CN111106069A - 一种晶闸管管壳 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种晶闸管管壳，其包括彼此连接的晶闸管管盖和晶闸管管座，晶闸管的门极信号沿所述晶闸管管盖包括的阴极电极的轴向或与该轴向平行的方向引出。应用本发明的晶闸管管壳，晶闸管的门极信号沿阴极电极的轴向或与该轴向平行的方向引出，而并非从位于阳极管座周向侧的瓷环引出，使得晶闸管能够应用于紧凑型高功率模块，大大拓宽了晶闸管的应用范围。

Description

一种晶闸管管壳
技术领域
本发明涉及电力半导体器件技术领域，具体涉及一种新型功率晶闸管元件管壳的结构设计。
背景技术
晶闸管是电力电子中传统的大功率器件，具有最高的功率等级。由于晶闸管的高电压、大电流特征，以及极低的导通损耗和相当低的成本，其在高压直流输电、静止无功补偿、大功率直流电源及超大功率和高压变频调速应用方面仍然占有十分重要的地位。
为了更好地实现晶闸管的器件功能、延长器件寿命，通常配置一个低应力、高强度、高密封性的封装陶瓷管壳，晶闸管本身结合管壳构成晶闸管整体。晶闸管的门极引线通过门极引线管引出。在该封装管壳中，该门极引线管是从瓷环引出的。这样，晶闸管在应用过程中需要在门极引线管上焊接门极引线，可见，此种封装管壳使得晶闸管无法应用于紧凑型高功率模块。
因此，亟需一种使晶闸管能够应用于紧凑型高功率模块的晶闸管管壳。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：在现有的用于封装晶闸管的管壳中，门极引线管从瓷环引出，晶闸管在应用过程中需要在门极引线管上焊接门极引线，从而此种封装管壳使得晶闸管无法应用于紧凑型高功率模块。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种使晶闸管能够应用于紧凑型高功率模块的晶闸管管壳，其包括彼此连接的晶闸管管盖和晶闸管管座，晶闸管的门极信号沿所述晶闸管管盖包括的阴极电极的轴向或与该轴向平行的方向引出。
优选的是，沿所述阴极电极的轴向形成有相连通的上门极接口和下门极接口，所述上门极接口内设置有第一门极件，所述下门极接口内设置有与所述晶闸管的芯片的门极相接触的第二门极件，所述门极信号依次通过所述第二门极件和所述第一门极件引出。
优选的是，所述上门极接口的直径大于所述下门极接口的直径，以在两者之间形成台阶。
优选的是，所述上门极接口内还设置有隔离环，所述第一门极件通过隔离环与所述阴极电极实现绝缘隔离。
优选的是，所述上门极接口内还设置有应力环，所述应力环设置在所述隔离环与所述台阶之间，以缓解形变应力并对所述隔离环进行支撑。
优选的是，所述第一门极件与上门极接口可拆卸连接。
优选的是，所述第一门极件插接在所述上门极接口内，或者，所述第一门极件与上门极接口之间通过螺纹连接结构或卡扣连接结构可拆卸连接。
优选的是，所述第二门极件沿其轴向方向可伸缩。
优选的是，所述晶闸管的芯片设置在所述晶闸管管座内，该芯片与所述晶闸管管座的内侧壁之间设置有定位套环。
优选的是，所述晶闸管的芯片的上方和/或下方设置有金属垫片。
与现有技术相比，上述方案中的一个或多个实施例可以具有如下优点或有益效果：
应用本发明的晶闸管管壳，晶闸管的门极信号沿阴极电极的轴向或与该轴向平行的方向引出，而并非从位于阳极管座周向侧的瓷环引出，使得晶闸管能够应用于紧凑型高功率模块，大大拓宽了晶闸管的应用范围。
附图说明
通过结合附图阅读下文示例性实施例的详细描述可更好地理解本公开的范围。其中所包括的附图是：
图1示出了现有技术中功率晶闸管元件管壳的结构示意图；
图2示出了根据本发明实施例的功率晶闸管元件管壳的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，以下将结合附图及实施例来详细说明本发明的实施方法，借此对本发明如何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。
