DE3889563T2

DE3889563T2 - Halbleiteranordnung mit Schmelzsicherung.

Info

Publication number: DE3889563T2
Application number: DE3889563T
Authority: DE
Inventors: Kouji Moriguchi; Toshinobu C O Patent Di Sekiba; Naomasa C O Patent Divi Sugita; Yoshiharu Yotumoto
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1987-03-11
Filing date: 1988-03-09
Publication date: 1994-09-29
Anticipated expiration: 2008-03-10
Also published as: DE3889563D1; US5068706A; US4943842A; JP2593471B2; JPS63221657A; EP0282025B1; EP0282025A3; EP0282025A2

Description

Diese Erfindung betrifft eine Halbleitervorrichtung mit Halbleiterelementen und mindestens einer Sicherung, die durch Harz oder sonst in einer luftdichten Art und Weise abgedichtet ist. Insbesondere betrifft sie eine Leistungshalbleitervorrichtung, bei der der Haupstrom durch das Halbleiterelement groß ist und die eine zuverlässige Halbleiterfunktion erfordert.
Eine Dreiphasen-Vollwellen-Halbleitergleichrichter-Vorrichtung [Japanische Patenveröffentlichung (Kokai) Nr. 61-77353], die in Fahrzeugen eingesetzt wird und sechs Halbleitergleichrichter-Elemente aufweist, die gemeinsam durch Harz dicht verschlossen sind, ist ein Beispiel für den Stand der Technik. Sie hat keine Sicherungsfunktion und wird unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen erläutert.
Wie in Fig. 28 dargestellt, ist eine Isolierschicht 5 auf einer Strahlungsplatte 4 ausgebildet mit Leiterbahnmustern 6a und 6b auf der Schicht 5 bzw. der Platte 4. Diodenscheibenbereiche 7 sind mit den Leiterbahnmustern 6a und 6b verlötet. Das Gehäuse 11 ist mit der Strahlungsplatte 4 derart verbunden, daß es die Diode 7, den Eingangsanschluß 10 und den B+-Anschluß 9 umgibt. Weiterhin füllt Epozidharz 15 das Gehäuse 11 ebenso wie den Raum innerhalb des Anschlußhalters (12) und über dem Gehäuse (11) aus.
Fig. 29 ist ein Schaltbild einer Dreiphasen-Vollwellengleichrichter-Vorrichtung, die teilweise von einer gestrichelten Linie umgeben ist. 7a bis 7f bezeichnen Dioden, 9a und 9b Außenanschlüsse, 10a bis 10c Innenanschlüsse und 8 einen Kondensator. Weiterhin bezeichnet 14 eine Statorspule eines Dreiphasen-Wechselstromgenerators und 16 eine Batterie.
Wenn die Dioden 7a und 7b, 7c und 7d oder 7e und 7f der oben beschriebenen Halbleitergleichrichter-Vorrichtung nach dem Stand der Technik, die keine Sicherungsfunktion auf weisen, infolge einer äußeren Einwirkung, wie Überspannung, Überstrom oder ein mechanischer Stoß auf die Vorrichtung oder auch infolge eines inneren Ereignisses, wie Zerstörung eines Elements, gemeinsam zerstört werden, so daß sie ihre Gleichrichterfunktion verlieren und in den Kurzschlußzustand geraten, dann wird ein anormaler Strom durch die Vorrichtung fließen und eine übermäßige Hitze erzeugen.
Als ein zweites Beispiel wird jetzt eine Gleichrichtervorrichtung als Stand der Technik in diesem Fall beschrieben, die eine Sicherungsfunktion aufweist.
Wie in Fig. 30 dargestellt, sind Gleichrichteranschluß 22 und Verbindungsanschluß 23 in einem bestimmten Abstand voneinander in einem Harzgehäuse 21 angeordnet. Ein Siliziumdiodenchip 24 ist am Endabschnitt des Gleichrichteranschlusses 22 angelötet, und ein Schmelzdraht 25 verbindet den Siliziumdiodenchip 24 mit dem Verbindungsanschluß 23 unter Bildung eines Strompfades. Das Gehäuse ist mit Harz 26 gefüllt. Auf diese Weise ist der Schmezdraht 25 im Gleichrichter enthalten, und wenn ihn ein Überstrom durchfließt, wird er zerstört und schützt so den Gleichrichter und die anderen zugehörigen Teile.
Da ein Gleichrichter mit Sicherungsfunktion, der einen Schmelzdraht als Sicherungselement nutzt und dieser Schmelzdraht in Epoxidharz eingebettet ist, wird es schwierig sein, eine zuverlässige Sicherungscharakeristik zu erzielen. Insbesondere wenn ein anormaler Strom fließt und das Auslösen der Sicherung bewirkt, verändert das Epoxidharz seine Eigenschaften (oft wird es verkohlt). Im Ergebnis dessen kann über die in ihren Eigenschaften veränderte Schicht ein Leckstrom fließen, und die Sicherungsfunktion kann nicht ausreichend wirken, sogar wenn der Schmelzdraht zerstört ist. Zudem kann der Abschnitt des Schmelzdrahtes, der nahe am Verbindungsbereich des Schmelzdrahtes mit dem Anschluß liegt, während der Herstellung der Verbindung eine Dickenänderung erleiden, was zur Folge hat, daß der Auslösestrom verändert wird. Da das im Verbindungsbereich verwendete Material ein Schmelzsicherungswekstoff ist, wird auch die Festigkeit der Verbindung gering sein. Ferner ist es schwierig, die Sicherungsanordnung des Gleichrichters an einer normalen Halbleitervorrichtung anzubringen.
Wie oben beschrieben, kann in einer Halbleitervorrichtung ohne Sicherungsfunktion ein anormaler Strom fließen und dadurch wird in der Vorrichtung oder in peripheren Schaltungen anormale Wärme erzeugt, die Anlaß zu anormalen Auswirkungen gibt. Insbesondere in einem kompakt ausgeführten Modul und in einer Halbleitervorrichtung, die einen relativ hohen Strom führt, ist es wichtig, in der Vorrichtung eines Sicherungsfunktion vorzusehen.
Die Sicherungsfunktion wird in einer Schaltung (Vorrichtung oder zugehörige Schaltung) derart vorgesehen, daß die Schaltung durch Auslösung der Sicherung infolge der darin entstehenden Jouleschen Wärme geschützt wird, wenn ein Strom größer als ein vorgegebener Wert für eine vorgegebene Zeit durch die Sicherung fließt.
Bei der Halbleitervorrichtung mit Sicherungsfunktion nach dem Stand der Technik wird ein einfacher Schmelzdraht verwendet und es ist schwierig, immer eine zuverlässige Sicherungsfunktion, wie nachfolgend beschrieben, zu erzielen. Beispielsweise ist es schwierig, immer einen konstanten Auslösestrom, eine konstante Zeit vom Beginn des Fließens des anormalen Stromes an bis zur Auslösung der Sicherung und eine einwandreie Auslösung ohne Verursachung eines Leckstromes zu erreichen.
