegeben ist.The solution to the problem in the semiconductor rectifier arrangement mentioned at the outset is that it has two semiconductor bodies, each of which consists of the number of integrated rectifier elements determined by the number of AC connections of the circuit, that each semiconductor body has at least one trench-shaped depression which differs from the one Main surface extends through at least one doped, layered zone and through the adjacent pn junction, which can be loaded in the reverse direction, into which the circuit-related number of rectifier elements is divided so that the semiconductor bodies are mutually arranged so that the circuit-related rectifier elements of both semiconductor bodies are connected in the shortest possible time Distance are each connected by the end of a conductor part, and that the conductor parts are formed, arranged and connected at one end to the rectifier elements that at their free end there is a mutual distance determined by the technical use.
Mit einem Halbleiterkörper aus n-leitendem und einem Halbleiterkörper aus p-leitendem Ausgangsmaterial ist der Gegenstand der Erfindung besonders vorteilhaft her stellbar.With a semiconductor body made of n-type and a semiconductor body made of p-type starting material, the subject matter of the invention is particularly advantageous.
Eine Weiterbildung der Erfindung besteht darin, daß ein Halbleiterkörper mit drei Schichten unterschiedlicher Leitfähigkeit und einem zwischenliegenden pn-Übergang sowie ein Halbleiterkörper mit vier Schichten abwechselnd unterschiedlichen Leitfähigkeitstyps vorgesehen sind. Die Leiterteile können aus einer ebenen Leiterteilstruktur gefertigt und in einer Reihe angeordnet sein oder aber aus zwei ebenen Leiterteilstrukturen und in zwei Reihen vorgesehen sein. Dabei ist vorteilhaft der durch den technischen Einsatz bestimmte gegenseitige Abstand der Leiterteile jeweils zuischen allen Leiterteilen gegeben.A further development of the invention consists in that a semiconductor body with three layers of different conductivity and an intermediate pn junction and a semiconductor body with four layers of alternately different conductivity types are provided. The conductor parts can be made from a flat conductor part structure and arranged in a row, or can be provided from two flat conductor part structures and in two rows. In this case, the mutual spacing of the conductor parts determined by the technical use is advantageously given between all conductor parts.
Eine vorteilhafte Ausführung des Gegenstandes der Erfindung besteht darin, daß die Halbleiterkörper im Abstand achsial hintereinander und mit gleicher Seite in einer Ebene angeordnet sind, und daß die Leiterteile jeweils so aus der Ebene ihrer Leiterteilstruktur heraus verformt und angeordnet sind, daß zwei Leiterteile sich mit ihrem Ende über jeueils zwei hintereinander liegende Gleichrichterelemente erstrecken und diese verbinden und je ein weiteres Leiterteil mit seinem Ende jeweils die durchgehende Kontaktfläche eines Halbleiterkörpers kontaktiert. Eine andere vorteilhafte Ausführung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Halbleiterkörper mit ihrer die Vertiefung(en) aufweisenden Fläche im Abstand gegenseitig spiegelbildlich angeordnet sind, und daß jeweils ein Ende je eines Leiterteils sich gegenüberliegende Gleichrichterelemente kontaktiert und ein Ende je eines Leiterteils mit der durchgehenden Kontaktfläche eines Halbleiterkörpers verbunden ist.An advantageous embodiment of the object of the invention is that the semiconductor bodies are arranged at a distance axially one behind the other and with the same side in a plane, and that the conductor parts are each deformed and arranged out of the plane of their conductor part structure so that two conductor parts are in contact with their Extend each end of two rectifier elements located one behind the other and connect them, and each end of a further conductor part contacts the continuous contact surface of a semiconductor body. Another advantageous embodiment is characterized in that the semiconductor bodies with their surface (s) having the recess (s) are mutually spaced in mirror image, and that one end of each conductor part contacts opposite rectifier elements and one end of each conductor part contacts the continuous contact surface of a Semiconductor body is connected.
Bei allen Bauformen können die kontaktierten und die freien Leiterteilenden jeweils gleich oder unterschiedlich gerichtet angeordnet sein.In the case of all designs, the contacted and the free conductor part ends can each be arranged in the same or different directions.
Anhand der in den Figuren 1 bis 9 dargestellten Ausführungsbeispiele uerden Aufbau, Wirkungsweise und Herstellung des Gegenstandes der Erfindung aufgezeigt und erläutert.Based on the exemplary embodiments shown in FIGS. 1 to 9, the structure, mode of operation and Manufacture of the subject of the invention shown and explained.
Die Figuren 1a und 1b zeigen jeweils einen durch eine Vertiefung in zwei integrierte Gleichrichterelemente unterteilten Halbleiterkörper mit drei schichtförmigen Zonen und einem zuischenliegenden pn-Übergang.FIGS. 1a and 1b each show a semiconductor body divided into two integrated rectifier elements by a recess, with three layer-shaped zones and an intermediate pn junction.
Die Figuren 2a und 2b zeigen perspektivisch bzw. in Draufsicht die beiden Halbleiterkörper nach den Figuren 1a und 1b mit übereinstimmenden Seiten in einer Ebene hintereinanderliagand und mit auf zwei Verbindungsgeraden angeordneten Leiterteilen fest verbunden.FIGS. 2a and 2b show, in perspective or in plan view, the two semiconductor bodies according to FIGS. 1a and 1b with matching sides in a plane one behind the other and firmly connected to conductor parts arranged on two connecting straight lines.