图1示出了现有技术中功率晶闸管元件管壳的结构示意图。参照图1，现有晶闸管元件管壳包括阴极电极1、阴极法兰2、阳极法兰3、瓷环4、阳极电极5、阳极应力环6(如图1所示的B部分所示)、门极引线管7(如图1所示的A部分所示)和门极密封环8。
在上述功率晶闸管元件管壳中，门极引线管7穿接于瓷环4的壳壁上，即晶闸管的门极引线通过门极引线管7引出。这样，晶闸管在应用过程中需要在门极引线管7上焊接门极引线，可见，此种封装管壳使得晶闸管无法应用于紧凑型高功率模块。为了解决此问题，本发明实施例提供了一种使晶闸管能够应用于紧凑型高功率模块的功率晶闸管元件管壳。
图2示出了根据本发明实施例的功率晶闸管元件管壳的结构示意图。如图2所示，本发明实施例的晶闸管管壳包括彼此连接的晶闸管管盖和晶闸管管座，晶闸管的门极信号沿晶闸管管盖包括的阴极电极1的轴向或与该轴向平行的方向引出，而并非从位于阳极管座周向侧的瓷环引出。由此，上述结构使得晶闸管能够应用于紧凑型高功率模块，大大拓宽了晶闸管的应用范围。
仍参照图2，阴极电极开设有门极区10，门极区10包括相连通的上门极接口102和下门极接口101。这里，在上门极接口102内设置有与外部设备接触的第一门极件(图中未示出)，下门极接口101内设置有与晶闸管的芯片9相接触的第二门极件(图中未示出)。第一门极件和第二门极件通过门极中空管106固定连接，门极中空管106具有缓解形变应力的作用。
在一优选的实施例中，上门极接口102与第一门极件之间可拆卸连接。上门极接口102可以通过多种方式实现与第一门极件可拆卸连接，本发明对此不作限制。例如，第一门极件直接插接在上门极接口102内。第一门极件还可以通过螺纹连接结构或者卡扣连接结构与上门极接口102之间实现可拆卸连接。类似地，下门极接口101与第二门极件之间可拆卸连接。下门极接口101可以通过多种方式实现与第二门极件可拆卸连接，本发明对此不作限制。例如，第二门极件直接插接在下门极接口101内。第二门极件还可以通过螺纹连接结构或者卡扣连接结构与下门极接口101之间实现可拆卸连接。
在一优选的实施例中，上门极接口102的直径大于下门极接口101的直径，从而在上门极接口102和下门极接口101之间形成台阶105。当然，上门极接口102与下门极接口101之间也可以不形成台阶结构，本发明实施例对此不作限制。也就是说，本实施例在上门极接口102和下门极接口101之间不一定形成台阶状，应力环的设置可以多样，台阶105的设置只是其中的一种实现方式。本发明实施例主要是保护门极信号从阴极中心引出，具体管盖中心的门极区可以有多种实现方式。
优选地，第二门极件沿其轴向方向可伸缩。特别地，第二门极件的上下顶针均可以上下伸缩，即分别位于第二门极件的顶面和底面的两个顶针可以分别实现向晶闸管管盖和晶闸管管座方向的伸缩。由此，可保证第二门极件与第一门极件之间良好的接触性，从而使得晶闸管的门极的门极信号能够顺利地经由第二门极件和第一门极件向外引出。
在一优选的实施例中，在上门极接口102内设置有隔离环104，第一门极件通过隔离环104与阴极电极1实现绝缘隔离。这里，隔离环104的材质可为陶瓷等绝缘性能好的材料。另外，在上门极接口102内还设置有应力环103，该应力环103设置在隔离环104与上述台阶105之间。参照图2，应力环103的上端面抵在隔离环104的下端面上，应力环103的下端面抵在台阶105上，以在缓解形变应力的同时对隔离环104进行有效支撑。
在一优选的实施例中，晶闸管的芯片9设置在晶闸管管座内，该芯片9与晶闸管管座的内侧壁之间设置有定位套环。这里，如果芯片9是全压接管芯，则该芯片9与晶闸管管座的内侧壁之间也可以不设置定位套环。
