DE6806029U - Halbleiterelement mit einer elektrode zur oberflaechenkuehlung des halbleiterkoerpers - Google Patents

Halbleiterelement mit einer elektrode zur oberflaechenkuehlung des halbleiterkoerpers

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Description

Halbleiterelement mit einer Elektrode zur Oberfächenkühlung des Halbleiterkörpers
Die Erfindung betrifft ein Halbleiterelement mit einer zur Oberflächenkühlung eines Halbleiterkörpers aus Einzeldrähten oder dünnen Leitungsbändern bestehenden,litzenförmigen Elektrode.
Die Grenze der Strombelastbarkeit von Halbleiterelementen wird u.a. durch die entwickelte Wärmemenge und Ableitung derselben bestimmt, Datei darf in der Regel eine Temperatur von 120 bis 15O0G in der Zone des pn-Übergangs nicht überschritten werden. Der Wärmedurchsatz durch eine Fläche hängt u.a. vom Tempera- .. turgefälle und von der Größe der durchsetzten Fläche ab. Be- ". sonders bei Halbleiterelementen großer Leistung ist ein guter Wärmeübergang zwischen dem Halbleiterelement und der Grundplatte und der daran befestigten Elektrode Bedingung. Bei erzwungener Kühlung des Halbleiterelementes oder eines mit diesem verbundenen Kühlkörpers ist die Temperaturdifferenz praktisch konstant und eine Vergrößerung des Wärmedurchsatzes kann nur durch Vergrößerung der wärmeabgebenden Oberfläche erfolgen.
Zur Ableitung dieser Wärme genügt es in vielen Fällen, das Halbleiterelement mit seinem Gehäuse auf einen Kühlkörper zu montieren und so die wirksame Oberfläche zu vergrößern (DGm 1 864 800). Der Kühlkörper kann zusätzlich zur schnelleren Wärmeableitung von einem Kühlmittel um- oder durchspült werden (DGm 1 812 308).
PaM (068. 2000/EA)
Pat/Mr/Ed
Kühlkörper dieser Ausführung nehmen aber im Verhältnis zum Halbleiterelement viel Raum ein. Desweiteren können sich bei Durchströmen des Kühlkörpers mit einem Kühlmittel laminare Grenzschichten ausbilden, durch die der Wärmeübergang verschlechtert wird.
Es ist aber auch ein Halbleiterelement bekannt geworden, bei welchem zur besseren Wärmeableitung die Elektrode an ihrem, der Halbleitertablette benachbarten, Ende zu einem verdickten, flaschenförrnigen Metallstempel verschmolzen und dieser auf das Halbleiterelement aufgelötet ist (DAS 1 098 103). Dadurch wird aber nur eine geringfügige Vergrößerung der Oberfläche erreicht.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde ein Halbleiterelement zu schaffen, bei dem die Wärmemenge ohne aufwendige metallische Kühlkörper abgeführt werden kann und bei dem eine Ausbildung von Strömungs-Grenzschichten bei Anwendung eines strömenden Kühlmittels vermieden wird.
Zur Lösung dieser Aufgabe geht die Erfindung von einem Halbleiterelement mit einer zur Oberflächenkühlung eines Halbleiterkörpers aus Einzeldrähten oder dünnen Leitungsbändern bestehenden, litzenförmigen Elektrode aus, deren mit einem Quetsch fuß versehenes Ende mit dem Halbleiterkörper verbunden ist. Die Erfindung besteht darin, daß mindestens ein Teil der Elektrode unmittelbar oberhalb dea Quetschfußes zu einer bauchartigen Verdickung gestaucht ist und so die einzelnen Drähte oder Bänder auseinandergespleißt sind.
Ein wesentlicher Vortei des erfindungsgemäßen Halbleiterelements besteht darin, daß durch die zusammengestauchte Elektrode und die dadurch entstandene Auffächerung in ihre Einzeldrähte oder Bänder die wirksame Oberfläche zur Kühlung des
Pel * ι 1 (868 SOOO/EA)
Pat/Mr/Ed
Halbleiterkörpers um ein Vielfaches vergrößert wird. Deshalb kann ein herkömmlicher Kühlkörper) auf den normalerweise das Halbleiterelement aufgeschraubt wird) entfallen. Vorteilhafterweise wird das verdickte Elektrodenstück im Halbleitergehäuse mit untergebracht und kann so zusätzlich durch ein strömendes Kühlmittel gekühlt werden, was nochmals eine Erhöhung der effektiven Oberfläche bedeutet.
Als weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung kann das obere Ende der Elektrode ebenfalls einen Quetschfuß besitzen und dieser mit dem Halbleitergehäuse verbunden sein. Dabei kann das Halbleitergehäuse relativ klein ausgeführt werden, sodaß die aufgespleißte Elektrode das Gehäuse fast vollständig ausfüllt. Um das Gehäuse potentialfrei zu halten kann das obere Ende der Elektrode isoliert aus dem Gehäuse herausgeführt werden.
Natürlich kann auf beiden planparallelen Oberflächen eines Halbleiterkörpers, z.B. einer Scheibenzelle, je eine erfindungs— gemäße Elektrode angeordnet sein. Dabei können die symmetrisch liegenden Elektroden in zwei getrennten Kammern des Halbleitergehäuses angeordnet sein, was den großen Vorteil hat, daß das ganze System wassergekühlt werden kann. Ebenfalls können in ein Halbleitergehäuse mehrere Halbleiterkörper mit den dazugehörigen erfindungsgemäßen Elektroden untergebracht sein und gleichzeitig durch ein Kühlmittel gekühlt werden.
Weitere vorteilhafte Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der Erläuterung in Verbindung mit der Zeichnung. Dabei zeigt:
Fig.1 ein Halbleiterelement nach der Erfindung mit zwei symmetrisch auf dem Halbleiterkörper in getrennten Kammern des Halbleitergehäuses angeordneten, bauohartig verdickten Elektroden;
PnI 4 F I (068. 5000/ΕΛ)
Pat/Mr/Ed
Fig.2 eine Ausführung des erfindungsgemäßen Halbleiterelementes mit nur einer Gehäusekammer.
Das erfindungsgemäße Halbleiterelement in Pig.1 besteht im wesentlichen aus einem Halbleiterkörper 1, auf dessen planparallele Oberflächen je ein Metallklötzchen aufgelötet ist, zwei auf diese gelötete, symmetrisch ausgeführte und bauchartig verdickte Elektroden (2a, 2b) und einem die Elektroden und den Halbleiterkörper aufnehmendes Gehäuse (4a, 4b). Das Gehäuse ist durch einen keramischen Ring 5 mit Rillen zur Vergrößerung des Kriechweges in zwei Kammern unterteilt. Zwei Blechabdeckungen 6, die einerseits auf Absätze des Ringes 5 aufgelötet sind, andererseits den Quetschfuß 8 der Elektroden 2a,2b eng umfassen, schließen den Halbleiterkörper völlig von den eigentlichen Kühlräumen und so vom Kühlmittel ala. Das hat den Vorteil, daß als Kühlmedium Wasser verwendet werden kann. Die zusammengestauchten Elektroden füllen die Kühlkammern fast vollständig aus, was eine sehr kompakte Bauweise erlaubt. Das Kühlmittel strömt dabei durch die Oeffnungen 7b in das Gehäuse, umspült die einzelnen, auseinandergespleißten Drähte oder dünnen Bänder der Elektroden 2a,2b und tritt durch die Oeffnungen 7a»7b wieder nach außen. Zum Stromausschluß dient je eine am äußeren Quetschfuß oder am Gehäuse befestigte Lasche 3a,3b.
Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel in Pig.2 befinden sich die beiden Elektroden zusammen in einem Kühlraum. Der Halbleiterkörper ist durch eine ringförmige Kapselung aus einem Keramikring 5 und zwei Blechabdeckungen 6 wiederum vor dem Zutritt des Kühlmediums geschützt. Diese Ausführung eignet sich besonders für eine Gebläsekühlung. Desweiteren können in entsprechend dimensioniertes Gehäuse mit nur einem Kühlkreislauf mehrere Halbleiterkörper mit den erfindungsgemäßen Elektroden eingebaut werden.
Pol Ί F I (BOB. !,OOO/EA)

