DE1935226A1 - Power triac internal contacts - Google Patents

Power triac internal contacts

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Abstract

The semi conductor slice is clamped between the thermally conductive contract electrodes using ductile metal shims as in DT 17 64 182, leaving the necessary clearances for insulation. The foil used the shims is of pure aluminium, soft annealed silver, cadmium, indium, lead or of an alloy containing at least one of these metals e.g. an indium-lead-silver alloy.

Description

Halbleiterbauelement Das Hauptpatent betrifft ein Halbleiterbauelement mit einem Gehäuse und einen in dem Gehäuse befindlichen scheibenförmigen, an jeder Flachseite mindestens eine Kontaktelektrode aufweisenden Halbleiterkörper, der zusammen mit zwei Folien aus duktilem Metall, von denen jede an einer Flachseite des Halbleiterkörpers anliegt, zwischen den Kontaktflächen zweier Anschlußteile angeordnet ist, die gegen die Flachseiten des Halbleiterkörpers unter Ausbildung gleitfähiger lotfreier Druckkontaktverbindungen mit den Kontaktelektrodeh gepreßt sind, wobei ein ringförmiger Teil am Rand des Halbleiterkörpers frei von Verbiegurigsstellen ist.Semiconductor component The main patent relates to a semiconductor component with a housing and a disc-shaped one located in the housing, on each Flat side having at least one contact electrode having semiconductor body, which together with two foils made of ductile metal, each of which on a flat side of the semiconductor body is applied, is arranged between the contact surfaces of two connecting parts, which against the flat sides of the semiconductor body with the formation of slidable solder-free pressure contact connections are pressed with the contact electrode, with an annular part at the edge of the Semiconductor body is free of Veriegurigsstellen.