Die auf einer Verbindungsgeraden angeordneten Leiterteile werden weiterhin als in Reihe liegend bezeichnet und sind jeweils Abschnitt einer z.B. durch Stanzen von bandförmigem Leitermaterial oder durch Aufreihen von Metallbügeln hergestellten Leiterteilstruktur.The conductor parts arranged on a connecting straight line are still referred to as lying in series and are each section of a e.g. by punching band-shaped conductor material or by lining up metal brackets manufactured part structure.
In Figur 3a sind die hintereinanderliegenden Halbleiterkörper mit in einer Reihe angeordneten Leiterteilen dargestellt.FIG. 3a shows the semiconductor bodies one behind the other with conductor parts arranged in a row.
Figur 3b zeigt eine besondere Formgebung eines Leiterteils gemäß der Figur 3a zur Fixierung eines Halbleiterkörpers.FIG. 3b shows a special shape of a conductor part according to FIG. 3a for fixing a semiconductor body.
Die Figuren 4 bis 9 stellen Bauformen dar, bei denen die Haibleiterkörper jeueils mit ihrer durch eine Vertiafung unterteilten Seite gegenseitig spiegelbildlich angeordnet sind und bei denen jeweils zwei Leiterteile die beiden inneren jeweils gegenüberliegenden Flächen und zwei Leiterteile jeweils eine außenliegende Fläche j edes Halbleiterkörpers kontaktieren. Figur 4 zeigt eine solche Anordnung in Draufsicht auf die Stirnfläche der beiden Halbleiterkörper und mit einer Kontaktierung derselben durch in einer Reihe angeordnete Leiterteile.Figures 4 to 9 represent designs in which the semiconductor bodies are each arranged in mirror image with their side divided by a recess and in which two conductor parts contact the two inner opposite surfaces and two conductor parts each contact an outer surface of each semiconductor body. FIG. 4 shows such an arrangement in a top view of the end face of the two semiconductor bodies and with a contacting thereof by conductor parts arranged in a row.
Die Figuren 5a und 5b stellen die Halbleiterkörper in jeweils unterschiedlicher Zuordnung zu ihren in zwei Reihen angeordneten Leiterteilen dar.FIGS. 5a and 5b each show the semiconductor bodies in different assignments to their conductor parts arranged in two rows.
Figur 6 zeigt die Halbleiterkörper in Draufsicht auf die linke Seitenfläche ihrer Anordnung gemäß Figur 4 und mit in einer Reihe angebrachten Leiterteilen kontaktiert.FIG. 6 shows the semiconductor body in a top view of the left side surface of its arrangement according to FIG. 4 and contacted with conductor parts attached in a row.
In den Figuren 7a und 7b sind die Halbleiterkörper ebenfalls in dieser Seitenansicht, jedoch in unterschiedlicher räumlicher Lage zuischen zuei Reihen von Leiterteilen dargestellt.In FIGS. 7a and 7b the semiconductor bodies are also shown in this side view, but in different spatial positions between rows of conductor parts.
Schließlich zeigen die Figuren 8 und 9 die Halbleiterkörper jeweils in Draufsicht auf die untere der beiden äußeren Kontaktflächen der Anordnung gemäß Figur 4 und mit in einer Reihe bzw. mit in zwei Reihen angeordneten Leiterteilen verbunden.Finally, FIGS. 8 and 9 each show the semiconductor bodies in a top view of the lower of the two outer contact surfaces of the arrangement according to FIG. 4 and connected to conductor parts arranged in one row or with two rows.
Für gleiche Teile sind in allen Figuren gleiche Bezeichnungen gewählt. Der Anschaulichkeit halber sind die beispielhaften Bauformen unmaßstäblich vergrößert dargestellt.The same designations are used for the same parts in all figures. For the sake of clarity, the exemplary designs are shown enlarged to scale.
Die Halbleiterkörper 1 und 2 gemäß den Figuren 1a und 1b bestehen aus n-leitendem bzw. p-leitendem Ausgangsmaterial mit jeweils eine Folge von durch an sich bekannte Diffusionsschritte erzeugten, schichtförmigen Zonen 11, 12, 13 in p+nn+-Struktur bzw. 21, 22, 23 in n+pp+-Struktur. Auf den äußeren Zonen sind Kontaktschichten 16, 17 bzw. 26, 27 aufgebracht, und beide Halbleiterkörper sind jeweils durch eine grabenförmige Vertiefung 15 bzw. 25, die sich von der dem pn-Übergang jeweils nächstliegenden Außenfläche aus durch die anschliessende Leitfähigkeitszone und den anliegenden pn-Übergang hindurch erstreckt, in zwei Gleichrichterelemente 10, 10 bzw. 20, 20 unterteilt. Sind beide Halbleiterkörper aus demselben Ausgangsmaterial vorgesehen, so erstreckt sich die Vertiefung durch die beiden gleichnamigen Leitfähigkeitszonen und den angrenzenden pn-Übergang.The semiconductor bodies 1 and 2 according to FIGS. 1a and 1b consist of n-conducting and p-conducting starting material, each with a sequence of layer-shaped zones 11, 12, 13 produced by known diffusion steps in a p + nn + structure or 21, 22, 23 in n + pp + structure. Contact layers 16, 17 and 26, 27 are applied to the outer zones, and both semiconductor bodies are each through a trench-shaped recess 15 and 25, which extends from the outer surface closest to the pn junction through the adjoining conductivity zone and the adjacent pn Transition extends through, divided into two rectifier elements 10, 10 and 20, 20, respectively. If both semiconductor bodies are provided from the same starting material, the depression extends through the two conductivity zones of the same name and the adjacent pn junction.
