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Montagehilfe zur Halterung eines scheibenförmigen Halb-
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leiterbauelementes Die Erfindung betrifft eine Montagehilfe zur Halterung
eines scheibenförmigen Halbleiterbauelements an einem Kühlkörper, wobei vorspringende
Teile der Seitenfläche des Halbleiterbauelements mit einer Schulter wenigstens eines
am Kühlkörper befestigten Befestigungselements in Eingriff sind und das Halbleiterbauelement
an den Kühlkörper gepreßt ist.
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Derartige Montagehilfen sind bei im Handel erhältlichen Halbleitersätzen
mit scheibenförmigen Halbleiterbauelementen bekannt. Bei Halbleitersätzen wird Jedes
Halbleiterelement zwischen zwei Kühlkörper oder einen Kühlkörper und einer für mehrere
Halbleiterbauelemente gemeinsamen Kühl schiene eingespannt. Da der Raum zwischen
den Kühlkörpern bzw. zwischen Kühlkörper und Kühischiene nur sehr schwer zugänglich
ist, müssen die Halbleiterbauelemente zunächst provisorisch an einem Kühlkörper
oder
einer Kühlschiene befestigt werden. Dies erfolgt bei bekannten Halbieitersätzen
mit zwei Schrauben. Entweder die Kathodenseite oder die Anodenseite des Halbleiterbauelements
weist eine über den Umfang des Halbleiterbauelements vorspringende Scheibe auf.
Die beiden Schrauben sind am Kühlkörper bzw. an der Kühlschiene so angebracht, daß
ihre Köpfe mit dem äußeren Umfang der Scheibe in Eingriff sind. Zur räumlichen Fixierung
der Halbleiterelemente ist am Kühlkörper bzw.
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an der Kühlschiene ein Anschlagstift am Scheiben-Umfang vorgesehen.
Die Montage des Halbleiterbauelements erfolgt in der Weise, daß zunächst die beiden
Schrauben etwas gelockert werden. Anschließend wird das Halbleiterbauelement mit
seiner vorspringenden Scheibe unter die Schraubenköpfe geschoben und an den Anschlagstift
geführt. Dann werden die beiden Schrauben festgezogen.
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Damit sind die Halbleiterbauelemente gegen Herausfallen gesichert
und die endgültige Montage zwischen den Kühlelementen kann erfolgen. Nachteilig
bei dieser Montagehilfe ist, daß die Halbleiterbauelemente auf diese Weise nur auf
der Seite befestigt werden können, die eine vorspringende Scheibe aufweist. Da sich
bei der Herstellung der Kühlelemente noch nicht absehen läßt, wo die Seite des Halbleiterelements
mit der vorspringenden Scheibe liegen wird, müssen alle Kühlkörper bzw. Kühlschienen
mit Gewindelöchern für die beiden Schrauben und den Anschlagstift versehen werden.
In vielen Anwendungsfällen bleibt ein Kühlelement bzw. eine Kühlschiene fest im
Gerät und nur das zweite Kühlelement ist demontierbar. Da das Gerät selbst z.B.
bei Traktionsfahrzeugen nur sehr schwer zugänglich ist, ist es wesentlich günstiger,
das Halbleiterbauelement am demontierten Kühlkörper zu befestigen. Das ist aber
bei der bekannten Anordnung nur möglich, wenn die Seite des Halbleiterbauelements
mit der vorspringenden Scheibe am Kühlkörper anliegt. Wenn dagegen die Seite des
Halbleiter-
bauelements mit der vorspringenden Scheibe an der nicht
demontierbaren Kühlschiene anliegt, so muß dieses in das schwer zugängliche Gerät
eingesetzt werden.
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In vielen Anwendungsfällen sind die Halbleiterbauelemente in ovale
Ausnehmungen der Abdichtungs- bzw. Tragplatten für Halbleiterbauelemente und Kühlelemente
eingesetzt.
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Da bei der bekannten Montagehilfe die Scheibe des Halbleiterbauelements
unter die Schraubenköpfe geschoben werden muß, benötigt man eine relativ große Ausnehmung
in den Abdichtungs- und Tragplatten.
