DE3311712C2

DE3311712C2 -

Info

Publication number: DE3311712C2
Application number: DE19833311712
Authority: DE
Inventors: Max Enghien Fr Binet; Claude Chevreuse Fr Jacques
Original assignee: Auxilec SA
Current assignee: Auxilec SA
Priority date: 1982-03-30
Filing date: 1983-03-30
Publication date: 1992-12-17
Also published as: FR2524760B1; DE3311712A1; FR2524760A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Kühldose zur Verwendung in einem Stapel, der wechselweise aus Kühldosen und scheibenförmigen Halbleiterbauelementen zusammengesetzt ist, mit einem hohlen Körper, durch den ein Labyrinth läuft, das mit einer Einlaßöffnung und einer Auslaßöffnung verbunden ist, und durch den ein isolierendes Kühlfluid strömt, mit mindestens einer ebenen Fläche zum Abstützen des Halbleiterbauelements und zur Her stellung mindestens eines ersten Kontakts mit diesem und mit einer Anschlußvorrichtung zur Herstellung einer elektrischen Verbindung. The invention relates to a cooling box for use in one Stack that alternately consists of cooling boxes and disc-shaped Semiconductor components is composed with a hollow Body through which a labyrinth runs, that with an inlet opening and an outlet opening is connected, and through the an insulating cooling fluid flows with at least one level Surface for supporting the semiconductor component and for manufacturing making at least one first contact with him and with a connection device for producing an electrical Connection.

Die gegenwärtige Technologie ermöglicht die Verwendung von Halbleiterbauelementen in elektrischen Leistungsschal tungen. Diese elektronischen Bauelemente: Dioden, Transis toren, Thyristoren oder andere, liegen gewöhnlich als Tab letten oder Scheiben von ebener, feiner (dünner) und runder Form vor.Current technology enables use of semiconductor devices in electrical power scarf exercises. These electronic components: diodes, transis gates, thyristors or others are usually located as a tab Latvians or slices of flat, fine (thinner) and rounder Form before.

Es ist bekannt, solche Halbleiterbauelemente mittels massiver Radiatoren zu kühlen, welche die gleiche Form haben und dagegengedrückt sind. Wenn wegen der hindurchgehenden elektrischen Ströme die Wärmeabgabe der Halbleiterbauelemente erheblich wird, muß man die Leistung der Radiatoren verstärken, indem man unter Beachtung bestimmter Vorsichtsmaßnahmen ein Kühlfluid über diese Radiatoren leitet. Die Vorrichtungen, die eingesetzt werden, um ein Halbleiterbauelement unter Bedin gungen hoher Wärmeabgabe arbeiten zu lassen, umfassen: elek trische Kontaktvorrichtungen, Halte- und Befestigungsvor richtungen und schließlich Kühlvorrichtungen.It is known to use such semiconductor components massive radiators that have the same shape and pressed against it. If because of the passing through electrical currents the heat emission of the semiconductor components the radiators' performance has to be increased, by taking certain precautions Cooling fluid passes through these radiators. The devices that be used to a semiconductor device under Bedin High heat dissipation include: elec trical contact devices, holding and fastening devices directions and finally cooling devices.

Wenn die Anzahl der für den Betrieb einer Maschine not wendigen Halbleiterbauelemente groß ist, ergeben sich durch das Gewicht und den Raumbedarf dieser Vorrichtungen Nachteile, vor allem für Bordausrüstungen von Fahrzeugen, z. B. Untersee booten, Raketen oder Flugzeugen. Wenn schließlich das Kühl fluid selbst durch eine Umgebung gekühlt wird, deren Tempera tur hoch ist, wird das Leistungsverhalten der Kühlvorrichtung kritisch. Um einen gleichen Wirkungsgrad dieser Kühlvorrichtung zu erhalten, muß die Durchflußgeschwindigkeit des Kühlfluids erhöht werden. Die Abführung der vom Halbleiterbauelement er zeugten Wärme erfordert so eine zusätzliche Förderarbeit. Diese Förder(pump)arbeit verbraucht viel Energie.When the number of times necessary to operate a machine agile semiconductor components is large, result from the weight and space requirements of these devices disadvantages, especially for on-board equipment in vehicles, e.g. B. Untersee boats, missiles or airplanes. When the cooling finally fluid itself is cooled by an environment whose tempera is high, the performance of the cooling device critical. To achieve the same efficiency of this cooling device to get the flow rate of the cooling fluid increase. The removal of the semiconductor device generated heat thus requires additional funding. This pumping work consumes a lot of energy.

So erzeugt in einem Flugzeug ein von einem der Motoren angetriebener Wechselstromgenerator eine elektrische Wechsel stromleistung. Bei Veränderung der Drehzahl des Motors ver ändern sich Spannung und Frequenz dieser elektrischen Leistung. Die Steuerung der verschiedenen Vorrichtungen des Flugzeugs, der Navigationsgeräte und Kontrollinstrumente erfordert eine elektrische Leistung in nicht schwankender Form. Infolgedessen ist es zweckmäßig, einen Wechselrichter oder einen Leistungs gleichrichter vorzusehen, um diese elektrische Wechselstrom leistung zu regeln. Beispielsweise muß man 240 kW mittels 6 Leistungsgleichrichtern erzeugen, die jeder 40 kW filtern können. Jeder Leistungsgleichrichter weist im allgemeinen 6 Halbleiterbauelemente auf. Die gesamte Vorrichtung umfaßt also 36 Halbleiterbauelemente. Jedes derselben muß den Durch gang eines erheblichen Überstroms von etwa 300 A während einer ausreichenden Zeitspanne: 3 Sekunden tolerieren. Wenn man weiß, daß die gegenwärtige Technologie die Verwendung von Silicium-Halbleitern vorsieht, beträgt die von einem dieser Bauelemente abgegebene Leistung in erster Annäherung 100 W bei maximalen Belastungen.This is how one of the engines in an airplane produces powered alternator an electrical alternation power output. When changing the speed of the motor ver the voltage and frequency of this electrical power change. The control of the various devices of the aircraft, of navigation devices and control instruments requires one electrical power in non-fluctuating form. Consequently it is appropriate to use an inverter or a power rectifier to provide this electrical alternating current to regulate performance. For example, you have to use 240 kW Generate 6 power rectifiers, each filtering 40 kW can. Every power rectifier points in general 6 semiconductor devices. The entire device is included so 36 semiconductor devices. Each of them must pass through significant overcurrent of about 300 A during a sufficient time: tolerate 3 seconds. If knows that current technology is using Provides silicon semiconductors, that of one of these Power output in the first approximation 100 W at maximum loads.

