DE19627426A1 - Light-triggered power thyristor using free-floating technology - Google Patents
Light-triggered power thyristor using free-floating technologyInfo
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Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Leistungselektronik. Sie betrifft einen lichtzündbaren Lei stungshalbleiter, insbesondere Thyristor, welcher eine mit einem lichtempfindlichen Zündbereich ausgestattete Halblei terscheibe umfaßt, die innerhalb eines hermetisch abge schlossenen Gehäuses angeordnet ist, wobei das Gehäuse zwei parallele, scheibenartige Elektroden umfaßt, die Halbleiter scheibe ohne stoffschlüssige Verbindung zwischen zwei Aus gleichsscheiben angeordnet ist, und der Stapel aus Aus gleichsscheiben und Halbleiterscheibe zwischen den Elektroden durch Druck gehalten wird.The present invention relates to the field of Power electronics. It affects a light-ignitable lei amung semiconductor, especially thyristor, which one with half lead equipped with a light-sensitive ignition area covers the disc within a hermetically sealed closed housing is arranged, the housing two includes parallel, disk-like electrodes, the semiconductors washer without integral connection between two out same disks is arranged, and the stack from off Equalization disks and semiconductor wafer between the electrodes is held by pressure.
Ein solcher Leistungshalbleiter ist z. B. aus der Druckschrift EP-A2-0 687 014 bekannt.Such a power semiconductor is e.g. B. from the publication EP-A2-0 687 014 known.
Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zum Zusammen bauen eines solchen lichtzündbaren Leistungshalbleiters. The invention further relates to a method for together build such a light-ignitable power semiconductor.
Lichtzündbare Thyristoren (LTTs oder Light Triggered Thyri stors) müssen bei einem Strom in der Größenordnung von ein paar mA zünden. Dies bedeutet, daß ein Verschiebungsstrom (d. h. ein durch einen Spannungsanstieg dV/dt induzierter Strom) von lediglich ein paar mA eine ungewollte Zündung aus lösen kann. Der absolute, effektive Verschiebungsstrom ist dabei proportional zur Fläche unterhalb der zündempfindlichen Struktur. Eine hohe dV/dt-Stabilität des Bauelements kann da her durch eine möglichst kleine zündempfindliche Struktur (d. h. durch einen möglichst kleinen lichtempfindlichen Zünd bereich) erreicht werden. Dies bedingt einen kleinen Licht fleck, der beispielsweise durch die Verwendung einer opti schen Faser mit sehr kleinem Durchmesser für die Zuführung der Zündenergie erreicht werden kann.Light-ignitable thyristors (LTTs or Light Triggered Thyri stors) must have a current of the order of one ignite a few mA. This means that there is a displacement current (i.e. an induced by a voltage rise dV / dt Unwanted ignition from just a few mA can solve. The absolute, effective displacement current is thereby proportional to the area below the ignition sensitive Structure. A high dV / dt stability of the component can be there with the smallest possible structure sensitive to ignition (i.e. by making the light-sensitive ignition as small as possible area). This requires a small light stain, for example, by using an opti very small diameter fiber for feeding the ignition energy can be achieved.
Die Verkleinerung der optischen Strukturen verlangt bei der Montage des Bauelements aber auch eine gute Justierung und Fixierung des Lichtleiters im Bezug auf den lichtempfindli chen Zündbereich bzw. die Halbleiterscheibe. Insbesondere bei der sogenannten "free-floating"-Technik, bei der die Halblei terscheibe und die auf Ober- und Unterseite der Halbleiter scheibe angrenzenden Ausgleichsscheiben aus Mo untereinander und mit dem Gehäuse nicht stoffschlüssig verbunden sind, son dern nur durch Druck mechanisch fixiert (und elektrisch kon taktiert) werden, ergeben sich aus diesen Anforderungen kon struktive Probleme.The downsizing of the optical structures requires at Assembly of the component but also a good adjustment and Fixing the light guide in relation to the photosensitive Chen ignition area or the semiconductor wafer. Especially at the so-called "free-floating" technique, in which the half lead and on the top and bottom of the semiconductor adjoining shims from Mo to each other and are not cohesively connected to the housing, son mechanically fixed only by pressure (and electrically con are clocked) result from these requirements structural problems.
