Полупроводниковый светоуправляемый модуль Советский патент 1992 года по МПК H01L25/03 

Изобретение относится к полупроводниковой технике, а именно к выпрямительным блокам, и может быть использовано в полупроводниковых преобразователях электрической энергии, станциях управления и электропривод х постоянного и переменного тока.

Известно много полупроводниковых управляемых устройств в том числе паяной конструкции.

Основным недостатком таких модулей является сложность сборки и трудность контроля узла управления.

Наиболее близким к предлагаемому является полупроводниковый светоуправляе- мый модуль в металлокерамическом корпусе, содержащий блок управления, силовые полупроводниковые элементы, которые снабжены светочувствительной поверхностью и оптически связаны со светоизлучающими диодами, при этом полупроводниковые элементы закреплены на металлическом основании через металлические фасонные шины и контактные пластины, изолированные от основания и соединяющие каждый силовой элемент с токовыми выводами модуля.

К недостаткам данного модуля относится сложность сборки, невозможность контроля и юстировки блока управления до его сборки.

В указанном модуле светодиоды вставляют в изолирующие детали в виде фторопластовых трубок, которые затем приклеивают компаундом к световому окну вручную, т.е. воспроизводимость параметров зависит от качества сборки и условий нанесения компаунда, при этом точность сборки и установки светодиода зависит только от квалификации исполнителя.

1

О 4 СО 00

Таким образом, данная конструкция блока управления не поддается механизации при его сборке, а при работе прибора световой поток от светоизлучающего диода плохо концентрируется над световым окном.

Целью изобретения является повышение технологичности модуля.

Указанная цель достигается тем, что в полупроводниковом светоуправляемом модуле в металлокерамическом корпусе, содержащем блок управления, силовые полупроводниковые элементы, которые снабжены светочуствительной поверхностью и оптически связаны со светоизлучающими диодами, при этом прлупроводниковые элементы закреплены на металлическом основании через металлические фасонные шины и контактные пластины, изолированные от основания и соединяющие каждый силовой элемент стоковыми выводами модуля, блок управления выполнен из изолирующего каркаса, который снабжен по меньшей мере одним боковым пазом под силовой вывод и по меньшей мере одной линзой, расположенной в отверстии со стороны нижней поверхности каркаса, на которой закреплен светоизлучающий диод, при этом на верхней поверхности каркаса расположены то- коведущие дорожки с металлическими штырями, электрически соединенные с внешними выводами светоизлучающих диодов и с управляющими шинами цепи управления на корпусе модуля, а боковые стенки каркаса зафиксированы на нижних фасонных шинах.

На фиг.1 изображена упрощенная конструкция предлагаемого модуля; на фиг.2 - конструкция изолирующего каркаса; на фиг.З - то же, вид сверху.

Устройство содержит основание 1, изолирующую керамику 2, фасонные шины и контактные пластины 3, силовые полупроводниковые элементы 4, представляющие собой фотоприемники, светоизлучающие диоды 5, каркас 6 с токоведущими дорожками 7 и металлическими штырями 8, корпус 9, внешние силовые выводы 10, выводы цепи управления 11,трубки 12,линзу 13, обечайку 14,

Сначала собирают блок управления, состоящий из1 изолирующего керамического каркаса 6 с отверстием и линзы 13, на которой вплотную закреплен светоизлучающий диод 5, выводы которого распаяны на токо- ведущие дорожки 7 (фиг.2. 3). Токоведущие дорожки нанесены на верхнюю поверхность каркаса шелкографией или напылением и контактируют с металлическими штырями 8, необходимыми для электрического соединения с управляющими шинами цепи управления 11, На одной из боковых поверхностей каркаса выполнен паз Б. предназначенный для катодного вывода от

силовых полупроводниковых элементов 4. Размеры каркаса и положение паза в нем зависят от геометрии структуры фотоприемника и катодного вывода. В более сложных конструкциях каркас может быть цилиндри0 ческой формы с любым количеством проходных пазов под выводы.

