CN208781843U - 晶闸管模块组件 - Google Patents
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Abstract
一种晶闸管模块组件。能解决现有的晶闸管组件存在的问题。包括散热单元、晶闸管电路单元、绝缘单元，散热单元包括下散热器、上散热器、紧固螺栓；晶闸管电路单元包括下电极、第一芯片、第二阴极压块、第一阴极压块、第一导电块、第二芯片、第二导电块、上电极；绝缘单元包括绝缘胶体、绝缘壳体、绝缘陶瓷、绝缘套管、绝缘件，绝缘胶体包裹在自第一导电块及第二导电块中下部开始经过第一阴极压块、第二芯片、第一芯片、第二阴极压块、下电极至下散热器上，绝缘胶体横向外侧由绝缘壳体包裹，下电极与下散热器之间的缝隙由绝缘陶瓷填充，下电极的左侧通过绝缘件隔离，紧固螺栓外侧套接所述绝缘套管。结构简单新颖，操作及使用方便且实用性强。
Description
技术领域
本实用新型属于功率半导体器件技术领域，具体涉及一种晶闸管模块组件。
背景技术
目前，国内煤矿用软起动器以平板型晶闸管组件作为功率元件；在该晶闸管组件内部，晶闸管芯片封装在管壳内，管壳的两端分别与散热器相连，散热器作为晶闸管的引出电极。由于散热器带电，不仅无法将三路晶闸管整合以便安装，而且还需增加绝缘支架，增大了设备体积；煤矿等特定工作环境要求设备壳体是防爆箱，这样，就会造成热量在设备的箱体内蓄积，热量根本无法散出，减少其使用寿命，增加了工作风险系数。
发明内容
为解决现有的晶闸管组件存在的问题，不能仅考虑绝缘问题，还要考虑晶闸管元件工作时散发的热量如何传导或部分传导至设备箱体之外，进而提供了一种晶闸管模块组件。为此，本实用新型提出了如下的技术方案：
一种晶闸管模块组件，包括散热单元、晶闸管电路单元以及绝缘单元，所述散热单元包括下散热器、上散热器以及将下散热器与上散热器连接从而压紧其中间部件的紧固螺栓；所述晶闸管电路单元包括处于下散热器上方的下电极、连接在下电极上端的第一芯片和第二阴极压块、连接在第一芯片上的第一阴极压块、连接在第一阴极压块与上散热器之间的第一导电块、连接在第二阴极压块上的第二芯片、连接在第二芯片与上散热器之间的第二导电块，以及与上散热器电连接的上电极；所述绝缘单元包括绝缘胶体、绝缘壳体、绝缘陶瓷、绝缘套管、绝缘件，其中所述绝缘胶体包裹在自第一导电块及第二导电块中下部开始经过第一阴极压块、第二芯片、第一芯片、第二阴极压块、下电极至下散热器上端面，其绝缘胶体横向外侧由绝缘壳体包裹，下电极与下散热器之间的缝隙由绝缘陶瓷填充，所述下电极的左侧具有弯角露出部分通过绝缘件隔离，所述紧固螺栓外侧套接所述绝缘套管。
所述绝缘陶瓷采用氮化铝陶瓷制成。
所述第一导电块及第二导电块均为铜制的导电铜块。
所述下散热器采用铝板或铜板制成。
本实用新型的有益效果：能够有效的实现和达到双面散热的绝缘结构的目的，此外还具有通过绝缘陶瓷片将晶闸管工作发热传导至下散热体，而下散热体与晶闸管的电极之间绝缘，所以，将下散热体贴紧防爆箱体内壁，可将部分热量通过箱体传导至外界，减少了防爆箱体内的热量蓄积，降低了设备运行的故障率等等多种效果；结构简单新颖，操作及使用方便且实用性强。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图。
图中：1-下散热器，2-第一芯片，3-下电极，4-绝缘胶体，5-第二阴极压块，6-绝缘陶瓷，7-绝缘壳体，8-绝缘套管，9-绝缘件，10-紧固螺栓，11-上散热器，12-导电铜块，13-上电极，14-第一阴极压块，15-第二芯片，16-第二导电块。
具体实施方式
为了便于理解，下面结合图1对本实用新型作出进一步的说明：
本实用新型为解决现有的晶闸管组件存在的问题，不能仅考虑绝缘问题，还要考虑晶闸管元件工作时散发的热量如何传导或部分传导至设备箱体之外，进而提供了一种晶闸管模块组件。为此提出了如下的实施方案：
