DE3322593A1

DE3322593A1 - Halbleiteranordnung und verfahren zu ihrer herstellung

Info

Publication number: DE3322593A1
Application number: DE19833322593
Authority: DE
Inventors: Peter Dipl.-Ing. 5205 St Augustin Brünig
Original assignee: Kloeckner Moeller Elektrizitaets GmbH
Current assignee: Eaton Industries GmbH
Priority date: 1983-06-23
Filing date: 1983-06-23
Publication date: 1985-01-10

Description

ELERTRIZITRTS OAABH Hein-Moeiler-Straße7-n

BONN 1 Bonn, den 2. Mai

006-38/FP I

Halbleiteranordnung und Verfahren zu ihrer Herstellung

Die Erfindung betrifft eine Halbleiteranordnung in Form zweier in einem gasdichten Gehäuse zusammengefaßter antiparallel geschal teter Scheiben thyristoren .

In elektronischen Schaltungen ist es vielfach erforderlich, Thyristoren in antiparalleler Anordnung einzusetzen. In der DE-PS 30 41 280 ist beispielsweise ein Wechselstromrelais beschrieben, das u.a. einen Thyristorsteller mit 2 antiparallel geschalteten Thyristoren enthält. Ein weiteres Einsatzbeispiel für antiparallel geschaltete Thyristoren ist vor allem bei höheren Leistungen die sogenannte Hybridschütztechnik. Hierbei sind die Thyristorstrecken den mechanischen Schaltstrecken parallel geschaltet und beim Ein- und Ausschaltvorgang werden die Thyristoren angesteuert und übernehmen den Ein- bzw. Ausschaltstrom bis zum nächsten Nulldurchgang. Da hierbei, wenn auch nur kurzzeitig, hohe Leistungen zu schalten sind, ist der mechanische Aufbau dieser Thyristoren sehr aufwendig, zumal es sich hier in der Regel um Thyristoren für universelle Anwendungen handelt. Bei diesen Einzelthyristoren kann man im allgemeinen von einer Preisrelation won Thyristorelement und Gehäuse von 1 : 1 ausgehen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Halbleiteranordnung in Form zweier antiparallel geschalteter Scheibenthyristoren zu schaffen, die in einem Gehäuse zusammengefaßt sind und die sich kostengünstig mit einer geringeren Anzahl von Teilen und wenigen Arbeitsschritten herstellen läßt. Außerdem soll ein geeignetes Verfahren zur Herstellung dieser Halbleiteranordnung beschrieben werden.

r Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die ^

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Thyristorelemente der beiden Scheibenthyristoren in einem, in Sandwichbauweise gestalteten, aus zwei Stromschienen und einem zwischen diesen befindlichen Block aus vorzugsweise drei Isolierstoffplatten bestehenden Gehäuse angeordnet sind, und daß die Thyristorelemente des ersten Scheibenthyristors zwischen den Isolierstoffplatten und der zugehörigen Stromschiene und die Thyristorelemente des zweiten Scheibenthyristors zwischen den Isolierstoffplatten und der zweiten Stromschiene in der Weise angeordnet sind, daß die Thyristorscheiben jeweils mit ihrer Anodenseite an der zugeordneten Stromschiene anliegen, während die Kathodenseiten mittels duktilen Kupferscheiben mit der gegenüberliegenden Stromschiene verbunden sind, und daß die Gate-Kontaktierung über Kontaktstücke erfolgt, von denen die jeweiligen Gate-Anschlüsse durch entsprechende Bohrungen in den Kupferscheiben und den Stromschienen, gegen diese isoliert, nach außen geführt sind. Diese Gate-Anschlüsse zur Gate-Kontaktierung sind mittels .Federn zentriert und auf das Gate der jeweiligen Thyristorscheibe gedruckt.

