DE2719400A1

DE2719400A1 - Scheibenfoermige halbleiterzelle

Info

Publication number: DE2719400A1
Application number: DE19772719400
Authority: DE
Inventors: Otto Ing Grad Heising
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1977-04-30
Filing date: 1977-04-30
Publication date: 1978-11-09
Also published as: DE2719400C2

Description

Scheibenförmige Halbleiterzelle"
Die Erfindung betrifft eine scheibenförmige Halbleiterzelle für ein darin druckkontaktierbares Thyristor- oder Diodenelement mit den weiteren im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmalen, nämlich einem als Gehäusewand dienenden Zylinderring aus einem Isolator, in welchem das Halbleiterbauelement zwischen zwei die Halbleiterzelle an den zwei Stirnflächen dicht abschließenden und als Stromabnehmer seiner Hauptelektroden dienenden Kontaktierscheiben zentriert eingesetzt ist.
Es ist durch die DT-PS 2 021 158 eine Halbleiteranordnung dieser Art mit einem scheibenförmigen Gehäuse und einem darin eingesetzten Halbleiterbauelement bekannt, bei welcher ein Zylinderring aus Keramik das Gehäuse bildet, in dessen oberer und unterer Stirnfläche eine gegen das Ringinnere gerichtete Stufe eingelassen ist, in der an der oberen Stirnfläche ein Blechstützrin zur Abstützung eines die obere Gehäusestirnfläche dicht abschließenden membranartigen, kreisförmigen Kontaktierungsbleches aus Kupfer mit einer Randwulst eingelötet ist.
In der Stufe an der unteren Stirnfläche des Zylinderringes ist ebenfalls ein solches Kontaktierungsblech mit einer Ringwulst jedoch ohne Stützring eingelötet, welches die untere Gehäusestirnfläche dicht abschließt. Das Halbleiterbauelement ist an einer seiner Hauptflächen mit einer durch das Kontaktierungsblech an der unteren Gehäusestirnfläche kontaktierten Tragscheibe verbunden und steht an der anderen Hauptfläche mittels einer Kontaktierscheibe mit dem Kontaktierungsblech an der oberen Gehäusestirnfläche in Kontakt. Bei dieser Anordnung befindet sich sonach das Halbleiterbauelement einerseits mit seiner Tragscheibe und andererseits mit einer Kontaktierscheibe zwischen den zwei die Halbleiterzelle dicht abschließenden membranartigen Kontaktierungsblechen und wird mit diesen bei Druckausübung auf die Halbleiterzelle kontaktiert. Außerdem ist das Halbleiterbauelement zentriert und umspannfähig in die Zelle eingesetzt. Eine zur Verbindung des erwähnten Blechstützringes bzw. des membranartigen Kontaktierungsbleches erforderliche Hartlötung ist indessen aufwendig.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Halbleiterzelle mit den eingangs angegebenen Anordnungs- und Aufbaumerkmalen zu finden, die ohne den Zylinderring aus einem Isolator mit Kontaktierscheiben oder anderen Metallteilen durch Lötung oder ähnlich verbinden zu müssen, dicht abgeschlossen, zur Druckkontaktierung des zentriert darin eingesetzten Halbleiterbauelementes geeignet ist und die billig herzustellen ist.
Eine solche Halbleiterzelle ist erfindungsgemäß durch die im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmale gekennzeichnet, nämlich dadurch, daß die einen der lichten Weite des Zylinderringes angepaßten Durchmesser aufweisenden Kontaktierscheiben (2, 2') durch zwei gleiche, das Halbleiterbauelement umschließende und die Halbleiterzelle dicht abschließende Dichtungsringe aus einem dauerelastischen, temperaturbeständigen und ölfesten Kleber festgehalten sind, die einen ebenfalls der lichten Weite des Zylinderringes angepaßten Außendurchmesser aufweisen.
Die zwei Dichtungsringe haben einen der lichten Weite des Zylinderringes aus einem Isolator angepaßten Durchmesser und sind nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung zwischen den zwei Kontaktierscheiben einerseits, zwischen denen sich das Halbleiterbauelement befindet, und einem in der Mitte der Innenmantelfläche des Zylinderringes umlaufenden Vorsprung mit Rechteckprofil andererseits eingepaßt.
Einer weiteren Ausbildung der Erfindung gemäß sind diese Dichtungsringe zu einem einzigen Dichtungsring zusammengesetzt und zwischen einer glatten Innenmantelfläche des Zylinderringes und einem das Halbleiterbauelement zentrierenden Isolierring, die Halbleiterzelle dicht abschließend, eingepaßt.
Dieser Isolierring begrenzt bei der Druckkontaktierung die Radialverformung des Dichtungsringes und bewirkt einen axial gerichteten Dehnungsweg für die Montage der Halbleiterzelle auf Kühlorganen unter hohem Druck und bewirkt ferner auch eine perfekte Abdichtung der Halbleiterzelle. Er dient außerdem zum Zentrieren des Halbleiterbauelements.
