Силовой полупроводниковый модуль Советский патент 1988 года по МПК H01L25/04 

I Изобретение относится к силовой .полуцроводняковой технике, а именно к .таблеточным силовым полупроводниковым приборам.

Целью изобретения является обеспечение многофункционапьности прибора, его таблеточного исполнения и эко- номии материала термокомпенсатора.

На фиГо изображен транзисторно- диодный вариант конструкции таблеточ- I него силового полупроводникового моду :ля; на фиг„2 - прибор, вид сверху; на :фиГс,3 - схема модуля,, состоящего из :транзистора и диода; на фиг„4 - то же, с двумя последовательно включенными диодами; на фиг,5 - то же, с двумя встречио включенными диодами; на фиг«6 - схема модуля, содержаще- I го тиристор и диод, подключенные последовательно; на фиг«7 - схема мо- .|дуля, содержащего составной транзис- тор и диод,

I Силовой полупроводниковый модуль таблеточного типа (фиг,1) содержит i силовую полупроводниковую структуру i1, например транспортную и силовую (диодную структуру 2, которые сплавле 1нием силуминовым сплавом смонтирова- :ны на верхней и нижней поверхностях :термокомпенсатора Зо Термокомпенсатор : выполнен с одноступенчатым сечением К ступени 4 термокомпенсатора 3 при- :Паян кольцеобразный медный токовы- вод 5 о Полупроводниковые структуры 1 и 2 с термокомпенсатором 3 уста- новлены на основании 6 через сереб- ряную прокладку 7, тем самым обеспе- :чивается хорошая теплоотдачао

На силовой полупроводниковой структуре 1 через молибденовую маску 8 в соответствии с топологией транзистора установлена верхняя крышка с теплотоковыводом 9с базовым yi:- лублением 10 В случае, если структура 1 является транзисторной или тиристорной, с ее центра выведен - базовый токовывод 11, изолированиьш от теплотоковывода 9 полихлорвиниловым изолятором 12, смонтированньй с выводом 13о При диодной структуре вывод П отсутствуете

Внутренние элементы конструкции . прибора охвачены снаружи пластмассовым корпусом 14 с металлической арматурой 15, 16,, Последняя снабжена демпферным углублением 17„ Высокотемпературным припоем нижняя металлическая арматура 16 припаяна к основа0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

нию 6, а теплотоковывод 9 - на внутренний диаметр кршки 18 Через пластмассовьЕЙ корпус 14 выведен токовывод 19, который смонтирован с кольцеобразным токовыводом 5 пайкой низкотемпературным припоемо По периметру основания 6 надето фторопластовое кольцо 20, обеспечивающее центровку полупроводниковых элементов в пластмассовом корпусео

Герметизация полупроводникового прибора осуществляется плазменной сваркой крышки 18 с арматурой 15 по периметру стыка 21 „ Крьш1ка снабжена демпферным углублением 22

В разных.вариантах, согласно изобретению, в качестве силового полупроводникового элемента 1 на тёрмокомпенсаторе 3 может быть смонтирована транзисторная, диодная, ти- ристорная структуры или составной транзисторе

В варианте с силовой транзисторной или силовой .составной структурой на верхней поверхности термокомпенсатора 3 и силовой диодной структурой с нижней стороны, т„ео в варианте транзисторно-диодного и силового составного модулей (фиГоЗ и 7) при токоподводе положительной полярности от основания 6 диода получится модуль последовательной полярности от вывода 19 термокомпенсатора 3 получится модуль силово- ;ГО транзистора с изолированным коллектором. Диод в этом случае служит в качестве изолятора силового или составного транзистора.

При соединении же вывода 9 с основанием 6 получится транзисторно- диодный или силовой составной модуль, в котором силовой транзистор зашун- тирован диодом. При этом используется силовая -диодная структура с малым .временем восстановления.

В варианте модуля с одной силовой диодной структурой на каждой стороне термокомпенсатора, где диоды подключены последовательно (фиг„4), получается плечо выпрямительного моста

В варианте модуля с силовой диодной структурой на обеих сторонах поверхности термокомпенсатора 3 диоды смонтированы встречно (фиг„5), следовательно, получается диодный модуль, в котором диод изолирован от корпуса.

При соединении основания 6 с выводом 9 получается модуль с параллелно включенными диодами

В другом варианте тиристор и диод подключены последовательно (фиг, 6), анод тиристора изолирован от корпуса через диод при подаче положительног потенциала на токовывод 19. В этом же случае, если соединить вьгеоды 9 и основание 6, получится тиристор- но-диодный модуль, в котором к тиритору подключен антипараплельный диод. При этом используется силовая диодная структура с малым временем восстановления,

П р и м е РО Силовой транзисторно диодный модуль таблеточного типа

Пластмассовый корпус 14 изготавливается известным способом с металли ческой арматурой 15,16 и токовывода- ми 13,19о Металлическая арматура 16 предварительно штампуется по требув мой конфигурации с обеспечением демферного углубления 17 на арматуре 16, которая припаивается к основанию 6, затем покрывается гальваническим , никелем

Сечение токовыводов выбирается по максимальному току полупроводниковых приборов, входящих в модульо Токо- выводы 13,19 покрываются гальваническим никелем, а затем все металлические детали (арматура) 15,16 устанавливаются в пресс-форму и вместе с пластмассовым порошком прессуются