Jeder Leistungsgleichrichter muß also 6 mal 100 W, das heißt 600 W abgeben können. Diese Wärmeabgabe wird beim Stand der Technik gewährleistet, indem man ein Kühlfluid über eine massive Platte leitet, welche das Halbleiterbauelement über deckt und als Radiator wirkt. Dieses Kühlfluid wird selbst gekühlt, indem es durch einen Wärmetauscher strömt, der im Inneren der Treibstoffbehälter des Flugzeugs angeordnet ist. Gegen Ende der Flugstrecke des Flugzeugs, wenn der Inhalt dieser Treibstoffbehälter gering ist, erreicht die tiefe Temperatur des Kühlfluids häufig 110°C. Bekanntlich ist die Funktionsfähigkeit von Halbleitern bei einer Temperatur von über etwa 125°C nicht mehr gewährleistet. Man ermißt also die erhebliche Gefährdung der Lösungen, welche die Funktions fähigkeit dieser Halbleiterbauelemente gewährleisten sollen. Einerseits ist die verfügbare Temperaturdifferenz in diesem Fall gering, 15°C, und erfordert daher eine hohe Durchlauf geschwindigkeit des Kühlfluids; andererseits führt die Zahl der Halbleiterbauelemente dazu, daß der Leistungsgleichrichter zu schwer und sperrig für eine Bordausrüstung wird.Each power rectifier must therefore 6 times 100 W, that means to be able to deliver 600 W. This heat emission is at the stand technology ensured by passing a cooling fluid over a massive plate conducts which over the semiconductor device covers and acts as a radiator. This cooling fluid becomes itself cooled by flowing through a heat exchanger located in the Inside the fuel tank of the aircraft is arranged. Towards the end of the flight route of the aircraft if the content this fuel tank is small, reaches the deep one Cooling fluid temperature often 110 ° C. It is well known that Functionality of semiconductors at a temperature of no longer guaranteed above about 125 ° C. So you measure the significant threat to the solutions that affect the functional ability to ensure these semiconductor devices. On the one hand, the available temperature difference is in this Case low, 15 ° C, and therefore requires high throughput speed of the cooling fluid; on the other hand, the number leads of the semiconductor devices that the power rectifier becomes too heavy and bulky for on-board equipment.

Aus DE-AS 21 60 302 ist eine Kühldose der eingangs angegebenen Art bekannt, die gegenüber den bekannten massiven Radiatoren eine bessere Kühlwirkung hat.From DE-AS 21 60 302 is a cooling box of the type specified Kind known compared to the known massive radiators has a better cooling effect.

Sie weist jedoch den Nachteil eines erheblichen Raumbedarfs auf, da die Kühldose von zwei Kühltöpfen gebildet wird, welche auf den einander zugewandten Seiten ununterbrochene konzen trische Ringkanäle aufweisen, deren Trennwände bis an die Stirnseiten eines zwischen den Kühltöpfen angeordneten Plattenförmigen Anschlußstücks reichen, das seinerseits mit radialausgerichteten gegenseitig fluchtenden Einlaß- und Auslaßkanälen und symmetrisch zum Zentrum des Anschlußstückes angeordneten Durchlaßbohrungen versehen ist, die mit den Ringkanälen in strömungsmäßiger Verbindung stehen. Daraus ergibt sich ein erheblicher Raumbedarf für die nach beiden Seiten der Kühldose vorstehenden Anschlüsse der aus Strömungs gründen gegenseitig fluchtenden Einlaß- und Auslaßkanäle.However, it has the disadvantage of requiring considerable space because the cooling box is formed by two cooling pots, which uninterrupted concessions on the sides facing each other trical ring channels, the partitions up to End faces of one arranged between the cooling pots Plate-shaped connector are enough, which in turn with radially aligned mutually aligned inlet and Outlet channels and symmetrical to the center of the connector arranged through holes is provided with the Ring channels are in fluid communication. Out of it there is a considerable need for space after the two Sides of the cooling box protruding connections from the flow establish mutually aligned inlet and outlet channels.

Zwar ist aus DE-AS 16 14 437 bekannt, scheibenförmige Gleich richterzellen abwechselnd mit Kühlkörpern anzuordnen, wobei die Kühlkörper an mindestens einer Flachseite eine Ein- oder Austrittsöffnung für die Kühlflüssigkeit aufweisen und die entsprechenden Öffnungen benachbarter Kühlelemente miteinander verbunden sind. Eine solche Ausbildung läßt sich aber nicht auf die vorgenannte Kühldose gemäß DE-AS 21 60 302 übertragen.It is known from DE-AS 16 14 437, disc-like the same to arrange judge cells alternately with heat sinks, whereby the heat sink on at least one flat side one or Have outlet opening for the coolant and the corresponding openings of adjacent cooling elements with each other are connected. Such training is not possible transferred to the aforementioned cooling box according to DE-AS 21 60 302.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine Kühldose der eingangs angegebenen Art so auszubilden, daß sie bei hoher mechanischer Festigkeit mit möglichst großen Wärmeaustausch flächen und hohem Wirkungsgrad der Wärmeübertragung mit möglichst geringem Raumbedarf für die Anschlüsse ausgebildet ist und besonders günstige Möglichkeiten zur Herstellung von Fluid-Anschlüssen aufeinanderfolgender Kühldosen bietet.The invention is based on the object of a cooling box of the type specified in such a way that they are at high mechanical strength with the greatest possible heat exchange areas and high efficiency of heat transfer with as little space as possible for the connections is and particularly cheap ways to manufacture Offers fluid connections of successive cooling boxes.

Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Kühldose, welche die Merkmale des Patentanspruchs 1 aufweist.This problem is solved by a cooling box, those who Features of claim 1.

Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sowie deren Verwendung sind in den Unteransprüchen angegeben.Preferred embodiments of the invention and their use are in the Subclaims specified.

Die Erfindung wird erläutert durch die folgende Beschrei bung eines Ausführungsbeispiels. Die Beschreibung bezieht sich auf die beigefügten Figuren, in denen gleiche Teile mit gleichem Bezugszeichen versehen sind. Aus Gründen der Klarheit sind nicht alle Seiten dargestellt und die Proportionen der ver schiedenen Teile nicht eingehalten.The invention is illustrated by the following description exercise of an embodiment. The description refers on the attached figures, in which the same parts with the same Reference numerals are provided. For the sake of clarity not all pages are shown and the proportions of ver different parts not adhered to.

Die Figuren zeigen:The figures show:

Fig. 1A und 1B eine perspektivische Ansicht und einen Querschnitt eines zu kühlenden Halbleiterbauelements; . 1A and 1B are a perspective view and a cross section of to be cooled semiconductor device;

Fig. 2A, 2B und 2C eine perspektivische Ansicht und zwei Schnitte eines Ausführungsbeispiels der Erfindung; Figs. 2A, 2B and 2C are a perspective view and two sectional views of an embodiment of the invention;

Fig. 3A, 3B und 3C ein Schaltbild, ein Fließbild und einen Grundriß eines Leistungs-Gleichrichters. Fig. 3A, 3B and 3C is a circuit diagram, a flowchart and a plan view of a power rectifier.

Die Fig. 1A und 1B zeigen ein Halbleiterbauelement einerseits in perspektivischer Ansicht, Fig. 1A, und anderer seits im Schnitt, Fig. 1B. Dieses Bauelement ist ein Thyristor. Die Erfindung ist selbstverständlich ebenso anwendbar für Dioden, Transistoren oder andere Typen von Halbleiterbauele menten. Die Dicke dieses Bauelements beträgt etwa 2 mm, die Dicke der Schicht 6 des Silicium-Halbleitermaterials etwa 100 µm. Die Elektroden 1, 2 und 3, die im allgemeinen durch Aufdampfen von Aluminium erhalten sind, haben eine Dicke von etwa 10 µm. Der Durchmesser dieses Bauelements ist etwa 25 mm; seine Kreisform ist bevorzugt, jedoch nicht unbedingt nötig. FIGS. 1A and 1B show a semiconductor device on the one hand in a perspective view, Fig. 1A, and on the other hand, in section, of Fig. 1B. This component is a thyristor. The invention is of course also applicable to diodes, transistors or other types of semiconductor devices. The thickness of this component is approximately 2 mm, the thickness of layer 6 of the silicon semiconductor material is approximately 100 μm. The electrodes 1 , 2 and 3 , which are generally obtained by evaporating aluminum, have a thickness of approximately 10 μm. The diameter of this component is about 25 mm; its circular shape is preferred, but not essential.