Die je zwei Gleichrichterelemente aufweisenden Halbleiterkörper sind nach Form und gegenseitiger Zuordnung bestimmend für den Aufbau von Gleichrichteranordnungen nach der Erfindung. Ihre Flächenausdehnung richtet sich nach der vorgesehenen Strombelastbarkeit. Oeder Halbleiterkörper bildet an seiner nicht unterteilten Kontaktfläche einen Verzweigungspunkt der vorgesehenen Schaltung, an welchem z.B. darstellungsgemäß je zwei Elemente in gleicher elektrischer Polung verbunden sind. Anstelle von Halbleiterkörpern mit je einer Vertiefung für eine Einphasenbrückenschaltung, d.h. für eine Schaltung mit zwei Wechselstromanschlüssen sind demzufolge für eine Dreiphasenbrückenschaltung zwei Halbleiterkörper mit je zwei Vertiefungen erforderlich.The shape and mutual assignment of the semiconductor bodies each having two rectifier elements determine the structure of rectifier arrangements according to the invention. Their surface area depends on the intended current carrying capacity. On its non-subdivided contact surface, each semiconductor body forms a branch point of the circuit provided, at which e.g. as shown, two elements are connected in the same electrical polarity. Instead of semiconductor bodies with one depression each for a single-phase bridge circuit, i.e. for a circuit with two AC connections, two semiconductor bodies, each with two depressions, are therefore required for a three-phase bridge circuit.
Gemäß der Darstellung in Figur 2a sind die Halbleiterkörper 1 , 2 im Abstand achsial hintereinander und mit übereinstimmender Seite in einer Ebene angeordnet. Der Anschaulichkeit wegen sind die Zonen der Halbleiterkörper und ihre Kontaktschichten 16, 17 bzw. 26, 27 nicht dargestellt. Die beiden räumlich jeweils hintereinander liegenden Gleichrichterelemente sind durch die Leitertaile 5a bzw. 6a kontaktiert. Weiterhin ist die durchgehende Kontaktfläche des Halbleiterkörpers 1 mit dem Leiterteil 8a und die durchgehende Kontaktfläche des Halbleiterkörpers 2 mit dem Leitarteil 7a fest verbunden. Die Leiterteile 5a, 6a dienen als Wechselstromanschlußleiter, die Leiterteile 7a, 8a als Gleichstromanschlußleiter für Halbleiterkörper. Sie bilden die freien Enden der Leiterteile 5 bis 8. Die Leiterteile 5, 6 sind in einem durch den Einsatz der Gleichrichteranordnung bestimmten, gegenseitigen Abstand m Teile einer ersten kammförmigen Struktur von im wesentlichen zueinander parallelen Abschnitten eines drahtoder bandförmigen Leitermaterials und die Leiterteile 7, 8 entsprechende Teile einer entsprechenden zweiten, zur ersten im Abstand m angeordneten Struktur.According to the illustration in FIG. 2a, the semiconductor bodies 1, 2 are arranged at a distance axially one behind the other and with a matching side in one plane. For the sake of clarity, the zones of the semiconductor bodies and their contact layers 16, 17 and 26, 27 are not shown. The two rectifier elements, which are spatially one behind the other, are contacted by the conductor sections 5a and 6a. Furthermore, the continuous contact surface of the semiconductor body 1 is firmly connected to the conductor part 8a and the continuous contact surface of the semiconductor body 2 is connected to the conductor part 7a. The conductor parts 5a, 6a serve as an AC connection conductor, the conductor parts 7a, 8a as a DC connection conductor for semiconductor bodies. They form the free ends of the conductor parts 5 to 8. The conductor parts 5, 6 are at a mutual spacing m parts of a first comb-shaped structure of sections of a wire or strip-shaped conductor material that are essentially parallel to one another and determined by the use of the rectifier arrangement, and the conductor parts 7, 8 corresponding parts of a corresponding second structure arranged at a distance m from the first.
Die Leiterteile 5 bis 8 sind an ihren Enden 5a bis 8a in der Weise parallel versetzt ausgebildet und gegenseitig angeordnet, daß ein Raum zur Reihananordnung der Halbleiterkörper gegeben ist. Mit dem Zuordnen der leicht erkennbaren, unterteilten Seite der Halbleiterkörper zu den gegenseitig parallelen und gleich langen Leiterteilenden 5a, 6a ist die richtige elektrische Orientierung der Halbleiterkörper gewährleistet.The conductor parts 5 to 8 are at their ends 5a to 8a parallel offset and arranged in such a way that there is space for arranging the semiconductor bodies in a row. The correct electrical orientation of the semiconductor bodies is ensured by assigning the easily recognizable, subdivided side of the semiconductor bodies to the mutually parallel and equally long conductor-part ends 5a, 6a.
