Полупроводниковое устройство

) Приоритет - (3 02.06. стввнный нем 31) 582610 331 США Опубликовано 07.07.8 т, Бюллетень25 (53) елан нзобретенн 38 8) 62 08 н открытнн исания 10.07,8 опубликования Авторизобретения ностранецБичковски(СШЛ) чис Иностранная фирмантернэшнл РЕКТИФАЙЕР КОРПОРЕЙШ (США 1(71) Заявитель 4) ПОЛУПРОВОДНИКОВОЕ УСТРОЙСТ ЪодИзобретение отно олупроводниковых и ости к конструкция роводниковых прибо сится к областириборов, в част м силовых полуров на большие к г ион- плас- упру- иала стт тна ого родо у во ле нт поскольперемеще а исти" ио друг ддниковойывода, чтройства.являетсяние надеж ро ти н с Известны полупроводниковые устройства, содержащие полупроводниковую пластину, зажатую между анодным и катодным электродами и расположенную в изоляционном кольце, соединенном коль О цевыми металлическими фланцами с электродами 11,В данном устройстве не предусмотрены средства для центровки верхнего электрода относительно изоляционного 15 кольца, что усложняет сборку устройстНаиболее близким техническим решением является полупроводниковое устройство, содержащее полупроводниковую 20 пластину, зажатую между анодным и катодным электродами, снабженными кольцевыми фланцами, и изоляционное кольцо, окружающее полупроводниковую пластину и части электродов и имеющее с одной стороны кольцевои флане соединенный с кольцевым фланцем ного из электродов и снабженный ством для их центровки относите друг друга, а с другой стороны диненное с кольцевым фланцем др электрода, при этом между изоля ным кольцом и полупроводниковой тиной расположено выполненное и гого гибкого изоляционного мате куполообразное тело, в котором новлена, по крайней мере, примы щая к полупроводниковой пластин одного из электродов 2 . Недостатком извест является сложНость мо и изоляционного кольц время сборки возможн электродов относител повреждение полупров ны или управляющего нижает надежность ус Целью изобретения ние монтажа и повыше30 Полупроводниковое устройство(фиг,1)45 содержит полупроводниковую пластину 1, зажатую между верхним катодным 2 и соответственно анодным 3 электродами. В катодном электроде 2 имеется центральное отверстие 4 и гибкий про водящий фланец 5 из сравнительно тонкого материала, который припаян к наружной периферии электрода 2.Анодный электрод 3, в основном, подобен катодному электроду 2 и также имеет55 центральное отверстие 6, а его наруи" ная поверхность соединена с гибкимфланцем 7, например, лайкой. 3 84581Цель достигается тем, что в полупроводниковом устройстве, содержащем1 полупроводниковую пластииу, зажатуюмежду анодным и катодным электродами,снабженными кольцевыми фланцами, иизоляционное кольцо, окружающее полупроводниковую пластину и частиэлектрогов и имеющее с одной стороныкольцевой .фланец, соединенный с кольцевым фланцем одного из электродов и 10снабженный средством для их пентровки относительно друг друга, а с другойстороны соединеннве с кольцевым фланцем другого электрода, при этоммежду изоляционным кольцом и полупроводниковой пластиной расположено выполненное из упругого гибкого изоляционного материала куполобразное тело,в котором установлена, по крайнеймере, примыкающая к полупроводниковой 20пластине часть одного из электродов,средство для центровки выполнено ввиде трех смещенных по окружности иизоонутых вверх лапок,Кроме того, куполообразное .тело 25может иметь паз, через который пропущен управляющий вывод полупроводниковой пластины.Куполообразное тело со стороныизоляционного кольца снабжено выемками.На фиг, 1 изображено устройство,поперечное сечение; на фиг. 2 верхний электрод со вторым вариантом выполнение фланца, поперечноеЭ 5сечение; на фиг. 3 - нижний электродс изоляционным кольцом со вторымвариантом фланца, поперечное сечение; на фиг, 4 - куполообразноетело с выемками, вид сверху; на фиг.5- 40устройство с,модифицированным гибкимизоляционным кольцом, поперечноесечение,. о фПолупроводниковая пластинаразмещена в изоляционном кольце 8, выполненном, например, из керамики,внешняя поверхность которого для увеличения расстояния электрическойутечки выполнена гофрированной, аего верхняя и нижняя поверхности,соответствующим образом,метализированы,Верхняя поверхность кольца 8 соединена путем пайки с фланцем 9, который имеет участок 1 О.