DE2541971A1

DE2541971A1 - Halbleiterbauelement

Info

Publication number: DE2541971A1
Application number: DE19752541971
Authority: DE
Inventors: Reimer Dipl Phys Dr Emeis; Heinz Martin
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1975-09-19
Filing date: 1975-09-19
Publication date: 1977-03-24
Also published as: IT1070808B; JPS5239375A; ES451614A1; JPS563670B2

Description

Halbleiterbauelement.
Die vorliegende Anmeldung bezieht sich auf ein Halbleiterbauelement mit einer im Inneren eines aus elastischem Isoliermateria bestehenden Ringes angeordneten Halbleiteranordnung mit einem einen Rand und Hauptflächen aufweisenden Halbleiterelement, wobei der Ring auf seiner Innenseite mit sich gegen den Rand des Halbleiterelements und wenigstens eine Zuftihrungselektrode anlegenden Dichtflächen versehen ist.
Bei einem solchen bekannten Halbleiterbauelement ist der aus elastischem Isoliermaterial bestehende Ring auf seiner Innenseite entlang seinem Umfang mit einer Dichtwulst versehen, die sich gegen den Rand des Halbleiterelements anlegt. Der Ring weist außerdem an beiden Stirnseiten je einen radial nach innen gerichteten Flansch auf. Beidseitig des Halbleiter elementes liegen zwei scheibenförmige Zuführungselektroden mit je einem sich radial auswärts estreckenden Flansch an. Die Wulst und die Flansche des Ringes umfassen die Flansche der Zuführungselektroden beidseitig, so daß beim Zusammenbau die Flansche der Zuführungselektroden unter hohem Kraftaufwand in den Raum zwischen dem Wulst und einem der- Flansche des Rings eingedrückt werden müssen.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Halbleiterbauelement der geschilderten Art so weiterzubilden, daß eine einfachere Montage möglich ist.
Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Innenseite des Ringes und der Rand der Halbleiteranordnung mit Stufen versehen ist, derart, daß der Außendurchmesser der Halbleiteranordnung und der Innendurchmesser des Ringes in ein- und derselben Richtung abnehmen, daß die Stufen Flächen aufweisen, die wenigstens annähernd parallel bzw. wenigstens annähernd senkrecht zu-den Hauptflächen liegen und daß wenigstens die zu den Hauptflächen parallelen Flächen der Stufen auf der Innenseite des Ringes und dem Rand der Halbleiteranordnung aufeinanderliegen.
Eine verbesserte Abdichtung wird erhalten, wenn zusätzlich die senkrecht zu den Hauptflächen liegenden Flächen der Stufen-aneinanderliegen. Vorzugsweise ist die Halbleiteranordnung gemeinsam mit dem Ring zwischen Kühlkörpern eingespannt, wobei der Ring so dimensioniert ist, daß er im entspannten Zustand höher als die Halbleiteranordnung ist. Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung können auch die Stufen auf der Innenseite des Rings in der Richtung senkrecht zu den Hauptflächen im entspannten Zustand des Rings höher sein als die Stufen am Rand der Halbleiteranordnung.
Vorteilhafterweise kann der Ring mindestens an einer seiner Stirn flächen einen den Rand des Kühlkörpers mindestens teilweise umfassenden Kragen aufweisen. Zweckmäßigerweise weisen die Zuführungselektroden jeweils mindestens eine Abstufung auf.
Die Erfindung wird an Hand eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit den Figuren 1 und 2 näher erläutert.
In Fig.1 ist ein Halbleiterbauelement 1 gemäß der Erfindung im Schnitt gezeigt. Das Halbleiterbauelement hat ein Halbleiterelement 3, das im Inneren eines aus elastischem Isolierstoff bestehenden Ringes 2 untergebracht ist. Der Ring 2 kann z.B. aus einem Elastomer, z.B. Silikonkautschuk bestehen. Das Halbleiterelement 3 ist mit einer Trägerplatte 4 aus einem Material mit im wesentlichen gleichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten, wie z.B.
Molybdän verbunden. Die Trägerplatte dient hier als Zuftihrungselektrode. Auf die Oberseite des Halbleiterelements 3 ist eine Zuführungselektrode 5 aufgesetzt.
Die aus Halbleiterelement 3, Trägerplatte 4 und Zufu~hrungselektrode 5 bestehende Halbleiteranordnung weist am Rand Stufen 6 und 7 auf. Die Stufe 6 wird durch die Formgebung der Zuführungselektrode 5 gebildet, während die Stufe 7 durch den im Vergleich zum Durchmesser der Zuführungselektrode 5 größeren Durchmesser der Trägerplatte 4 entsteht. Die Trägerplatte 4 kann jedoch an ihrem Rand eine weitere Stufe aufweisen. Die Innenseite des Ringes 2 weist ebenfalls Stufen 8 und 9 auf, an der die entsprechenden Stufen 6 bzw. 7 des Halbleiterelementes anliegen. Auf der Innenseite des Ringes 2 können entsprechend der Anzahl der Stufen der Halbleiteranordnung 3, 4, 5 noch weitere Stufen vorgesehen sein.
Die Dimensionierung der Stufen auf der Innenseite des Rings einerseits und am Rand des Halbleiterelementes anderseits ist zweckmäßigerweise so aufeinander abgestimmt, daß zumindest die zu den Hauptflächen des Halbleiterelements 3 parallelen Flächen 10 und 11 der Halbleiteranordnung 3, 4, 5 an entsprechenden Flächen der Stufen auf der Innenseite des Ringes 2 anliegen. Die rechtwinklig zu den Hauptflächen des Halbleiterelements 3 liegenden Flächen 12, 17; 13, 18; 14, 19 sind zweckmäßigerweise ebenfalls als Dicht flächen ausgebildet. Sie weisen in der Darstellung nach Fig.1 einen zur Veranschaulichung übertrieben großen Abstand auf. Zweckmäßigerweise wird man die Außendurchmesser des Halbleiterelements und die Innendurchmesser des Ringes so aufeinander abstimmen, daß die Teile der Halbleiteranordnung 3, 4, 5 ohne besonderen Kraftaufwand in den Ring hineingeschoben werden können.
Der Rand des Halbleiterkörpers 3 ist mit einer Passivierungsschicht 24 versehen, die Umwelteinflüsse insbesondere von den an den Rand tretenden pn-übergängen fernhält. Zum Zwecke der Lagerhaltung und Prüfung genügt daher die in Verbindung mit Fig. 1 beschriebene Art der Kapselung. Im Betrieb muß jedes Halbleiterbauelement gekühlt werden. In Fig. 2 ist gezeigt, daß zu beiden Seiten der Halbleiteranordnung 3, 4 5 Kühlkörper 22 bzw. 23 angepreßt sind. Der Ring 2 ist nun zweckmäßigerweise so dimensioniert, daß er im entspannten Zustand, d.h. ohne angepreßte Kühlkörper höher (h1, Fig.1) ist als die Halbleiteranordnung 3, 4, 5 (h2 Fig.1).
Damit wird der Ring zusammengepreßt und die Flächen 12, 17; 13, 18; 14, 19 kommen zur Anlage. Die Dichtwirkung dieser Flächen kann noch dadurch verstärkt werden, daß die Stufen des Ringes senkrecht zu den Hauptflächen des Halbleiterkörpers 3 etwas größer als die entsprechenden Flächen der Halbleiteranordnung 3, 4,5-gemacht werden. Beim Anpressen der Kühlkörper 22, 23 werden diese Teile des Ringes dann noch stärker zusammengequetscht und dichten das Innere des Halbleiterbauelementes noch besser ab.
Der Ring 2 kann an einer oder an beiden Stirnseiten jeweils einen Kragen 20 bzw. 21 haben, der so ausgebildet ist, daß er den Rand des Kühlkörpers 22, 23 wenigstens teilweise umschließt. Durch die Verformung des Ringes 2 beim Anpressen der Kühlkörper legt sich der Kragen 20, 21 an den Kühlkörper an, was ebenfalls zu einer Verbesserung der Abdichtung insbesondere der Flächen zwischen den Kühlkörpern 22, 23 und der Zuführungselektrode 5 bzw. der Trägerplatte 4 führt.
Die oben erwähnten Dichtflächen müssen nicht unbedingt parallel bzw. senkrecht zu den Hauptflächen des Halbleiterkörpers 3 liegen, sie können auch schwach geneigt sein.
6 Patentansprüche, 2 Figuren.

