Полупроводниковый модуль Советский патент 1992 года по МПК H01L25/04 

Изобретение относится к полупроводниковой технике, а именно к выпрямительным управляемым блокам, и может быть использовано в различных преобразователях энергии и электроприводах

Известны модули прижимной конструкции, имеющие не менее двух полупроводниковых структур, расположенных одна под другой внутри корпуса.

Недостатком данных конструкций является либо наличие многих деталей, затрудняющих сборку прибора, либо просто нетехнологичность конструкции, особенно,

если в ней предусмотрено много управляющих элементов.

Наиболее близким к предлагаемому является полупроводниковый модуль таблеточного типа, содержащий корпус с крышками, внутри которого расположены по вертикали по меньшей мере два полупроводниковых элемента, каждый из которых установлен между центральным силовым выводом и крышкой,

К недостаткам данного устройства следует отнести невозможность перевернутого монтажа полупроводниковых элементов, имеющих управляющий электрод (транзиХ|

сл

ON Ю XI 00

сторов, тиристоров), невозможность фиксировать расположение относительно центрального силового вывода других силовых выводов, что затрудняет последующий монтаж изделия в схеме и создает дополнительные сложности при автоматизации сборки. При монтаже модуля в схему отсутствие изоляции на внешней поверхности крышек увеличивает трудоемкость сборки схемы, так как внешняя изоляция прибора необходима во всех случаях монтажа,

Целью изобретения является повышение технологичности модуля.

Указанная цель достигается тем, что в полупроводниковом модуле таблеточного типа, содержащем корпус с крышками, внутри которого расположены по вертикали по меньшей мере два полупроводниковых элемента, каждый из которых установлен между центральными силовым выводом и крышкой, центральный силовой вывод выполнен в виде профилированного диска, по высоте имеющего несколько цилиндрических поверхностей разного диаметра и с одной стороны плоский вывод, при этом по меньшей мере на одной из поверхностей, обращенных к полупроводниковому элементу и соосно с ним выполнено несквозное отверстие со ступенчатым дном, в котором установлена изолирующая втулка с размещенным внутри нее узлом управления, выполненным в виде подпятника, центрирующего тарельчатые пружины и управляющего вывода, выполненного в виде плоской пружины и соединенного с полупроводниковым элементом, между широкой частью подпятника и управляющим выводом установлен изолятор, а на каждой крышке установлен дополнительный силовой вывод, при этом внешняя поверхность крышки покрыта изолирующим слоем.

Дополнительные силовые выводы на крышках и плоский вывод центрального силового вывода расположены по окружности корпуса на одинаковом расстоянии друг от друга.

На фиг,1 изображена упрощенная конструкция модуля; на фиг.2 - то же, вид сверху; на фиг.З - конструкция узла управления.

Устройство содержит (фиг,1 и 2) два полупроводниковых элемента 1, центральный силовой вывод 2, плоский вывод 3, изолятор 4, отверстие 5 со ступенчатым дном, изолир ующие кольца корпуса б, термокомпенсаторы 7, крышки 8, дополнительный силовой вывод 9, изолирующий слой 10.

Узел управления (фиг.З) включает в себя изолирующую втулку 11, подпятник 12, тарельчатые пружины 13, изолятор 14, управляющий эывод 15.

Сборку модуля начинают со сборки узла управления. Для этого берут корпус модуля, состоящий из изолирующих колец б, предварительно спаянных с помощью термокомпенсаторов 7 с центральным силовым выводом 2, и ставят его таким образом, чтобы отверстие 5 со ступенчатым дном, расположенное в центре центрального силового вывода 2 и предназначенное для узла управления, оказалось сверху, как показано на фиг.1, В отверстие 5 первоначально устанавливают изолирующую втулку 11 из фторопласта, в которую затем закладывают тарельчатые пружины 13, подпятник 12, изолятор из керамики 14 и управляющий вывод 15 Подпятник 12 осуществляет центровку всех деталей узла управления, так как с одной стороны он имеет стержень, центрирующий тарельчатый пружины 13, а на другой

широкой стороне в центре выполнена выемка, центрирующая положение изолятора

14и управляющего вывода 15, расположенного нэ изоляторе и представляющего собой плоскую пружину из фосфористой

бронзы, сцентированиую в месте контакта с полупроводниковым элементом 1.

Таким образом, подпятник 12 упрощает как центровку всех элементов узла управления, так и его сборку и, кроме того, в данном

случае, не требуется жесткое центрирование управляющего выаода 15, так как он, являясь одновременно плоской пружиной, под действием остальных элементов сам занимает нужное место в пределах допуска,

обеспеченного его формой.

Самоцентрирование плоской пружины

15в пределах допуска обеспечивается наличием изолятора, сцентрированного при помощи подпятника 12. Размер и толщина

плоской пружины определяются величиной тока управления. Предварительная сборка данного узла гораздо проще и технологичнее известных ранее.

После сборки узла управления на центральный силовой вывод 2 лицевой стороной вниз устанавливают полупроводниковый элемент 1 (транзистор или тиристор) и центрируют его изолятором 4, после чего призаривают крышку 8 к кольцам корпуса 6. Крышка сочетает в себе массивный токосъем и дополнительный силовой вывод 9.