In der eingangs genannten Druckschrift ist bei einem licht zündbaren Thyristor in "free-floating"-Technik zur Justierung und Fixierung der inneren Struktur vorgeschlagen worden, die obere Mo-Ausgleichsscheibe mittels eines Ringes, der die um laufenden Kanten der Ausgleichsscheibe und der angrenzenden Elektrode des Gehäuses umfaßt, in radialer Richtung relativ zu dieser Elektrode zu fixieren. Die Halbleiterscheibe selbst ist durch eine Klebung an einem nach innen hervorstehenden umlaufenden Ringwulst am Isoliergehäuse fixiert. Die untere Ausgleichsscheibe ist relativ zur (unteren) angrenzenden Elektrode des Gehäuses mittels eines Zentrierstiftes fixiert. Der (starre) Lichtleiter ist mit seinem ausgangsseitigen Ende auf den lichtempfindlichen Zündbereich der Halbleiterscheibe geklebt. Eine solche kombinierte Fixierung und Justierung mittels Führungselementen (Ring, Zentrierstift) und Klebungen (Halbleiterscheibe, Lichtleiter) ist nicht nur aufwendig und kompliziert, sondern auch fehleranfällig, weil die vier Ein zelelemente Halbleiter, Ausgleichsscheiben und Lichtleiter jeweils getrennt für sich justiert und fixiert werden.In the publication mentioned at the beginning there is a light ignitable thyristor in "free-floating" technology for adjustment and fixation of the internal structure has been proposed upper Mo shim by means of a ring, which around the running edges of the shim and the adjacent Includes electrode of the housing, in the radial direction relative to fix to this electrode. The semiconductor wafer itself is by sticking to an inside protruding circumferential ring bead fixed to the insulating housing. The lower one Shim is relative to the (lower) adjacent one Electrode of the housing fixed by means of a centering pin. The (rigid) light guide is with its output end to the light-sensitive ignition area of the semiconductor wafer glued. Such a combined fixation and adjustment by means of guide elements (ring, centering pin) and adhesives (Semiconductor wafer, light guide) is not only complex and complicated but also prone to errors because the four one cell elements semiconductors, shims and light guides can be adjusted and fixed separately.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, einen lichtzündbaren Lei stungshalbleiter in "free-floating"-Technik zu schaffen, der einfach aufgebaut ist und sich insbesondere im Bezug auf die Lichtzündung leicht justieren und zusammenbauen läßt, sowie ein Verfahren zum Zusammenbauen eines solchen Leistungshalb leiters anzugeben.It is therefore an object of the invention, a light-ignitable Lei to create semiconductor semiconductors in "free-floating" technology, the is simple in structure and particularly in relation to the Easily adjust and assemble light ignition, as well a method of assembling such a power half head to specify.
Die Aufgabe wird bei einem Leistungshalbleiter der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß der Stapel aus den Aus gleichsscheiben und der Halbleiterscheibe durch erste mecha nische Mittel unabhängig vom Druck der Elektroden zusammenge halten und fixiert ist, und daß der durch die ersten mecha nischen Mittel zusammengehaltene und fixierte Stapel durch zweite mechanische Mittel relativ zum Gehäuse bzw. den Elek troden ausgerichtet und fixiert ist. Durch die ersten Mittel kann außerhalb des Gehäuses aus den Ausgleichsscheiben und der Halbleiterscheibe auf einfache Weise ein justiertes und fixiertes Submodul zusammengebaut werden, welches dann durch die zweiten Mittel als Gesamtheit relativ zum Gehäuse ausge richtet und fixiert werden kann.The task is the beginning of a power semiconductor mentioned type solved in that the stack from the off equalization disks and the semiconductor wafer by first mecha African means regardless of the pressure of the electrodes hold and fixed, and that by the first mecha stacks held together and fixed second mechanical means relative to the housing or the elec is aligned and fixed. By the first means can outside of the housing from the shims and the semiconductor wafer in a simple manner and fixed submodule can be assembled, which then by the second means out as a whole relative to the housing can be aligned and fixed.