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Da die Schrauben wegen der einseitigen Auflage der Schraubenköpfe
nicht mit Sicherungselementen, wie Hochspannringen und dergleichen versehen werden
können, müssen diese durch Aufbringen einer aushärtenden Sicherungsflüssigkeit rüttelfest
gemacht werden, damit sie sich im Betrieb nicht lösen und die Funktion des Gerätes
beeinträchtigen können. Dabei besteht aber die Gefahr, daß bei Auswechseln eines
Halbleiterbauelements vergessen wird, wieder eine aushärtende Sicherungsflüssigkeit
aufzutragen.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine Montagehilfe zur Halterung von
scheibenförmigen Halbleiterbauelementen so auszugestalten, daß eine raumsparende
und rüttelsichere Befestigung sowohl auf der Anoden- als auch auf der Kathodenseite
von scheibenförmigen Halbleiterbauelementen möglich ist.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Befestigungselement
mit einem Bolzen drehbar am Kühlkörper befestigt ist und daß es mit wenigstens einer
abstehenden Nocke als Schulter versehen ist. Da die abstehende Nocke nicht nur an
vorspringenden Scheiben des Halbleiterbauelements, sondern auch an den bei scheibenförmigen
Halbleiterbauelementen
üblicherweise vorhandenen Rippen eingreifen kann, kann das Halbleiterbauelement
sowohl anoden- als auch kathodenseitig am Kühlkörper befestigt werden. Die Befestigung
des Halbleiterbauelements kann daher an dem Kühlelement erfolgen, das am besten
zugänglich ist. Das zweite Kühlelement, also z.B. die Kühlschiene, muß nicht mit
Gewindebohrungen und Zentrierbohrung für die Montagehilfe versehen werden. Daraus
ergibt sich eine Vereinfachung in der Fertigung des zweiten Kühlelements. Das Halbleiterbauelement
muß nicht wie bei der bekannten Montagehilfe seitlich unter die Nocken eingeschoben
werden, sondern kann von oben eingesetzt werden. Dadurch kann die das Halbleiterelement
aufnehmende Ausnehmung der Tragplatte bzw. Abdichtungsplatte klein gehalten werden.
Anstelle eines Anschlagstiftes am Scheiben-Umfang des Halbleiterbauelements kann
wegen der Montage von oben in die bei Halbleiterbauelementen üblicherweise vorhandene
zentrische Bohrung der Oberflächen ein Zentrierstift eingesetzt werden, der in eine
entsprechende Bohrung des Kühlkörpers eingreift.
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Wenn das Befestigungselement am Kühlkörper angeschraubt wird, liegen
die Schrauben voll am Befestigungselement auf und können daher mit Sicherungselementen,
wie z.B.
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Hochspannringen, versehen werden. Damit erreicht man einen rüttelsicheren
Einbau der Befestigungselemente ohne Verwendung einer Sicherungsflüssigkeit.
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Vorteilhafterweise kann Jedes Befestigungselement zwei Nocken besitzen,
die axial gegeneinander versetzt sind.
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Die axiale Versetzung kann man dabei so wählen, daß Je nach Einbaulage
des Halbleiterbauelements die erste Nocke des Befestigungselements an der vorstehenden
Scheibe des Halbleiterbauelements eingreift oder die zweite Nocke des Befestigungselements
an einer vorspringenden Rippe des Halbleiterbauelements eingreift.
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Beide Nocken können in Umfangsrichtung gegeneinander versetzt sein.
Damit wird verhindert, daß eine Nocke an einer Rippe des Halbleiterbauelements anstößt,
wenn das Befestigungselement so verdreht wird, daß die zweite Nocke an der vorstehenden
Scheibe des Halbleiterbauelements eingreift.
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Die erfindungsgemäße Montagehilfe wird im folgenden beispielhaft anhand
der Figuren 1 bis 4 näher erläutert.
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Fig. 1 zeigt die Seitenansicht eines Halbleitersatzes.
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Dabei ist ein scheibenförmiges Halbleiterbauelement 6, z.B. ein Scheibenthyristor,
zwischen einem Kühlkörper 3 und einer für mehrere Thyristoren gemeinsamen Kühlschiene
5 mit Hilfe einer in Fig. 1 der Übersichtlichkeit wegen nicht dargestellten Spannvorrichtung
eingespannt. Das Halbleiterbauelement 6 liegt in einer kreisförmigen Aussparung
der Trag- und Dichtungsplatte 8.
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Die Trag- und Dichtungsplatte 8 trägt den Kühlkörper 3 und die Kühl
schiene 5 und schützt das Halbleiterbauelement 6 vor Verschmutzung durch eindringende
Kühlluft, die die Kühlelemente umströmt. Um bei der Montage des Halbleitersatzes
speziell an schwer zugänglichen Stellen zu verhindern, daß das Halbleiterbauelement
6 vor Zusammenfügen der Kühlschiene 5 und des Kühlkörpers 3 herausfällt, wird dieses
zum Einbau mit Hilfe zweier Befestigungsvorrichtungen 1 am Kühlkörper 3 befestigt.
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Jedes Befestigungselement 1 ist topfförmig und mit einer Schraube
2 am Kühlkörper 3 festgeschraubt. Jedes Befestigungselement 1 weist zwei abstehende
Nocken 4a und 4b auf. Im Beispiel nach Fig. 1 ist die Kathode des Halbleiterbauelements
6 dem Kühlkörper 3 zugewandt und weist im Bereich der Auflagefläche am Kühlkörper
3 eine vorspringende Scheibe6aauf»ie Nocken 4b der Befestigungselemente
1
greifen über diese Scheibe 6a und drücken diese gegen den Kühlkörper 3. Die Nocke
4a des Befestigungselements 1 ist nicht im Eingriff mit Teilen des Halbleiterbauelements
6.