US-A 3 832 606 beschreibt eine Halbleitervorrichung nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 mit einer Halbleiterdiode und einer speziellen Schmelzeinrichtung, die einem einzigen Gehäuse eingeschlossen sind. die Schmelzeinrichtung ist ein metallisches Schmelzelement (Draht), das von einer Isolierhülle aus Polyimid-Platikwerkstoff umgeben ist.
US-A 3 236 976 beschreibt einen Sicherungsverbinder mit einem Schmelzpunkt nicht unter 600 ºC, der in zwei getrennte Bereiche unterteilt ist, zwischen denen sich ein Spalt befindet, und in diesem Spalt befindet sich ein Schmelzteil mit einem Schmelzpunkt nicht über 400 ºC. Die Materialien für diesen Schmelzteil umfassen auch Legierungen von Pb und Sn. Der Sicherungsverbinder kann in einen Kondensator eingebaut sein.
US-A 4 169 271 beschreibt ein Halbleiterelement, eine Festkörpersicherung in Gestalt eines schmelzbaren Abschnittes eines Verbindungsdrahtes, der an das Halbleiterelement angeschlossen ist, und ein Gehäuse, das das Halbleiterelement und die Sicherung umschließt. Das Gehäuse ist mit Epoxidharz gefüllt, um das Halbleiterelement und die Sicherung zu fizieren. Die Sicherung ist beispielsweise mit Silikongummi überzogen, um die Verkohlung des Epoxidharzes beim Ansprechen der Sicherung zu vermeiden.
DE-A 1 932 427 beschreibt eine hohle Sicherung für Niederspannungsnetze.
Aufgabe dieser Erfindung ist es, eine Halbleitervorrichtung zu schaffen, welche eine Sicherungsfunktion einer Halbleitervorrichtung anfügt, die eine solche Funktion nicht aufweist, so daß die Möglichkeit eine anormalen Wärmeentstehung infolge anormaler Wirkungen vermindert werden kann und eine Wärmeentstehung, die zu einer Temperatur höher als eine vorgegebene Temperatur führt, verhindert werden kann und die schließlich eine verbesserte Sicherungsfunktion durch die Lösung aller Probleme, die im Zusammenhang mit der Sicherungsfunktion von Halbleitervorrichtungen nach dem Stand der Technik beschrieben wurden, aufweist.
Die Aufgabe der Erfindung wird durch eine Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1 erreicht.
Im Zusammenhang mit der Erfindung wird der Schmelzkörper der Erfindung einfach als Sicherung bezeichnet und hohle Sicherung wird benutzt, um einen hohlen Sicherungskörper zu bezeichnen, der, wie in Fig. 11 dargestellt, an beiden enden keine Öffnungen hat oder einen solchen, der an zumindest einem Ende ein Öffnung aufweist.
Die Halbleitervorrichtung kann beispielsweise die Funktion einer Gleich- oder Wechselrichterschaltung haben, bei der ein Paar oder mehrere Paare in Reihe geschalteter Halbleitergleichrichterelemente durch Anschluß einer Elektrode einer Polarität (beispielsweise der Kathode) des ersten Halbleitergleichrichterelements an eine erste elektrisch leitende Struktur, durch Anschluß einer Elektrode anderer Polarität (beispielsweise der Anode) der zweiten Halbleitergleichrichterelements an eine zweite elektrisch leitende Struktur und durch Verbindung der Anode des ersten Halbleitergleichrichterelements mit der Kathode des zweiten Halbleitergleichrichterelements mittels eines Leiters geschaltet sind.
Bei dieser Art von Halbleitervorrichtung kann in dem Leiter, der die Außenanschlüsse des ersten und zweiten Gleichrichterelements verbindet, leicht ein großer Strom fließen, wenn die zuvor beschriebenen anormalen Effekte auftreten. Daher wird ein unvorhersehbares Ereignis, wie anormale Wärmeentwicklung in der Vorrichtung oder zugehörigen äußeren Schaltungen auftreten.
Bei der Halbleitervorrichtung nach dieser Erfindung wird eine hohle Sicherung zur Erreichung einer zuverlässigen Sicherungsfunktion verwendet. Die mechanische Festigkeit einer hohle Sicherung ist im Vergleich mit einer massiven Sicherung gleicher Querschnittsfläche oder gleichen Auslösestromes erhöht und daher ist eine Verformung im Montageprozeß weniger wahrscheinlich. Wenn ein harz eingegossen wird, um die Sicherung zu verschließen, so dient der Hohlraum der Sicherung als ein Raum für deren Ansprechen und die Sicherung kann unmittelbar nach dem Schmelzen ansprechen. Daher kann die Sicherung ohne westnliche Schwankungen exakt bei einem vorgegebenen Ansprechstrom innerhalb einer vorgegebenen Ansprechzeit ansprechen.
Die Sicherung wird auf einem elektrischen Leiter, wie einer Leiterbahnstruktur, durch ein Lötverfahren befestigt.
Wenn eine unbeschichtete Sicherung mit dem Leiter verlötet wird, so löst sich ein Metallbestandteil der Sicherung im geschmolzenen Lot oder das Metall der Sicherung wird teilweise vom Lot aufgezehrt, was eine Formveränderung der Sicherung verursacht, wodurch der Auslösestrom stark verändert. Dies kann durch Beschichtung der Sicherung mit einer dünnen Metallschicht, wie einer Schicht aus Ni (das keine niedrigschmelzende Legierung mit dem Metallbestandteil der Sicherung oder des Lötmaterials bildet), verhinder werden, indem das geschmolzene Lot dann keinen direkten Kontakt mit der Sicherung hat. Die dünne Metallschicht mit Einzel- oder Mehrlagenstruktur, wie in den Fig. 12A und 12B dargestellt, wird auf der Sicherung durch Plattieren oder Dampfabscheidung erzeugt.
Ferner wird die Seitenwand der Sicherung vorzugsweise mit Silikongummi bedeckt. Im allgemeinen kann ein wärmeschrumpfbares Rohr aus Silikongummi auf die Sicherung aufgebracht werden. Wenn die so beschichtete Sicherung erwärmt wird, schrumpft das Rohr und wird in engen Kontakt mit derselben gebracht, wie in Fig. 13 dargestellt. Dies verhindert die Ausbildung eines Überganges auf der Sicherung und vermindert die Widerstandsänderung im endbereich derselben.
Als Füllmaterial wird Epoxidharz verwendet, um die mit Silikongummi überzogene Sicherung zu verschließen.
Da der Silikongummi eine geringere Wärmeleitfähigkeit hat als das Epoxidharz, ist es möglich, den Transmissionsgrad der von der Sicherung erzeugten Wärme auf das Epoxidharz zu vermindern. So kann infolge eines Auslösestromes ein schneller Temperaturanstieg in der Sicherung erreicht und so die für die Auslösung erforderliche Zeit vermindert werden. Ferner ist Silikongummi hoch warmfest und unterliegt nicht Qualitätsänderungen (z.B. der Verkohlung). So kann ein Leckstrom auf einen vernachlässigbaren Wert reduziert werden, was wiederum zu einer zuverlässigeren Sicherungsfunktion führt.
