DE1907075A1

DE1907075A1 - Halbleiter-Gleichrichter-Anordnung

Info

Publication number: DE1907075A1
Application number: DE19691907075
Authority: DE
Inventors: Vladik Dipl-Chem Liboslav; Winfried Schierz
Original assignee: Semikron GmbH and Co KG
Current assignee: Semikron GmbH and Co KG
Priority date: 1969-02-13
Filing date: 1969-02-13
Publication date: 1971-02-11
Also published as: US3708730A; FR2031079A5; CH520402A; ES375664A1; DE1907075B2; SE363426B; GB1298766A; BR6915308D0

Description

SBMIKRO If Ges. f. Gleichrichterbau u. ElektrORX*«U>Ü.~

8500 Nürnberg , Viesentalstraße kO Telefon 09II/330141, 331813 - Telex 06/22155

1907075 ^Datum* 29. Januar 19<>9

Uns·r Zeichen» IIIKI69OI Halbleiter - Gleichrichter -

Anordnung

Die Erfindung betrifft eine Halbleiter-Gleichrichter-Anordnung, insbesondere eine Halbleiter-Kleinglelchrichter-Anordnung, bei der zwei oder mehr Halbleitertabletten zwischen den eine klammerfSrmige Halterung bildenden Kontaktstücken von Stromleiterteilen kontaktiert, mit diesen zu einer gewünschten Schaltung elektrisch fest verbunden und in eine Isoliermasae eingebettet sind, und bei der die gehäuse&ußeren Stromleiterabschnitte in vorbestimmter Richtung angeordnet sind.

Es sind Ausführungsformen von Halbleiter-Gleichrichtern für kleine Stromstärken bekannt (DAS 1 2k6 888), bei denen die Halbleitertabletten an den Kreuzungspunkten von sieb gegenseitig überlappend angeordneten Leiterteilen zwischengefügt und die Leiterteile in einer Ebene verlaufen und aus einer Seite herausragen. Der Aufbau erfordert infolge der Verbindung mehrerer Einzelteile und infolge der Fixierung derselben zu gewünschter gegenseitiger Anordnung spezielle Fertigungevorrichtungen, insbesondere zur exakten Zuordnung und Kontaktierung der einzelnen Leiterteile·

Des weiteren wurde bereits vorgeschlagen, zwischen den Enden eines haarnadelförmigen Drahtbügels eine Halbleitertablette zu befestigen und mehrere solcher Anordnungen, in entsprechender elektrischer Verschaltung, mit dem durch Kappen der Drahtbügelbogen entstandenen Leiterteile in einem Isolierstoffbeoher so anzuordnen, daß die verbleibenden gehäuseäußeren Leitungeanschlüsse zueinander parallel an der Deckfläcbe des Bechers

009887/0698

S.MXKHOH

Gesellschaft f. Gl eich rieht erbau ti« Elektronik mbH. Blatt ff

austreten. Derartige Ausführung«formen sind fertigungstechnisch aufwendig und genügen auch den ständig steigenden Forderungen nach Möglichst geringen Baugrößen Bit optinalem Wirkungsgrad niobt in allen Fällen.

Außerdem wurde vorgeschlagen, streifenförmige Leiterteile im Mittelpunkt ihrer Fläohe mit einem zur Fläche senkrechten drahtförmigen Leitungsanschluß zu -versehen, vier solcher Aufbauten, sich mit ihren Enden rechtwinkelig überlappend, so anzuordnen, daß duroh Zwischenfügen von je einer Halbleitertablette an jeder Überlappungsstelle in entsprechender elektrischer Orientierung und durch anschließende Kontaktierung eine Gleichrichter-Brückenschaltung gebildet wird, und das Ganze geeignet in einen Isolierstoffbecher einzubringen. Auch dieser Lösungsvorschlag ist bezüglich Herstellungsaufwand und Baugröße im Hinblick auf die gestellten Anforderungen nicht in jedem Fall vorteilhaft.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen gegenüber den bekannten Ausführungeformen erheblich verbesserten Aufbau für Halbleiter-Kleingleichrichter-Anordnungen zu erzielen, der die aufgezeigten Nachteile nicht aufweist und insbesondere eine vorteilhafte Serienfertigung gewährleistet·

