DE1248813C2 - Federnde halbleiter-anschlusskontaktanordnung - Google Patents

Federnde halbleiter-anschlusskontaktanordnung

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DE1248813C2
DE1248813C2 DE19621248813 DE1248813A DE1248813C2 DE 1248813 C2 DE1248813 C2 DE 1248813C2 DE 19621248813 DE19621248813 DE 19621248813 DE 1248813 A DE1248813 A DE 1248813A DE 1248813 C2 DE1248813 C2 DE 1248813C2
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Siemens AG
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Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Halbleiterbauelement mit einem in einem Gehäuse eingeschlossenen Halbleiterkörper, der durch einen um eine Durchmesserlinie nach Art einer Sattelfeder gebogenen, eine Aussparung aufweisenden ringförmigen Federkörper an eine Anschlußelektrode angepreßt ist, mit einer weiteren Anschlußelektrode, die unter Federdruck am Halbleiterkörper anliegt, wobei der Federkörper gegen mindestens eine der Anschlußelektroden isoliert ist.
Ein solches Halbleiterbauclement ist beispielsweise in der US-PS 25 60 579 beschrieben worden. Bei diesem Halbleiterbauelement wird der Halbleiterkörper durch eine Sattelfeder gegen einen Basiskontakt gedrückt und auf beiden Seiten von zwei zu einer Feder geformten, in einer Spitze auslaufenden Drähten kontaktiert. Diese Drähte dienen als Emitter- bzw. Kollektorkontakt. Dieses Halbleiterbauelement ist für hohe Leistungen nicht geeignet, da der Halbleiterkörper für hohe Leistungen über große Flächen unter hohem Druck kontaktiert werden muß. oroße Flächen und ho-'. her Druck bergen jedoch die Gefahr einer einseitigen Belastung des Halbleiterkörpers in sich, was zur Zerstörung des Halbleiterkörpers führen kann.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht darin, ein Ha bleiterbauelement der eingangs be-,0 schriebenen Art so weiterzubilden, daß bei einem Leistungshalbleiterbau ilement einseitige Belastungen des Halbleiterkörpers vermieden werden.
Die Erfindung is: dadurch gekennzeichnet, daß der Federkörper mit seiner die Aussparung aufweisenden i- Seite an einem Isolierkörper anliegt und daß der Federkörper sowohl den Halbleiterkörper gegen die Anschlußelektrode als auch die weitere Anschiußelektrode gegen den Halbleiterkörper preß!, daß der isolierkörper eine Aussparung aufweist, durch die ein Schaft der weiterei Anschlußeiektrode hindurchgeht, und daß der Isolierkörper auf seiner dem Federkörper zugewandten Seite einen Sitz für die Aussparung des Federkörpers aufweist, durch den der Federkörper zentriert ist.
Der lsol;erkörper kann zweckmäßigerweise becherförmig ausgebildet !.ein und die genannte weitere Elektrode und den Hableiterkörper im Gehäuse zentrierend umschließen.
Zur näheren Erliuterung der Erfindung an Hand eines Ausführungsb:ispiels wird nunmehr auf die Figur der Zeichnung Bezug genommen.