Diese Erfindung wird aus der folgenden detaillierten Beschreibung noch verständlicher, wenn sie zusamen mit den beigefügten Zeichnungen betrachtet wird, welche darstellen:
Fig. 1 ist eine Perspektivdarstellung einer erfindungsbemäßen Halbleitervorrichtung.
Fig. 2 ist eine Perspektivdarstellung der halbleitervorrichtung von Fig. 1 mit entferntem Außenteil.
Fig. 3 ist eine Darstellung eines Schnittes entland der Linien III-III von Fig. 1
Fig. 4 stellt einen B+-Anschluß einer Vorrichtung nach dem Stand der Technik dar.
Fig. 5 stellt einen B+-Anschluß mit Sicherungsvunktion dar, der durch Ausbildung der gewünschten Auslösecharakteristik am B+- Anschluß von Fig. 4 erhalten wurde.
Fig. 6A - 6C sind Modelldarstellungen, deren jede das Auslöseverhalten der Sicherung von Fig. 5 darstellen.
Fig. 7A und 7B stellen die Beziehung zwischen dem Sicherungsstrom und der Zeit sowie diejenige zwischen der Sicherungstemperatur und der Zeit zum Zeitpunkt der Auslösung der Sicherung von Fig. 5 dar.
Fig. 8 stellt die Ausbildung einer Sicherung nach einer bevorzugten Ausführungsform dieser Erfindung dar.
Fig. 9a und 9B sind Modelldarstellungen deren jede das Ansprechverhalten der in Fig. gezeigten Sicherung darstellt.
Fig. 10A und 10B stellen schematisch die Beziehung zwischen dem Sicherungsstrom und der Zeit sowie diejenige zwischen der Sicherungstemperatur und der Zeit zum Zeitpunkt der Auslösung der Sicherung von Fig. 8 dar.
Fig. 11A - 11C stellen Beispiele hohler Sicherungen dar, die bei dieser Erfindung verwendet werden.
Fig. 12A und 12B sind Schnittdarstellungen anderer Beispiele dieser Erfindung.
Fig. 13 stellt noch ein weiteres Beispiel einer Sicherung dar, wie sie in dieser Erfindung benutzt wird.
Fig. 14 ist eine elektrische Schaltung einer Halbleitervorrichtung.
Fig. 15A - 15D sind Darstellungen von Sicherungen nach dem Stand der Technik und erklären jeweils eines deren Probleme.
Fig. 16 ist ein Diagramm, das die Ursache des in Fig. 15 dargestellten Problems illustriert.
Fig. 17 stellt die Beziehung zwischen dem Schmelzpunkt und dem Zusammensetzungsverhältnis von Pb-Sn dar.
Fig. 18A, 18B sowie 19A und 19B sind Schnittdarstellungen von Sicherungen, die bei der Erfindung angewandt werden.
Fig. 20 illustriert ein Problem der elektrischen Charakteristik einer Sicherung nach dem Stand der Technik.
Fig. 21 stellt eine bei der Erfindung benutzte sicherung anderen Aussehens dar.
Fig. 22A und 22B zeigen die Beziehung zwischen einem anormalen Strom und der Zeit sowie zwischen der Sicherungstemperatur und der Zeit sowohl für eine Ausführung nach dem Stand der Technik als auch nach dieser Erfindung.
Fig. 23 stellt eine bevorzugte Ausführungsform einer Sicherung nach dieser Erfindung dar.
Fig. 24 A - 24C sind Modelldarstellungen, deren jede das problem darstellt, das bei dem bei Fig. 23 angewandten Verfahren auftritt.
Fig. 25 und 26 sind Modelldarstellungen, die andere Probleme zeigen, die bei dem Verfahren auftreten, das bei der Ausführungsform von Fig. 23 angewandt wird.
Fig. 27 ist eine Darstellung einer anderen erfindungsgemäßen Ausführungsform, die die Probleme der Fig. 24, 25 und 26 löst.
Fig. 28 ist eine Querschnittsdarstellung einer Vorrichtung nach dem Stand der Technik ohne Sicherungsfunktion.
Fig. 29 ist ein elektrisches Schaltbild einer Halbleitervorrichtung nach dem Stand der Technik.
Fig. 30 ist eine Schnittdarstellung einer Vorrichtung nach dem Stand der Technik mit Sicherungsfunktion.
fig. 31A und 31B zeigen eine Perspektivdarstellung und ein elektrisches Schaltbild einer anderen erfindungsgemäßen Ausführungsform einer Halbleitervorrichtung.
Fig. 32 und 33 sind Schaltbilder, welche Anwendungsbeipiele der Halbleitervorrichtung von Fig. 31 darstellen.
Fig. 34A und 34B sind Schaltungen, bei denen die in Fig. 1 dargestellte Halbleitervorrichtung angewandt werden kann.
Fig. 35 ust eine Abwandlung der Ausführungsform von Fig. 31A, bei der ein Teil des Außenanschlusses durch die Sicherung (101) gebildet wird.
Nun wird eine Halbleitervorrichtung nach einer Ausführungsform dieser Erfindung unter Bezugnahme auf die Fig. 1 bis 3 beschrieben.
Fig. 1 ist eine Perspektivdarstellung einer Dreiphasen- Vollwellengleichrichter-Vorrichtung. fig. 2 ist eine Perspektivdarstellung der Vorrichtung, von der ein Außengehäuse und das darin befindliche Harz entfernt sind. Fig. 3 ist eine Darstellung eines Schnittes der Vorrichtung von Fig. 1 entland der Linien III-III.
In den Fig. 1 bis 3 bezeichnet die Bezugszahl 4 eine Strahlungsplatte aus Aluminium. Nachdem sie einem Sandstrahlprozess unterworfen worden ist, wird auf die Strahlungsplatte eine Struktur einer dünnen Isolierschicht 5 selektiv, beispielsweise durch Flammspritzen, Aufdampfen, Sputtern oder Pastenauftragung aufgebracht. Eine erste elektrische Leiterbahnstruktur 6a wird auf der Isolierschicht 5, die auf der Strahlungsplatte 4 angebracht ist, aufgebracht. Eine zweite elektrische leiterbahnstruktur 6b und eine elektrische Leiterbahnstruktur 6c werden direkt auf der Strahlungsplatte 4 durch Flammspritzen, Aufdampfen, Sputtern oder Pastenauftragung aufgebracht. Die erste und die zweite Leiterbahnstruktur 6a und 6b sind durch die Isolierschicht 5 voneinander isoliert.
Die Kathodenelektroden der als erste Halbleitergleichrichterelemente wirkenden Dioden 7a, 7c und 7e sind auf der ersten Leiterbahnstruktur und die Anodenelektroden der als zweite Halbleitergleichrichterelemente wirkenden Dioden 7b, 7d und 7f sind auf der zweiten Leiterbahnstruktur beispielsweise durch Löten befestigt.