In diesem Halbleiterbauelement sind großflächige Kontaktelektroden auf den Flachseiten des Halbleiterkörpers einwandfrei kontaktiert. Da ferner am Halbleiterkörper kein besonderer Trägerkörper aus einem dem Halbleiterkörper bezüglich des Wärmeausdehnungskoeffizienten angepaßten Metall befestigt ist, wird die im Halbleiterkörper entstehende Verlustwärme günstigerweise unmittelbar vom Halbleiterkörper an den Gehäuseboden abgeführt, ohne daß dieser Vorgang durch den Wärmewiderstand eines dazwischen befindlichen Trägerkörpers behindert wird. Schließlich wird in dem Halbleiterbauelement nach dem Hauptpatent durch den verbiegungsfreien ringförmigen Teil am Rand des Halbleiterkörpers weitgehend vermieden, daß sich im Halbleiterkörper Risse ausbilden, welche, sofern sie sich insbesondere an pn-Übergängen befin-. den, die anfangs einwandfreie Kennlinie dieses Halbleiterbauelements nach einiger Betriebszeit verschlechtern. Die Gefahr der Ausbildung dieser Riese ist insbesondere bei Halbleiterkörpern mit einlegierten _ Kontaktelektroden sowie mit mehreren großflächigen Kontaktelektroden auf einer Flachseite, $.$, 8ilateralthyrietpren (Triace), sowie für Halbleiterkörper mit abgeeohxägtem Rand, welche durch gleitfähige, lottreie Durckkontaktverbindungen gehaltert Bind, besondere groß. -. Zur Erzielung eines von Verbiegungsatellen freien Randes am Halbleiterkörper können nach dem Hauptpatent beide Folien den Halbleiterkörper überragen. Nach dem Hauptpatent können aber auch entweder die Kontaktflächen der beiden Anschlußteile und beide Folien den Halbleiterkörper überragen oder die Kontaktflächen der Anachlußteile und beide.Folien sind mit den Flachseiten des Halbleiterkörpers deckungsgleich und so angeordnet, daß ihr Rand mit dem Rand des Halbleiterkörpers abschließt. In den beiden letztgenannten Fällen wird erreicht, daß praktisch@alle gefertigten Halbleiterbauelemente einer Serie Kennlinien haben, die auch nach einer sehr langen Betriebszeit unverändert Die Folien können nach dem Hauptpatent beispielsweise aus Silber bestehen. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Halbleiterbauelement nach dem Hauptpatent weiter zu verbessern und den Ausgleich von auf den Kontaktflächen der Anachlußteile vorhandenen geringen Unebenheiten zu ermöglichen, die sich auch auf für das Auge ebenen Kontaktflächen nicht vermeiden lassen. Die Erfindung betrifft demgemäß ein Halbleiterbauelement mit einem Gehäuse und einem in dem Gehäuse befindlichen scheibenförmigen, an jeder Flachseite mindestens eine Kontaktelektrode aufweisenden Halbleiterkörper, der zusammen mit zwei Folien aus duktilem Metall, von denen jede an einer Flachseite des Halbleiterkörpers anliegt, zwischen den Kontaktflächen zweier Anschlußteile angeordnet ist, die gegen die Flachseiten des Halbleiterkörpers unter Ausbildung gleitfähiger lotfreie:q Druekkontaktverbindungen mit den Kontaktelektroden gepreßt Bind, wobei ein ringförmiger Teil am Rand des Halbleiterkörpers frei von Verbieguhgsetellen ist, nach Patent (Patentanmeldung P 17 64 182.6). . Dieses Halbleiterbauelement ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeich- net, daß die Folien aus reinem Aluminium, aus weichgeglühtem'Silber, aus Cadmium, Indium oder Blei oder aus einer mindestens eines dieser. Metalle enthaltenden Legierung bestehen. Zum Ausgleich von auf den Kontaktflächen der Anachlußteile vorhandenen geringfügigen Unebenheiten ist es von Vorteil, wenn die Folien aus bildsamem, gutdeformierbarem Metall bestehen. Es ist daher vorteilhaft, wenn die Brinellhärte des Folienmetalls höchstens 30 kg/mm 2, vorzugsweise höchstens 26 kg/mm 2, und sein Schmelzpunkt mindestens 135° C, vorzugsweise mindestens 250o C, betragen. Derartiges Folienmetall schmilzt auch bei Stoßbelastungen des Bauelements nicht auf. Reines Aluminium, weichgeglühtes Silber sowie Cadmium, Indium oder Blei oder eine mindestens eines der genannten Metalle-enthaltende Legierung besitzen diese Eigenschaften.In this semiconductor component, large-area contact electrodes are properly contacted on the flat sides of the semiconductor body. Furthermore, since no special carrier body made of a metal with a coefficient of thermal expansion matched to the semiconductor body is attached to the semiconductor body, the heat lost in the semiconductor body is advantageously dissipated directly from the semiconductor body to the housing bottom without this process being hindered by the thermal resistance of a carrier body located in between. Finally, in the semiconductor component according to the main patent, the bend-free ring-shaped part at the edge of the semiconductor body largely prevents cracks from forming in the semiconductor body, which, if they are located in particular at pn junctions. those that worsen the initially perfect characteristic of this semiconductor component after some operating time. The risk of these giants forming is particularly high in semiconductor bodies with alloyed contact electrodes and with several large-area contact electrodes on one flat side, $. $, 8ilateral thyrietprene (triace), as well as for semiconductor bodies with a cut edge, which are held in place by sliding, solderless pressure contact connections . -. According to the main patent, both foils can protrude beyond the semiconductor body in order to achieve an edge on the semiconductor body free of bending spots. According to the main patent, however, either the contact surfaces of the two connecting parts and both foils can protrude beyond the semiconductor body or the contact surfaces of the connecting parts and both. Foils are congruent with the flat sides of the semiconductor body and are arranged so that their edge is flush with the edge of the semiconductor body. In the last two cases mentioned it is achieved that practically all semiconductor components manufactured in a series have characteristic curves which remain unchanged even after a very long period of operation. According to the main patent, the foils can consist of silver, for example. The invention is based on the object of further improving the semiconductor component according to the main patent and of making it possible to compensate for slight unevennesses which are present on the contact surfaces of the connecting parts and which cannot be avoided even on contact surfaces that are flat to the eye. The invention accordingly relates to a semiconductor component with a housing and a disk-shaped semiconductor body located in the housing, having at least one contact electrode on each flat side, which, together with two foils made of ductile metal, each of which rests on a flat side of the semiconductor body, between the contact surfaces of two connection parts is arranged that against the flat sides of the semiconductor body with the formation of slidable solder-free: q Druekkontaktverbindungen pressed with the contact electrodes Bind, wherein an annular part on the edge of the semiconductor body is free of Verbieguhgsetellen, according to patent (patent application P 17 64 182.6). . This semiconductor device is characterized gekennzeich- net according to the invention, that the foils made of pure aluminum, weichgeglühtem'Silber, of cadmium, indium, or lead or of a least one of these. Alloy containing metals . To compensate for slight unevenness present on the contact surfaces of the connecting parts, it is advantageous if the foils are made of malleable, easily deformable metal. It is therefore advantageous if the Brinell hardness of the foil metal is at most 30 kg / mm 2, preferably at most 26 kg / mm 2, and its melting point is at least 135.degree. C., preferably at least 250.degree. Such foil metal does not melt even when the component is subjected to impact loads. Pure aluminum, soft-annealed silver as well as cadmium, indium or lead or an alloy containing at least one of the metals mentioned have these properties.

