DE1295696B - Arrangement with semiconductor components lying between cooling plates - Google Patents

Arrangement with semiconductor components lying between cooling plates

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DE1295696B DE1963B0071002 DEB0071002A DE1295696B DE 1295696 B DE1295696 B DE 1295696B DE 1963B0071002 DE1963B0071002 DE 1963B0071002 DE B0071002 A DEB0071002 A DE B0071002A DE 1295696 B DE1295696 B DE 1295696B
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Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung mit zwischen Kühlplatten liegenden Halbleiterbauelementen, bei der Halbleiterdioden jeweils einzeln in einem besonderen Diodentopf vakuumdicht eingekapselt sind und ein Pol der einzelnen Dioden über eine flexible Zuleitung mit einer der Kühlplatten in Verbindung steht.The present invention relates to an arrangement with between Cooling plates lying semiconductor components, with the semiconductor diodes each individually are encapsulated vacuum-tight in a special diode pot and one pole of each Diodes is connected to one of the cooling plates via a flexible lead.

In der deutschen Auslegeschrift 1047 950 wird bereits eine luftgekühlte Leistungsgleichrichteranordnung mit gekapselten Halbleitergleichrichterelementen beschrieben. Das vorzugsweise aus Kupfer bestehende Kapselgehäuse besitzt die Form eines dickwandigen, hermetisch abgeschlossenen Bechers, der in eine Vertiefung eines Kühlblechs gesteckt ist. Die Mängel des Bekannten bestehen darin, daß der Raumbedarf verhältnismäßig groß ist und die Kühlbleche einem besonderen Arbeitsgang zur Erzielung der in der Mitte liegenden Vertiefung unterzogen werden müssen.In the German Auslegeschrift 1047 950 an air-cooled Power rectifier arrangement with encapsulated semiconductor rectifier elements described. The capsule housing, which is preferably made of copper, has the shape of a thick-walled, hermetically sealed cup, which is inserted into a recess of a Cooling plate is inserted. The shortcomings of the acquaintance are that the space required is relatively large and the cooling plates a special operation to achieve must be subjected to the depression in the middle.

Ein spezieller Feuchtigkeitsschutz ist bei Trockengleichrichtern allerdings bereits bekannt. So wurden gemäß der deutschen Patentschrift 967 744 auf das einzelne Gleichrichterelement an geeigneten Stellen dünne Fett- oder fettartige, wasserabstoßende Schichten aufgebracht. Der mechanische Aufbau ist so gewählt, daß mit Zentralbohrungen versehene Scheiben längs eines Bolzens aufgereiht werden. Eine solche Anordnung ist jedoch für einzelne Halbleiterdioden, die in einem besonderen Diodentopf vakuumdicht eingekapselt sind, weitgehend ungeeignet.However, dry rectifiers have special moisture protection already known. So were according to the German Patent 967 744 on the individual Rectifier element in suitable places thin grease or grease-like, water-repellent Layers applied. The mechanical structure is chosen so that with central bores provided disks are lined up along a bolt. Such an arrangement is however for individual semiconductor diodes, which are vacuum-tight in a special diode pot are encapsulated, largely unsuitable.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vielzahl von Diodentöpfen der vorgenannten Art auf kleinstem Raum feuchtigkeitsdicht und gegen Verunreinigungen oder mechanische Einwirkungen geschützt anzubringen und die hierzu nötigen Elemente konstruktiv möglichst einfach zu gestalten.The invention is based on the object of providing a large number of diode pots of the aforementioned type in the smallest of spaces moisture-proof and against contamination or to be protected from mechanical impacts and the elements required for this to be structurally as simple as possible.