Eine erste bevorzugte Ausführungsform der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß die ersten mechanischen Mittel wenig stens eine elektrisch isolierende Klammer umfassen, welche randseitig den Stapel aus den Ausgleichsscheiben und der Halbleiterscheibe umgreift und zusammenhält. Vorzugsweise ist daß eine Mehrzahl von Klammern vorgesehen, welche den Stapel ringförmig umschließen. Die Klammer bzw. die Klammern beste hen aus einem Isoliermaterial, vorzugsweise aus einem Glasfa ser-verstärkten Kunststoff. Die Scheiben des Stapels können dabei zunächst untereinander einjustiert und anschließend durch die Klammer bzw. Klammern in der justierten Position fixiert werden.A first preferred embodiment of the invention draws is characterized by the fact that the first mechanical means little least include an electrically insulating clip which the stack of shims and the Wraps around the semiconductor wafer and holds it together. Preferably that a plurality of brackets are provided which hold the stack enclose in a ring. The brackets or brackets are the best hen from an insulating material, preferably from a glass reinforced plastic. The slices of the stack can first adjusted with each other and then by the bracket or brackets in the adjusted position be fixed.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn gemäß einer bevorzugten Weiterbildung dieser Ausführungsform die Klammer bzw. die Klammern einem im wesentlichen U-förmigen, zur Stapelseite hin offenen Querschnitt aufweisen. Die Klammern können so auf einfache Weise zur Fixierung auf den Rand des Stapels aufge schoben werden, ohne daß die seitliche über die Ausgleichs scheiben hervorstehende Halbleiterscheibe berührt und ver schoben wird. Eine leichte Klemmung kann dabei dadurch er reicht werden, daß die U-Schenkel der Klammer(n) beim Auf schieben leicht elastisch nach außen gebogen werden und mit ihrer Rückstellkraft den Scheibenstapel zusammendrücken. Es ist aber auch denkbar, eine Klemmung dadurch zu erreichen, daß die U-Schenkel der Klammer(n) leicht keilförmig ausge bildet sind. It is particularly advantageous if according to a preferred Development of this embodiment, the bracket or Cling an essentially U-shaped, to the stack side have open cross-section. The brackets can be so simple way to fix on the edge of the stack up be pushed without the lateral over the compensation protruding semiconductor wafer touches and ver is pushed. This can cause a slight clamping be enough that the U-legs of the bracket (s) when opening slide slightly elastic and be bent outwards with compress the stack of disks with their restoring force. It but it is also conceivable to achieve clamping by that the U-legs of the bracket (s) are slightly wedge-shaped forms are.
