DE3134922C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Halbleiter-Gleichrichtervorrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1. Eine solche Halblei­ ter-Gleichrichtervorrichtung kann bevorzugt für eine Kraftfahr­ zeug-Lichtmaschine eingesetzt werden.

Kraftfahrzeuge sind üblicherweise mit einer sog. Lichtmaschine zum Aufladen eines Akkumulators ausgerüstet. Für diesen Zweck wird nor­ malerweise eine Wechselstromlichtmaschine bzw. ein Synchrongenera­ tor verwendet, wobei die von dieser bzw. diesem erzeugte Wechsel­ spannung beispielsweise durch eine in Fig. 1 dargestellte Gleich­ richterschaltung 12 gleichgerichtet wird. Fig. 1 veranschaulicht eine Schaltungsanordnung aus einer mit der Wechselstromlichtmaschi­ ne 14 gekoppelten Gleichrichterschaltung 12, wobei Statorwicklungen 16, 18 und 20 in Sternschaltung angeordnet sind und drei Diodenpaa­ re 22 a und 22 b, 24 a und 24 b bzw. 26 a und 26 b einen Vollweg-Gleich­ richter zur Vollweggleichrichter einer von der Wechselstromlicht­ maschine 14 erzeugten Wechselspannung bilden. Die Verbindungspunkte dieser Diodenpaare 22 a und 22 b, 24 a und 24 b, 26 a und 26 b sind je­ weils an die anderen Enden der Statorwicklungen 16, 18 bzw. 20 ange­ schlossen. Die Kathoden der Dioden 22, 24 a und 26 a sind gemeinsam an eine Plusklemme eines Akkumulators 28 angeschlossen, während die Anoden der Dioden 22 b, 24 b und 26 b an einer Minusklemme des Akkumu­ lators 28 zusammengeschaltet sind. Bei dieser Schaltungsanordnung wird der Akkumulator 28 durch den von der Wechselstromlichtmaschine erzeugten Strom aufgeladen.

Fig. 2 veranschaulicht im Schnitt eine bisherige Gleichrichtervor­ richtung der Art, wie sie in der Praxis bei der Schaltungsanordnung nach Fig. 1 verwendet wird. Die Gleichrichtervorrichtung gemäß Fig. 2 umfaßt ein Gehäuse 32, einen Ständer bzw. Stator 34 und einen Lüf­ ter 38, der sich in Abhängigkeit von der Drehung einer Brennkraft­ maschine dreht und das Innere des Gehäuses 32 mittels eines Luft­ stroms kühlt. Im Gehäuse 32 ist eine Halbleiter-Gleich­ richtereinheit 40 angeordnet, die Dioden 22 a, 22 b, 24 a, 24 b, 26 a und 26 b aufweist und den Aufbau gemäß den Fig. 3 bis 5 besitzt. Diese Gleichrichtereinheit 40 weist zwei in den Fig. 3 bzw. 4 dargestellte Elektroden-Leitplatten 42 und 44 auf, die einander gegenüberstehen und zwischen denen die Dioden 22 a-26 b angeordnet sind. Die beiden Leitplatten 42 und 44 sind unter fester gegenseitiger Berührung ihrer in den Fig. 3 und 4 sicht­ baren Flächen fest miteinander verbunden. Fig. 5 ist ein in vergrößertem Maßstab gehaltener Schnitt längs der Linien V-V in den Fig. 3 und 4 durch die fest mitein­ ander verbundenen Elektroden-Leitplatten 42 und 44. Die Leitplatte 42 umfaßt zwei hufeisenförmig zusammengesetzte Elektroden-Tragelemente 46 und 48. Ein Iso­ lierelement 50 aus einem thermisch härtbaren Kunststoff, wie Epoxyharz, dient zur mechanischen Befestigung der zusammengesetzten Leitplatten 42 und 44 sowie zu ihrer gegenseitigen elektrischen Isolierung. Die Leitplatte 44 umfaßt Elektroden-Tragelemente 52, 54 und 56, die hufeisenförmig zusammengesetzt und dabei bei mit­ einander verbundenen Leitplatten 42, 44 einwandfrei auf die hufeisenförmigen Tragelemente 46 und 48 der Leitplatte 42 ausgerichtet sind. Das Isolierelement 50 dient auch bei der Leitplatte 44 zur elektrischen Isolierung und zur mechanischen Befestigung der Tragelemente 52-56. Die Tragelemente 46 und 48 weisen jeweils drei konkave Bereiche, d. h. Ausnehmungen 60 a-60 c bzw. 62 a-62 c auf, in denen die Dioden 22 a, 22 b, 24 a, 24 b, 26 a bzw. 26 b angeordnet sind. Die Elektroden-Tragelemente 52, 54 und 56 sind jeweils mit Eingangsklemmen 64, 66 bzw. 68 ver­ sehen, die ihrerseits mit jeweils einer Statorwicklung 16, 18 bzw. 20 der Wechselstromlichtmaschine 14 verbun­ den sind. Die Tragelemente 46 und 48 weisen Gleichspan­ nungs-Ausgangsklemmen 70 bzw. 72 auf, die mit Plus- bzw. Minusklemme des Akkumulators 28 verbunden sind. Die An­ ordnung aus den Elektroden-Leitplatten 42 und 44 ist mit­ tels des Isolierelements 50 vergossen, so daß die Dioden 22 a-26 a in den Ausnehmungen 60 a-62 c zwischen den miteinander verbundenen Leitplatten 42 und 44 gekapselt sind; diese Leitplatten sind auf diese Weise mechanisch aneinander befestigt, aber elektrisch gegeneinander iso­ liert. Als Isolierelement 50 wird im allgemeinen ein vor­ imprägnierter Werkstoff in Form von mit Epoxyharz impräg­ nierten Glasfasern verwendet.

