CS226324B1 - Oboustranně chlazený výkonový polovodičový modul - Google Patents

Description

Vynález se týká oboustranně chlazeného výkonového polovodičového modulu alespoň s jedním polovodičovým systémem a s elektricky izolovanými dosedacimi plochami.

Výkonové polovodičové moduly slouží k řízení, ovlódéní a usměrňovóní střídavého proudu. Jsou osazeny zpravidla několika polovodičovými systémy a to diodami, tyristory, tranzistory nebo jejich kombinacemi. Polovodičové moduly jsou obvykle zapouzdřeny v plastu.

Jsou znémy dva základní typy a to jednak moduly pájené, jednak moduly s přítlačnou konstrukcí. V obou případech se však jedné o moduly chlazené jednostranně.

Z ekonomického hlediska jsou zejména pro větší průměry polovodičových systémů výhodné polovodičové moduly s přítlačnou konstrukcí. Tyto moduly se skládají z většího počtu jednoduchých dílů, vyráběných ekonomicky výhodnými metodami.

Dosud vyráběné jednostranně chlazené výkonové polovodičové moduly se skládají z polovodičových systémů, umístěných ve vybrání pouzdra nebo kovového dna modulu, které jsou přitlačovény na kontaktní pésky a jsou vzájemně propojeny propojovacími pásky. Kontektní pásky jsou se dnem spojeny tepelně, avšak elektricky jsou od něj izolovány vloženou keramickou destičkou. Na horní plochu systému dosedá horní kontakt a na něj kontaktní resp. propojovací pésky. Tyto pésky jsou keramickým izolačníp členem elektricky odizolovány od přítlačné konstrukce tvořené např. listovou pružinou staženou šroubem upevněným ve dně modulu. Kontakt ní pésky tvoří vnější vývody, které jsou umístěny ve víku mpdulu.

Odvod ztrátového tepla z polovodičového systému je u těchto modulů pouze z jedné strany, což omezuje jejich proudovou zatížitelnost, nebol může docházet vlivem nedostatečného odvodu tepla k jejich přehřívání.

Tento nedostatek řeší oboustranně chlazený výkonový polovodičový modul podle vynálezu, jehož pods.tata spočívá v tom, že každý polovodičový systém je umístěn mezi vývodní členy, které tvoří zároveň vnější vývody modulu a které jsou od svých chladicích čepů Izolovány keramickými deskami. Alespoň na jednom z chladicích čepů, příslušejících vždy jednomu polovodičovému systému je nasazena alespoň jedna talířové pružina a déle chladicí čepy procházejí nosnými deskami a tvoří vnější dosedací plochy modulu. Vzájemná poloha nosných desek je zajištěna mechanicky. Alespoň v jednom z vývodních členů, příslušejících vždy jednomu polovodičovému systému, je vytvořeno vybrání pro vyvedení kontaktu řídicí elektrody. Alternativně je ve vybrání vývodního členu umístěn přítlačný systém kontaktu řídioí elektrody a chladicí čepy tvoří tepelné trubice.

Oboustranným chlazením výkonového polovodičového modulu se značná zlepší obvod ztrátového tepla z polovodičového systému a tím se výrazně zvýší jeho proudová zatížitelnost.

Dva příklady provedení oboustranně chlazeného výkonového polovodičového modulu podle vynálezu jsou vyobrazeny na přiloženém výkresu, kde na obr. 1 je znázorněn diodový a na obr. 2 tyristorový modul.

Polovodičové systémy 1 (na obr. 1 diody), jsou sevřeny mezi vývodní členy 2, které jsou od chladicích čepů j elektricky odděleny keramickými deskami 4. Chladicí čepy J procházejí nosnými deskami % a tvoří vnější dosedací plochy 6 modulu.

Přítlačná síla je vyvinuta stlačením talířových pružin 2, které jsou navlečeny vždy na jednom z chladicích čepů J příslušejících jednomu polovodičovému systému 1, a je zajištěna šrouby 8, zakotvenými v nosné desce 2· Rutina modulu je vyplněna zapouzdřovaoí hmotou 2 ^a polovodičové systémy 1 jsou od ní odděleny kroužkem 10. Podle požadovaného elektrického zapojeni jsou vývodní členy 2. propojeny vnějším propojem 11.

Uspořádání oboustranně chlazeného polovodičového modulu osazeného tyristory podle obr. 2 je obdobné jako na obr. 1, pouze s tím rozdílem, že talířové pružiny 2 jsou navlečeny na obou chladicích čepech příslušejících jednomu polovodičovému systému £. Přítlačná sila je zajištěna v tomto případě nýty 12. zakotvenými v nosných deskách 2· Vždy v jednom z kontaktních členů 2, příslušejících jednomu polovodičovému systému 1 je vytvořeno vybrání pro vyvedení kontaktu řídicí elektrody 13. který je spojen s konektorem 14. umístěným v krytu 15 modulu. Vývodní kontaktní členy 2 tvoří vnější kontakty modulu, jsou vyvedeny na delší straně modulu a podle požadovaného elektrického zapojení jsou propojeny vnitřním propojem 2a. Dutina modulu je vyplněna zapouzdřovaoí hmotou 2·

Oboustranně chlazený výkonový polovodičový modul podle vynálezu je vhodný zejména pro velkoplošné polovodičové systémy s velkým proudovým zatížením.

Claims (5)

1. Oboustranně chlazený výkonový polovodičový modul alespoň s jedním polovodičovým systémem, vyznačený tím, že každý polovodičový systém (1) je umístěn mezi vývodní členy (2), které tvoří zároveň vnější vývody modulu a které jsou od svých chladicích čepů (3) izolovány keramickými deskami (4), přičemž alespoň na jednom z chladicích čepů (3), příslušejících vždy jednomu polovodičovému systému (1) je nasazena alespoň jedna talířová pružina (7) a déle chladicí čepy (3) procházejí nožnými deskami (5) a tvoří vnější dosedací plochy (6) modulu.

2. Oboustranně chlazený výkonový polovodičový modul podle bodu 1, vyznačený tím, že vzájemné poloha nosných desek (5) je zajištěna mechanicky.

3. Oboustranně chlazený výkonový polovodičový modul podle bodů 1 a 2, vyznačený tim, že alespoň v jednom z vývodních členů (2), přísluSejíeich vždy jednomu polovodičovému systému (1) je vytvořeno vybrání pro vyvedení kontaktu řídicí elektrody (13).

4. Oboustranně chlazený výkonový polovodičový modul podle bodů ,, 2 a 3, vyznačený tím, že ve vybróní vývodního členu (2) je umístěn přítlačný systém kontaktu řídicí elektrody (13)

5. Oboustranně chlazený výkonový polovodičový modul podle bodu 1, vyznačený tím, že chladicí čepy (3) tvoří tepelné trubice.