Vorteilhaft bestehen diese Folienaus einer Indium-Blei-Silber-Legierung mit einem Schmelzpunkt von 280 bis 285o C und einer Brinellhärte von etwa 10 kg/mm2. Besonders geeignet als Pollenmaterial sind Legierungen bestehend aus 5 Gew.-% Indium, 92,5 Gew.-% Blei und 2,5 Gew.-% Silber, aus 90 Gew.-% Indium und 10 Gew.-% Silber, aus 25 Gew.-% Indium, 37,5 Gew.-%. Blei und 37,5 Gew.-% Zinn, aus 50 Gew.-% Indium und 50 Gew.-% Blei oder aus 25 Gew.-% Indium und 75 Gew.-% Blei. These foils advantageously consist of an indium-lead-silver alloy with a melting point of 280 to 285o C and a Brinell hardness of about 10 kg / mm2. Alloys consisting of 5% by weight indium, 92.5% by weight lead and 2.5% by weight silver, from 90% by weight indium and 10% by weight silver, from 25% by weight are particularly suitable as pollen material Wt% indium, 37.5 wt%. Lead and 37.5 % by weight tin, from 50 % by weight indium and 50 % by weight lead, or from 25 % by weight indium and 75 % by weight lead.

Die Erfindung sei anhand der Zeichnung näher erläutert: Die Figuren 1 und 2 zeigen einen .zwischen zwei Ansehlußteilen durch eine gleitfähige, lotfreie Mruckkontaktverbindung gehalterten Scheiben- förmigen Halbleiterkörper eines Halbleiterbauelements. The invention will be explained in more detail with reference to the drawing: Figures 1 and 2 show a two .Between Ansehlußteilen by a lubricious, solderless Mruckkontaktverbindung retained disk-shaped semiconductor body of a semiconductor device.

In Figur 1 ist ein scheibenförmiger Halbleiterkörper 413 ohne beson- deren, an einer Flachseite befestigten Trägerkörper zwischen einem Kupferstempel 416 und einem Bodenteil 411 aus Kupfer eines nicht näher dargestellten Gehäuses gelagert. Der Halbleiterkörper 413 enthält einer zu seinen Flachseiten parallelen pn-Übergang und an jeder Flachseite eine einlegierte großflächige Metallelektrode 414 bzw. 415. Der Stem- pel 416 wird durch nicht dargestellte Tellerfedern gegen das Bodenteil 411 gepreßt. Zwischen der ebenen Kontaktfläche des Stempels 416 und der Kontaktelektrode 414 auf der dem Stempel benachbarten ebenen Flach- seite des Halbleiterkörpers 413 und zwischen der Kontaktelektrode 415 auf der anderen Flachseite dee Halbleiterkörpers 413 und der Kontaktfläche des Bodenteils 411 sind Folien 417 und 412 angeordnet. Diese Folien 417 und 412 bestehen aus einer Legierung, welche 5 Gew.-% Indium, 92,5 Gew.-% Blei. und 2,5 Gew.-% Silber enthält, und gleichen' durch ihre Deförmierbarkeit geringe Unebenheiten auf den Kontaktflächei des Stempels 416 und des Bodenteils 411 aus. In FIG. 1, a disk-shaped semiconductor body 413 without a special carrier body fastened to a flat side is mounted between a copper stamp 416 and a base part 411 made of copper of a housing (not shown in detail). The semiconductor body 413 comprises a parallel to its flat sides pn junction and at each flat side of a large-area alloyed metal electrode 414 and 415. The Stem- pel 416 is pressed by unillustrated disc springs against the base portion 411th Foils 417 and 412 are arranged between the flat contact surface of the punch 416 and the contact electrode 414 on the flat flat side of the semiconductor body 413 adjacent to the punch and between the contact electrode 415 on the other flat side of the semiconductor body 413 and the contact surface of the bottom part 411. These foils 417 and 412 are made of an alloy which contains 5% by weight of indium and 92.5% by weight of lead. and contains 2.5% by weight of silver, and due to their deformability, they compensate for slight unevenness on the contact surface of the punch 416 and the base part 411.

