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DE3628556C1 - Semiconductor device - Google Patents

Semiconductor device

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Publication number
DE3628556C1
DE3628556C1 DE19863628556 DE3628556A DE3628556C1 DE 3628556 C1 DE3628556 C1 DE 3628556C1 DE 19863628556 DE19863628556 DE 19863628556 DE 3628556 A DE3628556 A DE 3628556A DE 3628556 C1 DE3628556 C1 DE 3628556C1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
semiconductor
contact
plate
arrangement according
contact pieces
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired
Application number
DE19863628556
Other languages
German (de)
Inventor
Heinrich Dr-Ing Heilbronner
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Semikron GmbH and Co KG
Semikron Elektronik GmbH and Co KG
Original Assignee
Semikron GmbH and Co KG
Semikron Elektronik GmbH and Co KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Semikron GmbH and Co KG, Semikron Elektronik GmbH and Co KG filed Critical Semikron GmbH and Co KG
Priority to DE19863628556 priority Critical patent/DE3628556C1/en
Priority to JP20662687A priority patent/JPH0642521B2/en
Application granted granted Critical
Publication of DE3628556C1 publication Critical patent/DE3628556C1/en
Expired legal-status Critical Current

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    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00—Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/71—Means for bonding not being attached to, or not being formed on, the surface to be connected
    • H01L24/72—Detachable connecting means consisting of mechanical auxiliary parts connecting the device, e.g. pressure contacts using springs or clips
    • H—ELECTRICITY
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    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
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    • H01L2924/11—Device type
    • H01L2924/13—Discrete devices, e.g. 3 terminal devices
    • H01L2924/1301—Thyristor

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  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)

Abstract

In a semiconductor device, at least one semiconductor chip having current conductor sections is mounted on a baseplate and encapsulated in insulating material. The current conductor sections are designed at least in places as contact pieces for pressure contacting. On that side of the semiconductor chip which is remote from the baseplate the current conductor sections project out of the encapsulation. A structure designed to facilitate and simplify connection to control circuits and protective circuits, to shorten and improve replacement of the device in conjunction with others and to cheapen and simplify production is made possible in that pressure contact is made to the contact pieces outside the insulating-material encapsulation, a common contact plate is provided for all the contact pieces and the semiconductor element formed from the baseplate and the semiconductor chip, together with current conductor sections, in insulating-material encapsulation, is detachably joined by means of pressure to the baseplate by a cooling component and to the contact pieces by the contact plate.

Description

Die Erfindung betrifft eine Halbleiteranordnung mit den Merkmalen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a semiconductor arrangement with the Features according to the preamble of claim 1.

Eine solche als Stromrichtermodul bezeichnete Halbleiter­ anordnung ist aus der DE-OS 27 28 313 bekannt. Sie weist zwei elektrisch als Zweigpaar geschaltete Halbleitertabletten auf, von welchen jede beidseitig zwischen Kontaktstücken an­ geordnet und durch Druck mittels Federkraft kontaktiert ist.Such a semiconductor referred to as a converter module arrangement is known from DE-OS 27 28 313. She points two semiconductor tablets electrically connected as a pair of branches on, each of which is on both sides between contact pieces ordered and contacted by pressure by spring force.

Derartige Module zeigen verschiedene Nachteile. So erfordert die Verbindungstechnik zu weiteren Anordnungen bzw. zu Steuer- und Schutzschaltungskreisen bei der Anwendung in Strom­ richtergeräten einen erheblichen Platz-, Material- und Arbeits­ aufwand.Such modules have various disadvantages. So requires the connection technology to other arrangements or to control and protection circuits when used in electricity judges a considerable amount of space, material and labor expenditure.

Weiter ist der Austausch eines Zweigpaares infolge der vor­ gegebenen Führung und Befestigung der Anschlußleiter, insbeson­ dere bei Anordnung und gemeinsamer Schaltung von mehreren, nur mit erheblichem Aufwand zum Lösen und Entfernen sowie zum Ein­ fügen und Befestigen von Schaltungsteilen möglich.Next is the exchange of a pair of branches as a result of the before given guidance and attachment of the connecting conductors, in particular the arrangement and arrangement of several, only with considerable effort for loosening and removing as well as for joining and fastening of circuit parts possible.

Weiter ist in dem DE-GM 85 04 134 eine Spannvorrichtung für ein Halbleiterbauelement beschrieben, wobei das letztere lösbar und durch Druck mit einer als Stromschiene bezeichneten Kontaktplatte und einem Kühlkörper verbunden ist.Furthermore, in DE-GM 85 04 134 a tensioning device for describes a semiconductor device, the latter detachable and by pressure with a designated as a busbar Contact plate and a heat sink is connected.

Schließlich ist aus der DE-OS 29 27 860 eine Vorrichtung zum Einspannen eines scheibenförmigen Halbleiterbauelements zwischen zwei Kühlkörpern bekannt.Finally, from DE-OS 29 27 860 a device for Clamping a disk-shaped semiconductor component known between two heat sinks.

