DE1909639C

DE1909639C - Right-hand arrangement

Info

Publication number: DE1909639C
Authority: DE
Inventors: Franz Xavier Miller Samuel Ernest Kokomo Reynolds James Eugene Sharpsville Rittmann Albert Deitz Koko mo Ind Huber (V St A )
Original assignee: General Motors Corp
Current assignee: Motors Liquidation Co

Description

Die Erfindung bezieht sicli auf eine Gleichrichteranordnung für hohe Leistungen, mit einem hermelisch verschlossenen Gehäuse, das aus einem napfföriniyen Gehäuseteil und einem mit diesem verschweißten Deckel besieht, mit einer einen PN-Übergang aufweisenden Halbleiterscheibe, deren Grundfläche mit dem Boden des napfförmigen Gehauseteils und deren Deckfläche über eine Elektrode mit einer durch den Deckel nach außen geführten Zuleitung verbunden ist, und mit einem auf dem Boden des ic napfförmigen Gehäuseteils aufsitzenden, jedoch frei beweglichen rohrförmigen Molekularsieh-Getterkörper. der die Halbleiterscheibe und einen Teil der Zuleitung koaxial umgibt und der zur Reinigung der Atmosphäre im Gehäuse dient.The invention relates to a rectifier arrangement for high performance, with a hermetically sealed housing that consists of a napfföriniyen Housing part and a cover welded to it, with a PN junction having semiconductor wafer, the base of which with the bottom of the cup-shaped housing part and its top surface via an electrode with a supply line led through the cover to the outside is connected, and with a seated on the bottom of the ic cup-shaped housing part, but free movable tubular molecular sieve getter body. which coaxially surrounds the semiconductor wafer and part of the supply line and which is used for cleaning the The atmosphere in the housing is used.

Eine derartige Gleichrichteranordnung ist durch die deutsche Auslegeschrift 1 250 005 bekannt. Diese arbeitet unter normalen stationären Verhältnissen einwandfrei. Man hat jedoch festgestellt, daß die Lebenszeit wesentlich kürzer ist, wenn die Gleichrichter- ao anordnung im Kraftfahrzeugbau verwendet wird. Unter diesen Betriebsbedingungen unterliegt sie nämlich mechanischen Schwingungen, und es wurde festgestellt, daß ein Abbau der elektrischen Eigenschaften auch bei rein gehaltener Atmosphäre innerhalb des Gehäuses u J keiner sichtbaren Zerstörung des Halbleiterkörper eintritt. Trotz eines scheinbar vollständigen Schutzes erfolgt ein Aobau der elektrischen Eigenschaften. Es wurde erkann', daß infolge der Schwingungen durch den frei beweglichen Getterkörper. der aus Abrieb bewirkendem Werkstoff besteht, ein Abrieb eintritt, so daß abgeriebener metallischer Werkstoff in den Bereich des PN-Ubergangs gelangt und damit die festgestellten Nachteile auslöst.A rectifier arrangement of this type is known from German patent application 1,250,005. This works perfectly under normal stationary conditions. However, it has been found that the lifetime is much shorter if the rectifier arrangement is used in motor vehicle construction. Under these operating conditions it is subject to mechanical vibrations, and it has been found that that a degradation of the electrical properties even if the atmosphere is kept clean of the housing u J no visible destruction of the semiconductor body occurs. Despite a seemingly complete Protection is based on the electrical properties. It was recognized that as a result of the Vibrations through the freely movable getter body. which consists of abrasive material, an abrasion occurs, so that abraded metallic Material gets into the area of the PN transition and thus triggers the identified disadvantages.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die erwähnten Nachteile zu überwinden, so daß die Lebensdauer hermetisch abgeschlossener Gleichrichteranordnungen wesentlich erhöht wird.The invention is based on the object of overcoming the disadvantages mentioned, so that the service life Hermetically sealed rectifier arrangements is increased significantly.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in dem napfförmigen Gehäuseteil Silikonöl in solcher Menge enthalten ist, daß die Halbleiterscheibe überdeckt ist, ein wesentlicher Teil des Getterkörpers jedoch frei liegt.This object is achieved according to the invention in that silicone oil in the cup-shaped housing part is contained in such an amount that the semiconductor wafer is covered, an essential part of the getter body however is exposed.

