DE1764719C3 - Einspannanordnung für scheibenförmige Halbleiterbauelemente - Google Patents

Description

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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Einspannanordnung für einen mindestens zwei Druckstücke und ein scheibenförmiges Halbleiterbauelement enthaltenden Stapel zur Erzeugung des Kontaktdruckes zwischen den Kontaktflächen des Halbleiterbauelementes und denen der Druckstücke.

Solche Anordnungen sind beispielsweise in der CH-PS 4 43 492 und der GB-PS 11 20 598 beschrieben worden. Diese bekannten Einspannanordnungen enthalten Schraubbolzen, mit denen die einander gegenüberliegenden Druckstücke über Abstandshalter miteinander verbunden werden. Der gewünschte Kontaktdruck für die Halbleiterbauelemente wird durch zusätzlich in den Stapel selbst oder in die Verbindungen der Druckstücke eingelegte Tellerfedern bestimmt. Die Kennlinie von Tellerfedern ist aber für solche Anwendungsfälle insofern von Nachteil, als schon sehr geringe Längenänderungen der Einspannvorrichtung z. B. thermischen Ursprungs große Veränderungen des Kontaktdruckes zur Folge haben. Daher sind zur Einstellung des Kontaktdruckes enge Toleranzen einzuhalten. Außerdem müssen die bekannten Konstruktionen so ausgeführt werden, daß die scheibenförmigen Halbleiterbauelemente nur auf Druck beansprucht werden, was einen verhältnismäßig großen Aufwand erfordert. Bei scheibenförmigen Halbleiterbauelementen mit sehr großer Fläche und entsprechend hohem Druck müßten bei den bekannten Anordnungen zusätzlich Finstellmöglichkeiten zur genauen Dosierung der Flächenpressung vorgesehen werden. Dafür sind besondere Momentenschlüssel erforderlich.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einspannvorrichtung der eingangs erwähnten Art so weiterzubilden, daß die Einspannmittel einfacher aufgebaut sein können und der Kontaktdruck auf einfache Weise definiert einzustellen ist.

Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß der Stapel und eine Verstellvorrichtung mit in Achsrichtung des Stapels veränderbaren Abmessungen innerhalb einer durchgehenden Aussparung eines mit seiner elastischen Verformung den Kontaktdruck erzeugenden, aus einem Stück bestehenden Spannkörpers eingespannt sind.

Die Erfindung hat gegenüber den be*annten Anordnungen den Vorteil, daß ein definierter Kontaktdruck sehr einfach einzustellen ist. Dazu wird einfach die Verformung, d.h. eine Längenänderungen der Einspannanordnung, gemessen.

Zweckmäßige Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Einzelheiten eines Ausführungsbeispiels der Erfindung werden anhand der Zeichnungen erläutert. Es

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Fig. 1 eine Seitenansicht eines Ausführungsbeispiels

der Erfindung, ..,,._. „

Fig. la einen Schnitt entlang Linie 1-1 in l· ig. 1,

Fig. 2 eine Ansicht der Anordnung nach Fig. 1 aus der dort mil A bezeichneten Richtung, und

Fig. 3 eine Ansicht der Anordnung nach Fig. 1 aus der dort mit ßbezeichneten Richtung.

In den Figuren ist der Spannkörper mit 5 bezeichnet und hat die Gestalt eines Kreisringes; er besteht aus Stahl. In der Aussparung des Spannkörpers 5 ist ein Stapel, bestehend aus einem Halbleiterbauelement 1 und zwei zu beiden Seiten dieses liegenden Druckstükken 2 und 3 mittels einer Verstellvorrichtung 4 eingespannt.

Das Halbleiterbauelement 1 hat zwei nicht näher bezeichnete, gegeneinander isolierte und parallel zueinander verlaufende Kontaktflächen, zwischen denen das eigentliche Halbleiterelement mit mindestens einem pn-Übergang ohne Stoffschluß liegt. Im Beispiel handelt es sich um einen Thyristor, dessen Steueranschlüsse mit 8 bezeichnet sind.

Diese beiden Druckstücke 2 und 3 haben im wesentlichen gleichen Aufbau: Auf jeder der Kontaktflächen des Halbleiterbauelementes 1 liegt ein Kühlstück 21 bzw. 31 mit Durchlässen für ein Kühlmittel; letzteres sind in der teilweise aufgebrochenen Darstellung der Fig. 1 erkennbar. Über dem Kühlstück liegt jeweils ein Anschlußstück 22 bzw. 32, dds in diesem Fall mit einem Einlauf 221 bzw. 321 und einem Auslauf 222 bzw. 322 für das Kühlmittel versehen ist. Die Kühlmittelführung ist in Fig. 1 durch einen Pfeil 7 angedeutet.

Der aus den beiden Druckstücken 2 und 3 und dem Halbleiterbauelement 1 bestehende Stapel ist zu beiden Seiten durch ein Isolierstück 23 bzw. 33, beispielsweise aus Hartpapier abgeschlossen. Zwischen dem Isolierstück 23 und einer — insbesonders in F i g. la deutlich erkennbaren — Ringnut 51 liegt ein Endstück 24 aus Metall, das mit einem kugelförmigen Teil in die Ringnut 51 eingreift.