Schließlich besteht im Hinblick auf die weiter zunehmende Anwendung von Halbleiterbauelementen und -baueinheiten mit immer komplizierterem Aufbau für unterschiedlichste Schalt-, Steuer- und Regelungsvorgänge in vielen Bereichen der Technik die Forderung nach immer wirtschaftlicheren Her­ stellungsverfahren, insbesondere zur Erzielung von Großserien, welcher die beim Herstellen der bekannten Stromrichtermodule notwendigen Fertigungsprozesse nicht mehr in allen Teilen entsprechen.Finally, with regard to the growing Application of semiconductor components and assemblies with increasingly complex structure for a wide variety of switching, Control and regulation processes in many areas of the  Technology the demand for ever more economical manufacturers positioning procedures, in particular to achieve large series, which is used in the manufacture of the known converter modules necessary manufacturing processes no longer in all parts correspond.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Halbleiteran­ ordnung anzugeben, deren Aufbau Verbindungen zu Steuer- und Schutzschaltungen vereinfacht, das Auswechseln der Anordnung im Verbund mit weiteren verbessert und eine kostengünstigere und einfachere Herstellung ermöglicht. Außerdem sollen auch Halbleitertabletten mit beliebiger Anzahl von Funktions­ bereichen einsetzbar sein.The invention has for its object a semiconductor order, the structure of which links to tax and Protection circuits simplified, the replacement of the arrangement improved in conjunction with others and a more cost-effective and easier manufacture. In addition, too Semiconductor tablets with any number of functional areas can be used.

Die Lösung der Aufgabe besteht bei einer Halbleiteranordnung der eingangs genannten Art in den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1.The problem is solved in a semiconductor arrangement of the type mentioned in the characterizing features of claim 1.

Vorteilhafte Weiterbildungen sind mit den Merkmalen der Ansprüche 2 bis 15 gegeben.Advantageous further developments include the features of Claims 2 to 15 given.

Anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele wird der Gegenstand der Erfindung erläutert.Using the exemplary embodiments shown in the figures the subject of the invention is explained.

Fig. 1 zeigt perspektivisch und in Draufsicht ein Ausführungsbeispiel der Halbleiteranordnung nach der Erfindung. In Fig. 1 shows a perspective and top view of an embodiment of the semiconductor device according to the invention. In

Fig. 2 ist im Querschnitt das Element nach Fig. 1, jedoch in Isolierstoffmasse gekapselt, dargestellt. Fig. 2 is shown in cross section, the element of FIG. 1, but encapsulated in insulating material.

Fig. 3 zeigt im Querschnitt ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Halbleiteranordnung und Fig. 3 shows in cross section an embodiment of the semiconductor device according to the invention and

Fig. 4 ausschnittweise weitere Ausführungsbeispiele. Fig. 4 excerpt further exemplary embodiments.

Für gleiche Teile sind in allen Figuren gleiche Bezeichnungen gewählt.For same parts are in all figures same names selected.

Gemäß Fig. 1 ist eine Halbleitertablette (2) im wesentlichen zentral auf einer Grundplatte (1) befestigt. Die Halbleitertablette weist mehrere Funktionsbereiche auf, deren Verbindung mit den als Kontaktstücke bezeichneten Abschnitten (4, 5) der Stromleiterteile durch die Linien 3 dargestellt ist. Steuerstrombereiche der Halbleitertablette sind üblicherweise mittels drahtförmiges, Laststrombereiche dagegen mittels litzenbandförmiger Leiterteile kontaktiert. Es können Funktionsbereiche für einen Betrieb z. B. als Gleichrichter, als Transistor oder als Thyristor vorgesehen und im Verbund geschaltet oder aber jeweils elektrisch neutral angeordnet sein, um außerhalb der Anordnung entsprechend geschaltet zu werden. So kann in der Halbleitertablette eine Darlington-Schaltung mit ergänzenden Elementen ausgebildet sein. Sind zwei oder mehr Halbleitertabletten auf der Grundplatte angebracht, so kann jede derselben andere Funktionsbereiche enthalten. Andererseits ist aber auch ein Aufbau mit einer Parallelschaltung sämtlicher Funktionsbereiche einer Halbleitertablette erzielbar.Referring to FIG. 1, a semiconductor pellet (2) is mounted substantially centrally on a base plate (1). The semiconductor tablet has several functional areas, the connection of which to the sections ( 4, 5 ) of the current conductor parts, which are referred to as contact pieces, is represented by the lines 3 . Control current areas of the semiconductor tablet are usually contacted by means of wire-shaped, load current areas, on the other hand, by means of strand band-shaped conductor parts. Functional areas for an operation z. B. provided as a rectifier, as a transistor or as a thyristor and connected in a network or in each case electrically neutral to be switched outside the arrangement accordingly. For example, a Darlington circuit with additional elements can be formed in the semiconductor tablet. If two or more semiconductor tablets are attached to the base plate, each of them can contain other functional areas. On the other hand, a construction with a parallel connection of all functional areas of a semiconductor tablet can also be achieved.

Die Halbleitertablette (2) ist durch Löten oder Kleben auf der Grundplatte (1) befestigt. Sie kann auf einer metallischen Grundplatte oder aber z. B. auf einer direkt mit Kupfer metallisierten Keramikplatte angebracht sein. Ausbildung und Befestigung der Halbleitertablette sind nicht Gegenstand der Erfindung.The semiconductor tablet ( 2 ) is attached to the base plate ( 1 ) by soldering or gluing. You can on a metallic base plate or z. B. on a directly metallized with copper ceramic plate. Formation and attachment of the semiconductor tablet are not the subject of the invention.