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß eine Platine aus bandförmigem Leitermaterial in flächenhafte Abschnitte unterteilt ist. die je nach ihrer durch die jeweilige Zuordnung zu den Halbleitertabletten gegebenen, sehaltungstechnischen Bestimmung als Trägerkörper und/oder Kontaktetücke und Stromleiterteile mit entsprechender Flächenausdehnung eine geometrische Struktur bilden und flächenhaft ineinandergreifend angeordnet sind, und daß die Stromleiterteile vom Zentrum der Struktur aus parallel und/oder unter einem geeigneten Winkel zueinander nach außen verlaufen und gleichzeitig Halterungsstege zwischen dem Zentrum der Struktur und der Randzone der Platine darstellen.

Anhand der in den Figuren 1 bis 5 dargestellten Ausführungsbeispiele werden Aufbau und Wirkungswelse des Gegenstandes der

009887/0 698

SEMIKRON

Gesellschaft f. Glalehrichterbau u, Elektronlk mbH» Blatt y

Erfindung aufgezeigt und erläutert. Die Figuren 1 bis 3 «eigen in Draufsicht Jeweils eine zur Anordnung und Kontaktierung -ron Halbleitertabletten und zur Bildung τοη Leitungsansohlüssen geeignete, geometrische Struktur aus einem bandförmige« Leitermaterial. Die Figuren k und 5 zeigen perspektivisch jeweils eine Ausführungsform einer βrfindungsgemäßen Halbleiter-Anordnung. Für gleiche Teile sind in allen Figuren gleiche Bezeichnungen gewählt.

Die in Figur 1 dargestellte, streifenfOrmige und weiterhin als Platine bezeichnete Folie 1 aus gut leitendem Material, vorzugsweise aus Kupfer, weist beispielsweise durch Stanzen oder Xtzen gebildete, geometrische Strukturen 2 auf. Jede Struktur enthält sämtliche, für eine Halbleiter-Gleichrichter-Anordnung in Einphaaen-Brückensohaltung erforderlichen Leiterteile und KontaktstUcke zur Fixierung und Kontaktierung der Halbleitertabletten. Zu diesem Zweck sind in einer Tiereckigen Aussparung zwei zueinander spiegelbildlich angeordnete TrägerkCrper 21 vorgesehen, die über Stege 23a, welche bezüglich der gekapselten Halbleiter-Anordnung gleichzeitig die gehäuaeinneren Leiterteile bilden, mit der Platine 1 fest verbunden sind. Jeder Leiterteil 23a setzt sich über einen zur Stabilisierung der Struktur während des Fertiguhgsprozesses dienenden Zwisohensteg in den Leiterteil 23b fort, der in einer etreifenfOrmigen Aussparung verläuft und den gehäuseäufieren Leltungsanschluß der Halbleiter-Anordnung bildet. Die beiden Trägerkörper 21 weiaen an ihrer Innenkante je zwei,vorzugsweise zu einer senkrecht zur Kante verlaufenden Mittellinie symmetrische, nutenfOrmige Aussparungen auf. In jeweils einander gegenüberliegende Aussparungen greifen die Enden 22a des Queretegs von T-f8rmig ausgebildeten Kontaktstücken ein. Der freie, zur Längskante der Platine gerichtete Abschnitt der Kontaktstücke bildet bezüglich der fertigen Halbleiter-Anordnung einen gehäuaeinneren Leiterteil 22b und über einen Zwischensteg den gehäuseäußeren Leiterteil 22c. Die Kontaktstücke 22a bilden durch Parallelveraetzung und geeignete Anordnung mit dem jeweils zugeordneten Abschnitt der Trägerkörper 21 eine klammerfSrmige Halterung, in die eine Halbleitertablette Zk in vorbestimmter elektrischer Orientierung