Das Isolierelement 50 zwischen den Leitplatten 42 und 44 bei dieser Gleichrichtereinheit 40 besitzt ein niedriges Wärmeleitvermögen. Infolgedessen ist die Wärmeabstrah­ lung der gesamten Gleichrichtereinheit 40 gering, wes­ halb bei dieser bisherigen Gleichrichtereinheit eine Kühl­ einrichtung vorgesehen ist. Zu diesem Zweck ist zwischen dem Gehäuse 32 und der Halbleiter-Gleichrichtereinheit 40 ein Zwischenraum vorgesehen, der von einem Kühlluft­ strom durchströmt werden kann. Zur Verbesserung der Wärmeabstrahlleistung muß außerdem die Abstrahlfläche vergrößert werden.

Aus den genannten Gründen vergrößert sich die Oberfläche der bisherigen Gleichrichtereinheit horizontal auf 50 cm². Infolgedessen besitzt diese Gleichrichtereinheit auch ein vergleichs­ weise großes Gewicht von etwa 133 g. Wegen der großen Abmessungen wird häufig der Kühlluftstrom in die Gleichrichtereinheit beeinträchtigt. Gemäß Fig. 2 ist ein Teil des Elektroden-Tragelements 46 unmittelbar am Gehäuse 32 an­ gebracht, während das andere Tragelement 48 gegenüber dem Gehäuse 32 isoliert sein muß, was zu einer Verschlechte­ rung der Wärmeleitfähigkeit führt. Der thermische Wider­ stand der gesamten Gleichrichtereinheit beträgt somit ungefähr 7° C/W, was einen beträchtlichen Temperaturan­ stieg zur Folge hat.

Um die Abstrahlungsleistungen der Leitplatten 42 und 44 aneinander anzugleichen, muß die Oberfläche des vom Ge­ häuse 32 getrennten Tragelements 48 größer sein als die­ jenige des Tragelements 46. Bei der Konstruktion der Gleichrichtereinheit muß dieser Tatsache somit Rechnung getragen werden.