Am Umfang der Halbleitertablette und von dieser räumlich getrennt sind die Kontaktstücke (4, 5) auf der Grundplatte (1) angeordnet. Je nach elektrischer Zuordnung der Teile Grundplatte, Halbleitertablette und Leiterteile sind die Kontaktstücke elektrisch isoliert oder elektrisch leitend auf der Grundplatte befestigt. Dies ist mit Hilfe einer Lötverbindung oder aber durch Kleben möglich. Außer auf der Grundplatte können Kontaktstücke auch auf der Halbleitertablette befestigt sein. Mit (4) sind über eine Isolierstoffzwischenschicht (7) befestigte Kontaktstücke und mit (5) ist ein unmittelbar auf der Grundplatte aufgebrachtes Kontaktstück bezeichnet. Die Kontaktstücke können auch lose auf der Grundplatte aufgelegt und auf beiden Seiten durch Druck mittels Federkraft kontaktiert sein.The contact pieces ( 4, 5 ) are arranged on the base plate ( 1 ) on the circumference of the semiconductor tablet and spatially separated from it. Depending on the electrical assignment of the base plate, semiconductor tablet and conductor parts, the contact pieces are electrically insulated or attached to the base plate in an electrically conductive manner. This is possible with the help of a soldered connection or by gluing. In addition to the base plate, contact pieces can also be attached to the semiconductor tablet. With ( 4 ) are attached via an insulating layer ( 7 ) contact pieces and with ( 5 ) is a contact piece applied directly to the base plate. The contact pieces can also be placed loosely on the base plate and contacted on both sides by pressure by means of spring force.

Im Falle einer elektrisch isolierten Anbringung der Halbleitertablette (2) auf der Grundplatte (1) ist an der Unterseite der Halbleitertablette ein zusätzliches Leiterteil vorgesehen, welches mit seiner Fortsetzung ebenfalls nach oben geführt ist.In the case of an electrically insulated attachment of the semiconductor tablet ( 2 ) to the base plate ( 1 ), an additional conductor part is provided on the underside of the semiconductor tablet, which is also continued upwards with its continuation.

Die Kontaktstücke (4, 5) sind leistenförmig ausgebildet und weisen eine freie obere Fläche (4 a, 5 a) auf, welche zur Druckkontaktierung vorgesehen und vorzugsweise geeignet vorbehandelt, z. B. versilbert ist. Als geeignete Beschichtung der freien oberen Fläche für die Kontaktierung kann auch eine duktile Metallfolie dienen. Sämtliche Kontaktstücke (4, 5) haben, bezogen auf die Grundplatte (1), gleiche Bauhöhe. Bei mehreren Funktionsbereichen der Halbleitertablette (2) in Zuordnung zu einer Kontaktstückseite sind die Konstaktstücke unterteilt, wie dies mit (6) bezeichnet ist. Die Leiterteilabschnitte (3) sind z. B. durch Bonden sowohl mit der Halbleitertablette (2) als auch mit den Kontaktstücken (4, 5) fest verbunden. Die Isolierstoffzwischenschicht (7) zur elektrisch isolierten Anordnung von Kontaktstücken auf der Grundplatte (1) kann aus Oxidkeramik bestehen. Die Kontaktstücke (4, 5) sind für ihre Verbindung mit den Leiterteilabschnitten (3) so ausgebildet, daß eine gleichzeitige mechanisierte Verbindung aller Teile durchführbar ist.The contact pieces ( 4, 5 ) are strip-shaped and have a free upper surface ( 4 a , 5 a) , which is provided for pressure contacting and preferably suitably pretreated, eg. B. is silver-plated. A ductile metal foil can also serve as a suitable coating for the free upper surface for contacting. All contact pieces ( 4, 5 ) have the same overall height in relation to the base plate ( 1 ). In the case of several functional areas of the semiconductor tablet ( 2 ) in association with a contact piece side, the contact pieces are subdivided, as is designated by ( 6 ). The conductor sections ( 3 ) are, for. B. firmly bonded to both the semiconductor tablet ( 2 ) and the contact pieces ( 4, 5 ). The intermediate insulating material layer ( 7 ) for the electrically insulated arrangement of contact pieces on the base plate ( 1 ) can consist of oxide ceramic. The contact pieces ( 4, 5 ) are designed for their connection to the conductor sections ( 3 ) so that a simultaneous mechanized connection of all parts can be carried out.

Die Auflagefläche der Grundplatte (1) ist im Hinblick auf die Forderung nach bestmöglicher Ableitung der Verlustwärme zum Kühlbauteil plan und kann entsprechend oberflächenbehandelt sein.The bearing surface of the base plate ( 1 ) is flat in view of the requirement for the best possible dissipation of the heat loss to the cooling component and can be surface-treated accordingly.