009887/0698 - k -

SEMIKRON

Gesellschaft f, Gleichrichterbau u» Elektronik mbH, Blatt

eingefügt und durch Federdruck fixiert ist«

Die Flächenausdehnung der Trägerkörper 21 und der Kontaktstükke 22a wird durch die Kontaktflächen der Halbleitertabletten und durch die Forderung nach ausreichendem flächenhaften Kontakt sowie nach gutem thermischen Beiri©bsverhalten der Anordnung bestimmt* Die Abmessungen der Leiterteil® 22c, 23b richten sich nach den Einbaubedingungen. Die Leitungsanschlüsse können an ihrem Ende als Lötspieße ausgebildet sein. Das die Trägerkörper 21 einschließende, gestrichelte Tiareck soll den Umfang der Isolierstoffumhüllung der fertigen Halbleiter-Anordnung andeuten· Die Dicke der Platine 1 wird sowohl durch die Strombelastbarkelt als auch durch das Herstellungsverfahren der geometrischen Struktur 2 bestimmt. Bei Herstellung der Struktur durch Xtzen wurden mit Platinenmaterial von 0,2 bis 0,5 mm Dicke besonders günstige Ergebnisse erzielt. Zur wirtschaftlicheren Herstellung einer größeren Anzahl von Strukturen aus einer Platine 1 sind dieselben etwas zur Längsachse der Platine versetzt und an ihren einander zugewandten Leiterteilen ineinandergreifend angeordnet.

Figur 2 zeigt eine Weiterbildung des Ausführungsbeispiels gemäß Figur 1. Durch Anordnung der Leiterteile in den Diagonalen eines Vierecks ist eine besondere günstige Aufreihung einer Anzahl von Strukturen 3 auf einer Platine 1 gegeben. Die Trägerkörper 31 und die Kontaktstücke 32a, 32b entsprechen in ihrer Ausbildung und gegenseitigen Anordnung annähernd dem Aufbau gemäß Figur 1. Im Gegensatz dazu sind jedoch die Kontaktetücke 32a durch Kröpfen des Abschnitte 32b, etwa mn der zugeordneten Kante des Trägerkörpers 3I, parallel aus der Platinenebene versetzt und so über den Trägerkörpern 3I angee-fdaet, daß an den zur Auflag· von je einer Halbleitertablette vorgesehenen, durch Strichelung angedeuteten Flächen 3k die Trägerkörper 3I und die Kontaktstück· 32a Jeweils eine klammerförmige Halterung bilden, in der eine Halbleitertablette eingefügt und fixiert ist« Die Lochteilung 10 der Platine 1 ermöglicht einen rationellen Verfahrensablauf bei Durchführung aufeinanderfolgender Verfahrensschritte.

009887/0698 _

SEMIKRON

Gesellschaft f. Gleictarichterbau τι. Elektronik nsbH. Blatt-ff

Figur 3 sseigt ein besonders vorteilhaftes Ausführtragsbeispiel der Erfindung. Sine ans ©iner Platine 1 gebildete Struktur 4, vorzugsweise ebenfalls zur ®s.*siöltisg einer Halbleiter-Gleich« ricbter-Anordnung in Einphasen-Bstfleke&seta&ltung, woist untere Kontaktetücke 4ia bis d zur Auflage je ®iaos? Ealbleitertablette und obere Kontaktstücke 42a bis d zur weiteren Kontaktierung jeder Halbleitertablette auf. Je ein unteres issd oberes Kontaktstück sind paarweis® so ausgebildet und fläcbenhaft ineinandergreifend angeordnet, daß durch geeignetes Aufbiegen jedes oberen Kontaktstücks aus der Platinenebene rait entsprechender gegenseitiger Zuordnung das Zwischenfügen und klammarfSrmige Haltern einer Halbleitertablette gewährleistet ist« Über Hilfestege 45,47 ist die Struktur 4 mit der Platin© 1 -verbunden. Sie ist weiterhin in der Weise ausgebildet, daß im Gegensatz zu den Ausführungsformen gemäß Figur 1 und 2 alle Halbleitertabletten in gleicher elektrischer Orientierung eingefügt werden können. Zu dem Zweck bildet beispielsweise ein Abschnitt der Struktur ein unteres Eontaktstück 41a srar Auflage m±n®T ersten Halbleitertablette und gleichzeitig mit einem stegfurmigen Ansatz das obere Kontaktstück 42b zur oberen Kontaktiertang einer zweiten Halbleitertablette und mit einem weiteren stegfBrmigen Ansatz den Leitungsansohluß 43a als einen der beiden Wechselstromanschlüsse der Gleichrichterschaltung. Für den weiteren Wechselstromanschluß ist ein weiterer Abschnitt der Struktur 4 in gleicher Veise ausgebildet (4id, 42c). Aus der elektrischen Zuordnung der verbleibenden Gleichstromanschlüsse asu den Halbleitertabletten ergibt sich ihre zweckmäßige Ausbildung und Anordnung, wie in der Figur dargestellt. Durch parallele Anordnung der Leitungsanschlüsse ist ein raumsparender Aufbau gegeben. Für die Formgebung und Flächenausdehnung der Kontaktstücke und Leiterteile gelten die entsprechenden Ausführungen zu Figur 1.