Zur Lösung der vorstehend geschilderten Schwierigkeiten wurde nun bereits eine in Fig. 6 dargestellte Gleich­ richtereinheit entwickelt. Dabei ist eine Metallschicht 86 aus z. B. Kupfer unter Zwischenfügung eines Isolier­ elements 84 aus Glasfaser/Epoxy oder Polyimidharz ther­ misch mit der einen Fläche einer z. B. aus Kupfer be­ stehenden Schicht (Substrat) 82 verbunden bzw. gekoppelt, des­ sen andere Fläche fest am Gehäuse 32 der Wechselstrom­ lichtmaschine befestigt ist. Die Anode einer Diode 88 ist an der Schicht 82 angelötet. Die Kathode einer anderen Diode 90 ist mit der Kupferschicht 86 verbunden. Die Kathode der Diode 88 und die Anode der Diode 90 sind mittels einer Elektrodenplatte 92 zusammengeschaltet. Drei Kombinationen mit jeweils Dioden 88 und 90 sowie einer Elektrodenplatte 92 sind auf derselben Schicht 82 ausgebildet. Die Elektroden dieser Kombination(en) sind jeweils an eine der Statorwicklungen 16, 18 bzw. 20 an­ geschlossen.

Die Gleichrichtereinheit mit dem beschriebenen Aufbau wird mit einer Gleichspannung beschickt, wobei der Pluspol an der Schicht 82 und der Minuspol an der Metall­ schicht 86 liegen. Diese Gleichrichtereinheit besitzt ein niedriges Gewicht und kleine Abmessungen. Außerdem ist die Schicht 82 in inniger Berührung mit dem Licht­ maschinen-Gehäuse an diesem befestigt, so daß die Wärme­ abstrahlungsleistung vergleichsweise groß ist. Wie er­ wähnt, ist bei dieser Gleichrichtereinheit ein iso­ lierendes Harz, wie Glasfaser/Epoxy oder Polyimid, zwischen der Metallschicht 86 und der Schicht 82 angeordnet. Wegen der Verwendung eines isolierenden Harzes besteht allerdings eine Grenze für die Herab­ setzung des thermischen Widerstands. Wie Versuche ge­ zeigt haben, entsteht dabei zwischen den Dioden 88 und 90 ein Temperaturgefälle in der Größenordnung von 10° C oder mehr.

Eine Halbleiter-Gleichrichtervorrichtung der eingangs genannten Art ist aus der DE-OS 29 39 732 bekannt. Bei dieser Gleichrichtervorrichtung sind ein Metallbelag, ein Keramiksubstrat, ein weiterer Metallbelag, ein Halb­ leiterdiodenchip und ein dritter Metallbelag nacheinan­ der in der angegebenen Reihenfolge vorgesehen. Die Me­ tallbeläge sind hier Metallisierungsschichten, die durch Sintern von beispielsweise Molybdän auf dem Ke­ ramiksubstrat und durch Plattieren der gesinterten Schicht mit Nickel, Kupfer usw. hergestellt werden.

Weiterhin ist es aus "Feinwerktechnik & Meßtechnik" 87 (1979) Nr. 1, Seiten 45-50, bekannt, daß durch Flamm­ spritzverfahren alle metallischen, in Draht- und Pul­ verform verfügbaren Werktoffe verarbeitet werden und durch diese Flammspritzverfahren erzeugten Schichten für thermische oder elektrische Isolation bzw. zur Er­ zielung einer definierten Leitfähigkeit eingesetzt wer­ den können.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Halb­ leiter-Gleichrichtervorrichtung mit kleinen Abmessun­ gen, niedrigem Gewicht und hohem Wärmeabstrahlvermögen zu schaffen.

Diese Aufgabe wird bei einer Halbleiter-Gleichrichter­ vorrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 erfindungsgemäß durch die in dessen kennzeichnendem Teil enthaltenen Merkmale gelöst.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Patentansprüchen 2 bis 6.

Im folgenden sind bevorzugte Ausführungsformen der Er­ findung im Vergleich zum Stand der Technik anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 ein Schaltbild einer mit einer Wechsel­ stromlichtmaschine zusammengeschalteten Gleichrichterschaltung,

Fig. 2 eine Schnittansicht einer bisherigen Wechselstromlichtmaschinen-Gleichrich­ teranordnung mit der Schaltungsanord­ nung nach Fig. 1.