实施例1：一种晶闸管模块组件，包括散热单元、晶闸管电路单元以及绝缘单元，所述散热单元包括下散热器1、上散热器11以及将下散热器1与上散热器11连接从而压紧其中间部件的紧固螺栓10；所述晶闸管电路单元包括处于下散热器1上方的下电极3、连接在下电极3上端的第一芯片2和第二阴极压块5、连接在第一芯片2上的第一阴极压块14、连接在第一阴极压块14与上散热器11之间的第一导电块12、连接在第二阴极压块5上的第二芯片15、连接在第二芯片15与上散热器11之间的第二导电块16，以及与上散热器11电连接的上电极13；所述绝缘单元包括绝缘胶体4、绝缘壳体7、绝缘陶瓷6、绝缘套管8、绝缘件9，其中所述绝缘胶体4包裹在自第一导电块12及第二导电块16中下部开始经过第一阴极压块14、第二芯片15、第一芯片2、第二阴极压块5、下电极3至下散热器1上端面，其绝缘胶体4横向外侧由绝缘壳体7包裹，下电极3与下散热器1之间的缝隙由绝缘陶瓷6填充，通过申请人多次实验得知，下电极3与下散热器1之间通过绝缘陶瓷6进行电隔离的同时其具有极其优秀的导热作用，能够非常有效的导出其内部存储的热量，再配合本产品的内部结构连接关系的特殊设计，能够更好的、更加有效的在正常电隔离的情况下提高散热效果；所述下电极3的左侧具有弯角露出部分通过绝缘件9隔离，所述紧固螺栓10外侧套接所述绝缘套管8。
实施例2，优选的，所述绝缘陶瓷6采用氮化铝陶瓷制成。
实施例3，优选的，所述第一导电块12及第二导电块16均为铜制的导电铜块。
实施例4，优选的，所述下散热器1采用铝板或铜板制成。
为实现双面散热的绝缘结构，以高击穿电压和导热系数的材料作为电隔离主体，常用绝缘陶瓷主要有氮化铝陶瓷、氧化铍陶瓷和Al2O3含量96%的氧化铝陶瓷。
氧化铝陶瓷，其击穿电压14kV/mm，导热系数20W/m•K，
氧化铍陶瓷，其击穿电压15kV/mm，导热系数200~250W/m•K，
氮化铝陶瓷，其击穿电压14kV/mm，导热系数可达170W/m•K，绝缘性能和导热特性接近氧化铍陶瓷，是良好的绝缘导热材料，而氧化铍陶瓷具有毒性，所以选定氮化铝陶瓷为绝缘陶瓷材料。
在绝缘陶瓷基片的边界，填充硅凝胶或硅橡胶等绝缘胶体，其击穿电压10KV/mm以上。氮化铝陶瓷片的厚度不小于1.0mm，完全满足电隔离的绝缘强度。
作为散热体的7075锌铝合金，其导热系数150~175W/m•K，氮化铝陶瓷片的厚度不超过2mm，按热阻计算公式
θ＝L/(λ•S)
式中，θ——氮化铝陶瓷片热阻
L——氮化铝陶瓷片厚度
λ——氮化铝陶瓷导热系数
S——氮化铝陶瓷片面积
按氮化铝陶瓷片直径55mm、最大厚度2.0mm计算，增加的陶瓷片热阻仅为0.0156K/W，对热传导的影响很小，理论上的击穿电压却可超过20kV。
有益效果：结构简单新颖、操作及使用方便且实用性强；有效的解决了由于散热器带电，不仅无法将三路晶闸管整合以便安装，而且还需增加绝缘支架，增大了设备体积；煤矿等特定工作环境要求设备壳体是防爆箱，这样，就会造成热量在设备的箱体内蓄积，热量根本无法散出，减少其使用寿命，增加了工作风险系数等问题。
Claims (5)
1.一种晶闸管模块组件，包括散热单元、晶闸管电路单元以及绝缘单元，其特征在于：所述散热单元包括下散热器（1）、上散热器（11）以及将下散热器（1）与上散热器（11）连接从而压紧其中间部件的紧固螺栓（10）；所述晶闸管电路单元包括处于下散热器（1）上方的下电极（3）、连接在下电极（3）上端的第一芯片（2）和第二阴极压块（5）、连接在第一芯片（2）上的第一阴极压块（14）、连接在第一阴极压块（14）与上散热器（11）之间的第一导电块（12）、连接在第二阴极压块（5）上的第二芯片（15）、连接在第二芯片（15）与上散热器（11）之间的第二导电块（16），以及与上散热器（11）电连接的上电极（13）；所述绝缘单元包括绝缘胶体（4）、绝缘壳体（7）、绝缘陶瓷（6）、绝缘套管（8）、绝缘件（9），其中所述绝缘胶体（4）包裹在自第一导电块（12）及第二导电块（16）中下部开始经过第一阴极压块（14）、第二芯片（15）、第一芯片（2）、第二阴极压块（5）、下电极（3）至下散热器（1）上端面，其绝缘胶体（4）横向外侧由绝缘壳体（7）包裹，下电极（3）与下散热器（1）之间的缝隙由绝缘陶瓷（6）填充，所述下电极（3）的左侧具有弯角露出部分通过绝缘件（9）隔离，所述紧固螺栓（10）外侧套接所述绝缘套管（8）。
2.如权利要求1所述的一种晶闸管模块组件，其特征在于：所述绝缘陶瓷（6）采用氮化铝陶瓷制成，绝缘陶瓷（6）基片的边界填充绝缘胶体（4），且绝缘陶瓷（6）的厚度大于等于1.0mm、小于等于2mm。
3.如权利要求1所述的一种晶闸管模块组件，其特征在于：所述第一导电块（12）及第二导电块（16）均为铜制的导电铜块。
4.如权利要求1所述的一种晶闸管模块组件，其特征在于：所述下散热器（1）采用铝板或铜板制成。
5.如权利要求2所述的一种晶闸管模块组件，其特征在于：所述绝缘胶体（4）采用硅凝胶或硅橡胶制成。
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