In der Darstellung in Figur 2b sind die Halbleiterkörper 1 , 2 in Draufsicht auf ihre Stirnseite entsprechend einem Blick von oben auf die Anordnung in Figur 2a gegenseitig etwas versetzt gezeigt. Damit soll ihre gegenseitige räumliche Lage angedeutet sein. Die geringere Dicke der Halbleiterkörper 1 , 2 im Vergleich zu dem üblicherweise vorgesehenen Maß des Abstandes der Leiterteile 5 bis 8 (m) erfordert eine entsprechende Verformung der Leiterteilenden aus der durch die strichpunktierten Linien angedeuteten Ebene der Leiterteilreihen heraus. Dabei können zwei Leiterteile der einen Reihe (5a,6a) als Wechselstromanschlußleiter (wie dargestellt) und zwei Leiterteile der anderen Reihe als Gleichstromanschlußleiter dienen. Es kann jedoch auch eine andere Zuordnung der Leiterteile vorgesehen sein. Der gegenseitige Abstand der Halbleiterkörper 1,2 ist durch die Bedingung ausreichender Überschlagsfestigkeit zuischen den durchgehenden Kαntaktseiten (17,27) bestimmt.In the illustration in FIG. 2b, the semiconductor bodies 1, 2 are shown somewhat offset from one another in a plan view of their end face, corresponding to a view from above of the arrangement in FIG. 2a. This is to indicate their mutual spatial position. The smaller thickness of the semiconductor body 1, 2 compared to the usually provided measure of the distance between the conductor parts 5 to 8 (m) requires a corresponding deformation of the conductor part ends out of the plane of the conductor part rows indicated by the dash-dotted lines. Two conductor parts can be used one row (5a, 6a) serve as an AC connection conductor (as shown) and two conductor parts of the other row serve as a DC connection conductor. However, a different assignment of the conductor parts can also be provided. The mutual spacing of the semiconductor bodies 1, 2 is determined by the condition of sufficient flashover strength between the continuous contact sides (17.27).
Figur 3a zeigt die Halbleiterkörper 1 , 2 in gleicher gegenseitiger Lage, jedoch kontaktiert mit den Enden 35a bis 38a von in einer Reihe im gegenseitigen Abstand m angeordneten Leiterteilen. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist dia Leiterteilebene gleichzeitig Mittelebene der Halbleiterkörper. Die Leiterteile können auch in anderer Reihenfolge mit den jeueiligen Kontaktflächen verbunden sein.FIG. 3a shows the semiconductor bodies 1, 2 in the same mutual position, but in contact with the ends 35a to 38a of conductor parts arranged in a row at a mutual distance m. In the exemplary embodiment shown, the conductor part level is also the center level of the semiconductor body. The conductor parts can also be connected to the respective contact surfaces in a different order.
Die Leiterteile können in der Weise ausgebildet und angebracht sein, daß die Leiterteilenden, wie dargestellt, gleiche Richtung aufweisen oder aber daß z.B. die jeweils zwei Gleichrichterelemente kontaktierenden Enden gegenüber den jeweils einen Halbleiterkörper kontaktierenden Enden unterschiedlich gerichtet sind. Weiterhin können unabhängig die Leiterteile 5, 6 gegenüber dan Leiterteilen 7,8 unterschiedliche Richtung aufweisen.The conductor parts can be designed and attached in such a way that the conductor part ends, as shown, have the same direction or that e.g. the ends contacting two rectifier elements are directed differently from the ends contacting a semiconductor body. Furthermore, the conductor parts 5, 6 can independently have different directions from the conductor parts 7, 8.
Wie in Figur 3b dargestellt, können die Leiterteile 37a, 38a zur Vermeidung einer Lageveränderung der Halbleiterkörper innerhalb ihrer Ebene eine besondere bogenförmige Ausbildung 38b aufweisen. Bei einer Bauform nach Figur 4 sind die beiden Halbleiterkörper 1, 2 mit ihren durch Unterteilung gegebenen Kontaktflächen im Abstand gegenseitig spiegelbildlich angeordnet. Die dadurch "innen" liegenden Kontaktflächen sind über jeweils ein Leiterteil 45a, 46a, das im wesentlichen parallel zu den Vertiefungen 15, 25 verläuft, verbunden.. Die Leiterteile 47a, 48a kontaktierBn die beiden äußeren Kontaktflächen, d.h. jeweils einen gemeinsamen Verzweigungspunkt zweier Gleichrichterelemente.As shown in FIG. 3b, the conductor parts 37a, 38a can have a special arcuate configuration 38b to avoid a change in position of the semiconductor bodies within their plane. In the case of a design according to FIG. 4, the two semiconductor bodies 1, 2, with their contact areas given by subdivision, are arranged in mirror image at a distance from one another. The contact surfaces which are thereby “inside” are each connected via a conductor part 45a, 46a, which runs essentially parallel to the recesses 15, 25. The conductor parts 47a, 48a make contact with the two outer contact surfaces, ie in each case a common branching point of two rectifier elements.
Die Leiterteilenden 45a bis 48a sind Leiterteilen einer Ebene zugeordnet, die uie dargestellt der Mittelebene zwischen den Halbleiterkörpern entsprechen kann. Die Kontaktflächen der Halbleiterkörper können auch in anderer Reihenfolge mit den Leiterteilen verbunden sein.The conductor part ends 45a to 48a are assigned to conductor parts of a plane which, as shown, can correspond to the middle plane between the semiconductor bodies. The contact surfaces of the semiconductor bodies can also be connected to the conductor parts in a different order.