Das Silikonöl kapselt zunächst abgeriebenen Werkstoff ein und verhindert damit dessen Bewegung in dem Bereich des PN-Ubergangs; darüber hinaus wirkt es als Dämpfungsmittel für Bewegungen des Getterkörpers infolge von Schwingungen und verringert damit den möglichen Abrieb.The silicone oil initially encapsulates the abraded material and prevents it from moving in the area of the PN junction; in addition, it acts as a damping agent for movements of the getter body as a result of vibrations and thus reduces possible abrasion.

Die Gefahr eines Abriebs von metallischem Werkstoff durch den Getierkörper bei mechanischen JErschültcrungen ist auch bei einer bekannten Anordnung gemäß der deutschen Auslegeschrift 1 100 172 verhindert, da dort der Getterkörper am Bodenteil des Gehäuses befestigt ist. Dies erfordert indessen eine gesonderte Bearbeitung des Bodcntcils durch Einbringen einer Nut und das Einpassen des Getterkörpers, wodurch die Herstellung erschwert und verteuert wird.The risk of metallic material being abraded by the animal's body in the event of mechanical impacts is also in a known arrangement according to German Auslegeschrift 1 100 172 prevented, since there the getter body is attached to the bottom part of the housing. However, this requires a separate processing of the body by making a groove and fitting the getter body, whereby the production is difficult and expensive.

Bekannt ist ferner durch die französische Patentschrift I 422 168, das Gehäuse einer Gleichrichteranordnung teilweise mit Silikonöl zu füllen. Diese Glcichrichteranordrtung enthält jedoch keinen Getterkörper zur Reinhaltung der Atmosphäre, so daß das Silikonöl im wesentlichen nur der Verbesserung der Wärmeableitung dient.It is also known from French patent specification I 422 168, the housing of a rectifier arrangement to be partially filled with silicone oil. However, this rectifier arrangement does not contain a getter body to keep the atmosphere clean so that the silicone oil is essentially only improving the Used to dissipate heat.

Ferner ist durch die USA.-Palentschrift 3 181 ??" bekannt, den Halbleiterkörper durch einen SiI.Furthermore, through the USA Palentschrift 3 181 ?? " known, the semiconductor body by a SiI.

lacküberzug gegen Abrieb durch einen freibeweglichen Getterkörper zu schützen. Das Aufbringen des Silikonlacküberziiges ist jedoch schwieriger als die erfindungsgemäße Lösung des einfachen Einfüllens von Silikonöl in einer bestimmten Menge.to protect lacquer coating against abrasion by means of a freely movable getter body. The application of the However, covering it with silicone varnish is more difficult than that inventive solution of simply filling silicone oil in a certain amount.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsheispiel einer Gleichrichteranordnung nach der Erfindung dargestellt. The drawing shows an exemplary embodiment of a rectifier arrangement according to the invention.

Diese besteht aus einem napfförmigen Gehäuseteil 10 aus Kupfer, das an der offenen Stirnfläche eine Schulter 14 aufweist. Mit dieser wird ein Stahlring 12 verlötet, wobei für das Lot 16 eine Abschrägung des Ringes 12 vorgesehen ist.This consists of a cup-shaped housing part 10 made of copper, which has a on the open end face Has shoulder 14. A steel ring 12 is soldered to this, with a bevel for the solder 16 of the ring 12 is provided.

An der oberen Fläche des Ringes 12 ist ein Decke' 18 aus Stahl angeschweißt, der die Ausnehmung 21 des napfförmigen Gehäuseteils 10 hermetisch verschließt, in den Gehäuseteil 10 ist ein Halbleiterkörper 22 in Form einer Scheibe eingesetzt, die einen PN-Übergang parallel zu der Grundfläche aufweist. Die einander gegenüberliegenden Grundflächen sind daher positiv bzw. negativ.A cover 18 made of steel is welded to the upper surface of the ring 12 and forms the recess 21 of the cup-shaped housing part 10 is hermetically sealed, in the housing part 10 is a semiconductor body 22 used in the form of a disk, which has a PN junction parallel to the base. The opposing base areas are therefore positive or negative.

