DE3223532A1

DE3223532A1 - Anordnung zum verspannen mehrerer scheibenfoermiger halbleiterbauelemente

Info

Publication number: DE3223532A1
Application number: DE19823223532
Authority: DE
Inventors: Bernd Dipl.-Ing. 6520 Worms Amelunxen
Original assignee: Brown Boveri und Cie AG Germany; BBC Brown Boveri AG Germany
Current assignee: ABB AG Germany
Priority date: 1982-06-24
Filing date: 1982-06-24
Publication date: 1983-12-29

Description

Anordnung zum Verspannen mehrerer scheibenförmiger
Halbleiterbauelemente Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum Verspannen mehrerer scheibenförmiger Bauelemente, insbesondere Halbleiterbauelemente, deren Symmetrieachsen näherungsweise auf einer oder mehreren parallelen Achsen angeordnet sind, mit anderen Bauteilen, wie Kühlelementen, durch nur eine Spannvorrichtung, die im wesentlichen aus einem oder mehreren prismaFischen, auf Zug beanspruchten Körpern und einem oder mehreren Kraftspeichern besteht.
In der Leistungselektronik gelangen in Bereichen großer Leistung vorwiegend scheibenförmige Halbleiterbauelemente zum Einsatz. Deren thermische und elektrische Kontaktierung erfolgt einseitig oder beidseitig gegen Kühlelemente. Die Anpreßkraft hängt von der Größe des Halbleiterbauelements ab und darf enge Toleranzen nicht überschreiten. In vielen Schaltungen werden mehrere Bauelemente mit Kühlkörpern zu einer mechanischen Einheit integriert.
Ein einfaches Beispiel für einen derartigen Stand der Technik, die Kombination einer Diode mit einem Thyristor und drei Kühlelementen, zeigt Fig. 1. Zwei scheibenförmige Bauelemente, Thyristor 1 und Diode 2, deren Symmetrieachsen 5 auf liner gemeinsamen Achse angeordnet sind, sind über eine gemeinsame Spannvorrichtung, bestehend aus einer Blattfeder 6 als Kraftspeicher, zwei prismatischen Körpern, den Spannschrauben 3 und ~\, mit anderen Bauteilen, den Kühlplatten 8,9,10 verspannt. Die beiden scheibenförmigen Bauelemente 1 und 2 sind derselben Spannkraft ausgesetzt. Bei gleichem Kraftbedarf beider Bauelemente ist diese Verspannung brauchbar.
Häufig ist die elektrische Beanspruchung eines der beiden scheibenförmigen Bauelemente unterschiedlich, so daß eines kleiner ausgeführt werden könnte und daher mit einer geringeren Kraft zu verspannen wäre. Dies würde aber zu Abweichungen der Spannkraft von ihrem Nennwert führen. Daher ist zur Zeit noch die Verwendung zweier Bauelemente mit gleichem Kraftbedarf ohne Rücksicht auf die damit verbundene elektrische Uberdimensionierung erforderlich.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung zum Verspannen von scheibenförmigen Bauelementen mit unterschiedlichem Kraftbedarf anzugeben.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß zwischen den anderen Bauteilen, wie KUhlementen, parallel zu den scheibenförmigen Bauelementen mit geringerem Kraftbedarf zusätzliche Kraftspeicher verspannt sind.
Damit ergeben sich die Vorteile, daß diese scheibenförmigen Bauelemente nur mit der Differenz aus der Kraft der gemeinsamen Spannvorrichtung und der Kraft der zusätzlichen Kraftspeicher beansprucht werden.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung sind durch die gemeinsame Spannvorrichtung mehrere Gruppen scheibenförmiger Bauelemente, deren Symmetrieachsen auf mehreren parallel zueinander und zu den prismatischen Körpern verlaufenden Achsen angeordnet sind, verspannt, wobei die von der gemeinsamen Spannvorrichtung erzeugte Kraft gleich der Summe des Kraftbedarfs der parallel verspannten scheibenförmigen Bauelemente mit dem höchsten Kraftbedarf ist und die Summe der Kräfte der mit den scheibenförmigen Bauelementen geringeren Kraftbedarfs parallel verspannten Kraftspeicher gleich der Differenz aus der Kraft der gemeinsamen Spannvorrichtung und der Summe des Kraftbedarfs der in einer Ebene parallel angeordneten scheibenförmigen Bauelemente geringeren Kraftbedarfs ist.
Vorzugsweise bestehen die zusätzlichen Kraftspeicher aus Tellerfedern und zugehörigen Druckstücken.
Anhand der Zeichnung soll die Erfindung in Form von zwei Ausführungsbeispielen erläutert werden.
Es zeigen: Fig. 1 die schon erläuterte bekannte Konstruktion, Fig. 2 eine erste Ausführungsform mit nur einer Gruppe von scheibenförmigen Halbleiterbauelementen und Fig. 3 eine zweite Ausführungsform mit zwei Gruppen von scheibenförmigen Halbleiterbauelementen.
In Fig. 2 erkennt man ein erstes scheibenförmiges Halbleitlzbauelement 1, welches beispielsweise ein Thyristor sein kann, und ein zweites scheibenförmiges Halbleiterbauelement 2 mit verringertem Durchmesser, welches beispielsweise ein Diode sein kann. Kühlplatten 8,9,10 und scheibenförmige Halbleiterbauelemente 1,2 sind mit hilfe von zwei Spannschrauben 3,4 und einer Blattfeder 6 verspannt. Parallel zu dem Halbleiterbauelement 2, welches infolge seines geringeren Durchmessers einen geringeren Kraftbedarf hat, sind Kraftspeicher in Form von Tellerfedern 11,12 mit zugehörigen Druckstücken 13,1# verspannt. In dieser Anordnung wird das scheibenförmige Bauelement 2 nur mit der Differenz aus der Kraft der Blattfeder 6 und der Kraft der Tellerfedern 11,12 beansprucht.
Die Potentialtrennung zwischen Spanneinrichtung, Kraftspeichern und Bauelementen erfolgt in bekannter Weise und wird daher in diesem Zusammenhang nicht erörtert.
Eine Vorrichtung zum Verspannen von zwei oder mehr Gruppen von scheibenförmigen Bauelementen zeigt Fig. 3.
Hier sind die erste Gruppe aus Thyristor 1.1 und Diode 2.1 und die zweite Gruppe aus Thyristor 1.2 und Diode 2.2, deren Mittelpunkte jeweils auf den Achsen 5.1 und 5.2 liegen, durch die gemeinsame Spannvorrichtung, bestehend aus einer zentralen Spannschraube 7 und einer Blattfeder 16, mit den anderen Bauteilen, den Kühlelementen 8,9,10 verspannt. Die Kraft des mitverspannten Kraftspeichers, der Tellerfedern 15, entlastet die Dioden 2.1,2.2 mit dem geringen Kraftbedarf um die Differenz der Spannkraft der Blattfeder 16 und der Summe des Kraftbedarfs der beiden Dioden 2.1,2.2.
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Claims