Andere Ausführungsbeispiele mit dieser Anordnung der Halbleiterkörper und mit Leiterteilenden aus zwei Leiterteilebenen zeigen die Figuren 5a, 5b. Nach Figur 5a kann die Zuordnung der Leiterteilenden 55a bis 58a auch in anderer Reihenfolge vorliegen, indem ein Leiterteilende (55a,56a) jeweils zwei Innenflächen kontaktiert und jeweils das zweite Leiterteilende (57a, 58a) jeder Reihe mit einer Außenfläche verbunden ist. Die Verformung der Leiterteilenden kann auf eine Ebene beschränkt sein, entsprechend der Ausbildung dsr Leiterteilenden 55b bis 58b in Figur 5b.FIGS. 5a, 5b show other exemplary embodiments with this arrangement of the semiconductor bodies and with conductor part ends from two conductor part levels. According to FIG. 5a, the assignment of the conductor part ends 55a to 58a can also be in a different order, in that a conductor part end (55a, 56a) contacts two inner surfaces and the second conductor part end (57a, 58a) of each row is connected to an outer surface. The deformation of the conductor part ends can be limited to one level, corresponding to the formation of the conductor part ends 55b to 58b in FIG. 5b.
Die mit den Halbleiterkörpern verbundenen Leiterteilenden ebenso uie die nicht sichtbaren Leiterteile weisen in den drei Figuren jeweils im wesentlichen gleiche Richtung auf.The conductor part ends connected to the semiconductor bodies as well as the invisible conductor parts each have essentially the same direction in the three figures.
In Figur 6 ist ein anderer vorteilhafter Aufbau des Gegenstandes der Erfindung dargestellt. Die beiden Halbleiterkörper in der Anordnung gemäß Figur 4 sind in Draufsicht auf die linken Seitenflächen gezeigt. Die Leiterteile liegen in Reihe in einer Ebene. Die Leiterteilenden 65a, 66a sind in gegenläufiger Richtung zwischen den einander gegenüberliegenden Gleichrichterelementen angebracht, die weiteren Leiterteilenden 67a, 68a sind zu den durchgehenden Kontaktflächen geführt, und sämtliche Leiterteile verlaufen an ihrem freien Ende in gleicher Richtung.Another advantageous construction of the subject matter of the invention is shown in FIG. The two Semiconductor bodies in the arrangement according to FIG. 4 are shown in a top view of the left side surfaces. The conductor parts are in a row on one level. The conductor part ends 65a, 66a are attached in the opposite direction between the opposing rectifier elements, the further conductor part ends 67a, 68a are led to the continuous contact surfaces, and all conductor parts run in the same direction at their free end.
Andere Bauformen mit dieser Anordnung der Halbleiterkörper 1, 2 zeigen die Figuren 7a, 7b jeweils unter Verwendung von Leiterteilen in zwei Ebenen. Die zuischengefügten Leiterteilenden 75a, 76a sind in übereinstimmender Richtung angebracht, dazu unterschiedlich aber gegenseitig übereinstimmend die Leiterteilenden 77a, 78a. Die freien Enden der Leiterteile verlaufen in gleicher Richtung.Other designs with this arrangement of the semiconductor bodies 1, 2 are shown in FIGS. 7a, 7b, each using conductor parts in two planes. The interconnected conductor ends 75a, 76a are attached in the same direction, but differently but mutually in agreement, the conductor ends 77a, 78a. The free ends of the conductor parts run in the same direction.
Der in Figur 7b dargestellte Aufbau entspricht hinsichtlich Lage und Richtung der Leiterteilenden und der Leiterteile dem Aufbau gemäß Figur 6, wobei jedoch Leiterteile aus zwei Ebenen vorgesehen sind.The structure shown in FIG. 7b corresponds with respect to the position and direction of the conductor part ends and the conductor parts to the structure according to FIG. 6, but conductor parts from two levels are provided.
Schließlich zeigen die Figuren 8 und 9 Bauformen des Gegenstandes der Erfindung, bei welchen die Halbleiterkörper 1 , 2 in der Anordnung gemäß Figur 4 in Draufsicht auf die untere äußere Kontaktfläche dargestellt sind.Finally, FIGS. 8 and 9 show designs of the subject matter of the invention, in which the semiconductor bodies 1, 2 in the arrangement according to FIG. 4 are shown in a top view of the lower outer contact surface.
Gemäß Figur 8 steht die Mittelebene zuischen den Halbleiterkörpern 1 , 2 senkrecht zu der einen Leiterteilebene. Aus dieser sind die mittleren der vier in Reihe liegenden Leiterteile (85a, 86a) hakenförmig ausgebildet in gegenläufiger Richtung zwischen die Halbleiterkörper geführt und mit gegenübarliegenden Gleichrichterelementen kontaktiert. Die beiden äußeren Leiterteile der Anordnung (87a, 88a) sind rechtwinklig zu den Enden 85a, 86 und gegenseitig entgegengesetzt sowie im rechten Winkel zu den Vertiefungen 15, 25 mit je einem Halbleiterkörper kontaktiert. Der Abstand zwischen den Leiterteilen im Bereich ihrer freien Enden kann entsprechend dem Rastermaß in Leiterplatten 5mm oder ein Vielfaches davon betragen.According to FIG. 8, the center plane between the semiconductor bodies 1, 2 is perpendicular to the one conductor part plane. From this, the middle of the four conductor parts (85a, 86a) lying in series are hook-shaped in the opposite direction between the semiconductor bodies and contacted with opposite rectifier elements. The two outer conductor parts the arrangement (87a, 88a) are perpendicular to the ends 85a, 86 and mutually opposite, and are contacted with a semiconductor body at a right angle to the recesses 15, 25. The distance between the conductor parts in the area of their free ends can be 5 mm or a multiple thereof in accordance with the grid dimension in printed circuit boards.