Claims

Patentanst>rüohe 9 Halbleiterbauelement mit einer im Inneren eines aus elastischem Isoliermaterial bestehenden Ringes angeordneten Halbleiteranordnung mit einem einen Rand und Hauptflächen aufweisenden Haibleiterelement, wobei der Ring auf seiner Innenseite mit sich gegen den Rand des Halbleiterelements und wenigstens eine Zuführungselektrode anlegenden Dichtflächen versehen ist, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Innenseite des Ringes (2) und der Rand der Halbleiteranordnung (3, 4, 5) mit Stufen (6, 7, 8, 9) versehen ist, derart, daß der Außendurchmesser der Haibleiteranordnung (3, 4, 5) und der Innendurchmesser des Ringes (2) in ein- und derselben Richtung abnehmen, daß die Stufen Flächen (1D, 11; 12, 17; 13, 18; 14, 19) aufweisen, die wenigstens annähernd parallel bzw. wenigstens annähernd senkrecht zu den Hauptflächen liegen und daß wenigstens die zu den Hauptflächen parallelen Flächen der Stufen auf der Innenseite des Ringes und dem Rand der Halbleiteranordnung aufeinanderliegen.
2. Halbleiterbauelement nach Anspruch 1, d a d-u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß die senkrecht zu den Hauptflächen liegenden Flächen der Stufen (12, 17; 13, 18; 14, 19) aneinanderliegen.
3. Halbleiterbauelement nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Halbleiteranordnung (3, 4, 5) gemeinsam mit dem Ring (2) zwischen Kühlkörpern (22, 23) eingespannt ist und daß der Ring so dimensioniert ist, daß er im entspannten Zustand höher als die Halbleiteranordnung ist.
4. Halbleiterbauelement nach Anspruch 3, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß die Stufen (8, 9) auf der Innenseite des Rings (2) in der Richtung senkrecht zu den Hauptflächen im entspannten Zustand des Ringes höher sind als die Stufen (6, 7 amSRand der Halbleiteranordnung (3, 4, 5).
5. Halbleiterbauelement nach Anspruch 3, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß der Ring (2) mindestens an einer seiner Stirnflächen einen den Rand des Kühlkörpers (22, 23) mindestens teilweise umfassenden Kragen (20, 21) aufweist.
6. Halbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Zufu~hrungselektrode (4, 5) jeweils mindestens eine Abstufung aufweist.