Fig. 3 und 4 Aufsichten auf Hauptteile einer Gleich­ richtervorrichtung bei der Anordnung nach Fig. 2,

Fig. 5 einen in vergrößertem Maßstab gehaltenen Schnitt längs der Linien V-V in Fig. 3 und 4,

Fig. 6 eine Schnittansicht einer anderen bisheri­ gen Halbleiter-Gleichrichtervorrichtung,

Fig. 7 eine perspektivische Darstellung einer Halbleiter-Gleichrichtervorrichtung mit Merkmalen nach der Erfindung,

Fig. 8 eine perspektivische Darstellung einer Substratanordnung bei der Vorrichtung nach Fig. 7,

Fig. 9A bis 9D Schnittansichten zur Verdeutlichung der Verfahrensschritte bei der Herstellung der Substratanordnung nach Fig. 8 und

Fig. 10 und 11 der Fig. 8 ähnelnde Darstellungen von Bei­ spielen für andere Substratanordnungen.

Die Fig. 1 bis 6 sind eingangs bereits erläutert worden.

In Fig. 7 ist eine spezielle Ausführungsform einer Gleich­ richtervorrichtung gemäß der Erfindung dargestellt, wobei eine wärmeabstrahlende Substratanordnung 92 dieser Gleich­ richtervorrichtung zur besseren Verdeutlichung der Erfin­ dung in Fig. 8 getrennt veranschaulicht ist.

Im folgenden ist zunächst der Aufbau der wärmeabstrahlen­ den Substratanordnung 92 anhand von Fig. 8 erläutert. Bei dieser Substratanordnung ist eine Metallschicht bzw. ein Substratelement 96 aus Aluminium (Al) mit einer Dicke von 2 mm an seinen Ecken mit vier Schraubenbohrungen 94 a bis 94 d versehen, mit deren Hilfe die Metallschicht 96 am Gehäuse der Wechsel­ stromlichtmaschine befestigbar ist. Auf der Metallschicht 96 wird nach einem Flammspritzverfahren, beispielsweise nach einem Plasmaflammspritzverfahren, eine entsprechende Isolierschicht 98 aus einem Keramik­ material, wie Aluminiumoxid (Al₂O₃) oder Siliziumdioxid (SiO₂), mit einer Dicke von z. B. 50 bis 150 µm selektiv ausgebildet. Sodann werden beispielsweise nach dem Plasma­ flammspritzverfahren entsprechende Metallschichten 100, 102 und 104 aus z. B. Kupfer mit einer Dicke von 50 bis 150 µm selektiv auf der Metallschicht 96 geformt. Eine zweite Metallschicht 106 aus z. B. Kupfer mit einer Dicke von 50 bis 150 µm wird hierauf nach dem Flammspritzver­ fahren selektiv auf dem durch Flammspritzen aufgebrach­ ten Isoliermaterial 98 geformt.

Auf der auf diese Weise hergestellten Substratanordnung 92 werden gemäß Fig. 7 zur Herstellung der erfindungsge­ mäßen Gleichrichtervorrichtung verschiedene erforderliche Bauteile montiert. Bei der dargestellten Anordnung werden drei Dioden 108, 110 und 112 mit den Flammspritz-Metall­ schichten 100, 102 bzw. 104 zugewandten Anoden an diesen Metallschichten angelötet. An der zweiten Flammspritz­ Metallschicht 106 werden drei Dioden 114, 116 und 118 so angelötet, daß ihre Kathoden der Metallschicht 106 zugewandt sind. An der zweiten Metallschicht wird weiter­ hin das eine Ende einer zapfenförmigen Elektrode 120 an­ gelötet. Die Kathode der Diode 108 und die Anode der Diode 114 werden unter gegenseitiger elektrischer Ver­ bindung an einem waagerechten Abschnitt 122 a einer L-för­ migen Elektrodenplatte 122 angelötet. Auf ähnliche Weise werden die Kathode der Diode 110 und die Anode der Diode 116 unter gegenseitiger elektrischer Verbindung an einem waagerechten Abschnitt 124 a einer L-förmigen Elektroden­ platte 124 angelötet. Weiterhin werden die Kathode der Diode 112 und die Anode der Diode 118 unter Herstellung einer elektrischen Verbindung zwischen ihnen an einem waagerechten Abschnitt 126 a einer L-förmigen Elektroden­ platte 126 angelötet.

