DE10041112B4 - Isolierelement - Google Patents

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Abstract

Isolierelement,
zur elektrischen Isolation eines ersten Kontaktbereichs (3) eines Leistungshalbleiterbauelements (2) von mindestens einem zweiten Kontaktbereich (4) des Bauelements (2) und/oder von einem im Betrieb mindestens den zweiten Kontaktbereich (4) kontaktierenden Kontakt (5),
– mit mindestens einem ersten Abschnitt (11), welcher ausgebildet ist, im Betrieb im wesentlichen in einer Kontaktausnehmung (7) des Kontakts (5) aufgenommen zu werden,
– wobei der erste Abschnitt (11) eine Außenkontur (11') aufweist, welche zumindest bereichsweise derart einer Innenkontur (7') der Kontaktausnehmung (7) des Kontakts (5) entspricht, dass im Betrieb eine Aufnahme des ersten Abschnitts (11) in der Kontaktausnehmung (7) des Kontakts (5) mit einem höchstens geringen Spiel erfolgen kann,
dadurch gekennzeichnet,
– dass das Isolierelement (10) zur elektrischen Isolation des ersten, im Wesentlichen in einer Kontaktausnehmung (6) des Bauelements (2) ausgebildeten Kontaktbereichs (3) ausgebildet ist und dazu einen zweiten Abschnitt (12) aufweist, welcher dem ersten Abschnitt (11) gegenüberliegt und welcher...

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Isolierelement gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
  • Bei der Anordnung und Montage von Schaltungsanordnungen mit einer Vielzahl von elektronischen Bauelementen kommt es in der Regel maßgeblich auf die Einhaltung der Positionierung der elektronischen Bauelemente in bezug auf einander und auf eine korrekte und verläßliche Kontaktierung der elektronischen Bauelemente untereinander und mit der Außenwelt an.
  • Im Hinblick auf die gerade in der Leistungshalbleiterelektronik auftretenden Probleme bei thermischen Wechsellasten wurde unter anderem die sogenannte Druckkontakttechnik entwickelt, bei welcher die Leistungshalbleiterbauelemente oder dergleichen auf einem die elektronischen Bauelemente aufnehmenden Substrat durch federvorgespannte Druckkontakte oder dergleichen gehaltert werden. Dabei erfolgt auch die Herstellung und Aufrechterhaltung eines mechanischen und somit elektrischen Kontakts zwischen einem Kontaktbereich eines elektronischen Bauelements und einem den Strom führenden Kontakt im Wesentlichen durch die mechanisch aufgebrachten Kräfte. Dies hat den Vorteil, dass durch eine entsprechende Einstellung der mechanischen Kräfte – zum Beispiel über Spannvorrichtungen oder über Federeinrichtungen – den thermischen Wechsellasten wegen der mit dieser mechanischen Fixierung verbundenen mechanischen Toleranzen ausreichend Rechnung getragen werden kann.
  • Die lösbare Kontaktierung der elektronischen Bauelemente über mechanische Druckkräfte bringt aber eine gewisse Toleranz hinsichtlich der Positionierbarkeit der elektronischen Bauelemente auf dem die Schaltung tragenden Substrat mit sich. Um insbesondere mehrteilig aufgebaute elektronische Bauele mente – zum Beispiel bestehend aus dem eigentlichen elektronischen Bauelement, den Kontakten und Isolierelementen – hinreichend genau positionieren zu können, werden bisher sogenannte Positionierhilfen oder Zentrierhilfen beim Aufbau der Schaltungsanordnungen eingesetzt. Der Einsatz derartiger Mittel bedeutet aber einen fertigungstechnischen Mehraufwand und somit eine Kostensteigerung.
  • Die US 5,047,836 betrifft ein Isolierelement, welches zur elektrischen Isolation eines ersten Kontaktbereichs eines elektronischen Bauelements von mindestens einem zweiten Kontaktbereich des Bauelements und/oder von einem zu kontaktierenden Bereich geeignet ist. Dabei ist das Isolierelement mit einem ersten Abschnitt versehen, der in einer Kontaktaufnehmung des Kontakts aufnehmbar ist und dessen Kontur zumindest bereichsweise derart einer Innenkontur der Kontaktausnehmung des Kontakts entspricht, dass eine Aufnahme des ersten Abschnitts des Isolierelements in der Kontaktaufnehmung des Kontakts erfolgt.