In dieser bezeichr et 1 den becherförmigen Gehäuseteil, der an der Außenfläche seines Bodentciles nach innen durchgewölbt ist und an der Außenmantelflächc des dem Boden benachbart liegenden Teiles 3 der Becherform mit Längsrillen 4 versehen ist. Auf diese Weise kann der Becherkörper I in die Aussparung eines Trägers eingepreßt werden, wobei sich entweder die Ränder 4 in den Rand dieser Aussparung eingraben oder aber bei diesem Einpressen in den Träger derart verformt werden, ds-.ß sich eine gegenseitige Verpressungsverbindung ergibt. Die Außenfläche des Bodens 2 der Becherform ist bereits nach innen mit einer konkaven Form 5 gestaltet. Wenn eine äußere mechanische Einwirkung auf den becherförmigen Körper 1 an dem Teil 3 bei der Verp-essung stattfindet, hat daher der Bodenteil 2 nur das Mestreben, sich nach oben durchzuwölben. Am Boden cieser Becherform 2 ist ein Sockelteil 6 vorgesehen. Ai f diesem Sockelteil 6 ist das HaIblehrelement 7 getragen, wobei es sich vorzugsweise über eine duktile Zwischenplatte 8, z. B. aus Silber, an die obere Fläche des Sockelteiles 6 legt. Auf der oberen Kontaktfläche des Halbleiterelements 7 liegt eine duktile Hilfsplatte 8.7, die gegebenenfalls unmittelbar mit einem Anschlußkörper 9 durch Plattierung verbunden sein kann. Dieser Körper 9 hat an seiner oberen Fläche eine Aussparung 10. Auf die obere Fläche von 8 ist ein Gegenkoniakt U mit einem plattenförmigen Teil 12 aufgesetzt, wobei der Durchmesser des Schaftes des Kontaktes 11 um einen gewissen Betrag kleiner bemessen ist, als der Durchmesser der Aussparung 10 im Körper 9 beträgt. Dieser massive Anschlußkontakt 11 ist durch die innere Hülse 13 der elektrisch isolierenden Durchführung herausgeführt. Zwischen dem Endteil f>5 dieser Hülse 13 und der Außenfläche des Kontaktes 11 ist noch eine besondere gasdichte Verbindungsstelle geschaffen. Das kann dadurch erfolgen, dall das Ende der Hülse 113 auf der Mantelfläche von 11 durch Zusam-
mendrücken der Hülse 13 festgespannt wird oder eine Verlöiung mittels eines Lotes 14 zwischen beiden Körpern stattfindet oder von beiden MaLnahmen gleichzeitig Gebrauch gemacht wird. An die Stelle des Lotes 14 könnte gegebenenfalls auch eint geeignete Klebverbindungsmasse treten. Die innere Hülse 13 gehört, wie be reits angeführt, der elektrisch isolierenden Durchführung an. Diese ist, obwohl sie auch mit einem keramischen isolierkörper gewählt werden könnte, in diesem Fall als eine Druckglasdurchführung ausgeführt. Der Isolierkörper bzw. Glaskörper der elektrisch isolierenden Durchführung ist mit 15 bezeichnet. Der äußere Metallring dieser Druckglasdurchführung ist mit 16 bezeichnet. Bekanntermaßen weist eine elektrisch isolierende Druckglasdurchführung die Eigenart auf, daß durch die Art ihrer Fertigung und die Bemessung der Ausdehnungskoeffizienten der an ihrem Aufbau beteiligten Stücke umer Berücksichtigung der bei der Herstellung benutzten Temperaiurwerte beim Abkühlen ein solcher Schrumpfungsprozeß der Teile stattfindet. daß dabei der Glaskörper 15 unter eine solche Druckspannung gesetzt wird, daß bei den betriebsmäßig an der elektrisch isolierenden Durchführung auftretenden Temperaturen niemals in dem Glaskörper 15 irgendwelche Zugspannungen auftreten können, da diese zu einer Rissebildung und damit zum Undichtwerden der elektrisch isolierenden Durchführung führen wurden. Nach der Zeichnung ist der äußere Ring 16 dieser elektrisch isolierenden Durchführung auf einen Absatz
17 der Becherform aufgesetzt. Die Becherform umgibt jedoch außerdem die Mantelfläche dieses Ringes 16 mit einem Teil 18, der zunächst die gestrichelt dargestellte Form hat und der in der in ausgezogenen Linien dargestellten Aufbauform bereits nach innen durch einen Rollprozeß oder einen Bördclprozeß umgelegt worden ist, so daß er sich gegen einen Absatz 19 von 16 legt und damit den Ring 16 auf den Absatz 17 festspannt. Zusätzlich ist an der Übergangsstelle zwischen 16 und
18 noch ein besondere Dichtungsmasse 20 bzw. ein Lot aufgebracht worden.