Ein Aufbau nach Fig. 1 kann z. B. quadratische Grundfläche haben. Damit ist der Vorteil verbunden, daß die Anordnung ohne Vorzugsrichtung in gewünschter räumlicher Zuordnung zu weiteren in einer Schaltung aufgereihten Halbleiteranordnungen mit diesen verbunden sein kann. Weiter können Halbleitertablette(n) (2) und Kontaktstücke (4, 5) so ausgebildet und auf der Grundplatte (1) wählbar so angeordnet sein, daß bei Aufreihung und elektrischer Verknüpfung mehrerer Halbleiteranordnungen eine die Stromleitungsführung begünstigende Struktur der Stromanschlußstellen gegeben ist.A structure according to FIG . B. have a square base. This has the advantage that the arrangement can be connected to these without a preferred direction in the desired spatial assignment to further semiconductor arrangements lined up in a circuit. Furthermore, semiconductor tablet (s) ( 2 ) and contact pieces ( 4, 5 ) can be designed and arranged selectively on the base plate ( 1 ) in such a way that the arrangement of the lines and the electrical connection of several semiconductor arrangements results in a structure of the current connection points which favors the routing of the lines.

In Fig. 2 ist ein Aufbau nach Fig. 1 im Schnitt längs der Linie AA dargestellt. Zusätzlich ist die Bauteilstruktur auf der Grundplatte (1) noch in Isolierstoffmasse (9) gekapselt. Aus dieser ragen abschnittweise die Kontaktstücke (4, 5) heraus. Die Druckkontaktierung erfolgt auf der jeweils vorbehandelten Fläche (4 a bzw. 5 a). Die Höhe der Isolierstoffmasse (9) ist unkritisch, ebenso ihre laterale Ausdehnung, sofern die Bestimmungen über die Einhaltung von Isolationsabständen berücksichtigt sind.In Fig. 2, a structure according to Fig. 1 is shown in section along the line AA . In addition, the component structure on the base plate ( 1 ) is still encapsulated in insulating material ( 9 ). The contact pieces ( 4, 5 ) protrude in sections from this. The pressure contact is made on the pretreated surface ( 4 a or 5 a) . The height of the insulating material mass ( 9 ) is not critical, as is its lateral extent, provided that the regulations regarding compliance with insulation distances are taken into account.

In Fig. 3 ist ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Halbleiteranordnung gezeigt, d. h. ein aus Grundplatte (1) und aus Halbleitertablette (2) mit Stromleiterteilen in Isolierstoffmasse (9) gebildetes Halbleiterelement, welches zwischen einem Kühlbauteil (13) und einer Kontaktplatte (10) eingespannt ist. Zu deren gegenseitiger fester Verbindung durch Zusammenpressen dienen Schraub­ elemente, d. h. Schraubbolzen, deren Lage lediglich durch strichpunktierte Linien gezeigt ist. Die Kontaktplatte (10) besteht aus einem Plattenpaar mit der Leiterplatte (10 a) aus glasfaserverstärktem Kunststoff und mit der metallischen Deckplatte (10 b) als Druckplatte. Die Leiterplatte kann auch aus Keramik hergestellt sein. Sie weist auf ihrer Kontaktseite Kontaktstege (11) zur Druckkontaktierung der Kontaktstücke (4, 5) und weiter als Leiterbahnen (102 a) bezeichnete Metallisierungen entsprechenden Querschnitts auf. Deren Verlauf und Verwendung sind durch die Funktionsbereiche der Halbleitertablette und deren schaltungsgemäßen Einsatz bestimmt. Die Leiterbahnen sind auch mit Stromanschlußstellen für die Halbleitertablette verbunden, wie dies in Fig. 3 am Ende der Leiterbahn (102 a) mit der metallisierten Durchbohrung (103) dargestellt ist.In Fig. 3, an embodiment of the semiconductor device according to the invention is shown, that is, from the base plate (1) and made of semiconductor pellet (2) with electrical conductor parts in Isolierstoffmasse formed semiconductor element (9) which is clamped between a cooling component (13) and a contact plate (10) . For their mutual firm connection by pressing screw elements are used, ie bolts, the position of which is shown only by dash-dotted lines. The contact plate ( 10 ) consists of a pair of plates with the circuit board ( 10 a) made of glass fiber reinforced plastic and with the metallic cover plate ( 10 b) as a pressure plate. The circuit board can also be made of ceramic. It has on its contact side contact webs ( 11 ) for pressure contacting of the contact pieces ( 4, 5 ) and furthermore with corresponding cross-section metallizations referred to as conductor tracks ( 102 a) . Their course and use are determined by the functional areas of the semiconductor tablet and its use in terms of circuitry. The conductor tracks are also connected to current connection points for the semiconductor tablet, as is shown in FIG. 3 at the end of the conductor track ( 102 a) with the metallized bore ( 103 ).

Funktionsbereichen der Halbleitertablette (2) für Steuer- und/oder Schutzschaltungskreise sind in gleicher Weise auf der Grundplatte (1) Kontaktstücke und auf der Kontaktplatte (10) Leiterbahnen (102 a) zugeordnet.Functional areas of the semiconductor tablet ( 2 ) for control and / or protection circuits are assigned in the same way on the base plate ( 1 ) contact pieces and on the contact plate ( 10 ) conductor tracks ( 102 a) .