Die entgegengesetzten Elektroden eines entsprechenden Paares erster und zweiter Halbleitergleichrichterelemente, beispielsweise die Anode der Diode 7a und die Kathodenelektrode der Diode 7b, werden miteinander über L-förmige Leiter 10 durch Löten verbudnen. In gleicher Weise werden die Anodenelektrode der Diode 7c und die Kathodenelektrode der Diode 7d sowie die Anodenelektrode der Diode 7e und die Kathodenelektrode der Diode 7f miteinander verbunden, so daß eine Brückenschaltung, wie im Schaltbild von Fig. 14 dargestellt, entsteht.
Ein Ende einer stabförmigen Sicherung 101 und ein Masseanschluß 18 werden durch Löten auf der ersten Leiterbahnstruktur 6a bzw. auf der Leiterbahnstruktur 6c, die mit der zweiten Leiterbahnstruktur verbunden ist, angebracht. Ein Gehäuse 11 aus Aluminium wird fest an der Strahlungsplatte 4 angebracht, um die zuvor genannten Teile zu umschließen und ein Anschlußhalter 12 wird auf der Oberseite des Gehäuses 11 befestigt. (Als Folge davon kann ein Anschluß 18 vollständig innerhalb des Gehäuses 11 und des Halters 12 eingeschlossen werden).
Der Ansclußhalter weist eine schachtelähnliche Anschlußhülse 12a auf, die so geformt ist, daß sie sich seitlich erstreckt und am äußersten Ende eine Öffnung hat. Ein erster Außenanschluß 12b (bei diesem Beispiel ein ausgangsanschluß) ist seitlich angebracht und erstreckt sich innerhalb der Anschlußhülse 12a. Der erste Außenanschluß 12b ist über die Ausgangsdurchführung 12 c mit dem anderen Ende der Sicherung 101 verbunden.
Der Raum im Gehäuse 11 und im Anschlußhalter 12, der eine Fortsetzung desjenigen im Gehäuse 11 ist, werden Epoxiharz 15 gefüllt.
Die Halbleitervorrichung 100 dieser Erfindung nutzt eine Sicherung 101 mit zuverlässiger Sicherungsfunktion anstelle des nietförmigen B+-Anschlusses 9 der in Fig. 28 dargestellten Gleichrichtervorrichtung, der keine sicherungsfunktion hat. Das elektrische Schaltbild der Gleichrichtervorrichtung ist in Fig. 14 dargestellt.
Das obere Ende des Leiters 10 ragt aus dem Gehäuse heraus, um dritte (Eingangs-) Außenanschlüsse 10a, 10b und 10c zu bilden, die an eine Statorwicklung 14 eines Wechselstromgenerators angeschlossen werden. Ferner ist eine Batterie 16 zwischen den ersten Außenanschluß 12b und über den Masseanschluß G an die Strahlungsplatte 4 (entsprechend dem zweiten Außenanschluß) geschaltet, was die Funktion der Halbleitervorrichtung als Dreiphasen-Vollwellengleichrichter beispielsweise für Fahrzeuge verdeutlicht.
Nun wird eine Halbleitervorrichtung nach einer anderen Ausführungsform dieser Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert. Fig. 31A ist eine Perspektivdarstellung eines Einphasen-Vollwellengleichrichters, bei dem zum Zwecke der Verdeutlichung das Außengehäuse und das eingefüllt Harz weggelassen wurden. Fig. 31B ist das zugehörige Schaltbild, wobei die gleichen Bezugszahlen wie in Fig. 31A benutzt wurden, um die entsprechenden Teile zu kennzeichnen.
Bei diesem Beispiel wird die Isolierschicht 5 auf der Strahlungsplatte (Metall oder Harz) mit guter Wärmeleitfähigkeit aufgebracht. Auf der der Isolierschicht 5 werden eine erste und eine elektrische Leiterbahnstruktur 36a und 36b getrennt voneinander aufgebracht. Die Kathodenelektroden von ersten Gleichrichterelementen (Dioden) 37a und 37d sind fest and der ersten Leiterbahnstruktur 36a angebracht und mit dieser verbunden und die Anodenelektroden der zweiten Gleichrichterelemente (Dioden) 37b und 37c sind fest an der zweiten Leiterbahnstruktur 36b angebracht und mit dieser verbunden.
Die Anodenelektroden der Dioden 37a und 37c sind über hohle, angelötete Sicherungen 101a und 101b elektrisch mit den Kathodenelektroden der Dioden 37b bzw. 37d verbunden.
Dritte Außenanschlüsse 30a und 30b sind Eingangsanschlüsse, zwischen denen die Einphasenwechselspannung anliegt. Erste und zweite Außenanschlüsse 32a und 32b sind direkt (ohne Sicherung) an die erste und zweite Leiterbahnstruktur angeschlossen und die durch die Vollwellengleichrichtung erhaltene Gleichspannung liegt zwischen den Ausgangsanschlüssen an (der erste Ausgangsanschluß 32a wird als positiver Anschluß benutzt).
Die Sicherungen 101a und 101b in der erfindungsgemäßen Vorrichtung werden durch einen anormal hohen Strom mit hoher Zuverlässigkeit ausgelöst, um äußere Vorrichtungen zu schützen, die an der Eingangs- oder Ausgangsseite angeschlossen sind.
Daneben kann, wie in Fig. 35 dargestellt, ein Teil jedes Außenaanschlusses 30a und 32a durch die Sicherung 101 gebildet werden, die auch durch eine Sicherung 81 aus Fig. 8, Sicherung 151 aus Fig. 12, Sicherung 241 aus Fig. 13, Sicherung 161 aus Fig. 19 oder Sicherung 181 aus Fig. 21 ersetzt werden kann.
Fig. 32 ist ein Schaltbild, das eine Einphasen- Vollwellengleichrichter-Vorrichtung nach einer anderen Ausführungsform darstellt. In Fig. 32 wurden die gleichen Bezugszahlen wie in Fig. 31A benutzt, um einander entsprechende Teile zu kennzeichnen.
Bei dieser Ausführungsform sind die ersten und zweiten Dioden 37a und 37b miteinander über den Leiter 30a verbunden, der keine Sicherung aufweist und ein dritter Außenanschluß 30c, der so ausgebildet ist, daß eine Sicherung 101c aufnimmt, ist am Leiter 30a befestigt und mit ihm verbunden. Ferner sind die sind die ersten und zweiten dioden 37c und 37d miteinander über einen Leiter ohne Sicherung verbunden, und der dritte Außenanschluß 30b ist am Leiter 36b befestigt und mit diesem verbunden.
Die dritten Außenanschlüsse 30c und 30b bilden Eingangsanschlüsse. Der erste Außenanschluß 32a weist keine Sicherung auf und bildet zusammen mit dem zweiten Außenanschluß 32b Ausgangsanschlüsse. Jedoch kann der Anschluß 32a bei Bedarf mit einer Sicherung 101d versehen werden.
Die obige Ausführungsform bewirkt einen Schutz einer äußeren Vorrichtung (in Fig. 32 nicht dargestellt), die an der Eingangsseite angeschlossen ist, vor Schäden im Falle einer Fehlfunktion der Dioden. Um an der Ausgangsseite angeschlossene äußere Vorrichtungen zuschützen, kann die Sicherung 101d zwischen den Ausgangsanchluß 32a und die erste Leiterbahnstruktur 36a geschaltet werden. Um ferner beide äußere Vorrichtungen zu schützen, können zwei Sicherungen 101c und 101d auf der Eingangs- und Ausgangsseite angeschlossen werden.