Eine weitere bevorzugte Ausführungsform des Leistungshalblei ters nach der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß der Leistungshalbleiter im wesentlichen rotationssymmetrisch um eine Mittelachse aufgebaut ist, und daß die zweiten mechani schen Mittel einen Zentrierstift umfassen, welcher einerseits in eine erste Durchgangsbohrung in einer der Ausgleichsschei ben eingepaßt ist und andererseits in ein Zentrierloch in der angrenzenden Elektrode eingreift. Weiterhin ist bei die ser Ausführungsform ein Lichtleiter vorgesehen, welcher von außen durch eine Durchführung in das Gehäuse und zu dem lichtempfindlichen Zündbereich der Halbleiterscheibe geführt ist, wobei die Durchgangsbohrung in der Ausgleichsscheibe di rekt auf den lichtempfindlichen Zündbereich ausgerichtet ist, und der Zentrierstift eine zweite Durchgangsbohrung aufweist, in welcher der Lichtleiter mit seinem ausgangsseitigen Ende geführt und auf den lichtempfindlichen Zündbereich ausgerich tet ist. Durch Verwendung des Zentrierstiftes sowohl für die Justierung des Scheibenstapels relativ zum Gehäuse als auch für die Justierung und Fixierung des Lichtleiters relativ zur Halbleiterscheibe werden Aufbau und Justierung der Anordnung maßgeblich vereinfacht und sicherer gemacht.Another preferred embodiment of the power half ter according to the invention is characterized in that the Power semiconductors essentially rotationally symmetrical a central axis is constructed, and that the second mechani means include a centering pin, which on the one hand into a first through hole in one of the compensating plates ben is fitted and on the other hand in a center hole in engages the adjacent electrode. Furthermore, the ser embodiment, a light guide is provided, which of outside through a bushing in the housing and to the led light-sensitive ignition area of the semiconductor wafer is, the through hole in the shim di is aimed directly at the light-sensitive ignition area, and the centering pin has a second through hole, in which the light guide with its output end guided and aligned to the photosensitive ignition area is. By using the centering pin for both Adjustment of the stack of disks relative to the housing as well for adjusting and fixing the light guide relative to the Semiconductor wafers are construction and adjustment of the arrangement significantly simplified and made safer.
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Zusammenbauen eines lichtzündbaren Leistungshalbleiters nach der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß in einem ersten Schritt aus der Halbleiterscheibe und den beiden Ausgleichsscheiben der Sta pel gebildet wird, wobei die Ausgleichsscheiben relativ zu der Halbleiterscheibe ausgerichtet werden, daß in einem zweiten Schritt der so ausgerichtete Stapel mittels der er sten mechanischen Mittel zusammengehalten und fixiert wird, und daß in einem dritten Schritt der zusammengehaltene und fixierte Stapel mittels der zweiten mechanischen Mittel rela tiv zum Gehäuse bzw. den Elektroden ausgerichtet und fixiert und in das Gehäuse eingebaut wird. Die für die Lichteinspei sung kritische Justierung von Halbleiterscheibe und Aus gleichsscheiben kann so günstig außerhalb vom Gehäuse erfol gen. Die Justierung relativ zum Gehäuse betrifft dann nur noch den vorjustierten Stapel als Gesamtheit.The inventive method for assembling a light-ignitable power semiconductor according to the invention characterized in that in a first step from the Semiconductor wafer and the two shims of the Sta pel is formed, the shims relative to the semiconductor wafer are aligned that in one second step of the stack so aligned by means of which he most mechanical means are held together and fixed, and that in a third step the held together and fixed stacks by means of the second mechanical means rela aligned and fixed to the housing or electrodes and is built into the housing. The one for the light injection critical adjustment of the semiconductor wafer and off Equal disks can be successfully placed outside the housing The adjustment relative to the housing then only affects still the pre-adjusted stack as a whole.