Im inneren Aufbau sitzt auf der oberen Fläche des Teiles 12 des Kontaktes 11 ein Isolierkörper 21, der eine Becherform besitzt, mit welcher er das Halbleiterelement und den Anschlußkontaktteil 9 sowie den Teil 12 des oberen Anschlußkontaktes dos Malblciterclementes umgibt. Er weist außerdem in seinem Bodenieil eine Aussparung auf, durch welche der Kontaktteil 11 hindurchgeführt ist. Dieser Isolierkörper 21 bildet also betriebesmäßig einen das Halbleiterelement umschließenden Isolierkörper. An seiner in der Figur oberen Fläche bzw. der Außenfläche des Bodens ist der Isolierkörper 21 mit einem abgesetzten Teil 22 versehen, so daß er auf diese Weise ein zentrales Lager für das Aufsetzen einer Sattelfcder 23 mit ihrer zentralen Aussparung 24 bildet, wobei diese Sattelfeuer in einer Draufsieht von oben auf eine Darstellung der Halbleiteranordnung nach der Figur, also z. B. im wesentlichen parallel zur Schnitlebenc bzw. Bildebene liegende Seitenkanten haben würde. Diese Sattelfcder 23 stützt sich mit ihren beiden Außenschenkcln 25 bzw. 26 gegen die untere Fläche des äußeren Druckringes 16 der Diuckglasdurchführung ab. Eine solche Sattelfcder gewährleistet also für die Zwecke der Erfindung in vorteilhafter Weise eine relativ große Durchbiegung und erlaubt andererseits in ihr eine entsprechende ausreichende potentielle Energie aufzuspeichern, damit der erwünschte gegenseitige Anpreßdruck an den Kontaktflächen z.B. zwischen 11 bzw. 12 und 9 sowie dem Halbleiterelement 7 und gegebenenfalls gleichzeitig zusätzlich zwischen der Hilfsträgerplatte 8 und der oberen Fläche des Sockelteiles 6 gewährleistet ist, wenn an dieser Stelle ebenfalls nur ein gleitfähiger Druckkon- > takt und keine Verlötung benutzt ist.
Ein in dieser Weise ausgebildeter Teil 21 ergibt, abgesehen von der bereits geschilderten vorteilhaften technischen Wirkung auch noch besondere Vorteile bei der Montage einer solchen Anordnung. Es können
lu nämlich alle Teile, welche innerhalb des Hohlraumes von 21 liegen, bereits in diesen Hohlraum eingeschichtet werden, wenn der Isolierkörper 21 mit seiner Aussparung zuerst in einer nach oben gerichteten Stellung bei der Montage benutzt wird.
i> Man geht also erfindungsgemäß z. B. für die Zwecke dieser Montage derart vor, daß die isolierte Durchführung bzw. Druckglasdurchführung mit einem äußeren Ring 16 auf eine Unterlage aufgesetzt wird, die mit einer entsprechenden Aussparung versehen ist, so daß
2(i in diese die innere metallische Hülse 13 eintauchen kann. Dann wird der Isolierkörper 21. in den bei nach oben offener Becherform der Kontakt 11, das Anschlußkontaktstück 9 und das Halbleiterelement mit seinen beiderseitigen duktilen Hilfsplattcn 8 bzw. 8.·)
;■; eingesetzt worden ist, nachdem die Feder 23 auf den Ring 16 aufgelegt worden ist, mit dem Kontakt 11 in den Hülsenteil 13 und mit dem Teil kleineren Durchmessers 22 des Isolierkörpers 21 in die zentrale Aussparung 24 und 23 eingeführt. Nunmehr bildet der Isolierkörper 21 bereits einen Lehrenkörper, auf welchen der Becher 1 mit seiner dem Boden benachbarten lichten Weite und mit seinem Teil 18 auf den äußeren Umfang des Ringes 16 aufgeschoben werden kann. Nachdem dabei der Ring 16 auf den Absatz 17 an 1 aufgc-
.15 setzt hat, wird, nachdem ein entsprechendes Gcgcnlagcr auf die Fläche Ia von 1 aufgebracht worden ist, der Randteil von 18 um den Ring 16 an dessen Absatz 19 angepreßt, wodurch ein Festspannen von 1 und 16 an dem Absatz 17 von 1 stattfindet. Bei diesem Vorgang des Fcstspannens wird gleichzeitig der Federkörper 23 unter entsprechende Vorspannung gesetzt und dadurch eine entsprechende gute gegenseitige Anlage zwischen 21, 12, 9 und 7 sowie zwischen 8a und dem Sockelteil von 6 geschaffen, falls nicht bereits eine Lötverbindung zwischen 8a und 6 vorher erzeugt worden war. Nunmehr wird der Spalt zwischen 13 und 21 noch gasdicht abgeschlossen, in dem eine Füllmasse 14 aus Lot, einem Kleber oder einem anderen geeigneten Material eingebracht wird, wobei aber bereits vorher eine entsprechende gegenseitige Verpressung zwischen 13 und 11 vorgenommen sein kann.