Bei einer Halbleiterzelle entsprechend der oben beschriebenen Ausfahrungsform der Erfindung für ein Thyristorbauelement geht nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung eine rohrartige Hülle mit einem zu der Steuerelektrode geführten Anschlußleiter durch den Zylinderring aus Isolator und entweder durch einen an dessen Innenmantelfläche umlaufenden Vorsprung oder durch einen zusammengesetzten Dichtungsring sowie jedenfalls durch einen das Thyristorbauelement umschließenden Isolierring hindurch.
In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbe#iele der Erfindung dargestellt und nachstehend beschrieben.
Es zeigen Figur 1 einen Durchmesserquerschnitt durch eine scheibenförmige Halbleiterzelle für ein Thyristorbauelement Figur 2 einen Durchmesserquerschnitt durch eine scheibenförmige Halbleiterzelle für ein Diodenelement.
In diesen Figuren haben gleiche Elemente die gleichen Bezugszeichen.
Bei den scheibenförmigen Halbleiterzellen nach Figur 1 und 2 bildet ein Zylinderring 1 aus einem Isolator, beispielsweise Keramik oder auch sonst ein Kunststoff, die Gehäusewand (Gehäusemantel). An den zwei Stirnflächen sind die Halbleiterzellen durch zwei gleiche Kontaktierscheiben 2 und 2' abgeschlossen, deren Durchmesser der lichten Weite des Zylinderringes 1 angepaßt ist. Ein Halbleiterbauelement 3 ist nach Fig. 1 und 2 in der Zelle zwischen den Kontaktierscheiben mittels eines das Bauelement umschließenden Isolierringes 4 zentriert angeordnet.
Es sind die zwei Kontaktierscheiben durch zwei gleiche Dichtungsringe 5, 5' aus einem dauerelastischen temperaturbeständigem und ölfestem Kleber,z.B. ein Silikon mit der Bezeichnung Omni Visc festgehalten, welche das Halbleiterbauelement umschließen und die Zelle dicht abschließen. Die Außenmantelfläche 13 des Zylinderringes 1 aus einem Isolator ist, wie z.B.
die Fig. 1 es zeigt, mit vielen parallel umlaufenden Rillen versehen, damit der Spannungskriechweg der Zelle groß wird. In der Mitte der Innenmantelfläche hat der Zylinderring 1 einen Rechteckprofil aufweisenden Vorsprung 14. Zwischen je einer Kontaktierscheibe einerseits und dem Vorsprung andererseits befindet sich ein Dichtungsring 5 bzw. 5' mit den oben angegebenen Materialeigenschaften. Mittels dieser zwei Dichtungsringe sind die Kontaktierscheiben mit dem Zylinderring verbunden und damit festgehalten. Die Dichtungsringe schließen die Halbleiterzelle ausreichend dicht ab, und verschaffen im ausgehärteten Zustand einen ausreichenden Bewegungsweg, damit die Zelle den zur Druckkontaktierung des Thyristorbauelementes erforderlichen Druck aufnehmen kann. die Höhe des Vorsprunges kann so bemessen werden, daß die lichte Weite des Zylinderringes beim Vorsprung dem Außendurchmesser der Tragscheibe 31 des Thyristors 3 angepaßt ist, so daß durch den Vorsprung das Halbleiterbauelement zentriert in der Zelle angeordnet ist. Nach Nach Fig. 1 ist das Bauelement 3 des Thyristors zwischen den Kontaktierscheiben 2, 2' in der Zelle mittels eines Isolierringes zentriert.
Bei der Halbleiterzelle nach Fig. 2 sind die zwei gleichen Dichtungsringe nach Fig. 1 aufeinanderliegend vereingt und sind zwischen der Innenmantelfläche 11 des Zylinderringes und einem wiederum ein Thyristorbauelement 3 umschließenden Isolierring 4 eingepaßt. Sie werden auf die Hauptflächen der Kontaktierscheiben aufgetragen, die in der Zelle aneinander zugewandt sind. Der Druckkontaktierung bieten die Dichtungsringe auch hier genügend Bewegungsweg. Nach Fig. 2 dient außerdem der Isolierring 4 zur Zentrierung des Bauelements 3. Er kann zu diesem Zweck in einer in der Kontaktierscheibe 2' befindlichen Kreisnut eingesetzt werden. Die Kontaktierscheiben 2 und 2' schließen die Halbleiterzelle mittels der Dichtungsringe 5 und 5' dicht ab.
Nach Fig. 1 ist ein Anschlußleiter 7' für die Steuentektrode G des Thyristors in einer rohrartigen Hülle 7 durch den Vorsprung des Zylinderringes 1 hindurch in die Halbleiterzelle eingeführt und ist ferner durch den zentrierenden Isolierring 4 hindurchgeführt.
Bei den Ausführungsformen nach Fig. 1 und Fig. 2 ist die Ringhöhe der Dichtungsringe 5, 5' bzw. des Dichtungsringes 5 so bemessen, daß der Abstand zwischen den Kontaktierscheiben in der Zelle größer als die Höhe des Isolierringes 4 ist, wenn kein Druck auf die Halbleiterzelle ausgeübt wird, so daß der bzw. die Dichtungsringe genügend Bewegungsweg für die Druckkontaktierung des Bauelements 3 aufweisen. Die Kontaktierscheiben können, wie Fig. 2 zeigt, auch mit einem Außenflansch 21 bzw. 21' versehen sein.
Der Zylinderring 1 kann auch aus einem geeigneten Kunststoff bestehen.
L e e r s e i t e