Der Zusammenbau vereinfacht sich weiter, wenn gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens der Leistungshalbleiter im wesentlichen rotationssymmetrisch um eine Mittelachse aufgebaut ist, als zweite mechanische Mittel ein Zentrierstift verwendet wird, zum Ausrichten des Stapels relativ zum Gehäuse der Zentrierstift einerseits in eine erste Durchgangsbohrung in einer der Ausgleichsscheiben eingepaßt wird und andererseits mit einem Zentrierloch in der angrenzenden Elektrode in Eingriff gebracht wird, wenn weiterhin ein Lichtleiter vorgesehen ist, welcher von außen durch eine Durchführung in das Gehäuse und zu dem lichtemp findlichen Zündbereich der Halbleiterscheibe geführt ist, die Durchgangsbohrung in der Ausgleichsscheibe beim ersten Schritt direkt auf den lichtempfindlichen Zündbereich der Halbleiterscheibe ausgerichtet wird, und mit dem Einpassen des Zentrierstiftes der Lichtleiter, welcher mit seinem aus gangsseitigen Ende in einer zweite Durchgangsbohrung im Zen trierstift geführt ist, auf den lichtempfindlichen Zündbe reich ausgerichtet und fixiert wird.The assembly is further simplified if according to one preferred embodiment of the method according to the invention the power semiconductor is essentially rotationally symmetrical is built around a central axis, as a second mechanical A centering pin is used to align the Stack relative to the housing of the centering pin on the one hand a first through hole in one of the shims is fitted and on the other hand with a center hole in the adjacent electrode is engaged when a light guide is also provided, which is from the outside through a bushing in the housing and to the light temp sensitive ignition area of the semiconductor wafer is guided Through hole in the shim at the first Step directly onto the photosensitive ignition area of the Semiconductor wafer is aligned, and with the fitting the centering pin of the light guide, which with its out aisle end in a second through hole in Zen is guided on the light-sensitive Zündbe richly aligned and fixed.
Weitere Ausführungsformen ergeben sich aus den abhängigen An sprüchen.Further embodiments result from the dependent An sayings.
Die Erfindung soll nachfolgend anhand von Ausführungsbeispie len im Zusammenhang mit der Zeichnung näher erläutert werden.In the following, the invention is intended to be based on exemplary embodiments len are explained in connection with the drawing.
Es zeigen Show it
Fig. 1 im Querschnitt den inneren Aufbau eines bevorzug ten Ausführungsbeispiels eines lichtzündbaren Leistungshalbleiters nach der Erfindung; und Fig. 1 in cross section the internal structure of Favor th exemplary embodiment of a light triggered power semiconductor according to the invention; and
Fig. 2 verschiedene Stufen beim Zusammenbau des Lei stungshalbleiters nach Fig. 1. Fig. 2 different stages in the assembly of the Lei stungs semiconductors of FIG. 1st
In Fig. 1 ist im Querschnitt der innere Aufbau eines bevor zugten Ausführungsbeispiels eines lichtzündbaren Leistungs halbleiters nach der Erfindung wiedergegeben. Der lichtzünd bare Leistungshalbleiter 10 ist in einem Gehäuse 11 unterge bracht, welches in an sich bekannter Weise einen äußeren, isolierenden Keramikring 12 sowie zwei scheibenförmige, par allel ausgerichtete Elektroden (z. B. aus Cu) umfaßt, die über angeschweißte ringförmige Flansche 13 und 14 jeweils mit dem Keramikring (durch eine Metall-Keramik-Verbindung) verbunden sind und so ein gasdicht abgeschlossenes Gehäuse bilden. Zwischen den Elektroden 15, 19 ist ein Stapel (29 in Fig. 2A) aus drei übereinander liegenden Scheiben angeordnet, der eine (untere) Ausgleichsscheibe 18, eine Halbleiter scheibe 17 und eine (obere) Ausgleichsscheibe 16 umfaßt. Die Ausgleichsscheiben 16, 18 sind üblicherweise aus Mo und die nen zum Ausgleich der unterschiedlichen thermischen Ausdeh nungskoeffizienten der Halbleiterscheibe (aus Si) und der Elektroden (aus Cu). Die Halbleiterscheibe 17 enthält das ak tive Halbleiterelement, z. B. in Form eines Thyristors.In Fig. 1, the internal structure of a preferred embodiment of a light-ignitable power semiconductor according to the invention is shown in cross section. The light-ignitable power semiconductor 10 is housed in a housing 11 , which comprises, in a manner known per se, an outer, insulating ceramic ring 12 and two disk-shaped, parallel-aligned electrodes (for example made of Cu) which have welded-on annular flanges 13 and 14 are each connected to the ceramic ring (by a metal-ceramic connection) and thus form a gastight sealed housing. Between the electrodes 15 , 19 , a stack ( 29 in Fig. 2A) of three superimposed disks is arranged, which comprises a (lower) shim 18 , a semiconductor disk 17 and an (upper) shim 16 . The shims 16 , 18 are usually made of Mo and the nen to compensate for the different thermal expansion coefficients of the semiconductor wafer (made of Si) and the electrodes (made of Cu). The semiconductor wafer 17 contains the active semiconductor element, for. B. in the form of a thyristor.