Bei einem Aufbau nach Figur 9 sind die gemäß Figur 8 angeordneten Halbleiterkörper 1, 2 mit Leiterteilen aus zwei Leiterteilebenen kontaktiert. Beispielsweise sind die zwischen den Gleichrichterelementen vorgesehenen Leiterteilenden 95a, 96a gegenläufig versetzt und die beiden weiteren Leiterteilenden 97a, 98a im Wechsel dazu und entsprechend angebracht. Alle Leiterteilenden sind besonders einfach durch sinngemäßes rechtwinkliges Biegen der Leiterteile, die alle, auch beim Aufbau gemäß Figur 8, gleiche Richtung haben, herstellbar.In the case of a structure according to FIG. 9, the semiconductor bodies 1, 2 arranged according to FIG. 8 are contacted with conductor parts from two conductor part levels. For example, the conductor-part ends 95a, 96a provided between the rectifier elements are offset in opposite directions and the two further conductor-part ends 97a, 98a are alternately and correspondingly attached. All ends of the conductor parts can be produced particularly simply by appropriately bending the conductor parts at right angles, which all have the same direction, even in the construction according to FIG. 8.
Die Leiterteilenden 85a bis 88a bzw. 95a bzw. 98a können auch in anderer Reihenfolge und dadurch in anderer gegenseitiger Richtung angeordnet sein. Weiterhin können die Leiterteile, vorzugsweise entsprechend ihren elektrischen Anschlußvorschriften, jeweils gegenseitig unterschiedliche Richtung aufweisen.The conductor part ends 85a to 88a or 95a or 98a can also be arranged in a different order and therefore in a different mutual direction. Furthermore, the conductor parts can preferably have mutually different directions, preferably in accordance with their electrical connection regulations.
Zur Herstellung von Anordnungen nach der Erfindung werden zum Beispiel zwei Ausgangsscheiben aus n-leitendem und p-leitendem Halbleitermaterial verwendet. Durch an sich bekannte Diffusionsprozesse werden diese jeweils mit einer Folge schichtförmiger Zonen unterschiedlicher Leitfähigkeit und wenigstens einem zuischenliegenden pn-Übergang und anschließend beidseitig mit einem Überzug aus einem gut lötbaren Kontaktmetall versehen. Die Überzüge können z.B. aus Aluminium und Silber oder aus Nickel und Gold bestehen.For example, two output disks made of n-conducting and p-conducting semiconductor material are used to manufacture arrangements according to the invention. By diffusion processes known per se, these are each provided with a sequence of layer-shaped zones of different conductivity and at least one pn junction which is to be mixed in, and then on both sides with a coating of a readily solderable contact metal. The coatings can be made of aluminum and silver, for example Nickel and gold exist.
Danach werden entsprechend der vorgesehenen Anzahl von Halbleiterkörpern mit der jeweils notwendigen Anzahl von Vertiefungen z.B. nach einem Raster Vertiefungen auf der dem pn-Übergang nächstliegenden Fläche der Ausgangsscheiben angebracht und dann die Scheiben im Halbleiterkörper zerteilt.Then, according to the intended number of semiconductor bodies with the required number of depressions, e.g. according to a grid, depressions are made on the surface of the output wafers closest to the pn junction and then the wafers are divided into the semiconductor body.
Die Leiterteilstrukturen in Form ebener Kammstrukturen können in an sich bekannter Weise z.B. durch Stanzen aus bandförmigem Leitermaterial oder durch Aufreihen von Metallbügeln aus Runddraht in größerer Anzahl und in einer Vorrichtung hergestellt werden. In dieser Weise ist es auch möglich Strukturen zu fertigen, die durch Aufbiegen eine Vielzahl von Leiterteilen in zwei parallelen, vorbestimmten Abstand aufweisenden Leiterteilebenen aufweisen.The conductor part structures in the form of flat comb structures can be e.g. by punching from strip-shaped conductor material or by stringing metal brackets from round wire in larger numbers and in one device. In this way, it is also possible to produce structures which, by bending, have a multiplicity of conductor parts at two parallel conductor part planes which have a predetermined spacing.