  • Die DE 40 11 275 C2 betrifft ein Isolierelement zur elektrischen Isolation eines ersten und in einer Kontaktausnehmung ausgebildeten Kontaktbereichs. Dabei ist ein zweiter Abschnitt vorgesehen, welcher einem ersten Abschnitt gegenüberliegt und welcher derart ausgebildet ist, dass er im Betrieb in der Kontaktausnehmung des ersten Kontaktbereichs aufnehmbar ist.
  • Die Druckschrift DE 42 27 063 A1 betrifft ein abschaltbares Hochleistungshalbleiterbauelement mit einem scheibenförmigen Halbleitersubstrat, welches konzentrisch in einem ringförmigen Isoliergehäuse zwischen einem mit Druck beaufschlagbaren und scheibenförmigen Kathodenkontakt und einem ebenfalls mit Druck beaufschlagbaren und scheibenförmigen Anodenkontakt angeordnet ist und auf der Seite des Kathodenkontakts durch einen Gatekontakt kontaktiert wird, wobei der Kathodenkontakt über einen ersten Deckel mit dem einen Ende des Isoliergehäu ses und der Anodenkontakt über einen zweiten Deckel mit einem anderen Ende des Isoliergehäuses verbunden sind und ein nach außen hermetisch abgeschlossenes Bauelement bilden. Ein Gatekontakt wird über eine nach außen geführte Gatezuführung dadurch erreicht, dass die Gatezuführung rotationssymmetrisch ausgebildet und zum Kathodenkontakt konzentrisch angeordnet und vom Kathodenkontakt durch einen einzigen Isolator elektrisch getrennt ist.
  • Die DE 44 43 611 A1 betrifft ein Gateanschlusssystem für einen unter Druck zusammengebauten Hochleistungsthyristor mit Gatemittelelektrode. Dieses System besteht aus einer Kontaktscheibe, die mit einem Ende eines lang gestreckten flexiblen Leitungsdrahts verbunden ist, der über den größten Teil seiner Länge isoliert ist. Der Leitungsdraht ist durch eine Axialbohrung eines Stößels geführt, der in einer Mittelöffnung eines Polstücks angeordnet ist, und endet in einer Kontaktscheibe, die an der Unterseite des Stößels anliegt. Eine Druckfeder ist zwischen einem Ende eines in einer Mittelöffnung eingesetzten Isolierzylinders und dem Stößel zusammengedrückt und drückt die Kontaktscheibe mit hohem Druck in Kontakt mit der Gatemittelelektrode auf einem Halbleiterplättchen des Thyristorbauteils. Das andere Ende des Gateleitungsdrahts ist mit einem Anschluss verbunden, der mit dem innen liegenden Ende eines Anschlussstifts für die Gateelektrode verbindbar ist, der sich durch das Isoliergehäuse des Thyristorbauteils erstreckt.
    •
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Isolierelement für ein elektronisches Bauelement zu schaffen, welches auf besonders einfache und gleichwohl zuverlässige Art und Weise auf dem entsprechenden elektronischen Bauelement positionierbar und montierbar ist.
  • Die Aufgabe wird bei einem Isolierelement erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbil dungen des erfindungsgemäßen Isolierelements sind Gegenstand der abhängigen Unteransprüche.
  • Isolierelemente für elektronische Bauelemente sind ausgebildet, im Betrieb die elektrische Isolation eines ersten Kontaktbereichs eines Leistungshalbleiterbauelements von mindestens einem zweiten Kontaktbereich des Bauelements und/oder von einem im Betrieb mindestens den zweiten Kontaktbereich kontaktierenden Kontakt zu gewährleisten, wobei das Isolierelement mindestens einen ersten Abschnitt aufweist, welcher so ausgebildet ist, im Betrieb im Wesentlichen in einer Kontaktausnehmung des Kontakts aufgenommen zu werden.
  • Es ist vorgesehen, dass der erste Abschnitt des Isolierelements eine Außenkontur aufweist, welche zumindest bereichsweise derart einer Innenkontur der Kontaktausnehmung des Kontakts in etwa entspricht, dass im Betrieb eine Aufnahme des ersten Abschnitts in der Kontaktausnehmung des Kontakts mit einem höchstens geringen Spiel erfolgen kann.
  • Durch diese Maßnahme wird gewährleistet, dass aufgrund der eingeschränkten Beweglichkeit des Isolierelements eine Bewegung oder ein Verrutschen während oder nach der Montage weitgehend unterbleibt, so dass eine einmal gewählte und als richtig erkannte Position oder Stellung des Isolierelements in bezug auf das elektronische Bauelement weitestgehend beibehalten bleibt und auch im Betrieb eine Bewegung und somit ein Verkanten des Isolierelements auf dem elektronischen Bauelement vermieden wird.