Der Scheibenstapel ist mechanisch fixiert durch halbringför mige, elektrisch isolierende Klammern 20a, b mit U-förmigem Querschnitt, die über den Rand des Stapels greifen und die drei Scheiben 16, 17 und 18 auch ohne das Gehäuse 11 in einer zueinander justierten Position halten. Die Länge der U-Schen kel der Klammern 20a, b ist dabei so gewählt, daß die seit lich überstehende Halbleiterscheibe 17 von den Klammern 20a, b nicht berührt wird. Die Klammern 20a, b bestehen zweckmäßi gerweise aus einem Isoliermaterial, vorzugsweise aus einem Glasfaser-verstärkten Kunststoff (GFK). Die U-Schenkel der Klammern 20a, b sind so ausgebildet (z. B. keilförmig oder nach außen federnd), daß sie beim Aufsetzen auf den Stapel eine Kraft in Richtung der Mittelachse 30 auf den Stapel ausüben, die den Stapel zusammenpreßt und ein Verrutschen der Schei ben 16-18 gegeneinander sicher verhindert. Die Klammern 20a, b bilden zusammen einen Klammerring, der durch nicht darge stellte Mittel (z. B. ein außen umlaufendes Band oder dgl.) zusammengehalten wird.The stack of disks is mechanically fixed by half-ring-shaped, electrically insulating clamps 20 a, b with a U-shaped cross section, which reach over the edge of the stack and hold the three disks 16 , 17 and 18 in a position adjusted to one another even without the housing 11 . The length of the U-legs of the brackets 20 a, b is chosen so that the semiconductor wafer 17 projecting since Lich is not touched by the brackets 20 a, b. The brackets 20 a, b are expediently made of an insulating material, preferably of a glass fiber reinforced plastic (GRP). The U-legs of the brackets 20 a, b are designed (for example wedge-shaped or resilient to the outside) such that when they are placed on the stack they exert a force in the direction of the central axis 30 on the stack, which compresses the stack and compresses it Slipping of the discs ben 16-18 prevented against each other safely. The brackets 20 a, b together form a bracket ring, which is held together by means not shown (e.g. an outer circumferential band or the like).
Im Zentrum der Halbleiterscheibe 17 befindet sich (auf der Unterseite) ein lichtempfindlicher Zündbereich 28, der zur Zündung des Leistungshalbleiters, in diesem Falle des Thyri stors, mit Licht bestrahlt werden muß. Das erforderliche Licht wird an den Zündbereich 28 herangeführt durch einen Lichtleiter 22 in Form einer einzelnen dünnen, flexiblen Lichtleitfaser (Durchmesser weniger als 100 µm). Der Licht leiter 22 ist über eine hermetisch dichte Durchführung 21, die nach außen hin zweckmäßigerweise zugleich als An schlußstecker ausgebildet ist, in das Gehäuse 11 geführt und verläuft dort in einer schlitzartigen bzw. nutartigen Ausneh mung 23 in der unteren Elektrode 19. Der Lichtleiter 22 ist mit seinem ausgangsseitigen Ende durch die zentrale Durch gangsbohrung (26 in Fig. 2B) in einem Zentrierstift 25 bis zum lichtempfindlichen Zündbereich 28 der Halbleiterscheibe 17 geführt, so daß Licht aus dem Lichtleiter direkt und praktisch ungeschwächt auf den Zündbereich 28 fallen kann. In the center of the semiconductor wafer 17 there is (on the underside) a light-sensitive ignition region 28 which must be irradiated with light to ignite the power semiconductor, in this case the Thyri gate. The required light is brought to the ignition area 28 through an optical fiber 22 in the form of a single thin, flexible optical fiber (diameter less than 100 microns). The light conductor 22 is via a hermetically sealed bushing 21 , which is expediently designed at the same time as a connection plug, guided into the housing 11 and runs there in a slot-like or groove-like recess 23 in the lower electrode 19 . The light guide 22 is guided with its output end through the central through hole ( 26 in Fig. 2B) in a centering pin 25 to the photosensitive ignition area 28 of the semiconductor wafer 17 , so that light from the light guide can fall directly and practically unimpeded on the ignition area 28 .
