DE1042762B - Flaechengleichrichter bzw. -transistor, welcher mit mindestens einer seiner Elektroden flaechenhaft mit einem die Verlustwaerme abfuehrenden Koerper in Kontakt steht - Google Patents

Flaechengleichrichter bzw. -transistor, welcher mit mindestens einer seiner Elektroden flaechenhaft mit einem die Verlustwaerme abfuehrenden Koerper in Kontakt steht

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DE1042762B DES42834A DES0042834A DE1042762B DE 1042762 B DE1042762 B DE 1042762B DE S42834 A DES42834 A DE S42834A DE S0042834 A DES0042834 A DE S0042834A DE 1042762 B DE1042762 B DE 1042762B
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Description

DEUTSCHES
Bei Flächengleichrichtern bzw. -transistoren, insbesondere hohen Wirkungsgrades, die z. B. mit einem Halbleiter vom Charakter des Germaniums oder SiIiciums arbeiten, ist es wegen der hohen spezifischen elektrischen Belastbarkeit wichtig, daß die an dem System entwickelte Verlustwärme möglichst wirksam abgeführt wird, denn die thermische Beanspruchbarkeit dieser Halbleiter ist begrenzt, und beim Überschreiten derselben können diese schadhaft werden oder zumindest vorübergehend unwirksam werden. Es ist daher vor allen Dingen wichtig, daß ein unmittelbarer guter Wärmeübergang von dem Gleichrichterelement auf den zur Wärmeabführung bestimmten Körper stattfindet. Man hat bisher zu diesem Zweck die eine plattenförmige Elektrode eines p-n-Gleichrichters durch Lötung mit einem wärmeabführenden Körper verbunden.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich ebenfalls auf einen Flächengleichrichter bzw. -transistor, welcher mit mindestens einer seiner Elektroden flächenhaft mit einem die Verlustwärme abführenden Körper in Kontakt steht. Sie besteht darin, daß die Elektrode und der die Verlustwärme abführende Körper lediglich unter Druck aneinander anliegen und daß der für die Wärmeabfuhr bestimmte Körper an der Fläche, mit welcher er sich gegen die Elektrode legt, mit einem durch Lötung oder Schweißung angebrachten Überzug aus einem schmiegsamen, metallischen Werkstoff versehen ist. Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß die bekannte Lötverbindung zwischen dem Gleichrichter- bzw. Transistorelement und dem wärmeabführenden Körper nicht frei von Nachteilen ist. Es ist ohnehin schwierig, größere Flächen einwandfrei miteinander zu verlöten; bei p-n-Gleichrichtern bzw. -transistoren kommt noch hinzu, daß das erforderliche Flußmittel bzw. seine Dämpfe die p-n-Übergangsschicht nachteilig beeinflussen und daß das Lot den p-n-Übergang kurzschließen kann. Zur Vermeidung dieser Nachteile ist daher bei der vorliegenden Anerdung lediglich eine Druckverbindung vorgesehen, wobei die erforderliche Güte des Wärmeüberganges durch einen schmiegsamen Überzug des wärmeableitenden Körpers gewährleistet ist.
Bei Flächengleichrichtern bzw. -transistoren vom Charakter des Germaniums besteht die Elektrode vielfach aus Indium. In diesem Falle wird gemäß einer zweckmäßigen Weiterbildung auch für den schmiegsamen Überzug des zur Wärmeabführung bestimmten Körpers Indium benutzt.
Indium z. B. hat nun an sich die Eigenart, daß es im normalen Zustand ein relativ weiches Material ist. Bei einem genügenden Anpreß druck zwischen dem Halter des Elements und der Elektrode des Elements entsteht daher eine gute gegenseitige Anpassung zwi-Flächengleichrichter bzw. -transistor,
welcher mit mindestens einer seiner
Elektroden flächenhaft mit einem
die Verlustwärme abführenden Körper
in Kontakt steht
ίο Anmelder:
Siemens-Schuckertwerke
Aktiengesellschaft,
Berlin und Erlangen,
Erlangen, Werner-von-Siemens-Str. 50
Hans Nagorsen, Berlin-Siemensstadt,
ist als Erfinder genannt worden
sehen den beiden Indiumkörpern, die so weit geht, wie sich bei Versuchen ergeben hat, daß praktisch ein Druckverschweißen der aneinanderliegenden Oberflächen stattfindet. Damit diese Wirkung in einwandfreier Weise erreicht wird, ist es naturgemäß notwendig, daß der an dem Halter z. B. durch einen Lötprozeß vorgesehene Überzug aus Indium eine gewisse Mindestschichtdicke von etwa 50 · 1O-4 cm aufweist, damit genügend Material vorhanden ist, welches bei dem gegenseitigen Anpressen zwischen diesem Überzug und der Elektrode des Halbleiterelements in die unregelmäßige Oberflächenfqrm der Elektrode des Gleichrichterelementes bzw. -transistors eindringen kann.
to Der Charakter des Indiums, ein relativ weicher Werkstoff zu sein, begünstigt auch den gesamten Aufbau eines Flächengleichrichters bzw. -transistors mit einem Halbleiter auf der Basis des Germaniums, weil ein solches Germaniumplättchen an sich ein relativ spröder Körper ist. Bei dem Einspannen des Gleichrichterelements bzw. -transistors wird die mechanische Beanspruchung bei der gegenseitigen Anpassung und Anpressung durch eine innere Verformungsarbeit der· beiden Indiumkörper übernommen, und es findet auf diese Weise keine solche unmittelbare mechanische Beanspruchung des Germaniumplättchens statt, die zufolge des bereits hervorgehobenen spröden Charakters dieses Plättchens zu mechanischen Schäden für dieses führen könnte.
809 677/298'
Eine beispielsweise Anordnung für die Anwendung der Erfindung zeigt die Zeichnung. In dieser bezeichnet 1 das Gleichrichterelement aus dem Halbleiterkörper 1 α mit den beiden Elektroden 1 b und 1 c, 2 und 3 bezeichnen die beiden Haltekörper für das Gleichrichterelement, welche gleichzeitig für die Wärmeabfuhr von diesem dienen. Diese beiden Körper 2 und 3 sind an ihren Berührungsflächen mit den Elektroden 1 b und 1 c des Gleichrichterelementes mit aufgelöteten Überzügen 4 bzw. 5 aus Indium versehen. Eine nicht besonders dargestellte Vorrichtung sorgt für einen genügenden Anpreßdruck zwischen den Elektroden des Gleichrichters bzw. -transistors und den durch die Überzüge 4 bzw. 5 gebildeten Körpern an den Haltern, so daß ein guter Wärmeübergang durch das gegenseitige Anschmiegen der Oberflächenformen erreicht wird.
Die Erfindung ist nicht beschränkt auf die Anwendung von Indium für den Überzug an dem Haltekörper bzw. dem Körper für die Wärmeabfuhr, sondern es kann statt dessen auch ein anderes entsprechend weiches Metall, wie z. B. Gold, benutzt werden.
Erfahrungsgemäß sind Metalle desto weicher, je größer ihr Reinheitsgrad ist. Für die Zwecke der Herstellung eines Überzuges nach der Erfindung werden daher vorzugsweise möglichst reine Metalle benutzt, d. h. solche, deren Grad an Verunreinigungen vorzugsweise kleiner als 0,1 Gewichtsprozent bzw. deren Reinheitsgrad größer als 99,9% ist.