  • Dabei sind zusätzliche Hilfsmaßnahmen, wie zum Beispiel Zentrierhilfen oder Positionierhilfen, welche das Isolierelement während der Montage in Bezug auf das elektronische Bauelement ausrichten und halten, obsolet. Insgesamt gesehen ergibt sich somit unter Wahrung der gewünschten Isolation eine verläßliche Montage und ein verlässlicher Betrieb, und zwar inhärent unter weitestgehender Vermeidung zusätzlicher Montageeinrichtungen.
  • Dabei besteht eine grundlegende Idee darin, die Außenkontur des in die Kontaktausnehmung einzuführenden ersten Abschnitts des Isolierelements zumindest teilweise so auszubilden, dass sie der Innenkontur der Kontaktausnehmung zumindest bereichsweise derart in etwa entspricht, dass im Betrieb eine höchstens geringe Beweglichkeit des Isolierelements in Bezug auf das elektronische Bauelement oder den Kontakt, also eine geringe Beweglichkeit des eingeführten ersten Abschnitts des Isolierelements in der Kontaktausnehmung gewährleistet ist. Dass dennoch ein geringes Spiel vorliegt, ist im Hinblick auf den Ausgleich der thermischen Wechsellasten von Vorteil.
  • Erfindungsgemäß ist das Isolierelement zur elektrischen Isolation eines ersten, im Wesentlichen in einer Kontaktaufnehmung ausgebildeten Kontaktbereichs ausgebildet. Dazu weist das erfindungsgemäße Isolierelement einen zweiten Abschnitt auf, welcher dem ersten Abschnitt gegenüberliegt und welcher derart ausgebildet ist, dass er im Betrieb in der Kontaktausnehmung des ersten Kontaktbereichs aufnehmbar ist. Durch diese Maßnahme wird erreicht, dass das Isolierelement bei Kontaktbereichen einsetzbar ist, welche in Ausnehmungen des elektronischen Bauelements ausgebildet sind. Dies trifft zum Beispiel für bestimmte Leistungstransistoren oder für IGBTs zu, deren Gatekontakte häufig in Ausnehmungen im Bauteil verborgen ausgebildet sind und aber zusätzlich beschaltet und gleichzeitig von anderen Kontaktbereichen und Kontakten des elektronischen Bauelements isoliert werden müssen.
  • Beim erfindungsgemäßen Isolierelement ist es weiter vorgesehen, dass der zweite Abschnitt des Isolierelements eine Außenkontur aufweist, welche zumindest bereichsweise derart einer Innenkontur der Kontaktausnehmung des ersten Kontaktbereichs in etwa entspricht, dass im Betrieb eine Aufnahme des zweiten Abschnitts in der Kontaktausnehmung des ersten Kon taktbereichs mit höchstens geringem Spiel erfolgen kann. Durch diese Maßnahme wird wie beim ersten Abschnitt des Isolierelements erreicht, dass die Beweglichkeit des zweiten Abschnitts in der Kontaktausnehmung des ersten Kontaktbereichs des elektronischen Bauelements weitestgehend eingeschränkt ist. Dies sichert zusätzlich das Fortbestehen einer einmal gewählten und als richtig erkannten Position des Isolierelements in Bezug auf den Kontaktbereich im Einzelnen und in Bezug auf das elektronische Bauelement insgesamt. Dabei müssen die jeweiligen mechanischen Dimensionierungen und damit die Einstellung des Spiels der beiden Abschnitte in den Kontaktausnehmungen aufeinander abgestimmt sein.
  • Die Einstellung dieses höchstens geringen Spiels des ersten und/oder des zweiten Abschnitts in Bezug auf die jeweiligen Kontaktausnehmungen erfolgt in geeigneter Weise besonders einfach dadurch, dass gemäß einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Isolierelements der erste und/oder der zweite Abschnitt des Isolierelements mindestens einen Berührungsbereich, insbesondere im Bereich ihrer Außenkonturen, aufweisen, welche so ausgebildet sind, dass sie im Betrieb bei der Aufnahme der Abschnitte in den Ausnehmungen mit den Innenkonturen der Ausnehmungen zumindest teilweise in mechanischen Kontakt treten, um einen zumindest teilweisen Formschluß auszubilden. Durch diesen Formschluß stützen sich die Seitenbereiche der Abschnitte des Isolierelements praktisch gegen die Seitenbereiche, also die Innenkonturen der Kontaktausnehmungen ab.