Die zur Lösung dieser Aufgabe dienende Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Diodentöpfe einen räumlichen Abstand gegenüber einer eine Isolierbuchse und einen Spannbolzen aufnehmenden, zentralen Bohrung der Kühlplatten aufweisen, zwischen denen ein Abstandsstück aus Isoliernnaterial angeordnet ist, welches an den-Stirnflächen mit den Kühlplatten fest verbunden ist und die Diodentöpfe, deren Boden von einer der Kühlplatten gebildet wird, umschließt.The invention serving to solve this problem is characterized in that that the diode pots are at a spatial distance from an insulating bushing and have a central bore of the cooling plates that receives clamping bolts, between which a spacer made of insulating material is arranged, which on the end faces are firmly connected to the cooling plates and the diode pots whose Bottom is formed by one of the cooling plates, encloses.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind im Zusammenhang mit der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt F i g. 1 ein Ausführungsbeispiel einer Teilmerkmale der Erfindung aufweisenden Anordnung in Aufsicht, F i g. 2 die Anordnung von F i g. 1 in Vorderansicht, teilweise im Schnitt, F i g. 3 ein abgeändertes Ausführungsbeispiel einer Teilmerkmale der Erfindung aufweisenden Anordnung in Vorderansicht sowie im Schnitt, F i g. 4 ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Anordnung in Vorderansicht, teilweise im i Schnitt.Embodiments of the invention are in connection with the drawing explained in more detail. It shows F i g. 1 shows an embodiment of a partial feature of Invention having arrangement in plan, F i g. 2 shows the arrangement of FIG. 1 in front view, partly in section, FIG. 3 shows a modified embodiment an arrangement having partial features of the invention in front view and in Section, F i g. 4 shows an exemplary embodiment of an arrangement according to the invention in a front view, partly in the i section.

Die in F i g.1 und 2 dargestellte Anordnung besteht aus zwei rechteckigen Kühlplatten 1 und 2 mit je einer Zentralbohrung; diese Bohrungen stehen einander gegenüber und nehmen eine Isolierbuchse 3 t zur Durchführung eines (nicht dargestellten) isoliert verschraubten Gewindebolzens auf. Im gleichen radialen Abstand um die Isolierbuchse 3 sind zwei Dioden 4, deren Pole den Kühlplatten 1 und 2 anliegen, angeordnet. Die in F i g. 1 und 2 dargestellte rechte Diode weist in einem Flansch 5 über dessen Umfang verteilte Bohrungen auf und ist durch Schrauben 6 an der Kühlplatte 2 festgehalten. Zusätzlich greift die Diode 4 mit einem oberen Zapfen 7 in einen entsprechenden Durchtritt der Kühlplatte 1 ein.The arrangement shown in F i g.1 and 2 consists of two rectangular cooling plates 1 and 2 , each with a central bore; these holes are opposite each other and take an insulating bushing 3 t for the implementation of a (not shown) insulated screwed threaded bolt. At the same radial distance around the insulating bush 3 , two diodes 4, the poles of which are in contact with the cooling plates 1 and 2 , are arranged. The in F i g. 1 and 2, the right diode shown has bores distributed over its circumference in a flange 5 and is held in place on the cooling plate 2 by screws 6. In addition, the diode 4 engages with an upper pin 7 in a corresponding passage in the cooling plate 1 .

Die in F i g. 1 und 2 dargestellte linke Diode 4 ist mit der unteren Kühlplatte 2 gemäß einer abgeänderten Befestigungsmöglichkeit nicht verschraubt und wird lediglich durch den Zapfen 7 in der Kühlplatte 1 gehalten. Ein zufriedenstellender Kontakt zwischen dem Pol der Diode wird in diesem Fall durch die Anpressung der Kühlplatten 1 und 2 mittels des durch die Isolierbuchse 3 geführten Gewindebolzens bewirkt.The in F i g. The left diode 4 shown in FIGS. 1 and 2 is not screwed to the lower cooling plate 2 according to a modified fastening option and is only held in the cooling plate 1 by the pin 7. A satisfactory contact between the pole of the diode is brought about in this case by the pressing of the cooling plates 1 and 2 by means of the threaded bolt guided through the insulating bush 3.