Claims (3)

Patentansprüche:
1. Flächengleichrichter bzw. -transistor, welcher mit mindestens einer seiner Elektroden flächenhaft mit einem die Verlustwärme abführenden Körper in Kontakt steht, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrode und der die Verlustwärme abführende Körper lediglich unter Druck aneinander anliegen und daß der für die Wärmeabfuhr bestimmte Körper an der Fläche, mit welcher er sich gegen die Elektrode legt, mit einem durch Lötung oder Schweißung angebrachten Überzug aus einem schmiegsamen, metallischen Werkstoff versehen ist.
2. Flächengleichrichter bzw. -transistor nach Anspruch 1 mit einem Halbleiter auf der Basis des Germaniums oder dessen Charakter und mit Elektroden aus Indium, dadurch gekennzeichnet, daß der Überzug an dem Halter ebenfalls aus Indium vorgesehen ist, und zwar mit einer solchen Mindestdicke, daß beim Anpressen des Überzuges an die unregelmäßige Oberflächenform der Elektrode der Werkstoff des Überzuges diese vollständig ausfüllen kann.
3. Flächengleichrichter bzw. -transistor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das für die Herstellung des Überzuges benutzte Metall einen Reinheitsgrad größer als 99,9 Gewichtsprozent besitzt.
In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentanmeldungen W 3649 VIIIc/21g (bekanntgemacht am 18.10. 51); W 6366 VIII c/21 g (bekanntgemacht am 14.2. 52); T 6752 VIII c/21 g (bekanntgemacht am 28. 1. 54);
USA.-Patentschrift Nr. 2 406 405;
»ETZ-B« (1953), H. 5, S. 172;
»Electronics« (1954), Dezember, S. 157.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
© 809 677/295 10.58
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