  • Dabei ist es weiter bevorzugt, dass die Berührungsbereiche ein elastisch und/oder plastisch deformierbares Material aufweisen oder aus einem solchen Material gebildet sind. Dann nämlich ergibt sich nicht nur ein besonders inniger mechanischer Kontakt sondern darüber hinaus auch eine gewisse mechanische Restbeweglichkeit, was der Positionierbarkeit des Isolierelements in Bezug auf das elektronische Bauelement und auch der Kompensation der thermischen Wechsellasten zugute kommt.
  • Als weitere Maßnahme ist es vorteilhaft, dass im Bereich der Berührungsbereiche die Außenkonturen des ersten und/oder zweiten Abschnitts im nicht in den Ausnehmungen aufgenommenen Zustand zumindest bereichsweise einen größeren Durchmesser aufweisen als die Innenkonturen der jeweiligen Kontaktausnehmungen. Dadurch wird erreicht, dass die jeweiligen Abschnitte des Isolierelements nach Art eines Pfropfens oder Stopfens in die Kontaktausnehmungen einführbar sind, wodurch sich eine besonders zuverlässige mechanische Fixierung des Isolierelements in bezug auf die Kontakte und in bezug auf das elektronische Bauelement ergeben.
  • Gerade im Hinblick auf die so genannte Druckkontaktierung der elektronischen Bauelemente auf dem Schaltungssubstrat ist es von Vorteil, wenn im ersten Abschnitt des Isolierelements ein Absatz im Bereich der Außenkontur ausgebildet ist. Ferner ist es dann von Vorteil, dass der Absatz einen größeren Durchmesser als die Außenkontur des zweiten Abschnitts des Isolierelements derart aufweist, dass im Übergangsbereich zum zweiten Abschnitt hin eine Schulter ausgebildet wird, auf welcher im Betrieb das Isolierelement auf dem elektronischen Bauteil abstützbar ist. Dadurch wird erreicht, dass ein mechanisch gespannter Kontakt, in dessen Kontaktausnehmung der erste Abschnitt des Isolierelements aufgenommen ist, das Isolierelement gegen das elektronische Bauelement und dieses dann gegen das Schaltungssubstrat gepresst werden, wobei der Kraft oder der Druck des mechanischen Mechanismus über den Absatz und dessen Schulter am Bauteil abgestützt und dann auf das Schaltungssubstrat übertragen werden.
  • Vorteilhafterweise ist es vorgesehen, dass der erste Abschnitt und/oder der zweite Abschnitt zwischen einem ersten und einem zweiten Stirnbereich des Isolierelements angeordnet sind. Die Stirnbereiche können zum Beispiel auch teilweise im Wesentlichen planare Stirnflächen sein, um sich im Betrieb in den Ausnehmungen nach Art eines Anschlags abzustützen. Vorteilhafterweise sind die Stirnbereiche aber als zumindest bereichsweise konisch verlaufende Einfädelbereiche zum im Wesentlichen selbstzentrierenden Einführen des ersten und/oder zweiten Abschnitts in die Kontaktausnehmungen ausgebildet.
  • Produktionstechnisch erhält man ein besonders einfaches Isolierelement, wenn dieses im Wesentlichen einteilig und/oder einstückig ausgebildet ist. Besonders vorteilhafte Materialien für das erfindungsgemäße Isolierelement sind keramische Materialien, Al2O3 oder dergleichen.
  • Selbstverständlich hat das erfindungsgemäße Isolierelement in bezug auf seine Funktion nicht nur isolierende Aufgaben. Vielmehr ist eine, insbesondere zentral verlaufende, Ausnehmung im Isolierelement vorgesehen, durch welche im Betrieb dem ersten Kontaktbereich unter Wahrung der sonstigen Isolation ein Kontakt zuführbar ist. Dies kann z. B. der Gatekontakt eines IGBTs sein.
  • Mit der Erfindung wird die Anordnung und Positionierung, insbesondere die Zentrierung, von elektronischen Bauelementen, insbesondere von Dioden, Thyristoren, IGBTs und dergleichen bezüglich bestimmter Kontakte – zum Beispiel Anoden- oder Kathodenstromabnahmen – in einem Schaltungsmodul ermöglicht. Dies geschieht ohne das Vorsehen zusätzlicher Positionier- oder Zentrierhilfen. Es wird ein Verkanten der Isolierelemente in bezug auf die Kontaktausnehmungen im elektronischen Bauelement bzw. in den Kontakten vermieden, was die Wahrscheinlichkeit des Auftretens von Betriebsfehlern, zum Beispiel von Zündausfällen oder dergleichen, senkt.