Für die äußeren Abstützpunkte der Feder, welche für den gegenseitigen Anpreßdruck der nur gleitfähig aneinanderliegenden Kontaktflächen sorgt, braucht nicht der äußere Ring der isolierten Durchführung benutzt zu werden, sondern es kann die Abstützung der Feder vielmehr auch unmittelbar an demjenigen Gehäuseteil der Halbleiteranordnung erfolgen, welcher das Halbleiterelement trägt und mit welchem die scheibenförmi-
<>*- gc elektrisch isolierende Durchführung mechanisch vereinigt ist. Hierfür kann an der inneren Mantelfläche dieses Gehäuseteiies des Halbleiterbauelementes unterhalb des Absatzes, auf welchem die isolierende Durchführung festgespannt wird, ein nach innen ausla-
<\<> dendcr Randteil vorgesehen sein, gegen dessen dem Boden des Gehäuses bzw. dem Halbleiterlcment zugewandte Fläche sich das Federsystem außen abstützt. Dieser Randteil kann mit dem Gehäuse unmittelbar als
heit hergestellt sein und in diesem Fall in seinem ifang z. B. zwei Aussparungen aufweisen, durch weldas Federsystem mit seinem äußeren Umfang einührl werden kann. Nach diesem Einführen wird es seine Achse gedreht, so daß es dann der Innenmanläche des Randteiles bzw. Ringtcilcs gegenüberliegt I eine bajonetlartige Verbindung mil diesem eingeigen ist.
Die innere Mantelfläche des Gehäuseteilcs des HaIblcitcrbaticlcmcntcs kann jedoch auch mit einer Aussparung versehen sein, in welche unter gleichzeitigem Zusammenspannen des Federsystems ein Sprengring eingeführt weiden kann, welcher dann das Widerlager bzw. Abstützlager für die äußeren Enden der federnden Schenkel des Federsystems bildet.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:
1. Halbleiterbauelement mit einem in einem Gehäuse eingeschlossenen Halbleiterkörper, der durch einen um eine Durchmesserünie nach Art einer Sattelfeder gebogenen, eine Aussparung aufweisenden ringförmigen Federkörper an eine Anschlußelektrode angepreßt ist, mit einer weiteren Anschlußelektrode, die unter Federdruck am Halbleiterkörper anliegt, wobei der Federkörper gegen mindestens eine der Anschlußelektroden isoliert ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Federkörper (23) mit seiner die Aussparung (24) aufweisenden Seite an einem Isolierkörper (21) anliegt und daß der Federkörper (23) sowohl den Halbleiterkörper (7) gegen die Anschlußelektrode (1, 2, 3. 6) als auch die weitere Anschlußeleklrode (9, 10. 11, 12) gegen den Halbleiterkörper (7) preßt, daß der Isolierkörper (21) eine Aussparung (21a) aufweist, durch die ein Schaft (11) der weiteren Anschlußelektrode (9, 10, 11. 12) hindurchgeht, und daß der Isolierkörper (21) auf seiner dem Federkörper (23) zugewandten Seite einen Sitz für die Aussparung (24) des Federkörpers (23) aufweist, durch den der Federkörper (23) zentriert ist.
2. Halbleiterbauelement nach Anspruch I. dadurch gekennzeichnet, daß der Isolierkörper (21) becherförmig ausgebildet ist und die weitere Anschlußelektrode (9, 10, 11, 12) und den Halbleiterkörper (7) im Gehäuse zentrierend umschließt.
3. Halbleiterbauelement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse mit einer aus einem Isolierkörper (15) und einem Metallring (16) bestehenden Durchführung abgeschlossen ist und daß sich der Federkörper (23) gegen den Metallring (16) abstützt.
4. Halbleiterbauelement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse nach innen vorspringende, mit dem Gehäuse eine Einheit bildende Ausladungen aufweist, gegen die sich der Federköi per (23) abstützt.
5. Halbleiterbauelement nach Anspruch I oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse an der inneren Mantelfläche eine Aussparung für einen Sprengring aufweist und daß sich der Federkörper (23) gegen den Sprengring abstützt.
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