Gerade das Verlegen der Kontaktierung von der Struktur der Halbleitertablette zu von ihr räumlich getrennten Teilen ihrer Stromleiterteile und die gleichzeitige Kontaktierung einer beliebigen Anzahl von Funktionsbereichen einer oder mehrerer Halbleitertabletten durch eine gemeinsame Kontaktplatte ermöglichen überraschend einfach sowohl den Einsatz von Halbleitertabletten mit mehrerer Funktionsbereichen als auch die Anwendung der Verbindungs- und Schaltungstechnik nach den Methoden bei integrierten Schaltungen und damit einen weitestgehend universell verwendbaren Aufbau der Halbleiteranordnung nach der Erfindung. Besonders vorteilhaft ist dabei die Möglichkeit des Einsatzes von Einrichtungen zur Herstellung von Vielfachverbindungen zwischen Halbleitertablette und Stromleiterteilen sowie die Verwendung von üblichen Isolierstoffplatten zur gewünschten Vielfachkontaktierung der Leiterteil- Kontaktstücke.Just laying the contacts from the structure the semiconductor tablet to spatially separated from it  Share their current conductor parts and the simultaneous Contact any number of Functional areas of one or more semiconductor tablets enable by a common contact plate surprisingly easy to use both Semiconductor tablets with multiple functional areas as well as the application of connection and Circuit technology according to the methods for integrated Circuits and therefore largely universal usable structure of the semiconductor device according to the Invention. The is particularly advantageous Possibility of using facilities for Establishing multiple connections between Semiconductor tablet and conductor parts as well as the Use of conventional insulating boards for desired multiple contacting of the conductor Contact pieces.

Kontaktplatte (10) und Kühlbauteil (13) sind mit übereinstimmenden Durchbohrungen zur zentrierten Führung durch die Schraubbolzen versehen, die z. B. an gegenüberliegenden Stellen im Verlauf des Umfangs der beiden Bauteile angeordnet sind. Beim dargestellten Aufbau mit einem Plattenpaar als Kontaktplatte (10) ist die Leiterplatte (10 a) durch die Deckplatte (10 b) mit angepreßt. Bei der lösbaren Verbindung von Kühlbauteil (13), Kontaktplatte (10) und Halbleiterelement können zusammen mit den Schraubbolzen auch Federkörper in Form von Schrauben- oder Tellerfedern vorgesehen sein.Contact plate ( 10 ) and cooling component ( 13 ) are provided with matching holes for centered guidance by the bolts, which, for. B. are arranged at opposite points in the course of the circumference of the two components. In the construction shown with a pair of plates as a contact plate ( 10 ), the printed circuit board ( 10 a) is also pressed through the cover plate ( 10 b) . In the releasable connection of the cooling component ( 13 ), contact plate ( 10 ) and semiconductor element, spring bodies in the form of coil or disc springs can also be provided together with the screw bolts.

Weiter kann die Deckplatte (10 b) als Federkraftspeicher vorgesehen und zu diesem Zweck aus Federstahl und geringfügig geeignet gewölbt ausgebildet sein. Furthermore, the cover plate ( 10 b) can be provided as a spring force accumulator and, for this purpose, can be made of spring steel and slightly suitably curved.

Als Kontaktplatte kann auch eine einstückige Isolierstoffplatte (18) vorgesehen sein, die auf der Kontaktseite mit metallisierten Bereichen (17) zur Kontaktierung der Kontaktstücke (4, 5) und zusätzlicher anwendungsbedingter Schaltungsbauteile versehen ist. Ene solche Ausführungsform ist in Fig. 4a im Ausschnitt gezeigt.A one-piece insulating material plate ( 18 ) can also be provided as the contact plate, which is provided on the contact side with metallized areas ( 17 ) for contacting the contact pieces ( 4, 5 ) and additional application-related circuit components. Such an embodiment is shown in detail in FIG. 4a.

Weiterhin kann als Kontaktplatte eine Metallplatte (28) dienen, bei welcher Leiterbahnen (27) über Isolierstoff­ zwischenschichten (29) aufgebracht sind, wie dies in Fig. 4b ebenfalls ausschnittweise dargestellt ist.Furthermore, a metal plate ( 28 ) can be used as a contact plate, in which conductor tracks ( 27 ) are applied over insulating layers ( 29 ), as is also shown in detail in FIG. 4b.

Das Kühlbauteil (13) in Fig. 3 ist vorzugsweise ein Strangpreßteil mit einer Montageplatte (13 a) und mit davon wenigstens nach einer Richtung abgehenden Kühlrippen (13 b). Die Montageplatte (13 a) enthält die Durchbohrungen für die Schraubbolzen, welche elektrisch isoliert durch das Kühlbauteil geführt sind. Zur Befestigung auf einer Unterlage sind an den beiden äußersten Kühlrippen des Kühlbauteils flanschförmige Ansätze (14) mit einer Durchbohrung zur Schraubbefestigung angebracht. Die Flächenausdehnung der Montageplatte (13 a) entspricht im wesentlichen derjenigen der Grundplatte (1). Die letztere kann zu ihrer Justierung mittels der Schraubbolzen an entsprechenden Stellen ihres Umfangs angepaßte Aussparungen aufweisen.The cooling component ( 13 ) in FIG. 3 is preferably an extruded part with a mounting plate ( 13 a) and with cooling fins ( 13 b) extending at least in one direction therefrom. The mounting plate ( 13 a) contains the through holes for the bolts, which are guided through the cooling component in an electrically insulated manner. For attachment to a base, flange-shaped lugs ( 14 ) with a through-hole for screw fastening are attached to the two outermost cooling fins of the cooling component. The surface area of the mounting plate ( 13 a) corresponds essentially to that of the base plate ( 1 ). The latter can have recesses adapted for its adjustment by means of the screw bolts at corresponding points on its circumference.