Auf diesem Bauelement unterscheidet man auf einer ersten Fläche eine erste Elektrode 1 in Form eines konzentrisch zum Bauelement angeordneten Ringes. Die Breite dieses Ringes ist so, daß er einen erheblichen Teil der Bauelement-Oberfläche, etwa 60%, einnimmt. Diese Elektrode 1 ist die source-Elektrode dieses Thyristors und dient zum Injizieren der Ladungsträger durch die Silicium-Halbleiterschicht 6. Man erkennt auf dieser ersten Fläche auch eine zweite Elektrode 2, ebenfalls in Form eines Ringes, der konzentrisch im Inneren der ersten Elektrode angeordnet ist. Diese zweite Elektrode 2 ist von der ersten Elektrode 1 durch einen regelmäßigen Zwischenraum von etwa 0,2 mm Breite getrennt. Diese Elektrode 2 ist in bekannter Weise die Schutzelektrode des Thyristors. Schließlich erkennt man auf dieser ersten Seite des Bauelements eine dritte Elek trode 3, die kreisförmig und im Inneren der zweiten Elektrode 2 angeordnet ist. Diese dritte Elektrode 3 ist von der zweiten Elektrode 2 durch einen regelmäßigen Abstand von etwa 0,2 mm getrennt, sie bildet die Gateelektrode des Thyristors, von der bekannt ist, daß sie den Stromdurchgang durch die Silicium-Halb leiterschicht 6 zuläßt. Die Außendurchmesser der ersten Elektrode 1, zweiten Elektrode 2 und dritten Elektrode 3 sind jeweils 18 mm, 4 mm und 1 mm.On this component, a first electrode 1 is distinguished on a first surface in the form of a ring arranged concentrically with the component. The width of this ring is such that it occupies a considerable part of the component surface, approximately 60%. This electrode 1 is the source electrode of this thyristor and is used to inject the charge carriers through the silicon semiconductor layer 6 . A second electrode 2 can also be seen on this first surface, likewise in the form of a ring, which is arranged concentrically in the interior of the first electrode. This second electrode 2 is separated from the first electrode 1 by a regular space of approximately 0.2 mm in width. This electrode 2 is the protective electrode of the thyristor in a known manner. Finally, on this first side of the component, a third electrode 3 can be seen , which is circular and arranged inside the second electrode 2 . This third electrode 3 is separated from the second electrode 2 by a regular distance of about 0.2 mm, it forms the gate electrode of the thyristor, which is known to allow the passage of current through the silicon semiconductor layer 6 . The outer diameters of the first electrode 1 , second electrode 2 and third electrode 3 are 18 mm, 4 mm and 1 mm, respectively.

Die dritte Elektrode 3 ist auf der diffundierten Gate zone 7 angeordnet. Diese Zone ist in bekannter Weise so dotiert, daß sie, wenn ein entsprechendes Potential angelegt wird, einen Lawineneffekt der Leitung des Thyristors zwischen der ersten Source-Elektrode 1 und einer vierten, der sogenannten Drain-Elek trode 4, aus löst.The third electrode 3 is arranged on the diffused gate zone 7 . This zone is doped in a known manner so that when an appropriate potential is applied, an avalanche effect of the line of the thyristor between the first source electrode 1 and a fourth, the so-called drain electrode 4 , triggers.

Diese vierte Elektrode 4 ist auf der Seite des Halb leiterbauelements angeordnet, welche der Seite entgegengesetzt ist, wo die drei ersten Elektroden angeordnet sind. Diese vierte Elektrode 4 ist dick; ihre Dicke von etwa 1,8 mm soll dem Halbleiterbauelement eine gute mechanische Festigkeit verleihen. Der Durchmesser dieser vierten Elektrode 4 ist der gleiche wie der des Bauelements, das heißt etwa 25 mm. Schließlich ist diese Elektrode 4, die im allgemeinen aus Aluminium besteht, an der aus monokristallinem Silicium be stehenden Schicht 6 des Halbleiters befestigt. Der am Rand der ersten Elektrode 1 liegende Teil der ersten Fläche des Bauelements ist mit einer dünnen Schicht Polyphenylsulfid 5 bedeckt, welche einen Verunreinigungsschutz zwischen der Außenumgebung und der Halbleiterschicht 6 bildet.This fourth electrode 4 is arranged on the side of the semiconductor component which is opposite the side where the first three electrodes are arranged. This fourth electrode 4 is thick; their thickness of about 1.8 mm is said to give the semiconductor component good mechanical strength. The diameter of this fourth electrode 4 is the same as that of the component, that is to say about 25 mm. Finally, this electrode 4 , which is generally made of aluminum, is attached to the layer 6 of the semiconductor consisting of monocrystalline silicon. The part of the first surface of the component lying at the edge of the first electrode 1 is covered with a thin layer of polyphenyl sulfide 5 , which forms a protection against contamination between the external environment and the semiconductor layer 6 .

Die Fig. 2A bis 2C zeigen ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Kühldose 20, im folgenden auch kurz Kühler 20 genannt. Dieser Kühler 20 besteht aus zwei Teilen, dem Körper 17 und dem Kopf 18. Man bemerkt die Kreisform der Flächen des Körpers 17 des Kühlers, gegen welche die oben: beschriebenen kreisförmigen Halbleiter bauelemente angedrückt sind. Der Kühler 20 besteht aus einem elektrisch leitenden Material, z. B. aus Aluminium, und ist hohl, denn er weist ein Labyrinth auf, um ein Kühlfluid zwischen einer Einlaßöffnung 11 und einer Auslaßöffnung 12 des Fluids strömen zu lassen. Dieser Kühler wird hergestellt aus zwei Halb-Kühlern, die zusammengesetzt und mittels einer bekannten Methode durch Schweißen miteinander verbunden werden. Figs. 2A to 2C show an embodiment of the cooling box 20 of the invention, hereinafter referred to for short cooler 20. This cooler 20 consists of two parts, the body 17 and the head 18 . One notices the circular shape of the surfaces of the body 17 of the cooler, against which the circular semiconductor components described above are pressed. The cooler 20 is made of an electrically conductive material, e.g. B. made of aluminum, and is hollow because it has a labyrinth to allow a cooling fluid to flow between an inlet opening 11 and an outlet opening 12 of the fluid. This cooler is made up of two semi-coolers, which are assembled and connected by welding using a known method.

Fig. 2B zeigt eine Ansicht eines Schnitts des Kühlers 20 längs der Schnittebene AA der Fig. 2A. Tatsächlich ist das in Fig. 2B gezeigte Werkstück eine perspektivische Ansicht eines Halb-Kühlers mit seinen verschiedenen Hohlräumen und Vertiefungen. Dieser Halb-Kühler ist dazu bestimmt, daß er auf einen anderen Halb-Kühler von identischer Form geschweißt wird, so daß die miteinander zusammenwirkenden verschiedenen Hohlräume und Vertiefungen die verschiedenen Hohlräume des Kühlers 20 bilden. Diese Hohlräume und Vertiefungen können durch Formung oder nach jeder anderen Methode erhalten werden. In einer Ausführungsform werden die Hohlräume durch mechanische Bearbeitung mittels einer Fräse erhalten. An diesen Halb Kühlern sind Justierzapfen 37 vorgesehen, um eine gute Justierung beim Schweißvorgang zu erreichen. FIG. 2B shows a view of a section of the cooler 20 along the section plane AA of FIG. 2A. In fact, the workpiece shown in Figure 2B is a perspective view of a semi-cooler with its various cavities and depressions. This semi-cooler is designed to be welded onto another semi-cooler of identical shape, so that the different cavities and depressions which interact with one another form the different cavities of the cooler 20 . These cavities and depressions can be obtained by molding or by any other method. In one embodiment, the cavities are obtained by mechanical processing using a milling machine. Adjustment pins 37 are provided on these half coolers in order to achieve a good adjustment during the welding process.