Штампуется металлическое кольцо (крышка) 18 с демпферным углублением 22,Теплотоковывод 9 с базовым углублением 10 припаивают на внутренний диаметр кольца (крьшки) 18, после чего покрьтается гальваническим

никелемо

Для обеспечения соответствующей площадки токовывода на термокомпенсаторе 3 с одной стороны по периметру образуют ступень, затем термокомпенсатор покрывают никелеМо После этого с обеих сторон его шлифуют и осуществляют доводку для обеспечения плоскопараллельности и требуемой толщины

Структуры полупроводниковых элементов - силовая транзисторная 1 и силовая диодная 2 - одновременно подвергают сплавлению с обеих сторо термокомпенсатора 3 (соответственно на верхней и нижней его поверхностях

0

0

а затем с обеих сторон напыляют алюминий с целью создания омических контактов

Для разделения эмиттерных и базовых конфигураций топологии силового транзистора осур1ествляют фотолитографию с последующим травлением. После процесса фотолитографии проводится профилирование по периметру р-п переходов. После этого к ступени припаивается кольцеобразный медный токовывод 5 о.

После проведения указанных вьш1е 5 операций, изготовления таблеточного корпуса и полупроводниковых элементов (транзистора и диода) на одном и том же термокомпенсаторе осуществляют сборку таблеточного модуля - силового транзисторно-диодного модуля ,

Термокомпенсатор 3 с транзисторным и диодным элементами модуля устанавливают на серебряной прокладке 5 7 основания 6, обеспечивая тем самым хорошую теплоотдачу. Затем одевают фторопластовое кольцо 20, которое обеспечивает центровку полупроводниковых элементов, смонтированных на термокомпенсаторе Кольцеобразный токовый мед1Л Й вывод 5 монтируют с токовыводом 19 путем пайки Далее устанавливают верхнюю крышку 18, на которой собран прижимной базовый 1 1, изолированный полихлорвиниловым изолятором 12 от верхнего тепло- токовывода 9, соединяют припоем с токовым выводом 13, тем самым одновременно осуществляется его герметизация Герметизация таблеточного модуля осуществляется сваркой по стыку 21, герметизацию токовывода 19 осуществляют обжимкой и сваркой

Благодаря таблеточному силовому 5 полупроводниковому модулю предложенной конструкции обеспечивается многофункциональность прибора в силовых цепях, можно получать различные сочетания силовых полупроводниковых приборов: транзистор - диод, диод - диод, тиристор - диодо При этом, в отличие от известных сочетаний этих приборов в схемах, два прибора, образующие пару, объединяются в одном корпусе и монтируются на

0

5

0

0

5

одном термокомпенсаторе, и, следовательно, вместо двух термокомпенсаторов требуется один на два прибора В результате вдвое сокрао1ается расход

дефицитного материала термокомпенсатора,- вольфрама или молибдена

Формула изобретения

1о Силовой полупроводниковый модуль, содержащий герметичный корпус, в котором размещены силовые полупроводниковые элементы, термокомпенса- тЬр и токовьшоды, отличающи |с; я тем, что, с целью обе спечения ,м|ногофункционапьности прибора, его таблеточного исполнения и экономии материала, термокомпенсатор вьшол- нён с одноступенчатым сечением, от

ступени которого выведен токовывод, с каждой плоскопараллельной стороны термокомпенсатора смонтирована структура силового полупроводникового элемента .

2о Модуль попо1 отличаю- щ и и с я тем, что в качестве Структур силовых полупроводниковых элементов используют однородные полупроводниковые структурыо

3о Модуль по noV, о тл ич аю- щ и и с я тем, что в качестве структур силовых полупроводниковых элементов используют разнородные полупроводниковые структуры

Изобретение относится к силовой полупроводниковой технике, а именно к таблеточным силовым полупроводниковым приборам. Целью изобретения является обеспечение многофункциональности прибора в общей схеме его таблеточного исполнения и экономии материала термокомпенсатора« Структуры силовых полупроводниковых элементов 1 и 2 отдельно смонтированы с обеих плоскопараллельных сторон термокомпенсатора 3, Термокомпенсатор выполнен с одноступенчатым сечением К ступени 4 термокомпенсатора припаян кольцеобразный медный токовы- вод 5о В разных вариантах в качестве силового полупроводникового элемента 1 на термокомпенсаторе 3 может быть смонтирована транзисторная, диодная, тиристорная структуры или же составной транзисторо. Для случая транзисторной структуры с ее центра вьгоеден базовый токовывод 11, изолированный от теплотоковывода 9 изолятором 12, смонтированный с выводом При диодной структуре вьтод 11 отсутствуете Термокомпенсатор с транзисторным и диодным элементами модуля устанавливают на серебряной прокладке 7 основания 6 о 2 3 о п о ф-лы,7 ил о i (Л 10 // со со Од СХ)

фиг. 2

13

00/ff

6

cpus. S

off

V

Редактор МоЦиткина

Составитель ОоНаказная Техред Л. Сердюко ва

Заказ 2499/52

Тираж 746

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобветений и открытий 113035, Москва, Ж-35 , Раушская наб., д. 4/5

-Q19

. f3

Корректор М.Максимишинец

Подписное