  • Gleichzeitig hat das Isolierelement die Aufgabe, einen Kontakt isolierend gegenüber anderen Kontakten des elektronischen Bauelements aufzunehmen und über seine mechanische Stabilität die Kontaktkraft eines Andruckmechanismus, nämlich des gespannten Kontakts und/oder einer darin vorgesehenen Spannfeder, aufzunehmen und zu übertragen.
  • Durch die Ausbildung des erfindungsgemäßen Isolierelements mit einem äußeren Absatz und einer entsprechenden Schulter wird erreicht, dass ein in das Bauteil, zum Beispiel einen Thyristor, eingelegte Isolierelement beim Aufbau der gesamten Schaltungsanordnung in eine Kontaktausnehmung des Kontakts greift, wenn dieser Kontakt in das die Schaltungsanordnung bildende Modul eingelegt wird. Dadurch wird das Bauteil, zum Beispiel der Thyristor oder dergleichen, positioniert, nämlich zentriert, und steht in der richtigen Stellung zu dem den elektrischen Strom zu- oder abführenden Kontakt.
  • Mit dem neuen erfindungsgemäßen Isolierelement entfallen die sonst zusätzlich nötigen Zentrierhilfen und Positionierhilfen. Der an dem Isolierelement vorgesehene Absatz mit seiner Schulter dient gleichzeitig als Führungshilfe zusätzlich zum Abschnitt oder Schaft, welcher sich in der Kontaktausnehmung des elektronischen Bauteils, zum Beispiel des Thyristors, befindet. Ein Schrägstellen oder Verkanten des Isolierelements gegenüber dem elektronischen Bauelement zum einen und gegenüber dem externen Kontakt zum anderen ist deshalb weitestgehend ausgeschlossen.
  • Das erfinderische Konzept besteht darin, im Isolierelement eine entsprechende Form hinsichtlich seiner Außenkontur zu geben, so dass ein Spiel beim Aufnehmen in den Kontaktausnehmungen weitestgehend vermieden wird. Dies geschieht inhärent, so dass ein Schrägstellen oder Verkanten vermieden wird und somit der Betrieb der entsprechenden Kontakte sicherer ist. Auch entfallen die mit den herkömmlicherweise verwendeten Zentrierhilfen einhergehenden Übergangswiderstände.
    •
  • Nachfolgend wird die Erfindung anhand einer schematischen Zeichnung auf der Grundlage bevorzugter Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Isolierelements weiter erläutert.
  • 1 zeigt in einer teilweise geschnittenen Seitenansicht die Anordnung eines erfindungsgemäßen Isolierelements im Betrieb.
  • 2A, B sind teilweise geschnittene Draufsichten auf die Anordnung eines erfindungsgemäßen Isolierelements im Betrieb.
  • 3A, B zeigt eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Isolierelements im Betrieb.
  • 4A, B zeigen teilweise geschnittene Seitenansichten zweier herkömmlicher Isolierelemente im Betrieb.
  • 1 zeigt in Form einer teilweise geschnittenen Seitenansicht ein erstes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Isolierelements 10 im Betrieb.
  • Auf einem Schaltungssubstrat 30, welches aus einer leitfähigen Schicht 31 und einem Trägersubstrat 32 besteht, ist ein elektronisches Bauelement 2, hier in Form eines IGBTs, mit Kontaktbereichen 3, 4 und 4a angeordnet, wobei das elektronische Bauelement 2 mittels einer mechanischen Druckkraft F, welche von dem mechanisch gespannten Kontakt 5, welcher in Betrieb mit dem Kontaktbereich 4 kontaktiert ist, von oben auf das Bauteil 2 ausgeübt wird, um dieses Bauteil 2 auf dem Schaltungssubstrat 30 mittels Druckkontakt zu kontaktieren. Die Kontaktbereiche 4 und 4a des elektronischen Bauelements 2 sind an dessen Oberfläche bzw. an dessen Unterfläche ausgebildet. In einer Kontaktausnehmung 6 des elektronischen Bauelements 2 ist ein weiterer Kontaktbereich 3, zum Beispiel ein Gatekontakt, ausgebildet. Dieser Kontaktbereich 3 wird im Betrieb mit einem Kontakt 24 extern kontaktiert. Um den Kontaktbereich 3 und den damit verbundenen Kontakt 24 gegenüber den anderen Kontaktbereichen 4 und 4a und auch gegenüber dem externen Kontakt 5 elektrisch zu isolieren, ist ein Isolier element 10 vorgesehen, in dessen zentraler Ausnehmung 22 gerade der Gatekontakt 24 verläuft.
  • Das Isolierelement 10 weist einen ersten Abschnitt 11 sowie einen zweiten Abschnitt 12 auf. Der zweite Abschnitt 12 des Isolierelements 10 ist im Wesentlichen formschlüssig in der Kontaktausnehmung 6 des Kontaktbereichs 3 aufgenommen, wobei höchstens ein geringes Spiel zugelassen ist.