Через стенку кольца 8 проходитпроводящая трубка 11, наружный конецкоторой уплотняется проводящей заглушкой 12. Через трубку 11 проводятоткачку внутренней области собранного устройства и заполнение, при необходимости, инертным газом послесборки устройства. После этого трубка может служить в качестве точкисоединения управляющего вывода, который проходит снаружи кольца 8.К верхней части трубки 11 приварена или припаяна небольшая полоса13 из покрытой никелем меди для образования сравнительно большой массыметалла, которую можно, например,обеспечить ультразвуковой обработкойалюминиевого управляющего выводаустройства, который монтируется внутри собранного под давлением корпуса,Фланец 9 снабжен короткими повернутыми вверх и размещенными по окружности тремя лапками 1 на чертеже показаны две из них - 14 и 15), Лапкой 15служит просто обращенный вверх участок отогнутой наружу секции 16, которая является соединительным зажимом, например, для контрольного подсоединения к верхнему электроду 2.Эти обращенные вверх три лапкислужат в качестве центрирующего средства для установки плоского фланца 5верхнего электрода 2 при монтажеэлектродов относительно друг друга.Диаметр верхнего фланца 5 примерноравен диаметру, образованному кругом,который включает повернутые вверхлапки 14 и 15,Устройство также содержит куполообразное тело 17 выполненное из изоляционного упругого и гибкого материала,например из силиконовой резины. Внутренний диаметр куполообразного тела 17примерно равен наружному диаметруполупроводниковой пластины 1,так чтопоследняя может быть ;становлена вкольцо 17 до сборки, Наружный диаметр6при необходимости, поворотно регулируются в отверстии кольца 17.Затем для закрепления друг,с другом и создания уплотнения зацепляющиеся лапки 14, 15 и кромки фланца5 и секции 16 соединяются соответствующей контактной сваркой,Во время закрывания устройстваверхним электродом устранена опасность повреждения полупроводниковойпластины 1 и хрупкого управляющеговывода 19.После сварки полупроводниковаяпластина 1 прочно устанавливается втребуемом месте относительно поверхностей обоих электродов независимоот смещения последних под действием сжатия или растяжения. Это предупреждает случайное движение иливращение пластины 1 относительноэлектродов 2 и 3 и кольца 8, которыемогут вызывать случайную поломкууправляющего вывода 19 или другоесоответствующее повреждение.Фланец 5 может быть выполнен ввиде сравнительно плоского металлического элемента, При необходимости,фланец 5 может иметь форму, изображенную на фиг. 2, К верхнему электроду 2 (фиг, 2) прикреплен в качествефланца 5 тонкий, обращенный вниз,тарельчатый элемент с изогнутостью20 ближе к точке, где он крепится сверхним электродом 2, Эта конфигурация придает большую гибкость фланцупо сравнению с фланцем 5(фиг, 1). Область 21 фланца все еще сравнительноплоская и лежит в дискоообразнойплоскости, так что он может бытьустановлен заподлицо с фланцем 9кольца 8,На фиг, 3 показан другой вариантконструкции фланца 9 кольца 8. Флане9 снабжен глубоким тарельчатым изгибом 22, который сообщает этомуфланцу большую упругость по сравнению с фланцем 9(фиг. ). При желаниилюбая конструкция фланцев(фиг. 2 и3)может быть использована одна с другой или взаимодействующими с фланцами 5 и 9 (фиг 1)Гибкое изоляционное кольцо 17может быть модифицировано для использования в соединении с кремниевойполупроводниковой пластиной 1 снесиммметричной конфигурацией катоца и периферийными усилительнымиэлектродами. Для этой цели центральное отверстие в кольце 17 будет 5 845810стенки кольца 17 выбран немного большим,чем внутренний диаметр кдльца 8,стем чтобы можно было с силой устанавливать кольцо 17 в кольцо 8. В основании кольца 17 выполнен паз 18, черезкоторый может проходить управляющийвывод 19, Кроме того, по наружнойповерхности кольца 17. имеются канавки(фиг. 4), облегчающие сжатие кольца.