Bei den oben beschriebenen Ausführungs haben die auf einer Leiterbahnstruktur befestigten und mit dieser verbundenen Diodenelektroden die gleiche Polarität. Zum Beispiel sind in der Halbleitervorrichtung von Fig. 31 die Kathodenelektroden der Dioden 37a und 37c an die Leiterbahnstruktur angeschlossen, aber eine Kathodenelektrode kann zur Anodenlektrode geändert werden. Diese Ausführungsform kann, wie in Fig. 33 dargestellt, ereicht werden, indem die Kathodenelektrode von Diode D1 und die Anodenelektrode von Diode D3 auf der ersten Leiterbahnstruktur 36a befestigt und mit dieser verbunden werden sowie die Kathodenelektrode von Diode D2 und die Anodenelektrode von Diode D4 werden auf der zweiten Leiterbahnstruktur 36b befestigt und mit dieser verbunden. Der erste und zweite Außenanschluß 32a und 32b bilden die Eingangsanschlüsse und dritte ausgangsanschlüsse 30d und 30e bilden die ausgangsanschlüsse. Diese Ausführungsform ist wirksam, wenn einer der Eingangsanschlüsse an Masse liegt.
Bei der Einphasen-Vollwellengleichrichter-Schaltung kann, wenn einer ihrer beiden Eingangsanschlüsse an Schaltungsmasse liegt, beispielsweise eine Schaltung, wie in fig. 33, verwendet werden. In diesem Fal wird die zweite Leiterbahnstruktur auf der Strahlungsrippe (für den Fall, daß sie als Masseleiter wirkt) ausgebildet und somit können der zweite Außenanschluß (Eingang) und die Strahlungsrippe gemeinsam genutzt werden. Weiterhin kann, wenn einer der beiden Ausgangsanschlüsse auf der Strahlungsrippe (für den Fall, daß sie als Masseleiter wirkt) ausgebildet und somit können der zweite Außenanschluß (Eingang) und die Strahlungsrippe gemeinsame genutzt werden. Weiterhin kann, wenn einer der beiden Ausgangsanschlüsse auf Schaltungsmasse liegt, beispielsweise eine Schaltung nach Fig. 31 oder 32 angewandt werden. In diesem Fall werden der zweite Außenanschluß (Ausgang) und die Strahlungsrippe gemeinsam genutzt.
Fig. 34A zeigt ein beispiel, bei dem die Einphasen- Vollwellengleichrichter-Vorrichtung von Fig. 31 zu einer Dreiphasen-Vollwellengleichrichter-Vorrichtung erweitert wurde. In der Prazis wird eine Schaltung, wie in Fig. 14 oder Figur 34B dargestellt, benutzt.
Die Ausführungsformen mit einer Sicherung 101 werden nun detaillierter erläutert.
Eine in der erfindungsgemäßen Vorrichtung verwendete Sicherung ist eine hohle Sicherung. Beim B+-Anschluß 9 von Gleichrichtern nach dem Stand der Technik wird ein Cu-Niet, wie in Fig. 4 dargestellt verwendet. Wenn er aus Sicherungsmaterial (Pb: 97 %, Sb: 3 %) hergestellt wird, um auf einfache Weise die Sicherungsfunktion zu erreichen oder eine Sicherung, die von einem vorgegebenen Strom ausgelöst wird, zu ersetzen, so wird erextrem dünn, wie in fig. 5 dagestellt, und dies macht ihn mechanisch schwach und schwierig handhabbar. Es wird angenommen, daß die Sicherung von Harz-Formmasse umgeben ist. In diesem Fall wird bei einem durchfließenden anormalen Strom und beginnendem Temperaturanstieg das Hart rund um die Sicherung durch Wärme verformt entsprechend den Zuständen unmittelbar vor dem Schmelzen der Sicherung (Fig. 6A), unmittelbar nach dem Schmelzen der Sicherung (Fig. 6B) und zum Zeitpunkt der Sicherungsauslösung (Fig. 6C). Die Verformung des Harzes infolge der Wärme ist erforderlich, um eine mechanische Trennung des Sicherungsmetalls zu ermöglichen, wenn es schmilzt, wie in Fig. 6C dargestellt.
Die Fig. 7A und 7B zeigen die Beziehung zwischen einen zum Zeitpunkt der Auslösung fließenden Strom und der Zeit sowie diejenige zwischen der Sicherungstemperatur und der Zeit. Es ist zu erkennen, daß sogar wenn die Sicherung schmilzt, die elektrische Leitfähigkeit noch durch die Sicherung in flüssiger Form aufrechterhalten wird und daher die Sicherung nicht sofort ausgelöst wird.
Die Sicherung der erfindungsgemäßen Einrichtung ist eine nietförmige Sicherung 81 mit einem hohlen Abschnitt 82, der an einem ende offen ist, wie beispielsweise in Fig. 8 dargestellt. Diese Sicherung aus einer legierung von 97 % Pb und 3 % Sb ist mechanisch fest und hat eine Charakteristik mit einem minmalen Auslösestrom von 133A bei einer Umgebungstemperatur von 20 ºC.
Obwohl die Sicherung bei Anwesenheit von Harz geschmolzen wird, kann sie wegen ihres hohlen Abschnittes unmittelbar nach dem Schmelzen auslösen, wie es in Fig. 9 dargestellt ist. Die Fig. 10A und 10B zeigen die Beziehung zwischen einem Strom der zum Zeitpunkt der Auslösung fließt und der Zeit sowie diejenige zwischen der Sicherungstemperatur und der Zeit. Sie hat auch den Vorteil, daß bei gleicher äußerer Form der Sicherung der Auslösestrom durch die Änderung des Durchmessers des hohlen Abschnittes gesteuert werden kann.
Fig. 11 stellt eine Ausführungsform der hohlen Sicherung dar. Wenn die Sicherung so geformt wird, daß beide Enden geschlossen sind, wie in Fig. 11A dargestellt, so kann das Herstellungsverfahren kompliziert werden und wenn beide Enden offen sind, wie in Fig. 11C dargestellt, dann besteht eine gewisse Gefahr, daß der Hohlraum beim Vergießen mit Harz ebenfalls mit Harz gefüllt wird. Daher die empfehlenswerteste Form der Sicherung die in Fig. 11B dargestellt, bei der nur ein Ende der hohlen Sicherung verschlossen ist.
Nun soll eine anders gestaltete, bei der Erfindung benutzte Sicherung beschrieben werden. Auf die Sicherung wird eine ein- oder mehrlagige dünne Metallschicht beispielsweise durch Plattieren oder Bedampfen aufgebracht.
Wenn eine Sicherung (Pb: 100 %), wie in Fig. 15A dargestellt, auf der Leiterbahnstruktur durch Löten mit einem Lotmaterial (Sn: 100 %) befestigt wird, wird sie nicht wie in Fig. 15B sondern wie in Fig. 15C dargestellt gelötet und der schraffierte Bereich von Fig. 15D löst sich im Lotmaterial (Sn: 100 %).