  • Der erste Abschnitt 11 ist in einer Kontaktausnehmung 7 des Kontaktes 5 aufgenommen. Dieser Abschnitt 11 besitzt eine Außenkontur 11', welche sich an die Innenkontur 7' der Kontaktausnehmung 7 bereichsweise mechanisch anschmiegt. Dies wird dadurch realisiert, dass der erste Abschnitt 11 des Isolierelements 10 einen Absatz 18 aufweist, welcher in seinem Außendurchmesser im Wesentlichen dem Innendurchmesser der Kontaktausnehmung 7 entspricht, wobei im direkten Endbereich des Absatzes 18 in Kontakt mit der Innenkontur 7' der Kontaktausnehmung 7 ein Berührungsbereich 15 ausgebildet ist, welcher im direkten mechanischen Kontakt mit der Innenkontur 7' der Kontaktausnehmung 7 steht.
  • Durch den Berührungsbereich 15 wird die Beweglichkeit des Isolierelements 10, insbesondere in lateraler Richtung, weitestgehend eingeschränkt, so dass weder bei der Montage noch beim Betrieb ein Verkanten auftreten kann.
  • Im Inneren des Isolierelements 10 verläuft eine etwa zentral ausgebildete Ausnehmung 22, in welcher der Kontakt 24 zum Kontaktbereich 3 des elektronischen Bauelements 2 hin aufgenommen und nach außen geführt ist.
  • Erkennbar sind auch die Stirnbereiche 13 und 14, welche das Isolierelement 10 nach oben und nach unten hin abschließen. Diese Stirnbereiche 13 und 14 weisen planare Endflächen sowie konisch ausgebildete Seitenflächen zum selbstzentrierenden Einfädeln des ersten und des zweiten Abschnitts 11 und 12 in die Kontaktausnehmungen 6 und 7 auf.
  • Über die Andruckkraft F und die an der Grundfläche der Kontaktausnehmung 7 ausgebildeten Federelemente 8 wird auch auf das Isolierelement 10 eine Andruckkraft ausgeübt, wobei sich diese Andruckkraft über das Abstützen des Absatzes 18 mittels der Schulter 20 auf das elektronische Bauelement 2 und weiter auf das Schaltungssubstrat 30 überträgt.
  • Die 2A und 2B zeigen in geschnittener Draufsicht zwei Ausführungsformen für den ersten Abschnitt 11 und den zweiten Abschnitt 12 des erfindungsgemäßen Isolierelements 10 im Zusammenwirken mit den Kontaktausnehmungen 6 und 7.
  • Der erste und der zweite Abschnitt 11, 12 sind in den Kontaktausnehmungen 6, 7 des Kontaktbereichs 3 bzw. des Kontakts 5 aufgenommen.
  • In der Ausführungsform der 2A entspricht die Außenkontur 11', 12' des ersten/zweiten Abschnitts 11, 12 in etwa der Innenkontur 6', 7' der Kontaktausnehmung 6, 7, und zwar in Umfangsrichtung. Obwohl hier die Querschnittsform auf einer Kreisfläche basiert, sind auch andere Grundflächenformen denkbar. Dies ist zum Beispiel in der 2B gezeigt, wo sich jeweils zwei sich paarweise gegenüberstehende Bereiche 26a, b und 27a, b an der Innenkontur 6', 7' der Kontaktausnehmungen 6, 7 abstützen.
  • In der 3A, B ist in teilweise geschnittener Seitenansicht eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Isolierelements 10 in Betrieb dargestellt. Bei dieser Darstellung stehen der erste und der zweite Abschnitt 11 bzw. 12 des Isolierelements 10 in mechanischer Berührung mit Innenkonturen 6', 7' der Kontaktausnehmungen 6, 7 wodurch wiederum ein mechanisches Spiel des Isolierelements 10 in den Ausnehmungen 6, 7 weitestgehend vermieden wird, um eine bleibende Isolie rung ohne Unterbrechung der notwendigen Kontakte bei der Montage und beim Betrieb zu gewährleisten.
  • Die 4A und 4B zeigen in teilweise geschnittener Seitenansicht herkömmliche Isolierelemente 100 im Betrieb. Aus diesen Darstellungen wird ersichtlich, dass zumindest der erste Abschnitt 11 des herkömmlichen Isolierelements in der entsprechenden Kontaktausnehmung 7 des Kontakts 5 in räumlich relativ großzügiger Art und Weise aufgenommen ist, so dass grundsätzlich eine starke Beweglichkeit des Isolierelements 100 in der Kontaktausnehmung 7 gegeben ist.