Zum Schutze der zapfenförmigen bzw. Stabelektrode 120 so­ wie der L-förmigen Elektroden 122, 124 und 126 vor von außen einwirkenden mechanischen Kräften wird ein aus einem festen Werk­ stoff wie Aluminium, bestehendes Abdeckelement an der Metallschicht 96 befestigt, wobei für die thermische Ver­ bindung eine Harzmasse, wie Glasfaser/Epoxy oder Poly­ imid, verwendet wird. Aus noch näher zu erläuternden Grün­ den ist es erforderlich, für das Abdeckelement 128 einen nicht­ plastischen Werkstoff zu verwenden. Die lotrechten Ab­ schnitte 122 b, 124 b und 126 b der L-förmigen Elektroden­ platten 122, 124 bzw. 126 sowie die Stabelektrode 120 sind aus dem Abdeckelement 128 herausgeführt. Die Zwischenräume zwischen der Stabelektrode 120 und den Elektrodenplatten 122 bis 126 einerseits sowie dem Abdeckelement 128 ande­ rerseits werden mit einem isolierenden Kunstharzelement 130 ausgefüllt und luftdicht verschlossen.

Wenn die Halbleiter-Gleichrichtervorrichtung mit dem be­ schriebenen Aufbau am Gehäuse 32 (Fig. 2) montiert und mit der Wechselstromlichtmaschine 14 (Fig. 1) verbunden ist, ist die Metallschicht 96 in inniger Berührung mit Innen- oder Außenseite des Gehäuses 32 an diesem befestigt. Die lotrechten Abschnitte 122 b, 124 b und 126 b der L-för­ migen Elektrodenplatten 122, 124 bzw. 126 sind hierbei je­ weils mit dem Ende einer der Statorwicklungen 16, 18 bzw. 20 der Wechselstromlichtmaschine 14 verbunden. Die Stab­ elektrode 120 ist an die Minusklemme des Akkumulators 28 (Fig. 1) angeschlossen.

Wie erwähnt, werden bei der erfindungsgemäßen Gleichrich­ tervorrichtung die Isolierschicht 98, die ersten Metall­ schichten 100 bis 104 sowie die zweite Metallschicht 106 nach einem Flammspritzverfahren aufgebracht. Infolgedessen ist die thermische Leitfähig­ keit in den Verbindungsbereichen zwischen den einzelnen Bauteilen hoch, so daß keine Kühleinrichtung vorgesehen zu werden braucht. Die Metallschicht 96 kann daher mit inniger Flächenberührung am Gehäuse 32 befestigt werden. Aufgrund dieser Befestigung der Metallschicht 96 mit inniger Flächenberührung kann der thermische Widerstand herabgesetzt werden; wie Versuche gezeigt haben, liegt er dabei bei 6,4° C/W.

Bei der beschriebenen Ausführungsform ist somit die Metall­ schicht 96 mit inniger Flächenberührung am Gehäuse 32 befestigt, so daß die erzeugte Wärme einfach frei über die große Oberfläche des Gehäuses 32 abgeleitet bzw. zerstreut wird. Aus diesem Grund braucht die Metallschicht 96 selbst für Kühlzwecke keine große Oberfläche zu be­ sitzen. Die waagerechte Ausdehnungsfläche der Metallschicht 96 kann damit verkleinert werden. Beispielsweise kann die Anbaufläche der Metallschicht 96 am Gehäuse 32 auf 24 cm² verringert werden. Dabei verringert sich auch das Gewicht der Gleichrichtervorrichtung auf z. B. 44 g.