Genauer erkennt man in Fig. 2A die kreisförmige Außen fläche 10 des Körpers 17 der Kühldose. Der Durchmesser dieser Kreisfläche 10 ist etwa 20 mm. Sie besteht aus einem kreis förmigen ebenen Teil 101, der im Inneren eines abgeschrägten Be reichs 102 angeordnet ist. Der ebene Teil 101 hat einen Durch messer von etwa 16 mm. Dieser Wert paßt zum Durchmesser der ersten Elektrode 1 eines Halbleiterbauelements, auf das dieser Kühler aufgelegt wird. Der schräge Teil 102 bildet einen Freiraum, um den Körper 17 des Kühlers von der über den ebenen Teil 101 vorstehenden und mit dem Kranz von Polyphenylsulfid 5 bedeckten Teil des Halbleiterbauelements zu trennen. Zum gleichen Zweck bilden eine kreisförmige Stufe 103 und ein Gateloch 8 Vertiefungen, welche den Kühler von der zweiten Elektrode 2 und dritten Elektrode 3 eines Halbleiterbauelements elektrisch isolieren sollen. Der Außendurchmesser der kreis förmigen Stufe 103 beträgt etwa 7 mm, was deutlich größer ist als die 4 mm des Außendurchmessers des Schutzringes 2 eines Halbleiterbauelements.More specifically, it can be seen in Fig. 2A, the circular outer surface 10 of the body 17 of the cooling box. The diameter of this circular area 10 is approximately 20 mm. It consists of a circular flat part 101 , which is arranged in the interior of a bevelled area 102 . The flat part 101 has a diameter of about 16 mm. This value matches the diameter of the first electrode 1 of a semiconductor component on which this cooler is placed. The inclined part 102 forms a free space in order to separate the body 17 of the cooler from the part of the semiconductor component which projects above the flat part 101 and is covered with the ring of polyphenyl sulfide 5 . For the same purpose, a circular step 103 and a gate hole 8 form depressions which are intended to electrically isolate the cooler from the second electrode 2 and third electrode 3 of a semiconductor component. The outer diameter of the circular step 103 is about 7 mm, which is significantly larger than the 4 mm of the outer diameter of the protective ring 2 of a semiconductor component.

Diese letztgenannten Bearbeitungen 102, 103 und 8 sind nicht unbedingt erforderlich; sie können beispielsweise weg gelassen werden, wenn der Körper 17 des Kühlers gegen die vierte Elektrode 4 eines Halbleiterbauelements gedrückt wird. Es sei nur bemerkt, daß der Zusammenbau der verschiedenen Kühler und Halbleiterbauelemente geführt sein muß durch Zentriervorrichtungen, die später beschrieben sind.These latter edits 102 , 103 and 8 are not essential; they can be omitted, for example, when the body 17 of the cooler is pressed against the fourth electrode 4 of a semiconductor component. It should only be noted that the assembly of the various coolers and semiconductor devices must be done by centering devices, which will be described later.

Die Vertiefung 8 mit einem Durchmesser von etwa 4,5 mm dient als Gateloch zur Aufnahme einer elastischen Vorrichtung, die sich an ihrem Boden abstützt und einen Druck aus dem Loch nach außen ausübt. Eine Nut 9 führt, als Gaterinne, von dem in der Mitte des Körpers 17 des Kühlers befindlichen Gateloch 8 radial zum Umfang des Körpers 17. Die Abmessungen dieser Nut 9 sind: Breite etwa 1,2 mm und Tiefe etwa 2,7 mm. Ein Leiterdraht, der von einer Isolierhülle umgeben ist, ist in dieser Gaterinne 9 angeordnet. The recess 8 with a diameter of about 4.5 mm serves as a gate hole for receiving an elastic device which is supported on its bottom and exerts pressure from the hole to the outside. A groove 9 , as a gate, leads radially from the gate hole 8 located in the center of the body 17 of the cooler to the circumference of the body 17 . The dimensions of this groove 9 are: width about 1.2 mm and depth about 2.7 mm. A conductor wire, which is surrounded by an insulating sleeve, is arranged in this gate groove 9 .

Das in das Gateloch 8 reichende Ende dieses Drahts ist ab isoliert; unter der Wirkung der elastischen Vorrichtung wird es in Kontakt mit der Gateelektrode 3 eines Halbleiter bauelements gebracht, dessen erste Fläche gegen die Fläche 10 des Körpers 17 des Kühlers gedrückt ist. Diese elastische Vorrichtung wird weiter unten beschrieben.The end of this wire reaching into the gate hole 8 is isolated from; under the action of the elastic device, it is brought into contact with the gate electrode 3 of a semiconductor component, the first surface of which is pressed against the surface 10 of the body 17 of the cooler. This elastic device is described below.

Der Kopf 18 des Kühlers weist eine elektrische Verbin dungsvorrichtung 19 auf, die vorzugsweise aus einer in einem massiven Teil des Kühlerkopfes ausgebildeten Gewindebohrung besteht. Sie weist auch die Auslaßöffnung 12 und Einlaßöff nung 11 (in Fig. 2A nicht sichtbar) des Kühlfluids auf, deren Durchmesser am Boden jeder Öffnung etwa 4,5 mm beträgt und die eine leicht konische Form haben, damit eine nachgiebige zylindrische Muffe in sie hineingepreßt werden kann.The head 18 of the cooler has an electrical connec tion device 19 , which preferably consists of a threaded bore formed in a solid part of the cooler head. It also has the outlet opening 12 and inlet opening 11 (not visible in FIG. 2A) of the cooling fluid, the diameter of which at the bottom of each opening is approximately 4.5 mm and which has a slightly conical shape so that a resilient cylindrical sleeve is pressed into it can be.

Der in Fig. 2A gezeigte und beschriebene Kühler erfüllt die drei Funktionen der Erfindung: Halten, Verbinden und Kühlen.The cooler shown and described in FIG. 2A performs the three functions of the invention: holding, connecting and cooling.

- Hold: A semiconductor device is between the two Coolers by a very strong pressure of about 588 bar held tight; such a pressure also ensures good quality electrical contact on the electrodes;
- Connection: the drain electrode 4 and the source electrode 1 of the semiconductor device are each in contact with the body of the cooler pressed against them; the gate electrode 3 is in contact with a gate wire through the elastic device, the two coolers and the gate wire are not in contact with each other;
- Cooling: An insulating cooling fluid flows in the coolers and provides cooling for the two electrodes 1 and 4 of the semiconductor component. This last function will now be described in more detail.