  • Um diese grundsätzlich mögliche Beweglichkeit und damit die Wahrscheinlichkeit eines Verkantens oder falschen Positionierens zu verhindern, ist bei der Ausführungsform der 4A ein sogenanntes Zentrierblech 105 ausgebildet, welches das elektronische Bauteil 2 auf dem hier nicht dargestellten Schaltungssubstrat festhält, so dass eine Relativbewegung zwischen Bauteil 2 und Kontakt 5 vermieden wird.
  • Bei der Ausführungsform der 4B dagegen sind die Zwischenräume zwischen dem ersten Abschnitt 11 des herkömmlichen Isolierelements 100 und der Innenkontur 7' der Kontaktausnehmung 7 durch einen isolierenden Zentrierring 110 mechanisch aufgefüllt. Sowohl der Zentrierring 110 als auch das Zentrierblech 105 stellen zusätzliche den Aufwand und die Kosten steigernde Maßnahmen zur Vermeidung einer Verkantung des herkömmlichen Isolierelements 100 und zur Gewährleistung der Aufrechterhaltung einer einmal gewählten Positionierung und Zentrierung dar, welche erfindungsgemäß gerade vermieden werden.
    • 2
    elektronisches Bauelement
    3
    erster Kontaktbereich
    4
    Kontaktbereich
    4a
    Kontaktbereich
    5
    Kontakt
    6
    Kontaktausnehmung
    6'
    Innenkontur
    7
    Kontaktausnehmung
    7'
    Innenkontur
    8
    Federelement
    10
    Isolierelement
    11
    erster Abschnitt
    11'
    Außenkontur
    12
    zweiter Abschnitt
    12'
    Außenkontur
    13
    Stirnbereich
    14
    Stirnbereich
    15
    Berührungsbereich
    16
    Berührungsbereich
    18
    Absatz
    20
    Schulter
    22
    Ausnehmung
    24
    Kontakt
    30
    Schaltungssubstrat
    31
    leitfähiges Substrat
    32
    Trägersubstrat
    100
    herkömmliches Isolierelement
    105
    Zentrierblech
    110
    Zentrierring
    F
    Andruckkraft

Claims (8)

  1. Isolierelement, zur elektrischen Isolation eines ersten Kontaktbereichs (3) eines Leistungshalbleiterbauelements (2) von mindestens einem zweiten Kontaktbereich (4) des Bauelements (2) und/oder von einem im Betrieb mindestens den zweiten Kontaktbereich (4) kontaktierenden Kontakt (5), – mit mindestens einem ersten Abschnitt (11), welcher ausgebildet ist, im Betrieb im wesentlichen in einer Kontaktausnehmung (7) des Kontakts (5) aufgenommen zu werden, – wobei der erste Abschnitt (11) eine Außenkontur (11') aufweist, welche zumindest bereichsweise derart einer Innenkontur (7') der Kontaktausnehmung (7) des Kontakts (5) entspricht, dass im Betrieb eine Aufnahme des ersten Abschnitts (11) in der Kontaktausnehmung (7) des Kontakts (5) mit einem höchstens geringen Spiel erfolgen kann, dadurch gekennzeichnet, – dass das Isolierelement (10) zur elektrischen Isolation des ersten, im Wesentlichen in einer Kontaktausnehmung (6) des Bauelements (2) ausgebildeten Kontaktbereichs (3) ausgebildet ist und dazu einen zweiten Abschnitt (12) aufweist, welcher dem ersten Abschnitt (11) gegenüberliegt und welcher derart ausgebildet ist, dass er im Betrieb in der Kontaktausnehmung (6) des Bauelements (2) aufnehmbar ist, und – dass der zweite Abschnitt (12) des Isolierelements (10) eine Außenkontur (12') aufweist, welche zumindest bereichsweise derart einer Innenkontur (6') der Kontaktausnehmung (6) des Bauelements (2) entspricht, dass im Betrieb eine Aufnahme des zweiten Abschnitts (12) in der Kontaktausnehmung (6) des Bauelements (2) mit höchstens geringem Spiel erfolgen kann.
  2. Isolierelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste und/oder der zweite Abschnitt (11, 12) des Isolierelements (10) mindestens einen Berührungsbereich (15, 16), insbesondere im Bereich ihrer Außenkonturen (11', 12'), aufweisen, welche dazu ausgebildet sind, im Betrieb bei der Aufnahme des ersten bzw. des zweiten Abschnitts (11, 12) in den Ausnehmungen (6, 7) mit deren Innenkonturen (6', 7') zumindest teilweise in mechanischem Kontakt zu treten, um einen zumindest bereichsweisen Formschluss auszubilden.