После проверки параметров собранной первой части модуля, его переворачивают

другой стороной и повторяют операции сборки для второго полупроводникового элемента, т.е. кладут нижний полупроводниковый элемент (диод) стороной, на котором расположен термокомпенсатор на центральный силовой вывод 2, центрируют

его изолятором 4 и приваривают крышку 8 к корпусу.

Дополнительные силовые выводы 9 на крышках и плоский вывод 3 центрального силового вывода расположены по окружно- сти корпуса на одинаковом расстоянии друг от друга, т.е. угол расположения между ними составляет в данном случае 120°. Такое расположение выводов 9 и 3 дает возможность решить две задачи:

свобода монтажа при установке модуля в схему (т.е. укладка жгутов схемы);

возможность отгибать выводы в сторону от крепежных элементов без боязни их соприкосновения между собой, при этом не происходит потери электроизоляционных свойств по поверхности корпуса между выводами,

Внешняя поверхность крышек покрыта изолирующим слоем 10. что позволяет при- менять модули в схемах, не заботясь об изоляции их от крепежных элементов, что важно в прижимных конструкциях и тем более таблеточного типа.

Во всех известных технических решени- ях модулей таблеточного типа с двумя вертикально расположенными полупроводниковыми элементами центральный силовой вывод выполнен плоским, что не позволяет применять полупроводниковые элементы, имеющие управляющие электроды (транзисторы, тиристоры), так как в них нет места для размещения узла управления.

В предлагаемой конструкции центральный силовой вывод 2 представляет собой профилированный диск, по высоте имеющий несколько цилиндрических поверхностей разного диаметра. По меньшей мере, на одной плоской поверхности его, обращенной к полупроводниковому элементу и соосно с ним в центре выполнено отверстие под узел управления, глубина которого рассчитана так, чтобы при сжатии выступающий стержень подпятника не касался вывода, для чего дно выполнено ступенча- тым, а сбоку имеется плоский вывод 3 для подключения внешней цепи. В самой тонкой дисковой части вывод 2 спаян через термокомпенсаторы 7 с изолирующими кольцами корпуса 6. Так как центральный вывод имеет несколько цилиндрических поверхностей разного диаметра, то в нем предусмотрены посадочные поверхности для расположения структур полупроводниковых элементов, учитывающие как диаметр внутреннего рабочего кольца структуры, так

и толщину выступающего слоя защиты фаски.

Модуль работает следующим образом.

При подаче на вход управляющего вывода 15 сигнала верхний полупроводниковый элемент открывается и модуль работает как обычный управляемый- слюче- вой полумост.

Предлагаемая конструкция позволяет повысить технологичность, используя перевернутый монтаж при вертикальном расположении полупроводниковых элементов, что. в свою очередь, позволяет проводить сборку без дополнительных устройств,.ввести раздельный контроль собранных участков блока, что ведет к повыше л ю надежности модуля. Предлагаемая конструкция улучшает тепловые характеристики прибора на Н0%.

Формула изобретения

1.Полупроводниковый модуль таблеточного типа, содержащий корпус с крышками, в котором расположены по вертикали по меньшей мере два полупроводниковых элемента, каждый из которых установлен между центральным силовым выводом и крышкой, отличающийся тем, что, с целью повышения технологичности модуля, центральный силовой вывод выполнен в виде профилированного диска, по высоте имеющего несколько цилиндрических поверхностей разного диаметра и с одной стороны плоский вывод, при этом по меньшей мере на одной из поверхностей, обращенных к полупроводниковому элементу и соосно с ним выполнено несквозное отверстие со ступенчатым дном, в котором уста- новлена изолирующая втулка с размещенным в ней узлом управления, выполненным в виде подпятника, центрирующего тарельчатые пружины, и управляющего вывода, выполненного в виде плоской пружины и соединенного с полупроводниковым элементом, между широкой частью подпятника и управляющим выводом установлен изолятор, а на каждой крышке - дополнительный силовой вывод, при этом внешняя поверхность крышки покрыта изолирующим слоем.

2.Модуль по п. 1,отличающийся тем, что дополнительные силовые выводы на крышках и плоский вывод центрального силового вывода расположены по окружности корпуса на одинаковом расстоянии друг от друга.

Использование: в различных преобразователях энергии и электроприводах. Сущность изобретения: в модуле таблеточного типа, содержит корпус с крышкой, внутри которого расположены по вертикали два полупроводниковых элемента, каждый полупроводниковый элемент заключен между центральным выводом и крышкой. Центральный вывод представляет собой профилированный диск, по высоте имеющий несколько цилиндрических поверхностей разного диаметра, а сборку - плоский вывод. По меньшей мере одна плоская поверхность центрального вывода снабжена отверстием, в котором расположен узел управления. Узел управления выполнен в виде подпятника, который центрирует с одной стороны тэр.ельчатые пружины, а с другой стороны - изолятор и управляющий вывод, выполненный в виде плоской пружины и находящийся в непосредственном контакте с верхним полупроводниковым элементом. Внешняя поверхность крышки покрыта изолирующим слоем. Дополнительные силовые выводы на крышках и плоский вывод центрального вывода расположены по окружности корпуса на одинаковом расстоянии один от другого. 1 з.п. ф-лы, 3 ил. (Л С

Ъг.Ј

/S

Pw.J