Im Halbkühler der Fig. 2B ist mit Pfeilen der Weg des Kühlmediums angegeben. Dieses Medium durchströmt nacheinander: die Einlaßöffnung 11, den Einlaßkanal 13, den äußeren Ein laß-Durchlaufkanal 14, den inneren Durchlaufkanal 15, den äußeren Auslaß-Durchlaufkanal 14, den Rücklaufkanal 16, und die Auslaßöffnung 12. Diese verschiedenen Kanäle haben im wesentlichen die Form von Zangen, welche die Mitte des Körpers 17 des Kühlers umgreifen. Der Zulaufkanal 13 und Rücklaufkanal 16 erinnern tatsächlich an die Griffe eines Paars von Zangen, von denen eine Backe dem äußeren Einlaß-Durch laufkanal 14 und der Hälfte des inneren Durchlaufkanals 15, und die andere Backe dem äußeren Auslaß-Durchlaufkanal 14 und der anderen Hälfte des inneren Durchlaufkanals 15 ent sprechen. Diese besondere Form der Durchlaufkanäle 14 und 15 hängt mit der Notwendigkeit zusammen, zur Verbindung der Gate elektrode 3 eines Thyristors ein Gateloch 8 und eine Gaterinne 9 im Körper 17 des Kühlers vorzusehen. Diese bevorzugte Aus führungsform der Durchlaufkanäle 14 und 15 ist jedoch nicht die einzig mögliche, und man kann ein andersartiges Labyrinth vorsehen, besonders wenn keine Gateverbindung vorgesehen werden muß. Die besondere Form der Durchlaufkanäle 14 und 15 hängt auch zusammen einerseits mit der Notwendigkeit, einen hohlen Kühler auszubilden, der auf Dauer erhebliche Spannungen in der Größenordnung von 588 bar aushält, und andererseits mit der Notwendigkeit, für eine große Wärmeaustauschfläche zwischen dem Kühler und dem Kühlfluid zu sorgen und schließ lich mit der Notwendigkeit, den Druckabfall bei der Strömung des Kühlfluids auf einen Mindestwert zu begrenzen.The path of the cooling medium is indicated by arrows in the semi-cooler of FIG. 2B. This medium flows in succession: the inlet opening 11 , the inlet channel 13 , the outer inlet passage channel 14 , the inner passage channel 15 , the outer outlet passage channel 14 , the return channel 16 , and the outlet opening 12th These various channels are essentially in the form of pliers which grip around the center of the body 17 of the radiator. The inlet channel 13 and return channel 16 are actually reminiscent of the handles of a pair of pliers, one of which jaws the outer inlet-flow channel 14 and half of the inner flow channel 15 , and the other jaw of the outer outlet flow channel 14 and the other half of the speak inner flow channel 15 ent. This particular form of the flow channels 14 and 15 is related to the need to provide a gate hole 8 and a gate groove 9 in the body 17 of the cooler for connecting the gate electrode 3 of a thyristor. However, this preferred embodiment of the flow channels 14 and 15 is not the only possible one, and a different type of labyrinth can be provided, especially if no gate connection has to be provided. The special shape of the flow channels 14 and 15 is also related on the one hand to the need to form a hollow cooler which can withstand considerable stresses of the order of 588 bar in the long run and on the other hand to the need for a large heat exchange surface between the cooler and the cooling fluid and finally with the need to limit the pressure drop in the flow of the cooling fluid to a minimum value.

Der Querschnitt dieser Durchlaufkanäle ist daher ein Kompromiß zwischen diesen verschiedenen Bedingungen. Die Wärmeaustauschfläche zwischen dem Kühler und dem Kühlfluid ist proportional dem Umfang des Querschnitts dieser Kanäle; der Fluiddurchsatz ist proportional der Oberfläche des Querschnitts dieser Kanäle. Wenn man also den Querschnitt der Durchlaufkanäle des Kühlfluids verringert, ohne den Umfang dieses Querschnitts zu verändern, bleibt einerseits die Wärmeaustauschfläche gleich, andererseits ist bei gleich bleibendem Durchsatz die Strömungsgeschwindigkeit des Kühl fluids größer und daher die Kühlung besser, dagegen der Druckverlust größer, und die hydraulischen Belastungen sind stärker und die aufzuwendende Förderleistung höher.The cross section of these flow channels is therefore a Compromise between these different conditions. The Heat exchange surface between the cooler and the cooling fluid is proportional to the size of the cross section of these channels; the fluid flow is proportional to the surface of the Cross section of these channels. So if you look at the cross section the flow channels of the cooling fluid is reduced without the Changing the scope of this cross-section remains on the one hand the heat exchange surface is the same, on the other hand it is the same throughput the flow rate of the cooling fluids larger and therefore the cooling better, but the Pressure loss is greater, and the hydraulic loads are higher stronger and the delivery rate higher.

In einer in Fig. 2B gezeigten bevorzugten Ausführungs form der Erfindung sind die rechtwinkligen Querschnitte des Zulaufkanals 13 und Rücklaufkanals 16 etwa 5,5 mm Breite bei 2 mm Tiefe. Die Tiefe dieser Vertiefungen in einem Halbkühler beträgt daher 1 mm. Die Rechteckquerschnitte des äußeren Durchlaufkanals 14 und inneren Durchlaufkanals 15 sind etwa 2 mm Breite bei 5,5 mm Tiefe (2,75 mm für einen Halbkühler). Der Krümmungsradius der Mitte des inneren Durch laufkanals 15 ist etwa 4,5 mm, und die Krümmungsradien der Mitten der äußeren Durchlaufkanäle 14 sind etwa 7,5 mm. Die rechteckige Querschnittform der Durchlaufkanäle ergibt sich von selbst bei der mechanischen Bearbeitung dieser Kanäle, sie ist aber nicht zwingend. Falls der Kühler gegen die erste Seite eines Halbleiterbauelements gedrückt wird, wird der Druck durch die Wände der inneren und äußeren Durchlauf kanäle 15 und 14 übertragen. Die oben angegebenen verschie denen Radien bewirken, daß der Druck direkt auf die erste Elektrode 1 des Bauelements wirkt und daß es kein Vorstehen und Kippen gibt. Die Dicke über alles eines Körpers 17 des Kühlers beträgt etwa 9 mm, und daher die eines Halbkühlers etwa 4,5 mm.In a preferred embodiment of the invention shown in FIG. 2B, the rectangular cross sections of the inlet channel 13 and return channel 16 are approximately 5.5 mm wide at a depth of 2 mm. The depth of these depressions in a semi-cooler is therefore 1 mm. The rectangular cross sections of the outer flow channel 14 and inner flow channel 15 are about 2 mm wide at 5.5 mm depth (2.75 mm for a semi-cooler). The radius of curvature of the center of the inner through-channel 15 is approximately 4.5 mm, and the radii of curvature of the centers of the outer through-channels 14 are approximately 7.5 mm. The rectangular cross-sectional shape of the flow channels results automatically from the machining of these channels, but it is not mandatory. If the cooler is pressed against the first side of a semiconductor device, the pressure is transmitted through the walls of the inner and outer flow channels 15 and 14 . The above given various radii cause that the pressure acts directly on the first electrode 1 of the component and that there is no protrusion and tilting. The overall thickness of a body 17 of the cooler is approximately 9 mm, and therefore that of a semi-cooler is approximately 4.5 mm.