Eine vorteilhafte Weiterbildung der in Figur 3 dargestellten Ausführungsform besteht darin, daß die Stege 47 entfallen und dafür die Leiterteile 43a bis d zu Verbindungsstegen verlängert sind und im Rahmen des Fertigungsprozesses gleichzeitig mit die Halterung der Struktur gewährleisten.

009887/0698 " ⁶ "

1907U75

SEMXKRON

Gesellschaft f. Gleichricbterbau u, Elektronik abH« Blatt $r

Figur k zeigt perspektivisch eine in Kunststoff eingebettete Anordnung gemäß dem Aufbau nael) Figur 3, In Pigpir 5 ist eine Ausftihrungßform dargestellt, weictae:-:· sbonfalls di© Struktur ge~ mHß Figur 3 zugrunde liegt, bei der Jedoch di© Leittutgsanschlüs se an ihrem inneren End« senkrecht sar Platlnesi©ben© abgawisskelt sind* Der gegenseitige Abstand benachbarter Leiiissigsasi«» Schlüsse kann für einen bevorzugten Einaats in Leiterplatten ein Mehrfaches des RastermaSes betragen. Beid® Aus fills rungs formen können an wenigstens einer Selt®safläeh© einen Astsatss mit einer geeigneten Bohrung zur Bef®atlgnang d@r Anordnung aufweisen·

Der Gegenstand der Erfindung 1st nicht auf di® alt zeigten Ausführtmgsb&ispielen erzialtimSleielsriebt beschränkt* Bei geeigneter Awsbild^a^ iaiad AK©rdisiasig dor jawai-Iigen Abschnitte jeder Struktur lassen aicli in vortsilbafter Veise Halbleiter-Anordnusigem la V«rdo|>plerssba-lti2s&s₍ in Mittel-» punktschaltung oder in Drebatromstemschaltiing

Zur Herstellung der ©rfinduiiga^eisäß®si Halbleiter-Anordnungen wird zunftebsf aus einer 8tr®ifenf5ralg®n Platine, deren Längs nur durch die Abmessungen der zur Bearbeitung notwendigen Vorrichtungen beschränkt ist, vorzugsweise durch Stanzen oder durch gezieltes Xtaen mittels bekannter Techniken eine bestimmte Anzahl von Strukturen 2,3 oder 4 gemXß den Figuren 1 bis 3 gebildet· Bedarfsweise erhalten diese zur verbesserten Kontaktierung der Halbleitertabletten wenigstens auf der zu deren Anordnung vorgesehenen Seite einen metallischen Überzug aus gut lötfähigem Material. Der auf diese Weise vorbereitete Aufbau wird mit Halbleitertabletten in durch die Art der Struktur bestimmter elektrischer Orientierung bestückt. Sind Ausführungen gemäß Figur 5 vorgesehen, so werden die Leitungsanschlüsse 43a vor Einfügen und Kontaktieren der Halbleitertabletten abgewinkelt, um durch diese Verfahrensschritte bedingte mechanische Spannungen auf die Halbleitertabletten zn verhindern. Die Kontaktierung derselben kann in vorteilhafter Welse durch Tauchlöten erfolgen. Bei der Au«führungsform gemKfi Figur 1 werden

- 7 009887/0698

SEMIKRON

Gesellschaft f. Gleichriohtsrbau u. Elektronik abH. Blatt Jf

anschließend die Zwischenstege entfernt, so daß ungekapselte Halbleiter-Anordnungen mit in einor Ebene jeweils ua 90 gegeneinander versetzten Leitungs&nschlüssen gegeben sind, die danach in geeigneter Weise in eine Isolierstoffmasae eingebettet werden.