Bei dem Ausführungsbeispiel von F i g. 3 sind die Kristallhalbleiter-Bauelemente 4 an ihrer unteren Fläche mit einer Kühlplatte 2 a elektrisch und thermisch leitend fest verbunden und von einem beliebig geformten Abstandsstück 8 aus Isoliermaterial umgeben, welches an seiner oberen Stirnfläche mit einer Kühlplatte 1 a und an seiner unteren Stirnfläche mit der Kühlplatte 2 a mechanisch verbunden ist. Jedes Kristallhalbleiter-Bauelement ist über einen Kontaktkörper 9 mit einem Stift 10 verbunden, welcher durch einen entsprechenden Durchtritt der Kühlplatte 1 a ragt und mit diesem verlötet ist. Schließlich ist noch die bereits in F i g. 1 und 2 dargestellte Isolierbuchse 3 vorgesehen, welche an ihren Enden ebenfalls mit den Kühlplatten 1 a und 2 a mechanisch verbunden ist. Wahlweise können die Kristallhalbleiter-Bauelemente 4 an Stelle der Stifte 10 über eine flexible Zuleitung mit der Kühlplatte 1 a verbunden sein. Die Kühlplatten 1 a bzw. 2 a bestehen zweckmäßigerweise aus Kupfer; als Material für die Isolierbuchse 3 sowie für das Abstandsstück 8 kann vorzugsweise Kunststoff, Keramik oder Glas verwendet werden.In the embodiment of FIG. 3, the crystal semiconductor components 4 are firmly connected on their lower surface to a cooling plate 2 a, electrically and thermally conductive, and surrounded by an arbitrarily shaped spacer 8 made of insulating material, which is connected to a cooling plate 1 a on its upper face and to the lower face Cooling plate 2 a is mechanically connected. Each crystal semiconductor component is connected via a contact body 9 to a pin 10 which protrudes through a corresponding passage in the cooling plate 1 a and is soldered to it. Finally, the one already shown in FIG. 1 and 2 shown insulating bushing 3 is provided, which is also mechanically connected at its ends to the cooling plates 1 a and 2 a. Optionally, instead of the pins 10 , the crystal semiconductor components 4 can be connected to the cooling plate 1 a via a flexible supply line. The cooling plates 1 a and 2 a are expediently made of copper; plastic, ceramic or glass can preferably be used as the material for the insulating sleeve 3 and for the spacer 8.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 4 ist jedes mit der Grundplatte 2 a leitend verbundene Kristallhalbleiter-Bauelement 4 für sich in einen Diodentopf 11 vakuumdicht eingekapselt. Dieser Diodentopf 11 besitzt eine geringere Höhe als das Abstandsstück 8 und ist an seiner unteren Stirnfläche mit der Kühlplatte 2 a vakuumdicht verlötet oder sonstwie mechanisch verbunden. Der mit einem Pol des Kristallhalbleiter-Bauelements verbundene Stift 10 ragt durch die isolierte Öffnung des Diodentopfes und durch die isolierte Abdeckung 12 und ist über eine Scheibe 13 mit der Kühlplatte 1 a elektrisch und thermisch leitend verbunden.In the embodiment according to FIG. 4, each encapsulated in vacuum-tight with the base plate 2 a conductive manner crystal semiconductor device 4 itself in a diode pot. 11 This diode pot 11 has a lower height than the spacer 8 and is soldered vacuum-tight or otherwise mechanically connected to the cooling plate 2 a at its lower end face. The pin 10 connected to one pole of the crystal semiconductor component protrudes through the insulated opening of the diode pot and through the insulated cover 12 and is electrically and thermally connected via a disk 13 to the cooling plate 1 a.

Die Kühlplatten 1 a und 2 a bestehen aus verhältnismäßig starkem und gut leitendem Material. Auf den nach außen gerichteten Oberflächen der Kühlplatten 1 a und 2 a liegen zusätzlich Kühlplatten 14,15 aus verhältnismäßig dünnen Blechen, welche nicht unbedingt aus Kupfer bestehen müssen.The cooling plates 1 a and 2 a are made of relatively strong and highly conductive material. On the outwardly facing surfaces of the cooling plates 1 a and 2a are also cooling plates 14,15 of relatively thin sheets, which may not be made of copper.

Durch zentrale Bohrungen in den Platten 1 a und 2 a bzw. 14 und 15 ist eine Isolierbuchse 3 a geführt, deren Enden in abgesetzte Durchbohrungen konischer Isolierstücke 16 ragen. Durch die Isolierstücke 16 sowie die Isolierbuchse 3 a ist ein Gewindespannbolzen 17 geführt, welcher mittels Muttern 18 sowie Beilegscheiben 19 die gesamte Anordnung zusammenhält.An insulating bush 3 a is guided through central bores in the plates 1 a and 2 a or 14 and 15, the ends of which protrude into offset through bores of conical insulating pieces 16. Through the insulating pieces 16 and the insulating bush 3 a, a threaded clamping bolt 17 is guided, which holds the entire arrangement together by means of nuts 18 and washers 19.