Wenn im Laufe der Fertigung in einem späteren Verfahrens­ schritt die Flammspritz-Metallschichten 98, 100, 102 und 104 und dergleichen auf der Oberfläche der Metallschicht 96 ausgebildet werden sollen, wird die Oberfläche der Metallschicht einer Strahlbehandlung, beispiels­ weise einer Sandstrahlbehandlung, unterworfen. Hierbei wird die sandgestrahlte Oberfläche der Metallschicht vergrößert bzw. erweitert, so daß die Metallschicht sich um etwa 0,1 mm zu verziehen bestrebt ist. Nach sei­ ner thermischen Verbindung bzw. Warmverklebung mit dem Abdeckelement mittels einer geeigneten Kunstharzmasse verringert sich die Verziehung der Metallschicht 96 auf etwa 0,03 mm. Wenn jedoch die Temperatur der Vorrich­ tung nach der Wärmebehandlung auf einen Normaltemperatur­ wert zurückgeht, ist die Metallschicht 96 bestrebt, sich wieder auf einen ursprünglichen Verziehungsgrad zu verfor­ men. Wenn in diesem Fall das Abdeckelement 128 aus einem nichtstarren Werkstoff besteht, läßt sich die Rückbildung der Verziehung nicht überprüfen bzw. feststellen, so daß sich das Abdeckelement 128 infolge der Verziehung verfor­ men kann. Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung tritt je­ doch eine derartige Verformung nicht auf, weil das Abdeck­ element 128 aus einem Werkstoff hoher Steifheit besteht. Aus diesem Grund ist keine zusätzliche Strahlbehandlung der nicht verzogenen Oberfläche der Metalllschicht 96 nötig, so daß insgesamt die Fertigung der Halbleiter- Gleichrichtervorrichtung vereinfacht wird. Zur Anbrin­ gung der Substratanordnung 92 am Gehäuse 32 werden die vier Bohrungen 94 a bis 94 d der Metallschicht 96 mit ent­ sprechenden Bohrungen an den Ecken des Abdeckelements 128 ausgefluchtet, während die Metallschicht 96 fest an das Gehäuse 32 angelegt wird. Sodann werden von der Seite des Abdeckelements 128 her Schrauben in die miteinander fluch­ tenden Bohrungen eingeführt und zur Befestigung der Anord­ nung angezogen. Ein Kraftfahrzeug, z. B. Personenkraftwagen, wird normalerweise unter stark wechselnden Bedingungen und häufig wechselnden Belastungsbedingungen seiner Brennkraft­ maschine betrieben. Die Temperatur im Bereich der Brenn­ kraftmaschine kann im Extremfall von etwa -50°C bis etwa +50°C, je nach den Betriebsbedingungen, schwanken. Das Ab­ deckelement 128 kann dabei die Temperaturschwankungen der Brennkraftmaschine mitmachen. Wenn das Abdeckelement 128 aus einem Kunststoff besteht, zieht es sich beim Abkühlen von hoher Temperatur auf Normaltemperatur zusammen. In­ folgedessen bilden sich Spalten bzw. Zwischenräume zwi­ schen den Schrauben und dem Abdeckelement 128 infolge ei­ ner sogenannten Kriecherscheinung, wodurch möglicherweise die Befestigung des Abdeckelements 128 am Gehäuse 32 be­ einträchtigt wird. Bei der erfindungsgemäßen Gleichrich­ tervorrichtung tritt dieses Problem jedoch nicht auf, weil die Metallschicht 96 aus Metall besteht. Bei der erfindungs­ gemäßen Ausführungsform kann daher die Metallschicht 96 ausreichend fest mit dem Gehäuse 32 verbunden sein.

Wie Untersuchungen gezeigt haben, beträgt der Temperatur­ unterschied zwischen den auf den ersten Flammspritz-Metall­ schichten 100 bis 104 angeordneten Dioden 108 bis 112 und den auf der zweiten Flammspritz-Metallschicht vorgesehenen Dioden 50°C oder weniger.