Wenn beispielsweise die Sicherung (Pb: 100 %) unter Verwendung des Lotmaterials (Sn: 100 %) bei einer Temperatur von 280 ºC gelötet wird, dann werden flüssiges Sn(100%) und festes Pb (100%) miteinander in Kontakt gebracht, wie in Fig. 16 dargestellt und im Kontaktbereich bildet sich eine Legierung von Pb und Sn. Der Schmelzpunkt der Legierung von Pb und Sn sinkt abhängig von ihrer Zusammensetzung unter 280 ºC, wie es deutlich aus dem in Fig. 17 dargestellten Phasendiagramm von Pb und Sn erkennbar ist. Im Ergebnis schmilzt sich das Pb der Sicherung in das Lotmaterial (Sn: 100 %), und die Sicherung wird verformt, wie in Fig. 15C dargestellt (Allgemein gesagt wird das Pb der Sicherung vom Sn des Lotmaterials aufgezehrt).
Der Auslösestrom der Sicherung grundlegend vom Widerstand und von der Querschnittsfläche der Sicherung bestimmt. Der Widerstand der Sicherung wird vom Material, von deren Querschnitt und Länge bestimmt und daher kann, wenn die Sicherung, wie in Fig. 15C dargestellt, verformt ist, die vorgegebene Sicherungscharakteristik nicht erreicht werden.
Nach dieser Erfindung wird die Sicherung 151 mit einer dünnen Metallschicht 152 aus Ni überzogen, wie in den Fig. 12A oder 18A dagestellt, um das Problem des Auffressens der Sicherung durch das Lotmaterial zu lösen.
Die Sicherungen 151 und 161, die in den Fig. 18B und 19B dargestellt sind, bestehen aus Sicherungsmaterial von Pb 97 % und Sn 3 % und 152 sowie 162 bezeichnen die dünnen Metallschichten (einige Mikrometer Dicke) aus Nickel, das durch Plattieren aufgebracht wurde. Wenn die Sicherung auf der Leiterbahnstruktur 6a aus Cu unter Verwendung eines Lotmaterials von Sn 100% befestigt wird, ist das Pb der Sicherung durch die dünne Metallschicht 152 aus Ni geschützt und löst sich nicht im Sn des Lotmaterials, wie in Fig. 18b dargestellt.
Die Funktion der dünnen Metallschicht (152), die nach dieser Erfindung auf der Außenseite der Sicherung aufgebracht wird, ist es, die Sicherung (die im allgemeinen aus Pb, Pb-Legierung, Sn oder Sn-Legierung besteht) vor dem dem Lösen im Lotmaterial zu schützen (welches eine Pb-Sn-Legierung mit zusätzen von Bi, Sb, Ag, ca, Cu, Cd, Zn oder In ist) und dadurch die Sicherung in ihrer ursprünglichen Form zu bewahren und eine zuverlässsige Auslösecharakteristik zu erhalten.
Wenn der Metallbestandteil der dünnen Metallschicht auf der Sicherung zusammen mit dem Metallbestandteil des Lotmaterials eine Legierung bildet, ist es wichtig, daß der Schmelzpunkt der Legierung höher leigt als derjenige des Metalls der Sicherung.
Für die dünne Metallschicht können als Bestandteile vorzugsweise Ni, Co, Fe, Pt, Cu und Al verwendet werden, oder sie können als dünne Legierungsschicht die Sicherung überziehen.
Um auch gute Löteigenschaften zu erzielen, kann die dünne Metallschicht auch aus einer Vielzahl von Lagen aufgebaut sein.
Beispielsweise wird eine dünne Sn-Schicht 153 oder 163, die gut vom Lot benetzt wird, auf eine dünne Ni-Metallschicht 152 oder 162 aufgebracht, wie es in den Fig. 12B oder 19B dargestellt ist. Falls die dünne Metallschicht durch Plattieren aufgebracht wird, muß, falls erforderlich, eine Grundmetallschicht aufgebracht werden.
Jetzt wird ein weiterer Aspekt erklärt. Wie in Fig. 6 dargestellt, ist es erforderlich, das Harz rund im die sicherung zu verformen, um sie nach Beginn des Schmelzens auszulösen, und dies erfordert eine relativ lange Zeit.
Zum Auffüllen wird Epozidharz verwendet. Weil dessen Wärmeleitfähigkeit hoch ist, ist der Temperaturanstieg beim fließen eines anormalen Stromes in der Vorrichtung langsam. Dies verlängert die Zeit für das Auslösen der Sicherung, und die Temperatur in anderen Bereichen kann extrem hoch werden.
Ferner wird das Epoxidharz rund um die Sicherung verformt und in seinen Eigenschaften verändert, wie in Fig. 6C dargestellt. Zu diesem Zeitpunkt ändert das Harz seine Eigenschaften (hauptsächlich wird es verkohlt) und wird leitfähig. Es kann sogar nach der Sicherungsauslösung leicht noch ein Strom fließen, wie in Fig. 20 dargestellt.
Wie oben beschrieben, ist die Sicherungsfunktion insofern unvollkommen, als eine lange Zeit vom Beginn des anormal fließenden Stromes an bis zum Auslösen der Sicherung benötigt wird und als ein Leckstrom nach dem Auslösen fließen wird. Eine solche unvollkommene Sicherungsfunktion wird wesentlich verbessert, indem die Seitenfläche der Sicherung 181 direkt mit Silikongummi 182 überzogen wird, wie es in Fig. 21 dargestellt ist.
Die Wärmeleitfähigkeit von Silikongummi (beispielsweise 4,3 * 10-4 cal/cm*s*ºC) ist weit niedriger (etwa 1/10) als diejenige von Epoxidharz (beispielsweise 2,0 * 10-3 cal/cm*s*ºC), und daher steigt die Temperatur in der mit Silikongummi beschichteten Sicherung steil an. Ferner ist Silikongummi dem Epoxidharz in der Wärmebeständigkeit weit überlegen und sogar wenn es verformt wird und, wie in Fig. 6C dargestellt, seine Eigenschaften verändert, so werden doch seine elektrischen eigenschaften, wie das Isolationsvermögen nicht derart geschädugt, wie beim Epoxidharz. Die führt zu dem großen Vorzug, daß nach dem Auslösen der Sicherung kein Leckstrom fließen wird.
Die Fig. 22a und 22B zeigen die Beziehung zwischen einem durch die Vorrichtung fließenden anormalen Strom und der Zeit sowie zwischen der Sicherungstemperatur und der Zeit für den Stand der Technik und für diese Erfindung.
Ein Verfahren zum Aufbringen des Silikongummis auf die Sicherung besteht darin, zuerst ein Ende der Sicherung 201 an der Leiterbahnstruktur 6a anzulöten und dann die Ausgangsdurchführung 12c anzulöten, wie in Fig. 23 dargestellt.
Danach wird Silikongummi 202 aufgebracht und bei einer Temperatur von 150ºC über etwa 30 Minuten ausgehärtet, dann wird Epoxidharz 15 aufgefüllt und ausgehärtet.
Dieses Verfahren weist jedoch folgendes Problem auf. Weil Silikongummi in flüssiger Form aufgebracht wird, verbleibt ein unerwünschter Anteil 211, wie in Fig. 24A dargestellt, so daß andere Funktionen beeinträchtigt werden können. Ferner kann es geschehen, daß der Silikongummi einen Bereich, wie in Fig. 24B durch 212 gekennzeichnet, nicht bedeckt oder er wird in einem Bereich 213 von Fig. 24C dünner aufgebracht als erforderlich. Nach dem Aufbringen wird eine lange Zeit zum Aushärten des Silikongummis benötigt, was es mühsam macht, damit zu arbeiten. Da der Silikongummi nach dem Lötprozesß aufgebracht wird, kann ein Lotübergang 221, wie in Fig. 25 dargestellt, die Sicherungsfunktion beeinträchtigen.