при монтаже полупроводниковой пластины между электродами. Канавки накольце 17 также позволяют устранятьнеравномерности в размерах устройства,обеспечивая зазор для кольца при повышенных температурах без созданиявертикальной деформации и обеспечивая условия для равномерного внутрен-.него давления газа в устройстве привсех температурах.Во время сборки устройства сначала 20в кольцо 17 устанавливается полупроводниковая пластина 1. Внутреннийдиаметр отверстия в кольце 17 имееттакой контур для установки верхнегоэлектрода 2, чтобы последний мог 25необходимым образом зацепляться сверхней поверхностью пластины 1. Затемпластину 1 и кольцо 17 вдавливают визолирующее кольцо 8 до тех пор, поканижняя поверхность пластины 1 не 30придет в хороший контакт с верхнейповерхностью электрода 3. Тогда пластина безопасно удерживается внутричаши, образованной нижним электродом3, окружающим изоляционным кольцом з 58 и нижним фланцем 7. При этом благодаря упругости гибкого кольца 17устраняется опаность поврежденияпластины 1 вследствие сотрясений иударов во время сборки. Управляющий вывод 19, который является оченьхрупким элементом, может быть припаянк проводящей трубке 11 с помощью полосы 13 на кольце 8, т.е. соединение управляющего вывода пластины с 45управляющим выводом корпуса осущест"влено после того, как элементы, которые должны быть соединены, надлежащим образом и окончательно сведены вместе,Затем верхний электрод устанавливается в положение, в,которое оннаправлен по центру с помощью отверстия в теле 17, при этом электроды 255и 3 автоматически центрируются относительно друг друга посадкой фланца 5 в обращенные вверх лапки 14 и15 фланца, припаянного к кольцу 8,и,7 84иметь несимметричный контур, соответствующий несимметричной конфигурации катодного контакта и верхнего электрода 2, предназначенногоконтактировать с катодным контактомполупроводниковой пластины. Кольцо17 имеет выемки 23 по его периферии,обеспеччвающие плотную пригонку кольца по внутреннему диаметру керамического изоляционного кольца 8(фиг.4).Возможны варианты выполнения устройствафиг.5), в которых нижняячасть устройства идентична такомуже узлу в варианте, представленномна фиг. 1. Однако фланец 9,кольца 8для повышения его упругости имеетвидоизменную конфигурацию и передокончательной сборкой устройства кФланцу 9 крепится управляющий вывод9.Верхний электрод 2 имеет такжеизмененную конфигурацию фланца 5,содержащего верхнюю часть 24, нижнюю - 25, которые отделены друг отдруга керамическимдиском 26. Керамический диск,26 должен изолироватьОнижний фланец 9, который соединенс управляющим выводом 19, от верхнего катодного электрода 2,Когда нижняя часть 25 фланца соединяется с Фланцем 9, между радиальными внутренними областями фланцев формируется открытый зазор, такчто площадь сцепления, по которойуправляющий вывод 19 соединяется снижним фланцем 9, является спокойной, Кроме того, изогнутая формафланца 9 улучшает его гибкость,обеспечивая таким образом лучшееаксиальное перемещение электродов 2и 3 под действием сил сжатия.Модифицированная фланцевая конфигурация,показанная на Фиг. 5, может бытьвведена в варианты изображения, показанных на фиг. 1. Устройство, показанное на фиг. 5, может включать конфйгурацию полупроводниковой пластиныи установленного кольца, приведенногона Фиг. 1. Упрощение монтажа и повышение надежности в устройстве, достигается 5810 8 5 1 О 15 20 25 30 35 45 50845810 с д Н Бабурка ректор Л, Ив аказ 4548/1 б Тираж ВНИИПИ Государственног по делам изобретений 113035, Ж, РаушскаПодпис Патент" город, ул. Проектная ил едактор О, Филиппова Те витель А, Прохорова 784комитета открытинаб., д,