DE2209993A1 - SEMI-CONDUCTOR ARRANGEMENT - Google Patents
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Halbleiteranordnung, bei der ein oder mehrere Halbleiterkörper in scheibenförmiger Bauweise mit beidseitig angeordneten Kontaktkörpern ein Paket bilden, das in einem als kraftschlüssige Verbindung dienenden Kühlkanal untergebracht ist.The invention relates to a semiconductor device in the one or more semiconductor bodies in disk-shaped construction with contact bodies arranged on both sides form a package form, which serves as a force-fit connection in a Cooling channel is housed.
Es sind Stromrichter mit Thyristoren bekannt, die in einem Schraubgehäuse untergebracht sind. Bei dieser Ausführung dient zur Kühlung der Thyristoren vorwiegend Luft. Bei einem anderen bekannten Stromrichter sind Thyristoren in scheibenförmigen Gehäusen angeordnet, die unter Zwischenschaltung von Kühldosen mit Kühlflüssigkeitszu- und -ableitungen sowie elektrischen Anschlüssen stapeiförmig angeordnet sind (deutsche Offenlegungsschrift 1 914 790). Dabei ist jeder zu einer Baugruppe ZTüsammengefaßte Stapel über einen Kraftspeicher (Federn) zwischen zwei einander gegenüberliegenden Lagerstellen eines Gerüstes eingespannt. Es ist auch bekannt (deutsche Offenlegungsschrift 1 917 285) Thyristoren mit ihren scheibenförmigen Gehäusen nebeneinander anzuordnen. Dabei bildet ;je ein scheibenförmiges Gehäuse mit an beiden Seiten angeordneten Kontaktkörpern, die auch als elektrische Anschlußkörper dienen, ein Paket. Mehrere solche Pakete sind zwischen zwei von Kühlmittel durchflossenenSchienen angeordnet, die durch Bügel mit federnden Jochen zusammengehalten werden. Pur auf einer Seite liegende gleiche elektrische Potentialanschlüsse der nebeneinanderliegenden Halbleiterkörper dient die eine von Kühlmittel durchfIossene Schiene auch als elektrischer Anschlußkörper. Die auf der zweiten Seite der scheibenförmigenThere are known power converters with thyristors, which are housed in a screw housing. In this version mainly air is used to cool the thyristors. In another known power converter, thyristors are disc-shaped Arranged housings, with the interposition of cooling boxes with cooling liquid supply and discharge lines as well electrical connections are arranged in a stack (German Offenlegungsschrift 1 914 790). Everyone is part of an assembly ZTi-combined stacks via an energy store (springs) clamped between two opposing bearing points of a frame. It is also known (German Offenlegungsschrift 1 917 285) to arrange thyristors with their disc-shaped housings next to one another. Forms; each a disc-shaped housing with contact bodies arranged on both sides, which also serve as electrical connection bodies serve a package. Several such packages are arranged between two rails through which coolant flows Brackets are held together with resilient yokes. Pure on The same electrical potential connections of the semiconductor bodies lying next to one another and lying on one side are used by one also called electrical rail through which coolant flows Connection body. The one on the second side of the disc-shaped
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Gehäuse angeordnete Kühlschiene steht über isolierende Körper mit den Kontaktkörpern der Halbleitergehäuse in Berührung.The cooling rail arranged in the housing is in contact with the contact bodies of the semiconductor housing via insulating bodies.
Bei diesen bekannten Ausführungen ist verhältnismäßig viel Platz für die Unterbringung erforderlich, wobei in vielen Anwendungsfällen, z.B. in Flugzeugen auch das verhältnismäßig hohe Gewicht hinderlich ist.In these known designs, a relatively large amount of space is required for accommodation, and in many Applications, e.g. in aircraft, the relatively high weight is a hindrance.
Dies gilt auch für Gleichrichteranordnungen, bei denen Dioden in ähnlicher Weise angeordnet sind.This also applies to rectifier arrangements in which diodes are arranged in a similar manner.
Nach einem älteren Vorschlag (deutsche Patentanmeldung Aktz.: P 21 60 001.1) sind die Halbleiterkörper in einem scheibenförmigen Gehäuse zwischen zwei elektrischen Anschlußkörpern angeordnet und die ein Paket bildenden Bauelemente sind unter Zwischenschaltung einer ^tellerfeder in ein als kraftschlüssige Verbindung und Kühlkanal dienendes Rohr derart eingeschoben, daß die Achse des scheibenförmigen Gehäuses quer zur Rohrachse liegt. Dadurch kann bei verbesserter Kühlung und Erzielung einer geschützten Unterbringung sowie einer schwing- und stoßfesten Halterung der Bauteile eine einfache Kühlmittelführung und eine räumlich gedrängte, in sich geschlossene Bauweise mit verringertem Gewicht erzielt werden.According to an older proposal (German patent application file number: P 21 60 001.1), the semiconductor bodies are in one disc-shaped housing arranged between two electrical connection bodies and the components forming a package are of this type with the interposition of a ^ diaphragm spring in a tube serving as a force-fit connection and cooling channel inserted that the axis of the disc-shaped housing is transverse to the pipe axis. This allows for improved Cooling and achieving a protected accommodation as well as a vibration and shock-proof mounting of the components one simple coolant guidance and a spatially compact, self-contained design with reduced weight achieved will.