Der (im Außendurchmesser abgestufte) Zentrierstift 25 ist in eine entsprechende Durchgangsbohrung (27 in Fig. 2) in der unteren Ausgleichsscheibe 18 eingepaßt. Auf diese Weise ist durch eine Justierung der Durchgangsbohrung 27 der unteren Ausgleichsscheibe 18 relativ zum Zündbereich 28 zugleich die richtige Justierung des Zentrierstiftes 25 und damit des Lichtleiters 22 gewährleistet. Der Zentrierstift 25 wird zu gleich dazu benutzt, den durch die Klammern 20a, b fixierten Stapel aus den Scheiben 16, 17 und 18 relativ zum Gehäuse 11 bzw. zu den Elektroden 15, 19 zu justieren und zu fixieren. Dazu ist in der unteren Elektrode 19 ein Zentrierloch 24 vor gesehen, in welches beim Zusammenbau des Leistungshalbleiters 10 der Stift 25 mit seinem unteren Ende eingreift. Damit ist der Lichtleiter 22 an beiden Enden mechanisch fixiert. Ther misch bedingte Verschiebungen der einzelnen Elemente werden dennoch dadurch ausgeglichen, daß der Lichtleiter 22 auf grund seines geringen Durchmessers hinreichend flexibel ist.The centering pin 25 (stepped in the outer diameter) is fitted into a corresponding through hole ( 27 in FIG. 2) in the lower shim 18 . In this way, the correct adjustment of the centering pin 25 and thus of the light guide 22 is ensured by adjusting the through bore 27 of the lower shim 18 relative to the ignition area 28 . The centering pin 25 is also used to adjust and fix the stack of the disks 16 , 17 and 18 fixed by the clamps 20 a, b relative to the housing 11 or to the electrodes 15 , 19 . For this purpose, a centering hole 24 is seen in the lower electrode 19 , into which the pin 25 engages with its lower end when the power semiconductor 10 is assembled. The light guide 22 is thus mechanically fixed at both ends. Ther mix-related shifts of the individual elements are still compensated for by the fact that the light guide 22 is sufficiently flexible due to its small diameter.
Der Zusammenbau des Leistungshalbleiters aus Fig. 1 erfolgt vorzugsweise in den in Fig. 2 dargestellten Schritten. In ei nem ersten Schritt (Fig. 2A) wird aus der Halbleiterscheibe 17, welche den lichtempfindlichen Zündbereich 28 enthält, und den beiden Ausgleichsscheiben 16, 18 ein Stapel 29 gebildet. Die Ausgleichsscheiben 16, 18 werden dabei relativ zu der Halbleiterscheibe 17 so justiert, daß die Durchgangsbohrung 27 in der unteren Ausgleichsscheibe 18 direkt auf den licht empfindlichen Zündbereich 28 der Halbleiterscheibe 17 ausge richtet ist. In einem zweiten Schritt (Fig. 2B) wird der so ausgerichtete Stapel 29 mittels der Klammern 20a, b zusammen gehalten und fixiert. Nach dieser Fixierung kann der Zen trierstift 25 mit dem eingeklebten Lichtleiter 22, die beide über die Durchführung 21 bereits mit dem Gehäuse 11 verbunden sind, in die dafür vorgesehene Durchgangsbohrung 27 in der unteren Ausgleichsscheibe 18 eingepaßt werden. The power semiconductor from FIG. 1 is preferably assembled in the steps shown in FIG. 2. In a first step ( FIG. 2A), a stack 29 is formed from the semiconductor wafer 17 , which contains the photosensitive ignition region 28 , and the two shims 16 , 18 . The shims 16, 18 are thereby aligned relative to the semiconductor wafer 17 so that the through hole 27 in the lower shim 18 directly out 17 on the photosensitive ignition region 28 of the semiconductor wafer is directed. In a second step ( FIG. 2B), the stack 29 aligned in this way is held together and fixed by means of the clips 20 a, b. After this fixation, the Zen trier pin 25 with the glued light guide 22 , both of which are already connected to the housing 11 via the bushing 21, can be fitted into the through hole 27 provided in the lower shim 18 .