  3. Isolierelement nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Berührungsbereiche (15, 16) aus einem elastisch und/oder plastisch deformierbaren Material gebildet sind oder ein solches aufweisen.
  4. Isolierelement nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich der Berührungsbereiche (15, 16) die Außenkonturen (11', 12') des ersten und/oder des zweiten Abschnitts (11, 12) im nicht in den Ausnehmungen (6, 7) aufgenommenen Zustand zumindest bereichsweise einen größeren Durchmesser aufweisen als die Innenkonturen (6', 7') der jeweiligen Kontaktausnehmungen (6, 7).
  5. Isolierelement nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, – dass im ersten Abschnitt (11) des Isolierelements (10) ein Absatz (18) im Bereich der Außenkontur (11') ausgebildet ist, und – dass der Absatz (18) einen größeren Durchmesser als die Außenkontur (12') des zweiten Abschnitts (12) des Isolierelements (10) derart aufweist, – dass im Übergangsbereich zum zweiten Abschnitt (12) hin eine Schulter (20) ausgebildet ist, auf welcher das Isolierelement (10) im Betrieb auf dem elektronischen Bauteil (2) abstützbar ist.
  6. Isolierelement nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, – dass der erste Abschnitt (11) und der zweite Abschnitt (12) einen ersten bzw. einen zweiten Stirnbereich (13, 14) des Isolierelements (10) aufweisen und – dass die Stirnbereiche (13, 14) als zumindest bereichsweise konisch verlaufende Einfädelbereiche zum im Wesentlichen selbstzentrierenden Einführen des ersten und/oder zweiten Abschnitts (11, 12) in die Kontaktausnehmungen (6, 7) ausgebildet sind.
  7. Isolierelement nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Isolierelement (10) im Wesentlichen einstückig, insbesondere aus einem keramischen Material, aus Al2O3 oder dergleichen, ausgebildet ist.
  8. Isolierelement nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine, insbesondere zentral verlaufende, Ausnehmung (22) vorgesehen ist, durch welche im Betrieb dem ersten Kontaktbereich (3) unter Wahrung der sonstigen Isolation ein Kontakt (24) zuführbar ist.
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5047836A (en) * 1987-12-03 1991-09-10 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Temperature compensating contact to avoid misregistration
DE4227063A1 (de) * 1992-08-15 1994-02-17 Abb Research Ltd Abschaltbares Hochleistungs-Halbleiterbauelement
DE4011275C2 (de) * 1989-04-11 1994-12-15 Fuji Electric Co Ltd Gateanschlußkörper für ein Halbleiterbauelement
DE4443611A1 (de) * 1993-12-30 1995-07-06 Int Rectifier Corp Gate-Anschlußsystem für einen unter Druck zusammengebauten Hochleistungs-Thyristor mit Gate-Mittelelektrode

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3492545A (en) * 1968-03-18 1970-01-27 Westinghouse Electric Corp Electrically and thermally conductive malleable layer embodying lead foil
JPS60150670A (ja) * 1984-01-17 1985-08-08 Mitsubishi Electric Corp 半導体装置
JPS61134064A (ja) * 1984-12-05 1986-06-21 Hitachi Ltd 半導体装置
JP2739970B2 (ja) * 1988-10-19 1998-04-15 株式会社東芝 圧接型半導体装置
JP3471880B2 (ja) * 1994-02-23 2003-12-02 三菱電機株式会社 圧接型半導体装置
US6143583A (en) * 1998-06-08 2000-11-07 Honeywell, Inc. Dissolved wafer fabrication process and associated microelectromechanical device having a support substrate with spacing mesas
US6130151A (en) * 1999-05-07 2000-10-10 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company Method of manufacturing air gap in multilevel interconnection

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5047836A (en) * 1987-12-03 1991-09-10 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Temperature compensating contact to avoid misregistration
DE4011275C2 (de) * 1989-04-11 1994-12-15 Fuji Electric Co Ltd Gateanschlußkörper für ein Halbleiterbauelement
DE4227063A1 (de) * 1992-08-15 1994-02-17 Abb Research Ltd Abschaltbares Hochleistungs-Halbleiterbauelement
DE4443611A1 (de) * 1993-12-30 1995-07-06 Int Rectifier Corp Gate-Anschlußsystem für einen unter Druck zusammengebauten Hochleistungs-Thyristor mit Gate-Mittelelektrode

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