So wie in Fig. 2B gezeigt, beträgt die Gesamtlänge der inneren und äußeren Durchlaufkanäle 15 und 14 etwa 50 mm. Die Gesamtlänge von Zulaufkanal 13 und Rücklaufkanal 16 ist etwa 30 mm. Die Wärmeaustauschfläche zwischen dem Kühler und dem Kühlfluid ist Länge der Kanäle multipliziert mit dem Umfang des Querschnitts dieser Kanäle, also (30+50)·(5,5×2+2×2) = 1200 mm². Diese Oberfläche ist größer als die Oberfläche der größten Elektrode des Bauelements, die in diesem Fall nur π/4×25×25 = ca. 490 mm² beträgt. Infolgedessen wird die Wärmeübertragung ver bessert. Da die Dicke der Seite 10 des Körpers 17 des Kühlers gering ist, gibt es auch keinen nachteiligen Wärmewiderstand zwischen dem Kühlfluid und der Elektrode 1 oder 4 des Bau elements. Schließlich kann der Kühler 20 aufgrund seiner Bauweise ohne Unterschied gegen eine erste Elektrode 1 oder eine vierte Elektrode 4 gepreßt werden, also auf der einen und anderen Seite eines Halbleiterbauelements verwendet werden. As shown in Fig. 2B, the total length of the inner and outer flow channels 15 and 14 is about 50 mm. The total length of inlet duct 13 and return duct 16 is approximately 30 mm. The heat exchange area between the cooler and the cooling fluid is the length of the channels multiplied by the circumference of the cross section of these channels, ie (30 + 50) · (5.5 × 2 + 2 × 2) = 1200 mm². This surface is larger than the surface of the largest electrode of the component, which in this case is only π / 4 × 25 × 25 = approx. 490 mm ² . As a result, the heat transfer is improved ver. Since the thickness of the side 10 of the body 17 of the cooler is small, there is also no disadvantageous thermal resistance between the cooling fluid and the electrode 1 or 4 of the construction element. Finally, due to its design, the cooler 20 can be pressed against a first electrode 1 or a fourth electrode 4 without any difference, that is to say can be used on one and the other side of a semiconductor component.

Diese Anordnung zeigt Fig. 2C, die einen Schnitt längs der Ebene BB der Fig. 2A wiedergibt. Diese Fig. zeigt ein Halbleiterbauelement 30 eingespannt zwischen zwei Körpern 17 und 17′ zweier um 180° gedreht angeordneter Kühler. Der Körper 17 des ersten Kühlers ist durch nicht dargestellte Vorrichtungen gegen die erste Seite eines Halbleiterbauelements 30 gedrückt, auf dem man die Elektroden 1, 2 und 3 erkennt. Der Körper 17′ des zweiten Kühlers ist in gleicher Weise gegen die Elektrode 4 dieses Halbleiterbauelements 30 gedrückt. Man erkennt beson ders die Abwesenheit des abgeschrägten Teils 102 auf der Fläche 10 dieses Körpers 17.This arrangement is shown in FIG. 2C, which shows a section along the plane BB of FIG. 2A. This Fig. Shows a semiconductor device 30 is clamped between two bodies 17 and 17 'of two rotated by 180 ° arranged radiator. The body 17 of the first cooler is pressed by devices (not shown) against the first side of a semiconductor component 30 on which the electrodes 1 , 2 and 3 can be recognized. The body 17 'of the second cooler is pressed in the same way against the electrode 4 of this semiconductor device 30 . It can be seen in particular the absence of the beveled part 102 on the surface 10 of this body 17th

Ferner erkennt man in dieser Fig. : die äußeren Durchlauf kanäle 15 und 15′, deren rechteckiger Querschnitt oben er wähnt wurde, die Vertiefungen 8 und 103 sowie die Gaterinne 9. Bei 8′, 9′ und 103′ sind gestrichelt die gleichen Elemente gezeichnet, die an einer anderen Fläche 101′ des Körpers des Kühlers ausgearbeitet sein können.It can also be seen in this figure : the outer passageways 15 and 15 ', the rectangular cross section of which he mentioned above, the depressions 8 and 103 and the gate gutter 9 . At 8 ', 9 ' and 103 'the same elements are drawn in dashed lines, which can be worked out on another surface 101 ' of the body of the cooler.

Die elastische Vorrichtung, welche die Gateverbindung besorgt, weist einen Gatedraht 21 auf, der von einer Isolier hülle 22 umgeben und am Boden der Gaterinne 9 angeordnet ist. Das Ende dieses Drahts 21 ist nicht von der Isolierhülle um geben, sondern umgebogen und in eine Führung 23 zur Positio nierung des Gates gepreßt. Diese Führung 23 hat eine zylin drische Form und ist so ausgebildet, daß sie im Gateloch 8 verschiebbar ist. Diese Führung 23 ruht mit ihrer Basis auf einer Verschlußscheibe 24, die ebenfalls im Gateloch 8. ver schiebbar ist. Die Führung 23 und die Verschlußscheibe 24 sind aus elektrisch nicht leitenden Materialien. Die axiale Verschiebung dieser Anordnung erfolgt durch elastische Vor richtungen 25, wie Federn. Diese Vorrichtungen können von beliebiger Art sein, vorausgesetzt, daß sie einen genügenden Druck ausüben und ohne Schaden erhitzbar sind. Sie können insbesondere aus einem Stapel von sogenannten "Belleville"- Dichtungen bestehen. Der Kopf des Gatedrahts 21, der in die Führung 23 zur Gatepositionierung eingepreßt ist, ist über wölbt von einer Kappe 26, mit der er in Kontakt ist und welche die Verbindung mit der Elektrode 3 des Halbleiter bauelements 30 besorgt. Gegen den Boden der Stufe 103 ist eine Druckscheibe 27 gepreßt, deren Aufgabe ist, die Ver schiebung der Führung 23 zu begrenzen. So wird beim Zusammen bau dieser verschiedenen Teile 20, 21, 22, 23, 24, 25 und 27 die Gesamtanordnung fest beieinandergehalten.The elastic device which provides the gate connection has a gate wire 21 which is surrounded by an insulating sleeve 22 and is arranged on the bottom of the gate groove 9 . The end of this wire 21 is not given by the insulating sleeve, but bent and pressed into a guide 23 for positioning the gate. This guide 23 has a cylindrical shape and is designed so that it is displaceable in the gate hole 8 . This guide 23 rests with its base on a locking disk 24 , which is also in the gate hole 8 . is slidable. The guide 23 and the closure disk 24 are made of electrically non-conductive materials. The axial displacement of this arrangement is carried out by elastic devices 25 , such as springs. These devices can be of any type provided that they exert sufficient pressure and are heatable without damage. In particular, they can consist of a stack of so-called "Belleville" seals. The head of the gate wire 21 , which is pressed into the guide 23 for gate positioning, is arched over by a cap 26 with which it is in contact and which provides the connection to the electrode 3 of the semiconductor component 30 . A thrust washer 27 is pressed against the bottom of step 103 , the task of which is to limit the displacement of the guide 23 . So when assembling these different parts 20 , 21 , 22 , 23 , 24 , 25 and 27, the overall arrangement is held tightly together.