In einem dritten Schritt (Fig. 2C) wird schließlich der durch die Klammern 20a, b zusammengehaltene und fixierte und mit dem Zentrierstift 25 versehene Stapel 29 in das (nach oben noch offene) Gehäuse 11 eingesetzt, wobei der Stapel 29 durch den in das Zentrierloch 24 eingreifenden Zentrierstift relativ zum Gehäuse 11 bzw. zu der Elektrode 19 ausgerichtet und fixiert wird. Anschließend kann das Gehäuse 11 ver schlossen werden, indem die oberen Elektrode 15 mit dem ange schweißten Ringflansch 13 aufgesetzt und mit dem Keramikring 12 verbunden wird. Auf diese Weise wird mit einfachen Mitteln eine genaue und sichere Justierung und Fixierung der Lichtzu führung auf den lichtempfindlichen Zündbereich 28 der Halb leiterscheibe 17 erreicht, die auch und insbesondere für dünne Lichtleitfasern geeignet ist. Die endgültige und be triebsmäßige Fixierung und Kontaktierung des Stapels 29 er folgt schließlich durch ein Zusammendrücken der Elektroden 15 und 19, wenn der Leistungshalbleiter 10 in eine Schaltung eingebaut wird.In a third step ( FIG. 2C), the stack 29 held together and fixed by the clamps 20 a, b and provided with the centering pin 25 is inserted into the housing 11 (which is still open at the top), the stack 29 being inserted into the housing 11 Centering hole 24 engaging centering pin is aligned and fixed relative to the housing 11 or to the electrode 19 . Then the housing 11 can be closed by placing the upper electrode 15 with the welded ring flange 13 and connecting it to the ceramic ring 12 . In this way, a precise and safe adjustment and fixation of the light guide to the light-sensitive ignition region 28 of the half-conductor disk 17 is achieved with simple means, which is also and in particular suitable for thin optical fibers. The final and operational fixation and contacting of the stack 29 it finally follows by compressing the electrodes 15 and 19 when the power semiconductor 10 is installed in a circuit.
BezugszeichenlisteReference list
10 lichtzündbarer Leistungshalbleiter
11 Gehäuse
12 Keramikring
13, 14 Flansch
15, 19 Elektrode
16, 18 Ausgleichsscheibe (Mo)
17 Halbleiterscheibe
20a, b Klammer
21 Durchführung (Anschlußstecker)
22 Lichtleiter
23 Ausnehmung (schlitzartig)
24 Zentrierloch
25 Zentrierstift
26 Durchgangsbohrung (Stift)
27 Durchgangsbohrung (Ausgleichsscheibe)
28 lichtempfindlicher Zündbereich
29 Stapel
30 Mittelachse 10th light-ignitable power semiconductors
11 casing
12th Ceramic ring
13,14 flange
15,19th electrode
16,18th Shim (Mo)
17th Semiconductor wafer
20tha, b bracket
21 Implementation (connector)
22 Light guide
23 Recess (slot-like)
24th Center hole
25th Centering
26 Through hole (pin)
27 Through hole (shim)
28 photosensitive ignition area
29 stack
30th Central axis
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