Ein anderes Verfahren besteht darin, den Silikongummi aufzubringen und auszuhärten, bevor die Sicherung angelötet wird. Bei diesem Verfahren wird jedoch die Oberfläche der Sicherung durch Dämpfe verschmutzt, die währen des Aushärtens auftreten und dies verschlechtert die Löteigenschaften. Wenn ein normales Silikonrohr 232 (das nicht wärmeschrumpfbar ist) zur Umhüllung der Sicherung 231 benutzt wird, kann die Bildung eines Lotüberganges 221, wie in Fig. 26 dargestellt, nicht verhindert werden. Ferner wird das zum Ausgießen verwendete Epoxidharz in den Raum zwischen Sicherung nd Rohr eindringen und die Sicherungsfunktion beeinträchtigen.
Die oben beschriebenen Probleme können durch die Anwendung eines handelsüblichen wärmeschrumpfbaren Rohres aus Silikongummi gelöst werden. Das wärmeschrumpfbare Rohr hat vorzugsweise die Eigenschaft, nicht in Längsrichtung sondern nur in radialer Richtung zu schrumpfen. Eine Schicht der gewünschten gleichmäßigen Dicke kann lückenlos auf dem gewünschten Abschnitt der Sicherung ausgebildet werden, indem man von der Eigenschaft des Rohres Gebrauch macht, wie in Fig. 27 dargestellt. Allgemein ausgedrücktkann zum Überziehen der Sicherung jedes Rohr benutzt werden, wenn die Wärmefestigkeit des Rohres besser ist als diejenige des Epoxidharzes und wenn seine elektrische Leitfähigkeit, auch wenn es durch Wärme verformt ist, genügend gering bleibt.
Da das richtig ausgewählte wärmeschrumpfbare Rohr anfangs einen größeren Durchmesser hat als das gewöhnliche Rohr, ist es leicht über die Sicherung zu schieben. Nachdem es geschrumpft ist, wird sein Durchmesser normalerweise kleiner als derjenige der Sicherung. Es umschließt somit die Sicherung ganz eng und es bleibt kein Raum zwischen Sicherung und Rohr. Das wärmeschrumpfbare Rohr ist nicht flüssig sondern in einem Anfangszustand fest; es schrumpft nicht in Längsrichtung sonder gleichmäßig in radialer Richtung. Daher ist es möglich, die Probleme zu lösen, daß sich der Silikongummi an Bereiche anlegt, wo dies nicht gewünscht wird, daß ein Bereich unbedeckt bleibt, wo dies erforderlich ist und daß die Beschichtung ungleichmäßige Dicke aufweist, wie dies bei der Aufbringung flüssigen Silikongummis geschieht. Darum ist der Umgang mit dem wärmeschrumpfbaren Rohr einfach. Weiterhin ist die Zeit zur Durchführung des Aushärteprozesses bei 150 ºC so kurz wie etwa 1 Minute.
Wenn das wärmeschrumpfbare Rohr angebracht wird, wird ein Ende der Sicherung 241 zuerst auf dem leiterbahnmuster 6a mittels Lot (sn: 100 %) befestigt, wie in Fig. 27 dargestellt. Dann wird das wärmeschrumpfbare Rohr 242 in der gewünschten Länge über die Sicherung geschoben und für 1 Minute einer Atmosphäre von 150 ºC ausgesetzt, um dadurch den Aushärteprozeß zu vollenden. Danach wird am oberen Ende der Sicherung die Ausgangsdurchführung 12c mittels Lot 243 befestigt. Wenn vor dem Löten ausgehärtet wird, dann werden die Löteigenschaften nicht beeinträchtigt und der Ausbildung eines Lotüberganges wird vorgebeugt, wie es in Fig. 27 dargestellt ist.
Die erfindungsgemäße Halbleitervorrichtung ist durch die eingebaute Sicherung gekennzeichnet. Es ist möglich, eine Halbleitervorrichtung zu schaffen, die immer eine ausgezeichnete Sicherungsfunktion aufweist und eine anormale Wärmeentstehung aus jeglichem unbeabsichtigtem Grund verhindert. Die in der vorliegenden Erfindung benutzte Sicherung hat folgende Eigenschaften:
(1) In der Sicherung ist ein hohler Bereich vorgesehen. Dies erhöht die mechanische Festigkeit der Sicherung und vereinfacht es, den Auslösestrom zu beinflussen, ohne den Außendruchmesser der Sicherung zu ändern. Obwohl Harz um die Sicherung gegossen wird, ist die Sicherungsauslösung unmittelbar nach dem Beginn der Schmelze möglich, was die Auslösezeit der Sicherung nach dem Beginn eins anormalen Stromflusses vermindert, und dadurch erreicht man eine zuverlässige Sicherungsfunktion.
(2) Auf die Sicherung wird eine dünne ein- oder mehrlagige Metallschicht aufgebracht. Da die Sicherung durch diese dünne Metallschicht vom geschmolzenen Montagelot getrennt wird, löst sich die Sicherung nicht im Lot, wenn sie auf dem Leiter befestigt wird und dies wiederum verhindert eine Verformung der Sicherung im Befestigungsbereich. Dadurch könne die Sicherungseigenschaften entsprechend der konstruktiven Auslegung bewahrt werden.
(3) Die Seitenfläche der Sicherung wird unter Verwendung eines wärmeschrumpfbaren Rohres mit Silikongummi überzogen. Dies beschränkt die benetzbare Fläche der Sicherung während ihrer Verlötung mit dem Leiter und verhindert die Ausbildung eins Lotüberganges, was wiederum eine zuverlässige Sicherungsfunktion schafft. Wenn die Sicherung durch Ausgießen mit Harz verschlossen wird, steigt Sicherungstemperatur vom Beginn eines anormalen Stromflusses an im Vergleich zum Stand der Technik schneller und die Auslösezeit der Sicherung kann verkürzt werden. Weil Silikongummi nicht in seinen Isolationseigenschaften geschädigt wird, selbst wenn er sich sonst verändert, kann der nach dem Auslösen noch fließende Strom kleiner gehalten werden als in dem Fall, wo die Sicherung von verkohltem Epoxidharz umgeben ist. Ein solcher Strom wird vernachlässigbar und dies führt zu einer ausgezeichneten Sicherungscharakteristik.
Der Querschnitt der Sicherung kann die Form eines Kreises, einer Ellipse, eines Rechteckes oder eines Sechseckes aufweisen.
Ferner ist es möglich, den Hohlraum der Sicherung mit einem flüssigen Stoff, wie Slikonöl, das wärmebeständige Eigenschaften hat, zu füllen. Wenn der Hohlraum gefüllt ist, wird die mechanische Festigkeit eine dünnen, rohrförmigen Sicherung beträchtlich erhöht, und dies wiederum erleichtert die Handhabung der Sicherung im Fertigungsprozeß.