Fig. 3A zeigt das elektronische Schaltbild eines Gleich richters, der an seinen drei Eingängen E mit dreiphasigem Wechselstrom gespeist wird und an seinen Ausgängen S einen elektrischen Gleichstrom liefert. Die Gleichrichtung wird insbesondere mittels zweier Gruppen von drei Thyristoren 301, 302, 303 und 304, 305, 306 erhalten. Man erkennt, daß in dieser Schaltung die mit "S₀" bezeichneten Sourcen der Thy ristoren 301, 302 und 303 auf einem gleichen Potential sind, daß die mit "D" bezeichneten Drains der Thyristoren 304, 305 und 306 und außerdem die Drains der Thyristoren 301, 302 und 303 jeweils beim gleichen Potential wie die Sourcen der Thy ristoren 304, 305 und 306 sind. Die erfindungsgemäßen Kühler besorgen auch den elektrischen Kontakt der Elektrode, gegen die sie gedrückt sind, und es erweist sich als vorteilhaft, diese Besonderheit zu verwenden, um gegen die eine und andere Seite ein und desselben Kühlers Halbleiterbauelemente zu drücken, deren betroffene Elektroden auf dem gleichen Poten tial sind. Fig. 3A shows the electronic circuit diagram of a rectifier, which is fed at its three inputs E with three-phase alternating current and supplies an electrical direct current at its outputs S. The rectification is obtained in particular by means of two groups of three thyristors 301 , 302 , 303 and 304 , 305 , 306 . It can be seen that in this circuit the sources of the thyristors 301 , 302 and 303 labeled "S ₀ " are at the same potential, that the drains of the thyristors 304 , 305 and 306 labeled "D" and also the drains of the thyristors 301 , 302 and 303 are each at the same potential as the sources of the thyristors 304 , 305 and 306 . The coolers according to the invention also provide the electrical contact of the electrode against which they are pressed, and it proves advantageous to use this feature in order to press semiconductor components on one side and the other of the same cooler, the electrodes in question on the same Are potential.

Eine solche Anordnung ist schematisch in Fig. 3B ge zeigt, wo 7 Körper 171, 172, 173, 174, 175, 176 und 177 von Kühlern abwechselnd mit Halbleiterbauelementen 304, 301, 302, 305, 306 und 303 einen Stapel bilden. Die Source-Elektrode 1 und Drain-Elektrode 4 dieser verschiedenen Bauelemente sind nur an der Seite des Bauelements, wo sie sich befinden, durch die Ziffer 1 oder die Ziffer 4 wiedergegeben. So ist in der Vorrichtung der Fig. 3B entsprechend dem Schaltbild der Fig. 3A die Source 1 des Thyristors 304 durch den Körper 172 in Kontakt mit dem Drain 4 des Thyristors 301; die Source 1 des Thyristors 301 durch den Körper 173 in Kontakt mit der Source 1 des Thyristors 302; der Drain 4 des Thyristors 302 durch den Körper 174 in Kontakt mit der Source 1 des Thy ristors 305; der Drain 4 des Thyristors 305 durch den Kör per 175 in Kontakt mit dem Drain 4 des Thyristors 306; die Source 1 des Thyristors 306 durch den Körper 176 in Kontakt mit dem Drain 4 des Thyristors 303; die Zuleitung des dreiphasigen Wechselstroms erfolgt durch die Kühler, deren Körper 172, 174 und 175 sind; der Austritt des Gleich stroms erfolgt durch die Kühler, deren Körper 171 und 177 sind. Im besonderen Fall dieser Vorrichtung ist eine kon tinuierliche Verkettung dieser Bauelemente und Körper von Kühlern möglich. Wenn das nicht der Fall ist, kann man stets ein Halbleiterbauelement durch eine Isolierscheibe mit den gleichen mechanischen Abmessungen ersetzen.Such an arrangement is shown schematically in FIG. 3B, where 7 bodies 171, 172, 173, 174, 175, 176 and 177 of coolers alternately form a stack with semiconductor components 304 , 301 , 302 , 305 , 306 and 303 . The source electrode 1 and drain electrode 4 of these different components are represented by the number 1 or the number 4 only on the side of the component where they are located. Thus, in the device of FIG. 3B, according to the circuit diagram of FIG. 3A, the source 1 of the thyristor 304 is in contact with the drain 4 of the thyristor 301 through the body 172 ; the source 1 of thyristor 301 through body 173 in contact with source 1 of thyristor 302 ; the drain 4 of thyristor 302 through body 174 in contact with the source 1 of thyristor 305 ; the drain 4 of the thyristor 305 through the body by 175 in contact with the drain 4 of the thyristor 306 ; the source 1 of thyristor 306 through body 176 in contact with the drain 4 of thyristor 303 ; the three-phase alternating current is supplied through the coolers, whose bodies are 172 , 174 and 175 ; the direct current is discharged through the coolers, whose bodies are 171 and 177 . In the special case of this device, a continuous chaining of these components and bodies of coolers is possible. If this is not the case, you can always replace a semiconductor component with an insulating washer with the same mechanical dimensions.

Fig. 3B zeigt durch die durchgehend gezeichneten Pfeile den Weg des Kühlfluids durch die verschiedenen Kühler. Aus naheliegenden Gründen ist dieses Fluid elektrisch isolierend. Es durchläuft nacheinander die Körper 172, 174, 176, 177, 175, 173 und 171. Zwei aufeinanderfolgende Kühler von gleicher Parität sind untereinander durch eine isolierende zylindrische Muffe 31 verbunden, die einerseits in eine Auslaßöffnung 12 eines Kühlers und andererseits in die Einlaßöffnung 11 des folgenden Kühlers eingesetzt ist. Diese isolierenden zylin drischen Muffen 31 sind in Fig. 3B gestrichelt gezeichnet. Der Kühlfluidauslaß 12 des Kühlers mit dem Körper 176 ist mittels eines isolierenden Schlauches 32 zum Kühlfluidein laß des Kühlers mit dem Körper 177 in einer Schleife ver bunden. Der allgemeine Einlaß von Kühlfluid erfolgt durch die Einlaßöffnung 11 des Kühlers mit dem Körper 172, und der allgemeine Auslaß von Kühlfluid durch die Auslaßöffnung 12 des Kühlers mit dem Körper 171. Fig. 3B indicated by the continuous line arrows the path of the cooling fluid through the various radiators. For obvious reasons, this fluid is electrically insulating. It passes through the bodies 172 , 174 , 176 , 177 , 175 , 173 and 171 in succession. Two successive coolers of the same parity are connected to one another by an insulating cylindrical sleeve 31 , which is inserted on the one hand into an outlet opening 12 of a cooler and on the other hand into the inlet opening 11 of the following cooler. These insulating cylindrical sleeves 31 are shown in dashed lines in Fig. 3B. The cooling fluid outlet 12 of the cooler with the body 176 is by means of an insulating hose 32 to the Kühlfluidein let the cooler with the body 177 connected in a loop. The general inlet of cooling fluid is through the inlet opening 11 of the radiator with the body 172 , and the general outlet of cooling fluid through the outlet opening 12 of the radiator with the body 171 .

Man kann eine Anordnung der Kühler so vorsehen, daß sie nicht um 180° gedreht, sondern sternförmig um die Mittelachse der Vorrichtung angeordnet sind, beispielsweise indem man nacheinander drei Kühler stapelt, die jeder bezüglich des folgenden um 120° um die Achse der Vorrichtung gedreht sind. One can provide an arrangement of the cooler so that it not rotated by 180 °, but in a star shape around the central axis the device are arranged, for example by successively stacks three coolers, each with respect to the following are rotated by 120 ° around the axis of the device.

Die Kontinuität des Kühlfluidstroms wird in diesem Fall durch isolierende Muffen von größerer Länge erreicht. Im übrigen kann man den Fluß des Fluids im Parallelstrom durch zwei Gruppen von Kühlern mit den Körpern 171, 173, 175, 177 und 172, 174, 176 und die Zusammenführung dieser beiden Ströme am Ausgang der Vorrichtung vorsehen.In this case, the continuity of the cooling fluid flow is achieved by insulating sleeves of greater length. Moreover, the flow of the fluid in parallel flow can be provided by two groups of coolers with the bodies 171 , 173 , 175 , 177 and 172 , 174 , 176 and the merging of these two flows at the outlet of the device.