Bei der AuβfUhrungeform gemäß Figur 2 werden die diagonal verlaufenden Leiterteile an ihren Äußeren Enden gekappt, so daß im Prinzip Anordnungen entsprechend der Ausbildung gemäß Figur 1 vorliegen. Bei beiden Ausführungsbeieplelen können bedarfeweise die Leiterteil® oa g©®ign®i®r Stella rechtwinkelig zur Platinenebene und gleichgerichtet abgewinkelt werden. Da* Gehäuse kann quaderförmig« oder zylindrische Form aufweisen.

Bei der Ausführungeforn gemäß Figur 3 werden zunächst die Hilfsstege U5 entfernt, so daß alle Anordnungen innerhalb der Platine nur noch von den mit dem Platinenrand verbundenen Leiterteilen kj gehalten werden. In dieser Anordnung werden alle Strukturen in geeigneter Welse mit Isollerstoffmasse umhüllt und abschließend an den Enden der Leiterteile in einem einzigen Verfahreneschritt von der Platine getrennt.

009887/0698

Claims

SEMIKRON Ges. f. Gleichrichterbau u. Elektronik mbH.

85OO Nürnberg, Wiesentalstraße kO Telefon 0911/330141, 3318I3 - Telex 06/22155

Datum: 29. Januar I969 Unser Zeichen: IIIKI69OI

Patent - Ansprüche

' 1,, Halbleiter-Gleichrichter-Anordnung, insbesondere Halbleiter-Kleingleichricbter-Anordnung, bei der zwei oder mehr Halbleitertabletten zwischen den eine klammerförinlge Halterung bildenden Kontaktstücken von Stromleiterteilen kontaktiert, mit diesen zu einer gewünschten Schaltung elektrisch fest verbunden und in eine Isolierstoffnasse eingebettet sind, und bei der die gehäuseäußeren Stromleiterabschnitte in vorbestimmter Richtung angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß eine Platine aus "bandförmigem Leitermaterial in flächenhafte Abschnitte unterteilt ist, die je nach ihrer durch die jeweilige Zuordnung zu den Halbleitertabletten gegebenen acbaltungstechnischen Beatiaauii^ als TrägerkBrper und/oder Kontaktetücke und Stromleiterteile mit entsprechender Plächenausdehnung eine geometrische Struktur bilden und flächenhaft ineinandergreifend angeordnet sind,und daß die Stromleiterteile vom Zentrum der Struktur aus parallel und/oder unter einem geeigneten Winkel zueinander nach außen verlaufen und gleichzeitig Halterungsstege zwischen dem Zentrum der Struktur und der Randzone der Platine darstellen.

2. Halblelter-Gleichrlehter-Anordziung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die aus der aus Kupfsr, Messing oder einer Eisen-Nickel-Kobalt-Legierung bestehenden Platine gebildete Struktur mit einem gut lötfähigen überzug versehen ist·

3« Halbleiter-Gleichrichter-Anordnung nach Anspruch 1 wt&d 2, dadurch gekennzeichnet, daß die gehäuseäußeren Abschnitte der Stromleiterteile aus einander gegenüberliegenden GebMuse-Schmalselten austreten und jeweils parallel zueinander angeordnet sind.

009887/0698 - 2 -

SSMXKRON

Gesellschaft f. Gleichrichterbau u. Elektronik mbH. Blatt 2

k, Halbleiter-Gleicbrichter-Anordnung nach Ansprucb 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß di® gehäuseäußeren Abschnitte dor Stromleiterteile aus einer Gehäisse-Breitseite austreten und parallel zueinander angeordnet sind.

5. Halbleiter-Gleichrichter-Anordnung nach Anspruch 1 bis k_t dadurch gekennzeichnet, daß die Struktur von ihrem zentralen Bereich ausgehende Ausbildungen aufweist, die als Verbindungsstege zur Platine während des Herstellungsprozessos vorgesehen sind.

009887/0698