Die in der Zeichnung dargestellten Anordnungen können in beliebiger Anzahl in Form von Gleichrichtersäulen zu den gebräuchlichen Schaltungsarten zusammengefaßt werden.The arrangements shown in the drawing can in any number in the form of rectifier columns for the common types of circuit be summarized.

Claims (5)

Patentansprüche: 1. Anordnung mit zwischen Kühlplatten liegenden Halbleiterbauelementen, bei der Halbleiterdioden jeweils einzeln in einem besonderen Diodentopf vakuumdicht eingekapselt sind und ein Pol der einzelnen Dioden über eine flexible Zuleitung mit einer der Kühlplatten in Verbindung steht, dadurch gekennzeichnet, daß die Diodentöpfe (11) einen räumlichen Abstand gegenüber einer eine Isolierbuchse (3, 3 a) und einen Spannbolzen (17) aufnehmenden, zentralen Bohrung der Kühlplatten (1 a, 2 a) aufweisen, zwischen denen ein Abstandsstück (8) aus Isoliermaterial angeordnet ist, welches an den Stirnflächen mit den Kühlplatten (1 a, 2 a) fest verbunden ist und die Diodentöpfe (11), deren Boden von einer der Kühlplatten (2 a) gebildet wird, umschließt. Claims: 1. Arrangement with semiconductor components lying between cooling plates, in which the semiconductor diodes are each encapsulated in a vacuum-tight manner in a special diode pot and one pole of the individual diodes is connected to one of the cooling plates via a flexible lead, characterized in that the diode pots (11) have a spatial distance from a central bore of the cooling plates (1 a, 2 a) receiving an insulating bushing (3, 3 a) and a clamping bolt (17), between which a spacer (8) made of insulating material is arranged, which is located on the end faces is firmly connected to the cooling plates (1 a, 2 a) and encloses the diode pots (11), the bottom of which is formed by one of the cooling plates (2 a). 2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Diodentöpfe (11) eine geringere Höhe aufweisen als das zwischen den Kühlplatten (1 a, 2 a) angeordnete Abstandsstück (8). 2. Arrangement according to claim 1, characterized in that the diode pots (11) have a lower height than the spacer (8) arranged between the cooling plates (1 a, 2 a). 3. Anordnung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein mit einem Diodenpol verbundener Stift (10) durch eine Öffnung der Diodentöpfe (11) ragt und über eine Scheibe (13) mit einer der Kühlplatten (1 a) elektrisch und thermisch leitend verbunden ist. 3. Arrangement according to claim 1 and 2, characterized in that a pin (10) connected to a diode pole protrudes through an opening in the diode pots (11) and is electrically and thermally conductive via a disc (13) with one of the cooling plates (1a) connected is. 4. Anordnung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß auf den Kühlplatten (1 a, 2 a) Kühlbleche (14, 15) liegen, die ebenfalls eine zentrale Bohrung aufweisen. 4. Arrangement according to claims 1 to 3, characterized in that on the cooling plates (1 a, 2 a) there are cooling plates (14, 15) which also have a central bore. 5. Anordnung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die in den zentralen Bohrungen der Kühlplatten (1 a, 2 a) und der Kühlbleche (14, 15) angeordnete Isolierbuchse (3 a) mit ihren Enden in abgesetzte Durchbohrungen konischer Isolierstücke (16) ragt und ein die Isolierbuchse (3 a) sowie die Isolierstücke (16) durchsetzender Spannbolzen (17) und zugehörige Muttern (18) zur Halterung der Kristalldiodenanordnung dienen.5. Arrangement according to claims 1 to 4, characterized in that the in the central bores of the cooling plates (1 a, 2 a) and the cooling plates (14, 15) arranged insulating bushing (3 a) with their ends in stepped through bores of conical insulating pieces (16) protrudes and a clamping bolt (17) and associated nuts (18) penetrating the insulating bushing (3a) and the insulating pieces (16) serve to hold the crystal diode arrangement.
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