Claims

1. Halbleitervorrichtung mit:

einem Halbleiterelement (7, 37),

einer an das Halbleiterelement (7, 37) über ein elektrische leitendes Teil oder eine solche Struktur angeschlossenen Schmelzsicherung (101, 81, 152, 201, 241), die an das elektrische leitende Teil (z.B. 30a, 30b) oder an die Struktur (6a, 6b, 36a, 36b) auf einem Substrat (4, 5) angelötet ist und

einem Gehäuse (11) zur Umhüllung des Halbleiterelements (7, 37) und der Schmelzsicherung (101, 81, 151, 201, 241),

dadurch gekennzeichnet, daß

die Schmelzsicherung (101, 81, 151, 201, 241) eine hohle Schmelzsicherung ist und aus Pb oder einer Pb-Legierung besteht, die mindestens eines der Metalle aus der Gruppe, die Bi, Ca, Cd und Sb umfaßt, enthält oder aus Sn oder einer Sn- Legierung besteht, die mindestens eines der Metalle aus der Grupe, die Bi, Ca, Cd und Sb umfaßt, enthält, wobei auf die Schmelzsicherung eine dünne Metallschicht (152, 153) aufgebracht ist,

die Schmelzsicherung (101, 81, 151, 201, 241) weiterhin auf ihrer Seitenfläche mit einem Material beschichtet ist, dessen Hitzebesändigkeit besser ist als diejenige von Epoxidharz und dessen elektrische Leitfähigkeit sogar im Falle der Verformung durch Hitze gering ist und

das Gehäuse (11) mit einem Epoxidharz (15) gefüllt ist, so daß das Halbleiterelement (7, 37) und die Schmelzsicherung (101, 81) 151, 201, 241) durch das Epoxidharz befestigt sind.

2. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schmelzsicherung die Form eines Zylinders hat, der an einem Ende offen und am anderen geschlossen ist.

3. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die auf die Schmelzsicherung aufgebrachte dünne Metallschicht aus einem Metall ausgewählt aus der Gruppe, die Ni, Co, Pt, Al, Cu und Fe umfaßt, oder aus einer Legierung besteht, die hauptsächlich ein Metall enthält, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die Ni, Co, Pt, Al, Cu und Fe umfaßt.

4. Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die auf die Schmelzsicherung aufgebrachte dünne Metallschicht eine Mehrschicht-Struktur aufweist und die äußerste Schicht (153) dieser dünnen Metallschicht im wesentlichen aus Sn besteht.

5. Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß auf die Seitenfläche der Schmelzsicherung Silikongummi (202) aufgebracht ist.

6. Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenfläche der Schmelzsicherung mit einem wärmeschrumpfbaren Silikonrohr (242) bedeckt ist.