Claims (6)

1» Halbleiterelement mit einer zur Oberflächenkühlung eines Halbleiterkörpers aus Einzeldrähten oder dünnen Leitungsbändern bestehenden, litzenförmigen Elektrode, deren mit einem Quetschfuß versehenes Ende mit dem Halbleiterkörper verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Teil der Elektrode unmittelbar oberhalb des Quetschfußes (8) zu einer bauchartigen Verdickung (2,2a,2b) gestaucht ist und so die einzelnen Drähte oder Bänder auseinandergespleißt sind.
2. Halbleiterelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die bauchartige Verdickung (2,2a,2b) in einem Halbleitergehäuse (4a,4b) angeordnet ist und dieses fast vollständig ausfüllt,.
3· Halbleiterelement nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das obere Ende der Elektrode ebenfalls einen Quetschfuß (8) besitzt und dieser mit dem Halbleitergehäuse (4a,4b) verbunden ist.
4. Halbleiterelement nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das obere Ende der Elektrode isoliert aus dem Gehäuse herausgeführt ist.
5. Halbleiterelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf beiden planparellalen Oberflechen des Halbleiterkörpers eine Elektrode mit bauchartigen Verdickungen angeordnet ist.
6. Halbleiterelement nach Anspruch 2 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Halbleitergehäuse von einem strömenden Kühlmittel durchströmt wird.
680602?
DE6806029U 1968-10-23 1968-10-23 Halbleiterelement mit einer elektrode zur oberflaechenkuehlung des halbleiterkoerpers Expired DE6806029U (de)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0013707A1 (de) * 1978-12-22 1980-08-06 BROWN, BOVERI & CIE Aktiengesellschaft Mannheim Leistungs-Halbleiterbauelement

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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EP0013707A1 (de) * 1978-12-22 1980-08-06 BROWN, BOVERI & CIE Aktiengesellschaft Mannheim Leistungs-Halbleiterbauelement

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