Местоположение линзы 13 по высоте в отверстии со стороны нижней поверхности каркаса и ее форма определяются размером

5 фочоприемника, так как решается задача фокусировки светового потока и вписания его равномерно во всю светоприемную поверхность фотоприемника. Место расположения отверстия под светоизлучающий

0 диод в каркасе определяется конструкцией фотоприемника. В данном конкретном примере показан фотоприемник с центральным расположением плоскости приема излучения.

5 Предлагаемая конструкция каркаса позволяет достигнуть большой точности сборки и сопряжения светоокна со светоизлучающим диодом, при этом линза 13 позволяет сконцентрировать световой

0 поток диода на всю поверхность светового окна. Заранее собранный блок управления позволяет произвести все необходимые проверки, подбор узлов и автоматизировать сборку модуля, где на медное основание 1

5 напаивают керамические подложки 2 из окиси

бериллия (фиг.1). На них напаивают фасонные шины 3 и силовые полупроводниковые элементы 4. На фасонных шинах имеются гнезда, в которых фиксируют боковые стороны карка0 са 6. Каркас зафиксирован так, чтобы в паз Б вошла шина катодного вывода. Все выводы распаивают по требуемой схеме. Сборку заключают в металлокерамический корпус 9. Места соединения корпуса с силовыми выво5 дами 10 опаивают припоем ПОС-40. По периметру выступающей обечайки 14 основание корпуса 1 сваривают с верхней частью корпуса 9, после чего внутреннее пространство корпуса модуля наполняют инертным газом

0 через трубки 12, которые затем заваривают холодной сваркой.

При работе прибора управления силовыми элементами осуществляется светоизлучающими диодами 5 путем подачи на

5 управляющие выводы (вход светоизлучающего диода) электрического сигнала, В результате через светоизлучающие диоды начинает протекать в прямом направлении ток, вызывая излучение, пропорциональное току. Это излучение фокусируется линзой и

направляется на светоприемное окно силового полупроводникового элемента, например фототиристорного, генерируя в этом элементе -фото ЭДС или фототок, который переключает фототиристор в проводящее состояние и, таким образом, в выходной цепи происходит коммутация тока.

Предлагаемая конструкция модуля позволяет снизить трудоемкость сборки на 5 - 7%, снизить себестоимость модуля на 3 - 5%. Кроме того, предлагаемая конструкция позволяет автоматизировать процессы сборки, что ведет к еще большему снижению себестоимости сборки и повышению технологичности на 10 %.

Формула изобретения Полупроводниковый светоуправляемый модуль с металлокерамическом орпусе, содержащий блок управления, силовые полупроводниковые элементы, которые снабжены светочувствительной поверхностью и оптически связаны со светоизлучающими диодами, при этом полупроводниковые элементы закреплены на металлическом основании через металлические фасонные шины и контак- тные пластины, изолированные от основания и соединяющие каждый силовой элемент с токовыми выводами модуля, отличающийся тем, что, с целью повышения технологичности модуля, блок управления выполнен из

0 изолирующего каркаса, который снабжен по меньшей мере одним боковым пазом под силовой вывод и по меньшей мере одной линзой, расположенной в отверстии со стороны нижней поверхности каркаса, на которой за5 креплен светоизлучающий диод, при этом на верхней поверхности каркаса расположены токоведущие дорожки с металлическими штырями, электрически соединенные с внешними выводами светоизлучающих диодов и с

0 управляющими шинами цепи управления на корпусе модуля, а боковые стенки каркаса зафиксированы на нижних фасонных шинах.

Использование: е полупроводниковых пр.е- образователях электрической энергии, станциях управления и электроприводах постоянного и переменного тока. Сущность изобретения: блок управления выполнен из изолирующего каркаса, в котором закреплены светоизлучаю- щие диоды. Изолирующий каркас имеет один боковой паз под силовой вывод и центральное отверстие, в котором расположена линза со стороны нижней поверхности каркаса. На верхней поверхности каркаса расположены токо- ведущие дорожки с металлическими штырями, электрически соединенными с внешними выводами светоизлучающих диодов. Боковые стенки каркаса зафиксированы на нижних фасонных шинах. 3 ил. сл с

И