Durch weitere, einfache Verfahrensschritte werden in diesen Leiterteilstrukturen die je Anordnung mit entsprechender Form vorgesehenen Leiterteile hergestellt. Dadurch ergeben sich periodisch wiederkehrende Zonen mit der jeueiligen Anzahl von durch Aufbiegen und/oder Verformen erzielten Leiterteilen zum Einbringen der Halbleiterkörper in schaltungsbedingter elektrischer und räumlicher Zuordnung. Dabei gewährleistet die leicht erkennbare durch wenigstens eine Vertiefung unterteilte Fläche jedes Halbleiterkörpers besonders einfach die richtige elektrische Orientierung.By means of further, simple method steps, the conductor parts provided with the appropriate shape for each arrangement are produced in these conductor part structures. This results in periodically recurring zones with the respective number of conductor parts obtained by bending and / or deforming for introducing the semiconductor bodies in circuit-related electrical and spatial assignment. The easily recognizable surface of each semiconductor body, divided by at least one depression, ensures the correct electrical orientation in a particularly simple manner.
Nach dem Einbringen der Halbleiterkörper in die in ihrer Längenausdehnung nur durch fertigungstechnische Gesichtspunkte beschränkte(n) Leiterteilstruktur(en) erfolgt an einer größeren Anzahl gleichzeitig das Verlöten, z.B. durch Tauchen oder in einem Durchlaufofen, danach das Verkapseln und das Trennen der erzeugten Anordnungen vom Transport- oder Verbindungsstreifen der Struktur oder von der Vorrichtung zur Halterung von Metallteilen.After the semiconductor bodies have been introduced into the conductor part structure (s), which are only limited in length by manufacturing aspects. a larger number is carried out simultaneously by soldering, for example by dipping or in a continuous furnace, then encapsulating and separating the arrangements produced from the transport or connecting strip of the structure or from the device for holding metal parts.
Die Vorteile des Gegenstandes der Erfindung bestehen darin, daß die Halbleiterkörper unabhängig vom Ausgangsmaterial in großen Stückzahlen optimal wirtschaftlich herstellbar sind und bereits ein Kennzeichen zu ihrer schaltungstechnischen Verarbeitung aufweisen, so daß mit dem Anordnen zwischen den Leiterteilenden bereits ihre Verschaltung überraschend einfach erfolgt ist. Weiter sind bei den Leiterteilstrukturen Biegeprozesse an freien Enden wesentlich rationeller und universeller durchführbar als die bekannten Verfahrensschritts zum Kröpfen und Parallelversetzen von Leitarteilabschnitten. Schließlich erlaubt der Gegenstand der Erfindung eine Vielfalt von Bauformen für gewünschte Anwendungsfälle generell in einer Ausführung für zumindest halbautomatische Massenfertigung. The advantages of the subject matter of the invention consist in the fact that the semiconductor bodies can be optimally economically produced in large quantities regardless of the starting material and already have a label for their circuitry processing, so that their connection between the conductor part ends has already been surprisingly simple. Furthermore, with the conductor part structures, bending processes at free ends can be carried out much more efficiently and universally than the known method steps for cranking and parallel displacing of conductor part sections. Finally, the subject matter of the invention allows a variety of designs for desired applications, generally in an embodiment for at least semi-automatic mass production.

Claims

PAIENTANSPBÜCHE PAIENT CLAIMS
1. Halbleitergleichrichteranordnung in Brückenschaltung, bei der die Gleichrichterelemente an den Enden von Leiterteilen einer aus band- oder drahtförmigem Leitermate rial gebildeten Leiterteilstruktur angebracht, mit den Leiterteilen kontaktiert und in eine Umhüllung eingeschlossen sind, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t,1.Semiconductor rectifier arrangement in a bridge circuit, in which the rectifier elements are attached to the ends of conductor parts of a conductor part structure formed from strip-shaped or wire-shaped conductor material, are contacted with the conductor parts and are enclosed in an envelope, so that they are encased,
daß sie zwei Halbleiterkörper (1,2) aufweist, die jeweils aus der durch die Anzahl der Wechselstromanschlüsse der Schaltung bestimmten Anzahl von integrierten Gleichrichterelementen (10, 20) bestehen,that it has two semiconductor bodies (1, 2), each consisting of the number of integrated rectifier elements (10, 20) determined by the number of AC connections of the circuit,
daß jeder Halbleiterkörper (1,2) durch wenigstens eine grabenförmige Vertiefung (15,25), die sich von der einen Hauptfläche aus durch wenigstens eine dotierte, schichtförmige Zone (11,21) und durch den angrenzenden, in Sperrichtung belastbaren pn-Übergang erstreckt, in die schaltungsbedingte Anzahl von Gleichrichterelementen (10, 20) unterteilt ist,that each semiconductor body (1, 2) extends through at least one trench-shaped depression (15, 25), which extends from the one main surface through at least one doped, layered zone (11, 21) and through the adjacent pn junction, which can be loaded in the reverse direction is divided into the circuit-related number of rectifier elements (10, 20),
daß die Halbleiterkörper (1,2) gegenseitig so angeordnet sind, daß jeweils die schaltungsbedingt zu verbindenden Gleichrichterelemente beider Halbleiterkörper in kürzestem Abstand jeweils durch das Ende (5a, 6a bis 95a,96a) eines Leiterteils verbunden sind, undthat the semiconductor bodies (1, 2) are mutually arranged such that the rectifier elements of both semiconductor bodies to be connected as a result of the circuit are connected at the shortest distance by the end (5a, 6a to 95a, 96a) of a conductor part, and
daß die Leiterteile so ausgebildet, angeordnet und an ihrem einen Ende (5a bis 8a, 95a bis 98a) mit den Gleichrichterelementen (10 , 20) verbunden sind, daß an ihrem freien Ende ein durch den technischen Einsatz bestimmter gegenseitiger Abstand (m) gegeben ist. that the conductor parts are designed, arranged and connected at one end (5a to 8a, 95a to 98a) to the rectifier elements (10, 20) in such a way that at their free end there is a mutual distance (m) determined by the technical use .