Im folgenden ist anhand der Fig. 9A bis 9D ein Beispiel für ein Verfahren zur Herstellung der Substratanordnung gemäß Fig. 8 erläutert. Die Darstellungen gemäß den Fig. 9A bis 9D sind jeweils im Schnitt längs der Linie IX-IX in Fig. 8 und in vergrößertem Maßstab gehalten.

Gemäß Fig. 9A wird eine Metallschicht 96 aus z. B. Aluminium vorgesehen. Die eine Hauptfläche der Metallschicht 96, im vorliegenden Fall ihre Oberseite, wird einer Strahlbehandlung, etwa einer Sandstrahlbehandlung, unterworfen, um die betreffende Fläche aufzurauhen. In­ folge der Sandstrahlbehandlung wölbt bzw. verzieht sich die Metallschicht 96 gemäß der Darstellung um etwa 0,1 mm aufwärts. Diese Wölbung ist jedoch zur Verein­ fachung der Darstellung nicht veranschaulicht. Die Sand­ strahlbehandlung bestimmt bzw. begünstigt die Haftfestig­ keit der Flammspritz-Isolierschicht 98 sowie der später auf die aufgerauhte Oberfläche der Metallschicht 96 aufgebrachten Flammspritz-Metallschichten 100 bis 104. Die Sandstrahlbedingungen müssen daher sorgfältig gewählt werden. Beim vorliegenden Beispiel wird eine Oberflächen­ rauhigkeit von 10 bis 20 µm gewählt. Im zweiten Verfahrens­ schritt wird auf der aufgerauhten Oberfläche eine z. B. aus Eisen (Fe) bestehende erste Maskenschicht 132 mit einem vorgegebenen Muster ausgebildet. Unter Verwendung dieser ersten Maskenschicht 132 wird durch Flammspritzen oder -sprühen ein Keramikmaterial, wie Al₂O₃, auf die ge­ samte aufgerauhte Oberfläche der Metallschicht 96 auf­ gebracht, um gemäß Fig. 9B selektiv eine Flammspritz-Iso­ lierschicht 98 mit einer Dicke von 50 bis 150 µm auszu­ bilden. Anschließend wird die erste Maske 132 abgetragen, und eine zweite Maskenschicht 134 aus z. B. Eisen (Fe) und mit einem vorbestimmten Muster wird auf der aufgerauhten Oberfläche ausgebildet. Sodann wird durch Flammspritzen ein Metall, wie Kupfer, unter Verwendung der zweiten Maskenschicht 134 auf den Vorläufer der Substrat­ anordnung 92 aufgetragen, wobei auf der aufgerauhten Ober­ fläche selektiv die ersten Metallschichten 100 bis 104 mit einer Dicke von 50 bis 150 µm und auf der Flammspritz- Isolierschicht 98 die zweite Metallschicht 106 geformt wer­ den. Gemäß Fig. 9C kann das Flammspritzen nach einem Plasma­ flammspritzverfahren erfolgen. Während in Fig. 9C die an­ deren Metallschichten 100 und 102 nicht dargestellt sind, werden diese Metallschichten tatsächlich im selben Arbeits­ gang ausgebildet. Schließlich wird die zweite Maskenschicht 134 vom Werkstück entfernt, wobei die Substratanordnung 92 gemäß Fig. 8 erhalten wird (vgl. Fig. 9C bzw. 9D).

Beim beschriebenen Ausführungsbeispiel wird die Dicke der aus einem Keramikmaterial, wie Aluminiumoxid (Al₂O₃) und/ oder Siliziumdioxid (SiO₂), bestehenden Flammspritz- Isolierschicht 98 anhand eines Kompromisses zwischen der Aushaltespannung und der Verbindungs- bzw. Haftfestigkeit dieser Schichten an der Metallschicht 96 gewählt. Genauer gesagt: wenn diese Schich­ ten dünn sind, ist die Aushaltespannung, d. h. die Spannungs­ festigkeit niedrig; wenn die Schichten andererseits dick sind, neigen sie zu einem Ablösen von der Metallschicht 96.