在一优选的实施例中，在晶闸管的芯片9的上方和/或下方可以设置有一层金属垫片，以确保芯片周边电路的可靠性。特别地，各金属垫片可以选用钼片或银片等导电金属片。
参照图1，本申请实施例的晶闸管管壳还包括阴极法兰2、阳极法兰3、瓷环4和阳极应力环6。
阴极法兰2同心焊接在阴极电极1的外缘。阳极应力环6的内缘同心焊接在阳极电极5的外缘，阳极应力环6的外缘同心焊接在瓷环4的下端面，阳极法兰3同心焊接在瓷环4的上端面，阳极法兰3、瓷环4和阳极应力环6自上至下叠合同心焊接。瓷环4设置成凸环或者波纹裙边状，阳极法兰3、阴极法兰2和阳极应力环6均为无氧铜材料的弹性法兰，且采用圆弧过渡。
为了更好地说明本实施例的晶闸管管壳的结构，下面说明整个晶闸管的装配过程。
首先，将晶闸管的芯片9装入定位套环，并经安装好的芯片9及定位套环装入晶闸管管座内。接下来，将第二门极件装入晶闸管管盖的下门极接口101内，并使装配有芯片和定位套环的晶闸管管座与晶闸管管盖装配在一起。然后，封装晶闸管，通过专业设备对组装好的晶闸管抽真空并进行充气，以使晶闸管管盖的阴极法兰2与晶闸管管座上的阳极法兰3通过压力结合在一起，从而完成晶闸管整体的组装。
综上所述，本发明实施例的晶闸管管壳包括彼此连接的晶闸管管盖和晶闸管管座，晶闸管的门极信号沿晶闸管管盖包括的阴极电极1的轴向或与该轴向平行的方向引出，而并非从位于阳极管座周向侧的瓷环引出。由此，上述结构使得晶闸管能够应用于紧凑型高功率模块，大大拓宽了晶闸管的应用范围。此外，本发明实施例的晶闸管管壳还具有强度高、气密性好、耐高压、绝缘性能好的优势。
虽然本发明所公开的实施方式如上，但所述的内容只是为了便于理解本发明而采用的实施方式，并非用以限定本发明。任何本发明所属技术领域内的技术人员，在不脱离本发明所公开的精神和范围的前提下，可以在实施的形式上及细节上作任何的修改与变化，但本发明的保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。

Claims (10)

1.一种晶闸管管壳，包括彼此连接的晶闸管管盖和晶闸管管座，其特征在于，晶闸管的门极信号沿所述晶闸管管盖包括的阴极电极的轴向或与该轴向平行的方向引出。
2.根据权利要求1所述的晶闸管管壳，其特征在于，沿所述阴极电极的轴向形成有相连通的上门极接口和下门极接口，所述上门极接口内设置有第一门极件，所述下门极接口内设置有与所述晶闸管的芯片的门极相接触的第二门极件，所述门极信号依次通过所述第二门极件和所述第一门极件引出。
3.根据权利要求2所述的晶闸管管壳，其特征在于，所述上门极接口的直径大于所述下门极接口的直径，以在两者之间形成台阶。
4.根据权利要求3所述的晶闸管管壳，其特征在于，所述上门极接口内还设置有隔离环，所述第一门极件通过隔离环与所述阴极电极实现绝缘隔离。
5.根据权利要求4所述的晶闸管管壳，其特征在于，所述上门极接口内还设置有应力环，所述应力环设置在所述隔离环与所述台阶之间，以缓解形变应力并对所述隔离环进行支撑。
6.根据权利要求2至5中任一项所述的晶闸管管壳，其特征在于，所述第一门极件与上门极接口可拆卸连接。
7.根据权利要求6所述的晶闸管管壳，其特征在于，所述第一门极件插接在所述上门极接口内，或者，所述第一门极件与上门极接口之间通过螺纹连接结构或卡扣连接结构可拆卸连接。
8.根据权利要求7所述的晶闸管管壳，其特征在于，所述第二门极件沿其轴向方向可伸缩。
9.根据权利要求1所述的晶闸管管壳，其特征在于，所述晶闸管的芯片设置在所述晶闸管管座内，该芯片与所述晶闸管管座的内侧壁之间设置有定位套环。
10.根据权利要求1所述的晶闸管管壳，其特征在于，所述晶闸管的芯片的上方和/或下方设置有金属垫片。
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