In der Anordnung nach Figur 1 sind Risse hervorrufende Verbiegungsstellen im Halbleiterkörper 413' dadurch vermieden, daß die Kontaktflächen ,des Bodenteils 411' und des Kupferstempels 416 sowie beide Folien 412 und 41 7 den Halbleiterkörper 413 überragen..In the arrangement of Figure 1 cracks inducing Verbiegungsstellen in the semiconductor body 413 'are avoided in that the contact surfaces of the bottom part 411' and the copper temple 416, and both films 412 and 41 7 protrude beyond the semiconductor body 413 ..

Die Anordnung nach Figur 2 entspricht im wesentlichen der nach Figur 1. Auch hier sind zum Ausgleich geringfügiger Unebenheiten auf den ebenen Kontaktflächen des Stempels 516 und des Bodenteils 511 zwischen den Kontaktelektroden 514 und 515 am Halbleiterkörper 513 und den Kontaktflächen des Stempels 516 und des Bodenteils 511 Folien 517 und 512 angeordnet, die aus einer Legierung bestehen, .welche 5 Gew.-% Indium, 92,5 Gew.-9d Blei und 2,5 Gew.-% Silberenthalten.The arrangement according to FIG. 2 corresponds essentially to that according to FIG 1. Here, too, are to compensate for slight unevenness on the flat contact surfaces of the stamp 516 and the bottom part 511 between the contact electrodes 514 and 515 on the semiconductor body 513 and the contact surfaces of the stamp 516 and of the base part 511 foils 517 and 512 arranged, which consist of an alloy, .which 5 wt .-% Contains indium, 92.5 wt% lead and 2.5 wt% silver.

In der Anordnung nach Figur 2 werden Verbiegungsstellen dadurch vermieden, daß die Kontaktflächen des Kupferstempels 516 und des Bodenteils 511 sowie beide Folien 512 und 517 deckungsgleich mit dem jeweils eine ganze Flachseite des Halbleiterkörpers 513 einnehmenden Kontaktelektroden 514 und 515 sind. Der Rand der Kontaktflächen und der Folien schließt mit dem Rand des Halbleiterkörpers ab.In the arrangement according to FIG. 2, bending points are avoided in that the contact surfaces of the copper stamp 516 and the bottom part 511 as well as both foils 512 and 517 are congruent with the contact electrodes 514 and 515 each occupying a whole flat side of the semiconductor body 513. The edge of the contact surfaces and the foils ends with the edge of the semiconductor body.

Claims (2)

Patentansprüche A 1. Halbleiterbauelement mit einem Gehäuse und einem in dem Gehäuse befindlichen scheibenförmigen, an jeder Flachseite mindestens eine Kontaktelektrode aufweisenden Halbleiterkörper, der zusammen mit zwei Folien aus duktilem Metall, von denen jede an einer Flachseite des Halbleiterkörpers anliegt, zwischen den Kontaktflächen zweier Anschlußteile angeordnet ist, die gegen die Flachseiten des Halbleiterkörpers unter Ausbildung gleitfähiger lotfreier Druckkontaktverbindungen mit den Kontaktelektroden gepreßt sind, wobei ein ringförmiger Teil am Rand des Halbleiterkörpers frei von Verbiegungsstellen ist, nach Patent (Patentanmeldung P 17 64 182.6 - ?LA 68/1346) dadurch gekennzeichnet, daß die Folier aus reinem Alüminium, aus weichgeglühtem Silber, aus Cadmium, Indium oder Blei oder aus einer mindestens eines dieser Metalle enthaltenden Legierung bestehen. A first semiconductor component with a housing and a disc-shaped semiconductor body located in the housing, having at least one contact electrode on each flat side, which is arranged between the contact surfaces of two connection parts together with two foils made of ductile metal, each of which rests on a flat side of the semiconductor body which are pressed against the flat sides of the semiconductor body to form slidable solder-free pressure contact connections with the contact electrodes, an annular part at the edge of the semiconductor body being free of bending points, characterized according to patent (patent application P 17 64 182.6 - ? LA 68/1346), that the foil consists of pure aluminum, of soft-annealed silver, of cadmium, indium or lead or of an alloy containing at least one of these metals. 2. Halbleiterbauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Folien aus einer Indium-Blei-Silber-Legierung bestehen. Leerseite2. Semiconductor component according to claim 1, characterized in that the foils are made from an indium-lead-silver alloy exist. Blank page
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