Zwischen dem anderen Isolierstück 33 und dem Spannkörper 5 liegt die Verstellvorrichtung 4, besehend aus einer Schraube 41 und einer zugehörigen Hutmutter 42, die mit ihrer kugelförmigen Kappe ebenfalls in die Ringnut 51 eingreift.

Die Abmessungen der Verstellvorrichtung 4 in Achsrichtung des Stapels aus Druckstücken 2, 3 und Halbleiterbauelement 1 sind durch Verdrehen der

Hutmutter relativ zur Schraube 41 veränderbar. Zur Einstellung des gewünschten Kontaktdruckes wird die Hutmutter aus dem Gewinde herausgedreht und dabei der Spannkörper 5 elastisch verformt. Dabei ist einer außen am Durchmesser des Spannkörpers meßbaren Verformung ein definierter Kontaktdruck zugeordnet. Der gewünschte Kontaktdruck läßt sich daher cnfach dadurch einstellen, daß man die Verstellvorrichtung so lange verstellt, bis der Außendurchmesser des Spannkörpers, gemessen über der Achse des Stapels, einen bestimmten Grenzwert erreicht hat. Der Spannkörper wird dabei so ausgelegt, daß der Arbeitspunkt auf der Federkennlinie bei dem gewünschten Kontaktdruck nur noch wenig unterhalb der Fließgrenze liegt; der Vorteil einer derartigen Bemessung liegt darin, daß die Flachenpressung bei geringfügiger Überdehnung des Spannkörpers nur noch wenig zunimmt und daher das Halbleiterelement kaum gefährdet ist.

Der erforderliche Kontaktdruck an den Kontaktflächen des Halbleiterbauelemente·) ist je nach Oberflächenbearbeitung der aufeinanderliegenden Teile größer als 40 kp/cm 2.

Zur eindeutigen Bestimmung der Lage des Stapels innerhalb der Aussparung des Spannkörpers ist das Isolierslück 33 mit einer Eindrehung für die Schraube 41 und mit seitlichen Aussparungen versehen, in die der Spannkörper eingreift. Durch entsprechende Führungen /wischen der anderen Seite des Isolierstuckes ii und dem Druckslück 3 sowie /wischen dem Isolierslück 23 und Endstück 24 bzw. Drucksi.ück 2 ist die Lage des Stapels eindeutig bestimmt, da ja die Druckstücke 2 bzw. 3 in Aussparungen des Halbleiierbauelementes 1 eingreifen.

Zur Verbesserung der Spannungsfestigkeit ist noch zwischen dem Stapel und dem Spannkörper 5 ein Isolierteil 9 eingelegt.

Fig. 3 zeigt die erfindungsj/eir.äße Anordnung an eine Wand 10 angebaut, die einen entsprechenden Durchbruch aufweist, durch den insbesondere die Ein- und Ausläufe für die Zuführung und Abführung des Kühlmittels hindurchragen. Die Anschlußstücke für die Strom/u- und ableitung liegen dagegen auf der anderen Seile der Wand 10. Zur Befestigung dienen Befestigungswinkel 6.

Mit Hilfe der Erfindung ist auch der Aufbau \on Stromrichleranlagen besonders einfach möglich, da die einzelnen Anordnungen mit erfindungsgemaBen Aufbau mit Hilfe eines Anschlußstückes unmittelbar an eine zugehörige Sammelschiene des Stromrichters angeschraubt werden können. Bei entsprechend massiver Ausführung der Sammelschiencn und ausreichender Halterung dieser Sammelschienen brauchen die e.n/elncii hier beschriebenen Anordnungen nicht zusätzlich befestigt zu werden. Das zweite Anschlußstück jeder Anordnung kann ebenfalls unmittelbar an eine weitere Sammelschiene angeschraubt werden. Fs empfiehlt sich jedoch, zwischen das zweite Anschlußstück und die zugehörige Sammelschiene ein flexibles Leiterstück zu legen.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Einspannanordnung für einen mindestens zwei Druckstücke und ein scheibenförmiges Halbleiterbauelement enthaltenden Stapel zur Erzeugung des Kontaktdruckes zwischen den Kontaktflächen des Halbleiterbauelementes und denen der Druckstücke, dadurch gekennzeichnet, daß der Stapel (1, 2, 3) und eine Verstellvorrichtung (4) mit in Achsrichtung des Stapels (1, 2, 3) veränderbaren Abmessungen innerhalb einer durchgehenden Aussparung eines mii seiner elastischen Verformung den Kontaktdruck erzeugenden, aus einem Stück bestehenden Spannkörpers (5) eingespannt sind.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß von den beiden Endflächen der Verstellvorrichtung (4), mit denen sie an dem Stapel (1, 2, 3) einerseits und an dem Spannkörper (5) andererseits anliegt, die eine eben ausgebildet ist und die andere die Form eines Kugelsegmentes hat.

3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß an den Flächen der Aussparung des Spannkörpers (5) als Widerlager mindestens zwei konkave Vertiefungen (51) vorgesehen sind.

4. Anordnung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstellvorrichtung (4) aus einer Schraube (41) mit dazupassender Hutmutter (42) besteht.

5. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Spannkörper (5) kreisringförmig gestaltet ist.