Die untere Grundfläche des Halbleiterkörpers 22 ist mit einem Kontaktelement 24 aus Molybdän oder Wolfram verlötet, das seinerseits mit dem Boden der Ausnehmung 21 des Gehäuseteils 10 verlötet ist. Mit der oberen Fläche, also der Deckfläche des Halbleiterkörpers 22 ist eine Elektrode 26 verlötet, die über eine durch den Deckel 18 nach außen geführte Zuleitung 28 elektrisch angeschlossen ist. Die Zuleitung 28 liegt in der Mitte innerhalb des Deckels 18 und ist von einer angelöteten Metallhülse 30 umgeben, die in einen Ring 32 aus Glas eingebettet ist, um eine abgedichtete und isolierende Verbindung mit dem Deckel 18 und dem Gehäuseteil 10 herzustellen.The lower base of the semiconductor body 22 is made of molybdenum or with a contact element 24 Soldered tungsten, which in turn is soldered to the bottom of the recess 21 of the housing part 10. With the upper surface, that is to say the top surface of the semiconductor body 22, an electrode 26 is soldered which is electrically connected via a lead 28 led to the outside through the cover 18. The supply line 28 lies in the middle within the cover 18 and is surrounded by a soldered metal sleeve 30, which is embedded in a ring 32 made of glass to provide a sealed and insulating connection with the cover 18 and the housing part 10 to produce.

Eine kleine Menge Silikonöl 34 ist ir. die Ausnehmung 21 des Gehauseteils 10 eingefüllt. Der Spiegel des Silikonöls 34 bedeckt zwar den Halbleiterkörper 22, jedoch nur einen u η beach ti ich en Teil eines rohrförmigen Getterkörpers 36 in Form eines Molekularsiebes, das auf dem Boden der Ausnehmung 21 des Gehäuseteils 10 aufsitzt und den Halbleiterkörper koaxial umschließt.A small amount of silicone oil 34 is filled into the recess 21 of the housing part 10. The mirror of the silicone oil 34 covers the semiconductor body 22, but only a part of a tubular part Getter body 36 in the form of a molecular sieve, which is located on the bottom of the recess 21 of the Housing part 10 rests and surrounds the semiconductor body coaxially.

Der Getterkörper 36 ist mit dem Gehäuse nicht verbunden, so daß er sich frei in axialer und radialer Richtung im Gehäuse bewegen kann, also gegen die Seitenwände oder beide Stirnwände anliegen kann.The getter body 36 is not connected to the housing, so that it can move freely axially and radially Can move direction in the housing, so can rest against the side walls or both end walls.

Der Getterkörper dient zugleich als Halterung und außerdem zur Abschirmung des Halbleiterkörpers gegen Schweißfunken. Als Halterung erleichtert er den Einbau der einzelnen Teile der Gleichrichteranordnung einschließlich zwischengefügter Lotteile.The getter body serves both as a holder and also to shield the semiconductor body against welding sparks. As a holder, it facilitates the installation of the individual parts of the rectifier arrangement including intermediate solder parts.

Bei der Herstellung der Gleichrichteranordnung wird zunächst der Ring 12 mit dem Gehäuseteil 10 verlötet, worauf die Halbleitereinrichtung zusammengesetzt wird. Zunächst wird der rohrförmige Getterkörper 36 in das Gehäuse eingesetzt, wobei seine Achse senkrecht zum Boden der Ausnehmung 21 liegt und somit am Boden des Gehäuses einen zentralen Bereich eingrenzt.During the manufacture of the rectifier arrangement, the ring 12 with the housing part 10 is first made soldered, whereupon the semiconductor device is assembled. First, the tubular getter body 36 inserted into the housing, its axis being perpendicular to the bottom of the recess 21 and thus delimits a central area at the bottom of the housing.

Ein Stück Lot wird dann in das Gehäuse eingesetzt, worauf das Kontakt- bzw. Elektrodenelement 24 aus Molybdän, ein weiteres Lotstück, der Halbleiterkörper 22, nochmals ein LotstUck und die Elektrode 26 übereinander eingelegt werden. Ist die Elektrode 26 bereits mit einem Lot überzogen, so ist das letzterwähnte LotstUck natürlich nicht erforderlich. Dann .,I ;)■ A piece of solder is then inserted into the housing, whereupon the contact or electrode element 24 made of molybdenum, another piece of solder, the semiconductor body 22, another piece of solder and the electrode 26 are placed one on top of the other. If the electrode 26 is already covered with a solder, the last-mentioned piece of solder is of course not necessary. Then ., I ;) ■