Die Herstel1ung der erfindungsgemäßen Halbleiteranordnung erfolgt dadurch, daß die Thyristorelemente der beiden Scheibenthyristoren jeweils zwischen den äußeren Stromschienen innerhalb voη entsprechenden Ausparungen des Blocks aus Isolierstoffplatten antiparallel eingebaut, in einer Spannvorrichtung zusammengepreßt und gasdicht verschlossen werden. Dieser gasdichte Verschluß kann dadurch erreicht werden, daß die gesamte Halbleiteranordnung durch dafür vorgesehene öffnungen in dem Block aus Isolierstoffplatten und durch die Durchführungsbohrungen der Gate-Anschlüsse mit einem elastischen Kunststoff gefüllt wird, der dann im Vakuum ausgehärtet wird.

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Einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung entspricht es, daß um jede der beiden Thyristorscheiben zwischen den Stromschienen ein Dichtring eingesetzt und durch Gasentzug aus dem Innenbereich der Dichtringe der erforderliche Dichtdruck hergestellt wi rd.

Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispieles in Verbindung mit den Figuren 1-3 näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 die Teile der Halbleiteranordnung in auseinandergezogener Darstellung,

Fig. 2 die zusammengesetzte Halbleiteranordnung in geschnittener Darstellung,

Fig. 3 die zusammengesetzte Halbleiteranordnung mit Dichtringen.

Fig. 1 zeigt die Teile der Halbleiteranordnung und ihre gegenseitige Zuordnung. Die einzelnen Teile zweier Scheibenthyristoren, Th1 und Th2 sind zwischen den, das Gehäuse bildenden, Stromschienen 1, 2 und einem zwischen diesen und den Thyristoren Th 1 bzw. Th2 liegenden Block aus vorzugsweise 3 Isolierstoffplatten 11, 12, 13 angeordnet. Die Thyristoren Th 1 und Th 2 sind dabei so angeordnet, daß die Teile des Thyristors Th 1 in einer dem Durchmesser der Thyristorscheibe 3 entsprechenden I Aussparung 23 in der Isolierstoffplatte 11 zwischen dem Block der Isolierstoffplatteni1 , 12, 13 und der Stromschiene 1 montiert sind. Die Thyristorscheibe 3 ist mit ihrer Anodenseite der Stromschiene 1 zugeordnet, während die Kathode 17 durch Zwischenlegen einer duktilen Kupferscheibe 9 mit der gegenüberliegenden Stromschiene 2 verbunden ist. Die Gate-Kontaktierung auf der Thyristorscheibe 3 erfolgt über ein Kontaktstück 5, das mittels der Feder 7 auf das Gate gedrückt wird. Der mit diesem Kontaktstück 5 verbundene Gate-Anschluß 21 ist durch eine Bohrung 19 in der gegenüberliegenden Stromschiene 2 nach

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außen geführt. Die Teile des Thyristors Th 2 sind antiparallel zu dem Thyristor Th 1 zwischen dem Block aus Isolierstoffplatten 11, 12, 13, in einer Aussparung 24 in der Isolierstoffplatte 13, und der zugeordneten Stromschiene 2 angeordnet. Dabei kontaktiert die Anodenseite 16 der Thyristorscheibe 4 mit der Stromschiene 2, während die Kathodenseite 18 über die duktile Kupferscheibe 10 mit der gegenüberliegenden Stromschiene 1 verbunden ist. Für die Gate-Kontaktierung ist auch hier ein Kontaktstück 6 vorhanden, das mittels der Feder 8 auf das Gate gedruckt wird, während der Gate-Anschluß 22 durch eine Bohrung 20 in der gegenüberliegenden Stromschiene 1 nach außen geführt ist. In dem Block aus den Isolierstoffplatten 11, 12, 13 sind Bohrungen 14 vorgesehen, die bis in die Aussparungen 23 und 24 geführt sind.

Die zusammengesetzte Halbleiteranordnung zeigt Fig. Z. Die Teile sind, wie in Fig. 1 dargestellt, angeordnet und mittels einer Spannvorrichtung zusammengepreßt, mit einem elastischen Kunststoff 25, 26 durch die Bohrungen 14 gefüllt und im Vakuum ausgehärtet. Durch den ausgehärteten Kunststoff 25, 26 sind dann alle Teile fest miteinander verbunden und gegen Umwelteinflüsse geschützt.

Einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung entspricht die in Fig. 3 dargestellte Möglichkeit, den Innenbereich der beiden Scheibenthyristoren Th 1 und Th2 durch Dichtringe 26 und 27 gegen Umwelteinflüsse zu schützen. Durch Gasentzug' aus dem Innenbereich wird der nötige Dichtunterdruck hergestellt. Hierbei sind die Durchführungsbohrungen 19, 20 der Gate-Anschlüsse 21, 22 mittels Pfropfen 29, 30 aus Vergußmasse dicht verschlossen .

- Leerseite -

Claims

KLÖCKNER-MOELLER

ELEKTRIZITÄTS GMBH

Hein-Moeller-Straße 7-11

BONNl Bonn, den 2. Mai

006-38/FP

Patentansprüche

/y Halbleiteranordnung in Form zweier in einem gasdichten Gehäuse zusammengefaßter, antiparallel geschalteter Scheibenthyristoren, dadurch gekennzeichnet, daß die Thyristorelemente der beiden Scheibenthyristoren (Th 1, Th 2) in einem, in Sandwichbauweise gestalteten, aus zwei Stromschienen (1, 2) und einem zwischen diesen befindlichen Block aus vorzugsweise drei Isolierstoffplatten (11, 12, 13) bestehenden Gehäuse angeordnet sind, und daß die Thyristorelemente des ersten Scheibenthyristors (Th 1) zwischen den Isol i erstoff platten (11, 12,13) und der zugehörigen Stromschiene (1) und die Thyristorelemente des zweiten Scheibenthyristors (Th 2) zwischen den Isolierstoffplatten (11, 12, 13) und der zweiten Stromschiene (2) in der Weise angeordnet sind, daß die Thyristorscheiben (3, 4) jeweils mit ihrer Anodenseite (15, 16) an der zugeordneten Stromschiene (1, 2) anliegen, während die Kathodenseiten (17, 18) mittels duktilen Kupferscheiben (9, 10) mit der gegenüberliegenden Stromschiene (2, 1) verbunden sind, und daß die Gate-Kontaktierung über Kontaktstücke (5, 6) erfolgt, von denen die jeweiligen Gate-Anschlüsse (21,22) durch entsprechende Bohrungen (19, 20) in den Kupferscheiben (9, 10) und den Stromschienen (1, 2) gegen diese isoliert, nach außen geführt sind.
2. Halbleiteranordnung nach dem Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktstücke (5, 6) zur Gate-Kontaktierung mittels Federn (7, 8) zentriert und auf das Gate der jeweiligen Thyristorscheibe (3, 4) gedrückt werden.

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3. Halbleiteranordnung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Block aus Isolierstoffplatten (11, 12, 13) nach außen führende öffnungen (14) aufweist.
4. Verfahren zur Herstellung einer Halbleiteranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Thyristorelemente der beiden Scheibenthyristoren (Th 1, Th2) jeweils zwischen den äußeren Stromschienen (1, 2) innerhalb von entsprechenden Aussparungen (23, 24) des Blocks aus Isolierstoffplatten (11, 12, 13) antiparallel angeordnet, in einer Spannvorrichtung zusammengepreßt, und gasdicht verschlossen werden.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse durch dafür vorgesehene Offnungen (14) und die Durchführungsbohrungen (19, 20) der Gateanschlüsse (21, 22) mit einem elastischen Kunststoff (25, 26) gefüllt und im Vakuum ausgehärtet wird.
6. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß um jede der beiden Thyristorscheiben (3, 4) zwischen den Stromschienen (1, 2) je ein Dichtring (27, 28) eingesetzt ist, und daß durch Gasentzug aus dem Innenbereich der Dichtringe (27, 28) der erforderliche Dichtdruck hergestellt wird.

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