Die vorstehend beschriebene Gleichrichtervorrichtung eignet sich sowohl für eine Einphasen- als auch eine Zweiphasen- Wechselstromlichtmaschine. Bei Verwendung für eine Ein­ phasen-Wechselstromlichtmaschine wird nur eine der drei Kombinationen aus den Dioden 108 und 114 mit L-förmiger Elektrodenplatte 122, den Dioden 110 und 116 mit L-för­ miger Elektrodenplatte 124 bzw. den Dioden 112 und 118 mit L-förmiger Elektrodenplatte 126 verwendet. Bei Anwendung auf eine Zweiphasen-Wechselstromlichtmaschine kommen zwei dieser Kombinationen zum Einsatz.

Für eine Einphasen-Wechselstromlichtmaschine kann die abge­ wandelte Substratanordnung gemäß Fig. 10 verwendet werden, bei welcher zwei Dioden und eine L-förmige Elektrodenplatte auf einer einzigen ersten Flammspritz-Metallschicht 100 montiert werden. Im Fall einer Zweiphasen-Wechselstrom­ lichtmaschine kann andererseits die Substratanordnung so ausgebildet sein, daß gemäß Fig. 11 die Kombinationen mit jeweils zwei Dioden und einer L-förmigen Elektrodenplatte auf zwei ersten Flammspritz-Metallschichten montiert wer­ den.

Bei der beschriebenen Ausführungsform kann weiterhin an­ stelle von Aluminium auch Eisen (Fe) für die Metallschicht 96 benutzt werden. Anstelle von Kupfer kann die erste Flammspritz-Metallschicht 106 aus z. B. Nickel (Ni) geformt werden. Beim Flammspritzvorgang müssen ersichtlicherweise der Flammspritzabstand, die Flammspritzspannung, der Flamm­ spritzstrom und dergleichen entsprechend dem jeweils für das Flammspritzen verwendeten Metall zweckmäßig gewählt werden.

Claims (7)

1. Halbleiter-Gleichrichtervorrichtung, mit

• - einer Metallschicht (96),
• - einer auf einer Oberfläche der Metallschicht (96) aufgebrachten Isolierschicht (98),
• - einer auf der Isolierschicht (98) ausgebildeten weiteren Metallschicht (106),
• - einer Gleichrichterschaltung mit ersten und zwei­ ten Gleichrichterelementen (108, 114), wobei der erste Anschluß einer ersten Polarität des ersten Gleichrichterelements (108) und der erste Anschluß einer zweiten Polarität des zweiten Gleichrichter­ elements mit der weiteren Metallschicht (106) elektrisch verbunden sind, und
• - einer Verbindungsleitung (122) zur elektrischen Verbindung des zweiten Anschlusses des ersten Gleichrichterelements (108) und des zweiten An­ schlusses des zweiten Gleichrichterelements (114),

dadurch gekennzeichnet, daß

• - die Isolierschicht (98) eine durch Flammspritzen erzeugte Keramikmaterialschicht einer Dicke von 50 bis 150 µm und hoher Wärmeleitfähigkeit ist und
• - die weitere Metallschicht (106) eine durch Flamm­ spritzen erzeugte Metallschicht einer Dicke von 50 bis 150 µm ist.

2. Halbleiter-Gleichrichtervorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine weitere durch Flammsprit­ zen auf der Oberfläche des Metallsubstrats (96) er­ zeugte Metallschicht (100, 102, 104), durch die der erste Anschluß des ersten Gleichrichterelements (108) elektrisch mit der Metallschicht (96) verbun­ den ist.

3. Halbleiter-Gleichrichtervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Metall­ schicht (96) aus Aluminium besteht.

4. Halbleiter-Gleichrichtervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Metall­ schicht (96) aus Kupfer besteht.

5. Halbleiter-Gleichrichtervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch ein steifes bzw. star­ res, nichtplastisches Abdeckelement (128) als Schutz für auf der Metallschicht (96) angeordnete Bauteile (98-126).

6. Halbleiter-Gleichrichtervorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Abdeckelement (128) mit der Metallschicht (96) verbunden ist.