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Zur exakten Zentrierung des Halbleiterbauelements 6 ist ein Zentrierstift
7 vorhanden, der einerseits in eine an scheibenförmigen Halbleiterbauelementen üblicherweise
vorhandene zentrische Bohrung und andererseits in eine Bohrung des Kühlkörpers 3
eingreift.
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Fig. 2 zeigt denselben Halbleitersatz wie Fig. 1, wobei lediglich
das Halbleiterbauelement 6 mit anderer Polarität eingebaut wurde, d.h. in diesem
Beispiel ist dem Kühlkörper 3 die Anode des Halbleiterbauelements 6 zugewandt. Da
die Anode des Halbleiterbauelements 6 keine vorspringende Scheibe aufweist, sind
die Nocken 4b der Befestigungselemente 1 in diesem Fall nicht mit dem Halbleiterbauelement
6 in Eingriff. Dagegen ist die zweite Nocke 4a Jedes Befestigungselements 1 mit
einer vorstehenden Rippe 6b des Halbleiterbauelements 6 in Eingriff und hält dieses
damit am Kühlkörper fest. Diese Rippen 6b sind an scheibenförmigen Halbleiterbauelementen
im allgemeinen zur Erhöhung der Kriechstromfestigkeit vorhanden.
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Das Befestigungselement 1 ist in den Figuren 3 und 4 nochmals im Detail
dargestellt. Dabei zeigt Fig. 3 einen Schnitt durch das Befestigungselement und
Fig. 4 eine Draufsicht. Wie die Fig. 3 und 4 zeigen, sind die Nocken 4a und 4b axial
und in Umfangsrichtung gegeneinander versetzt. Damit wird erreicht, daß bei Befestigung
des Halbleiterbauelements an der vorspringenden Scheibe mit der Nocke 4b die Nocke
4a nicht gegen eine Rippe 6b stößt bzw. bei Befestigung des Halbleiterbauelements
mit einer Rippe 6b mit der Nocke 4a die
zweite Nocke 4b nicht gegen
die Scheibe 6a stößt. In diesen Fällen könnte es vorkommen, daß man das Befestigungselement
1 nicht so weit drehen kann, daß eine Nocke mit der vorstehenden Scheibe 6a bzw.
Rippe 6b in Eingriff ist.
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Zur rüttelsicheren Befestigung des Befestigungselements 1 kann zwischen
den Kopf der Schraube 2 und das Befestigungselement ein in den Figuren der Übersichtlichkeit
wegen nicht dargestellter Hochspannring eingelegt werden.
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Zur Demontage des Halbleiterbauelements 6 wird zunächst die Spannvorrichtung
für den Kühlkörper 3 gelöst und der Kühlkörper 3 mit dem Halbleiterbauelement 6
aus dem Gerät herausgenommen. Die Kühlschiene 5 ist im allgemeinen nicht demontierbar.
Dann werden die Schrauben 2 gelockert und die beiden Befestigungselemente 1 so gedreht,
daß das Halbleiterbauelement vom Kühlkörper 3 weggenommen werden kann. Die Montage
des Halbleiterbauelements 6 erfolgt in der umgekehrten Reihenfolge.
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Durch die Tatsache, daß das Befestigungselement 1 entweder mit der
vorspringenden Scheibe 6a oder mit einer Rippe 6b in Eingriff gebracht werden kann,
ergibt sich der Vorteil, daß das Halbleiterbauelement 6 unabhängig davon, mit welcher
Polarität das Halbleiterbauelement eingebaut wird, immer am ausbaubaren und damit
leicht zugänglichen Kühlkörper 3 befestigt werden kann. Bei bekannten Anordnungen
mußte dagegen das Halbleiterbauelement 6 an der Kühlschiene 5 befestigt werden,
wenn die mit einer vorspringenden Scheibe 6a versehene Kathode des Halbleiterbauelements
der Kühlschiene 5 zugewandt ist. Das ist aber z.B. bei Traktionsfahrzeugen sehr
schwierig durchzuführen, da die Kühlschiene 5 im allgemeinen im Gerät bleibt, das
an der Unterseite der Fahrzeuge angebracht ist und der Aus-
und
Einbau daher von unten über eine Grube erfolgen muß. Außerdem hat die beschriebene
Befestigungsvorrichtung den Vorteil, daß das Halbleiterbauelement 6 nicht seitlich
unter die Nocken 4a bzw. 4b des Befestigungselements 1 geschoben werden muß, sondern
von oben auf den Kühlkörper 3 aufgesetzt werden kann. Dadurch kann die Ausnehmung
in der Trag- und Abdichtplatte 8 klein gehalten werden.