Die Anordnung nach Fig. 3 kann auch räumlich umgekehrt, d. h. über die Kontaktplatte auf einem Träger, z. B. einem Schrankteil, befestigt sein. Dafür kann die Kontaktplatte an Randbereichen mit winkel- oder flanschförmigen Ausbildungen zur Anbringung versehen sein. Eine solche räumliche Anbringung ist besonders vorteilhaft, wenn außer der oder den Halbleitertabletten der Halbleiteranordnung noch Steuer- und/oder Schutzschaltungs­ kreise zum Betrieb der Anordnung mit dieser elektrisch verknüpft sein müssen. Zu diesem Zweck ist eine Kontaktplatte mit größerer Flächenausdehnung vorgesehen, als sie durch die Maße des Halbleiterelements bestimmt ist, z. B. mit einem an einer Seite überstehenden Abschnitt (101 a), und dient dann als gemeinsame Kontaktplatte für alle Schaltungsteile.The arrangement of FIG. 3 may also be reversed in space, that is on the contact plate on a carrier, such. B. a cabinet part. For this purpose, the contact plate can be provided with angular or flange-shaped designs for attachment at edge regions. Such a spatial attachment is particularly advantageous if, in addition to the semiconductor tablet or tablets of the semiconductor device, control and / or protective circuit circuits for operating the device must be electrically linked to it. For this purpose, a contact plate is provided with a larger surface area than is determined by the dimensions of the semiconductor element, for. B. with a projecting on one side section ( 101 a) , and then serves as a common contact plate for all circuit parts.

Der Aufbau einer solchen Schaltung mit beliebiger Anzahl von Schaltungselementen unterschiedlicher Struktur ist besonders einfach herstellbar, indem die gemeinsame Kontaktplatte mit ihrer kontaktfreien Oberseite auf einer Unterlage aufgebracht wird, von der Unterlage aus sämtliche Schraubbolzen durchgesteckt werden und nach oben herausragen, die Schaltungselemente nach vorgegebenem Schema mit ihren Kontaktstellen, z. B. auch mit Hilfe von Justiermitteln, auf die Kontaktstege (11) der Kontaktplatte aufgesetzt und außerdem steckbare Zusatzelemente aufgesteckt werden, weiter das Kühlbauteil - oder bei leistungsintensiven Zusatzelementen die Kühlbauteile - über die Schraubelemente aufgesteckt und schließlich alle über die Schraubelemente zu verbindenden Bauteile zusammengespannt werden.The construction of such a circuit with any number of circuit elements of different structure is particularly easy to produce by applying the common contact plate with its contact-free upper side to a base, inserting all screw bolts from the base and protruding upwards, the circuit elements according to the predetermined scheme their contact points, e.g. B. also with the aid of adjusting means, placed on the contact webs ( 11 ) of the contact plate and also plug-in additional elements are plugged on, further the cooling component - or, in the case of high-performance additional elements, the cooling components - plugged on via the screw elements and finally all components to be connected via the screw elements are clamped together .

Bei der Herstellung der beschriebenen Halbleiteranordnung werden zunächst die Halbleitertablette(n) (2) mit ihren Kontaktstücken (4, 5) auf der Grundplatte (1) positioniert befestigt, z. B. aufgelötet. Dabei kann die Halbleiterplatte als Gleichrichterdiode oder aber als Leistungsschaltkreis ausgebildet sein und, im letzteren Fall, eine größere Anzahl von elektrischen Verbindungen erfordern. Die Verbindungen zwischen Grundplatte (1) und Kontaktstücken (4, 5) der Halbleitertablette(n) (2) werden durch Bonden oder durch Löten hergestellt. Dazu sind die Kontaktstücke z. B. an der der Halbleitertablette zugewandten Fläche stufenförmig abgesetzt ausgebildet, so daß auf der oberen Stufenfläche die Bondverbindungen der Leiterteile herstellbar sind. Im Anschluß daran wird dieser Aufbau durch Einbetten in eine Isolierstoffmasse (9) gekapselt. Dies kann durch Vergießen oder durch Umpressen erfolgen. Danach wird das aus Grundplatte (1) und Halbleitertablette (2) mit Stromleiterteilen in Isolierstoffmasse (9) bestehende Halbleiterelement mit Hilfe von Justiermitteln auf die Montageplatte (13 a) des Kühlbauteils aufgesetzt. Abschließend wird auf die freie Oberseite des Halbleiterelements, aus welcher die zur Druckkontaktierung vorgesehenen Kontaktstückbereiche herausragen, die in angepaßter Struktur ausgebildete Kontaktplatte (10, 18, 28) ebenfalls justiert aufgesetzt und mit Hilfe der durchgehenden Schraubbolzen mit dem Halbleiterelement sowie über das letztere mit dem Kühlbauteil (13) durch Zusammenpressen fest verbunden.In the manufacture of the semiconductor arrangement described, the semiconductor tablet (s) ( 2 ) with their contact pieces ( 4, 5 ) are first positioned on the base plate ( 1 ), z. B. soldered. The semiconductor plate can be designed as a rectifier diode or as a power circuit and, in the latter case, require a larger number of electrical connections. The connections between the base plate ( 1 ) and contact pieces ( 4, 5 ) of the semiconductor tablet (s) ( 2 ) are produced by bonding or by soldering. For this purpose, the contact pieces z. B. formed on the surface facing the semiconductor tablet stepped, so that the bond connections of the conductor parts can be produced on the upper step surface. This structure is then encapsulated by embedding it in an insulating compound ( 9 ). This can be done by casting or by pressing. Then the semiconductor element consisting of base plate ( 1 ) and semiconductor tablet ( 2 ) with conductor parts in insulating material ( 9 ) is placed on the mounting plate ( 13 a) of the cooling component with the aid of adjusting means. Finally, the contact plate ( 10, 18, 28 ), which is designed in a matched structure, is also placed in an adjusted manner on the free upper side of the semiconductor element, from which the contact piece regions protrude for pressure contacting, and is placed in an adjusted manner and with the aid of the continuous screw bolts with the semiconductor element and, via the latter, with the cooling component ( 13 ) firmly connected by pressing together.