2. Halble iterglei chrichteranordnung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet , daß ein Halbleiterkörper aus nleitendem ( 1) und ein Halbleiterkörper aus p-leitendem (2) Ausgangsmaterial vorgesehen sind.2. Halble iterglei chrichteranordnung according to claim 1, characterized in that a semiconductor body made of nleitenden (1) and a semiconductor body made of p-type (2) starting material are provided.
3. Halbleitergleichrichteranordnung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß ein Halbleiterkörper mit drei Schichten unterschiedlicher Leitfähigkeit und einem zuischenli egenden pn-Übergang sowie ein Halbleiterkörper mit vier Schichten abwechselnd unterschiedli ch en Lei t- fähigkeitstyps vorgesehen sind.3. A semiconductor rectifier arrangement according to claim 1, characterized in that a semiconductor body with three layers of different conductivity and a zuischenli egenden pn junction and a semiconductor body with four layers of alternating ch en Lei t- ability type are provided.
4. Halbleitergleichrichteranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß sie in einer Reihe angeordnete Leiterteile aus einer ebenen Leiterteilstruktur aufweist.4. Semiconductor rectifier arrangement according to one of claims 1 to 3, characterized in that it has conductor parts arranged in a row from a flat conductor part structure.
5. Halbleitergleichrichteranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß sie in zwei Reihen angeordnete Leiterteile aus zwei ebenen Leiterteilstrukturen aufweist, und daß der durch den technischen Einsatz bestimmte gegenseitige Abstand der Leiterteile zuischen allen Leiterteilen gegeben ist.5. Semiconductor rectifier arrangement according to one of claims 1 to 3, characterized in that it comprises conductor parts arranged in two rows of two flat conductor part structures, and that the mutual spacing of the conductor parts determined by the technical use is given to all conductor parts.
6. Halbleitergleichrichteranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Halbleiterkörper (1,2) im Abstand achsial hintereinander und mit gleicher Seite in einer Ebene angeordnet sind, und daß die Leiterteile jeweils so aus der Ebene ihrer Leiterteilstruktur heraus verformt und angeordnet sind, daß zwei Leiterteile (5,6) sich mit ihrem Ende (5a, 35a, 6a, 36a) über jeweils zwei hintereinander liegende Gleichrichterelemente (10,20) erstrecken und diese verbinden und je ein weiteres Leiterteil (7,8) mit seinem Ende (7a, 37a;8a,38a) jeweils die durchgehende Kontaktfläche eines Halbleiterkörpers kontaktiert.6. Semiconductor rectifier arrangement according to one of claims 1 to 5, characterized in that the semiconductor bodies (1, 2) are arranged at a distance axially one behind the other and with the same side in one plane, and that the conductor parts are each deformed out of the plane of their conductor part structure and are arranged so that two conductor parts (5, 6) extend with their ends (5a, 35a, 6a, 36a) each over two rectifier elements (10, 20) lying one behind the other and connect them and each have a further conductor part (7,8) at its end (7a, 37a; 8a, 38a) contacted the continuous contact surface of a semiconductor body.
7. Halbleitergleichrichteranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Halbleiterkörper mit ihrer die Vertiefung(en) aufweisenden Fläche im Abstand gegenseitig spiegelbildlich angeordnet sind, und daß jeweils ein Ende (45a, 46a) je eines Leiterteils sich gegenüberliegende Gleichrichterelemente kontaktiert und ein Ende (47a,48a) je eines Leiterteils mit der durchgehenden Kontaktflache eines Halbleiterkörpers verbunden ist.7. Semiconductor rectifier arrangement according to one of claims 1 to 5, characterized in that the semiconductor body with its recess (s) having surface at a distance from each other are arranged in mirror image, and that one end (45a, 46a) in each case one conductor part contacts opposite rectifier elements and one end (47a, 48a) of each conductor part is connected to the continuous contact surface of a semiconductor body.
8. Halbleitergleichrichteranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiterteile an ihrem mit den Halbleiterkörpern verbundenen Ende und an ihrem freien Ende jeweils räumlich gleichgerichtet angeordnet sind.8. Semiconductor rectifier arrangement according to one of claims 1 to 7, characterized in that the conductor parts are arranged spatially rectified at their end connected to the semiconductor bodies and at their free end.
9. Halbleitergleichrichteranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die kontaktierten Leiterteilenden raumlilch unterschiedlieh und die freien Leiterteilenden räumlich gleichgerichtet angeordnet sind. 9. A semiconductor rectifier arrangement according to one of claims 1 to 7, characterized in that the contacted conductor dividing ends differ in space and the free conductor dividing ends are arranged spatially rectified.
10. Halbleitergleichrichteranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die kontaktierten Leiterteilenden und die freien Leiterteilenden jeweils räumlich unterschiedlich gerichtet angeordnet sind. 10. Semiconductor rectifier arrangement according to one of claims 1 to 7, characterized in that the contacted conductor ends and the free conductor ends are each arranged spatially differently.
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