In Fig. 3C erscheint der in den Fig. 3A und 3B ge zeigte Aufbau in der richtigen Größe. Außer den bereits erwähnten Teilen: Kühlerkopf 18, Kühleröffnungen 11 und 12, Isoliermuffe 31, Isolierschlauch 32, zeigt diese Ansicht: zwei kreisförmige Bundringe 29, die auf der einen und an deren Seite einer Vorrichtung entsprechend der von Fig. 3B angeordnet sind und den Stapel von Kühlern 20 und Halb leiterbauelementen 30 mittels zwei Zugstangen 28 einspannen. Diese beiden, bezüglich der Bauelemente diametral gegenüber liegenden Zugstangen 28 verbinden die beiden Bundringe unter einander. Man erkennt einen Stapel von Regulierscheibchen 34, die zum Ausgleich von Längsspiel beim Zusammenbau dienen. Diese Anordnung wird hergestellt, indem man den gesamten Stapel in einem dynamometrischen Schraubstock zusammenpreßt und zwischen die Bundringe 29 einspannt. Die Feinregelung dieser Einspannung erfolgt mittels eines Bolzen 36, der in das Innere des Bundringes 29 eingeschraubt ist und gegen den Stapel von Regulierscheibchen 34 drückt. Beim Zusammen bau wird der axiale Zusammenhalt der Halbleiterbauelemente und der Körper der Kühler durch Montageringe 33 gewähr leistet. Diese Ringe sind mit äußeren und inneren Rand leisten versehen, wodurch sie einerseits ineinander ein setzbar sind und andererseits die Körper 17 der Kühler und die Bauelemente 30 axial halten. Die Durchmesser der inneren Randleisten der Montageringe 33 sind denen dieser zwei Teile angepaßt. Die Montageringe 33 weisen im übrigen Ausnehmungen auf, um den Durchtritt von Kühlerköpfen 18 sowie eventuell den Durchtritt von Gatedrähten 21 zu ermöglichen. Die Kopfanker 35 ermöglichen die Befestigung der Gesamtvor richtung auf dem Aufnahmegerüst. In Fig. 3C, the structure shown in Figs. 3A and 3B appears in the correct size. In addition to the parts already mentioned: radiator head 18 , radiator openings 11 and 12 , insulating sleeve 31 , insulating tube 32 , this view shows: two circular collar rings 29 which are arranged on one side and on the side of a device corresponding to that of FIG. 3B and the stack of coolers 20 and semiconductor components 30 by means of two tie rods 28 . These two tie rods 28 , which are diametrically opposite with respect to the components, connect the two collar rings to one another. A stack of regulating disks 34 can be seen , which serve to compensate for longitudinal play during assembly. This arrangement is produced by pressing the entire stack together in a dynamometric vice and clamping it between the collar rings 29 . This clamping is finely regulated by means of a bolt 36 which is screwed into the interior of the collar ring 29 and presses against the stack of regulating disks 34 . When assembling the axial cohesion of the semiconductor components and the body of the cooler is ensured by mounting rings 33 . These rings are provided with an outer and inner edge, making them fit into one another and holding the body 17 of the cooler and the components 30 axially. The diameter of the inner edge strips of the mounting rings 33 are matched to those of these two parts. The mounting rings 33 also have recesses in order to allow the passage of cooler heads 18 and possibly the passage of gate wires 21 . The head anchor 35 allow the attachment of the Gesamtvor direction on the receiving frame.

Ein Kühlfluiddurchsatz von 1,5 l/min bewirkt einen Druckabfall dieses Fluids von nur 2 bar bei einem statischen Druck von 10 bar. Der Temperatur unterschied zwischen Eintritt und Austritt des Kühlfluids in der Gegend von 110° beträgt nur 3°C. Das benutzte Kühl fluid ist Öl oder Fluorkohlenwasserstoff. Bei Versuchen bei 20 bar wurden keine Lecks im hydraulischen Kreis festge stellt.A cooling fluid flow rate of 1.5 l / min causes a pressure drop of this fluid of only 2 bar at a static pressure of 10 bar. The temperature difference between inlet and outlet of the cooling fluid in the area of 110 ° is only 3 ° C. The cooling used fluid is oil or fluorocarbon. When trying to No leaks were detected in the hydraulic circuit at 20 bar poses.

Claims

1. cooling box for use in a stack, which is alternately composed of cooling boxes and disk-shaped semiconductor components, with a hollow body, through which a labyrinth runs, which is connected to an inlet opening and an outlet opening, and through which an insulating cooling fluid flows,
with at least one flat surface for supporting the semiconductor component and for producing at least a first contact with it, and
with a connection device for establishing an electrical connection, characterized in that
the inlet and outlet openings ( 11 , 12 ) are arranged in a head ( 18 ) which projects from the side surface of the body ( 17 ), the one opening ( 12 ) on the side of the flat surface () in contact with the component 101 ) and the other opening ( 11 ) is arranged on the opposite side, and
the body ( 17 ) on its flat surface ( 101 ) has a first recess ( 8 ) for receiving a device ( 21 , 22 , 23 , 24 , 25 ) which enables a second contact to be made with the semiconductor component, and a groove ( 9 ) which extends radially from the recess ( 8 ) to the circumference of the body ( 17 ).

2. Cooling box according to claim 1, characterized in that the labyrinth ( 14 , 15 ) has the shape of two substantially semicircular pliers which comprise the center of the body ( 17 ).

3. Cooling box according to claim 1 or 2, characterized in that the body ( 17 ) has a second flat surface ( 101 ') which is parallel to the first flat surface ( 101 ) to support another tablet-shaped semiconductor component, and that he also on this second flat surface a second recess ( 8 ') for receiving a second device, which enables the production of a third contact with the other semiconductor device, and a second groove ( 9 '), the radial from this recess ( 8 ') extends to the circumference of the body ( 17 ).

4. Cooling box according to one of claims 1 to 3, characterized characterized in that the insulating cooling fluid is fluorocarbon is.

5. Cooling box according to one of claims 1 to 3, characterized records that the insulating cooling fluid is oil.

6. Use of a cooling box according to one of claims 1 to 5 in a semiconductor power switching arrangement, characterized in that it has a plurality of cooling boxes with an electrical connection ( 171 to 177 ) and a plurality of semiconductor components ( 301 to 306 ) which alternate with the cooling boxes are stacked so that two successive cooling boxes are separated by a single component, an inlet or outlet opening ( 11 , 12 ) of a cooling box ( 171 ) directly opposite an outlet or inlet opening ( 12 , 11 ) of the following second Cooling box ( 173 ) is located and connected to it by an insulating cylindrical sleeve ( 31 ) so that the cooling fluid can flow through all cooling boxes ( 20 ) in turn.

7. Use according to claim 6, characterized in that at least one of the semiconductor components ( 301 ) is replaced by an insulating washer of the same size.

8. Use according to claim 6 or 7, characterized in that the switching arrangement is an insulating hose line which has the openings of the last two Connects cooling sockets of one end of the device to one another, and has two insulating cylindrical sleeves attached to the Openings of the two last cooling sockets of the other end connected are, these sleeves the hydraulic Connection of the entire arrangement to a delivery device of the Ensure insulating fluids.