Aufgabe der Erfindung ist es, Gewicht und Maße einer Halbleiterbaugruppe weiter zu verringern. Bei einer Halbleiteranordnung der eingangs genannten Art besteht die Lösung der Aufgabe erfindungsgemäß darin, daß der Kühlkanal zugleich als federnde Druckverbindung eines aus mindestens einem Halbleiterkörper und Kontaktkörpern gebildeten Paketes ausgebildet ist. Auf diese Weise können zusätzliche Federn für den notwendigen Anpreßdruck der Halbleiterkörper in der Baueinheit entfallen. Damit wird eine weitere Vereinfachung des Aufbaues erzielt und Maße sowie Gewicht werden weiter verringert. Zum Einsetzen der Thyristoren und der Kontaktkörper braucht das Rohr nur seitlich zusammengedrückt zu werden ,The object of the invention is to determine the weight and dimensions of a semiconductor assembly further decrease. In the case of a semiconductor arrangement of the type mentioned at the outset, there is the solution The object according to the invention is that the cooling channel also acts as a resilient pressure connection of at least one semiconductor body and contact bodies formed package is formed. This allows additional springs for the necessary contact pressure of the semiconductor body in the structural unit is dispensed with. This is a further simplification of the Construction achieved and dimensions and weight are further reduced. For inserting the thyristors and the contact body the pipe only needs to be compressed laterally,
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so daß sich das Lichtraumprofil quer zur Preßrichtung derart vergrößert, daß die Baueinheit leicht in den Kühlkanal eingeschoben werden kann. Es wird also auch eine Verkürzung und Vereinfachung der Montage erreicht.so that the clearance profile is enlarged transversely to the pressing direction so that the unit is easily pushed into the cooling channel can be. A shortening and simplification of the assembly is thus also achieved.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt.In the drawing is an embodiment of the invention shown.
Pig. 1 zeigt einen Querschnitt undPig. 1 shows a cross section and
Pig. 2 einen Längsschnitt einer Thyristor-Baugruppe.Pig. 2 shows a longitudinal section of a thyristor assembly.
In Pig. 1 sind in je einem scheibenförmigen Gehäuse 1 angeordnete Halbleiterkörper 2, 3 unter Zwischenschaltung von elektrischen Kontaktkörpern 8 bis 10 mit Stegen 8a bis 10a zu einem Paket zusammengefaßt und in einem Kühlkanal 11 unter Druck untergebracht. Dieser Kühlkanal 11 ist zugleich als federnde Verbindung der Bauelemente 1 bis 3 und 8 bis ausgenutzt. Hierzu ist der Kühlkanal 11 als elastisches Rohr, insbesondere als zumindest innen isoliertes Bohr aus einem Werkstoff mit guten Pedereigenschaften, z.B. Pederstahl oder glasfaserverstärktem Kunststoff, vorzugsweise mit großem Elastizitätsmodul (z.B. mindestens 230 000 kp/cm ) ausgebildet. Dadurch läßt sich der Kühlkanal 11 in Richtung der Pfeile 11a leicht zusammendrücken und die Höhe quer dazu derart vergrößern, daß ein Paket von Bauteilen ohne Preßvorrichtung in den Kühlkanal 11 eingeführt und verspannt werden kann. Dadurch, daß ein isoliertes Rohr verwendet wird, brauchen keine elektrischen Isolierkörper unmittelbar im Kühlweg angeordnet zu werden. Damit wird die Kühlung gegenüber der Ausführung nach der deutschen Offenlegungsschrift 1 917 285 wesentlich verbessert.In Pig. 1 are each arranged in a disk-shaped housing 1 semiconductor bodies 2, 3 with the interposition of electrical contact bodies 8 to 10 with webs 8a to 10a combined to form a package and in a cooling channel 11 housed under pressure. This cooling channel 11 is at the same time as a resilient connection of the components 1 to 3 and 8 to exploited. For this purpose, the cooling channel 11 is made as an elastic tube, in particular as a drill that is at least internally insulated a material with good Peder properties, e.g. Peder steel or glass fiber reinforced plastic, preferably with a large Young's modulus (e.g. at least 230,000 kgf / cm) is formed. This allows the cooling channel 11 in the direction of Press arrows 11a slightly together and increase the height transversely to such that a package of components without a pressing device can be introduced into the cooling channel 11 and braced. By using an insulated pipe, no electrical insulating bodies need to be arranged directly in the cooling path. So that the cooling is opposite the execution according to the German Offenlegungsschrift 1 917 285 significantly improved.
Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung besitzt der Kühlkanal 11 einen definierten Pormquerschnitt, insbesondere einen ellipsenförmigen Querschnitt, mit dem durch Variieren größere oder kleinere Pederwege und damit auch -.H"";1.;:"::.::: . tdli^lie Anpreudrücke ;rGSchaffen werden können. DabeiAccording to an advantageous embodiment of the invention, the cooling channel 11 has a defined Pormquverse section, in particular an elliptical cross section, with which larger or smaller pedal travel and thus also -.H ""; 1 .;: "::. :::. Tdli ^ lie Anpreudrucke ; rGSchaffen can be created
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kann der Kühlkanal auch in der Wanddicke unterschiedlich ausgebildet sein.the cooling channel can also be designed differently in terms of wall thickness.
In dem Kühlkanal 11 ist ein zwei Halbleiterkörper 2, 3 und Kontaktkörper 8 bis 10 enthaltendes Paket untergebracht. Der mittlere, mit Stegen 8a versehene Kontaktkörper 8 ist mit einem elektrischen Anschlußbolzen 8b versehen, der durch eine Öffnung im Kühlkanal 11 quer zur Kanalachse nach außen geführt und mit einem Leitungspol verbunden ist. Zur Verbesserung der Kühlung ist das Lichtraumprofil des Rohres durch Einbaukörper 20 dem Profil des Paketes angenähert.In the cooling channel 11 is a two semiconductor body 2, 3 and Contact body 8 to 10 containing package housed. The middle, provided with webs 8a contact body 8 is with an electrical connection bolt 8b is provided, which through an opening in the cooling channel 11 transversely to the channel axis to the outside and is connected to a line pole. The clearance profile of the pipe is used to improve cooling approximated by installation body 20 to the profile of the package.
Um eine für einen Stromrichter erforderliche Anzahl von Halbleiterkörpern in einer Baueinheit zusammenfassen zu können (Fig. 2), sind mehrere, mit einer zweckdienlichen Anzahl von Halbleiterkörpern 2 bis 7 und Kontaktelementen belegte Kühlkanäle 11 unter Zwischenschaltung von Isolierringen 12 aneinandergereiht. Dabei kann die aus mehreren Paketen gebildete Baueinheit durch flexible Leiter 13 (Kupferlitzen) fertig verdrahtet in die zusammengesetzten Kühlkanalabschnitte eingeschoben werden. Nur an den Enden des gemeinsamen Kühlkanals sind Kühlmittelanschlüsse. 14, erforderlich. Das Kühlmittel kann dabei - wie durch Pfeile 14a, 15a angedeutet - an dem einen Ende zugeführt und an dem anderen Snde abgeführt werden. Bei Anbringen einer Längsschottung 16 und einer Wand 17 (gestrichelt gezeichnet) ist es aber auch möglich, die Eintritts- und Austrittsöffnung für das Kühlmittel an einem Kanalende vorzusehen (gestrichelte Stutzen 18, 19). Somit können beliebige Punktionseinheiten gebildet werden, die auch kühlungsmäßig ein einfaches Aufbausystem ergeben. Zugleich wird die Baueinheit aber auch wartungs- und reparaturfreudiger.In order to combine the number of semiconductor bodies required for a power converter in one structural unit can (Fig. 2), are several, with an appropriate number of semiconductor bodies 2 to 7 and contact elements occupied cooling channels 11 lined up with the interposition of insulating rings 12. This can be made up of several Package formed unit by flexible conductors 13 (copper strands) wired ready in the assembled Cooling channel sections are inserted. There are only coolant connections at the ends of the common cooling channel. 14, necessary. The coolant can - as indicated by arrows 14a, 15a - supplied at one end and at to be led away from the other sin. When attaching a longitudinal partition 16 and a wall 17 (shown in dashed lines) but it is also possible to provide the inlet and outlet opening for the coolant at one end of the channel (dashed connection pieces 18, 19). In this way, any puncture units can be formed that also have cooling result in a simple assembly system. At the same time, however, the structural unit is also easier to maintain and repair.
2 Figuren2 figures
5 Patentansprüche5 claims
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