Ansprüche Anordnung zum Verspannen mehrere scheibenförmiger Bauelemente (1,2), insbesondere Halbleiterbauelemente, deren Symmetrieachsen (5) näherungsweise auf einer oder mehreren parallelen Achsen angeordnet sind, mit anderen Bauteilen (8,9,10), wie Kühlelemente, durch nur eine Spannvorrichtung, die im wesentlichen aus einem oder mehreren prismatischen, auf Zug beanspruchten Körpern (3,4;7) und einem oder mehreren Kraftspeichern (6;16) besteht, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Bauteilen (8,9,10) parallel zu den scheibenförmigen Bauelementen (2) mit geringerem Kraftbedarf zusätzliche Kraftspeicher (11,12,15) verspannt sind.
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß durch die gemeinsame Spannvorrichtung (7,16) mehrere Gruppen scheibenförmiger Bauelemente (1,2), deren Symmetrieachsen (5, auf mehreren parallel zueinander und zu den prismatischen Körpern (3,4,7) verlaufenden Achsen angeordnet sind, verspannt sind, wobei die von der gemeinsamen Spammvorriehtung (7,16) erzeugte Kraft gleich der Summe des Kraftbedarfs der parallel verspannten scheibenförmigen Bauelemente (1) mit dem höchsten Kraftbedarf ist und die Summe der Kräfte der mit den scheibenförmigen Bauelementen geringeren Kraftbedarfs parallel verspannten Kraftspeicher (15) gleich der Differenz aus der Kraft der gemeinsamen Spannvorrichtung und der Summe des Kraftbedarfs der in einer Ebene parallel angeordneten scheibenförmigen Bauelemente (2) geringen Kraftbedarfs ist.
3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zusätzlichen Kraftspeicher aus Tellerfedern (11,12) und zugehörigen Druckstücken (13,1#) stehen.