Claims

Patentansprüche 0Scheibenförmige Halbleiterzelle mit einem als Gehäusewand dienenden Zylinderring aus einem Isolator für ein druckkontaktierbares Thyristor- oder Diodenbauelement, das zwischen zwei die Halbleiterzelle an den zwei Stirnflächen dicht abschließenden und als Stromabnehmer seiner Hauptelektroden dienenden Kontaktierscheiben zentriert eingesetzt ist, dadurch gekennzeichnet, daß diese einen der lichten Weite (W) des Zylinderringes (1) angepaßten Durchmesser aufweisenden Kontaktierscheiben (2, 2') durch zwei gleiche, das Halbleiterbauelement (3) umschließende und die Halbleiterzelle dicht abschließende Dichtungsringe (5) aus einem dauerelastischen, temperaturbeständigen und ölfesten Kleber festgehalten sind, die einen ebenfalls der lichten eite des Zylinderringes angepaßten Außendurchmesser aufweisen.
2. Scheibenförmige Halbleiterzelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei gleiche Dichtungsringe (5, 5') mit einem der lichten Weite des Zylinderringes (1) angepaßten Durchmesser zwischen den Kontaktierscheiben (2, 2') einerseits und einem in der Mitte an der Innenmantelfläche des Zylinderringes umlaufenden Vorsprung (14) mit Rechteckprofil andererseits eingepaßt sind.
3. Scheibenförmige Halbleiterzelle nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zwei gleichen Dichtungsringe (5) zu einem Dichtungsring zusammengesetzt und zwischen einer glatten Innenmantelfläche des Zylinderringes und einem das Halbleiterbauelement zentrierenden Isolierring (4) eingepaßt sind.
4. Scheibenförmige Halbleiterzelle nach Anspruch 1 oder 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine rohrartige Hülle (9) mit einem zu der Steuerelektrode eines Thyristorbauelementes geführten Anschlußleiter (9) durch den Zylinderring (1) und entweder einen an dessen Innenmantelfläche umlaufenden Vorsprung (14) oder durch einen zusammengesetzten Dichtungsring (5) sowie jedenfalls durch einen das Thyristorbauelement umschließenden Isolierring (4) hindurchgeht.