'in I.Hfr'ng auf'in I.Hfr'ng on

eine geeignete Lütiempcratur in einer nicht oxidierenden Atmosphäre erwärml. Nach dem Löten und Abkühlen wird der Deckel 18 ausreichend angehoben, um eine Injektionsnadel in die Ausnehmung 21 des Gehäuses vorzugsweise innerhalb des Geuerkörpers 36 einzuführen. Die S-förmige Verbindung 40 zwischen der Elektrode 26 und der Zuleitung 28 gestattet dieses Anheben des Deckels ohne die Lötstellen ungebührlich zu beanspruchen. Es werden dann einige Tropfen Silikonöl in das Gehäuse eingespritzt, die ausreichen, um die obere Fläche des Halbleiterkörpers 22 zu überdecken. Hierbei wird jedoch nur eine unbeachtliche Fläche des Getterkörpers 36 bedeckt. Der üctterkörper kann auch aus aktiviertem Aluminiumoxid, aktivierter Kohle, Kieselsäuregel, Bariumoxid usw. bestehen. Bei Verwendung eines Molekularsiebes ist ein handelsübliches Zeolith zweckmäßig. Als Getter kann auch ein poröses Glas, das einem Molekularsieb ähnlich ist, als harter zusammenhängender Körper verwendet werden. aoa suitable air temperature in a non-oxidizing one Warm atmosphere. After soldering and cooling, the lid 18 is raised sufficiently to around an injection needle in the recess 21 of the housing, preferably within the body 36 to be introduced. The S-shaped connection 40 between the electrode 26 and the lead 28 allows this lifting of the lid without undue stress on the soldered joints. Then there will be a few Drops of silicone oil are injected into the housing, enough to cover the top surface of the semiconductor body 22 to cover. In this case, however, only an insignificant area of the getter body 36 is covered. The body can also be made of activated aluminum oxide, activated carbon, silica gel, barium oxide etc. exist. When using a molecular sieve, a commercially available zeolite is appropriate. A porous glass, which is similar to a molecular sieve, as a hard, coherent one, can also be used as a getter Body to be used. ao

Nachdem das Silikonöl in den Gehäuseteil 10 eingeführt ist, wird der Deckel 18 wieder aufgesetzt und durch Widerstandsschweißen in der üblichen Weise mit dem Ring 12 verbunden, um das Gehäuse hermetisch abzudichten. Es ist zweckmäßig, die Wirksam- as keit des Getterkörpers durch vorheriges Erwärmen zu erhöhen. Ferner können auch andere Maßnahmen vor dem Aufschweißen des Deckels vorgenommen werden, falls dies gewünscht ist, um die Wirksamkeit des Getterkörpers zu erhöhen, wobei sich diese Maßnahmen nach der Art des verwendeten Getterkörpers zu richten haben. Es ist natürlich darauf zu achten daß de Eigenschaften des Halbleiterkörper« curch diese Maßnahmen nicht beeinträchtigt werden Bern Sdiweißei!auftretende schädliche Gase^„ner ha « Gehäuses werden vom Gutcrkorper 36 absorbiert, ebenso wird die FeudukkeH, die beim Verschhel en des Gehäises in der Luft enthalten sein kann, beseTtigt Nach dem Zuschweißen des Gehäuses ,st d.e Gleichrichteranordnung einsatzbereit.After the silicone oil has been introduced into the housing part 10, the cover 18 is put back on and joined to ring 12 by resistance welding in the usual manner to make the housing hermetically sealed to seal. It is useful to increase the effectiveness of the getter body by heating it beforehand to increase. Furthermore, other measures can also be taken before the cover is welded on are, if so desired, in order to increase the effectiveness of the getter body, whereby these measures according to the type of getter body used. Of course, it is important to pay attention to it that the properties of the semiconductor body these measures are not impaired. Casings are absorbed by the good body 36, Likewise the feudukkeH, which in the case of marriage of the housing can be contained in the air, confirms After the housing has been welded shut, the rectifier arrangement is ready for use.

Claims

Claim:

Rectifier crane arrangement for high performance, with a hermetically sealed housing, which consists of a cup-shaped housing part and a cover welded to this, mix a semiconductor wafer with a PN junction, the depth of which with the ground of the cup-shaped housing part and its top surface via an electrode with a through the Lid is connected to the outside lead, and with one on the bottom of the cup-shaped Housing part seated but freely movable tubular molecular sieve getter body, which coaxially surrounds the semiconductor wafer and part of the supply line and which is used for cleaning the atmosphere in the housing is used, characterized in that in the cup-shaped Housing part (10) silicone oil (34) is contained in such an amount that the semiconductor wafer (22) is covered, but a substantial part of the getter body (36) is exposed.

1 sheet of drawings