Claims (16)

1. Halbleiteranordnung, bei welcher
  • a) mindestens eine Halbleiterplatte (2) mit Strom­ leiterteilen auf einer Grundplatte (1) angebracht und
  • b) in Isolierstoffmasse (9) gekapselt ist,
  • c) die Stromleiterteile wenigstens stellenweise als Kontaktstücke (4, 5) zur Druckkontaktierung ausge­ bildet sind und
  • d) auf der von der Grundplatte (1) abgewandten Seite der Halbleitertablette (2) aus der Isolierstoffkapselung herausragen, und
  • e) das aus Grundplatte (1) und aus Haltbleitertablette(n) (2) mit Stromleiterteilen in Isolierstoffkapselung gebil­ dete Halbleiterelement zwischen einem an der Grund­ platte (1) angeordneten Kühlbauteil (13) und einer auf den Kontaktstücken (4, 5) angeordneten Kontaktplatte (10, 18, 28) lösbar druckkontaktiert ist,
1. Semiconductor device in which
  • a) at least one semiconductor plate ( 2 ) with current conductor parts attached to a base plate ( 1 ) and
  • b) is encapsulated in insulating material ( 9 ),
  • c) the current conductor parts are formed at least in places as contact pieces ( 4, 5 ) for pressure contacting and
  • d) protrude from the insulating encapsulation on the side of the semiconductor tablet ( 2 ) facing away from the base plate ( 1 ), and
  • e) from the base plate ( 1 ) and from the holding conductor tablet (s) ( 2 ) with conductor parts in insulating material encapsulated semiconductor element between a on the base plate ( 1 ) arranged cooling component ( 13 ) and one on the contact pieces ( 4, 5 ) arranged contact plate ( 10, 18, 28 ) is releasably pressure-contacted,
dadurch gekennzeichnet, daß
  • f) die Kontaktstücke (4, 5) von der Halbleitertablette (2) getrennt auf der Grundplatte (1) angeordnet sind, und
  • g) die Druckkontaktierung der Kontaktstücke (4, 5) außer­ halb der Isolierstoffkapselung und
  • h) eine allen Kontaktstücken (4, 5) gemeinsame Kontakt­ platte (10, 18, 28) vorgesehen ist.
 characterized in that
  • f) the contact pieces ( 4, 5 ) of the semiconductor tablet ( 2 ) are arranged separately on the base plate ( 1 ), and
  • g) the pressure contacting of the contact pieces ( 4, 5 ) outside of the insulating material encapsulation and
  • h) an all contact pieces ( 4, 5 ) common contact plate ( 10, 18, 28 ) is provided.
2. Halbleiteranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktstücke (4, 5) unlösbar mit der Grundplatte (1) verbunden sind. 2. Semiconductor arrangement according to claim 1, characterized in that the contact pieces ( 4, 5 ) are non-detachably connected to the base plate ( 1 ). 3. Halbleiteranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktstücke (4, 5) sowohl mit der Kontaktplatte (10) als auch mit der Grundplatte (1) druckkontaktiert sind.3. Semiconductor arrangement according to claim 1, characterized in that the contact pieces ( 4, 5 ) both with the contact plate ( 10 ) and with the base plate ( 1 ) are pressure-contacted. 4. Halbleiteranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktstücke (4, 5) leisten- oder höckerförmig ausgebildet und an der oder den Kontaktfläche(n) (4 a, 5 a) in einer die Druckkontaktierung begünstigenden Weise vorbehandelt sind.4. Semiconductor arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the contact pieces ( 4, 5 ) are strip-shaped or hump-shaped and are pretreated on the contact surface (s) ( 4 a , 5 a) in a manner which favors pressure contacting. 5. Halbleiteranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Kontaktplatte (10) ein Plattenpaar aus einer Leiter­ platte (10 a) und aus einer Deckplatte (10 b) als Druckplatte vorge­ sehen ist und daß die Leiterplatte metallisierte Bereiche (11) zur Kontaktierung der Kontaktstücke (4, 5) und zusätzlicher anwendungsbedingter Schaltungsbauteile aufweist.5. A semiconductor device according to claim 1, characterized in that the contact plate (10) a pair of plates of a circuit board (10 a) and is pre-view of a cover plate (10 b) as a printing plate and that the printed circuit board metallized areas (11) for contacting the contact pieces ( 4, 5 ) and additional application-related circuit components. 6. Halbleiteranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Kontaktplatte eine Isolierstoffplatte (18) vorgesehen ist, die auf der Kontaktseite metallisierte Bereiche (17) zur Kontaktierung der Kontaktstücke (4, 5) und zusätzlicher an­ wendungsbedingter Schaltungsbauteile aufweist.6. Semiconductor arrangement according to claim 1, characterized in that an insulating plate ( 18 ) is provided as the contact plate, which on the contact side metallized areas ( 17 ) for contacting the contact pieces ( 4, 5 ) and additional to application-related circuit components. 7. Halbleiteranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Kontaktplatte eine Metallplatte (28) vorgesehen ist, die auf der Kontaktseite elektrisch isolierte (29) Kontakt­ metallbereiche (27) zur Kontaktierung der Kontaktstücke (4, 5) und zusätzlicher anwendungsbedingter Schaltungsbauteile auf­ weist.7. Semiconductor arrangement according to claim 1, characterized in that a metal plate ( 28 ) is provided as the contact plate, which has on the contact side electrically insulated ( 29 ) contact metal areas ( 27 ) for contacting the contact pieces ( 4, 5 ) and additional application-related circuit components . 8. Halbleiteranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die lösbare Verbindung von Kühlbauteil (13), Kontaktplatte (10, 18, 28) und Halbleiterelement mit Hilfe von Schraub­ elementen vorgesehen ist, und daß Kühlbauteil und Kontaktplatte Durchbohrungen zur Führung der Schraubelemente aufweisen.8. Semiconductor arrangement according to claim 1, characterized in that the releasable connection of the cooling component ( 13 ), contact plate ( 10, 18, 28 ) and semiconductor element is provided with the aid of screw elements, and that the cooling component and contact plate have through-holes for guiding the screw elements. 9. Halbleiteranordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß bei der lösbaren Verbindung von Kühlbauteil (13), Kontakt­ platte (10, 18, 28) und Halbleiterelement durch Schraubelemente zusätzlich Federkraftspeicher in Form von Schrauben- oder Tellerfedern vorgesehen sind.9. A semiconductor arrangement according to claim 8, characterized in that in the releasable connection of the cooling component ( 13 ), contact plate ( 10, 18, 28 ) and semiconductor element by screw elements additional spring energy storage in the form of coil or plate springs are provided. 10. Halbleiteranordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß zur lösbaren Verbindung von Kühlbauteil (13) und Kontaktplatte (10) durch Schraubelemente die Druckplatte (10 b) als Feder­ kraftspeicher vorgesehen und aus Federstahl mit geeigneter Wölbung ausgebildet ist.That (10 b) is provided as the spring energy store and formed from spring steel having a suitable buckle 10. A semiconductor device according to claim 5, characterized in that for the detachable connection of the cooling member (13) and contact plate (10) by screw elements, the printing plate. 11. Halbleiteranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine wenigstens an einer Seite über das Kühlbauteil (13) überstehende Kontaktplatte (10, 18, 28) vorgesehen ist, und daß auf dem überstehenden Abschnitt (101 a) Ausbildungen sowohl für Stromanschlüsse und Schaltungsbauteile zum Betrieb der Halbleitertablette(n) (2) als auch zur konstruktiven und/oder schaltungstechnischen Verbindung mit weiteren Halbleiteranordnungen angebracht sind.11. Semiconductor arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that an at least on one side over the cooling component ( 13 ) projecting contact plate ( 10, 18, 28 ) is provided, and that on the projecting section ( 101 a) training both for power connections and circuit components for operating the semiconductor tablet (s) ( 2 ) as well as for the constructive and / or circuitry connection with further semiconductor arrangements are attached. 12. Halbleiteranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktplatte (10, 18, 28) Ausbildungen zur Befestigungen in Anlagen oder Geräten aufweist.12. Semiconductor arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the contact plate ( 10, 18, 28 ) has training for fastening in systems or devices. 13. Halbleiteranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Halbleitertablette (2) aus wenigstens einem Funktions­ element besteht.13. A semiconductor arrangement according to claim 1, characterized in that the semiconductor tablet ( 2 ) consists of at least one functional element. 14. Halbleiteranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das aus einer Montageplatte (13 a) und davon abgehenden Kühlrippen (13 b) bestehende Kühlbauteil (13) an der Montageplatte (13 a) Ausbildungen zur Justierung der Grundplatte (1) aufweist.14. Semiconductor arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that consisting of a mounting plate ( 13 a) and cooling fins ( 13 b) existing cooling component ( 13 ) on the mounting plate ( 13 a) has training for adjusting the base plate ( 1 ) . 15. Halbleiteranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Halbleitertablette (2) elektrisch isoliert und thermisch gut leitend auf der Grundplatte (1) befestigt ist.15. A semiconductor arrangement according to claim 1, characterized in that the semiconductor tablet ( 2 ) is electrically insulated and thermally well conductively attached to the base plate ( 1 ).
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